CN214276314U - 一种冻干机的自复叠制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冻干机的自复叠制冷系统，涉及冻干设备的领域，其包括压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，还包括复叠气液分离元件、热交换器、液相介质管道和气相介质管道，节流元件包括复叠节流元件和蒸发节流元件；压缩机、冷凝器、蒸发节流元件和蒸发器依次设置并通过管道连通进行冷却介质的传输，气液分离元件和热交换器设置在冷凝器和蒸发节流元件之间，冷凝器与气液分离元件连通并向气液分离元件内输送冷却介质，气液分离元件通过液相介质管道和气相介质管道分别与热交换器内的两个管路连通，复叠节流元件串联在液相介质管道上。本申请具有提高制冷效率、得到更低温的效果。

Description

一种冻干机的自复叠制冷系统

技术领域

本申请涉及冻干设备的领域，尤其是涉及一种冻干机的自复叠制冷系统。

背景技术

冻干机是将含水物质先冻结成固态，然后加热使其中的水份从固态升华成气态，从而除去水份而保存物质的方法。冻干机是在低温下干燥的，不会使蛋白质产生变形，但可是微生物等失去生物活力，特别适用于热稳定性差的生物活性制品、生物化学类制品、基因工程类制品和血液制品等。

相关技术中，冻干机内设置有捕水器，将物料中分离出的气态水冷凝存储。捕水器内设置有补水盘管，补水盘管内通冷却介质，进而对水气进行冷凝捕捉，冻干机内设置有制冷系统为捕水器供给低温冷却介质。通常,制冷系统由制冷剂和四大机件，即压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器组成。为了制取-70℃以下的低温,会选用两级复叠制冷系统，两级复叠制冷系统将第--级的蒸发器与第二级的冷凝器“复叠”在一起,使第二级的低温制冷剂在-35%C左右冷凝,在-80℃左右蒸发,以获得-80℃左右的温度。同理,采用三级复叠系统制取-120℃以下的低温。从理论上讲,可以不断复叠下去,达到人们需要的任意低温，但随着复叠级数的增加,系统的复杂性成倍增加,而效率却在迅速下降。

针对上诉相关技术的问题，本申请公开了一种能够提高冻干机制冷效率的制冷系统。

实用新型内容

为了对冻干机捕水器部分进行高效制冷，本申请提供一种冻干机的自复叠制冷系统,具有利用自复叠原理高效制冷的效果。

本申请提供的一种冻干机的自复叠制冷系统采用如下的技术方案：

一种冻干机的自复叠制冷系统，包括压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，其特征在于：还包括复叠气液分离元件、热交换器、液相介质管道和气相介质管道，所述节流元件包括复叠节流元件和蒸发节流元件；

压缩机、冷凝器、蒸发节流元件和蒸发器依次设置并通过管道连通进行冷却介质的传输，气液分离元件和热交换器设置在冷凝器和蒸发节流元件之间，冷凝器与气液分离元件连通并向气液分离元件内输送冷却介质，气液分离元件通过液相介质管道和气相介质管道分别与热交换器内的两个管路连通，所述复叠节流元件串联在所述液相介质管道上，蒸发节流元件与热交换器之间通过管道连通且节流元件与气相介质管道连通。

通过采用上述技术方案，压缩机的出口输出高温高压的气相混合冷却介质，混合冷却介质进入冷凝器进行初步冷凝后，生成高压低温的冷却介质，高温冷却介质主要以液相形式存在，低温冷却介质主要以气相形式存在；液相的高温冷却介质和气相的低温冷却介质经由复叠气液分离元件分别进入液相介质管道和气相介质管道，高压低温的液相高温冷却介质经由复叠节流元件后形成低压且温度更低的复叠冷却介质；液相的低温冷却介质在热交换器中被复叠冷却介质冷却，温度进一步降低转化为液相，再经过蒸发节流元件降压实现进一步降温，最后输出到蒸发器，即捕水器盘管，进行水气的捕捉。无需设置两个制冷系统进行复叠，通过系统自身冷却介质的复叠即可实现冷却介质的二级制冷，简化了系统，降低了制冷系统的制作成本。

可选的，还包括自复叠单元，所述自复叠单元包括所述复叠气液分离元件、所述热交换器、所述复叠节流元件、所述液相介质管道和所述气相介质管道，所述自复叠单元设置有多组且串联设置在管道中，所述热交换器中与所述气相介质管道连通的换热管道出口为出液口，一个自复叠单元中热交换器的出液口与另一个自复叠单元中气液分离单元连通。

通过采用上述技术方案，利用多种不同沸点的冷却介质混合作为冷却介质，配合多级自复叠单元进行多级制冷，以得到温度更低的冷却介质，不需要增加额外的制冷系统，且多级自复叠制冷通过串联多组自复叠单元以及使用混合冷却介质直接实现，能够有效提高制冷效率，系统也较为简单。

可选的，还包括设置在所述蒸发器与所述压缩机之间的气液分离器，所述气液分离器与所述蒸发器之间通过冷却介质回流管道连通，所述气液分离器与所述压缩机之间通过管道连通；

所述热交换器上与所述液相介质管道连通的换热管道出口连接有复叠介质回流管道，所述复叠介质回流管道的另一端连通所述冷却介质回流管道。

通过采用上述技术方案，形成介质循环的制冷系统，冷却介质在完成复叠制冷和蒸发器制冷之后回流到气液分离器中，气液分离器中分离出气相冷却介质供给到压缩机中进行循环使用。

可选的，所述液相介质管道上安装有过滤器。

通过采用上述技术方案，过滤液相介质中的杂质，保护整个制冷系统。气液分离元件中容易留存杂质，杂质会在液相冷却介质流经气液分离元件时融入液相冷却介质，将过滤器串联在液相介质管道上，能够更有效的过滤介质中的杂质。

可选的，所述复叠介质回流管道上串联有阻止管道内介质回流的单向阀。

通过采用上述技术方案，在复叠介质回流管道上安装单向阀，预防管道内介质回流。

可选的，所述自复叠单元还包括供液电磁阀和复叠电磁阀，所述复叠气液分离元件的进口位置管道包括与介质源连通的输入管道、连通所述输入管道和所述复叠气液分离元件进口的复叠管道以及连通所述输入管道与所述蒸发器的供液管道，所述供液电磁阀和所述复叠电磁阀分别安装在所述复叠管道和所述供液管道上。

通过采用上述技术方案，设置供液电磁阀和复叠电磁阀能够灵活控制冷却介质是否经过自复叠单元以及经过多少个自复叠单元，能够根据需要灵活调整制冷系统的制冷温度。

可选的，还包括安装在所述压缩机与所述冷凝器之间的管道上的油分离器。

通过采用上述技术方案，将制冷压缩机排出的高压介质中的润滑油进行分离，以保证制冷系统安全高效地运行。

可选的，所述蒸发器为捕水器盘管。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置复叠气液分离元件、复叠节流元件和热交换器，在通过冷凝器对混合冷却介质进行冷凝后，利用节流后的高沸点冷却介质对未节流的低沸点冷却介质进行再次冷却以得到温度更低的冷却介质，不需要多个制冷系统复叠，简化了制冷系统，提高了制冷效率；

2.通过设置多个自复叠单元，对冷却介质进行多级降温，进而可以得到温度更低的冷却介质，同时自复叠单元通过串联的方式安装在原制冷系统中，安装方便，应用更加便捷。

附图说明

图1是本申请实施例1的系统示意图；

图2是本申请实施例2的系统示意图；

图3是本申请实施例2中自复叠单元的系统示意图。

附图标记：1、压缩机；2、油液分离器；3、冷凝器；4、复叠气液分离元件；5、复叠节流元件；6、蒸发节流元件；7、热交换器；8、气液分离器；9、蒸发器；10、单向阀；11、过滤器；121、供液电磁阀；122、复叠电磁阀；13、自复叠单元；14、视液镜；01、液相介质管道；02、气相介质管道；03、冷却介质回流管道；05、复叠介质回流管道；06、输入管道；07、供液管道；08、复叠管道。

具体实施方式

实施例1：

一种冻干机的自复叠制冷系统，参照图1，包括压缩机1、油液分离器2、冷凝器3、复叠气液分离元件4、复叠节流元件5、热交换器7、蒸发节流元件6、蒸发器9和气液分离器8；复叠气液分离元件4为储液器，复叠节流元件5和蒸发节流元件6均为毛细管，热交换器7为中间冷却器，蒸发器9为补水盘管。

不同沸点的气相混合冷却介质经由压缩机1压缩后形成高压高温的气相混合冷却介质；压缩机1与油液分离器2之间通过管道连通，高压常温的气相混合冷却介质进入油液分离器2中分离出制冷介质中混杂的油液；油液分离器2的出口通过管道与冷凝器3连通，气相混合冷却介质在进入冷凝器3中收到冷却，沸点较高的冷却介质大部分冷凝为液相，沸点较低的冷却介质温度降低但依旧保持气相；冷凝器3与复叠气液分离元件4之间通过管道连通，气液混合的冷却介质进入复叠气液分离元件4中进行气液分离。

复叠气液分离元件4液相介质出口和气相介质出口分别连接有液相介质管道01和气相介质管道02，液相介质管道01和气相介质管道02分别与热交换器7内的两条不同的换热管道连通，复叠节流元件5安装在液相介质管道01上；液相冷却介质经由液相介质管道01穿过复叠节流元件5后进入热交换器7的一条换热管道中，液相冷却介质经过复叠节流元件5，即毛细管，由高压液相介质转变为低压液相介质，同时温度进一步降低；气相冷却介质经由气相介质管道02进入热交换器7中的另一换热管道中，液相冷却介质对气相冷却介质进行进一步的冷却，气相冷却介质转变为温度更低的液相冷却介质，完成自复叠的过程，温度更低的液相冷却介质自热交换器7中流出并流向蒸发器9。

温度更低的液相冷却介质在经过蒸发节流元件6的降压后，温度进一步降低，并输送到蒸发器9中作为冷却介质；冷却介质在经过蒸发器9后，吸收热量温度升高，通过设置在蒸发器9和气液分离器8之间的冷却介质回流管道03进入气液分离器8中，热交换器7中对气相冷却介质进行冷却的液相冷却介质在流出后经由设置在热交换器7与气液分离器8之间的复叠冷却介质回流管道03进入气液分离器8。复叠介质回流管道05上安装有单向阀10，以预防复叠介质回返影响热交换器7中的正常工作。通过设置复叠介质回流管道05和冷却介质回流管道03，对利用完的冷却介质进行回收再利用，气液分离器8分离出的气相冷却介质经由气液分离器8和压缩机1之间的气相混合冷却介质管道输送到压缩机1中进行再利用。

参考图1，还包括设置在复叠气液分离元件4或热交换器7等元件出口端且通有液相介质的管道上的过滤器11和视液镜14，且视液镜14设置在过滤器11后方管道中；液相介质中容易混杂复叠气液分离元件4或热交换器7中的杂质，易对制冷系统造成不利影响，通过在管道上安装过滤器11，过滤液相介质中混杂的杂质，保护整个制冷系统；视液镜14方便了工人观察管道内液相冷却介质的情况，以便对制冷系统进行观测、维护。

实施例1的实施原理为：冷却介质压力的变换会导致冷却介质的温度发生改变，通过降低高压液相冷却介质的压力使其温度降低，再利用温度降低的液相冷却介质对气相冷却介质进行进一步冷却，从而得到温度更低的冷却介质，制冷效率得以提高。

实施例2：

一种冻干机的自复叠制冷系统，对比图1和图2，本实施例与实施例1的区别在于设置有三组自复叠单元13，自复叠单元13包括复叠气液分离单元、复叠节流元件5、热交换器7、液相介质管道01、气相介质管道02以及安装在液相介质管道01上的过滤器11和视液镜14；参考图2和图3，自复叠单元13还包括供液电磁阀121和复叠电磁阀122，复叠气液分离元件4的进口位置管道包括与介质源连通的输入管道06、连通输入管道06和复叠气液分离元件4进口的复叠管道08以及连通输入管道06与蒸发器9的供液管道07，供液电磁阀121和复叠电磁阀122分别安装在复叠管道08和供液管道07上。通过供液电磁阀121和复叠电磁阀122，可以灵活的控制单个自复叠单元13是否接入制冷系统，进而根据使用需求灵活控制制冷温度。

实施例2的实施原理为：通过在制冷系统中串联设置多个自复叠单元13，向系统内通入不同沸点的混合冷却介质配合自复叠单元13的多次自复叠制冷，多次降低冷却介质的温度；通过供液电磁阀121和复叠电磁阀122，能够灵活控制冷却介质的自复叠次数，进而灵活控制制冷系统的制冷温度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冻干机的自复叠制冷系统，包括压缩机（1）、冷凝器（3）、节流元件和蒸发器（9），其特征在于：还包括复叠气液分离元件（4）、热交换器（7）、液相介质管道（01）和气相介质管道（02），所述节流元件包括复叠节流元件（5）和蒸发节流元件（6）；

压缩机（1）、冷凝器（3）、蒸发节流元件（6）和蒸发器（9）依次设置并通过管道连通进行冷却介质的传输，气液分离元件和热交换器（7）设置在冷凝器（3）和蒸发节流元件（6）之间，冷凝器（3）与气液分离元件连通并向气液分离元件内输送冷却介质，气液分离元件通过液相介质管道（01）和气相介质管道（02）分别与热交换器（7）内的两个管路连通，所述复叠节流元件（5）串联在所述液相介质管道（01）上，蒸发节流元件（6）与热交换器（7）之间通过管道连通且节流元件与气相介质管道（02）连通。

2.根据权利要求1所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，还包括自复叠单元（13），所述自复叠单元（13）包括所述复叠气液分离元件（4）、所述热交换器（7）、所述复叠节流元件（5）、所述液相介质管道（01）和所述气相介质管道（02），所述自复叠单元（13）设置有多组且串联设置在管道中，所述热交换器（7）中与所述气相介质管道（02）连通的换热管道出口为出液口，一个自复叠单元（13）中热交换器（7）的出液口与另一个自复叠单元（13）中气液分离单元连通。

3.根据权利要求2所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，还包括设置在所述蒸发器（9）与所述压缩机（1）之间的气液分离器（8），所述气液分离器（8）与所述蒸发器（9）之间通过冷却介质回流管道（03）连通，所述气液分离器（8）与所述压缩机（1）之间通过管道连通；

所述热交换器（7）上与所述液相介质管道（01）连通的换热管道出口连接有复叠介质回流管道（05），所述复叠介质回流管道（05）的另一端连通所述冷却介质回流管道（03）。

4.根据权利要求3所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，所述液相介质管道（01）上安装有过滤器（11）。

5.根据权利要求3所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，所述复叠介质回流管道（05）上串联有阻止管道内介质回流的单向阀（10）。

6.根据权利要求2所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，所述自复叠单元（13）还包括供液电磁阀（121）和复叠电磁阀（122），所述复叠气液分离元件（4）的进口位置管道包括与介质源连通的输入管道（06）、连通所述输入管道（06）和所述复叠气液分离元件（4）进口的复叠管道（08）以及连通所述输入管道（06）与所述蒸发器（9）的供液管道（07），所述供液电磁阀（121）和所述复叠电磁阀（122）分别安装在所述复叠管道（08）和所述供液管道（07）上。

7.根据权利要求1所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，还包括安装在所述压缩机（1）与所述冷凝器（3）之间的管道上的油分离器。

8.根据权利要求1所述的一种冻干机的自复叠制冷系统，其特征在于，所述蒸发器（9）为捕水器盘管。

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