CN204227744U - 真空冷冻干燥机的并联制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，其特征在于，包括至少2个制冷系统，所有的制冷系统均与一个冷凝器连接，每个制冷系统均包括压缩机，压缩机的进口端通过回气过滤器与气液分离器的出口端连接，气液分离器的进出口端通过第二单向阀与制冷系统的进口端连接，压缩机的出口端通过油分分别与油位控制阀的进口端、第一单向阀的进口端连接，油位控制阀的出口端与压缩机连接，第一单向阀的出口端通过排气汇集管与冷凝器的进口端连接，冷凝器的出口端通过中间冷却器与制冷系统的出口端连接，中间冷却器还与压缩机连接。本实用新型具有实现备份、节能减排、降低冻干机的整机体积、提高冻干机的长期稳定性和电能利用效率等特点。

Description

真空冷冻干燥机的并联制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，属于真空冷冻干燥机技术领域。

背景技术

真空冷冻干燥，就是物质在低温高真空的环境下除去水分的过程；其主要工艺是：液体物质冻结成冰→冻干箱内抽真空至670Pa以下→对物质加热使冰升华成水蒸气→水蒸气迁移至冷阱再次冻结成冰。

根据以上工艺可以看出，冻干机对制冷系统制冷量的需求变化较大。前期物质冻结时，大量冰快速升华时需要的制冷量较大；随着物质中水份越来越少，制冷量需求也慢慢降低。一般一个冻干周期会持续20多小时至50多小时，甚至更长时间。整个过程都需要制冷系统提供相应的制冷量；所以压缩机会连续工作较长时间。

目前，一般的压缩机制冷冻干机，是压缩机与冻干机冷阱盘管成一一对应关系；冻干机运行过程中，各压缩机制冷系统相对独立。此种制冷方式的主要缺点是：

1、冻干周期内制冷量需求变化较大，到冻干后期一台制冷压缩机就可以满足冷量需求。传统的制冷系统配置，如停掉多余的压缩机，那么对应的冷凝盘管也将完全无制冷能力；前期冻结的冰将再升华，迁移至制冷能力较强的盘管。所以，常规压缩机系统在整个冻干周期内各制冷单元都不能停机，不利于节能减排；同时，因为不能停压缩机，制冷量提供过多，压缩机吸气温度越来越低，工况越来越恶劣，不利于冻干机长期稳定运行。

2、由于常规压缩机制冷系统各自独立，当为了提高冻干机运行稳定性，增加制冷系统备份设计时，需要增加独立蒸发器，造成冷阱体积大幅度增加。同时，备份系统独立于主工作系统，当启用备份系统时，主系统对应的蒸发器将失去制冷量，会导致原有冷阱内的蒸发盘管所冻结的冰再次升华迁移至备份系统对应的盘管。这种迁移既会造成大量的能量浪费，又有可能使冻干机内部气流反向流动，污染冻干箱内的制品。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供了一种能实现备份、节能减排、降低冻干机的整机体积、提高冻干机的长期稳定性和电能利用效率的真空冷冻干燥机的并联制冷系统，解决了传统的制冷系统的各制冷单元都不能停机以及增加制冷系统备份设计时，需要增加独立蒸发器的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，其特征在于，包括至少2个制冷系统，所有的制冷系统均与一个冷凝器连接，每个制冷系统均包括压缩机，压缩机的进口端通过回气过滤器与气液分离器的出口端连接，气液分离器的进出口端通过第二单向阀与制冷系统的进口端连接，压缩机的出口端通过油分分别与油位控制阀的进口端、第一单向阀的进口端连接，油位控制阀的出口端与压缩机连接，第一单向阀的出口端通过排气汇集管与冷凝器的进口端连接，冷凝器的出口端通过中间冷却器与制冷系统的出口端连接，中间冷却器还与压缩机连接。

优选地，所述的每两个制冷系统的压缩机之间通过均油管和均压管连接。

本实用新型采用多台压缩机组成的一体的大制冷系统，压缩机之间有着相互备份的作用，一台压缩机出现故障，冻干机仍能正常运行。备份时后箱盘管也无需放大，可以大大降低冻干机的整机体积。

冻干机在冻干后期，压缩机可以部分开启，达到节能减排的目的；同时可将压缩机运行工况控制在合理范围内。并提高冻干机的长期稳定性，降低冻干机的运行能耗。

冻干机后箱温度实现控制，压缩机系统实现备份，但不用采用硅油间接制冷，提高冻干机电能利用效率。

附图说明

图1为一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统的示意图；

图2为一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统与循环系统流程图。

其中：1.压缩机，2.油分，3.第一单向阀，4.排气汇集管，5.冷凝器，6.第二单向阀，7.气液分离器，8.回气过滤器，9.均油管，10.均压管，11.中间冷却器，12.油位控制阀；

13.后箱制冷膨胀阀，14.后箱盘管(蒸发器)，15.前箱板层，16.前箱制冷膨胀阀，17.前箱掺冷膨胀阀，18.板式换热器，19.第三单向阀，20.电加热，21.循环泵，22.平衡桶。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型为一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，将冻干机原有的两套或多套制冷系统合并为一个多机头的制冷系统，根据冻干机的需求计算选型出多少台压缩机。如图1所示，其包括2个制冷系统，所有的制冷系统均与一个冷凝器5连接，每个制冷系统均包括压缩机1，压缩机1的进口端通过回气过滤器8与气液分离器7的出口端连接，气液分离器7的进出口端通过第二单向阀6与制冷系统的进口端连接，压缩机1的出口端通过油分2分别与油位控制阀12的进口端、第一单向阀3的进口端连接，油位控制阀12的出口端与压缩机1连接。第一单向阀3的出口端通过排气汇集管4与冷凝器5的进口端连接，冷凝器5的出口端通过中间冷却器11与制冷系统的出口端连接，中间冷却器11还与压缩机1连接。每两个制冷系统的压缩机1之间通过均油管9和均压管10连接。

每台压缩机1的回油，从油分2利用油平衡器回到压缩机1，保证各压缩机1不会缺油也不会油位过高，以保证其长期稳定运行。

如图2所示，两台压缩机1排出的高温高压气体通过制冷系统的出口端汇集到排气汇集管4，然后送至冷凝器5冷却；冷却后氟利昂变为常温高压的液体，由供液管送至中间冷却器11再次冷却，最后送至冻干机的后箱制冷膨胀阀13和前箱制冷膨胀阀16，经过蒸发器14换热，变为低温低压的氟利昂气体；最后由回气汇集管分配到各个压缩机1回气管路；再经过气液分离器7和回气过滤器8回到压缩机1。两组压缩机1回气管路与排气管路均设置有第一单向阀3，避免运行时氟利昂气体反向流动。两台压缩机1在运行过程中可能会形成压力和油位的不均；所以系统设置有均油管9和均压管10，保证压缩机1运行时的气平衡和油平衡。

当冻干机前箱预冻和恒温时，并联制冷系统全功率运行，氟利昂经过前箱制冷膨胀阀16在板式换热器18中与导热硅油进行热交换。导热硅油将冷量送至前箱板层15，对制品降温和恒温。随后进入循环泵21后再通过电加热20加热，最后制冷系统的进口端。制冷系统的进口端与后箱盘管14之间安装有第三单向阀19，循环泵21进口端还与平衡桶22连接。当冻干机后箱盘管14制冷时，氟利昂通过后箱制冷膨胀阀13直接送至后箱盘管14蒸发换热。后箱制冷前期并联制冷系统仍然全功率运行，保证降温速率和水汽捕捉能力；当冻干周期进入二次干燥时，并联制冷系统只需启动部分压缩机，维持后箱温度和已经捕捉的冰不再升华。

Claims (2)

1.一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，其特征在于，包括至少2个制冷系统，所有的制冷系统均与一个冷凝器(5)连接，每个制冷系统均包括压缩机(1)，压缩机(1)的进口端通过回气过滤器(8)与气液分离器(7)的出口端连接，气液分离器(7)的进出口端通过第二单向阀(6)与制冷系统的进口端连接，压缩机(1)的出口端通过油分(2)分别与油位控制阀(12)的进口端、第一单向阀(3)的进口端连接，油位控制阀(12)的出口端与压缩机(1)连接，第一单向阀(3)的出口端通过排气汇集管(4)与冷凝器(5)的进口端连接，冷凝器(5)的出口端通过中间冷却器(11)与制冷系统的出口端连接，中间冷却器(11)还与压缩机(1)连接。

2.如权利要求1所述的一种真空冷冻干燥机的并联制冷系统，其特征在于，所述的每两个制冷系统的压缩机(1)之间通过均油管(9)和均压管(10)连接。