CN202675800U - 一体式冻干机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在食品、医药、生物工程以及材料科学上应用的具备真空、冷冻及干燥功能的卧式筒体结构的一体式冻干机，其由卧式筒体分隔的圆箱、圆阱及机架组成，其特征在于：卧式筒体利用中间隔板、内筒节及密封法兰分隔成两个独立的冻干箱和冷阱箱，使其成为一台设备中分出两独立腔体的卧式筒体；通过内筒节将冻干和冷冻箱联通形成一个组合式的卧式筒体结构的一体式冻干机。当封闭内筒节时，即可分隔两独立腔体；当打开内筒节时，即可联通两个腔体形成一个完整的腔体。其优点是：将冻干箱和冷阱箱改造成组合形态卧式筒体结构的一体式箱体，既能节省客户洁净车间的占地面积，又能节约客户维护设备的成本，且设备操作及维护更加简便。

Description

一体式冻干机

技术领域

本实用新型属于冷冻干燥技术领域，具体涉及一种在食品、医药、生物工程以及材料科学上应用的具备真空、冷冻及干燥功能的卧式筒体结构的一体式冻干机。

背景技术

目前，冻干机(freeze dryer)起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术，经历了几十年的起伏和徘徊之后，在最后20年中取得了长足进展。进入21世纪，真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外，其应用领域和规模还在不断扩大中。为此，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。其冷冻干燥基本原理是基于水的三态变化：水有固态、液态和气态，三种相态既可以相互转换又可以相互共存。

当水在三相点(温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa)时，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。冻干制品呈现海绵状、无干缩，复水性好、含水分极少，加上相应包装后，即可在常温下长时间保存和运输。因此，该技术问世以来，越来越受到人们的青睐，在医药、生物制品和食品方面的应用已日趋广泛。如血清、菌种、中西医药等生物制品多为一些生物活性物质，真空冷冻干燥技术为保存生物活性也能提供良好的解决方案。其优势所在的干燥的方法有多种多样，如：晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。

但普通干燥方法：通常都在0℃以上或更高的温度下进行，经干燥后所得的产品一般都存在体积缩小、质地变硬问题，易挥发的物质成分大部分丧失掉，如一些热敏性的物质容易发生变性、失活，有些物质甚至发生氧化等问题。而采用真空冻干技术，干燥后的产品与干燥前相比，在性状上有很大的差别，其冻干法则基本上在0℃以下进行，即在产品冻结的状态下进行，只在后期降低产品的残余水份含量时，才让产品升至0℃以上，但一般不超过40℃以上温度。在真空条件下，当水蒸汽直接升华出来后，药物剩留在冻结时的冰架中，形成类似海绵状疏松多孔架构，因此，它干燥后体积大小几乎不变。在使用前只要加入注射用水，又会立即溶解。

冻干机因物料处于冻结状态，温度很低，所以供热的热源温度要求不高，采用常温或温度不高的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时，干燥室不需绝热，不会有很多的热损失，故热能的利用很经济。正所谓没有完美的技术，采用该真空冷冻干燥技术的主要缺点就是成本高，那是因为其采用的结构决定了它的制作成本高，其结构通常：由方形冻干箱体加上由大法兰连接的圆形冷阱箱体构成的分体式冻干机。该种冻干机结构复杂，设备庞大，占地空间也大；且生产制造周期长，成本高，对采购者来说投资大，运行成本也高；又由于它需要真空和低温条件，所以真空冷冻干燥机需要配置一套真空系统和低温系统构成的真空无菌室，真空无菌室占地面积大，因而设备的投资和运转费用比较高。

目前，洁净无菌室车间正是影响和制约冻干技术发展的首要问题之一。为此，本实用新型正是针对现有技术中冻干箱与冷阱箱分体式结构进行了创新性改造，使其原来的两台设备位于一体，这样不论对于设计成本还是制造成本都大大降低了；尤其，对企业来说，设备整体体积变小了，设备维护由原来两台变为一台了，对企业需要提供的洁净车间面积也大大降低了。

实用新型内容

为解决上述真空冷冻干燥设备的首次投入成本，以及因其结构复杂、占地面积大、购置成本高、运行成本高等问题，本实用新型特别创新了一种改变原方形冻干箱体为圆形冻干箱体加圆形冷阱箱体构成的一体式冻干机。

一体式冻干机，其包括卧式筒体分隔的圆箱、圆阱及机架，其特征在于：其中，所述圆箱由箱门组件(1)、箱体大法兰(2)、门锁组件(3)、卧式筒体(4)及压塞油缸(5)组成，其箱门组件(1)与箱体大法兰(2)连接，箱体大法兰(2)与卧式筒体(4)焊接，压塞油缸(5)设在圆箱顶部，通过在卧式筒体(4)中部无缝焊接中间隔板(7)结构，将筒体分隔圆箱和圆阱两箱体；其中，所述圆阱由吊耳(8)、盘管组件(9)、右封头(10)、蘑菇阀组件(11)、密封环(17)及波纹管组件(18)组成，其盘管组件(9)设在圆阱内壁上，右封头(10)焊接在圆阱上，蘑菇阀组件(11)焊接在右封头(10)上，波纹管组件(18)通过法兰与蘑菇阀组件(11)连接，密封环(17)与蘑菇阀组件(11)连接，通过将内筒节(16)左端与中间隔板(7)圆孔无缝焊接，右端与右封头(10)内支撑的上下筋板(13)焊接，联通由圆箱和圆阱两箱体结合的一体式箱体；其中，机架由设备支架(12)及支撑板组件(14)组成，将卧式筒体(4)装配在支撑板组件(14)上，支撑板组件(14)组装在设备支架(12)上，即形成了卧式筒体结构的一体式冻干机。

其中，上述中间隔板(7)是分隔卧式筒体(4)为两独立箱体的中央开设圆孔的环形钢板。

上述盘管组件(9)由数组蛇形盘管组成，其固定在圆阱箱体内壁上的左右支撑圈(19)上。

上述内筒节(16)是在水平线上呈1°斜角的右端带密封法兰(6)和密封圈的钢制圆筒。

上述密封环(17)是与密封法兰(6)上密封圈配套使用的钢制环套。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：

在卧式筒体内部通过中间隔板、内筒节及密封法兰将筒体分隔形成冻干和冷阱两独立箱体，即上述的圆箱和圆阱两部分箱体。当需要将圆箱与圆阱分隔成两个独立腔体时，由外接油缸推动波纹管组件向左推行，带动蘑菇阀组件上连接的密封环与内筒节右端面连接的密封法兰密封，使圆阱与圆箱两箱体发生密封闭合形成两个独立腔体；当需要将圆箱与圆阱箱体联通时，由外接油缸反向推动波纹管组件，促使密封环离开内筒节上密封法兰，使两个腔体得以通过内筒节通道又形成一个完整的密封腔体。该技术方案实现了在没有独立冻干箱与冷阱箱的情况下，在卧式筒体上分隔出圆箱和圆阱两独立腔体结合的一体式冻干机。

本实用新型与现有技术相比的优点是：将冻干箱和冷阱箱改造成组合形态卧式筒体结构的一体式箱体，其既能节省客户洁净车间的占地面积，又能节约客户维护设备的成本，且设备操作及维护更加简便。

本实用新型的有益效果是：该一体式冻干机由原有的两台主体设备改造成一台整体式设备，其不论是结构还是功能，均可以满足各类冻干工艺使用条件；其不论从设计、制造，还是设备维护方面来说，其购置与维护可节省尽40％的成本费用，且符合绿色环保的经营理念。

为此，本技术人员特别针对现有技术设备中冻干与冷阱箱分体式结构进行了创新性改造，开发了本款具备真空、冷冻及干燥功能的一体式冻干机。

附图说明

附图1为本实用新型一体式冻干机的剖面结构示意图；

附图2为本实用新型一体式冻干机的整体装配示意图；

附图3为本实用新型一体式冻干机的盘管组件剖面结构示意图；

附图4为本实用新型一体式冻干机的盘管组件A-A处展开示意图；

附图5为本实用新型一体式冻干机的内筒节示意图；

附图6为本实用新型一体式冻干机的密封法兰示意图；

图中标号说明：

1-箱门组件；2-箱体大法兰；3-门锁组件；4-卧式筒体；5-压塞油缸；6-密封法兰；7-中间隔板；8-吊耳；9-盘管组件；10-右封头；11-蘑菇阀组件；12-设备支架；13-上下筋板；14-支撑板组件；15-视镜；16-内筒节；17-密封环；18-波纹管组件；19-支撑圈。

具体实施方式

鉴于，现有大型冻干机设备，基本上由两类主体设备加其他控制设备构造而成，从而使主体设备设计、制造、运行及维护上，需要按照两台主体设备来进行管理，这样不论设备设计、制造，还是设备运行及维护的费用都会相当高。为此，本实用新型创新设计了一种具备真空、冷冻及干燥功能的一体式冻干机。下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

一体式冻干机，其由卧式筒体分隔的圆箱、圆阱及机架组成。

其技术方案是：其中，所述圆箱由箱门组件(1)、箱体大法兰(2)、门锁组件(3)、卧式筒体(4)及压塞油缸(5)组成，其箱门组件(1)与箱体大法兰(2)连接，箱体大法兰(2)与卧式筒体(4)直接焊接，压塞油缸(5)设置在圆箱顶部；其中，所述圆阱由吊耳(8)、盘管组件(9)、右封头(10)、蘑菇阀组件(11)、密封环(17)及波纹管组件(18)组成，其盘管组件(9)设置在圆阱内壁上，右封头(10)焊接在圆阱上，蘑菇阀组件(11)焊接在右封头(10)上，波纹管组件(18)通过法兰与蘑菇阀组件(11)连接，密封环(17)与蘑菇阀组件(11)连接；其中，机架由设备支架(12)及支撑板组件(14)组成，将卧式筒体(4)装配在支撑板组件(14)上，支撑板组件(14)组装在设备支架(12)上，即形成了卧式筒体结构的一体式冻干机。

其主体设计的技术原理是：

将卧式筒体通过中间隔板分隔成冻干和冷阱两部分箱体，两箱体通过一个内筒节联通形成一个组合式的卧式筒体结构的一体式冻干机。当封闭内筒节时，即可分隔两个独立腔体；当打开内筒节时，即可联通两个腔体形成一个完整的腔体。

根据技术方案，其设备主体的制作步骤，如下：

第一步，先焊接制作卧式筒体、中间隔板及内筒节，同时，在中间隔板上激光切割中央圆孔；

第二步，将中间隔板无缝焊接在卧式筒体中部位置处，在中间隔板圆孔上焊接内筒节，在卧式筒体右端焊接上右封头，而内筒节另一端通过上、下支撑筋板焊接在右封头上；

第三步，将蘑菇阀组件焊接在右封头上，通过法兰将蘑菇阀组件与波纹管组件连接；

第四步，在卧式筒体左端焊接箱门组件，同时，在卧式筒体上焊接相关的接管及视镜。

最后，将卧式筒体装配在机架上，通过上述步骤，即可完成由两箱体组装构成的卧式筒体结构的一体式冻干机。

其具体通过外接油缸将圆阱箱体内的蘑菇阀组件向左推行，带动蘑菇阀组件上连接的密封环运行到与圆筒节的右端面连接的密封法兰上的密封圈内，使圆阱和圆箱两箱体发生密封闭合形成两独立腔体；通过油缸反向推动波纹管组件带动蘑菇阀组件，使蘑菇阀组件上密封环离开内筒节上密封法兰，利用内筒节通道联通冻干箱和冷阱箱两独立腔体，从而形成一个完整的密封腔体。实现了在卧式筒体上分隔出圆形冻干和冷阱箱两独立腔体结合的一体式冻干机。

由于本实用新型所用材料均为食品级不锈钢材料和密封材料，可以最大程度的满足不同卫生级别的食品、药品、生物制品的生产工艺要求；同时，可以适应不同冻干工艺的技术要求，满足食品、药品设备的卫生性要求；且该设备无论是操作还是维护也都带来了诸多的便利。

Claims (5)

1.一体式冻干机，其包括卧式筒体分隔的圆箱、圆阱及机架，其特征在于：其中，所述圆箱由箱门组件(1)、箱体大法兰(2)、门锁组件(3)、卧式筒体(4)及压塞油缸(5)组成，其箱门组件(1)与箱体大法兰(2)连接，箱体大法兰(2)与卧式筒体(4)焊接，压塞油缸(5)设在圆箱顶部，通过在卧式筒体(4)中部无缝焊接中间隔板(7)结构，将筒体分隔圆箱和圆阱两箱体；其中，所述圆阱由吊耳(8)、盘管组件(9)、右封头(10)、蘑菇阀组件(11)、密封环(17)及波纹管组件(18)组成，其盘管组件(9)设在圆阱内壁上，右封头(10)焊接在圆阱上，蘑菇阀组件(11)焊接在右封头(10)上，波纹管组件(18)通过法兰与蘑菇阀组件(11)连接，密封环(17)与蘑菇阀组件(11)连接，通过将内筒节(16)左端与中间隔板(7)圆孔无缝焊接，右端与右封头(10)内支撑的上下筋板(13)焊接，联通由圆箱和圆阱两箱体结合的一体式箱体；其中，机架由设备支架(12)及支撑板组件(14)组成，将卧式筒体(4)装配在支撑板组件(14)上，支撑板组件(14)组装在设备支架(12)上，即形成了卧式筒体结构的一体式冻干机。

2.按权利要求1所述的一体式冻干机，其特征在于：上述中间隔板(7)是分隔卧式筒体(4)为两独立箱体的中央开设圆孔的环形钢板。

3.按权利要求1所述的一体式冻干机，其特征在于：上述盘管组件(9)由数组蛇形盘管组成，其固定在圆阱箱体内壁上的左右支撑圈(19)上。

4.按权利要求1所述的一体式冻干机，其特征在于：上述内筒节(16)是在水平线上呈1°斜角的右端带密封法兰(6)和密封圈的钢制圆筒。

5.按权利要求1所述的一体式冻干机，其特征在于：上述密封环(17)是与密封法兰(6)上密封圈配套使用的钢制环套。

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