一種真空干燥電控定量微噴方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種真空干燥技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種真空干燥電控定量微噴方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]在食品、藥品、化工等熱敏性液體物料進行真空噴霧干燥的過程中，普遍采用的方法是:根據(jù)不同種類的液體物料使用不同類型的噴嘴，直接進行連續(xù)噴液霧化。如:《ZL200410052130.6液狀物料真空噴霧干燥方法及真空連續(xù)噴霧干燥機》，?ZL200880019864.0冷凍真空干燥裝置冷凍真空干燥方法》，((ZL200980126514.9冷凍干燥裝置和冷凍干燥方法》等提到的使用噴嘴噴霧的方法。這種方法存在的主要問題:一是不能實現(xiàn)液體物料的定量噴液或者定量霧化，容易造成介質(zhì)熱量的供需矛盾，影響產(chǎn)品質(zhì)量。這是因為連續(xù)噴霧使液體分散成細小液滴，其表面積很大，水分蒸發(fā)(閃蒸)需要大量的熱量，而熱介質(zhì)或供熱體的過熱溫度又不能太高，因此二者不容易匹配。二是噴嘴的適應(yīng)范圍窄，不同種類及濃度的液體物料需要更換不同的噴嘴。三是高真空環(huán)境下噴嘴容易發(fā)生冰堵，即噴口結(jié)冰阻塞現(xiàn)象。
[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種真空干燥電控定量微噴方法及其裝置，具有精確定量噴液，能夠調(diào)節(jié)噴出液體的霧化程度及有效克服冰堵。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明所述的一種真空干燥電控定量微噴方法:采用一個由音圈電機，閥體，微處理器和音圈電機驅(qū)動器組成的電控噴頭，音圈電機的動子與閥體中的閥塞連接，通過微處理器產(chǎn)生電脈沖信號，使驅(qū)動器驅(qū)動音圈電機的動子作往復(fù)運動，帶動閥塞打開或關(guān)閉噴孔，在大氣壓力和音圈電機動子推力的作用下，使物料液體從電控噴頭中噴出或截止；調(diào)節(jié)電脈沖信號的幅度和寬度，即可控制閥塞的開啟程度和開啟的延續(xù)時間，從而精確地控制電控噴頭每次的噴液量。
[0005]在上述電控噴頭上設(shè)置一個加熱器和加熱驅(qū)動器，用以對物料液體進行加熱；同時設(shè)置一個溫度傳感器，用以采集物料液體的初始溫度(即物料液體噴出前的溫度)；在真空容器內(nèi)設(shè)置一個真空壓力傳感器，用以采集真空容器內(nèi)的背景壓力，將溫度傳感器信號和真空壓力傳感器信號傳送給微處理器，計算出物料液體的過熱度(也就是背景壓力所對應(yīng)的液體飽和溫度與物料液體初始溫度的差，或者物料液體初始溫度所對應(yīng)的飽和壓力與背景壓力的差)，然后將物料液體的過熱溫度與預(yù)先設(shè)定的過熱溫度值相比較，根據(jù)比較結(jié)果微處理器生成加熱控制信號，使加熱驅(qū)動器接通加熱器的電源，對閥體加熱，從而提高物料液體的初始溫度，也就是提高物料液體的過熱度；當物料液體的過熱度較大時，電控噴頭噴出的液體迅速汽化即呈現(xiàn)霧狀；當過熱度較小時，噴出的液體不汽化或者汽化程度低即呈現(xiàn)滴狀。
[0006]在電控噴頭的噴孔周圍表面上設(shè)置一個或多個加熱元件(加熱電阻)，在結(jié)冰時使冰凝結(jié)在加熱元件表面上；微處理器實時檢測在噴孔處內(nèi)側(cè)的溫度傳感器信號，當溫度在零度以下時，微處理器發(fā)出除冰信號，使加熱元件接通電源而溫度迅速升高，與其接觸界面上的冰迅速汽化，產(chǎn)生一個較高的氣壓，將凝結(jié)的冰爆開除掉。此外，在電控噴頭閥塞的頂端加工出一段通針，通針相對于噴孔的往復(fù)運動，使噴孔不能被堵塞。
[0007]根據(jù)上述的一種真空干燥電控定量微噴的方法，本發(fā)明提供一種電控定量微噴裝置，由電控噴頭系統(tǒng)，過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除冰系統(tǒng)組成。
[0008]根據(jù)上述的電控定量微噴裝置，其電控噴頭系統(tǒng)由音圈電機(D)，微處理器(MCU)和音圈電機驅(qū)動器(PD)，閥塞(2)，噴孔(6)，復(fù)位彈簧(9)，密封膜(10)，密封圈(12)，通針
(14)組成。
[0009]根據(jù)上述的電控定量微噴裝置，其過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)由溫度傳感器(13)和真空壓力傳感器(P)，加熱器(3)和加熱驅(qū)動器(PT)組成。
[0010]根據(jù)上述的電控定量微噴裝置，其除冰系統(tǒng)由溫度傳感器(13)，除冰電阻(15)，除冰電阻驅(qū)動器(PR)，絕緣基片(16)，中心孔(17)，引線(18)組成。
[0011]發(fā)明優(yōu)點:
[0012]本發(fā)明所述的一種真空干燥定量微噴方法及其裝置的優(yōu)點是:具有數(shù)字化控制實現(xiàn)精確定量噴液，使噴液量和霧化程度容易與介質(zhì)供熱量相匹配；有效克服冰堵；適應(yīng)的液體物料濃度范圍寬，噴霧半程小(噴頭噴出的液體離開噴頭直線距離的一半)，可以安裝在自動化導(dǎo)軌上進行多自由度運動，實現(xiàn)多層超薄層真空干燥，提高干燥效率，降低能耗。
【附圖說明】
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[0013]圖1 一種真空干燥電控定量微噴裝置原理圖
[0014]D-----音圈電機P------真空壓力傳感器MCU------微處理器F------閥體
PR------除冰電阻驅(qū)動器PT------加熱驅(qū)動器ro------音圈電機驅(qū)動器1------磁鐵2------閥塞3------加熱器4------較管接口 5------除冰膜片6------噴孔
7------磁軛8------動子9------復(fù)位彈簧10------密封膜11------閥體基座
12------密封圈13------溫度傳感器14------通針
[0015]圖2除冰膜片示意圖
[0016]15------除冰電阻16------絕緣基片17------中心孔18------引線
[0017]圖3 —種多噴孔真空干燥電控定量微噴裝置示意圖
[0018]19------法蘭20------連桿
【具體實施方式】
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[0019]如圖1所示為一種真空干爆電控微噴方法原理圖，音圈電機(D)，微處理器(MCU)和音圈電機驅(qū)動器(PD)，閥體(F)組成電控噴頭系統(tǒng)。音圈電機⑶的動子⑶與閥塞(2)連接，動子線圈通電后在音圈電機驅(qū)動器(PD)的驅(qū)動下作往復(fù)運動，帶動閥塞(2)打開或者關(guān)閉噴孔￠);微處理器(MCU)產(chǎn)生電脈沖信號對音圈電機驅(qū)動器(PD)進行控制，改變電脈沖信號的頻率和幅度(電壓)，即可改變音圈電機動子(8)的位移和完成一次往復(fù)運動所用的時間，從而控制閥塞(2)每次開啟的程度和打開到關(guān)閉的時間；物料液體通過軟管接口(4)輸入，在真空容器外大氣壓力和閥塞(2)的推力作用下從噴孔(6)噴出，其噴出的量與閥塞(2)開啟的程度和時間有關(guān)，也就是通過改變電脈沖信號的頻率和電壓，就可以精確控制該裝置的噴液量。實踐中，音圈電機(D)的運動頻率一般為O200赫茲，噴孔
(6)的形狀一般為錐直結(jié)構(gòu)，也可以是圓柱形結(jié)構(gòu)。閥塞(2)的頂端設(shè)置有通針(14)，通過其往復(fù)運動，防止噴孔堵塞。復(fù)位彈簧(9)是在音圈電機(D)斷電后，使閥塞(2)及時復(fù)位將噴孔(6)關(guān)閉。密封膜(10)，閥體基座(11)，密封圈(12)組成一個密封的閥體(F)，保證在真空環(huán)境下不泄漏液體。
[0020]加熱器(3)，溫度傳感器(13)，真空壓力傳感器⑵，加熱驅(qū)動器(PT)組成物料液體過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當物料液體的過熱度較低時，如液體的初始溫度是6°C，真空容器的壓力為lOOOPa，微處理器(MCU)計算得此時液體的飽和溫度為7°C，液體的過熱度則為-1°C，也就是液體的初始溫度和過熱溫度比較接近，此時噴孔(6)噴出的液體不汽化而呈現(xiàn)液滴狀；如果需要噴出的是霧化液體，則需要通過微處理器(MCU)設(shè)置一個較高的過熱度，比如20°C，此時微處理器(MCU)就發(fā)出一個控制信號，控制加熱驅(qū)動器(PT)將閥體基座(11)加熱到27°C，并且在噴霧過程中使其保持這個溫度，這時噴孔(6)噴出的液體迅速汽化而呈現(xiàn)霧狀。這是根據(jù)水的三相點原理，在100Pa的真空壓力下，液體物料在6°C時呈理的是液態(tài)，在27°C時呈現(xiàn)的是氣態(tài)，因此液體噴出即刻汽化成霧狀。噴頭噴出的液體是液滴狀還是霧狀，其表面積差異很大，因此干燥的方式和速度不同。
[0021]除冰電阻(15)，絕緣基片(16)，中心孔(17)，引線(18)，溫度傳感器(13)，除冰電阻驅(qū)動器(PR)組成一個除冰系統(tǒng)。由于溫度傳感器(13)置于噴孔(6)表面的內(nèi)側(cè)，除冰電阻(15)表面結(jié)冰時的溫度也反映到溫度傳感器(13)上，因此微處理器(MCU)根據(jù)檢測到的溫度傳感器(13)的溫度信息，即可以判斷噴孔(6)處是否結(jié)冰，當檢測到結(jié)冰時即發(fā)出除冰控制信號，控制除冰驅(qū)動器(PR)接通除冰電阻(15)的電源而使溫度迅速升高，其接觸界面上的冰迅速汽化產(chǎn)生一個較大的氣壓，將凝結(jié)在噴孔(6)處的冰爆開除掉。噴孔處結(jié)冰一般發(fā)生在真空容器壓力500Pa以下，由噴出的液體迅速汽化吸熱引起的，除冰電阻的升溫速度應(yīng)該在0.5秒左右的時間內(nèi)達到50°C以上，才能產(chǎn)生足夠的汽化壓力。
[0022]圖3為一種多噴孔真空干燥電控定量微噴裝置示意圖。在需要大噴霧量的真空干燥過程中，可以在噴頭上增加多個閥塞(2)和噴孔￠)，采用連桿(20)將多個閥塞連接起來，通過法蘭(19)與音圈電機⑶的動子⑶固定。
【主權(quán)項】
1.一種真空干燥電控定量微噴方法及其裝置，其特征是:由音圈電機(D)，閥體(F)，微處理器(MCU)和驅(qū)動器(PD)組成電控噴頭，通過微處理器產(chǎn)生電脈沖信號，使驅(qū)動器驅(qū)動音圈電機的動子(8)帶動與之連接的閥塞(2)作往復(fù)運動，從而控制閥塞(2)打開或關(guān)閉噴孔￠)，調(diào)節(jié)電脈沖信號的幅度和寬度，即可控制閥塞的開啟程度和開啟的延續(xù)時間，從而精確地控制電控噴頭每次的噴液量；通過測量物料液體的初始溫度和真空容器的背景壓力，計算出物料液體的過熱度并與設(shè)定的值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果由微處理器控制加熱器(3)使物料液體的初始溫度提高到一個特定的值，從而提高噴出液體的霧化程度；在噴孔(6)周圍設(shè)置一個或多個除冰電阻(15)(—種加熱元件)，通過加熱汽化界面處的冰產(chǎn)生一個較大的氣壓，使凝結(jié)在除冰電阻(15)上的冰爆開除掉；同時，在閥塞(2)的頂端加工成一段通針(14)，通過其往復(fù)運動防止噴孔(6)阻塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空干燥電控定量微噴的方法，本發(fā)明提供一種電控定量微噴裝置，其特征是:由電控噴頭系統(tǒng)，過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除冰系統(tǒng)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控定量微噴裝置，其特征是:電控噴頭系統(tǒng)設(shè)置有音圈電機(D)，微處理器(MCU)，閥塞(2)，通針(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控定量微噴裝置，其特征是:過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置有溫度傳感器(13)和真空壓力傳感器(P)，加熱器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控定量微噴裝置，其特征是:除冰系統(tǒng)在噴孔(6)周圍設(shè)置有一個或多個除冰電阻(15)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種真空干燥電控微噴方法及其裝置，由電控噴頭系統(tǒng)，過熱度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和除冰系統(tǒng)組成，能夠進行定量噴霧真空干燥，解決熱載體能量供需矛盾，有效克服冰堵，實現(xiàn)真空噴霧干燥的數(shù)字化智能控制。
【IPC分類】B01D1-20, B01D1-30
【公開號】CN104771920
【申請?zhí)枴緾N201510145350
【發(fā)明人】孫謹先
【申請人】孫謹先
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月22日