CN112161435A - 一种快速冷却真空干燥装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真空设备技术领域，公开了一种快速冷却真空干燥装置及方法，该装置包括真空室，真空室连接有真空抽气系统，真空室内置有若干将真空室分隔成多个干燥区的置物板，置物板底部安装有加热器；真空室的内壁上安装有导风板，导风板内开设有若干相互连通的通孔；真空室的外壁上安装有充气阀以及排气阀，真空室内安装热交换器，热交换器外接有冷却机，真空室顶部安装有导流机构；该方法包括抽气步骤：放置物料，开启真空泵；加热步骤：打开加热器；充气步骤：冲入惰性气体；冷却步骤：打开电机、热交换器以及冷却机，电机驱动风机叶片转动形成定向气流，惰性气体通过与热交换器接触将物料的热量传递并实现降温。

Description

一种快速冷却真空干燥装置及方法
技术领域
本发明涉及真空设备技术领域，尤其涉及一种快速冷却真空干燥装置及方法。
背景技术
真空干燥箱是一种常用的物料干燥设备，通过在密封的仓室中加热物料，使物料中的水分蒸发，再借助真空系统将水蒸气抽出，从而实现干燥物料，脱除其中水分的目的。
现有的真空干燥箱在完成对物料的干燥后，物料还处于温度较高的状态，若物料降温过程中直接暴露空气，会出现氧化或吸潮的现象，现有技术通过将物料置于真空环境中对物料进行冷却，但由于真空环境下热量传递仅剩下热辐射，尤其是低温(＜600℃)下热辐射效率很低，导致常见的真空干燥箱冷却降温过程漫长而低效；并且由于现有的真空干燥箱内多层结构、热气流对流范围有限，导致散热效果差，降温仍然很慢。
发明内容
本发明的第一目的意在提供一种快速冷却真空干燥装置，其具有降温速度快，散热效果好的优点。
为达到上述目的，本发明的基本方案如下：一种快速冷却真空干燥装置，包括真空室，所述真空室的一侧安装有用于封闭真空室的箱门，所述真空室连接有用于抽真空的真空抽气系统，所述真空室内置有若干用于放置物料的置物板，各个置物板将真空室分隔成若干干燥区，所述置物板底部安装有用于干燥物料的加热器；所述真空室的内壁上安装有两块相对设置的导风板，且两块导风板相对的一侧开设有若干相互连通的通孔，各个干燥区之间通过各个通孔相互连通；所述真空室的外壁上安装有充气阀以及排气阀，所述充气阀用于向真空室内注入惰性气体，所述排气阀用于将真空室内的惰性气体排出；所述真空室内安装热交换器，所述热交换器外接有冷却机，所述真空室顶部安装有导流机构，所述导流机构用于将各个干燥区内的热气导向热交换器以进行热交换。
进一步地，所述真空抽气系统包括真空泵，所述真空泵的进气口与真空室之间连接有抽气管，所述抽气管上安装有用于调节抽气流量的真空阀，所述真空泵的出气口连接有用于排出真空室内气体的排污管。
进一步地，所述导流机构包括置于真空室外的电机，所述电机的输出轴伸入于真空室内并连接有风机叶片，电机驱动风机叶片转动形成定向气流，所述定向气流由各个干燥区经导风板的各个通孔向热交换器所在方向流动。
进一步地，所述电机的输出轴与真空室顶部之间安装有动密封组件，所述电机的输出轴与动密封组件之间转动配合。
进一步地，所述电机的转速为10～3000rpm。
进一步地，所述真空室内壁安装有用于监测真空室内的湿度的湿度探头，所述真空室外部安装有与湿度探头电连接的控制器，所述控制器能够接收到来自湿度探头的反馈数据，并根据反馈数据调节真空抽气系统以及加热器的工作状态。
与现有技术相比本方案的有益效果是：
1、利用真空抽气系统对盛放有物料的真空室进行真空抽气处理，使真空室处于真空环境，同时配合加热器对物料加热处理，使物料中的水分能够在负压环境将加速蒸发成为气态，并在真空抽气系统的作用下从真空室内快速抽离出去，有效缩短了干燥的时间，实现了快速干燥的效果。
2、待真空室内的物料完成干燥处理后，通过向真空室注入惰性气体，可以避免物料在高温环境中发生氧化，同时，在电机能够驱动风机叶片转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板的各个通孔向热交换器所在方向流动进行换热，实现快速冷却降温的效果。
本发明的第二目的意在提供一种快速冷却真空干燥方法，该方法包括一种快速冷却真空干燥装置，所述一种快速冷却真空干燥装置包括真空室以及真空抽气系统，所述真空室外壁上安装有充气阀以及排气阀，所述真空室内设有加热器、热交换器以及导风板，所述导风板上开设有若干通孔；
包括如下步骤：
抽气步骤：把待干燥处理的物料分别放入真空室内的各个干燥区内，关闭箱门，并关闭充气阀以及排空阀，开启真空泵并打开真空阀；
加热步骤：打开与加热器连接的加热电源，设定加热温度和加热时间；
充气步骤：打开充气阀，往真空室内冲入惰性气体至常压后将其关闭；
冷却步骤：打开电机，根据物料的大小以及密度调节电机转速；同时打开热交换器以及冷却机；电机驱动风机叶片转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板的各个通孔向热交换器所在方向流动进行换热。
进一步地，还包括位于加热步骤与充气步骤之间的数据监测步骤：湿度探头监测真空室内的湿度，当控制器接收到来自湿度探头的反馈数据达到预设值时，控制器控制真空泵以及加热器停止工作。
附图说明
图1为本发明一种快速冷却真空干燥装置的结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：排污管1、真空泵2、真空阀3、排气阀4、加热器5、充气阀6、导风板7、真空室8、冷却机9、风机叶片10、控制器11、湿度探头12、热交换器13、动密封组件14、电机15。
具体实施方式
下面结合说明书附图，并通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
一种快速冷却真空干燥装置，如图1所示，包括真空室8，真空室8的一侧安装有用于封闭真空室8的箱门，真空室8连接有用于抽真空的真空抽气系统，真空抽气系统包括真空泵2，真空泵2的进气口与真空室8之间连接有抽气管，抽气管上安装有用于调节抽气流量的真空阀3，真空泵2的出气口连接有用于排出真空室8内气体的排污管1。
如图1所示，真空室8内由下至上依次设置有三块用于放置物料的置物板，各个置物板将真空室8分隔成若干干燥区，置物板底部安装有用于干燥物料的加热器5；真空室8内安装有两块相对设置的导风板7，导风板7与真空室8的内壁之间存在间隙，两块导风板7相对的一侧开设有若干相互连通的通孔，各个干燥区之间通过各个通孔相互连通，通孔的大小以及在导风板7上的分布可以根据物料和风量进行调整，确保物料不会被气流吹动。真空室8的外壁上安装有充气阀6以及排气阀4，充气阀6用于向真空室8内注入惰性气体，排气阀4用于将真空室8内的惰性气体排出；
如图1所示，真空室8内壁安装有用于监测真空室8内的湿度的湿度探头12，真空室8外部安装有与湿度探头12电连接的控制器11，控制器11能够接收到来自湿度探头12的反馈数据，并根据反馈数据调节真空抽气系统以及加热器5的工作状态。
实施例1的具体实施方式如下：
使用时，打开箱门，将待处理的物料分别放入真空室8内的各个干燥区内，关闭箱门，使真空室8处于相对封闭的环境；开启真空泵2并打开真空阀3，真空泵2对真空室8进行真空抽气处理，使真空室8处于相对真空的环境；同时加热器5对物料加热处理，使物料中的水分能够在负压环境将加速蒸发成为气态，气态下的水分在真空抽气系统的作用下从真空室8内快速抽离出去。
然后关闭真空抽气系统，同时打开充气阀6以及排气阀4，以1～200L/h的流量往真空室8内持续通入惰性气体，选用的惰性气体的种类根据所烘干物料的性质决定，且该惰性气体在物料烘干温度下不影响物料性能；同时，真空室8内壁的湿度探头12能够实时监测真空室8内的湿度，并将监测数据反馈至控制器11，当控制器11接收到的监测数据达到预设值时，控制器11控制加热器5停止工作，同时保持往真空室8内持续通气，待真空室8内的温度降至室温后，停止向真空室8内通入惰性气体，最终完成对物料的快速冷却干燥。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别在于，真空室8内安装有热交换器13，热交换器13外接有冷却机9，真空室8顶部安装有导流机构，导流机构包括置于真空室8外的电机15，电机15的输出轴伸入于真空室8内并连接有风机叶片10，且电机15的输出轴与真空室8顶部之间安装有动密封组件14，电机15的输出轴与动密封组件14之间转动配合，电机15驱动风机叶片10转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板7内的各个通孔向热交换器13所在方向流动进行换热，实现快速冷却降温的效果。
实施例2的具体实施方式如下：
使用时，打开箱门，将待处理的物料分别放入真空室8内的各个干燥区内，关闭箱门，使真空室8处于相对封闭的环境；开启真空泵2并打开真空阀3，真空泵2对真空室8进行真空抽气处理，使真空室8处于相对真空的环境；同时加热器5对物料加热处理，使物料中的水分能够在负压环境将加速蒸发成为气态，气态下的水分在真空抽气系统的作用下从真空室8内快速抽离出去。
然后关闭真空抽气系统，同时打开充气阀6以及排气阀4，往真空室8内持续通入惰性气体，选用的惰性气体的种类根据所烘干物料的性质决定，且该惰性气体在物料烘干温度下不影响物料性能；开启电机15，根据物料的颗粒大小，调节电机15的转速；同时，打开热交换器13以及冷却机9，电机15驱动风机叶片10转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板7的各个通孔向热交换器13所在方向流动进行换热。
真空室8内壁的湿度探头12能够实时监测真空室8内的湿度，并将监测数据反馈至控制器11，当控制器11接收到的监测数据达到预设值时，控制器11控制加热器5停止工作，电机15持续驱动风机叶片10转动，实现快速冷却降温；待真空室8内的温度降至室温后，电机15停止工作，最终完成对物料的快速冷却干燥。
一种快速冷却真空干燥方法，包括如下步骤：
抽气步骤：把待干燥处理的物料分别放入真空室8内的各个干燥区内，关闭箱门，并关闭充气阀6以及排空阀，开启真空泵2并打开真空阀3；
加热步骤：打开与加热器5连接的加热电源，根据物料的质量、大小以及密度设定对应的加热温度和加热时间；
数据监测步骤：湿度探头12监测真空室8内的湿度，当控制器11接收到来自湿度探头12的反馈数据达到预设值时，控制器11控制真空泵2以及加热器5停止工作；
充气步骤：打开充气阀6，往真空室8内冲入惰性气体至常压后将其关闭；
冷却步骤：打开电机15，调节电机15转速为10～3000rpm；同时打开热交换器13以及冷却机9；电机15驱动风机叶片10转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板7的各个通孔向热交换器13所在方向流动进行换热；
干燥结束后，关闭电机15、热交换器13以及冷却机9，打开箱门取出物料。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：包括真空室(8)，所述真空室(8)的一侧安装有用于封闭真空室(8)的箱门，所述真空室(8)连接有用于抽真空的真空抽气系统，所述真空室(8)内置有若干用于放置物料的置物板，各个置物板将真空室(8)分隔成若干干燥区，所述置物板底部安装有用于干燥物料的加热器(5)；所述真空室(8)的内壁上安装有两块相对设置的导风板(7)，且两块导风板(7)相对的一侧开设有若干相互连通的通孔，各个干燥区之间通过各个通孔相互连通；所述真空室(8)的外壁上安装有充气阀(6)以及排气阀(4)，所述充气阀(6)用于向真空室(8)内注入惰性气体，所述排气阀(4)用于将真空室(8)内的惰性气体排出；所述真空室(8)内安装有热交换器(13)，所述热交换器(13)外接有冷却机(9)，所述真空室(8)顶部安装有导流机构，所述导流机构用于将各个干燥区内的热气导向热交换器(13)以进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：所述真空抽气系统包括真空泵(2)，所述真空泵(2)的进气口与真空室(8)之间连接有抽气管，所述抽气管上安装有用于调节抽气流量的真空阀(3)，所述真空泵(2)的出气口连接有用于排出真空室(8)内气体的排污管(1)。
3.根据权利要求1所述的一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：所述导流机构包括置于真空室(8)外的电机(15)，所述电机(15)的输出轴伸入于真空室(8)内并连接有风机叶片(10)，电机(15)驱动风机叶片(10)转动形成定向气流，所述定向气流由各个干燥区经导风板(7)的各个通孔向热交换器(13)所在方向流动。
4.根据权利要求3所述的一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：所述电机(15)的输出轴与真空室(8)顶部之间安装有动密封组件(14)，所述电机(15)的输出轴与动密封组件(14)之间转动配合。
5.根据权利要求3所述的一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：所述电机(15)的转速为10～3000rpm。
6.根据权利要求1所述的一种快速冷却真空干燥装置，其特征在于：所述真空室(8)内壁安装有用于监测真空室(8)内的湿度的湿度探头(12)，所述真空室(8)外部安装有与湿度探头(12)电连接的控制器(11)，所述控制器(11)能够接收到来自湿度探头(12)的反馈数据，并根据反馈数据调节真空抽气系统以及加热器(5)的工作状态。
7.一种快速冷却真空干燥方法，提供一种快速冷却真空干燥装置，所述一种快速冷却真空干燥装置包括真空室(8)以及真空抽气系统，所述真空室(8)外壁上安装有充气阀(6)以及排气阀(4)，所述真空室(8)内设有加热器(5)、热交换器(13)以及导风板(7)，所述导风板(7)上开设有若干通孔；其特征在于：包括如下步骤：
抽气步骤：把待干燥处理的物料分别放入真空室(8)内的各个干燥区内，关闭箱门，并关闭充气阀(6)以及排空阀，开启真空泵(2)并打开真空阀(3)；加热步骤：打开与加热器(5)连接的加热电源，设定加热温度和加热时间；
充气步骤：打开充气阀(6)，往真空室(8)内冲入惰性气体至常压后将其关闭；
冷却步骤：打开电机(15)，根据物料的大小以及密度调节电机(15)转速；同时打开热交换器(13)以及冷却机(9)；电机(15)驱动风机叶片(10)转动形成定向气流，定向气流由各个干燥区经导风板(7)的各个通孔向热交换器(13)所在方向流动进行换热。
8.根据权利要求7所述的一种快速冷却真空干燥方法，其特征在于：还包括位于加热步骤与充气步骤之间的数据监测步骤：湿度探头(12)监测真空室(8)内的湿度，当控制器(11)接收到来自湿度探头(12)的反馈数据达到预设值时，控制器(11)控制真空泵(2)以及加热器(5)停止工作。
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