測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法

測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，是涉及一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明消除了影響物料質(zhì)量和溫度測(cè)量的因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種真空干燥過程工藝參數(shù)的高精度實(shí)時(shí)測(cè)量。本發(fā)明包括真空干燥箱、質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)、制冷加熱機(jī)構(gòu)、溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)、物料取樣機(jī)構(gòu)、抽氣除濕機(jī)構(gòu)、制冷機(jī)和計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)，質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)由連接架和電子秤組成，制冷加熱機(jī)構(gòu)由支柱、固定托盤及上、中、下層溫控板組成，溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)由懸吊托盤、溫度探頭、信號(hào)轉(zhuǎn)換器及溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器組成，物料取樣機(jī)構(gòu)由撥叉、轉(zhuǎn)移托盤、傳送桿、閘閥及取樣箱組成，抽氣除濕機(jī)構(gòu)由真空泵和冷阱組成。
【專利說明】測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，是涉及一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過 程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 干燥泛指從濕物料中除去水分或其他濕分的各種操作，是廣泛應(yīng)用于社會(huì)各行各 業(yè)的最基本單元操作工藝方法之一。出于優(yōu)化工藝、提高效率、節(jié)省時(shí)間、降低能耗的需求， 研究人員已經(jīng)擺脫了單純依賴實(shí)際經(jīng)驗(yàn)制訂干燥工藝流程和工藝參數(shù)的傳統(tǒng)習(xí)慣，開始更 多地關(guān)注被干燥物料的內(nèi)在傳熱傳質(zhì)過程與機(jī)制。隨著對(duì)干燥技術(shù)的深入研究，對(duì)干燥過 程機(jī)理的分析和干燥過程工藝參數(shù)的監(jiān)控顯得越來(lái)越重要，其中在干燥過程中實(shí)時(shí)變化的 物料質(zhì)量、物料溫度和物料樣品圖像是研究人員最為關(guān)注的干燥過程工藝數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)、方法和設(shè)備，對(duì)于干燥技術(shù)的深入研究和發(fā)展具有重要的支撐作用。
[0003] 但是，現(xiàn)有的干燥實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置和實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，尚不能同時(shí)高精度測(cè)量上述研 究人員最為關(guān)注的干燥過程工藝數(shù)據(jù)。以物料質(zhì)量的測(cè)量為例，目前已有的絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn) 裝置都是將物料及其承載托盤直接放置在電子秤上完成干燥實(shí)驗(yàn)，這樣不僅電子秤干擾了 干燥實(shí)驗(yàn)的正常傳熱傳質(zhì)過程，而且機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)和干燥的傳熱過程會(huì)使電子秤出現(xiàn)質(zhì) 量測(cè)量誤差。最為常見又不可避免的質(zhì)量測(cè)量誤差來(lái)自于物料溫度測(cè)量過程，安插在物料 上的測(cè)溫元件引出線會(huì)因內(nèi)部應(yīng)力給電子秤帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的作用力的，從而限制了物料質(zhì) 量變化的高精度測(cè)量。而對(duì)于需要在真空條件下完成的真空干燥和真空冷凍干燥實(shí)驗(yàn)，又 在物料的直接提取和干燥過程的持續(xù)進(jìn)行之間帶來(lái)困難，通常的做法是中斷實(shí)驗(yàn)并對(duì)真空 干燥箱放氣，將物料從真空干燥箱取出，做稱重或樣品圖像觀察等中間檢測(cè)，然后再將物料 放回真空干燥箱，重新抽真空繼續(xù)進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)。很明顯，這種做法破壞了真空干燥的連續(xù) 性，所獲得的數(shù)據(jù)缺乏足夠的精度可靠性，且操作繁瑣，無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前對(duì)干燥過程精密檢測(cè) 的需求。總之，目前尚沒有一種實(shí)驗(yàn)裝置能夠同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)干燥工藝參數(shù)的高精度在線測(cè) 量。因此，開發(fā)出能夠更為精確、可靠和適用不同條件下的在線測(cè)量干燥過程工藝參數(shù)的實(shí) 驗(yàn)裝置，對(duì)于干燥技術(shù)的深入研究具有很高的實(shí)用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工 藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，與現(xiàn)有的干燥實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比，本發(fā)明將從根源上消除機(jī)械振動(dòng)、測(cè)溫元 件引線等因素對(duì)物料質(zhì)量和溫度測(cè)量的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種真空干燥過程工藝參數(shù)的高精度 實(shí)時(shí)測(cè)量，從而為干燥技術(shù)的深入研究提供有力的實(shí)驗(yàn)工具和手段。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干 燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括真空干燥箱、質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)、制冷加熱機(jī)構(gòu)、溫度測(cè)量機(jī) 構(gòu)、物料取樣機(jī)構(gòu)、抽氣除濕機(jī)構(gòu)、制冷機(jī)和計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)，所述質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)由 連接架和電子秤組成，電子秤通過連接架設(shè)置在真空干燥箱內(nèi)；所述制冷加熱機(jī)構(gòu)由支柱、 固定托盤及上、中、下層溫控板組成，上、中、下層溫控板通過支柱設(shè)置在真空干燥箱內(nèi)，固 定托盤固定在中層溫控板和下層溫控板之間，固定托盤上載有第一物料；所述溫度測(cè)量機(jī) 構(gòu)由懸吊托盤、溫度探頭、信號(hào)轉(zhuǎn)換器及溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器組成，懸吊托盤位于上層溫控板和 中層溫控板之間，懸吊托盤與電子秤的稱重掛鉤相連接，懸吊托盤上載有第二物料，溫度探 頭設(shè)置在第二物料處；所述物料取樣機(jī)構(gòu)由撥叉、轉(zhuǎn)移托盤、傳送桿、閘閥及取樣箱組成，撥 叉設(shè)置在真空干燥箱上，取樣箱與真空干燥箱相接通，在取樣箱與真空干燥箱之間設(shè)置有 閘閥，轉(zhuǎn)移托盤設(shè)置在取樣箱內(nèi)，轉(zhuǎn)移托盤與傳送桿相連接；所述抽氣除濕機(jī)構(gòu)由真空泵和 冷阱組成，冷阱的進(jìn)氣口與真空干燥箱相連通，冷阱的出氣口與真空泵相連通，真空泵與取 樣箱相連通，所述制冷機(jī)與冷阱內(nèi)的冷凝盤管相連通；所述計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)由計(jì)算 機(jī)、控制器和溫度數(shù)據(jù)接收器組成，溫度探頭通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器與溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器相連，溫度 數(shù)據(jù)發(fā)射器與溫度數(shù)據(jù)接收器相配合，溫度數(shù)據(jù)接收器、電子秤分別通過控制器與計(jì)算機(jī) 相連。
[0006] 在所述真空干燥箱上設(shè)置有干燥箱真空計(jì)和干燥箱放氣閥；在所述取樣箱上設(shè)置 有取樣箱真空計(jì)和取樣箱放氣閥。
[0007] 所述取樣箱通過取樣連接管道與真空干燥箱相接通，所述閘閥設(shè)置在取樣連接管 道上，所述轉(zhuǎn)移托盤與取樣連接管道的通孔相對(duì)應(yīng)。
[0008] 所述連接架設(shè)置在真空干燥箱的頂板上，電子秤的底座與連接架之間通過減震彈 簧相連接。
[0009] 所述懸吊托盤通過懸吊板與電子秤的稱重掛鉤相連接，懸吊托盤與懸吊板之間通 過懸吊絲相連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器和溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器固定在懸吊板上。
[0010] 在所述真空干燥箱和取樣箱的前部分別設(shè)置有干燥箱室門和取樣箱室門。
[0011] 所述上層溫控板與中層溫控板之間的間距和中層溫控板與下層溫控板之間的間 距相同。
[0012] 所述支柱的底端通過固定板設(shè)置在真空干燥箱的底板上；在固定板上固定有若干 個(gè)托盤定位桿，若干個(gè)托盤定位桿的頂端與固定托盤的底部固定連接。
[0013] 在所述上層溫控板、中層溫控板和下層溫控板的內(nèi)部均設(shè)置有制冷劑盤管和鎧裝 電加熱絲，制冷機(jī)分別與上層溫控板、中層溫控板和下層溫控板的制冷劑盤管相連通。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] 1、本發(fā)明的溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器、溫度數(shù)據(jù)接收器采用無(wú)線技術(shù)，從根本上消除了由 于溫度探頭引出線內(nèi)部應(yīng)力所帶來(lái)的質(zhì)量測(cè)量誤差，從而提高了電子秤的實(shí)際測(cè)量精度， 使測(cè)量第二物料質(zhì)量的微小變化可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)所得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)具有一定的連續(xù)性；
[0016] 2、由于本發(fā)明采用了懸掛彈簧，從而充分隔絕了真空干燥箱外部設(shè)備所產(chǎn)生的振 動(dòng)，保護(hù)電子稱不受機(jī)械振動(dòng)的影響，提高測(cè)量精度，降低測(cè)量誤差；準(zhǔn)確體現(xiàn)出第二物料 的質(zhì)量變化；
[0017] 3、由于本發(fā)明采用了物料取樣機(jī)構(gòu)，能夠在不中斷實(shí)驗(yàn)的情況下獲得第一物料， 實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的全面觀測(cè)；
[0018] 4、由于本發(fā)明采用了溫度探頭，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量第一物料內(nèi)部某一點(diǎn)的溫度，對(duì)于研 究物料內(nèi)郃傳熱情況有利；
[0019] 5、由于本發(fā)明能夠隨實(shí)驗(yàn)要求而改變干燥條件，并不僅限于單一的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?獲得多種干燥條件下的數(shù)據(jù)，特別是對(duì)于真空干燥和真空冷凍干燥實(shí)驗(yàn)具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的電路 原理框圖；
[0022] 圖中，1一真空干燥箱機(jī)構(gòu)，11一真空干燥箱，12-干燥箱真空計(jì)，13-干燥箱放 氣閥，14一干燥箱室門，2-質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)，21-電子秤，22 -電子秤托板，23-減震彈簧， 24一稱重掛鉤，25-連接架，3-制冷加熱機(jī)構(gòu)，30-通槽，31-上層溫控板，32 -中層溫控 板，33-下層溫控板，34-支柱，35 -固定托盤，36-托盤定位桿，37 -固定板，38-柔性管 路，39-第一物料，4一溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)，41-懸吊板，42-懸吊絲，43-懸吊托盤，44一溫度探 頭，45-信號(hào)轉(zhuǎn)換器，46-溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器，47-第二物料，5-抽氣除濕機(jī)構(gòu)，51-真空泵， 52-第一抽氣管道，53-第一真空閥，54-冷阱，55-第三真空閥，56-冷凝盤管，57-第二 真空閥，58-第二抽氣管道，59-第三抽氣管道，6-制冷機(jī)構(gòu)，61-第一制冷管路，62-第 一制冷閥，63-第二制冷閥，64-第二制冷管路，65-制冷機(jī)，7-物料取樣機(jī)構(gòu)，71-撥叉， 72-轉(zhuǎn)移托盤，73-傳送桿，74-取樣箱，75 -閘閥，76-取樣連接管道，77-取樣箱真空 計(jì)，78-取樣箱放氣閥，79-取樣箱室門，8-計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)，81-計(jì)算機(jī)，82-控 制器（PLC)，83-溫度數(shù)據(jù)接收器。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024] 如圖1、圖2所示，一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置， 包括真空干燥機(jī)構(gòu)1、質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)2、制冷加熱機(jī)構(gòu)3、溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)4、抽氣除濕機(jī)構(gòu)5、 制冷機(jī)構(gòu)6、物料取樣機(jī)構(gòu)7及計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)8 ;所述真空干燥箱機(jī)構(gòu)1由立方體 形的真空干燥箱11和設(shè)置在真空干燥箱11的頂部的干燥箱真空計(jì)12和干燥箱放氣閥13 組成，所述質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)2設(shè)置在真空干燥箱11內(nèi)，由連接架25、減震彈簧23、電子秤托板 22和設(shè)置在電子秤托板22上的電子秤21組成，電子秤托板22通過連接架25固定在真空 干燥箱11的頂板上，連接架25與電子秤托板22通過螺栓和減震彈簧23相連接，減震彈簧 23套裝在連接架25頂部的螺栓上，在電子秤托板22的中心設(shè)置有通孔，電子秤21底部的 稱重掛鉤穿過通孔設(shè)置在電子秤托板22的下方；所述制冷加熱機(jī)構(gòu)3由上層溫控板31、中 層溫控板32、下層溫控板33、四個(gè)支柱34及固定托盤35組成；上層溫控板31、中層溫控板 32和下層溫控板33均為矩形平板，在上層溫控板31、中層溫控板32和下層溫控板33的內(nèi) 部均設(shè)置有制冷劑盤管和鎧裝電加熱絲，四個(gè)支柱34設(shè)置在真空干燥箱11的底板上，上層 溫控板31、中層溫控板32和下層溫控板33沿堅(jiān)直方向依次固定在支柱34上，且三者之間 具有間距；固定托盤35固定在中層溫控板32和下層溫控板33之間，在固定托盤35上放置 有第一物料39 ;所述溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)4由懸吊板41、懸吊托盤43、溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46、四個(gè)溫 度探頭44、四根懸吊絲42及自帶電源的信號(hào)轉(zhuǎn)換器45組成；在懸吊板41的中心設(shè)置有掛 鉤，懸吊板41通過掛鉤與電子秤21的稱重掛鉤24相連接，懸吊絲42頂端與懸吊板41相 連接，在上層溫控板31上設(shè)置有通槽30,懸吊絲42底端穿過通槽30與懸吊托盤43相連 接，懸吊板41與懸吊托盤43通過懸吊絲42相連接，懸吊托盤43位于上層溫控板31和中 層溫控板32之間；在懸吊托盤43上放置有第二物料47,信號(hào)轉(zhuǎn)換器45和溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器 46均固定在懸吊板41上，溫度探頭44設(shè)置在第二物料47處；
[0025] 所述物料取樣機(jī)構(gòu)7由撥叉71、轉(zhuǎn)移托盤72、取樣箱放氣閥78、取樣箱真空計(jì)77、 磁力傳送桿73、閘閥75、取樣連接管道76及取樣箱74組成；撥叉71通過支撐座設(shè)置在真 空干燥箱11上，撥叉71能夠繞支撐座擺動(dòng)，且撥叉71與支撐座通過真空動(dòng)密封的方式相 連接，撥叉71的內(nèi)端設(shè)置在固定托盤35的上方，用來(lái)?yè)軇?dòng)固定托盤35上的第一物料39,撥 叉71的外端穿過真空干燥箱11的側(cè)壁設(shè)置在真空干燥箱11的外部；取樣箱74通過水平 設(shè)置的取樣連接管道76與真空干燥箱11的底部相接通，取樣連接管道76的通孔與第一物 料39相對(duì)應(yīng)，在取樣連接管道76上設(shè)置有閘閥75,在取樣箱74上分別設(shè)置有取樣箱放氣 閥78及取樣箱真空計(jì)77,在取樣箱74的遠(yuǎn)離真空干燥箱11的側(cè)壁上設(shè)置有通孔，磁力傳 送桿73的內(nèi)端穿過通孔設(shè)置在取樣箱74內(nèi)，磁力傳送桿73的外端設(shè)置在取樣箱74外，磁 力傳送桿73的中心線與取樣連接管道76的中心線設(shè)置在同一直線上，磁力傳送桿73能夠 沿著取樣連接管道76的軸線方向移動(dòng)，且在移動(dòng)過程中磁力傳送桿73的外側(cè)壁與取樣箱 74通孔的內(nèi)側(cè)壁之間密封設(shè)置，在磁力傳送桿73的內(nèi)端固定有轉(zhuǎn)移托盤72 ;轉(zhuǎn)移托盤72 與取樣連接管道76的通孔相對(duì)應(yīng)，且能夠在磁力傳送桿73的帶動(dòng)下通過取樣連接管道76 進(jìn)入到真空干燥箱11內(nèi)；
[0026] 所述抽氣除濕機(jī)構(gòu)5由真空泵51、第一抽氣管道52、第一真空閥53、冷阱54、第二 真空閥57、第二抽氣管道58、第三抽氣管道59及第三真空閥55組成，冷阱54的進(jìn)氣口與 真空干燥箱11通過第三抽氣管道59相連通，在第三抽氣管道59上設(shè)置有第三真空閥55， 冷阱54的出氣口與真空泵51通過第一抽氣管道52相連通，在第一抽氣管道52上設(shè)置有 第一真空閥53,真空泵51通過第二抽氣管道58與取樣箱74的內(nèi)部相連通，在第二抽氣管 道58上設(shè)置有第二真空閥57 ;所述制冷機(jī)構(gòu)6由制冷機(jī)65、第一制冷管路61、第一制冷閥 62、第二制冷閥63、第二制冷管路64組成，制冷機(jī)65的輸出口通過第一制冷管路61與冷阱 54內(nèi)的冷凝盤管56相連，在第一制冷管路61上設(shè)置有第一制冷閥62 ;制冷機(jī)65的輸出口 通過第二制冷管路64與真空干燥箱11的內(nèi)部相連通，在第二制冷管路64上設(shè)置有第二制 冷閥63,第二制冷管路64與真空干燥箱11相連通的一端分別與上層溫控板31、中層溫控 板32和下層溫控板33的制冷劑盤管通過柔性管路38相連通；制冷機(jī)構(gòu)6分別為抽氣除濕 機(jī)構(gòu)5中的冷阱54和制冷加熱機(jī)構(gòu)3中的上、中、下層溫控板提供低溫制冷劑；所述計(jì)算機(jī) 控制及記錄系統(tǒng)8由計(jì)算機(jī)81、控制器（PLC)82和溫度數(shù)據(jù)接收器83組成；溫度數(shù)據(jù)接收 器83設(shè)置在真空干燥箱11的外部，控制器（PLC)82分別與溫度數(shù)據(jù)接收器83、電子秤21、 干燥箱真空計(jì)12、取樣箱真空計(jì)77通過導(dǎo)線相連接，并讀取測(cè)量數(shù)據(jù)；
[0027] 溫度探頭44的輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)換器45的輸入端通過導(dǎo)線相連，信號(hào)轉(zhuǎn)換器45的 輸出端與溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46通過導(dǎo)線相連，溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46的發(fā)射端與溫度數(shù)據(jù)接收 器83的接收端相配合；溫度數(shù)據(jù)接收器83、電子秤21、干燥箱真空計(jì)12及取樣箱真空計(jì)77 的輸出端與控制器（PLC)82的輸入端通過導(dǎo)線相連，控制器（PLC)82的輸出端分別與真空 泵51、第一真空閥53、第二真空閥57、第三真空閥55、第一制冷閥62及第二制冷閥63通過 導(dǎo)線相連，控制器（PLC) 82與計(jì)算機(jī)81通過導(dǎo)線相連；溫度探頭44將測(cè)得的第二物料47 的溫度數(shù)據(jù)傳遞給信號(hào)轉(zhuǎn)換器45,信號(hào)轉(zhuǎn)換器45將收到的溫度數(shù)據(jù)做模數(shù)轉(zhuǎn)換后由溫度 數(shù)據(jù)發(fā)射器46發(fā)出，被溫度數(shù)據(jù)接收器83接收后經(jīng)控制器（PLC) 82傳遞給計(jì)算機(jī)81做記 錄、保存；電子秤21將測(cè)得的第二物料47的質(zhì)量數(shù)據(jù)經(jīng)控制器（PLC) 82傳遞給計(jì)算機(jī)81 做記錄、保存；控制器（PLC) 82從計(jì)算機(jī)81接收指令控制真空泵51、第一真空閥53、第二真 空閥57、第三真空閥55、第一制冷閥62及第二制冷閥63作業(yè)。
[0028] 在所述真空干燥箱11和取樣箱74的前部分別設(shè)置有干燥箱室門14和取樣箱室 門79。
[0029] 所述上層溫控板31與中層溫控板32之間的間距和中層溫控板32與下層溫控板 33之間的間距相同，且間距可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0030] 所述支柱34的底端通過固定板37設(shè)置在真空干燥箱11的底板上；在固定板37 上固定有四個(gè)托盤定位桿36，在下層溫控板33上設(shè)置有四個(gè)通孔，四個(gè)托盤定位桿36的頂 端分別穿過四個(gè)通孔與固定托盤35的底部固定連接。
[0031] 所述干燥箱真空計(jì)12和取樣箱真空計(jì)77均采用型號(hào)為ZDZ-52T的電阻真空計(jì)； 所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46采用的是型號(hào)為RF24L01的低電壓無(wú)線模塊；所述溫度數(shù)據(jù)接收器 83采用具有型號(hào)為PIC16F877A芯片的無(wú)線接收器，具有電壓和功耗低的特點(diǎn)；所述計(jì)算機(jī) 51采用安裝有控制及記錄軟件的個(gè)人筆記本電腦；
[0032] 所述控制器（PLC) 52的型號(hào)為L(zhǎng)R7055 ;所述溫度探頭22采用的是型號(hào)為 IS-K15100的一針多點(diǎn)式同步快速測(cè)溫探針；所述第一、第二、第三真空閥均采用型號(hào) 為GID-40的電動(dòng)真空蝶閥，所述冷阱7的型號(hào)為TLR6XI150QF，所述制冷機(jī)8的型號(hào)為 CS-208L，所述真空泵31采用型號(hào)為2X-4的旋片式真空泵31。
[0033] 下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)施例的使用過程：
[0034] 如圖1、圖2所示，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段：打開干燥箱室門14,取出溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)4,將第 二物料47裝入懸吊托盤43中，將溫度探頭44插入第二物料47處；然后將溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)4 放入真空干燥箱11內(nèi)，使四根懸吊絲42沿著上層溫控板31上的通槽30向后移動(dòng)，最終使 懸吊板41的掛環(huán)套在電子秤上的稱重掛鉤24上，從而使懸吊托盤43和第二物料47位于上 層溫控板31和中層溫控板32之間；在固定托盤35中放置等量的第一物料47,以備取樣觀 察使用，接通溫度數(shù)據(jù)接收器83、電子秤21、溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46和信號(hào)轉(zhuǎn)換器45的電源， 使它們處于正常工作狀態(tài)，待懸吊托盤43平穩(wěn)后關(guān)閉真空干燥箱11的干燥箱室門14 ;
[0035] 確認(rèn)冷阱54內(nèi)部已清潔干凈，閘閥75、冷阱54的放水閥處于關(guān)閉狀態(tài)，開啟計(jì)算 機(jī)81、控制器（PLC) 82、干燥箱真空計(jì)12及取樣箱真空計(jì)77,使計(jì)算機(jī)51的控制及記錄軟 件處于正常工作狀態(tài)；
[0036] 真空干燥過程：計(jì)算機(jī)81通過控制器（PLC)82啟動(dòng)真空泵51，打開第一真空閥 53,對(duì)冷阱54抽真空，再打開第三真空閥55,通過冷阱54對(duì)真空干燥箱11抽真空，啟動(dòng)制 冷機(jī)65,開啟第一制冷閥62,對(duì)冷阱54中的冷凝盤管56提供制冷劑，使冷凝盤管56的表 面溫度降低，從而收集從第一物料39和第二物料47中蒸發(fā)或升華出來(lái)的水蒸汽，使第一物 料39和第二物料47脫水。在對(duì)真空干燥箱11抽真空之前使冷阱54內(nèi)的溫度降低，以避 免從第一物料39和第二物料47中蒸發(fā)或升華出來(lái)的水蒸氣進(jìn)入真空泵51 ;
[0037] 然后為上、中、下層溫控板內(nèi)的鎧裝電加熱絲供電，當(dāng)鎧裝電加熱絲通電發(fā)熱時(shí)， 上、中、下層溫控板的溫度升高，對(duì)第一、第二物料進(jìn)行加熱，加熱過程始終為輻射加熱方 式，通過調(diào)節(jié)供電功率和時(shí)間，對(duì)第一、第二物料實(shí)現(xiàn)升溫速率可控的加熱作業(yè)；
[0038] 在實(shí)驗(yàn)過程中，溫度探頭44測(cè)得第二物料47的溫度信號(hào)數(shù)據(jù)，然后將溫度信號(hào)數(shù) 據(jù)傳遞給信號(hào)轉(zhuǎn)換器45,信號(hào)轉(zhuǎn)換器45將收到的溫度信號(hào)數(shù)據(jù)做模數(shù)轉(zhuǎn)換后由溫度數(shù)據(jù) 發(fā)射器46發(fā)出，被溫度數(shù)據(jù)接收器83接收后傳遞給控制器（PLC)82 ;同時(shí)由干燥箱真空計(jì) 12讀取真空干燥箱11內(nèi)的真空度，并將真空度信號(hào)數(shù)據(jù)傳遞給控制器（PLC)82 ;由電子稱 21讀取第二物料47的質(zhì)量，并將質(zhì)量信號(hào)數(shù)據(jù)傳遞給控制器（PLC) 82,最后控制器（PLC) 82 將獲得的溫度、真空度及質(zhì)量信號(hào)數(shù)據(jù)均傳遞給計(jì)算機(jī)81進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)。
[0039] 真空冷凍干燥過程，即在真空干燥實(shí)驗(yàn)的過程中對(duì)第一、第二物料進(jìn)行冷凍降溫 作業(yè)，啟動(dòng)制冷機(jī)65,計(jì)算機(jī)81通過控制器（PLC)82打開第二制冷閥63向上、中、下層溫 控板提供低溫制冷劑；在冷凍降溫過程中，上、中、下層溫控板與第一物料39和第二物料47 之間始終為輻射換熱方式。通過調(diào)節(jié)制冷機(jī)65的制冷溫度以及制冷劑的流量，對(duì)第一、第 二物料實(shí)現(xiàn)速率可控的降溫作業(yè)。
[0040] 在真空干燥和真空冷凍干燥過程中需要進(jìn)行取樣觀察時(shí)，關(guān)閉取樣箱室門79和 取樣箱放氣閥78,計(jì)算機(jī)81通過控制器（PLC) 82關(guān)閉第一真空閥53,打開第二真空閥38， 通過真空泵51對(duì)取樣箱74的內(nèi)部抽真空，開啟取樣箱真空計(jì)77,當(dāng)計(jì)算機(jī)81顯示的取樣 箱真空計(jì)77測(cè)得的真空度達(dá)到預(yù)定值（與干燥箱真空計(jì)12的預(yù)定值相同）時(shí)，打開閘閥 75,推動(dòng)磁力傳送桿73,將轉(zhuǎn)移托盤72穿過取樣連接管道76移動(dòng)至固定托盤35的側(cè)方，撥 動(dòng)撥叉71將需取出的第一物料39撥至轉(zhuǎn)移托盤72上，然后拉動(dòng)磁力傳送桿73將轉(zhuǎn)移托 盤72移至取樣箱74內(nèi)，關(guān)閉閘閥75、第二真空閥38,打開取樣箱放氣閥78,破空放氣，打開 取樣箱室門79,將取出的第一取料39樣品進(jìn)行顯微鏡切片觀察，以上操作可依據(jù)實(shí)驗(yàn)所需 重復(fù)操作。
[0041] 當(dāng)完成真空干燥或真空冷凍干燥實(shí)驗(yàn)并在計(jì)算機(jī)81上記錄、保存完畢實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 后，計(jì)算機(jī)81通過控制器（PLC)82關(guān)閉所有真空閥和制冷閥、真空泵51，然后關(guān)閉制冷機(jī) 65、計(jì)算機(jī)81、控制器（PLC)82、干燥箱真空計(jì)12和取樣箱真空計(jì)77,打開干燥箱放氣閥 15,破空放氣；打開干燥箱室門14,斷開溫度數(shù)據(jù)接收器83、電子秤21、溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器46 和信號(hào)轉(zhuǎn)換器45的電源，移除溫度探頭44,取出剩余的第一、第二物料，最后打開冷阱54的 放水閥，對(duì)冷阱54進(jìn)行除霜、放水、晾干作業(yè)。
[0042] 最后，根據(jù)用戶需要，將計(jì)算機(jī)81中記錄、存儲(chǔ)的觀測(cè)數(shù)據(jù)（包括隨時(shí)間變化的溫 度、真空度和折算后第二物料47的凈質(zhì)量數(shù)值）以數(shù)據(jù)表格或曲線圖的形式整理成文件， 并保存。
【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括真 空干燥箱、質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)、制冷加熱機(jī)構(gòu)、溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)、物料取樣機(jī)構(gòu)、抽氣除濕機(jī)構(gòu)、制 冷機(jī)和計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)，所述質(zhì)量測(cè)量機(jī)構(gòu)由連接架和電子秤組成，電子秤通過連 接架設(shè)置在真空干燥箱內(nèi)；所述制冷加熱機(jī)構(gòu)由支柱、固定托盤及上、中、下層溫控板組成， 上、中、下層溫控板通過支柱設(shè)置在真空干燥箱內(nèi)，固定托盤固定在中層溫控板和下層溫控 板之間，固定托盤上載有第一物料；所述溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)由懸吊托盤、溫度探頭、信號(hào)轉(zhuǎn)換器 及溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器組成，懸吊托盤位于上層溫控板和中層溫控板之間，懸吊托盤與電子秤 的稱重掛鉤相連接，懸吊托盤上載有第二物料，溫度探頭設(shè)置在第二物料處；所述物料取樣 機(jī)構(gòu)由撥叉、轉(zhuǎn)移托盤、傳送桿、閘閥及取樣箱組成，撥叉設(shè)置在真空干燥箱上，取樣箱與真 空干燥箱相接通，在取樣箱與真空干燥箱之間設(shè)置有閘閥，轉(zhuǎn)移托盤設(shè)置在取樣箱內(nèi)，轉(zhuǎn)移 托盤與傳送桿相連接；所述抽氣除濕機(jī)構(gòu)由真空泵和冷阱組成，冷阱的進(jìn)氣口與真空干燥 箱相連通，冷阱的出氣口與真空泵相連通，真空泵與取樣箱相連通，所述制冷機(jī)與冷阱內(nèi)的 冷凝盤管相連通；所述計(jì)算機(jī)控制及記錄系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、控制器和溫度數(shù)據(jù)接收器組成， 溫度探頭通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器與溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器相連，溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器與溫度數(shù)據(jù)接收器相配 合，溫度數(shù)據(jù)接收器、電子秤分別通過控制器與計(jì)算機(jī)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于在所述真空干燥箱上設(shè)置有干燥箱真空計(jì)和干燥箱放氣閥；在所述取樣箱上設(shè)置 有取樣箱真空計(jì)和取樣箱放氣閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于所述取樣箱通過取樣連接管道與真空干燥箱相接通，所述閘閥設(shè)置在取樣連接管 道上，所述轉(zhuǎn)移托盤與取樣連接管道的通孔相對(duì)應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于所述連接架設(shè)置在真空干燥箱的頂板上，電子秤的底座與連接架之間通過減震彈 簧相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于所述懸吊托盤通過懸吊板與電子秤的稱重掛鉤相連接，懸吊托盤與懸吊板之間通 過懸吊絲相連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器和溫度數(shù)據(jù)發(fā)射器固定在懸吊板上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于在所述真空干燥箱和取樣箱的前部分別設(shè)置有干燥箱室門和取樣箱室門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于所述上層溫控板與中層溫控板之間的間距和中層溫控板與下層溫控板之間的間 距相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于所述支柱的底端通過固定板設(shè)置在真空干燥箱的底板上；在固定板上固定有若干 個(gè)托盤定位桿，若干個(gè)托盤定位桿的頂端與固定托盤的底部固定連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量真空干燥和真空冷凍干燥過程工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其 特征在于在所述上層溫控板、中層溫控板和下層溫控板的內(nèi)部均設(shè)置有制冷劑盤管和鎧裝 電加熱絲，制冷機(jī)分別與上層溫控板、中層溫控板和下層溫控板的制冷劑盤管相連通。
【文檔編號(hào)】G01N5/04GK104062201SQ201410300777
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】張志軍, 金長(zhǎng)宇, 張世偉 申請(qǐng)人:東北大學(xué)