CN203869423U - 一种冷冻干燥实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷冻干燥实验装置，属于冷冻干燥设备技术领域，其包括容器、成型模具、真空泵、顶盖、成型模具导气管、通气管和成型模具底座，容器设置在实验平台上；成型模具设置在容器中，在成型模具的顶部设有用于密封的顶盖，在成型模具的底部设有用于导热的成型模具底座，成型模具依次通过成型模具导气管和通气管与真空泵连通；在成型模具导气管和通气管之间设有阀门及气体控制装置。本实用新型的冷冻干燥实验装置结合冷冻干燥的特点，利用成型模具内外形成的压力差可及时将冰升华转变成的水蒸气排出，不仅结构简单、便于移动、成本低廉，便于推广应用，而且可根据需要加工多个不同尺寸的成型模具交替使用，还可实现近净尺寸成型。

Description

一种冷冻干燥实验装置

技术领域

本实用新型属于冷冻干燥设备技术领域，具体涉及一种冷冻干燥实验装置。

背景技术

真空冷冻干燥是先将湿物料或浆料冻结到其晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸气，再利用真空系统将水蒸气排出，从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动的过程，其基本原理就是在低温低压下传热传质的机理。

传统的真空冷冻干燥技术制备新材料（如多孔陶瓷材料），一般分为两个步骤：冷冻成型和冷冻干燥。首先要将浆料加入到成型模具中冻结，使水分转变成冰，然后连成型模具一起放入真空冷冻干燥机中，待干燥后制得样品素坯。在这个过程中，要始终确保成型模具内的温度低于零摄氏度，这就要求事先要先将真空冷冻干燥机打开并调节到所需要的参数，同时把成型模具放入真空冷冻干燥机中时一定要快，因为如果不是一次冻干，将会严重影响材料的性能。另外，不论国产的还是进口的真空冷冻干燥机价格昂贵，能耗高，干燥速率低，真空度不稳定，且制冷剂多采用氟利昂，会对空气造成严重污染。

实用新型内容

发明目的：本实用新型的目的在于，提供一种冷冻干燥实验装置，使其不仅结构简单，操作方便而且便于移动，成本低廉，环保可靠。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种冷冻干燥实验装置，其包括容器、成型模具、真空泵、顶盖、成型模具导气管、通气管和成型模具底座，所述的容器设置在实验平台上；所述的成型模具设置在容器中，在成型模具的顶部设有用于密封的顶盖，在成型模具的底部设有用于导热的成型模具底座，成型模具依次通过成型模具导气管和通气管与真空泵连通；在所述的成型模具导气管和通气管之间设有阀门及气体控制装置。

所述的成型模具底座黄铜材料的底座，黄铜材料热导率高。

所述的成型模具的侧壁为易脱模的树脂材料的侧壁。

在所述的容器的内壁上设有用于隔热保温的泡沫板。

所述的容器通过泡沫盖子密封。

工作原理：采用上述冷冻干燥实验装置，在制备新材料（如多孔陶瓷材料）时，可以采用如下方式进行：先将成型模具置于容器中，在容器中加入液氮，把制备好的浆料加入到成型模具中，使成型模具上端与空气接触，浆料内部从上到下将会形成温度差，浆料中的水分将会从下往上定向结冰，同时将粉料固定下来，待浆料完全结冰固化后，盖上成型模具顶盖，并盖上容器的盖子，打开真空泵开关，使成型模具内的空气及冰升华转变成的水蒸气通过阀门及气体控制装置和导气管排出，保持真空泵持续工作直至材料完全干燥，脱模后可得到孔隙呈定向生长的多孔陶瓷坯体。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的冷冻干燥实验装置通过结合冷冻干燥的特点，利用成型模具内外形成的压力差可及时将冰升华转变成的水蒸气排出，形成孔隙呈定向生长的陶瓷坯体，将冷冻成型设备和冷冻干燥设备合二为一，进一步简化操作，同时可以确保成型后一次干燥，保证材料的性能；其不仅结构简单、便于移动、成本低廉，便于推广应用，而且可根据需要加工多个不同尺寸的成型模具交替使用，还可实现近净尺寸成型。

附图说明

图1是冷冻干燥实验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，冷冻干燥实验装置，其包括容器1、成型模具2、阀门及气体控制装置3、真空泵4、顶盖5、成型模具导气管6、通气管7、成型模具底座8、隔热保温的泡沫板9、泡沫盖子10，容器1设置在实验平台11上，成型模具2设置在容器1中，在成型模具2的顶部设有用于密封的顶盖5，在成型模具2的底部设有用于导热的成型模具底座8，成型模具2依次通过成型模具导气管6和通气管7与真空泵4连通，在成型模具导气管6和通气管7之间设有阀门及气体控制装置3。

成型模具底座8为热导率高的黄铜材料的底座。成型模具2的侧壁为易脱模的树脂材料的侧壁。在容器1的内壁上设有用于隔热保温的泡沫板9，容器1通过泡沫盖子10密封。

工作过程：将成型模具2置于容器1中，在容器1中加入液氮，（先放模具，再加液氮，液氮的温度为-196℃，保证安全）把制备好的浆料加入到成型模具2中，使成型模具2上端与空气接触，浆料内部从上到下将会形成温度差，浆料中的水分将会从下往上定向结冰，同时将粉料固定下来，待浆料完全结冰固化后，盖上顶盖5，同时盖上容器的泡沫盖子10，打开真空泵3开关，使成型模具2内的空气及冰升华转变成的水蒸气通过阀门及气体控制装置3和成型模具导气管6排出，保持真空泵4工作直至材料完全干燥，脱模后可得到孔隙呈定向生长的多孔陶瓷坯体。

使用本发明的装置，成本低廉，无需考虑冷冻成型和冷冻干燥分开问题，待冷冻成型后直接就可以进行干燥，可确保一次干燥，真空泵4使得成型模具内外形成压力差可及时排出成型模具内的空气及冰升华转变的水蒸气，能加快干燥速率。

Claims (5)

1.一种冷冻干燥实验装置，其特征在于：其包括容器（1）、成型模具（2）、真空泵（4）、顶盖（5）、成型模具导气管（6）、通气管（7）和成型模具底座（8），所述的容器（1）设置在实验平台（11）上；所述的成型模具（2）设置在容器（1）中，在成型模具（2）的顶部设有用于密封的顶盖（5），在成型模具（2）的底部设有用于导热的成型模具底座（8），成型模具（2）依次通过成型模具导气管（6）和通气管（7）与真空泵（4）连通；在所述的成型模具导气管（6）和通气管（7）之间设有阀门及气体控制装置（3）。

2.根据权利要求1所述的冷冻干燥实验装置，其特征在于：所述的成型模具底座（8）为黄铜材料的底座。

3.根据权利要求1所述的冷冻干燥实验装置，其特征在于：所述的成型模具（2）的侧壁为易脱模的树脂材料的侧壁。

4.根据权利要求1所述的冷冻干燥实验装置，其特征在于：在所述的容器（1）的内壁上设有用于隔热保温的泡沫板（9）。

5.根据权利要求1所述的冷冻干燥实验装置，其特征在于：所述的容器（1）通过泡沫盖子（10）密封。