冻干机用气/液氮制冷系统的制作方法

本发明主要涉及食品、医药包装机械领域，尤其涉及一种冻干机用气/液氮制冷系统。

背景技术：

冻干机是利用升华的原理进行干燥的一种设备，制冷系统是冻干机的核心装置。目前制药企业采用的冻干机均为机械制冷系统：制冷剂在一个密闭的系统经过压缩机压缩，在冷凝换热器的作用下转换成高压液体、再通过节流装置形成雾状、通过蒸发器蒸发吸热，在不断的循环过程中进行热交换。而冻干机的制冷系统因要求温度低，运行时间长，故一般需要采用高成本的双级压缩机组成制冷系统。现有的这种制冷方式因压缩机的压缩比限制，以及循环过程的冷量和热量的损失，能效低下，运行成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种运行成本低、能量损耗小、液氮利用率高的冻干机用气/液氮制冷系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种冻干机用气/液氮制冷系统，包括换热装置、气/液氮混合装置、进液管路、进气管路、换热管路和保温装置，所述换热装置和气/液氮混合装置装设于保温装置的内腔，换热装置和气/液氮混合装置通过进液管路和换热管路与保温装置外部的设备连接，所述进气管路与保温装置的内腔连通。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述换热装置包括第一换热器和第二换热器，所述气/液氮混合装置布置在第一换热器和第二换热器之间，气/液氮混合装置与第一换热器之间连接有所述进液管路，气/液氮混合装置与第二换热器连接有所述换热管路。

还包括预冷管路，所述预冷管路一端连接在气/液氮混合装置与第二换热器之间的换热管路上，另一端连接在第一换热器与盒体之间的进液管路上。

所述第二换热器与第一换热器以及第一换热器与气/液氮混合装置之间连接有回气管路。

所述盒体上连通有延伸至外部的控压管路，所述控压管路上设有安全阀。

所述进液管路上设有第一调节阀，所述预冷管路上设有第二调节阀。

所述换热管路上设有温度监测元件和第三调节阀。

所述换热管路上设有压力监测元件，所述进液管路和进气管路上均设有压力调节阀。

所述保温装置包括盒体和隔热层，所述隔热层包覆在盒体外围，所述换热装置和气/液氮混合装置装设于盒体内腔，所述进气管路与盒体内腔连通。

所述进液管路和进气管路的进口端与气/液氮补充源连接，所述换热管路与所述冻干机连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的冻干机用气/液氮制冷系统，换热装置和气/液氮混合装置装设于保温装置的内腔，换热装置和气/液氮混合装置通过进液管路和换热管路与保温装置外部的设备连接，进气管路与保温装置的内腔连通。该系统利用气/液氮混合装置将从进液管路和进气管路进入的液氮和氮气混合雾化，再经换热装置和换热管路而实现与冻干机的换热，达到制冷的目的，其运行成本低；而且，换热装置和气/液氮混合装置装设于保温装置的内腔，并通过进气管路通入的干燥的氮气保温，可防止保温装置内换热装置和气/液氮混合装置的结霜冻结，即形成了一种防霜技术，大大减少了能量的损耗，确保能量充分利用，提高了液氮的利用率。

附图说明

图1是本发明冻干机用气/液氮制冷系统的结构示意图。

图2是本发明冻干机用气/液氮制冷系统的使用状态图。

图中各标号表示：

1、换热装置；11、第一换热器；12、第二换热器；2、气/液氮混合装置；3、进液管路；31、第一调节阀；4、进气管路；5、换热管路；51、温度监测元件；52、第三调节阀；53、压力监测元件；6、保温装置；61、盒体；62、隔热层；7、预冷管路；71、第二调节阀；8、回气管路；9、控压管路；91、安全阀；10、压力调节阀；13、气/液氮补充源；14、冻干机。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明冻干机用气/液氮制冷系统的一种实施例，该系统包括换热装置1、气/液氮混合装置2、进液管路3、进气管路4、换热管路5和保温装置6，换热装置1和气/液氮混合装置2装设于保温装置6的内腔，换热装置1和气/液氮混合装置2通过进液管路3和换热管路5与保温装置6外部的设备连接，进气管路4与保温装置6的内腔连通。较传统的压缩机压缩制冷而言，该系统利用气/液氮混合装置2将从进液管路3和进气管路4进入的液氮和氮气混合雾化，再经换热装置1和换热管路5而实现与冻干机的换热，达到制冷的目的，其运行成本低；而且，换热装置1和气/液氮混合装置2装设于保温装置6的内腔，并通过进气管路4通入的干燥的氮气保温，可防止保温装置6内换热装置1和气/液氮混合装置2的结霜冻结，即形成了一种防霜技术，大大减少了能量的损耗，确保能量充分利用，提高了液氮的利用率。

本实施例中，换热装置1包括第一换热器11和第二换热器12，气/液氮混合装置2布置在第一换热器11和第二换热器12之间，气/液氮混合装置2与第一换热器11之间连接有进液管路3，气/液氮混合装置2与第二换热器12连接有换热管路5。该结构中，从进液管路3和进气管路4进入的液氮和氮气在第一换热器11中初步换热，然后进入气/液氮混合装置2（混合喷射器）混合雾化，再进入第二换热器12并通过换热管路5与冻干机进行换热，以达到制冷的目的，其结构简单，通过多级换热，大大提高了液氮的利用率，其液氮的利用率比常规液氮换热装置高出30%。

本实施例中，还包括预冷管路7，预冷管路7一端连接在气/液氮混合装置2与第二换热器12之间的换热管路5上，另一端连接在第一换热器11与盒体61之间的进液管路3上。该结构中，当冻干机自动周期启动后，并发出启动制冷系统的命令时，液氮先由进液管路3进入预冷管路7并通过第二换热器12蒸发，当第二换热器12的排出气体温度达到和冻干机接口的温度相差在10度之内时，则再进行上述的多级换热制冷，这样设置，可保证第二换热器12的出口温度与冻干机接口的温度相差在10度内，使得液氮可以完全气化，提高了液氮的利用率，降低液氮的使用量，使得冻干成本降低。

本实施例中，第二换热器12与第一换热器11以及第一换热器11与气/液氮混合装置2之间连接有回气管路8。该结构中，冻干机内的氮气一部分通过换热管路5排出，另一部分则会通过回气管路8回流至第一换热器11中进行换热，换热后的氮气将进入气/液氮混合装置2，和液氮混合，再次进入第二换热器12吸收热量后再排出系统，该回气管路8的设置提高了氮气的利用率，进一步降低了冻干成本，而且使用更加环保。

本实施例中，盒体61上连通有延伸至外部的控压管路9，控压管路9上设有安全阀91。该结构中，通过控压管路9以及安全阀91可以控盒体61内腔的压力，确保充氮量始终控制在一个合理的范围内，保证了盒体61内腔的稳定性和使用的安全性。

本实施例中，进液管路3上设有第一调节阀31，预冷管路7上设有第二调节阀71。该结构中，当冻干机自动周期启动后，并发出启动制冷系统的命令时，第一调节阀31关闭，第二调节阀71开启，液氮先由进液管路3进入预冷管路7并通过第二换热器12蒸发，当第二换热器12的排出气体温度达到和冻干机接口的温度相差在10度之内时，第二调节阀71关闭，第一调节阀31开启，液氮由进液管路3依次经第一换热器11、气/液氮混合装置2和第二换热器12进行多级换热制冷，其结构简单、使用方便。

本实施例中，换热管路5上设有温度监测元件51和第三调节阀52。该结构中，通过温度监测元件51的监测和第三调节阀52的开度使得氮气的出口温度和压力保持在一个合理的范围内，使用起来更加环保。

本实施例中，换热管路5上设有压力监测元件53，进液管路3和进气管路4上均设有压力调节阀10。该结构中，通过压力监测元件53的监测压力调节阀10的控制，可以进一步控制盒体61内腔的压力，进一步提高了盒体61内腔的稳定性和使用的安全性。

本实施例中，保温装置6包括盒体61和隔热层62，隔热层62包覆在盒体61外围，换热装置1和气/液氮混合装置2装设于盒体61内腔，进气管路4与盒体61内腔连通。该结构中，隔热层62很好地将盒体61与外界隔离开，以保证盒体61内腔的气/液氮低温的持续性，防止了冷量的丧失，确保了能量充的分利用。

本实施例中，进液管路3和进气管路4的进口端与气/液氮补充源13连接，所述换热管路5与冻干机14连接。该结构中，气/液氮补充源13通过进液管路3和进气管路4向保温装置6内不断补充气/液氮，而换热管路5与冻干机14对接实现热交换，形成了稳定的冻干机制冷系统，而且，其占地面积小，使得药厂的厂房利用率提高，易于维护和维修。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。