實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器的製作方法

2023-05-02 02:30:36

專利名稱：實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及實驗室用於製備蒸餾水的儀器，具體地說是實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器。
背景技術：
在醫院、製藥廠、生物製劑公司、科研院所以及學校的實驗裡，經常需要用到大量的蒸餾水，包括單蒸水、雙蒸水和三蒸水。而製作蒸餾水需將自來水加熱至沸騰成為汽態後與其他雜質分離，然後水蒸汽經過冷卻管被冷凝而重新變回液態即為蒸餾水。為此，製作蒸餾水過程需要大量的水進行冷卻，冷卻水因沒有回收裝置就直接排入下水道，造成大量的浪費。在蒸餾水的製備過程中，我們發現市場上銷售的實驗室用蒸餾水器，無論是哪一種類型，它們存在的缺陷主要有以下幾點:第一，加熱器用的多是螺旋形加熱管，且安裝在加熱桶體內，為防止幹燒，要求在加熱的過程中始終保持水面要高於螺旋形加熱管的高度，這就要求初始用水量要大；再者長期、反覆加熱，螺旋形加熱管表面會形成結垢，影響熱交換，這些因素不僅增大了耗電量，也使產出效率降低。第二，螺旋形加熱管表面和加熱桶內壁結垢不易清除，且維修不便，因螺旋形加熱管固定於加熱桶底部。第三，冷卻水沒有回收裝置，直接排入下水道，造成水資源的浪費。經實驗測算，用單蒸水器每製備IOL蒸餾水(10L/h)，需要冷卻水大約200L，如果按一個實驗室每天用20L蒸餾水，那麼一年(按300天計算)就要浪費近120噸水，採用雙蒸水器和三蒸水器的耗水量還要多。2008年中國水資源公報顯示，2008年，全國人均用水量為446 m3。其中人均用水量大於600 m3的有新疆、西藏、寧夏、黑龍江、江蘇、內蒙古、廣西、上海、青海9個省(自治區、直轄市)，小於300 m3的有山西、天津、北京、陝西、山東、河南、四川、貴州、河北、重慶10個省(直轄市)，其中山西最低，僅167 m3。按照國際公認的標準，人均水資源低於3000 m3為輕度缺水；人均水資源低於2000 m3為中度缺水；人均水資源低於1000 m3為嚴重缺水；人均水資源低於500 m3為極度缺水。中國目前有16個省(區、市)人均水資源量(不包括過境水)低於嚴重缺水線，有6個省、區(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低於 500 m3。2008年，黨中央、國務院號召各級水利部門深入貫徹落實科學發展觀，積極踐行可持續發展治水思路，著力推進民生水利，統籌推進了水利建設、管理、改革等各項工作。因此有必要積極開展水資源的合理開發和利用，節約用水。節水節能，利在當下，功在千秋。中國專利201120445305.5公開了一種循環水式蒸餾水器，具有蒸餾水生產效率高的優點。但是，隨著連續的生產，冷凝水的溫度會逐漸升高，這時雖然蒸汽發生器內不斷有蒸汽產生，但是冷凝效率很低，蒸汽無法冷凝，蒸餾水出水量大為減低，此時再進行生產會導致生產單位蒸餾水的能耗過大
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，自動檢測冷凝水的水溫，並根據水溫自動控制電磁加熱裝置的開關，實現節能的目的。本實用新型為解決上述技術問題所採用的技術方案是:實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，包括蒸汽發生器和供水裝置，供水裝置包括冷凝水存儲器和散熱器，蒸汽發生器包括蒸餾桶和冷凝器，冷凝器設置在蒸餾桶的頂蓋上，蒸餾桶的底部設有電磁加熱裝置；冷凝器包括冷凝罩和垂直設置在冷凝罩內的蒸汽引導套管，蒸汽引導套管的下埠通過頂蓋上的蒸汽出口與蒸餾桶的內部連通，在冷凝罩的頂部設有一個凸面向下的弧形導流板，弧形導流板設置在蒸汽引導套管的上方，並與蒸汽引導套管的上埠之間具有供蒸汽擴散的間隙，蒸汽引導套管和冷凝罩之間為冷卻腔，冷卻腔的下端設有蒸餾水出口，在冷凝罩的外側套有螺旋形的冷凝水管，冷凝水管的下端通過供水泵與冷凝水存儲器連通，冷凝水管的上埠通過散熱器與冷凝水存儲器連接，所述的蒸餾桶下部設有加水口，加水口通過供水管與冷凝水存儲器連通，供水管位於冷凝水存儲器內的一端設有單向閥。所述的冷凝水存儲器內設有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與電磁加熱裝置的控制器連接。所述冷凝水存儲器的補水管設有淨水過濾器。所述的冷卻腔內設有冷凝片，冷凝片的一端固定在冷凝罩的內壁上，另一端傾斜向下設置。所述的冷卻腔的底部設有隔熱層。所述的冷凝罩的外側設有保護層，保護層將冷凝水管包圍在其中。所述的弧形導流板通過螺杆設置在冷凝罩的頂部，螺杆露在冷凝罩外部的一端設有調節旋鈕。所述的蒸餾桶的桶壁為雙層結構，其內層與外層之間設有保溫層。所述的蒸餾桶的頂蓋通過卡扣與桶體連接。所述的散熱器由風扇和至少兩層垂直設置的散熱板構成，每層散熱板均有蛇形散熱管和設置在蛇形散熱管管壁上的散熱片構成，相鄰散熱板中的蛇形散熱管相連通，最外層散熱板中的蛇形散熱管與冷凝水管的上埠連通，最內層散熱板中的蛇形散熱管與冷凝水存儲器連通，風扇設置在最外層散熱板的一側。所述的冷凝水存儲器內設有液位計，液位計的信號輸出端與冷凝水存儲器補水管上設置的液位調節閥連接。所述供水管位於蒸餾桶內一端的管口朝上設置。所述冷凝水管下端與供水泵之間的管路上設有循環水流量調節閥。本實用新型的有益效果是:自動檢測冷凝水的水溫，並根據水溫自動控制電磁加熱裝置的開關，以避免冷凝水溫度較高時生產造成的能量浪費問題，實現了節能的目的。加熱裝置採用電磁加熱的方式，效率高、能耗低，並且可以將加熱裝置設置在蒸餾桶的外部，便於維修，同時實現水電隔離，提高安全性；採用冷卻水循環利用的方式，使冷凝水完全保留下來，節約水資源，同時用循環的冷卻水向蒸餾桶供水，實現了自動連續運轉，維護費用低；冷凝器中的弧形導流板和冷凝片提高了冷凝效率，熱交換效率高，單位時間產出率高；蒸餾桶的鍋壁為雙層結構，保溫效果好，減少了熱量損失，降低能源消耗；

[0020]圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是散熱器的結構示意圖。圖中標記:1、蒸餾桶，101、桶體，102、頂蓋，103、卡扣，104、保溫層，105、加水口，106、觀察窗，2、冷凝器，201、冷凝罩，202、蒸汽引導套管，203、冷卻腔，204、冷凝水管，205、蒸餾水出口，206、冷凝片，207、弧形導流板，208、保護層，209、隔熱層，210、螺杆，211、調節旋鈕，3、電磁加熱裝置，4、冷凝水存儲器，401、液位計，402、液位調節閥，5、供水泵，6、散熱器，601、散熱板，602、蛇形散熱管，603、散熱片，604、風扇，7、供水管，701、單向閥，8、循環水流量調節閥，9、溫度傳感器，10、淨水過濾器。
具體實施方式
如圖所示，實驗室用循環水式蒸餾水器，包括蒸汽發生器和供水裝置，供水裝置包括冷凝水存儲器4和散熱器6，蒸汽發生器包括蒸餾桶I和冷凝器2，冷凝器2設置在蒸餾桶I的頂蓋102上。蒸餾桶I的底部設有電磁加熱裝置3，採用電磁感應加熱代替原有的蒸餾桶內電阻絲加熱，不但提高了加熱效率，降低了電量消耗，還實現了水電隔離，提高了安全性能。所述的冷凝水存儲器4內設有溫度傳感器9，溫度傳感器9的輸出端與電磁加熱裝置3的控制器連接。控制器根據接收到的溫度信號自動控制電磁加熱裝置3的開關。當冷凝水溫度較高時切斷電磁加熱裝置3，以減少能耗。所述冷凝水存儲器4的補水管設有淨水過濾器10，淨水過濾器10可採用離子交換樹脂濾芯、陶瓷濾芯、活性炭濾芯或其它用於濾除水中鹼性物質的濾芯，防止蒸餾水器內產生水垢。冷凝器2包括冷凝罩201和垂直設置在冷凝罩201內的蒸汽引導套管202，蒸汽引導套管202的下埠通過頂蓋102上的蒸汽出口與蒸餾桶I的內部連通，在冷凝罩201的頂部設有一個凸面向下的弧形導流板207，弧形導流板207設置在蒸汽引導套管202的上方，並與蒸汽引導套管202的上埠之間具有供蒸汽擴散的間隙。由於弧形導流板207的作用，蒸汽可以迅速均勻的向四周擴散，增強蒸汽的流動性，從而提高制水效率。將弧形導流板207通過螺杆210設置在冷凝罩201的頂部，在螺杆210露在冷凝罩201外部的一端設置調節旋鈕211。通過旋轉調節旋鈕211調節弧形導流板207的高度，從而調節弧形導流板207與蒸汽引導套管202的上埠之間的間隙，以適應蒸汽的流量變化。蒸汽引導套管202和冷凝罩201之間為冷卻腔203，冷卻腔203的下端設有蒸餾水出口 205，在冷凝罩201的外側套有螺旋形的冷凝水管204，冷凝水管204的下端通過供水泵5與冷凝水存儲器4連通，冷凝水管204的上埠通過散熱器6與冷凝水存儲器4連接。在冷凝水管204與供水泵5的連接管路上設置循環水流量調節閥8以調節循環水的流量。通過調節，既可使水蒸汽充分冷凝，又可控制熱交換後的冷凝水的溫度不致太高。加熱產生的蒸汽在蒸汽引導套管202內上升的過程中，由於蒸汽引導套管202外冷卻腔203的溫度相對較低，而被初步降溫，而後從冷凝罩201的頂部擴散到冷卻腔203內，蒸汽由於冷凝罩201外冷凝水管204的作用迅速冷卻凝結，並從冷卻腔203底部的蒸餾水出口 205流出。通過先初步降溫再冷卻凝結的方式，有效提高了蒸汽的冷凝效率。冷卻用水在冷凝水管204中被加熱後，通過散熱器6散熱後返回冷凝水存儲器4，重新作為冷卻用水，使冷凝水完全保留下來，節約水資源。所述的蒸餾桶I下部設有加水口 105，加水口 105通過供水管7與冷凝水存儲器4連通，供水管7位於冷凝水存儲器4內的一端設有單向閥701。供水管7在冷凝水存儲器4內的管口高於蒸餾桶I內的供水管7管口，冷凝水存儲器4內供水管7的開口高度正好是蒸餾桶I內加熱水位的高度。冷凝水存儲器4內供水管7設置的單向閥701，使水只能單向流入蒸餾桶1，用於補充蒸餾桶I內蒸發掉的水，並防止熱水倒流。將供水管7位於蒸餾桶I內一端的管口朝上設置，可以防止蒸餾桶I內的水沸騰後對供水管7內部的衝擊，保證蒸餾桶I的供水穩定。冷凝水存儲器4內設置水位警戒線即液位計401。由設置在補水管上的液位調節閥402控制水位，補水管連在自來水管道上，液位計401的信號輸出端與液位調節閥402連接。當冷凝水存儲器4內的水位低於最低水位刻度線時，液位調節閥402打開，向冷凝水存儲器4中補充冷水至最高水位線；當冷凝水存儲器4內的水位高於最高水位刻度線時，液位調節閥402關閉。並且通過液位調節閥402的流量調節作用，防止水箱中由於快速補充冷水，進而進入加熱桶後，造成蒸汽生成不均勻，影響產出效率。所述的冷卻腔203內設有冷凝片206，多個冷凝片206分布在冷凝罩201的內壁上，冷凝片206的一端固定在冷凝罩201的內壁上，另一端傾斜向下設置。冷凝片206可加大冷卻面積，使蒸汽迅速冷卻，提高水蒸汽冷凝效率。由於蒸餾桶I內蒸汽的加熱作用，會使頂蓋102的溫度升高，因此，在冷卻腔203的底部設置隔熱層209，通過隔熱層209將冷卻腔203與下部的蒸餾桶I進行熱隔離，可以防止凝結的水流到冷卻腔203底部後受熱而重新變為蒸汽，也可防止蒸餾桶I內的蒸汽被冷凝。所述的冷凝罩201的外側設有保護層208，保護層208將冷凝水管204包圍在其中，防止冷凝水管204受到碰撞而損壞。所述的蒸餾桶I的桶壁為雙層結構，其內層與外層之間設有保溫層104。保溫層104可以由保溫材料構成，也可以是真空腔，利用保溫層104實現蒸餾桶I內外的熱量隔離，減少熱量損失。所述的蒸餾桶I的頂蓋102通過卡扣103與桶體101連接，便於卸下進行維修。也可以採用螺栓連接的方式將頂蓋102固定在桶體101上。所述的散熱器6由風扇604和至少兩層垂直設置的散熱板601構成，每層散熱板601均有蛇形散熱管602和設置在蛇形散熱管602管壁上的散熱片603構成。散熱片603與蛇形散熱管602垂直，相鄰的散熱片603之間中空有網眼，可增大對流面積，便於散熱。相鄰散熱板601中的蛇形散熱管602相連通，最外層散熱板601中的蛇形散熱管602與冷凝水管204的上埠連通，最內層散熱板601中的蛇形散熱管602與冷凝水存儲器4連通，風扇604設置在最外層散熱板601的一側。通過調整散熱板601的數量可以適應不同蒸餾水產量的需要，保證冷卻用水的溫度。從冷凝水管204流出的水，先進入最外層的散熱板601，然後逐層流動降溫，最後將冷凝水導入冷凝水存儲器4。將風扇604設置在最外層散熱板601的一側可以提高風扇604的利用率，降低能源消耗，並有效提高散熱效率。為了便於觀察蒸餾桶I內的水位和情況，可以在蒸餾桶I上設置觀察窗106。將冷凝罩201的頂部設置成可拆卸的形式，可以便於維修。
權利要求1.實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，包括蒸汽發生器和供水裝置，供水裝置包括冷凝水存儲器(4 )和散熱器(6 )，蒸汽發生器包括蒸餾桶(I)和冷凝器(2 )，冷凝器(2 )設置在蒸餾桶(I)的頂蓋(102)上，蒸餾桶(I)的底部設有電磁加熱裝置(3);冷凝器(2)包括冷凝罩(201)和垂直設置在冷凝罩(201)內的蒸汽引導套管(202)，蒸汽引導套管(202)的下埠通過頂蓋(102)上的蒸汽出口與蒸餾桶(I)的內部連通，在冷凝罩(201)的頂部設有弧形導流板(207)，弧形導流板(207)設置在蒸汽引導套管(202)的上方，並與蒸汽引導套管(202)的上埠之間具有供蒸汽擴散的間隙，蒸汽引導套管(202)和冷凝罩(201)之間為冷卻腔(203)，冷卻腔(203)的下端設有蒸餾水出口( 205)，在冷凝罩(201)的外側套有螺旋形的冷凝水管(204)，冷凝水管(204)的下端通過供水泵(5)與冷凝水存儲器(4)連通，冷凝水管(204 )的上埠通過散熱器(6 )與冷凝水存儲器(4 )連接，所述的蒸餾桶(I)下部設有加水口( 105)，加水口( 105)通過供水管(7)與冷凝水存儲器(4)連通，其特徵在於:所述的冷凝水存儲器(4)內設有溫度傳感器(9)，溫度傳感器(9)的輸出端與電磁加熱裝置(3)的控制器連接。
2.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述冷凝水存儲器(4)的補水管設有淨水過濾器(10)。
3.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的冷卻腔(203)內設有冷凝片(206)，冷凝片(206)的一端固定在冷凝罩(201)的內壁上，另一端傾斜向下設置。
4.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的冷凝罩(201)的外側設有保護層(208)，保護層(208)將冷凝水管(204)包圍在其中。
5.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的弧形導流板(207)通過螺杆(210)設置在冷凝罩(201)的頂部，螺杆(210)露在冷凝罩(201)外部的一端設有調節旋鈕(211)。
6.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的蒸餾桶(I)的桶壁為雙層結構，其內層與外層之間設有保溫層(104)。
7.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的散熱器(6)由風扇(604)和至少兩層垂直設置的散熱板(601)構成，每層散熱板(601)均有蛇形散熱管(602)和設置在蛇形散熱管(602)管壁上的散熱片(603)構成，相鄰散熱板(601)中的蛇形散熱管(602)相連通，最外層散熱板(601)中的蛇形散熱管(602)與冷凝水管(204)的上埠連通，最內層散熱板(601)中的蛇形散熱管(602)與冷凝水存儲器(4)連通，風扇(604)設置在最外層散熱板(601)的一側。
8.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述的冷凝水存儲器(4)內設有液位計(401)，液位計(401)的信號輸出端與冷凝水存儲器(4)補水管上設置的液位調節閥(402)連接。
9.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述供水管(7)位於蒸餾桶(I)內一端的管口朝上設置。
10.如權利要求1所述的實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，其特徵在於:所述冷凝水管(204)下端與供水泵(5)之間的管路上設有循環水流量調節閥(8)。
專利摘要實驗室用的節能型循環水式蒸餾水器，蒸餾桶的底部設有電磁加熱裝置；冷凝器包括冷凝罩和蒸汽引導套管，蒸汽引導套管下端與蒸餾桶的內部連通，冷凝罩頂部設有弧形導流板，弧形導流板與蒸汽引導套管上埠之間具有供蒸汽擴散的間隙，蒸汽引導套管和冷凝罩之間為冷卻腔，冷卻腔下端設有蒸餾水出口，冷凝罩外側套有螺旋形的冷凝水管，冷凝水管下端與冷凝水存儲器連通，上埠通過散熱器與冷凝水存儲器連接，蒸餾桶下部的加水口通過供水管與冷凝水存儲器連通，冷凝水存儲器內設有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與電磁加熱裝置的控制器連接。自動檢測冷凝水的水溫，並根據水溫自動控制電磁加熱裝置的開關，實現了節能的目的。
文檔編號B01L3/16GK203018100SQ20132000609
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月7日 優先權日2013年1月7日
發明者席守民, 劉伊洛, 席佳祺, 魏硯秋, 袁帥, 曹鵬濤, 夏婉蓉 申請人:河南科技大學