CN220135864U - 一种冻干系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冻干设备技术领域，特别是涉及一种冻干系统。本实用新型的冻干系统包括冻干容器、冷阱、冻干机组和驱动机构，所述冻干容器具有弧形内表面，用于容纳物料颗粒并对其进行冻干；所述冷阱与所述冻干容器之间设置有旋转接头组件，所述冷阱与所述冻干容器通过所述旋转接头组件转动连接；所述冻干机组用于对所述冷阱进行抽真空和制冷；所述驱动机构用于驱动所述冻干容器转动。在使用时由驱动机构驱动冻干容器转动，冻干容器中的物料颗粒滚动，使物料处于一种动态的干燥过程，能够充分地与冻干容器进行热交换，使物料颗粒中的水分更快速地升华，使得物料颗粒的干燥速度较快，进而提高了冻干效率。

Description

一种冻干系统

技术领域

本实用新型涉及冻干设备技术领域，特别是涉及一种冻干系统。

背景技术

冻干机的工作原理就是把含有大量水分的物质预先进行降温冻结成固体的物料颗粒，然后在真空的条件下使水分由固态直接升华成气态，从物料中分离出来。在这种生产条件下，易氧化、易挥发、热敏性的物质都能保存，而且能抑制菌和酶的有害作用，可很好地保留产品的生物、化学结构及其活性。

利用现有技术中的冻干机在对进行冻干作业时，通常是把物料颗粒放置在冻干机内的板层上或者是放入瓶子里，然后进行冻干作业。

但是，这种冻干机耗时较长，冻干效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种冻干系统，以提高冻干效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种冻干系统。

本实用新型的冻干系统，包括：

冻干容器，所述冻干容器具有弧形内表面，所述冻干容器用于容纳物料颗粒并对其进行冻干；

冷阱，所述冷阱与所述冻干容器之间设置有旋转接头组件，所述冷阱与所述冻干容器通过所述旋转接头组件转动连接，所述冷阱与所述冻干容器连通，所述冷阱用于捕捉所述冻干容器中的水汽并将其冷凝；

冻干机组，与所述冷阱连接，所述冻干机组用于对所述冷阱进行抽真空和制冷；

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述冻干容器转动。

进一步地，所述旋转接头组件包括固定对接法兰、旋转对接法兰、轴承和密封组件，所述固定对接法兰与所述冷阱固定连接，所述旋转对接法兰与所述冻干容器固定连接，所述轴承设置在所述固定对接法兰和所述旋转对接法兰之间以使二者能够相对转动，所述密封组件用于密封所述固定对接法兰和所述旋转对接法兰之间的间隙。

进一步地，所述密封组件包括动密封环和静密封环。

进一步地，所述弧形内表面为球形内表面。

进一步地，还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌驱动组件和搅拌器，所述搅拌驱动组件用于驱动所述搅拌器转动，所述搅拌器伸入所述冻干容器中以对所述物料颗粒进行搅拌。

进一步地，所述冻干容器具有进料口和出料口，所述进料口用于供物料颗粒进入，所述出料口用于供冻干后的物料颗粒脱离所述冻干容器。

进一步地，所述冻干容器具有容器换热流道，所述容器换热流道设置在所述冻干容器的夹层中，所述容器换热流道用于通入换热媒介。

进一步地，所述冻干容器包括由内向外依次设置的内套层、换热媒介循环层和保温层，所述弧形内表面设置在所述内套层上，所述容器换热流道设置在所述换热媒介循环层。

进一步地，所述保温层包括真空层和隔热层，所述隔热层由保温材料制成。

进一步地，所述冷阱和所述冻干容器之间设置有过滤件，所述过滤件用于阻止物料颗粒进入所述冷阱。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

在使用时，把物料颗粒注入冻干容器中，利用冻干机组为冻干容器和冷阱提供冷量，并制造低气压条件，冷阱捕捉冻干容器中的水汽并将其冷凝、排出，由驱动机构驱动冻干容器转动，冻干容器中的物料颗粒滚动，使物料处于一种动态的干燥过程，能够充分地与冻干容器进行热交换，使物料颗粒中的水分更快速地升华，使得物料颗粒的干燥速度较快，进而提高了冻干效率。

附图说明

图1为本实用新型的冻干系统的一实施例的结构示意图；

图2为图1中的冻干系统的旋转接头组件的结构示意图；

图3为图1中的冻干系统的冻干容器的结构示意图；

图4为图3中的冻干容器局部剖切后的结构示意图；

图5为图4中的冻干容器的剖视图；

图6为图1中的冻干系统的搅拌器局部剖切后的结构示意图；

图7为图6中的搅拌器的另一视角的结构示意图；

图8为图6中的搅拌器隐去部分主轴后的结构示意图；

附图标记：

100、冻干容器；101、出料阀；110、第一半球；112、第一媒介入口；114、第一媒介出口；120、第二半球；122、第二媒介入口；124、第二媒介出口；130、内套层；140、换热媒介循环层；150、真空层；160、隔热层；

220、主轴；221、进液口；222、出液口；223、第一分支管路；224、第一汇流管路；225、第二分支管路；226、第二汇流管路；227、支撑杆；230、搅拌桨叶；

300、冷阱；310、旋转接头组件；311、固定对接法兰；312、旋转对接法兰；313、轴承；314、动密封环；315、静密封环；321、第一固定套；322、第二固定套；323、第三固定套；331、第一固定件；332、第二固定件；333、第三固定件；334、润滑油孔；350、第一支架；360、第二支架；370、支撑筒；400、冻干机组；500、驱动机构。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的一种冻干系统进行描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

发明人研究发现，现有技术中的冻干机在进行冻干作业时，通常是把物料颗粒放置在冻干机的冻干容器内的板层上或者是放入瓶子里，然后进行冻干作业。整个过程，不仅需要操作人员对物料颗粒进行转移，而且整个冻干过程是静态的，导致通常需要较长的时间才能得到所需要的物料，冻干效率较低。

为了提高冻干效率，本实用新型提供一种冻干工艺及系统。

下面结合说明书附图1至附图8，对本实用新型的冻干系统进行说明。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，本实施例的冻干系统包括冻干容器100、冷阱300、冻干机组400和驱动机构500。

其中，所述冻干容器100具有弧形内表面，所述冻干容器100用于容纳物料颗粒并对其进行冻干。所述弧形内表面有利于物料颗粒在冻干容器100中滚动并充分与物料颗粒接触，从而进一步提高物料颗粒的干燥速度，提高冻干效率。

所述冷阱300与所述冻干容器100之间设置有旋转接头组件310，所述冷阱300与所述冻干容器100通过所述旋转接头组件310转动连接，所述冷阱300与所述冻干容器100连通，所述冷阱300用于捕捉所述冻干容器100中的水汽并将其冷凝，从而使所述物料颗粒中的水分能够更快速地在冻干容器100中升华，以得到所需的物料。

所述冻干机组400与所述冷阱300连接，用于对所述冷阱300进行抽真空和制冷，从而为冻干容器100和冷阱300提供冷量，并制造低气压条件。

所述驱动机构500用于驱动所述冻干容器100转动，以使冻干容器100中的物料颗粒滚动，使得物料颗粒能够充分地与冻干容器100进行热交换，从而使物料颗粒中的水分更快速的升华，提高了物料颗粒的干燥速度，进而提高了冻干效率。

在使用时，把物料颗粒注入冻干容器100中，利用冻干机组400为冻干容器100和冷阱300提供冷量，并制造低气压条件，冷阱300捕捉冻干容器100中的水汽并将其冷凝、排出，由驱动机构500驱动冻干容器100转动，冻干容器100中的物料颗粒滚动，使物料处于一种动态的干燥过程，能够充分地与冻干容器100进行热交换，使物料颗粒中的水分更快速地升华，使得物料颗粒的干燥速度较快，进而提高了冻干效率。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，所述旋转接头组件310包括固定对接法兰311、旋转对接法兰312、轴承313和密封组件，所述固定对接法兰311与所述冷阱300固定连接，所述旋转对接法兰312与所述冻干容器100固定连接，所述轴承313设置在所述固定对接法兰311和所述旋转对接法兰312之间以使二者能够相对转动，所述密封组件用于密封所述固定对接法兰311和所述旋转对接法兰312之间的间隙，以防止冷阱300和冻干容器100发生泄漏。

优选地，在其中一个实施例中，所述密封组件包括动密封环314和静密封环315。

具体地，所述旋转对接法兰312外部依次套设有第一固定套321、第二固定套322和第三固定套323，所述第一固定套321和所述旋转对接法兰312的外侧壁之间具有容纳轴承313的第一容纳腔，所述旋转对接法兰312外侧壁上设置有用于固定所述第一固定套321的第一固定件331，所述第一固定件331和所述第一固定套321之间通过螺栓连接。

所述第三固定套323和固定对接法兰311之间固定连接，所述静密封环315设置在所述第三固定套323内。所述第一固定套321和第二固定套322之间设置有第二固定件332和第三固定件333，第二固定件332和第三固定件333均为环形，所述第三固定件333把所述第二固定套322压紧在所述第三固定套323上，且所述第二固定套322和所述旋转对接法兰312的外侧壁之间具有容纳动密封环314的第二容纳腔。所述第二固定件332设置在第一固定套321和第三固定件333之间，用于对第一固定套321进行限位。此外，所述第二固定件332上设置有用于与第一容纳腔连通的润滑油孔334，通过所述润滑油孔334能够向第一容纳腔中注入润滑油以对轴承313进行润滑。

在其中一个实施例中，所述驱动机构500包括第一驱动电机和第一驱动轴，所述第一驱动电机与所述冻干容器100固定连接，所述第一驱动电机能够驱动所述第一驱动轴转动，进而驱动所述冻干容器100转动。

具体地，所述冻干系统还包括第一支架350和第二支架360，所述第一支架350和第二支架360分别设置在所述冻干容器100的两侧，所述驱动轴被第一支架350支撑且二者能够发生相对转动。所述冻干容器100的右侧设置有支撑筒370，所述旋转对接法兰312固定在所述支撑筒370上，所述支撑筒370被第二支架360支撑且二者能够发生相对转动。

在其中一个实施例中，所述弧形内表面为球形内表面。球形内表面更加有利于物料颗粒滚动并与冻干容器100进行热交换。具体地，所述冻干容器100为球形结构，其内部具有球形空腔，所述球形内表面为球形空腔的内侧壁。在其它实施例中，所述弧形内表面还可以是椭球形内表面，具体地，可以使所述冻干容器100为椭球形结构，其内部具有椭球形空腔。

在其中一个实施例中，为了方便进料和出料，在所述冻干容器100上设置有进料口和出料口，所述进料口用于供物料颗粒进入，所述出料口用于供冻干后的物料颗粒脱离所述冻干容器100。

优选地，如图1所示，所述出料口设置在所述冻干容器100的最低处，在出料口处设置有出料阀101，当物料颗粒干燥完成后，打开出料阀101，物料颗粒在自身重力作用下，从出料口出脱离所述冻干容器100，从而不需要人工对物料颗粒进行转移，有利于进一步提高冻干效率。

需要说明的是，在一些场景下，如进行药物生产，物料的冻干过程通常是无菌环境，因此需要在出料口处设置出料管道，出料阀101打开后，物料颗粒会顺着出料管道进入指定的盛放容器中以进行后续的生产过程，利用出料管道来避免物料颗粒与外界空气接触。

此外，所述冻干容器100并非是做完整的周向转动，而是做设定角度的往复转动，如做转动150度的往复转动，即顺时针转动150度后，再逆时针转动150度。为了适应冻干容器100的转动，与所述冻干容器100连接的一些管路(如出料管道)均需设置为软管。

在其中一个实施例中，如图3、图4和图5所示，为了使冻干容器100能够促进物料颗粒中的水分升华，所述冻干容器100具有容器换热流道，所述容器换热流道设置在所述冻干容器100的夹层中，所述容器换热流道用于通入换热媒介。通过在容器换热流道中通入换热媒介，能够使换热媒介加热所述冻干容器100，并使所述冻干容器100与物料颗粒进行热交换，以促进所述物料颗粒中的水分升华。在其它实施例中，根据需要，所述换热媒介还可以是冷媒，以使所述冻干容器100降温。

进一步地，在其中一个实施例中，为了提高所述冻干容器100的保温效果，所述冻干容器100包括由内向外依次设置的内套层130、换热媒介循环层140和保温层，所述弧形内表面设置在所述内套层130上，所述容器换热流道设置在所述换热媒介循环层140。通过分层设置，能够在保证冻干容器100与物料颗粒进行热交换的情况下，提高保温效果，进而提高热交换的效果，提高换热媒介的能量利用效率。

优选地，为了进一步提高保温效果，在其中一个实施例中，所述保温层包括真空层150和隔热层160，所述隔热层160由保温材料制成，具体地，所述保温材料可以是硅酸铝保温材料。

在其它实施例中，所述保温材料还可以是聚氨酯保温材料。在其它实施例中，还可以只设置隔热层160，不设置真空层150。

在其中一个实施例中，为了提高所述冻干容器100的换热效率，如图4和图5所示，所述冻干容器100包括固定连接在一起的第一半球110和第二半球120，第一半球110和第二半球120中均设置有容器换热流道，两个半球中的容器换热流道相互独立，且第一半球110中的容器换热流道具有第一媒介入口112和第一媒介出口114，第二半球120中的容器换热流道具有第二媒介入口122和第二媒介出口124，从而能够同时向第一半球110和第二半球120注入换热媒介，使得两个半球能够同时与物料颗粒进行换热，有利于提升冻干效率。

本实施例中，容器换热流道可以为半球形的空腔。在其它实施例中，容器换热流道还可以是设置在换热媒介循环层140中的多次弯折的管道。

在其中一个实施例中，为了进一步提高冻干效率，如图1、图6、图7和图8所示，所述冻干系统还包括搅拌机构，所述搅拌机构用于搅拌所述冻干容器100中的物料颗粒，使物料颗粒能够充分地运动并与所述冻干容器100进行热交换，从而提高物料颗粒的干燥速度。

具体地，所述搅拌机构包括搅拌驱动组件和搅拌器，所述搅拌驱动组件用于驱动所述搅拌器转动，所述搅拌器伸入所述冻干容器100中，所述搅拌器包括搅拌轴和固定在所述搅拌轴上的多个搅拌桨叶230，所述搅拌桨叶230上设置有桨叶换热流道，所述桨叶换热流道用于通入换热媒介。所述搅拌驱动组件包括第二驱动电机和第二驱动轴，所述第二驱动电机与所述搅拌器固定连接，所述第二驱动电机能够驱动所述第二驱动轴转动，进而驱动所述搅拌器转动。

其中，所述搅拌轴上设置有进液流道和出液流道，所述进液流道用于供换热媒介进入所述桨叶换热流道，所述出液流道用于供换热媒介流出所述桨叶换热流道。通过向搅拌轴上的进液流道输送换热媒介，能够使搅拌桨叶230持续且稳定地与物料颗粒进行热交换，从而提高冻干效率。

在其中一个实施例中，如图1、图6、图7和图8所示，多个所述搅拌桨叶230上的桨叶换热流道并联，即每个桨叶换热流道的进口同时与搅拌轴上的进液流道连通，每个桨叶换热流道的出口同时与搅拌轴上的出液流道连通，从而使物料颗粒接触到的搅拌桨叶230中的换热媒介的能量损失较小，有利于搅拌桨叶230更充分地与物料颗粒进行换热。

在其它实施例中，还可以使多个所述搅拌桨叶230上的桨叶换热流道串联，即多个桨叶换热流道依次首尾相连，第一个桨叶换热流道的进口与搅拌轴上的进液流道连通，最后一个桨叶换热流道的出口与搅拌轴上的出液流道连通。

在其中一个实施例中，为了使所述搅拌桨叶230能够与更多的物料颗粒均匀地热交换，所述搅拌桨叶230为曲线形，且所述搅拌桨叶230的两端均与所述搅拌轴固定连接。

在其中一个实施例中，所述搅拌桨叶230为螺旋线形，且所述冻干容器100具有球形内表面，所述搅拌桨叶230的转动轨迹能够围成球形面，使得搅拌桨叶230在搅拌时能够扫过冻干容器100的内表面的每个位置，有利于对物料颗粒进行充分搅拌。需要说明的是，所述搅拌桨叶230和所述球形内表面之间具有较小的间隙，避免搅拌浆在搅拌过程中与球形内表面发生干涉。

在其中一个实施例中，所述搅拌轴包括主轴220和固定在所述主轴220上的连接管路组件，所述进液流道和出液流道设置在所述主轴220上，所述桨叶换热流道包括靠近所述主轴220的近轴端和远离所述主轴220的远轴端，所述连接管路组件连通所述进液流道和所述远轴端，所述近轴端与所述出液流道连通。

具体地，所述进液流道和出液流道均沿所述主轴220的轴向延伸，且所述主轴220的外周面上间隔设置有分别与所述进液流道连通的进液口221和与所述出液流道连通的出液口222，换热媒介从进液口221进入所述主轴220，从出液口222离开主轴220。

连接管路组件能够把换热媒介引入所述桨叶换热流道的远轴端，从而使换热媒介能够完整地流经所述搅拌桨叶230，使搅拌桨叶230能够与更多的物料颗粒接触并进行换热。

在其中一个实施例中，所述连接管路组件包括多个第一分支管路223和一个第一汇流管路224，所述第一分支管路223的一端与所述进液流道连通，另一端与第一汇流管路224连通，多个所述桨叶换热流道的远轴段均与所述第一汇流管路224连通。利用多个第一分支管路223同时向第一汇流管路224注入换热媒介，能够提高换热媒介的供给速度，提高换热效率。

优选地，在本实施例中，所述搅拌桨叶230有三个，对应地，所述桨叶换热流道也有三个，所述第一汇流管路224为半环形管路。在其它实施例中，所述搅拌桨叶230还可设置四个，此时，所述第一汇流管路224还可以是环形管路。在其它实施例中，还可以只设置两个搅拌桨叶230。

进一步地，在其中一个实施例中，为了便于向第一汇流管路224供应换热媒介，所述连接管路组件还包括第二汇流管路226和第二分支管路225，所述第二汇流管路226为环形管路，多个所述第一分支管路223同时与所述第二汇流管路226连通，所述第二分支管路225连通所述第二汇流管路226和第一汇流管路224。

具体地，所述第一分支管路223有四个，四个第一分支管路223的一端与进液流道连通，另一端与环形的第二汇流管路226连通，从而由四个第一分支管路223向第二汇流管路226供应换热媒介，所述第二分支管路225有两个，用于把第二汇流管路226中的换热媒介供应给第一汇流管路224。在其它实施例中，所述第二分支管路225还可以设置三个或者四个。

在其中一个实施例中，为了使搅拌桨叶230稳定地进行搅拌作业，在所述搅拌桨叶230和所述第二汇流管路226之间设置有支撑杆227，所述支撑杆227用于对搅拌桨叶230进行支撑，避免搅拌桨叶230在搅拌时因受力较大而弯折或者与所述主轴220和所述第一汇流管路224分离。

在使用时，向桨叶换热流道中通入换热媒介，使得搅拌桨叶230在搅拌的过程中还能够与物料颗粒进行热交换，从而进一步加工物料颗粒的冻干效率。

为了进一步提高冻干效率，所述冻干系统还包括造粒机构，所述造粒机构具有出料管路，所述出料管路与所述冻干容器100的进料口连通，所述造粒机构用于把料液加工成物料颗粒。当料液进入造粒机构并被加工成物料颗粒后，能够直接通过出料管路进入冻干容器100中，不需要人工转移，从而快速进行冻干作业，使得冻干效率得到进一步提高。

在其中一个实施例中，为了避免物料颗粒或者冻干后的物料进入冷阱300中，所述冷阱300和所述冻干容器100之间设置有过滤件，所述过滤件用于过滤物料颗粒，以阻止物料颗粒进入所述冷阱300。具体地，所述过滤件可以是过滤网。

所述冻干机组为现有技术，在此不再详细赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种冻干系统，其特征在于，包括：

冻干容器，所述冻干容器具有弧形内表面，所述冻干容器用于容纳物料颗粒并对其进行冻干；

冷阱，所述冷阱与所述冻干容器之间设置有旋转接头组件，所述冷阱与所述冻干容器通过所述旋转接头组件转动连接，所述冷阱与所述冻干容器连通，所述冷阱用于捕捉所述冻干容器中的水汽并将其冷凝；

冻干机组，与所述冷阱连接，所述冻干机组用于对所述冷阱进行抽真空和制冷；

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述冻干容器转动。

2.根据权利要求1所述的冻干系统，其特征在于，所述旋转接头组件包括固定对接法兰、旋转对接法兰、轴承和密封组件，所述固定对接法兰与所述冷阱固定连接，所述旋转对接法兰与所述冻干容器固定连接，所述轴承设置在所述固定对接法兰和所述旋转对接法兰之间以使二者能够相对转动，所述密封组件用于密封所述固定对接法兰和所述旋转对接法兰之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的冻干系统，其特征在于，所述密封组件包括动密封环和静密封环。

4.根据权利要求1所述的冻干系统，其特征在于，所述弧形内表面为球形内表面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冻干系统，其特征在于，还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌驱动组件和搅拌器，所述搅拌驱动组件用于驱动所述搅拌器转动，所述搅拌器伸入所述冻干容器中以对所述物料颗粒进行搅拌。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的冻干系统，其特征在于，所述冻干容器具有进料口和出料口，所述进料口用于供物料颗粒进入，所述出料口用于供冻干后的物料颗粒脱离所述冻干容器。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的冻干系统，其特征在于，所述冻干容器具有容器换热流道，所述容器换热流道设置在所述冻干容器的夹层中，所述容器换热流道用于通入换热媒介。

8.根据权利要求7所述的冻干系统，其特征在于，所述冻干容器包括由内向外依次设置的内套层、换热媒介循环层和保温层，所述弧形内表面设置在所述内套层上，所述容器换热流道设置在所述换热媒介循环层。

9.根据权利要求8所述的冻干系统，其特征在于，所述保温层包括真空层和隔热层，所述隔热层由保温材料制成。

10.根据权利要求9所述的冻干系统，其特征在于，所述冷阱和所述冻干容器之间设置有过滤件，所述过滤件用于阻止物料颗粒进入所述冷阱。