CN114618272B - 高压静电场真空干燥捕水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压静电场真空干燥捕水器，包括底座、双层内胆保温内胆、进气管、出气管、排水管、蒸发器、风扇、加热丝和直流高压电源，所述底座与双层内胆保温内胆连接形成捕水腔体，所述风扇、加热丝和蒸发器依次安装于捕水腔体的顶部，所述进气管的进气端穿过底座，所述进气管的出气端与捕水腔体的一端连通，所述出气管的入气端与捕水腔体的另一端连通，所述出气管的排气端穿过底座，所述直流高压电源与蒸发器连接，所述排水管与捕水腔体的底部连通。与普通的捕水器相比，本发明捕水器的捕水效率提高50％以上，改善冻干产品的品质，具有高效、节能、组装简易，普适性强等优点。

Description

高压静电场真空干燥捕水器

技术领域

本发明涉及捕水器的技术领域，尤其涉及高压静电场真空干燥捕水器。

背景技术

随着社会的发展，人们对食品、药品的品质要求越来越高，真空冷冻干燥技术在食品、药品干燥方面的应用越来越广。捕水器是真空冷冻干燥设备、真空预冷设备的核心组件之一，其主要作用是捕集系统中的水分,它涉及到冷冻、流体力学、真空、传热传质和气-液-固相变(伴有结霜及结冰现象)等方面的知识,是一个比较复杂的组件。捕水器工作的原理是利用水蒸气遇到低温蒸发器的外壁时，在蒸发器的外壁上凝结成霜、冰或者冷凝水，从而从气流中逐渐除去水分。

捕水器的性能好坏，直接影响着真空冷冻干燥设备的性能、制造成本和运转费用。目前，有关捕水器的公开专利CN201620124941.0，该专利是创新之处是捕水器壳内的捕水盘管(即蒸发器)设为多角形长管形状，有效提高盘管内冷冻油与外部作用的接触面积,增强了捕集水汽效果,提高冻干机冻干速率和冻干产品的品质。

有关捕水器的公开专利CN202023216297.5，该专利通过设置若干圆形盘管和辅助盘管(盘管即是蒸发器),形成套圈的形状,并通过第一连接管相连接,有效地提高圆形盘管和辅助盘管内冷冻油的流动路程,增强了捕集水汽的效果,便于捕水器在保证长度的情况下进行套圈的方式以满足捕水量的要求,提高冻干机冻干速度和冻干产品的质量。

有关捕水器的公开专利CN 100334413C，其捕水器是利用挡水器以增加空气中水蒸气与捕水器的冷凝管(即蒸发器)外壁的接触面积，以增加捕水效率。

有关捕水器的公开专利CN201120100992.7，该专利涉及一种应用于真空冷冻干燥机的干燥室和捕水器一体化结构。该一体化结构既能减少干燥室和捕水器(即蒸发器)的冷热损耗,又具有结构紧凑,占用空间小,功能完善,气路良好等特点。上述专利都只是通过增加气流与捕水器中蒸发器外壁的接触面积以增加捕水率，然而，气体属于流体，与水具有类似的流体特性，当气流流经捕水器中蒸发器的外壁表面时，与蒸发器外壁接触的气体与同时流过的气体总量相比总是少数，因此，其实只有少数的水蒸气会被捕水器中的蒸发器捕捉，而绝大部分的水蒸气依然会被气流带走，因此，上述相关捕水器的专利技术仍然不能大幅度地提高捕水器的捕水效能，从而导致，至今真空冷冻干燥技术依然具有耗时耗能的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的耗时耗能的缺点，提供了高压静电场真空干燥捕水器。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：高压静电场真空干燥捕水器，包括底座、保温内胆、进气管、出气管、排水管、蒸发器、风扇、加热丝和直流高压电源，所述底座与保温内胆连接形成捕水腔体，所述风扇、加热丝和蒸发器依次安装于捕水腔体的顶部，所述进气管的进气端穿过底座，所述进气管的出气端与捕水腔体的一端连通，所述出气管的入气端与捕水腔体的另一端连通，所述出气管的排气端穿过底座，所述直流高压电源与蒸发器连接，所述排水管与捕水腔体的底部连通。

更优的选择，所述蒸发器包括冷却管、导热翅片和高压静电源接线柱，所述导热翅片安装于保温内胆的底部，所述冷却管安装于导热翅片，所述于导热翅片通过高压静电源接线柱与直流高压电源连接。

更优的选择，所述底座包括多根支撑柱、第一保温层、外壳和下壳，所述第一保温层的外壁与外壳连接，所述第一保温层的内壁与下壳连接，多根所述支撑柱安装于外壳的底部，所述第一保温层设有管道安装孔，所述进气管和出气管分别安装于管道安装孔，所述下壳与保温内胆形成捕水腔体，所述排水管依次穿过下壳、第一保温层和外壳。

更优的选择，所述直流高压电源的一极连接于蒸发器，所述直流高压电源的另一极连接于地。

更优的选择，直流高压电源的电压范围包括0-1000KV。

更优的选择，所述保温内胆的底部为倾斜状。

更优的选择，所述保温内胆包括胆外壳、胆内壳和第二保温层，所述第二保温层的外壁与胆外壳连接，所述第二保温层的内壁与胆内壳连接，所述风扇、加热丝和蒸发器依次安装于胆外壳的底部，所述胆外壳通过连接圈与底座连接。

更优的选择，所述进气管的进气端设有二通气阀。

更优的选择，所述出气管的排气端设有三通气阀。

更优的选择，所述出气管的入气端安装有气流阻滞帽。

工作原理：本发明将高压静电场引入捕水器，从而使进入捕水器的所有水蒸气分子都发生分子极化而成为“带电微粒”，又由于气态水分子的质量微小，因而绝大部分的水分子会被吸引到带电的蒸发器上而凝结成霜、冰或液态水，从而极大地提高了捕水器的捕水效率。另外，本发明由于高压静电场的引入，能够使整个冷冻干燥系统中含有大量的负离子，这些负离子可防止被干燥样品的氧化、变色，且具有分解样品表面的农残、清除样品表面的杂质、使被干燥样品负离子化，因此，本发明还可以提高冷冻干燥产品的品质。

本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明通过底座、保温内胆、进气管、出气管、排水管、蒸发器、风扇、加热丝和直流高压电源所组成的捕水器，其捕水效率提高了50％以上，冻干的果干的色泽及口感更优，组装简易，普适性强，便于维修。

2、本发明通过进气端二通阀及出气端的三通阀，当启动加热化霜化冰功能时，可实现捕水腔与冷冻干燥室的隔断，从而减少对冷冻干燥室的温度及被干燥样品的影响，具有节能及提供冻干产品品质的作用。

3、本发明通过倾斜式捕水腔，增加了排水的效率。

4、本发明通过气流阻滞帽，增加了气流与蒸发器的所有表面尽量充分接触，以增加除水的效率。

附图说明

图1是本发明高压静电场真空干燥捕水器的剖视图；

图2是本发明高压静电场真空干燥捕水器的俯视图；

图3是本发明高压静电场真空干燥捕水器的保温内胆底部示意图；

附图中各部件的标记：1-底座；101-外壳；102-第一保温层；103-下壳；104-支撑柱；2-进气管；3-连接圈；4-螺栓；5-出气管；6-风扇；7-加热丝；8-蒸发器；801-冷却管；802-导热翅片；803-高压静电源接线柱；9-保温内胆；901-胆外壳；902-第二保温层；903-胆内壳；10-排水管；11-二通气阀；12-三通气阀；13-排水阀；14-气流阻滞帽；15-捕水腔体；16-平展外延。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1-3所示，高压静电场真空干燥捕水器，包括底座1、保温内胆9、进气管2、出气管5、排水管10、蒸发器8、风扇6、加热丝7和直流高压电源(图中未显示，为现有技术)，底座1与保温内胆9通过连接圈3连接形成捕水腔体15，风扇6、加热丝7和蒸发器8从左到右依次安装于捕水腔体15的顶部(即是保温内胆9的底部)。进气管2和出气管5分别安装在底座1的第一保温层102内，进气管2的进气端与外部的三通气阀11连接，进气管2的出气端与捕水腔体15的上倾斜端连通。出气管5的入气端与捕水腔体15的下倾斜端连通，并在入气端上通过焊接或者螺丝安装有气流阻滞帽14，出气管5的排气端伸出第一保温层102并与三通气阀12连通。直流高压电源的负极端通过电线与蒸发器8连接，直流高压电源的正极端接地(直流高压电源的正极端与蒸发器8连接，其负极接地也可以实现该发明高效除水的功能)。直流高压电源的电压范围为0-1000KV。排水管10的进水端与捕水腔体的底部连通，排水管10的排水端与伸出底座1的底部，并安装有排水阀13。

底座1的凹槽的边缘设有平展外延16，平展外延16上设有螺丝孔，通过螺栓4和密封圈将底座1和保温内胆9的连接圈3连接起来，其作用起到保温和支架的作用。保温内胆9的胆外壳901和胆内壳903均采用不锈钢制作而成，不锈钢材质对捕水腔体15的电场起到保护和屏蔽的作用，内部填充保温材料(即是第二保温层902)，保温内胆9可拆卸。连接圈3采用不锈钢材料制作而成，连接圈3通过粘合剂密封固定在保温内胆9的底部，连接圈3上设有多个螺丝孔，连接圈3的尺寸与底座1的凹槽尺寸一致。进气管2采用不锈钢材质制作而成，用于将气体输送到捕水腔体15。三通气阀11的作用为便于与外界干燥腔和气体循环系统连通或关闭。出气管5也采用不锈钢材质制作而成，用于将气体从捕水腔体15排出。气流阻滞帽14接出气管5的一面设有多个进气孔(位于接进气管5接口的外周)，其作用为防止进气口进入的气流被从出气口直接被吸或吹出去，目的是增加气流与蒸发器8的所有表面尽量充分接触，以增加除水的效率。三通气阀12的作用是便于与外接真空泵连通或者关闭。排水管10用于将蒸发器8外由冰霜转换成的水排出底座1。蒸发器8通过螺栓4安装在保温内胆9的底部，便于拆卸，蒸发器8的冷媒进出口(即是冷却管801)与制冷系统相连，在制冷阶段起到冷却外接干燥腔(即是保温内胆9的内腔)及其中的待冷冻干燥样品的作用，在真空干燥阶段则起到去除水蒸气的作用。加热丝7的作用是将空气转换成热空气，然后通过风扇6用于热空气吹到蒸发器8的外表面；当加热除霜时，关闭进气管2、出气管5和排水管10的阀门，开启电热丝和风扇6，除霜完毕后，开启排水管10上的排水阀13，将水体排出底座1。直流高压电源的作用是产生电场，高压发生器关闭电压后，电场很快消失。

蒸发器8包括冷却管801、导热翅片802和高压静电源接线柱803，导热翅片802安装在保温内胆9的底部(即是捕水腔体15顶部的内壁)，冷却管801安装在导热翅片802的内部，导热翅片802通过高压静电源接线柱803与直流高压电源的正极或者负极连接。

底座1包括4根支撑柱104、第一保温层903、外壳101和下壳103，第一保温层903的外侧与外壳101连接，第一保温层903的内侧与下壳103连接，4根支撑柱104安装在外壳101的底部。第一保温层903的中部设有凹槽，凹槽的左右两侧各设有一个管道安装孔，进气管2安装在左侧的管道安装孔，出气管5安装在右侧的管道安装孔并与该凹槽的底部连通。第一保温层903的底部也设有一个管道安装孔，排水管10安装在该管道安装孔内。凹槽用于安装保温内胆9，保温内胆9与凹槽拼接而成捕水腔体15。

支撑柱104起到支架作用。第一保温层903采用酚醛泡沫材料制作而成，起到保温作用，并用于固定安装管道。外壳101和下壳103均采用不锈钢材料制作而成，下壳103的凹槽上设有平展外延16，用于连接保温内胆9。外壳101用于保护第一保温层903，起到支撑作用。

保温内胆9包括胆外壳901、胆内壳903和第二保温层902，第二保温层902的外壁与胆外壳901连接，第二保温层902的内壁与胆内壳903连接，胆外壳901的底部为斜面状，风扇6、加热丝7和蒸发器8从左到右依次安装在胆外壳901的底部。胆外壳901通过粘合剂密封地安装有连接圈3，连接圈3通过螺栓4与底座1的凹槽上的平展外延16密封连接。

胆外壳901为不锈钢材质，不锈钢制作而成的胆外壳901对捕水腔体15内的电场起保护及屏蔽的作用。第二保温层902为酚醛泡沫材料，保温材料在捕水腔体15处呈约20°的倾斜状(气流入口侧高，气流出口侧低)。胆内壳903为不锈钢材质，根据蒸发器8、加热丝7的尺寸及气流量等因素在捕水腔体15处采用不锈钢材料做捕水腔体壳。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，包括底座、保温内胆、进气管、出气管、排水管、蒸发器、风扇、加热丝和直流高压电源，所述底座与保温内胆连接形成捕水腔体，所述风扇、加热丝和蒸发器依次安装于捕水腔体的顶部，所述进气管的进气端穿过底座，所述进气管的出气端与捕水腔体的一端连通，所述出气管的入气端与捕水腔体的另一端连通，所述出气管的排气端穿过底座，所述直流高压电源与蒸发器连接，所述排水管与捕水腔体的底部连通；

所述蒸发器包括冷却管、导热翅片和高压静电源接线柱，所述导热翅片安装于保温内胆的底部，所述冷却管安装于导热翅片，所述导热翅片通过高压静电源接线柱与直流高压电源连接；

所述直流高压电源的一极连接于蒸发器，所述直流高压电源的另一极连接于地。

2.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述底座包括多根支撑柱、第一保温层、外壳和下壳，所述第一保温层的外壁与外壳连接，所述第一保温层的内壁与下壳连接，多根所述支撑柱安装于外壳的底部，所述第一保温层设有管道安装孔，所述进气管和出气管分别安装于管道安装孔，所述下壳与保温内胆形成捕水腔体，所述排水管依次穿过下壳、第一保温层和外壳。

3.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述保温内胆的底部为倾斜状。

4.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述保温内胆包括胆外壳、胆内壳和第二保温层，所述第二保温层的外壁与胆外壳连接，所述第二保温层的内壁与胆内壳连接，所述风扇、加热丝和蒸发器依次安装于胆外壳的底部，所述胆外壳通过连接圈与底座连接。

5.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述进气管的进气端设有二通气阀。

6.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述出气管的排气端设有三通气阀。

7.根据权利要求1所述高压静电场真空干燥捕水器，其特征在于，所述出气管的入气端安装有气流阻滞帽。

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