本发明涉及输送换热设备，特别涉及一种对密封性有要求的螺旋换热输送机及设置于该螺旋换热输送机上的螺旋输送轴。
背景技术：
工业上经常有一些反应器工作时候，需要内部环境与外部环境隔绝，实现内部物料连续输出到外部环境，且物料需要在短时间内高效的实现热交换。例如在使用外热式回转窑做有机物连续热解处理时，回转窑内部的无氧热解环境与外部的有氧环境要严格隔开，物料被热解后产生的碳渣排出时不能使外部空气进入到回转窑内部，排出的高温碳渣要在无氧环境下快速冷却。现有常见的做法有：
1、采用传统滚筒式冷渣机将碳渣冷却到常温。但是，传统滚筒冷渣机填充率小，内部扬尘，容易形成爆炸性粉尘环境，需要通入氮气保护；且传统滚筒冷渣机滚筒结构，进料前罩与出料尾罩相对滚筒运动，难以实现完全密封，容易侵入空气，从热解炉出料到传统滚筒冷渣机需要安装星型卸料器或双插板阀以防止外部空气侵入。而星型卸料器在旋转的过程中还是会带入一定量的空气到炉内，双插板阀在交替打开阀门，隔绝内外环境的运行过程亦会有少量空气进入炉内。
2、采用传统水套换热螺旋输送机倾斜安装，控制输送速度，确保底部始终有物料填满，隔绝外部空气，用多台水套换热螺旋输送机串联，将碳渣冷却。但是，传统水套螺旋输送机，冷却液在外筒夹层和螺旋轴中间管流过，与物料的换热面积过小。此外，传统水套螺旋输送机的螺旋叶片直接焊接在中心轴上，温度过高时，热应力较大，容易产生热变形。
综上所述，如何提供一种换热效率高、热变形程度低的螺旋输送轴及包括该螺旋输送轴且锁气密封效果好的螺旋换热输送机，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的问题之一是如何提供一种换热效率高、热变形程度低的螺旋输送轴。
本发明要解决的问题之二是如何提供一种换热效率高、热变形程度低且锁气密封的螺旋换热输送机。
为解决上述问题之一，本发明提出了一种螺旋输送轴，包括：中心轴，所述中心轴为中空结构；螺旋叶片，所述螺旋叶片为空心结构；膨胀管，所述膨胀管套设于中心轴上，所述螺旋叶片安装于膨胀管上；第一轴头，所述第一轴头为中空结构，设置于中心轴的第一端；中心水管，所述中心水管穿过第一轴头，设置于中心轴的第一端的内部；第二轴头，所述第二轴头设置于中心轴的第二端；换热介质通过中心水管进入到螺旋叶片，再从第一轴头流出。上述结构的螺旋输送轴包括中心轴、螺旋叶片、膨胀管、第一轴头、中心水管和第二轴头，换热介质在通过中心轴的内部时候，间隔外壁进行一次换热，进入螺旋叶片后再进行二次换热，由于螺旋输送轴在工作中一直旋转，螺旋叶片时刻都可搅拌高温物料，换热面积比普通换热螺旋大很多，能实现高效换热。
作为本发明一种螺旋输送轴在一方面的改进，所述膨胀管上开设有与螺旋叶片对应的凹槽。进一步地，通过增设膨胀管，膨胀管上开设有与螺旋叶片对应的凹槽，螺旋叶片安装在膨胀管上，可避免温度过高时，产生热变形。
作为本发明一种螺旋输送轴在一方面的改进，所述凹槽呈螺旋型结构。
作为本发明一种螺旋输送轴在一方面的改进，所述中心轴第一端的上部开设有第一通孔，其第二端的底部开设有第二通孔；所述膨胀管与第一通孔相对应的部位开设有第三通孔，其与第二通孔相对应的部位开设有第四通孔；换热介质通过中心水管经第二通孔和第四通孔进入到螺旋叶片，再经第一通孔和第三通孔从第一轴头流出。
为解决上述问题之二，本发明提出了一种螺旋换热输送机，包括夹套外筒，所述夹套外筒的第一端设置有物料入口，所述夹套外筒的第二端设置有物料出口，所述螺旋换热输送机还包括如上任一项所述的螺旋输送轴，所述夹套外筒套设于所述螺旋输送轴上。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述螺旋换热输送机还包括密封法兰，所述夹套外筒的第一端端面和第二端端面均设置有密封法兰。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述螺旋输送轴的第一端安装有旋转接头，所述旋转接头上设置有第一入口和第一出口，所述第一入口与中心水管相通，所述第一出口与第一轴头相通。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述螺旋换热输送机还包括支座，所述夹套外筒倾斜安装于支座上，所述夹套外筒相对于水平面的倾角为30°～60°。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述螺旋输送轴上螺旋叶片与物料出口的距离至少大于两倍的螺距。即螺旋输送轴距离物料出口有一段距离(大于两倍螺距)不安装螺旋叶片。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述螺旋输送轴的第二端设置有动力装置，所述动力装置通过联轴器与螺旋输送轴连接。
作为本发明一种螺旋换热输送机在一方面的改进，所述夹套外筒的第一端设置有第二入口，其第二端设置有第二出口。
相比现有技术，上述结构的螺旋换热输送机，由于包括如前所述的螺旋输送轴，螺旋叶片中也有换热介质流过，换热面积大大增加，效率提高；螺旋叶片安装在膨胀管上，与螺旋叶片对应的凹槽能吸收热应力产生的热变形。此外，由于夹套外筒的安装倾角为30°-60°，螺旋输送轴距离物料出口有一段距离(大于两倍螺距)不安装螺旋叶片，此段始终有物料填充，以实现隔绝空气从出料口进入热解炉，达到锁气目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明螺旋换热输送机一实施例的结构示意简图；
图2为本发明螺旋输送轴一实施例的剖视图。
附图标记的对应关系为：
1旋转接头
2螺旋输送轴
3夹套外筒
4密封法兰
5联轴器
6减速电机
7支座
1.1第一入口
1.2第一出口
2.1中心水管
2.2第一轴头
2.3中心轴
2.4膨胀管
2.5螺旋叶片
2.6第二轴头
2.7凹槽
2.3.1第一通孔
2.3.2第二通孔
2.3.3第三通孔
2.3.4第四通孔
3.1物料入口
3.2物料出口
3.3第二入口
3.4第二出口
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示的技术特征的数量。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的螺旋换热输送机的结构，包括夹套外筒3、螺旋输送轴2、物料入口3.1和物料出口3.2，物料入口3.1设置于夹套外筒3的左端上部，物料出口3.2设置于夹套外筒3的右端下部；螺旋输送轴2具体包括中心水管2.1、第一轴头2.2、中心轴2.3、膨胀管2.4、螺旋叶片2.5和第二轴头2.6，其中，中心轴2.3和第一轴头2.2均为中空结构，螺旋叶片2.5为空心结构，第一轴头2.2设置于中心轴2.3的左端，第二轴头2.6设置于中心轴2.3的右端，中心水管2.1穿过第一轴头2.2，设置于中心轴2.3的左端的内部，膨胀管2.4套设于中心轴2.3上，螺旋叶片2.5安装于膨胀管2.4上，换热介质通过中心水管2.1进入到螺旋叶片2.5，再从第一轴头2.2流出。
通过上述设置，换热介质在通过中心水管2.1进入中心轴2.3的内部时候，间隔外壁进行一次换热，由于螺旋叶片2.5为空心结构，换热介质通过中心轴2.3进入螺旋叶片2.5后再进行二次换热，由于螺旋输送轴2在工作中一直旋转，螺旋叶片2.5时刻都可搅拌高温物料，换热面积比普通换热螺旋大很多，能实现高效换热；同时，通过增设膨胀管2.4，螺旋叶片2.5安装在膨胀管2.4上可以缓解热变形。优选地，螺旋叶片2.5焊接在膨胀管2.4上。需要说明的是，上述换热介质可为冷却液体，亦可为冷媒气体，还可为能够进行热交换的其他介质。
如图2所示，中心轴2.3左端的上部开设有第一通孔2.3.1，其右端的底部开设有第二通孔2.3.2；膨胀管2.4与第一通孔2.3.1相对应的部位开设有第三通孔2.3.3，其与第二通孔2.3.2相对应的部位开设有第四通孔2.3.4；换热介质通过中心水管2.1经第二通孔2.3.2和第四通孔2.3.4进入到螺旋叶片2.5，再经第一通孔2.3.1和第三通孔2.3.3从第一轴头2.2流出。图2中的箭头流向即为换热介质的流向路径。
在进一步地技术方案中，膨胀管2.4上开设有与螺旋叶片2.5对应的凹槽2.7，该凹槽2.7用于吸收热应力产生的热变形。为更好地安装螺旋叶片2.5，凹槽2.7优选呈螺旋型结构。
故此，上述螺旋输送轴2包括中心水管2.1、第一轴头2.2、中心轴2.3、膨胀管2.4、螺旋叶片2.5和第二轴头2.6，换热介质从中心水管2.1进入到中心轴2.3内部，经第二通孔2.3.2和第四通孔2.3.4进入到螺旋叶片2.5，再经第一通孔2.3.1和第三通孔2.3.3沿着第一轴头2.2流出，在输送物料的同时，利用螺旋叶片2.5充分换热实现物料的快速冷却；又由于螺旋叶片2.5安装在膨胀管2.4上，减少热变形的产生，延长了部件的使用寿命。
同时，如图1所示，本实施例中的螺旋换热输送机还包括密封法兰4和旋转接头1，夹套外筒3的左端端面和右端端面上均设置有密封法兰4，通过密封法兰更好地保证了螺旋换热输送机的密封环境，隔绝空气进入，实现碳渣的无氧化冷却；旋转接头1上设置有第一入口1.1和第一出口1.2，第一入口1.1与中心水管2.1相通，第一出口1.2与第一轴头2.2相通，旋转接头1可以实现换热介质从第一入口1.1进入，从第一出口1.2排出。
此外，值得提及的是，前述螺旋换热输送机还包括支座7、联轴器5和动力装置，夹套外筒3倾斜安装于支座7上，夹套外筒3相对于水平面的倾角为30°～60，高温的热解碳渣从物料入口3.1进入夹套外筒3内部以后，动力装置通过联轴器5驱动螺旋输送轴2旋转，将碳渣提升到物料出口3.2排出。优选地，该动力装置为减速电机6。需要说明的是，螺旋输送轴2上螺旋叶片2.5与物料出口3.2的距离至少大于两倍的螺距，即螺旋输送轴2上距离物料出口3.2有一段距离(大于两倍螺距)不安装螺旋叶片2.5，此段没有输送能力，需要物料入口3.1源源不断有碳渣补充，才能将碳渣从物料出口3.2溢出。当没有补充的时候，此段始终有物料填充，以实现隔绝空气从物料出口3.2进入热解炉，达到锁气的效果。
进一步地，为更快速地实现热解碳渣的冷却，夹套外筒3中亦通入了换热介质，夹套外筒3的左端设置有第二入口3.3，其右端设置有第二出口3.4，换热介质从第二入口3.3进入，第二出口3.4流出。如图1所示，第二入口3.3位于夹套外筒3的左端下部，第二出口3.4位于夹套外筒3的右端上部。
本发明中螺旋换热输送机工作原理具体如下：
螺旋换热输送机工作时，物料(从热解炉出来的碳渣)通过物料入口3.1进入到螺旋换热输送机内部，换热介质通过第一入口1.1经中心水管2.1进入到空心轴2.3内部，再通过第二通孔2.3.2和第四通孔2.3.4进入到螺旋叶片2.5中，减速电机6通过联轴器5驱动螺旋输送轴2转动，物料由螺旋输送轴2从左端向右端输送，换热介质与物料同向流动，物料最终由物料出口3.2排出，换热介质通过第一通孔2.3.1和第三通孔2.3.3由第一轴头2.2排出；此外，为更好实现换热效果，夹套外筒3中亦注入换热介质，换热介质从第二入口3.3流入，从第二出口3.4流出，以实现物料与外壁的换热。
综上所述，本发明实施例提供的螺旋换热输送机包括上述螺旋输送轴2，由于上述螺旋输送轴2具有换热效率高、热变形程度低的效果，因此，设有该螺旋输送轴2的螺旋换热输送机也应具备相应的技术效果，兹不赘述。同时，由于螺旋换热输送机上还设置有密封法兰4，螺旋输送轴2上螺旋叶片2.5与物料出口3.2的距离至少大于两倍的螺距，夹套外筒3相对于水平面的安装倾角为30°～60°，保证了实现隔绝空气快速冷却热解碳渣，达到锁气目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。