一種雙循環冷凍內熱式集液乾燥裝置的製作方法

2023-06-23 07:04:01 6

專利名稱：一種雙循環冷凍內熱式集液乾燥裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於乾燥技術領域，涉及一種多用途節能型乾燥技術設備，特別是一種雙 循環冷凍內熱式集液乾燥一體化裝置，可在低溫-30°C至中高溫100°C區間內，按預先設定 的溫度以穩定的狀態集取各種動、植物及紡織品等被加工物料中含有的水分，從而高能效、 低損耗、高品質的實現被加工物料脫水乾燥和蒸發物質的收集。工作過程中基本沒有熱能 和廢棄物的排放。
背景技術：
目前，通常使用的乾燥方法一般分為熱風、冷風、輻射、真空冷凍等乾燥方法並採 用其相應的設備裝置。這些設備裝置有的過於簡單，不易操控，不能保證產成品的質量，有 的過於複雜，價格昂貴，操作使用繁雜。這些設備裝置大部分為開環式結構，其結構特點導 致乾燥過程中大量的熱能連同加工物料中的水份被直接排放到大氣中既造成資源浪費，又 汙染環境，普遍存在著能耗高、效率低、浪費大、有汙染等缺陷，一些價值較高的物質成分也 在脫水乾燥的過程中被排放掉了。近年來乾燥方法和設備裝置在不斷改進，但上述問題和 缺陷未得到有效地解決。所以尋求設計一種能耗低、效率高、價格便宜、操作簡單、使用方 便、用途廣泛，產品質量容易得到保證，運行中無熱能和廢棄物排放的乾燥技術方法及設備 裝置勢在必行，特別是尋求設計製造一種能有效的集取被加工物料的蒸發物質如玫瑰花細 胞液、西洋參細胞液等具有較高使用價值的有限的天然資源得到充分回收和利用的設備裝 置更是業界研究者努力追求的目標。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，設計提出一種雙循環冷凍內熱式集 液乾燥一體化技術裝置，採用閉路循環結構使熱能在系統內循環利用，熱效率可達70 85 %，而且功能齊全，用途廣泛，使用方便，操作簡單，基本沒有熱能和廢棄物排放，也不產 生汙染，能夠可靠的保證產品質量。為了實現上述目的，本發明的主體結構包括託盤、蒸發室、集液罐、冷凝集液器、冷 凝集液排、風管、風機、控風器、平衡器、平衡器風扇、平衡排、壓縮機、貯液罐、換向閥、回熱 器、回熱排和加熱器；其功能結構分為機箱和蒸發室兩個部分，蒸發室是密閉容器，包括箱 盒結構、房屋和隧道或其它可以利用的密閉空間，內置若干上下分層的能夠穿過氣流的網 狀託盤；先將加熱器、蒸發室、冷凝集液器、風機、控風器和回熱器通過風管依次串聯構成一 個閉路式的主循環迴路；再將冷凝集液排、壓縮機、換向閥、回熱排、平衡器(排)和貯液罐 依次用充有冷媒的管道串接構成一個閉路式的次循環迴路；其中冷凝集液排、回熱排和平 衡器中的平衡排均能穿透過氣體；將次循環迴路中的冷凝集液排和回熱排分別置於主循環 迴路中的冷凝集液器和回熱器中，形成交叉結構；次循環迴路中的換向閥安裝在壓縮機和 回熱器進出口之間，在換向閥的作用下使從壓縮機流出的冷媒流經回熱器，然後進入平衡 器，形成回熱狀態，以提高熱效率；或使冷媒繞過回熱器，直接進入平衡器構成旁路，形成冷凍狀態；換向閥的切換狀態視被加工物料的乾燥特性設定，整體構成功能強、用途廣、高能 效的雙循環冷凍內熱式集液乾燥一體化裝置。本發明所說的冷凝集液器為密閉容器，內置可通過氣流的冷凝集液排和集液導出 管及防止冷凝集液排結冰的除霜裝置，冷凝集液排兩端通過冷媒管道分別與次循環迴路中 的貯液罐和壓縮機連接，集液導出管與集液罐連通，之間裝有水閥；所說的風機由變頻器 控制，運行中為無極調速，在主循環迴路中形成受控的流動氣體；所說的控風器為密閉結 構，內部中間位置設有控制氣流止通的開合葉片，葉片進氣一側的外壁設置可開合的排氣 裝置，使主循環迴路中的氣體排向大氣，葉片出氣一側的外壁設置可調控流量的進氣裝置， 使一定量的大氣進入主循環迴路；所說的回熱器為密閉容器，內置可通過氣流的回熱排，回 熱排一端通過冷媒管道與次循環迴路中換向閥的一個出口連接，另一端與換向閥的另一個 出口和平衡器連接形成三通結點；回熱排的作用是將冷凝集液排吸收的熱能送回主循環回 路，提高裝置的熱效率；所說的加熱器是一個密閉結構，內部設有可通過氣流的電加熱管， 電加熱管通過電控裝置與電源相連接，加熱器的作用是在裝置運行的初始階段將主循環回 路中的溫度升到設定數值，然後起溫度補償作用；所說的蒸發室為密閉容器，內置若干上下 分層的可通過氣流的網狀託盤；所說的換向閥為電磁閥，控制冷媒的流向，其進口端通過冷 媒管道與次循環迴路中的壓縮機連通，一個出口與次循環迴路中回熱排的進口連通，另一 個出口與回熱排的出口和平衡器或平衡排進口通過三通連接，構成三通結點形成旁路；所 說的壓縮機為變頻式結構，兩端分別通過冷媒管與次循環迴路中的冷凝集液排和換向閥的 進口連通；所說的平衡器是由裸露於大氣中的平衡排和風扇組成，平衡排的一端通過冷媒 管與次循環迴路中的回熱管及換向閥的一個出口的三通結點連通，另一端與次循環迴路中 的貯液罐連通，風扇與電源連接，平衡器的作用是使次循環迴路能夠持續穩定的工作；所說 的貯液罐為密閉容器，兩端分別通過冷媒管與次循環迴路中平衡器中的平衡排和主循環回 路中冷凝集液器中的冷凝集液排連通；所說的集液罐由水閥、導出管與冷凝集液器連通，用 來儲存集取液。本發明使用時，對於葉、瓣、片、絲、條、丁、小塊、花蕾、花朵等大部分動植物加工物 料採用熱風循環集液乾燥工作狀態最為合適。一是保證產成品質量，任何物料對加工溫度 都有要求和限定，否則物料內部組織會受到較大破壞，如超過50°C魚類蛋白就變質板結硬 化，所以在40°C左右的低溫風作用下才能獲得又軟又幹的軟魚乾；由於本裝置蒸發室溫度 在15°C 100°C之間可調，冷凝集液器在0°C 15°C之間可調，風機轉速亦可調，所以針對 不同的加工物料，可以調整蒸發室和冷凝集液器溫度及風機轉速至最佳狀態，保證產成品 質量；二是集取加工物料體液，物料在加工過程中體內的液體被集取到裝置的集液罐中，其 中許多集取液含有豐富的有效物質並且是小分子團結構，具有很高的利用價值，如鮮花中 的芬芳物質揮發溫度很低，一般很難獲取和保留；由於本裝置是密閉循環系統，並且冷凝 集液器的冷凝溫度可以設置到很低，所以鮮花中的芬芳物質連同體液可以容易地被集取到 集液罐中，這些天然液體晶瑩清澈具有和鮮花一樣的鮮靈香氣，很多液體含有豐富的對人 體有益的成分，可直接廣泛應用於食品、飲料、化妝品、美容洗浴保健行業和領域；三是高 效率、低能耗，本裝置的蒸發室可以是箱盒、房屋、隧道等各種密閉空間結構，可以發揮最大 效能，具有裝量大時間短效率高的特點，兩套循環迴路同時投入工作，熱能在系統內循環使 用，熱效率可達70 85% ；具體方法是把盛有加工物料的託盤置放於裝置的蒸發室中，將裝置處於熱風循環集液乾燥狀態下開機運行，蒸發室、冷凝集液器溫度和風機轉速及裝置 的運行時間根據加工物料的乾燥特性設定。其工作機理是裝置蒸發室中的加工物料在風機 和加熱器形成的熱風作用下蒸發出大量水分生成溼熱氣體，進入冷凝集液器後其中的水分 遇冷結露順著冷凝集液排和導出管進入集液罐，去溼後的乾熱風溫度有所下降，在風機驅 使下進入回熱器，在回熱排作用下溫度有所回升，流經加熱器時得到進一步補償使溫度升 到設定數值，然後又進入蒸發室，依此循環達到集液乾燥目的。本發明使用時，對於一些肉質較厚組織嬌嫩遇熱容易變質腐爛的果實類物料如草 莓、漿果等採用冷凍、冰體升華和熱風循環集液乾燥綜合方法最為有效，物料在加工過程中 不變質腐爛；具體方法是把盛有加工物料的託盤置放於裝置的蒸發室中，將裝置處於冷凍 工作狀態下開機，一定時間後，將裝置轉換至冰體升華工作狀態下運行，在該狀態下加熱器 可適當加溫，這兩種工作狀態可根據加工物料的乾燥特性交替使用；最後將裝置轉換至熱 風循環集液乾燥工作狀態繼續運行，裝置在各個工作狀態下的溫度和運行時間及風機轉速 根據加工物料的乾燥特性設定；該工作方法的機理是加工物料體內的水分在冷凍作用下結 成無數的冰晶微核，使加工物料形成冰體，保護物料內部在加工過程中不變質腐爛，在負壓 狀態和一定溫度下，冰晶由外及裡逐步逐層升華，並在加工物料體內形成無數微孔，在進一 步的熱風循環集液乾燥工作狀態下實現徹底乾燥。本發明與現有技術相比，其主體結構新穎，使用操作安全可靠，技術工藝簡單，集 液效果好，效率高，製造成本低，效益明顯，可廣泛應用於動植物的集液和乾燥。


圖1為本發明裝置的主體功能結構原理示意框圖，其中雙線箭頭表示風管 及氣體流向，構成主循環迴路；單線箭頭「一」為冷媒管及冷媒流向，構成次循環迴路。圖2為本發明的裝置的連接結構原理示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例並結合附圖作進一步說明。實施例本實施例的主體結構包括託盤1、蒸發室2、集液罐3、冷凝集液器4、冷凝集液排 5、風管6、風機7、控風器8、平衡器風扇9、平衡器或平衡排10、壓縮機11、貯液罐12、換向 閥13、回熱器14、回熱排15和加熱器16 ；功能結構分為機箱和蒸發室2兩個部分，蒸發室 2是密閉容器，可以是箱盒結構，也可以是房屋、隧道或其他可以利用的密閉空間，內置若干 上下分層的能夠穿過氣流的網狀託盤；先將加熱器16、蒸發室2、冷凝集液器4、風機7、控風 器8和回熱器14通過風管6依次串聯構成一個閉路循環系統，稱為主循環迴路；再將冷凝 集液排5、壓縮機11、換向閥13、回熱排15、平衡器10和貯液罐12依次用充有冷媒的管道 串接構成一個閉路循環系統，稱為次循環迴路；其中冷凝集液排5、回熱排15和平衡器10 中的平衡排均能穿透過氣體；將次循環迴路中的冷凝集液排5和回熱排15分別置於主循環 迴路中的冷凝集液器4和回熱器14中，形成交叉結構；次循環迴路中的換向閥13安裝在壓 縮機11和回熱器14進出口之間，在換向閥13的作用下使從壓縮機11流出的冷媒流經回 熱器14，然後進入平衡器10，形成回熱狀態，以提高熱效率；或使冷媒繞過回熱器14，直接進入平衡器10構成旁路，形成冷凍狀態；換向閥13的切換狀態視被加工的物料的乾燥特性 設定，整體構成功能強、用途廣、高能效的雙循環冷凍內熱式集液乾燥一體式裝置。本實施例所說的冷凝集液器4為密閉容器，內置可以通過氣流的冷凝集液排5和 集液導出管及防止冷凝集液排結冰的除霜裝置，冷凝集液排5兩端通過冷媒管道分別與次 循環迴路中的貯液罐12和壓縮機11連接，集液導出管與集液罐3連通，之間裝有水閥；所 說的風機7由變頻器控制，運行中為無極調速；所說的控風器8為密閉結構，內部設有調控 氣體流量的葉片，安裝在控風器8出口處，外壁設置可以開合的排氣裝置，使主迴路中的氣 體排向大氣；所說的回熱器14為密閉容器，內置可以通過氣流的回熱排15，回熱排15 —端 通過冷媒管道與次循環迴路中換向閥的13—個出口連接，另一端與換向閥13的另一個出 口和平衡器10連接形成三通結點；所說的加熱器16是一個密閉結構，內部設有可以通過氣 流的電加熱管，電加熱管與電源相連接；所說的蒸發室2為密閉容器，內置若干上下分層的 可以通過氣流的網狀託盤；所說的換向閥13為電磁閥，控制冷媒的流向，其進口端通過冷 媒管道與次循環迴路中的壓縮機11連通，一個出口與次循環迴路中回熱排15的進口連通， 另一個出口與回熱排15的出口和平衡器10進口通過三通連接，構成三通結點，形成旁路； 所說的壓縮機11為變頻式結構，兩端分別通過冷媒管與次循環迴路中的冷凝集液排5和換 向閥13的進口連通；所說的平衡器10是由裸露與大氣中的平衡排和風扇組成，平衡排的一 端通過冷媒管與次循環迴路中的回熱管及換向閥13的一個出口的三通結點連通，另一端 與次循環迴路中的貯液罐12連通；所說的貯液罐12為密閉容器，兩端分別通過冷媒管與次 循環迴路中平衡器10中的平衡排和主循環迴路中冷凝集液器4中的冷凝集液排5連通。本實施例裝置在運行中可實現冷凍、冰體升華和熱風循環集液乾燥三種基本工作 狀態，其中冷凍狀態是關閉加熱器16電源，關閉控風器8外壁進排氣裝置，開通控風器8葉 片使通過的氣體流量為最大，切換換向閥13置次循環迴路處於旁路狀態，使通過換向閥13 的冷媒直接流向平衡器10，開啟風機7和壓縮機11，此時裝置處於冷凍狀態，蒸發室2中的 溫度迅速達到-30°C，工作中可根據集液冷凝器4的結冰狀況，適時開閉除霜裝置；冰體升 華狀態是關閉壓縮機11，關閉加熱器16電源，關閉控風器8葉片，開啟控風器8外壁排氣裝 置，調整控風器8外壁進氣裝置使少量氣體通過，加熱器16適當加熱，開啟風機7，此時蒸發 室2處於微負壓和微熱狀態，冰體升華達到凍幹目的；熱風循環集液乾燥狀態是開啟風機 7，開啟加熱器16電源，切換換向閥13，使流經換向閥13的冷媒流向回熱器14，開啟壓縮機 11，關閉控風器8外壁進排氣裝置，開通控風器8葉片，使通氣量為最大，根據物料的乾燥特 性，冷凝集液器4在0°C 15°C設定溫度，蒸發室2在15°C 100°C設定溫度，此時裝置處 於熱風循環集液乾燥狀態，調整風機7轉速和冷凝集液器4及蒸發室2溫度使集液和乾燥 達到最佳狀態；可以根據不同物料的乾燥特性單一選擇或交替選擇裝置的不同工作狀態。
權利要求
1.一種雙循環冷凍內熱式集液乾燥裝置，主體結構包括託盤、蒸發室、集液罐、冷凝集 液器、冷凝集液排、風管、風機、控風器、平衡器、平衡器風扇、平衡排、壓縮機、貯液罐、換向 閥、回熱器、回熱排和加熱器，其特徵在於功能結構分為機箱和蒸發室兩個部分，蒸發室是 密閉容器，包括箱盒結構、房屋和隧道或可利用的密閉空間，內置若干上下分層的能夠穿過 氣流的網狀託盤；先將加熱器、蒸發室、冷凝集液器、風機、控風器和回熱器通過風管依次串 聯構成一個閉路式的主循環迴路；再將冷凝集液排、壓縮機、換向閥、回熱排、平衡器和貯液 罐依次用充有冷媒的管道串接構成一個閉路式的次循環迴路；其中冷凝集液排、回熱排和 平衡器中的平衡排均能穿透過氣體；將次循環迴路中的冷凝集液排和回熱排分別置於主循 環迴路中的冷凝集液器和回熱器中，形成交叉結構；次循環迴路中的換向閥安裝在壓縮機 和回熱器進出口之間，在換向閥的作用下使從壓縮機流出的冷媒流經回熱器，然後進入平 衡器，形成回熱狀態，以提高熱效率；或使冷媒繞過回熱器，直接進入平衡器構成旁路，形成 冷凍狀態；換向閥的切換狀態視被加工物料的乾燥特性設定，整體構成雙循環冷凍內熱式 集液乾燥一體化裝置。
2.根據權利要求1所述的雙循環冷凍內熱式集液乾燥裝置，其特徵在於所說的冷凝集 液器為密閉容器，內置可通過氣流的冷凝集液排和集液導出管及防止冷凝集液排結冰的除 霜裝置，冷凝集液排兩端通過冷媒管道分別與次循環迴路中的貯液罐和壓縮機連接，集液 導出管與集液罐之間裝有水閥並連通；所說的風機由變頻器控制，運行中為無極調速，在主 循環迴路中形成受控的流動氣體；所說的控風器為密閉結構，內部中間位置設有控制氣流 止通的開合葉片，葉片進氣一側的外壁設置可開合的排氣裝置，使主循環迴路中的氣體排 向大氣，葉片出氣一側的外壁設置可調控流量的進氣裝置，使一定量的大氣進入主循環回 路；所說的回熱器為密閉容器，內置可通過氣流的回熱排，回熱排一端通過冷媒管道與次循 環迴路中換向閥的一個出口連接，另一端與換向閥的另一個出口和平衡器連接形成三通結 點；回熱排的作用是將冷凝集液排吸收的熱能送回主循環迴路，提高裝置的熱效率；所說 的加熱器是一個密閉結構，內部設有可通過氣流的電加熱管，電加熱管通過電控裝置與電 源相連接，加熱器的作用是在裝置運行的初始階段將主循環迴路中的溫度升到設定數值， 然後起溫度補償作用；所說的蒸發室為密閉容器，內置若干上下分層的可通過氣流的網狀 託盤；所說的換向閥為電磁閥，控制冷媒的流向，其進口端通過冷媒管道與次循環迴路中的 壓縮機連通，一個出口與次循環迴路中回熱排的進口連通，另一個出口與回熱排的出口和 平衡器或平衡排進口通過三通連接，構成三通結點形成旁路；所說的壓縮機為變頻式結構， 兩端分別通過冷媒管與次循環迴路中的冷凝集液排和換向閥的進口連通；所說的平衡器是 由裸露於大氣中的平衡排和風扇組成，平衡排的一端通過冷媒管與次循環迴路中的回熱管 及換向閥的一個出口的三通結點連通，另一端與次循環迴路中的貯液罐連通，風扇與電源 連接，平衡器使次循環迴路持續穩定工作；所說的貯液罐為密閉容器，兩端分別通過冷媒管 與次循環迴路中平衡器中的平衡排和主循環迴路中冷凝集液器中的冷凝集液排連通；所說 的集液罐由水閥、導出管與冷凝集液器連通，用來儲存集取液。
全文摘要
本發明屬於乾燥技術領域，涉及一種雙循環冷凍內熱式集液乾燥一體化裝置，將加熱器、蒸發室、冷凝集液器、風機、控風器和回熱器通過風管依次串聯構成一個閉路式的主循環迴路；再將冷凝集液排、壓縮機、換向閥、回熱排、平衡器和貯液罐依次用充有冷媒的管道串接構成一個閉路式的次循環迴路；次循環迴路中的冷凝集液排和回熱排分別置於主循環迴路中的冷凝集液器和回熱器中，形成交叉結構；次循環迴路中的換向閥安裝在壓縮機和回熱器進出口之間，整體構成一體化裝置，其結構新穎，使用操作安全可靠，工藝簡單，集液效果好，效率高，成本低，可應用於動植物的集液和乾燥。
文檔編號F26B7/00GK102072615SQ20101061710
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者宋帆, 宋永快 申請人:宋帆