可自动排水的冻干机的制作方法

本实用新型涉及一种产品的干燥设备，更具体地说，它涉及一种可自动排水的冻干机。

背景技术：

干燥的方法有很多，比如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥以及真空干燥，但这些方法都是在0℃以上或更高的温度下进行的，干燥的产品一般是体积缩小，或质地变硬；有些物质还会发生氧化，一些易挥发的成分也会损失掉。一些热敏性的物质，如维生素、蛋白质等在一定的温度下干燥时，会发生变性；微生物会失去生物活力，或是干燥后的物质不易溶解在水中。于是，便出现了冷冻干燥技术。

冷冻干燥是利用升华的原理进行干燥的一种技术，是将被干燥的物质在低温下快速冻结,然后在适当的真空环境下,加热物质，使冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出的过程。冷冻干燥得到的产物称作冻干物，该过程称作冻干。物质在干燥前始终处于低温(冻结状态),同时冰晶均匀分布于物质中,升华过程不会因脱水而发生浓缩现象,避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状。在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。

基于上述原理，冻干机包括用于快速冻结物质的冻干箱，用于将冻干箱内物质升华出来的水蒸气液化的冷凝器，用于将冻干箱和冷凝器内部抽真空的真空泵，以及加热器和制冷机，各个部件之间通过管道连接，随着使用时间的加强，在冷凝器内部会积聚大量的液态水，所以在冷凝器的下端设置有一个阀门，工作人员需要定期去排水，这样一来就比较浪费人力资源。

授权公告号为CN205173980U的中国专利公开了一种压缩空气储罐及冻干机定时定量自动排水装置，利用时间继电器为中央处理单元提供时间信号，以控制常闭型电磁阀的启闭，实现定时定量排水，虽然这样的设置能够简单方便的排水，节约了人力资源，但是，由于冷凝器处于真空环境，并且整个冻干机在干燥物质时需要长时间处于工作状态，中途不能停止，如果采用上述的设置，打开常闭型电磁阀时，外界空气会进入冷凝器，影响冷凝效果，甚至影响干燥效果；并且，不同的物质所参杂的水分各不相同，一定时间内冷凝器积聚的液态水的量是不同的，若是定时定量进行排水，冷凝器中残留的水不同，影响下一次水分的积聚。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种可自动排水的冻干机，排水时能够不破坏冷凝器中的真空环境，且只要水位超过设定值便开始排水。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种可自动排水的冻干机，包括冻干箱、冷凝器、真空泵、加热器、冷冻机和控制面板，所述冷凝器的下端通过常开型电磁阀连接有积水箱，所述积水箱的下端设置有第一常闭型电磁阀，所述积水箱内设置有用于检测液位高度的液位传感器，输出一检测信号，所述积水箱与真空泵通过第二常闭型电磁阀连接，所述控制面板包括：

判断模块，接收所述检测信号，用于判断检测信号的幅值大小，输出一判断信号；

主控制器，接收所述判断信号，输出一控制信号；

第一驱动电路，响应于所述控制信号和第三延时信号，用于驱动常开型电磁阀的启闭；

第一延时模块，响应于所述控制信号，并输出第一延时信号；

第二驱动电路，响应于第一延时信号和第一定时信号，用于驱动第一常闭型电磁阀的启闭；

第一定时模块，响应于所述第一延时信号，用于对排水时间计时，输出第一定时信号；

第二延时模块，响应于所述第一定时信号，并输出第二延时信号；

第三驱动电路，响应于第二延时信号和第二定时信号，用于驱动第二常闭型电磁阀的启闭；

第二定时模块，响应于所述第二延时信号，用于对抽真空时间计时，输出第二定时信号；

第三延时模块，响应于所述第二定时信号，并输出第三延时信号。

通过采用上述计数方案，冷凝器中的液态水通过常开型电磁阀存储在积水箱中，设置在积水箱中的液位传感器检测到液位超过设定值，此时，积水箱下端的水压大于大气压，便输出一高电平的检测信号至主控制器，主控制器处理后输出一控制信号至第一驱动电路，以控制常开型电磁阀关闭；同时设置了同样响应于控制信号的第一延时模块，并输出第一延时信号，且第一延时模块设置的时间为常开型电磁阀完全关闭的时间；第二驱动电路接收第一延时信号后，控制第一常闭型电磁阀开启，进行排水，且排水时间为第一定时模块设定的时间；第一定时模块输出第一定时信号至第二驱动电路以关闭第一常闭型电磁阀；同时设置了同样响应于第一定时信号的第二延时模块，并输出第二延时信号，且第二延时模块设置的时间为第一常闭型电磁阀完全关闭的时间；第三驱动电路接收第二延时信号后，控制第二常闭型电磁阀开启，进行真空处理，且真空处理时间为第二定时模块设定的时间；第二定时模块输出第二定时信号至第三驱动电路以关闭第二常闭型电磁阀；同时设置了同样响应于第二定时信号的第三延时模块，并输出第三延时信号，且第三延时模块设置的时间为第二常闭型电磁阀完全关闭的时间；第一驱动电路接收第三延时信号后，控制常开型电磁阀开启，以此达到自动循环排水的目的，且不破坏冷凝器中的真空环境。

进一步的，所述判断模块包括：

基准电压电路，输出一基准电压；

比较器，其同向输入端接收所述检测信号，反向输入端接收所述基准电压，输出端输出所述判断信号。

通过采用上述计数方案，基准电压电路生成的基准电压为积水箱底部的水压大于大气压的阀值，若是检测信号的幅值大于基准电压，则说明积水箱中的液态水存储的已经较多，可以进行排水了，则比较器输出高电平的检测信号。

进一步的，所述基准电压电路包括电阻R1、R2，所述电阻R1的一端连接于电源电压，另一端连接于电阻R2的一端和比较器的反向输入端，电阻R2的另一端接地。

通过采用上述计数方案，分压电路作为基准电压电路生成一基准电压，通过调整电阻R1、R2的比值可调整基准电压的值，即液位高度由基准电压决定。

进一步的，所述冷凝器上设置有真空计。

通过采用上述计数方案，利用真空计可显示冷凝器内的真空值，方便观察。

进一步的，所述电阻R2为可调电阻，并在控制面板外侧设置了用于调节电阻R2阻值的旋钮。

通过采用上述技术方案，根据真空计显示的真空值，旋转旋钮以调节电阻R2的阻值，即每个真空值对应有一个液位高度，始终使积水箱下端的水压大于大气压，使得液态水能够从积水箱中流出。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、通过积水箱、常开型电磁阀、第一常闭型电磁阀和第二常闭型电磁阀，在排出积水箱中的液态水时不破坏冷凝器的真空环境；

2、可根据冷凝器中的真空值设定不同的液位高度值，只要积水箱下端的水压大于大气压强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例一中关闭常开型电磁阀和开启第一常闭型电磁阀的电路原理图；

图3为第一延时模块的电路原理图；

图4为关闭第一常闭型电磁阀和开启第二常闭型电磁阀的电路原理图；

图5为关闭第二常闭型电磁阀和开启常开型电磁阀的电路原理图；

图6为实施例二中关闭常开型电磁阀和开启第一常闭型电磁阀的电路原理图。

附图标记：1、冻干箱；2、冷凝器；3、真空泵；4、控制面板；5、旋钮；6、散热器；7、冷冻机；8、膨胀阀；9、常开型电磁阀；10、第一常闭型电磁阀；11、第二常闭型电磁阀；12、加热器；13、阀门；14、真空计；15、温度计；16、主控制器；17、第一驱动电路；18、第一延时模块；19、第二驱动电路；20、第一定时模块；21、第二延时模块；22、第三驱动电路；23、第二定时模块；24、第三延时模块；25、基准电压电路；26、比较器；27、积水箱；28、液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例一

一种可自动排水的冻干机，参照图1，包括冻干箱1，冻干箱1内设了若干层用于放置物质的隔板，冻干箱1的一侧下端设置了用于放气的阀门13，并设置有冷冻机7为冻干箱1降温以冻结物质，上端设置了用于测量冻干箱1内温度的温度计15，且与冻干箱1连接有加热器12，在升华过程中为物质提供热量，同时，由于冷冻机7和加热器12在工作时自身会产生大量的热量，所以设置了散热器6为其散热；冻干箱1的一侧用管道连接了冷凝器2，且在管道上设置了阀门13，与冷凝器2连接有真空泵3，真空泵3工作时，可同时对冻干箱1和冷凝器2进行操作，同时，冷凝器2也连接有冷冻机7和散热器6，散热器6与冷凝器2的连接管道上设置有膨胀阀8，并在冷凝器2的上端设置了真空计14，方便人们观察冷凝器2内的真空值。本实施中，每两个零部件之间均设置有阀门13，且设置有控制面板4来控制冻干机的启闭。

另外，冷凝器2的下端通过常开型电磁阀9连接有积水箱27，积水箱27的下端设置有第一常闭型电磁阀10，且积水箱27与真空泵3通过第二常闭型电磁阀11连接，在积水箱27内设置有用于检测液位高度的液位传感器28，该液位传感器28输出一检测信号E1至控制面板4。

参照图2，控制面板4包括了用于判断检测信号E1幅值大小的判断模块，该判断模块包括生成基准电压E2的基准电压电路25和比较器26，其中，基准电压电路25包括电阻R1、R2，电阻R1的一端连接于电源电压，另一端连接于电阻R2的一端和比较器26的反向输入端，电阻R2的另一端接地；比较器26同向输入端接收所述检测信号E1，反向输入端接收所述基准电压E2，输出端输出一判断信号E3，当检测信号E1大于基准电压E2时，比较器26的输出端输出一高电平的判断信号E3至主控制器16。本实施例中，基准电压E2要足够大，使得液位传感器28测得的液位在第一常闭型电磁阀10处的水压大于大气压强，这样才能排出积水箱27中的水。

主控制器16响应于上述的判断信号E3，经处理后输出一高电平的控制信号E4；第一驱动电路17接收该控制信号E4后控制常开型电磁阀9关闭，使积水箱27形成一密闭空间，其中第一驱动电路17包括电阻R3、R4，三极管Q1，二极管D1，电阻R3的一端连接于主控制器16，另一端连接于电阻R4的一端和三极管Q1的基极，电阻R4的另一端和三极管Q1的发射极接地，三极管的集电极连接于二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接电源电压；高电平的控制信号E4经三极管Q1放大后，使得常开型电磁阀9中的关闭件与阀座闭合，常开型电磁阀9关闭。

同时，设置有第一延时模块18，该第一延时模块18同样响应于上述的判断信号E3，结合图3，第一延时模块18为555延时电路，该555延时电路设定了常开型电磁阀9完全关闭所需要的时间，555延时电路的受控端耦接于继电器KA的常开触点，并通过555芯片的第三引脚输出第一延时信号E5至第二驱动电路19，使第一常闭型电磁阀10开启，进行排水。555芯片的受控端为第二引脚，故继电器KA的常开触点连接于第二引脚，当控制信号E4通过三极管Q4放大后，继电器KA的常开触点闭合，即第二引脚直接接地以被输入一个低电平，555延时电路为低电平触发，故555延时电路启动，在一定时间内输出高电平，实现延时开启的功能。

第二驱动电路19接收上述第一延时信号E5，即常开型电磁阀9完全关闭后，控制第一常闭型电磁阀10开启，进行排水。其中第二驱动电路19包括电阻R5、R6，三极管Q2，二极管D2，电阻R5的一端连接于第一延时模块18，另一端连接于电阻R6的一端和三极管Q2的基极，电阻R6的另一端和三极管Q2的发射极接地，三极管的集电极连接于二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接电源电压；第一延时信号E5经三极管Q2放大后，使得第一常闭型电磁阀10中的关闭件与阀座开启，第一常闭型电磁阀10开启，进行排水。

另外，参照图4，设置有第一定时模块20，响应于上述第一延时信号E5，对排水时间计时，并输出第一定时信号E6；第二驱动电路19响应于第一定时信号E6后，关闭第一常闭型电磁阀10，使积水箱27又处于密闭的空间；同时设置了第二延时模块21，响应于第一定时信号E6，并输出第二延时信号E7，其中，第二延时模块21设置的时间为第一常闭型电磁阀10关闭的时间。

第三驱动电路22接收上述第二延时信号E7，即第一常闭型电磁阀10完全关闭后，控制第二常闭型电磁阀11开启，同时启动真空泵3对积水箱27进行操作。其中第三驱动电路22包括电阻R7、R8，三极管Q3，二极管D3，电阻R7的一端连接于第二延时模块21，另一端连接于电阻R8的一端和三极管Q3的基极，电阻R8的另一端和三极管Q3的发射极接地，三极管的集电极连接于二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接电源电压；第二延时信号E7经三极管Q3放大后，使得第二常闭型电磁阀11中的关闭件与阀座开启，第二常闭型电磁阀11开启，进行抽真空。

另外，参照图5，设置有第二定时模块23，响应于上述第二延时信号E7，对抽真空的时间进行计时，使积水箱27中的真空值与冷凝器2中的相同，并输出第二定时信号E8；第三驱动电路22响应于第二定时信号E8后，关闭第二常闭型电磁阀11，使积水箱27又处于密闭的空间；同时设置了第三延时模块24，响应于第二定时信号E8，并输出第三延时信号，其中，第三延时模块24设置的时间为第二常闭型电磁阀11关闭的时间。

第一驱动电路17接收上述第三延时信号，即第二常闭型电磁阀11完全关闭后，控制常开型电磁阀9开启。

本实施例中第一定时模块20、第二定时模块23、第二延时模块21、第三延时模块24的电路原理图均可参照第一延时模块18的电路原理图。

工作原理：

本实施例的大概流程为：液位传感器28检测到液位超过设定值后，输出一高电平的检测信号E1至主控制器16，主控制器16先控制常开型电磁阀9关闭，之后第一常闭型电磁阀10开启进行排水，排水一定时间后关闭第一常闭型电磁阀10，然后开启第二常闭型电磁阀11对积水箱27抽真空，一定时间后关闭第二常闭型电磁阀11，然后再打开常开型电磁阀9，以此达到循环排水的目的。

实施例二

一种可自动排水的冻干机，参照图6，与实施例一的区别在于，基准电压电路25中的电阻R2为可调电阻，并在控制面板4外侧设置了用于调节电阻R2阻值的旋钮5，该旋钮可参照图1。根据真空计14显示的真空值，旋转旋钮5以调节电阻R2的阻值，即每个真空值对应有一个液位高度，始终使积水箱27下端的水压大于大气压，使得液态水能够从积水箱27中流出。

主控制器2可采用型号为STM32F107的单片机。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。