专利名称：液氮冻干机直膨冷阱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冻干机冷阱，尤其涉及一种液氮冻干机直膨冷阱。景技术真空冷冻干燥机(简称冻干机)的箱室分为冻干箱和冷阱两部分。冻干箱内有板 层等部件，主要是放置冻干制品；冷阱中有盘管等部件，主要是将制品中升华出的溶媒再次冻结。冻干机冷阱制冷方式主要分为直接制冷和间接制冷。直接制冷主要是氟利昂液体 进入盘管中汽化，吸收热量，这一制冷方法使得冷阱中盘管前后段的温度阶梯十分明显，盘 管的温度不均使得升华过来的溶媒再次冻结时也分布不均，盘管的有效利用面积减少。采 用氟利昂直接制冷冷阱，冷阱极限温度大于等于_75°C，并且此时压缩机超工况运行十分不 稳定，此温度无法将有机溶媒冻干。间接制冷主要是氟利昂或液氮先在外部的换热器中汽 化将载冷剂(硅油)制冷，硅油再进入盘管中，将盘管和冷阱降温。间接制冷因为利用载 冷剂将冷量传递至冷阱中，在冷阱内不存在相变，所以温度均勻性好，但这使得系统效率降 低，能耗增大，同时冷阱极限温度受到导热油性质限制。目前适合冻干机使用的导热油极限 温度为_80°C，所以此方法还是无法实验有机溶媒冻干。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液氮冻干机直膨冷阱，扩大冷冻的温度范 围，并提高冷阱的温度均勻性和换热效率。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液氮冻干机直膨冷阱， 所述冷阱箱体上设置有抽真空口、中隔阀、液氮入口、氮气出口，所述箱体内设置有盘管固 定架和盘管，其中，所述箱体内还设置汇集腔、列管和汇集管，所述列管下部与汇集管相连， 上部与汇集腔相连，所述盘管分为上盘管和下盘管，所述上盘管入口直接与汇集腔连接，所 述下盘管入口与列管上的套管连接，所述汇集管和液氮入口相连，上下盘管中部引出和氮 气出口相连的氮气排放管。上述液氮冻干机直膨冷阱，其中，所述上盘管和下盘管分别由若干盘管组成，其周 围设置有分流板。上述液氮冻干机直膨冷阱，其中，所述汇集腔处设置有微压安全阀和用于安装压 力变送器的第一压力连接口，所述汇集管处设置有用于安装压力变送器第二压力连接口。上述液氮冻干机直膨冷阱，其中，所述盘管和列管内设置有翅片。本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明提供的液氮冻干机直膨冷阱，通 过设置汇集腔、列管和汇集管，并将盘管分为上盘管和下盘管，使得液氮在列管中汽化后分 配至盘管后排出，扩大冷冻的温度范围，并提高冷阱的温度均勻性和换热效率。此外，本发 明提供的液氮冻干机直膨冷阱通过设置分流板，在盘管和列管内设置有翅片，进一步提高 了温度均勻性和换热效率。
图1是本发明的液氮冻干机直膨冷阱结构示意图；图2是本发明的液氮冻干机直膨冷阱的盘管和列管放大示意图。图中1箱体2保温层3吊耳 4检修口5真空口6微压安全阀7汇集腔8第一压力连接口 9列管10中隔阀 11第二压力连接口 12汇集管13液氮入口 14盘管15放水口16氮气出口 17盘管固定架18支脚19分流板 21翅片141上盘管142下盘管
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图1是本发明的液氮冻干机直膨冷阱结构示意图；图2是本发明的液氮冻干机直 膨冷阱的盘管和列管放大示意图。请参见图1和2，本发明的液氮冻干机直膨冷阱包括冷阱箱体1上设置有抽真空口 5、中隔阀10、液氮入口 13和氮气出口 16，所述箱体1内设置有盘管固定架17和盘管14，其 中，所述箱体1内还设置汇集腔7、列管9和汇集管12，所述列管9下部与汇集管12相连， 上部与汇集腔7相连，所述盘管14分为上盘管141和下盘管142，所述上盘管141入口直接 与汇集腔7连接，所述下盘管142入口与列管9上的套管连接，所述汇集管12和液氮入口 13相连，上下盘管中部引出和氮气出口 16相连的氮气排放管。上述冷阱通过液氮直接进入箱体内蒸发制冷，在列管9中汽化后的低温氮气在汇 集腔7中再次汇集，然后均勻分至盘管14中，极限温度可以低至-130°C以下。本发明的液 氮冻干机直膨冷阱使得液氮在列管9中汽化后分配至盘管14后排出，低温的盘管和列管将 流过其表面的蒸汽捕成冰或霜，并将盘管14分为上下两部分，减小了盘管长度，并且上盘 管141由汇集腔7直接引入低温氮气，下盘管142通过列管上的夹套引入低温氮气，确保了 盘管入口氮气温度相同，最终确保了盘管的温度均勻性。上述液氮冻干机直膨冷阱，其中，所述上盘管141和下盘管142分别由若干盘管组 成，其周围可以进一步设置有分流板19。分流板19将气流均勻分到各处盘管，并通过真空 泵在箱体中心部位建立局部低压，使得各处盘管结霜同时且均勻。上述液氮冻干机直膨冷阱，其中，所述汇集腔7处还可以设置有微压安全阀6和用 于安装压力变送器的第一压力连接口 8，所述汇集管7处设置有用于安装压力变送器第二 压力连接口 11。在盘管发生泄漏时关闭供氮阀，微压安全阀确保箱内无正压，从而可保证冷 阱的安全。上述的液氮冻干机直膨冷阱，真空口 5连接至真空泵，通过真空泵将箱体内的不 凝性气体抽出，并在箱体中心位置形成低压点，确保气流的流动方向。中隔阀10将与冻干箱连接，通过中隔阀10的开关控制冻干箱与冷阱的联通与断开。当中隔阀10打开时，冻干箱内的水蒸汽通过压差流入冷阱中。水蒸气在流过中隔阀10后，由分流板9将水汽均勻分 配到各个方位，然后水汽在经过列管9和盘管14时被凝华成冰或霜，不凝性气体到达中部 低压点被真空泵抽出。为了在内部盘管出现故障时方便维修，箱体1可以设置检修口 4和视镜。此外，箱 体1外可设置有保温层2、吊耳3、放水口 15、支脚18。在列管9上还可以安装有压力变送 器、液位计和温度探头，以便为PLC或其他上位机提供反馈信号，控制冷阱中的温度。在箱 体内列管处温度最低，等于液氮温度。盘管内温度可控制在允许温度范围内的任一值。本发明的液氮冻干机直膨冷阱具体安装如下首先将螺旋盘管14固定于盘管固 定架17上，螺旋盘管14分为上下两组，分别为上盘管141和下盘管142。上下盘管均由若 干盘管组成，图2中上下盘管均由5根盘管组成，上盘管141内的低温氮气从上部进入，由 下部汇入氮气排放管排出，下盘管142内的低温氮气从下部进入，由上部汇入氮气排放管 排出。氮气排放管由上下盘管中部引出，最后延伸出箱体底部，氮气出口采用法兰连接。在盘管外，下部固定好汇集管12，汇集管12上均勻分布若干列管9，多根列管采用 夹套的方式相连，汇集管12的下部与液氮入口 13相连。所有的盘管14和列管9中均安装 有增强换热的翅片21。液氮从入口流入后在汇集管12中均勻分配至列管9中，在列管9中 吸收热量汽化。盘管组件组装好，并检验合格后再安装入箱体1内。同时箱体上其余部件也安装 就位。盘管组件放入箱体1后将列管9与汇集腔7连接，上盘管141入口直接与汇集腔7 连接，下盘管142入口与列管9上的套管连接。在列管中汽化后的低温氮气在汇集腔7中 再次汇集，然后均勻分至盘管14中。上盘管141直接由与之相连的入口引入低温氮气，下 盘管142因为引入氮气距离较远，其中又经过热负荷区，所以通过列管9上的套管引至下盘 管入口。因为列管内存在液氮，能对流经的氮气继续降温，所以上述结构能使上下盘管的入 口温度基本一致，确保盘管处的温度均勻性。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范 围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
一种液氮冻干机直膨冷阱，所述冷阱箱体(1)上设置有抽真空口(5)、中隔阀(10)、液氮入口(13)、氮气出口(16)，所述箱体(1)内设置有盘管固定架(17)和盘管(14)，其特征在于，所述箱体(1)内还设置汇集腔(7)、列管(9)和汇集管(12)，所述列管(9)下部与汇集管(12)相连，上部与汇集腔(7)相连，所述盘管(14)分为上盘管(141)和下盘管(142)，所述上盘管(141)入口直接与汇集腔(7)连接，所述下盘管(142)入口与列管(9)上的套管连接，所述汇集管(12)和液氮入口(13)相连，上下盘管中部引出和氮气出口(16)相连的氮气排放管。
2.如权利要求1所述的液氮冻干机直膨冷阱，其特征在于，所述上盘管(141)和下盘管 (142)分别由若干盘管组成，其周围设置有分流板(19)。
3.如权利要求1或2所述的液氮冻干机直膨冷阱，其特征在于，所述汇集腔(7)处设置 有微压安全阀(6)和用于安装压力变送器的第一压力连接口(8)，所述汇集管(12)处设置 有用于安装压力变送器第二压力连接口(11)。
4.如权利要求1或2所述的液氮冻干机直膨冷阱，其特征在于，所述盘管(14)和列管 (9)内设置有翅片(21)。
全文摘要
本发明公开了一种液氮冻干机直膨冷阱，所述冷阱箱体上设置有抽真空口、中隔阀、液氮入口、氮气出口，所述箱体内设置有盘管固定架和盘管，其中，所述箱体内还设置汇集腔、列管和汇集管，所述列管下部与汇集管相连，上部与汇集腔相连，所述盘管分为上盘管和下盘管，所述上盘管入口直接与汇集腔连接，所述下盘管入口与列管上的套管连接，所述汇集管和液氮入口相连，上下盘管中部引出和氮气出口相连的氮气排放管。本发明提供的液氮冻干机直膨冷阱，扩大冷冻的温度范围，并提高冷阱的温度均匀性和换热效率。
文档编号F26B5/06GK101871720SQ20101019861
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者郑效东 申请人:上海东富龙科技股份有限公司