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新一代实验型真空冷冻干燥机的开发
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1 国内目前实验型真空冷冻干燥机的概况

1 国内目前实验型真空冷冻干燥机的概况

  改革开放以来,真空冷冻干燥机(以下简称冻干机)在我国已得到长足的发展。国内所需冻干机大致经历了3个阶段:20世纪80年代前基本依靠进口,20世纪90年代则是部分进口部分国产,20世纪末、21世纪初国内生产替代进口并开始出口。

目前,国内冻干机生产商所生产的冻干机已经批量出口至俄罗斯、越南、阿根廷等国,少量出口至日本等发达国家。国内生产的冻干机在性能、质量水平上和欧美生产的冻干机已相差不远,因其相对低廉的价格,所以有较强的竞争力。

  近几年,国产的冻干机所需的关键运动部件都是国际采购的。例如,制冷压缩机一般采用德国、意大利的品牌;真空泵一般采用英国、日本的品牌;控制系统一般采用日本或德国等国的品牌。冻干机所需的干燥箱捕水器等部件均是采用国内企业生产的产品。这样,就使得冻干机既有高可靠性和高性能,又使得冻干机有较好的性价比,从而具备了良好的竞争力。

  上述冻干机,从搁板有效面积1~50 m2已基本形成系列,其关键部件均能通过国际采购方式从国内外购买。习惯上,我们将1~ 10 m2的冻干机称之为中型(生产型)冻干机;10~50 m2冻干机称之为大型(生产型)冻干机。而1 m2以下(如0.4 m2或0.6 m2)冻干机称之为实验型冻干机。

  上述采购和生产情况对实验型冻干机不适用。因为最大的难点是,通过国际采购得到的性能良好的双级低温型制冷压缩机(冻干机需此类压缩机)最小功率为5匹(从5匹到35匹)。5匹制冷压缩机所适应的最小冻干机为1 m2冻干机。如果此种机组应用到1 m2以下的冻干机上,冷量太大,除了耗能太大之外,还会带来一系列的故障。所以,生产1 m2以下实验型冻干机存在购买不到相应机组的问题。至2005年止,国内冷冻干燥机生产厂家很少生产实验型冻干机。如少量生产的一般也采用国产制冷机组,存在匹配不良、性能稳定性较差等问题。

2 新一代实验型真空冷冻干燥机的介绍

  鉴于以上情况,上海远东制药机械总厂在2006年成功开发了新一代实验型冻干机,以改变上述情况,满足用户需要。

  在实验型冻干机6大系统中,机械系统、液压系统、换热系统、真空系统与生产型冻干机基本相同,区别仅在于大小而已。其它两个系统则需作较大改进。

2.1 制冷系统

  制冷系统采用复叠式制冷系统,制冷工质是R22/R23。制冷压缩机采用2台进口单级压缩机,组成复叠制冷方式。其系统如图1所示。

2.2 控制系统

  控制系统采用目前国内较先进的嵌入式控制系统。此系统放弃了以触摸屏控制为主、PC机为辅的单机控制模式,而采用先进的嵌入式系统控制屏加上位机(PC机)进行权限控制,并可通过远程计算机进行监控及设备的维护升级,其组成如下:

  系统的控制系统由嵌入式系统控制器、可编程序控制器、温度调节模块、本地PC计算机、远程PC计算机、打印机、外围继电器、传感器等设备组成。示意如图2所示。

3 开发的关键点

  如上所述,此类冻干机开发有2个难点。

3.1 低温制冷剂的选择

  由于采购不到适应0.4~0.6 m2使用的高性能、高可靠性双级低温制冷压缩机。经反复研究,远东冻干机采用了复叠式低温制冷系统。复叠制冷系统高温级一般采用R22制冷剂,低温级过去一般采用R13制冷剂,此制冷剂对大气层臭氧层有破坏作用,属CFC类(淘汰类)制冷剂。

  因此,采用合适的替代工质成为实验型冻干机开发的关键问题。我们采用了新型的低温制冷剂R23。R23为环保型制冷剂,其性能接近R13,可替代R13,其参数如下:氟利昂23(CHF3),摩尔分子量为70 kg/kmol,标准蒸发温度为-82.1 ℃,临界温度为25.6℃。

R13与R23的参数相对比见表1。R13作为CFC类物质,在已被国际公约禁止使用的情况下,R23作为R13的替代剂。其臭氧层破坏因子ODP为0.00039,接近零。R23属于低温制冷剂,可用于复叠制冷低温级。

工质种类

区域条款单位价格涨跌幅装运期亚洲CFR中国主港美元/吨1007-1008-117月FOB 韩国主港美元/吨993-99507月欧洲FOB鹿特丹美元/吨1034-103607月美国FOB美国海湾美元/吨1007-101007月

导读:过去我国机床生产企业在技术上相对落后,普遍缺乏自主创新能力及关键、核心技术支撑。但数控齿轮加工机床现已是我国机床产品强项之一,成系列6轴(坐标)五联动数控滚齿机,风电行业用大型内、外齿铣齿机、重矿机械行业用加工直径12m铣齿机等都已研制成功。      过去我国机床生产企业在技术上相对落后,普遍缺乏自主创新能力及关键、核心技术支撑,其产品主要以生产低端产品为主,缺乏竞争力,在数控机床质量的稳