专利名称：验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统。通过将热电偶均匀布置于测温垫上的方法进行温度测量，配合温度采集系统的使用，实现多点温度分布测量的自动化。
背景技术：
随着冷冻干燥技术在生物制药、食品、标本制作、地质考察等国民经济众多领域的广泛应用，冻干机的生产及其市场也在日益扩大完善。
在同一时刻搁板表面上所有各点温度的最大允许差值定义为搁板温度允许的不均匀度，一般可取±1℃。它是溶液泵的流量、各搁板内溶液流动阻力的均匀性、集管截面的大小、各支管与集管接口的设计的合理性等因素的综合反映。由于冻干过程中搁板(或制品)的温度受搁板温度最高处的温度所限(不得熔化制品的冻结部分)，而冻干周期的长短则是以搁板温度最低处的所需的冻干周期为参考依据(以保证所有制品均干燥完成)，因此，搁板温度的不均匀性越大，其升华温度越低，升华所需时间越长，生产效率也越低。其次，搁板温度不均匀，置于搁板上不同处的制品的干燥速率和所去除的水分量不等，会导致制品的残余水含量差别大，成品的质量低，允许储存期短。因此，搁板温度的均匀性是判别冻干机优劣的一个重要指标。
目前，通常的冻干机厂家都是采用在搁板组的上、中、下三部分挑选具有代表性的搁板进行温度均匀性验证。在被测搁板的前、后、左、右、中等位置分别布置热电偶进行温度测量。为了验证搁板温度分布的均匀性，这就需要在搁板上布置足够多的热电偶测温探头。因此，安装探头以及验证完成后拆除探头便成为一项耗时耗力的繁复性工作，并且对每一台冻干机每一块搁板的测量都需要重复此操作，给工作带来极大的不便。其次，布置每个热电偶测温探头时会一定程度上引入人工因素，容易造成布置的位置不够均匀和接触不够良好等，引起误差，影响温度分布均匀性的验证。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前冻干机搁板温度分布均匀性验证方法存在的不足，提供一种验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统。
验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统具有测温垫，测温垫具有聚四氟乙烯层、薄海绵层上、下两层，层间用环氧树脂紧密粘合，测温垫上均匀密布有小孔，并穿有铜-康铜热电偶，铜-康铜热电偶测温端布置在薄海绵层下面，每个热电偶测温端装有一块小磁铁，铜-康铜热电偶统一经测温垫两侧从出线口输出，并通过连接线路与冻干机真空箱的航空插相连，航空插依次与连接线、接线盒相接。
本发明的有益效果是该系统一方面无需改造冻干机的各项设备系统，是个独立的测温系统，一方面避免了现有冻干机搁板均匀性检验时繁复布置热电偶所带来的一系列困难，具有较强的实用性。折叠式测温垫使用方便，制作材料易得，加工简单，成本低，工作稳定可靠且对温度均匀性验证测量具有普遍适用性。
本发明可推广应用到不同大小及不同用途的冻干机中，也可推广应用到其它板体温度分布的测量。对于搁板尺寸大的冻干机，可以制作相应大小尺寸的测温垫，也可在搁板上密铺多个相对小尺寸测温垫进行测量。
图1是验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统结构示意图。
图2是本发明的测温垫剖面图；图3是本发明的测温垫热电偶布线图；图4是本发明的接线盒示意图；图5是本发明的测温垫上热电偶线路9的布置放大图；图中测温垫1、测温垫上开的孔2、测温垫出线口3、连接线路4、热电偶测温端5、聚四氟乙烯层6、薄海绵层7、小磁铁8、热电偶9、连接线10、接线盒11。
具体实施例方式
如图1、2所示，验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统具有测温垫1，测温垫具有聚四氟乙烯层6、薄海绵层7上、下两层。测温垫上均匀密布有小孔2，并穿有铜-康铜热电偶9，铜-康铜热电偶测温端5布置在薄海绵层7下面，每个热电偶测温端装有一块小磁铁8。
如图3、4、5所示，本发明的测温垫热电偶布线图中，9(1)、9(2)、9(3)等布线相同，且在整个测温垫上布线呈轴对称。铜-康铜热电偶9统一经测温垫两侧从出线口3输出，并通过连接线路4与冻干机真空箱的航空插相连，航空插依次与连接线10、接线盒11相接。
测温垫的大小根据冻干机搁板大小而定。测温垫分两层，层间用环氧树脂紧密粘合，下层薄海绵层7直接与搁板接触，它的柔软给垫子与热电偶、搁板之间提供缓冲作用，有利于三者更好地紧密接触；上层是聚四氟乙烯层6，它的重力有利于热电偶与搁板接触紧密，将它加工成条状，利于折叠，给不用时安放带来方便。另外，海绵、聚四氟乙烯和环氧树脂均为在低温下(冻干机搁板温度一般在室温到-80℃之间)具有较好的稳定性，电绝缘性且热导率低的材料，不利于搁板的热传递，因此利用该材料做的测温垫能较好地反映搁板本身的温度分布。热电偶9从测温垫上小孔2穿入，对搁板上各点进行测温。为保证热电偶测头与搁板良好接触，在每个热电偶测温端装有一块小磁铁8，磁铁与搁板间的吸力起到该作用。所有热电偶9经测温垫两侧统一从出线口3输出，并通过连接线路4(文中所有连接线都为热电偶丝的一部分)与冻干机真空箱的内部航空插相连。以上为冻干箱内部分。从航空插输出的连接线10对应地输入有编号的接线盒11，编号与测温垫上布置的热电偶一一对应，即与冻干机搁板上各点一一对应。任取从接线盒连出的线与多路温度采集系统相连即可，也可直接接入冻干机温度采集设备，输入计算机，即得到所取编号线路所对应的搁板上的温度，以此方法可实时测得冻干机搁板各点温度，从而验证冻干机搁板温度分布的均匀性。
整个系统分为冻干箱内和冻干箱外两部分，箱内部分测温布线，与搁板直接接触；箱外部分线路按编号输入接线盒，与温度采集系统直接相连。两部分通过冻干机本身的航空插相连，共同工作，在加热器和溶液循环泵及温控装置开启的状态下控制搁板在一定温度时，测量搁板上各点的温度，验证其温度分布的均匀性。
本验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统，可做成真空型和非真空型两种型式。真空型是指通过航空插连接冻干箱内测温垫与外部接线盒的型式；非真空型是指直接将连接线路对应连到箱外接线盒的接口的型式。由于真空对温度有一定的影响，冻干机工作时，在干燥阶段长期处于真空下，因此，一般要在真空下验证搁板温度分布均匀性，宜采用真空型以排出真空的干扰。而冻干机工作在预冻阶段时不需要提供真空环境，如果要测量此时的冻干搁板温度分布，则只需要采用非真空型即可。
权利要求
1一种验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统，其特征在于，它具有测温垫(1)，测温垫具有聚四氟乙烯层(6)、薄海绵层(7)上、下两层，层间用环氧树脂紧密粘合，测温垫上均匀密布有小孔(2)，并穿有铜一康铜热电偶(9)，铜一康铜热电偶测温端(5)布置在薄海绵层(7)下面，每个热电偶测温端装有一块小磁铁(8)，铜一康铜热电偶(9)统一经测温垫两侧从出线口(3)输出，并通过连接线路(4)与冻干机真空箱的航空插相连，航空插依次与连接线(10)、接线盒(11)相接。
全文摘要
本发明公开了一种验证冻干机搁板温度分布均匀性的测温垫系统。它具有测温垫，测温垫具有聚四氟乙烯层、薄海绵层上、下两层，层间用环氧树脂紧密粘合，测温垫上均匀密布有小孔，并穿有铜—康铜热电偶，铜—康铜热电偶测温端布置在薄海绵层下面，每个热电偶测温端装有一块小磁铁，铜—康铜热电偶统一经测温垫两侧从出线口输出，并通过连接线路与冻干机真空箱的航空插相连，经航空插依次与连接线、接线盒相接。本发明是针对现有搁板温度分布均匀性验证中繁复拆装热电偶所带来的不便以及不利于均匀测温、重复再现等缺点所提出的。测温垫系统材料易得，制作加工简单，方便实用，成本低，使用可靠且对温度均匀性验证测量具有普遍适用性。
文档编号G01M99/00GK1818575SQ20061004968
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月2日 优先权日2006年3月2日
发明者陈光明, 范菊莉, 张绍志 申请人:浙江大学