一種臥式降膜蒸發器及其在線除垢裝置的製作方法

2023-10-05 12:53:34

本發明涉及臥式降膜蒸發器的除垢技術領域，特別是涉及一種臥式降膜蒸發器及其在線除垢裝置。

背景技術：

臥式降膜蒸發器的工作機理是：被蒸發溶液在換熱元件外表面形成膜狀分布，加熱介質走換熱元件內，與元件外的溶液進行換熱，使其蒸發。臥式降膜蒸發器技術的特點是傳熱係數較高、適合處理熱敏性物料、傳熱溫差損失小等，相較於豎管降膜蒸發器，大大減小蒸發器的體積、節約空間、降低成本。目前，臥式降膜蒸發器廣泛應用於汙水處理、化工、食品、造紙、醫藥、海水淡化等行業。

臥式降膜蒸發器作為一種高效節能換熱設備，影響其換熱效果的因素很多，其中，換熱元件結垢是蒸發濃縮過程中普遍存在的問題。傳統的蒸發器在蒸發時，經過長時間運行後，因廢水中含有鈣、鎂離子和碳酸根離子、硫酸根離子、矽酸鹽等，它們在蒸發過程中，不斷濃縮達到共飽和產生碳酸鈣、硫酸鈣等晶核及矽酸鹽膠體，晶核及膠體在蒸發器的換熱元件外表面上附著形成垢層，輕則導致傳熱係數下降，降低蒸發能力，嚴重時汙垢在換熱元件間「搭橋」連成一體，影響生產甚至造成停產。

為了使設備持續穩定運行，需清除換熱元件表面的汙垢，傳統的蒸發器採用的除垢方法一般是停機進行化學清洗。頻繁的周期性停機清洗，一方面降低了生產能力，增加了清洗藥品的成本，且費時費力，同時化學藥品還會對設備帶來腐蝕的問題。

技術實現要素：

本發明實施例的目的在於提供一種臥式降膜蒸發器的在線除垢裝置，以便於給臥式降膜蒸發器的換熱元件在線除垢。具體技術方案如下：

這種臥式降膜蒸發器的在線除垢裝置，包括驅動件、毛刷以及與所述毛刷對應設置的動力傳動機構；

所述驅動件用於驅動所述動力傳動機構帶動所述毛刷環繞所述臥式降膜蒸發器的換熱元件轉動，所述毛刷用於掃刷所述換熱元件外表面的汙垢。

可選地，所述臥式降膜蒸發器包括沿前後依次間隔且平行設置多個所述換熱元件，所述毛刷與奇數個所述換熱元件對應設置，且所述毛刷的最大外徑大於相鄰兩個所述換熱元件之間的間隙。

可選地，所述驅動件通過聯動機構驅動各所述動力傳動機構同步傳動。

可選地，所述動力傳動機構包括主動軸、從動軸、左主動鏈輪、左從動鏈輪、左鏈條、右主動鏈輪、右從動鏈輪和右鏈條；

所述主動軸和所述從動軸均轉動連接於所述臥式降膜蒸發器，所述左主動鏈輪和所述右主動鏈輪均設置於所述主動軸並隨所述主動軸同步轉動，所述左從動鏈輪和所述右從動鏈輪均設置於所述從動軸並隨所述從動軸同步轉動，所述左鏈條與所述左主動鏈輪和所述左從動鏈輪兩者嚙合傳動連接，所述右鏈條與所述右主動鏈輪和所述右從動鏈輪兩者嚙合傳動連接，所述毛刷的一端與所述左鏈條固定連接，另一端部與所述右鏈條固定連接。

可選地，所述聯動機構包括聯動軸、主聯動鏈輪、從聯動鏈輪和聯動鏈條：

所述聯動軸與所述臥式降膜蒸發器的換熱箱轉動連接並與所述驅動件傳動連接；所述主聯動鏈輪設置於所述聯動軸並隨所述聯動軸同步轉動；所述從聯動鏈輪與各所述主動軸對應設置並隨所述主動軸同步轉動；所述聯動鏈條與所述主聯動鏈輪和各所述從聯動鏈輪嚙合傳動連接。

可選地，所述聯動機構還包括張緊鏈輪；

所述張緊鏈輪與所述換熱箱轉動連接，所述聯動鏈條與所述主聯動鏈輪、各所述從聯動鏈輪和所述張緊鏈輪三者張緊嚙合傳動連接。

可選地，所述聯動鏈條與相鄰兩個所述從聯動鏈輪中一者的上側部輪齒嚙合，另一者的下側部輪齒嚙合。

可選地，所述驅動件位於所述臥式降膜蒸發器的換熱箱外，所述聯動軸貫穿所述換熱箱並與所述驅動件傳動連接。

可選地，所述聯動軸和所述換熱箱密封連接。

可選地，所述毛刷平行於所述換熱元件設置。

此外，本發明實施例的另一目的在於提供一種臥式降膜蒸發器，該臥式降膜蒸發器包括蒸發箱、換熱箱、冷凝箱和換熱元件；所述蒸發箱和所述冷凝箱分設於所述換熱箱兩側，且所述蒸發箱和所述冷凝箱通過位於所述換熱箱內的所述換熱元件連通。該臥式降膜蒸發器還包括如上所述的在線除垢裝置。

可選地，所述換熱元件為沿豎直方向依次間隔設置的多個換熱管，或者為豎直放置的換熱板。

本發明實施例提供臥式降膜蒸發器的在線除垢裝置包括驅動件、毛刷以及與毛刷對應設置的動力傳動機構；其中，驅動件用於通過動力傳動機構驅動毛刷環繞臥式降膜蒸發器的換熱元件轉動，毛刷用於掃刷換熱元件外表面的汙垢。

這種線除垢裝置的毛刷沿著換熱元件外表面刷除汙垢，摩擦力小、除垢無死角，且本在線機械除垢裝置在蒸發器內不影響內部的正常工作，解決了臥式降膜蒸發器結垢的國際難題，克服了傳統化學清洗除垢所帶來的一系列問題，提高了臥式降膜蒸發器在汙水處理、化工、食品、造紙、醫藥、海水淡化等行業的競爭力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的臥式降膜蒸發器一實施例的結構示意圖；

圖2為隱去循環泵後圖1所示臥式降膜蒸發器的結構示意圖；

圖3為圖2的俯視結構示意圖；

圖4為圖2的側視結構示意圖；

圖5為本發明所提供的臥式降膜蒸發器另一實施例的結構示意圖。

其中，圖1至5中各組件名稱與附圖標記之間的對應關係為：

00換熱箱、00a二次蒸汽出口；

10蒸發箱、10a加熱蒸汽入口；

20冷凝箱、20a冷凝水出口、20b不凝氣體出口；

30換熱元件；

40布液管、41除沫器；

50循環泵；

60驅動件：

70毛刷；

動力傳動機構：

80主動軸、81從動軸、82左主動鏈輪、83左從動鏈輪、84左鏈條、85右鏈條；

聯動機構：

90聯動軸、91主聯動鏈輪、92聯動鏈條、93張緊鏈輪。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，本文中所涉及的方位詞前後、上下和左右是以圖2為基準設定，以筆者視角位於筆者左手側為左，右手側為右，面向筆者側為前，背離於筆者側為後。

請參見圖1，該圖為本發明所提供的臥式降膜蒸發器一實施例的結構示意圖。

本實施例所提供的臥式降膜蒸發器包括換熱箱00、蒸汽箱10、冷凝箱20和換熱管30和布液管40；其中，蒸汽箱10和冷凝箱20分設於換熱箱00兩側並均與換熱箱00固定連接，且蒸汽箱10和冷凝箱20有部分插入換熱箱00內。換熱管30水平設置於換熱箱00內並連通蒸汽箱10和冷凝箱20。蒸汽箱10開設有加熱蒸汽入口10a換熱箱00開設有二次蒸汽出口00a和料液出口，二次蒸汽出口00a位於換熱管30上方；蒸汽箱10開設有加熱蒸汽入口10a；冷凝箱20開設有冷凝水出口20a和不凝氣體出口20b。布液管40的一端敞口，另一端封閉，且沿長度方向依次設置有若干個噴口，布液管40位於換熱箱00內並且其敞口端貫穿換熱箱00伸出於換熱箱00外。

加熱蒸汽經由加熱蒸汽入口10a通入蒸汽箱10後進入換熱管30內，與此同時料液經由敞口端進入布液管40再通過其上噴口噴淋至換熱管30與換熱管30內的加熱蒸汽進行熱交換，加熱蒸汽遇冷液化為冷凝水流入冷凝箱20再由冷凝水出口20a流出，加熱蒸汽中部分不能冷凝的氣體經由冷凝箱20上的不凝氣體出口20b排出，而布液管40噴射的料液受熱後部分受熱汽化為二次蒸汽再通過換熱箱00的二次蒸汽出口00a排出換熱箱00，另一部分沉降至換熱箱00箱底最後經由料液出口排出至換熱箱00外。

為了控制物料的不同蒸發濃縮比，且使物料在換熱元件表面均勻布膜，該臥式降膜蒸發器還設置了循環泵50，該循環泵50用於將流出換熱箱00的料液泵入布液管40。

為了減少二次蒸汽夾帶的霧沫，達到更好的氣液分離效果，該臥式降膜蒸發器在蒸發箱10內設置了除沫器41。詳細地，該除沫器41位於布液管40上方並位於二次蒸汽出口00a正下方。

需要說明的是，本實施例所提供的臥式降膜蒸發器包括若干個換熱管30，這些換熱管30均分為沿前後方向依次間隔設置的多個換熱元件，每個換熱元件為沿豎直方向依次間隔排布的多個換熱管30。

可以理解，在滿足換熱功能、加工及裝配工藝要求基礎上，該臥式降膜蒸發器的換熱元件也可以為沿豎直方向布置的換熱板，還可以為換熱管或換熱板交替排布。

本實施例還提供一種臥式降膜蒸發器的在線除垢裝置，接下來以適用於前述臥式降膜蒸發器的在線除垢裝置為例，結合圖2至4來詳細說明本實施例所提供的在線除垢裝置的具體結構及其除垢原理。其中，圖2為隱去循環泵50後圖1所示臥式降膜蒸發器的結構示意圖，圖3為圖2的俯視結構示意圖，圖4為圖2的側視結構示意圖。

該在線除垢裝置包括驅動件60、毛刷70以及與毛刷70對應設置的動力傳動機構；其中，驅動件60用於通過動力傳動機構驅動毛刷70環繞臥式降膜蒸發器的換熱元件轉動，毛刷70用於掃刷換熱元件外表面的汙垢。

詳細地，動力傳動機構包括主動軸80、從動軸81、左主動鏈輪82、左從動鏈輪83、左鏈條84、右主動鏈輪(圖中未示出)、右從動鏈輪(圖中未示出)和右鏈條85；

其中，主動軸80和從動軸81均轉動連接於臥式降膜蒸發器的換熱箱00；左主動鏈輪82和右主動鏈輪均設置於主動軸80並隨主動軸80同步轉動；左從動鏈輪83和右從動鏈輪均設置於從動軸81並隨從動軸81同步轉動；左鏈條84與左主動鏈輪82和左從動鏈輪83兩者嚙合傳動連接；右鏈條85與右主動鏈輪和右從動鏈輪兩者嚙合傳動連接；毛刷70的一端與左鏈條84固定連接，另一端部與右鏈條85固定連接。

驅動件60啟動驅動主動軸80轉動，左主動鏈輪82和右主動鏈輪隨主動軸80同步轉動，左主動鏈輪82通過左鏈條84帶動左從動鏈輪83轉動，右主動鏈輪通過右鏈條85帶動右從動鏈輪轉動，毛刷70隨左鏈條84和右鏈條85環繞一個換熱元件；轉動，與此同時毛刷70掃刷這一個換熱元件內各換熱管30外表面的汙垢。

這種線除垢裝置的毛刷70沿著換熱元件外表面刷除汙垢，摩擦力小、除垢無死角，且本在線機械除垢裝置在蒸發器內不影響內部的正常工作，解決了臥式降膜蒸發器結垢的國際難題，克服了傳統化學清洗除垢所帶來的一系列問題，提高了臥式降膜蒸發器在汙水處理、化工、食品、造紙、醫藥、海水淡化等行業的競爭力。

此外，本實施例採用鏈傳動機構作為動力傳動機構，傳動簡便，零部件標準化，對除垢裝置和換熱元件的加工、安裝精度要求低。

當然，在滿足驅動毛刷70環繞單組豎列換熱元件轉動功能、加工及裝配工藝要求的基礎上，該動力傳動機構亦可為本領域技術人員慣用的張緊帶傳動機構或者同步帶傳動機構。

優選地，毛刷70平行於單組豎列換熱元件設置，以掃刷的更為徹底和全面。每組僅設置一個毛刷可減小摩擦力，若需要掃刷的頻率更高，可在每組均布設置若干個毛刷。且毛刷70可以是普通的非金屬毛刷，也可以是任何非金屬的薄片或類似能起到相同作用的刷板等。

結合圖3和4可知，臥式降膜蒸發器包括沿前後方向依次間隔設置的多個換熱元件，為了同時完成對這些豎列換熱元件內各換熱元件表面的除垢工作，本實施例的在線除垢裝置可設置於與換熱元件個數相同且對應設置的毛刷70以及動力傳動機構。

但，為了降低在線除垢裝置成本以及降低在線除垢裝置與臥式降膜蒸發器內其他組件之間的裝配幹涉問題，同時使臥式降膜蒸發器在相等體積下的換熱面積最大化，本實施例毛刷70與奇數個換熱元件對應設置，且毛刷70的最大直徑大於相鄰兩個換熱元件之間的間隙，也就是說毛刷70僅環繞奇數個換熱元件轉動,就能滿足對所有換熱元件表面的清垢工作。需要說明的是，本實施例中所涉及豎列換熱元件的編號是由前至後順次設置，或者是由後至前順次設置。

具體到本實施例，如圖4所示，本實施例所提供的臥式降膜蒸發器包括13個由前至後順次間隔設置的換熱元件，且每個換熱元件包括沿豎直方向依次間隔設置的多個換熱管30，為此，本實施例所提供的在線除垢裝置包括7個毛刷70以及分別驅動各毛刷70環繞奇數個換熱元件轉動的7套動力傳動機構。

驅動件60驅動各動力傳動機構帶動對應的毛刷70環繞對應的換熱元件轉動，由於毛刷70的最大外徑大於相鄰兩個換熱元件之間的間隙，運轉時,毛刷70可緊密貼合毛刷70兩側的換熱元件表面，毛刷70轉動一周可同時掃刷相鄰兩個換熱元件外表面的汙垢。

進一步地，為了降低在線除垢裝置的製造成本，本實施例所提供的在線除垢裝置還包括聯動機構，利用該聯動機構在線除垢裝置可由同一個驅動件60同時驅動各動力傳動機構的主動軸80。

詳細地，聯動機構包括聯動軸90、主聯動鏈輪91、從聯動鏈輪(圖中未示出)和聯動鏈條92。

其中，聯動軸90與臥式降膜蒸發器的換熱箱00轉動連接並與驅動件60傳動連接；主聯動鏈輪91設置於聯動軸90並隨聯動軸90同步轉動；從聯動鏈輪與各主動軸80對應設置並隨主動軸80同步轉動；聯動鏈條92與主聯動鏈輪91和各從聯動鏈輪兩者嚙合傳動連接。

驅動件60啟動驅動聯動軸90轉動，主聯動鏈輪91隨聯動軸90同步轉動，聯動軸90通過聯動鏈條92帶動各從聯動鏈輪同步轉動，各從聯動鏈輪進一步分別帶動各自對應的主動軸80轉動。

參見圖5，該圖為本實施例所提供的臥式降膜蒸發器另一實施例的結構示意圖，這一實施例所提供的聯動機構還包括張緊鏈輪93；聯動鏈條92由張緊鏈輪93、主聯動鏈輪91和各從聯動鏈輪張緊嚙合傳動連接，這樣可保證聯動機構的傳動平穩性和穩定性。

此外，為了進一步地提高聯動機構的傳動平穩性和穩定性，本實施例所提供的聯動機構中聯動鏈條92與相鄰兩個從聯動鏈輪中一者的上側輪齒嚙合，另一者的下側輪齒嚙合。

可以想見，與前一種實施例相比，後一種實施例所提供的在線除垢裝置中聯動鏈條92與各從聯動鏈輪嚙合的齒數更多，因此採用後一種聯動機構的傳動平穩性和穩定性較佳。

需要說明的是，為了保證聯動機構傳動平穩性，參見圖2所示，本實施例中包括左右對稱設置的兩組聯動機構。

繼續結合圖2和3所示，本實施例的驅動件60優先採用伺服電機。通過控制伺服電機的轉速或轉向，可調整毛刷的掃刷速度或掃刷方向。由於換熱箱00內布液管40向換熱元件30噴淋料液，若伺服電機安裝於換熱箱00內極易受潮短路損壞。

為了防止上述問題的發生，保證伺服電機正常安全運行，本實施例中伺服電機安裝於換熱箱00外。

具體地，本實施例所提供的臥式降膜蒸發器中伺服電機安裝於冷凝箱20，且聯動軸90貫穿換熱箱00的伸出端通過聯軸器與伺服電機的電樞軸動力連接。

進一步地，為了防止換熱箱00內物料由聯動軸90和換熱箱00轉動連接配合處洩露，本實施例進一步地限定聯動軸90和換熱箱00動密封連接，聯動軸90和換熱箱00優先採用填料密封結構動密封連接。

最後，需要說明的是，本實施例中主動軸80、從動軸81和聯動軸90三者與換熱箱00均通過轉動軸承可轉動地。

此外，本實施例中主動軸80和從動軸81均具體為同軸設置的兩個短半軸。主動軸80的這兩個短半軸同軸設置，且這兩個短半軸通過軸承分別轉動連接於換熱箱00的左側箱板和右側箱板；與左側箱板轉動連接的短半軸用於固定安裝左主動鏈輪82，以便左主動鏈輪83隨該短半軸轉動，與右側箱板轉動連接的短半軸用於固定安裝右主動鏈輪，以便右主動鏈輪隨該短半軸轉動。

同樣，從動軸81的這兩個短半軸同軸設置，且這兩個短半軸通過軸承分別轉動連接於換熱箱00的左側箱板和右側箱板；與左側箱板轉動連接的短半軸用於固定安裝左從動鏈輪83，以便左鏈條84帶動左從動鏈輪83轉動，與右側箱板轉動連接的短半軸用於固定安裝右從動鏈輪，以便右鏈條85帶動右從動鏈輪轉動。

當然，該在線除垢裝置亦可採用單根轉軸作為主動軸80或從動軸81，但由於換熱箱00的體積很大，這就要求主動軸和從動軸均為長度很長的長軸，眾所周知，長軸加工過程中保證較高的同軸度是工藝難點，同時設置在換熱元件上方的長軸會影響布液器的布液效果。

為此，本實施例中主動軸80和從動軸81均採用同軸設置兩個短半軸，再通過聯動機構驅動兩個短半軸同步轉動，可降低對轉軸同軸度加工精度要求，繼而在一定程度上可降低在線除垢裝置整體的製造成本，且運轉時不影響蒸發器的正常工作。

需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。