一種連續凝華結晶機的製作方法

2023-09-19 20:44:15

本發明涉及一種連續凝華結晶機,具體涉及一種高效的氣體物料的收集設備。

背景技術：

目前許多的化工生產中，氣體物料的收集設備仍然相當落後，還停留在間歇式冷凝捕集再加熱融化收集狀態。在收集過程中，多採用氣體物料逐漸凝結成固體在翅片冷凝管表面，隨著凝結物料的增加，冷凝傳熱係數下降，冷凝效果逐漸變差，到無法冷凝後暫停冷凝，切換熱源融化物料進行放料，完成放料後，再切換冷媒進行物料凝華收集，如此循環。造成整體凝結效率低，切換操作頻繁。同時需要切換冷熱兩種介質，對設備材質的反覆冷熱衝擊易使設備產生溫差應力引發設備疲勞。

有些氣體物料在冷凝捕集後，再加熱融化的過程中易發生自聚合或者熱分解反應，造成物料的損失和汙染。這類物料在冷凝後，通常需要打開冷凝設備後，用高壓水槍衝刷下來或者其他物理方式收集，現場的操作條件惡劣艱苦。

技術實現要素：

本發明針對上述問題，提供一種連續凝華結晶機，實現氣體物料凝華、結晶與收集過程的連續進行。

本發明的目的可以通過下述技術方案來實現：

一種連續凝華結晶機，包括箱體和設置於箱體內的至少一組翅片管束組，所述箱體上設有物料進口和氣體出口，所述物料進口設置於箱體上部，所述氣體出口設置於箱體下部；所述翅片管束組設置於箱體上部內，每組翅片管束組包括多根翅片管束，所述多根翅片管束相平行地排列且一一相互交錯，所述多根翅片管束旁設有多個相平行設置的梳狀刮板，所述梳狀刮板的刮齒與翅片管束上的翅片相接觸，所述翅片管束的兩端和梳狀刮板的兩端均設置於箱體上，所述多根翅片管束同側的一端處均設有傳動齒輪，相鄰兩根翅片管束通過各自的傳動齒輪相互嚙合傳動而同步轉動，所述多根翅片管束中的一根翅片管束與設置於箱體外的翅片管旋轉電機相連接；所述箱體下部設有固定卸裝口，箱體下部內設有螺旋輸送軸，所述螺旋輸送軸的一端與設置於箱體外的螺旋輸送機連接，螺旋輸送軸的另一端延伸至固定卸裝口處。

優選地，所述多根翅片管束相平行地排列成兩排，這兩排的翅片管束一一相互交錯，兩排中任意一排中相鄰的兩根翅片管束與另一排中相近的一根翅片管束分布呈正三角形狀，所述梳狀刮板設置於該正三角形的中心，所述梳狀刮板上具有三排120°均布的刮齒，這三排刮齒分別與呈正三角形狀分布的三根翅片管束上的翅片相對應。

優選地，所述梳狀刮板的刮齒與翅片管束的翅片間距相切合且成45°。

優選地，所述多根翅片管束中包括以兩根翅片管束為一組連接呈u形的u形翅片管，該u形翅片管的結構為：兩根翅片管束同側的一端中一為入口，另一為出口，兩根翅片管束的該端處均設置傳動齒輪，兩根翅片管束同側的另一端均設有旋轉閥，兩旋轉閥通過旋轉閥連通管相連接。

優選地，與翅片管旋轉電機相連的翅片管束為多根翅片管束中最末端的翅片管束，該翅片管束上的傳動齒輪通過皮帶輪與翅片管旋轉電機相連。

優選地，所述物料進口上設有拌熱口；所述箱體下部外側設有半圓管夾套，所述半圓管夾套上設有入口和出口。

優選地，所述箱體上設有溫度計接口、壓力表接口、安全洩放接口。

優選地，所述箱體上設有視鏡觀察口和檢修人孔。

優選地，所述螺旋輸送軸傾斜設置，所述螺旋輸送軸的另一端為下端，所述固定卸裝口豎直向下設置，所述固定卸裝口處設有用於接物料的存儲容器。

優選地，所述箱體上設有加強圈和/或加強筋。

本發明的優點在於：氣體物料在內部的翅片管束上冷凝，轉動的翅片管束通過梳狀刮板的刮片作用將凝結的固體物料從翅片上刮離，物料因為重力堆積在箱體底部存料空間,底部存料空間通過螺旋輸送裝置將固體物料輸送至裝卸口。其中，翅片管束中採用u形翅片管，能更高效地利用冷卻介質。而且翅片管束和梳狀刮板的布置結構採用三根翅片管束呈正三角形狀排布，三角形中心設置一個梳狀刮板，就可以實現對三根翅片管束的同時刮料，這是一種使梳狀刮板能高效刮料、減少梳狀刮板設置數量、安裝更緊湊的布置結構。另外，需要清理附著在箱體下部的物料時，可以在設置於箱體下部外的半圓管夾套內通熱介質將物料融化排出。本發明在氣體物料收集過程中無需切換冷熱兩種介質，避免了因對設備材質的反覆冷熱衝擊，而使設備產生溫差應力引發的設備疲勞，實現了氣體物料凝華、結晶與收集過程的連續進行，提高了凝華結晶的效率，節約了換熱面積。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的整體結構示意圖。

圖2為圖1的側視圖。

圖3為本發明一實施例中翅片管束和梳狀刮板的布置結構示意圖。

圖4為本發明一實施例中梳狀刮板的刮齒和翅片管束的翅片的布置結構示意圖。

圖中標註如下：

1-螺旋輸送機

2-氣體出口

3-箱體加強圈

4-箱體

5-半圓管夾套入口

6-翅片管冷卻入口

7-翅片管冷卻出口

8-翅片管旋轉電機

9-皮帶輪

10-傳動齒輪

11-冷凝翅片

12-刮板式視鏡觀察口

13-溫度計接口

14-壓力表接口

15-安全洩放接口

16-拌熱口

17-物料進口

18-旋轉閥連通管

19-內置加強筋

20-冷凝管

21-旋轉閥

22-半圓管夾套

23-檢修人孔

24-半圓管夾套出口

25-固體裝卸口

26-支架

27-螺旋輸送軸

28-梳狀刮板

29-刮齒。

具體實施方式

以下結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式，使本領域的技術人員更清楚地理解如何實踐本發明。儘管結合其優選的具體實施方案描述了本發明，但這些實施方案只是闡述，而不是限制本發明的範圍。

參見圖1和圖2，一種連續凝華結晶機，包括箱體4和設置於箱體4內的至少一組翅片管束組。在實施例中，所述翅片管束組的數量為四組。

所述箱體4上設有物料進口17和氣體出口2，氣體物料從物料進口17進入箱體4，從氣體出口2從箱體4內排出。在實施例中，所述物料進口17設置於箱體4上部，所述氣體出口2設置於箱體4下部，所述物料進口17和氣體出口2均為法蘭盤接口，法蘭盤接口由管體部分和法蘭盤部分相連構成，其中，作為物料進口17的法蘭盤接口的管體部分上設有拌熱口16，拌熱口16的作用是防止高溫物料一進入冷凝設備內就堵塞管口，因為真實的物料凝華中，一定是某些容易凝華的物料先凝華，這時如果大量物料凝華在設備物料進口17的話，就會堵塞住，所以這個物料進口17需要拌熱，防止容易凝華的物質在物料進口處堆積，造成管口堵塞。

所述翅片管束組設置於箱體4上部內，每組翅片管束組包括多根翅片管束，每根翅片管束都是由冷凝管20和安裝於冷凝管20上的冷凝翅片11（下面簡述為翅片）構成，翅片管束通常為金屬製成，冷凝管20用於內通冷介質，所述多根翅片管束相平行地排列且一一相互交錯，所述多根翅片管束旁設有多個相平行設置的梳狀刮板28，所述梳狀刮板28上具有至少一排刮齒29，該排刮齒29採用非金屬材料製作，所述梳狀刮板28的刮齒29與翅片管束上的翅片相接觸，翅片與刮齒29可以成傾斜角安裝，作用是減少非金屬的刮齒29與金屬的翅片之間的磨損，提高刮齒29的使用壽命。所述翅片管束的兩端和梳狀刮板28的兩端均可拆卸地連接於箱體4上，所述翅片管束的兩端還從箱體4內延伸至箱體4外來用於冷介質的通入和流出，所述梳狀刮板28為鎖緊固定，梳狀刮板28的刮齒29角度固定，所述多根翅片管束同側的一端處均固定安裝有傳動齒輪10，相鄰兩根翅片管束通過各自的傳動齒輪10相互嚙合傳動而同步轉動，所述多根翅片管束中的一根翅片管束與設置於箱體4外的翅片管旋轉電機8相連接，這樣通過翅片管旋轉電機8工作帶動一根翅片管束旋轉，該翅片管束就可以通過傳動齒輪10帶動其他翅片管束同步旋轉，由於翅片管束在不停地旋轉，固定在翅片管束旁的梳狀刮板28上的刮齒29可以連續地將冷凝翅片11上凝結的物料刮落。

在實施例中，每組翅片管束組中多根翅片管束和多個梳狀刮板28的排布結構為：參見圖3，所述多根翅片管束相平行地排列成兩排，這兩排的翅片管束一一相互交錯，兩排中任意一排中相鄰的兩根翅片管束與另一排中相近的一根翅片管束分布呈正三角形狀，所述梳狀刮板28設置於該正三角形的中心，所述梳狀刮板28上具有三排120°均布的刮齒29，這三排刮齒29分別與呈正三角形狀分布的三根翅片管束上的翅片相對應，並且梳狀刮板28的刮齒29與翅片管束的翅片間距相切合，參見圖4，翅片與刮齒29成45°安裝，該點圖4中未示出。這種三根翅片管束呈正三角形狀排布的結構使得只需在三角形中心設置一個梳狀刮板28就可以實現對三根翅片管束的同時刮料，是一種使梳狀刮板28能高效刮料、減少梳狀刮板28設置數量、安裝更緊湊的布置結構。

在實施例中，與翅片管旋轉電機8相連的翅片管束為多根翅片管束中最末端的翅片管束，該翅片管束上的傳動齒輪10通過皮帶輪9與翅片管旋轉電機8相連。

在實施例中，每組翅片管束組中的多根翅片管束中不僅包括單根設置的翅片管束，還包括以兩根翅片管束為一組連接呈u形的u形翅片管，該u形翅片管的結構為：兩根翅片管束同側的一端中一為翅片管冷卻入口6，另一為翅片管冷卻出口7，兩根翅片管束的該端處均設置傳動齒輪10，兩根翅片管束同側的另一端均設有旋轉閥21，兩旋轉閥21通過旋轉閥21連通管18相連接。比起單根翅片管束內通的冷介質只能單向通入和流出，這種u形翅片管使得冷介質的通入和流出形成一u形的循環，更高效地利用了冷介質。

所述箱體4下部設有固定卸裝口，箱體4下部內設有螺旋輸送軸27，所述螺旋輸送軸27的一端與設置於箱體4外的螺旋輸送機1連接，螺旋輸送軸27的另一端延伸至固定卸裝口處。在實施例中，所述螺旋輸送軸27傾斜設置，所述螺旋輸送軸27的另一端為下端，所述固定卸裝口豎直向下設置，所述固定卸裝口處設有用於接物料的存儲容器。這樣通過螺旋輸送機1工作帶動螺旋輸送軸27轉動，將收集的物料連續的輸送至固體裝卸口25，固體裝卸口25連續放料至存儲容器實現連續出料。其中，存儲容器在實際生產中是根據物料的運輸方式來選用具體的容器，比如存儲容器用標準桶，那麼就在固體裝卸口25加裝閘閥和放料金屬軟管後，直接將金屬軟管插入標準桶中，桶滿了就關掉閘閥，移開滿桶，放好空桶，控制好金屬軟管，打開閥門，繼續放料，以此循環；如果是罐車的話，也是依此循環放料。

所述箱體4下部外側設有半圓管夾套22，所述半圓管夾套22上設有入口和出口。在實施例中，半圓管夾套22呈螺旋狀覆蓋於箱體4下部外側，上端為半圓管夾套入口5，下端為半圓管夾套出口24。由於物料是靠重力堆積收集於箱體4下部內，會出現附著於箱體4內壁的情況，這樣在需要清理附著在箱體4下部的物料時，可以在半圓管夾套22內通熱介質將物料融化排出。

在實施例中，所述箱體4上設有溫度計接口13、壓力表接口14、安全洩放接口15，用於監測物料的收集狀態。所述溫度計接口13、壓力表接口14、安全洩放接口15均設置於箱體4的頂部且接口豎直向上。

在實施例中，所述箱體4上設有視鏡觀察口和檢修人孔23。所述視鏡觀察口設置於箱體4上部，並且該視鏡觀察口為帶有刮板的刮板式視鏡觀察口12，所述檢修人孔23設置於箱體4下部，便於工人進入進行檢修。

所述箱體4上設有加強圈和/或加強筋，加強圈用於增強箱體4整體的剛性和穩定性，加強筋用於增強箱體4局部的剛性和穩定性，在實施例中，箱體4外側設有箱體加強圈3，箱體4內側設有內置加強筋19。

在實施例中，箱體4通過外設的支架26支撐於地面上。

本發明連續凝華結晶機的作用可簡述為：主要實現凝華、結晶與收集過程的連續進行，氣體物料在內部的翅片管束上冷凝，轉動的翅片管束通過梳狀刮板28的刮片作用將凝結的固體物料與翅片刮離，通過底部存料空間螺旋輸送裝置連續出料。

其中，本發明中翅片管束的翅片上堆積的料層薄而均勻，熱阻小，傳熱係數固定，有效地避免了物料料層逐漸堆積後熱阻上升而導致傳熱係數減少的弊端，提高了傳熱效率，節約了換熱面積。相比於普通固定式的翅片管束，由於物料連續的冷卻或逐漸堆積在翅片的表面，物料堆積越來越厚，隨著厚度的增加，翅片表面的熱阻越來越大，總傳熱係數越來越小，翅片逐漸不能冷凝物料了。但是本發明採用旋轉翅片與刮板之間的刮離作用，翅片每轉一圈，刮板就將凝結的物料刮離一次，即使刮板與翅片之間有點間隙，也能控制物料在翅片表面非常少且很均勻，這樣可以保證翅片表面熱阻始終很低，翅片的總傳熱係數始終很大，這樣物料就能不斷地在翅片表面凝結。另外，關於本發明連續出料這點是因為與傳統的熱熔冷凝器相比，傳統的熱熔冷凝器在完成一定量的物料冷凝後，由於物料在翅片上面結滿了，不能再冷凝物料的時候，只能停下來，將設備內的冷媒改為熱媒，讓物料熔化成液體，再流到儲存容器中，等物料熔化成液體放料完成後，再將翅片內的熱媒改為冷凝，進行冷凝操作，以此循環。總之，傳統的熱熔冷凝器只能冷媒凝華，熱媒放料，凝華過程會中斷，而本發明可以連續地凝華物料，並且連續地輸送固體物料，所以說連續出料。

本發明連續凝華結晶機的詳細工作原理：氣體物料經物料進口17進入箱體4內，遇到通有循環冷介質的冷凝管20而凝結於冷凝翅片11上。翅片管束內循環冷介質由翅片管冷卻入口6進，由翅片管冷卻出口7出，形成循環帶走熱量。各翅片管束通過各自的傳動齒輪10互相傳動，每組翅片管束組的最末端翅片管束上的傳動齒輪10通過皮帶輪9與翅片管旋轉電機8相連，由翅片管旋轉電機8提供驅動動力。傳動齒輪10均設於翅片管束的一端，另一端採用旋轉閥21與旋轉閥21連通管18相連呈u形，在翅片管束內部冷介質循環的前提下保證了翅片管束的順暢轉動。每三個翅片管束形成的三角形中心設有梳妝刮板，由於翅片管束在不停的旋轉，梳妝刮板可以連續地將冷凝翅片11上凝結的物料刮落，物料因為重力作用堆積收集於箱體4的下部的存料空間。箱體4下部的存料空間通過螺旋輸送機1將收集的物料連續地通過固體裝卸口25送出。箱體4外有半圓管夾套22，在需要清理附著在箱體4下部的物料時，可以在半圓管夾套22內通熱介質將物料融化排出。箱體4上設置有溫度計接口13、壓力表接口14、安全洩放接口15用於監測物料的收集狀態。同時設置有刮板式視鏡觀察口12可以觀察箱體4內部的傳動狀態，設置有檢修人孔23來方便檢修。

應當指出，對於經充分說明的本發明來說，還可具有多種變換及改型的實施方案，並不局限於上述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本發明的說明，而不是對本發明的限制。總之，本發明的保護範圍應包括那些對於本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改型，且以所附權利要求為準。