CN110595160A - 用于冻干机的冷阱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冻干机的冷阱，包括壳体和设于壳体内部的盘管组，盘管组包括适配于壳体中部的中间盘管组；中间盘管组包括多个彼此独立的中间盘管层，每个中间盘管层包括中间直管段以及中间弯管段，这些中间直管段以及中间弯管段连接后形成一层中间盘管层；所述盘管组还包括位于中间盘管组两侧且适配于壳体上部和下部的第一盘管组；其中：第一盘管组沿壳体纵向的长度与中间盘管组沿壳体纵向的长度不相等，第一盘管组包括第一直管段以及第一弯管段，这些第一直管段以及第一弯管段连接后形成至少两个第一盘管层，由多个第一盘管层形成的第一盘管组用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层内冷却介质基本相同的流速。本发明可提高捕水效率。

Description

用于冻干机的冷阱

技术领域

本发明涉及一种蒸发结晶技术领域，尤其涉及一种用于冻干机的冷阱。

背景技术

冻干机包括冻干箱、冷阱以及真空泵，冷阱的一侧与冻干箱连接，冷阱的另一侧与真空泵连接，通过真空泵产生的负压，使冻干箱以及冷阱内的气体向真空泵所在方向流动。冻干箱内设置有板层等部件，用于放置冻干制品。冷阱是冻干机中的另一个真空容器，此容器内含有若干组盘管，盘管内有冷媒介质在循环流动，通过盘管和冷媒介质，盘管处于较低温度用于吸收冻干箱体内的冻干产品中升华出来的水汽，从产品中升华出来的水蒸气遇冷凝结在盘管上形成冰层，起到了“捕水”的功能。

由于真空泵的抽吸作用，使得冷阱内的环境趋向于真空。然而，经研究发现，如果盘管的输入端与输出端在真空环境中的温差大于8℃时，一部分水分子会向低温的冰层漂移，另一部分的水分子直接被高温侧的真空泵抽走。由于温差的原故，导致捕水的效率降低。例如，盘管输入端的温度-42℃，而盘管输出端的温度-32℃，因此，在冷媒介质沿盘管流动的过程中，出现了温度不均匀的情况。

发明内容

通常的冷阱中设置有多层盘管，基于上述温差过大的情况，经研究发现，即使冷媒介质输入到各层盘管输入端的速度相同，由于各层盘管的结构是根据冷阱壳体的形状进行设置的，因此，造成各层盘管内的冷媒介质的流速差过大，使得从冻干产品中升华出来的水汽被各层盘管的捕获速度不相同，因此在各层盘管之间出现了温差，从而引起水分子漂移以及捕水效率低下的不利后果。

本发明的目的是提供一种用于冻干机的冷阱，本发明可提高捕水效率。

解决上述问题的技术方案如下：

用于冻干机的冷阱，包括壳体和设于壳体内部的盘管组，盘管组包括适配于壳体中部的中间盘管组；

中间盘管组包括多个彼此独立的中间盘管层，每个中间盘管层包括中间直管段以及中间弯管段，这些中间直管段以及中间弯管段连接后形成一层中间盘管层；

所述盘管组还包括位于中间盘管组两侧且适配于壳体上部和下部的第一盘管组；其中：

第一盘管组沿壳体纵向的长度与中间盘管组沿壳体纵向的长度不相等，第一盘管组包括第一直管段以及第一弯管段，这些第一直管段以及第一弯管段连接后形成至少两个第一盘管层，由多个第一盘管层形成的第一盘管组用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层内冷却介质基本相同的流速。

本发明的优点为：通过设置多层第一盘管层，在第一盘管层中的第一弯管段的数量多于中间弯管段的数量，以增加冷却介质在第一盘管组内的阻力，由此使得冷却介质在第一盘管组与中间盘管层内的流速基本相同，使第一盘管组与中间盘管层的温差减小或达到基本相同的程度，降低了水分子向低温冰层漂移的机率，进而提升了各层盘管的捕水均匀性以及各层盘管的捕水量，使捕水效率获得提高。由于捕水的均匀性获得提升，与同类产品相比，例如同样是200平方米的盘管组，经试验验证，本发明的冷阱的捕水量可达5吨，而同类其他的冷阱只有3吨。由此可见，本发明的捕水量相对同类产品来说得到了大幅度的提升。

附图说明

图1为本发明的用于冻干机的冷阱的示意图；

图2为在图1的基础上隐藏了壳体后的示意图；

图3为中间盘管组的其中一层中间盘管层的示意图；

图4为第一盘管组的示意图；

图5为第二盘管组的示意图；

图6为减缓管段的示意图；

附图中的标记：

1为筒体，2为前端盖，3为后端盖，4为输入端，5为支撑座，6为视镜法兰；

7为输入总管，8为输出总管；

A为中间盘管组，A1为中间盘管层，10为中间直管段，11为中间弯管段；

B为第一盘管组，B1为第一盘管层，12为第一直管段，13为第一弯管段；

C为第二盘管组，C1为第二盘管层，14为第二直管段，15为第二弯管段，16为减缓管段，16a为第一弯曲段，16b为中间连接段，16c为第二弯曲段，16d为第一弯曲部，16e为第二弯曲部，16f为第三弯曲部；

17为框架，18为固定部件，19为连接板，20为连接座，21为安装座；

22为化霜管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明的用于冻干机的冷阱，包括壳体和设于壳体内部的盘管组，下面对各部分以及它们之间的关系进行详细说明：

壳体包括筒体1、前端盖2、后端盖3，筒体1的截面优先采用圆形，筒体1的两端具有开口，前端盖2和后端盖3分别固定在筒体1的两端。

壳体上设有连接冻干箱的输入端4，优选地，输入端4设置于筒体1上，输入端4也可以设置在前端盖2和后端盖3上。

壳体还包括支撑座5，支撑座5与筒体1的周面固定，支撑座5包括弧形板以及与弧形板连接的底座，支撑座5上设有弧形凹陷，弧形板位于弧形凹陷中并与底座焊接固定，弧形板与筒体1的周面焊接。

壳体还包括视镜法兰6，在筒体1的周面上设有安装孔，视镜法兰6位于安装孔中并与筒体1固定，通过视镜法兰6能便于观察到筒体1内的环境。

在壳体上设有用于冷却介质的输入总管7和输出总管8，输入总管7和输出总管8沿着筒体1的径向布置且与筒体1固定，输入总管7和输出总管8的一端封闭另一端具有开口。在输入总管7上沿着该输入总管7的纵向设有多个第一装配孔，输出总管8上沿着该输出总管8的纵向设有多个第二装配孔，这些第一装配孔和第二装配孔用于安装盘管组。

输入到输入总管7中的冷却介质通过这些第一装配孔分配到盘管组中，冷却介质沿着安装盘管组的路径流动后，通过第二装配孔汇入输出总管8，再从输出总管8输出到指定位置，例如冷却介质汇流箱，输入总管7和输出总管8分别与冷却介质汇流箱连接。

盘管组包括适配于壳体中部的中间盘管组A以及位于中间盘管组两侧且适配于壳体上部和下部的第一盘管组B。下面对中间盘管组A和第一盘管组B的结构进行具体说明：

中间盘管组A包括多个彼此独立的中间盘管层A1，中间盘管层A1的层数优先采用10层且从上向下布置。每个中间盘管层A1包括中间直管段10以及中间弯管段11，这些中间直管段10以及中间弯管段11连接后形成一层中间盘管层A1，中间弯管段11采用C型或U型的结构。

各个中间盘管层A1的一端与输入总管7上的其中一个第一装配孔配合，中间盘管层A1的另一端与输出总管8上的其中一个第二装配孔配合。相邻的两个中间盘管层A1相互平行。

第一盘管组B沿壳体纵向的长度与中间盘管组A沿壳体纵向的长度不相等，优选地，第一盘管组B沿壳体纵向的长度大于中间盘管组A沿壳体纵向的长度。本发明中，壳体的纵向是平行于筒体1轴向的方向。

第一盘管组B的一端与输入总管7上的其中一个第一装配孔配合，第一盘管组B的另一端与输出总管8上的其中一个第二装配孔配合。通过输入总管7输入到第一盘管组B中的冷却介质沿第一盘管组B的路径流动后汇流到输出总管8中。

第一盘管组B包括第一直管段12以及第一弯管段13，这些第一直管段12以及第一弯管段13连接后形成至少两个第一盘管层B1，对于多个第一盘管层B1之间的关系，其中，一个第一盘管层B1的输出端与相邻的另一个第一盘管层B1的输入端连接，即相邻两个第一盘管层B1的尾首连接。

由多个第一盘管层B1形成的第一盘管组B用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层A1内冷却介质基本相同的流速。多个第一盘管层B1呈上下布置，各个第一盘管层B1沿壳体横向的宽度不相等且小于所述中间盘管层沿壳体横向的宽度。当第一盘管组B与中间盘管组A安装在输入总管7和输出总管8上后，盘管组呈多边形的结构，这种结构的优点为：

位于筒体中部的中间盘管组A安装后整体呈长方体形，第一盘管组B整体呈梯形布置，第一盘管组B优先设置成等腰梯形，由于筒体1的截面呈圆形，从筒体1的中部向筒体1有上下两侧的方向，筒体1的横向宽度在逐渐缩小，因此，上述各个第一盘管层B1沿壳体横向的宽度不相等且小于所述中间盘管层沿壳体横向的宽度的结构，第一盘管层B1流动路径的长度小于中间盘管层A1流动路径的长度，通过设置多层第一盘管层B1，在第一盘管层B1中的第一弯管段13的数量多于中间弯管段11的数量，以增加冷却介质在第一盘管组B内的阻力，由此使得冷却介质在第一盘管组B与中间盘管层A1内的流速基本相同，使第一盘管组B与中间盘管层A1的温差减小或达到基本相同的程度，进而降低了水分子向低温冰层漂移的机率，各层盘管的捕水效率获得提高，使捕水效率获得提高。

而上述结构的中间盘管组A与第一盘管组B组合后整体形成的形状为多边形，这样可以最大限度地利用筒体1内的空间，从而不但能在筒体1内布置更多用于凝结冻干产品中升华水汽的管道，而且由于第一盘管层B1在宽度上小于中间盘管层A1，通过多层第一盘管层B1的设置，在筒体1内能够布置更多用于凝结冻干产品中升华水汽的管道，同时中间盘管层A1的宽度增加使中间盘管层A1与筒体1内壁之间的空间利用率获得提升，从而中间盘管组A与第一盘管组B的结构组合使筒体1内的空间利用率获得提升，由此在筒体内建立真空的效率也就越高，使捕水的效率获得提升。

冷阱还包括用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层A1内冷却介质基本相同流速的第二盘管组C，第二盘管组C位于第一盘管组B与中间盘管组A之间。第二盘管组C沿壳体横向的宽度小于所述中间盘管层A1沿壳体横向的宽度。第二盘管组C的作用与第一盘管组B的作用相同，在此不再赘述。

第二盘管组C的一端与输入总管7上的其中一个第一装配孔配合，第二盘管组C另一端与输出总管8上的其中一个第二装配孔配合。通过输入总管7输入到第二盘管组C中的冷却介质沿第二盘管组C的路径流动后汇流到输出总管8中。

第二盘管组C由若干第二直管段14、第二弯管段15以及减缓冷却介质流速的减缓管段16连接而成。由于第二盘管组C沿壳体的横向宽度小于中间盘管层A1沿壳体横向的宽度，因此，冷却介质在第二盘管组C内流动的速度要快于在中间盘管层A1内的流速，由此，通过增加减缓管段16后，从而减缓冷却介质的流速。

所述减缓管段16包括：第一弯曲段16a、中间连接段16b、第二弯曲段16c，第一弯曲段16a具有第一弯曲部16d和第二弯曲部16e，第一弯曲部16d和第二弯曲部16e的弯曲方向相反；中间连接段16b的一端与第一弯曲段16a的一端连接，具有第三弯曲部16f的第二弯曲段16c的一端与中间连接段16b的另一端连接。通过第一弯曲段16a和第二弯曲段16c上的多个弯曲部，使得冷却介质的流动受到阻碍，以帮助降低冷却介质沿第二盘管组C流动的流速。

由于减缓管段16的具有多个弯曲部，优选地，第二盘管组C中的减缓管段16分布在该第二盘管组C的输入端和输出端，以避免减缓管段16处于第二盘管组C的中间位置时，因弯曲部过多而防止冷却介质被冻结而短路。

所述第二直管段14与第二弯管段15连接后至少形成多个用于延长冷却介质流动路径以减缓冷却介质流速的第二盘管层C1，多个第二盘管层C1布置在同一水平面上，对于多个第二盘管层C1之间的关系，其中，一个第二盘管层C1的输出端与相邻的另一个第二盘管层C1的输入端连接，即，相邻两个第一盘管层B1的尾首连接。

多个第二盘管层C1沿壳体纵向布置，各个第二盘管层C1沿壳体横向的宽度相等且小于所述中间盘管层沿壳体横向的宽度。优选地，第二盘管层C1为两个。第二弯管段15的形状采用C形或U形。

通过布置多层第二盘管层C1后，第二弯管段15的数量多余中间盘管层A1中的中间弯管段11数量，因此，通过多层第二盘管层C1，进一步地帮助降低冷却介质沿第二盘管组C流动的流速，从而达到使第二盘管组C与中间盘管层A1内冷却介质的流速基本相同的目的。

另外，在第一盘管组B与中间盘管组A之间布置第二盘管组C，该第二盘管组C起到了过渡的作用，该过渡主要是指有助于使盘管组形成多边形的形状，同时减少形成第一盘管组B的第一盘管层B1的层数，降低第一盘管组B的制造难度和提升制造精度。

冷阱还包括用于盘管组的支撑装置，该支撑装置与壳体的内壁固定，支撑装置包括：

呈多边形的框架17、若干与框架17固定的固定部件18、安装组件，框架17环绕在盘管组的周围，通过框架17对盘管组形成环抱作用，避免盘管组散开。固定部件18分别与盘管组中的各个直管段连接固定，固定部件18优先采和条状部件，例如扁钢，固定部件18的两端沿着盘管组的上下方向延伸，固定部件18与直管段以及框架17固定。

安装组件与框架17固定，安装组件与壳体的内壁固定。安装组件包括连接板19、连接座20、安装座21，连接板19与框架17固定，连接板19与连接座20固定，连接座20与安装座21固定，安装座21与筒体1的内壁固定。

本实施方例中的固定指的是焊接方式固定，或螺栓连接方式，优先采用焊接的固定方式。

冷阱还包括为加热介质提供流动路径使位于壳体底部的水蒸发以对处于真空环境内凝结在盘管组上的冰层进行汽化的化霜管22。由于筒体1内的环境为真空，其真空度在3千帕以下，在这样的压力值的环境中，降低了冰层汽化时所需温度，因此，向化霜管22内输入加热介质，使壳体底部的水蒸发，蒸发的蒸汽作用于凝结在盘管组上的冰层上，冰层受热解冻成水。

基于上述的化霜方式，即在低温低压的环境中进行化霜22，不但可以降低能耗，而且还能避免对沿盘管组流动的冷却介质的温度产生影响。其原因在于，由于低压的环境使水在低温的情况下就蒸发，例如在20摄氏度就蒸发了，在该温度下形成的蒸汽与凝结在盘管组上的冰层进行热交换，从而使冰层融化，并且低温的蒸气在热交换后在与盘管组内的冷却介质进行热交换，由于其温度本身就很低，因此，几乎对冷却介质不会产生影响，或产生的影响非常小，这样就保证了冷却介质的温度受到影响。

另外，对于低温低压的化冰方式，由于冰层由冻干产品中升华出来的水汽凝结形成，而冻干产品一般是花类或水果，从这些冻干产品中升华出来的水汽中含有芳香类物质，在低温的环境下进行化冰，不会损坏芳香类物质的细胞液，从融化后的冰水中将这些细胞液进行提取并进行二次利用，例如可以做成面膜、香皂、保湿霜等产品，因此，本发明的化化冰方式有利于对升华的水汽进行二次利用，扩大产品相应的经济价值。

Claims (10)

1.用于冻干机的冷阱，包括壳体和设于壳体内部的盘管组，盘管组包括适配于壳体中部的中间盘管组，其特征在于：

中间盘管组包括多个彼此独立的中间盘管层，每个中间盘管层包括中间直管段以及中间弯管段，这些中间直管段以及中间弯管段连接后形成一层中间盘管层；

所述盘管组还包括位于中间盘管组两侧且适配于壳体上部和下部的第一盘管组；其中：

第一盘管组沿壳体纵向的长度与中间盘管组沿壳体纵向的长度不相等，第一盘管组包括第一直管段以及第一弯管段，这些第一直管段以及第一弯管段连接后形成至少两个第一盘管层，由多个第一盘管层形成的第一盘管组用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层内冷却介质基本相同的流速。

2.根据权利要求1所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，冷阱还包括用于减缓冷却介质的流速以提供与各中间盘管层内冷却介质基本相同流速的第二盘管组，第二盘管组位于第一盘管组与中间盘管组之间。

3.根据权利要求2所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，第二盘管组由若干第二直管段、第二弯管段以及减缓冷却介质流速的减缓管段连接而成。

4.根据权利要求3所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，第二盘管组中的减缓管段分布在该第二盘管组的输入端和输出端。

5.根据权利要求3所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，所述第二直管段与第二弯管段连接后至少形成多个用于延长冷却介质流动路径以减缓冷却介质流速的第二盘管层。

6.根据权利要求2所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，第二盘管组沿壳体横向的宽度小于所述中间盘管层沿壳体横向的宽度。

7.根据权利要求3所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，所述减缓管段包括：

第一弯曲段，第一弯曲段具有第一弯曲部和第二弯曲部，第一弯曲部和第二弯曲部的弯曲方向相反；

中间连接段，中间连接段的一端与第一弯曲段的一端连接，

具有第三弯曲部的第二弯曲段，第二弯曲段的一端与中间连接段的另一端连接。

8.根据权利要求1所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，多个第一盘管层呈上下布置，各个第一盘管层沿壳体横向的宽度不相等且小于所述中间盘管层沿壳体横向的宽度。

9.根据权利要求1至8之一所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，冷阱还包括用于盘管组的支撑装置，该支撑装置与壳体的内壁固定，支撑装置包括：

呈多边形的框架，该框架环绕在盘管组的周围；

若干与框架固定的固定部件，这些固定部件分别与盘管组中的各个直管段连接固定；

安装组件，安装组件与框架固定，安装组件与壳体的内壁固定。

10.根据权利要求1至8之一所述的用于冻干机的冷阱，其特征在于，冷阱还包括为加热介质提供流动路径使位于壳体底部的水蒸发以对处于真空环境内凝结在盘管组上的冰层进行汽化的化霜管。