一种连续凝华结晶机的制作方法

本发明涉及一种连续凝华结晶机,具体涉及一种高效的气体物料的收集设备。

背景技术：

目前许多的化工生产中，气体物料的收集设备仍然相当落后，还停留在间歇式冷凝捕集再加热融化收集状态。在收集过程中，多采用气体物料逐渐凝结成固体在翅片冷凝管表面，随着凝结物料的增加，冷凝传热系数下降，冷凝效果逐渐变差，到无法冷凝后暂停冷凝，切换热源融化物料进行放料，完成放料后，再切换冷媒进行物料凝华收集，如此循环。造成整体凝结效率低，切换操作频繁。同时需要切换冷热两种介质，对设备材质的反复冷热冲击易使设备产生温差应力引发设备疲劳。

有些气体物料在冷凝捕集后，再加热融化的过程中易发生自聚合或者热分解反应，造成物料的损失和污染。这类物料在冷凝后，通常需要打开冷凝设备后，用高压水枪冲刷下来或者其他物理方式收集，现场的操作条件恶劣艰苦。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种连续凝华结晶机，实现气体物料凝华、结晶与收集过程的连续进行。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：

一种连续凝华结晶机，包括箱体和设置于箱体内的至少一组翅片管束组，所述箱体上设有物料进口和气体出口，所述物料进口设置于箱体上部，所述气体出口设置于箱体下部；所述翅片管束组设置于箱体上部内，每组翅片管束组包括多根翅片管束，所述多根翅片管束相平行地排列且一一相互交错，所述多根翅片管束旁设有多个相平行设置的梳状刮板，所述梳状刮板的刮齿与翅片管束上的翅片相接触，所述翅片管束的两端和梳状刮板的两端均设置于箱体上，所述多根翅片管束同侧的一端处均设有传动齿轮，相邻两根翅片管束通过各自的传动齿轮相互啮合传动而同步转动，所述多根翅片管束中的一根翅片管束与设置于箱体外的翅片管旋转电机相连接；所述箱体下部设有固定卸装口，箱体下部内设有螺旋输送轴，所述螺旋输送轴的一端与设置于箱体外的螺旋输送机连接，螺旋输送轴的另一端延伸至固定卸装口处。

优选地，所述多根翅片管束相平行地排列成两排，这两排的翅片管束一一相互交错，两排中任意一排中相邻的两根翅片管束与另一排中相近的一根翅片管束分布呈正三角形状，所述梳状刮板设置于该正三角形的中心，所述梳状刮板上具有三排120°均布的刮齿，这三排刮齿分别与呈正三角形状分布的三根翅片管束上的翅片相对应。

优选地，所述梳状刮板的刮齿与翅片管束的翅片间距相切合且成45°。

优选地，所述多根翅片管束中包括以两根翅片管束为一组连接呈u形的u形翅片管，该u形翅片管的结构为：两根翅片管束同侧的一端中一为入口，另一为出口，两根翅片管束的该端处均设置传动齿轮，两根翅片管束同侧的另一端均设有旋转阀，两旋转阀通过旋转阀连通管相连接。

优选地，与翅片管旋转电机相连的翅片管束为多根翅片管束中最末端的翅片管束，该翅片管束上的传动齿轮通过皮带轮与翅片管旋转电机相连。

优选地，所述物料进口上设有拌热口；所述箱体下部外侧设有半圆管夹套，所述半圆管夹套上设有入口和出口。

优选地，所述箱体上设有温度计接口、压力表接口、安全泄放接口。

优选地，所述箱体上设有视镜观察口和检修人孔。

优选地，所述螺旋输送轴倾斜设置，所述螺旋输送轴的另一端为下端，所述固定卸装口竖直向下设置，所述固定卸装口处设有用于接物料的存储容器。

优选地，所述箱体上设有加强圈和/或加强筋。

本发明的优点在于：气体物料在内部的翅片管束上冷凝，转动的翅片管束通过梳状刮板的刮片作用将凝结的固体物料从翅片上刮离，物料因为重力堆积在箱体底部存料空间,底部存料空间通过螺旋输送装置将固体物料输送至装卸口。其中，翅片管束中采用u形翅片管，能更高效地利用冷却介质。而且翅片管束和梳状刮板的布置结构采用三根翅片管束呈正三角形状排布，三角形中心设置一个梳状刮板，就可以实现对三根翅片管束的同时刮料，这是一种使梳状刮板能高效刮料、减少梳状刮板设置数量、安装更紧凑的布置结构。另外，需要清理附着在箱体下部的物料时，可以在设置于箱体下部外的半圆管夹套内通热介质将物料融化排出。本发明在气体物料收集过程中无需切换冷热两种介质，避免了因对设备材质的反复冷热冲击，而使设备产生温差应力引发的设备疲劳，实现了气体物料凝华、结晶与收集过程的连续进行，提高了凝华结晶的效率，节约了换热面积。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明一实施例中翅片管束和梳状刮板的布置结构示意图。

图4为本发明一实施例中梳状刮板的刮齿和翅片管束的翅片的布置结构示意图。

图中标注如下：

1-螺旋输送机

2-气体出口

3-箱体加强圈

4-箱体

5-半圆管夹套入口

6-翅片管冷却入口

7-翅片管冷却出口

8-翅片管旋转电机

9-皮带轮

10-传动齿轮

11-冷凝翅片

12-刮板式视镜观察口

13-温度计接口

14-压力表接口

15-安全泄放接口

16-拌热口

17-物料进口

18-旋转阀连通管

19-内置加强筋

20-冷凝管

21-旋转阀

22-半圆管夹套

23-检修人孔

24-半圆管夹套出口

25-固体装卸口

26-支架

27-螺旋输送轴

28-梳状刮板

29-刮齿。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1和图2，一种连续凝华结晶机，包括箱体4和设置于箱体4内的至少一组翅片管束组。在实施例中，所述翅片管束组的数量为四组。

所述箱体4上设有物料进口17和气体出口2，气体物料从物料进口17进入箱体4，从气体出口2从箱体4内排出。在实施例中，所述物料进口17设置于箱体4上部，所述气体出口2设置于箱体4下部，所述物料进口17和气体出口2均为法兰盘接口，法兰盘接口由管体部分和法兰盘部分相连构成，其中，作为物料进口17的法兰盘接口的管体部分上设有拌热口16，拌热口16的作用是防止高温物料一进入冷凝设备内就堵塞管口，因为真实的物料凝华中，一定是某些容易凝华的物料先凝华，这时如果大量物料凝华在设备物料进口17的话，就会堵塞住，所以这个物料进口17需要拌热，防止容易凝华的物质在物料进口处堆积，造成管口堵塞。

所述翅片管束组设置于箱体4上部内，每组翅片管束组包括多根翅片管束，每根翅片管束都是由冷凝管20和安装于冷凝管20上的冷凝翅片11（下面简述为翅片）构成，翅片管束通常为金属制成，冷凝管20用于内通冷介质，所述多根翅片管束相平行地排列且一一相互交错，所述多根翅片管束旁设有多个相平行设置的梳状刮板28，所述梳状刮板28上具有至少一排刮齿29，该排刮齿29采用非金属材料制作，所述梳状刮板28的刮齿29与翅片管束上的翅片相接触，翅片与刮齿29可以成倾斜角安装，作用是减少非金属的刮齿29与金属的翅片之间的磨损，提高刮齿29的使用寿命。所述翅片管束的两端和梳状刮板28的两端均可拆卸地连接于箱体4上，所述翅片管束的两端还从箱体4内延伸至箱体4外来用于冷介质的通入和流出，所述梳状刮板28为锁紧固定，梳状刮板28的刮齿29角度固定，所述多根翅片管束同侧的一端处均固定安装有传动齿轮10，相邻两根翅片管束通过各自的传动齿轮10相互啮合传动而同步转动，所述多根翅片管束中的一根翅片管束与设置于箱体4外的翅片管旋转电机8相连接，这样通过翅片管旋转电机8工作带动一根翅片管束旋转，该翅片管束就可以通过传动齿轮10带动其他翅片管束同步旋转，由于翅片管束在不停地旋转，固定在翅片管束旁的梳状刮板28上的刮齿29可以连续地将冷凝翅片11上凝结的物料刮落。

在实施例中，每组翅片管束组中多根翅片管束和多个梳状刮板28的排布结构为：参见图3，所述多根翅片管束相平行地排列成两排，这两排的翅片管束一一相互交错，两排中任意一排中相邻的两根翅片管束与另一排中相近的一根翅片管束分布呈正三角形状，所述梳状刮板28设置于该正三角形的中心，所述梳状刮板28上具有三排120°均布的刮齿29，这三排刮齿29分别与呈正三角形状分布的三根翅片管束上的翅片相对应，并且梳状刮板28的刮齿29与翅片管束的翅片间距相切合，参见图4，翅片与刮齿29成45°安装，该点图4中未示出。这种三根翅片管束呈正三角形状排布的结构使得只需在三角形中心设置一个梳状刮板28就可以实现对三根翅片管束的同时刮料，是一种使梳状刮板28能高效刮料、减少梳状刮板28设置数量、安装更紧凑的布置结构。

在实施例中，与翅片管旋转电机8相连的翅片管束为多根翅片管束中最末端的翅片管束，该翅片管束上的传动齿轮10通过皮带轮9与翅片管旋转电机8相连。

在实施例中，每组翅片管束组中的多根翅片管束中不仅包括单根设置的翅片管束，还包括以两根翅片管束为一组连接呈u形的u形翅片管，该u形翅片管的结构为：两根翅片管束同侧的一端中一为翅片管冷却入口6，另一为翅片管冷却出口7，两根翅片管束的该端处均设置传动齿轮10，两根翅片管束同侧的另一端均设有旋转阀21，两旋转阀21通过旋转阀21连通管18相连接。比起单根翅片管束内通的冷介质只能单向通入和流出，这种u形翅片管使得冷介质的通入和流出形成一u形的循环，更高效地利用了冷介质。

所述箱体4下部设有固定卸装口，箱体4下部内设有螺旋输送轴27，所述螺旋输送轴27的一端与设置于箱体4外的螺旋输送机1连接，螺旋输送轴27的另一端延伸至固定卸装口处。在实施例中，所述螺旋输送轴27倾斜设置，所述螺旋输送轴27的另一端为下端，所述固定卸装口竖直向下设置，所述固定卸装口处设有用于接物料的存储容器。这样通过螺旋输送机1工作带动螺旋输送轴27转动，将收集的物料连续的输送至固体装卸口25，固体装卸口25连续放料至存储容器实现连续出料。其中，存储容器在实际生产中是根据物料的运输方式来选用具体的容器，比如存储容器用标准桶，那么就在固体装卸口25加装闸阀和放料金属软管后，直接将金属软管插入标准桶中，桶满了就关掉闸阀，移开满桶，放好空桶，控制好金属软管，打开阀门，继续放料，以此循环；如果是罐车的话，也是依此循环放料。

所述箱体4下部外侧设有半圆管夹套22，所述半圆管夹套22上设有入口和出口。在实施例中，半圆管夹套22呈螺旋状覆盖于箱体4下部外侧，上端为半圆管夹套入口5，下端为半圆管夹套出口24。由于物料是靠重力堆积收集于箱体4下部内，会出现附着于箱体4内壁的情况，这样在需要清理附着在箱体4下部的物料时，可以在半圆管夹套22内通热介质将物料融化排出。

在实施例中，所述箱体4上设有温度计接口13、压力表接口14、安全泄放接口15，用于监测物料的收集状态。所述温度计接口13、压力表接口14、安全泄放接口15均设置于箱体4的顶部且接口竖直向上。

在实施例中，所述箱体4上设有视镜观察口和检修人孔23。所述视镜观察口设置于箱体4上部，并且该视镜观察口为带有刮板的刮板式视镜观察口12，所述检修人孔23设置于箱体4下部，便于工人进入进行检修。

所述箱体4上设有加强圈和/或加强筋，加强圈用于增强箱体4整体的刚性和稳定性，加强筋用于增强箱体4局部的刚性和稳定性，在实施例中，箱体4外侧设有箱体加强圈3，箱体4内侧设有内置加强筋19。

在实施例中，箱体4通过外设的支架26支撑于地面上。

本发明连续凝华结晶机的作用可简述为：主要实现凝华、结晶与收集过程的连续进行，气体物料在内部的翅片管束上冷凝，转动的翅片管束通过梳状刮板28的刮片作用将凝结的固体物料与翅片刮离，通过底部存料空间螺旋输送装置连续出料。

其中，本发明中翅片管束的翅片上堆积的料层薄而均匀，热阻小，传热系数固定，有效地避免了物料料层逐渐堆积后热阻上升而导致传热系数减少的弊端，提高了传热效率，节约了换热面积。相比于普通固定式的翅片管束，由于物料连续的冷却或逐渐堆积在翅片的表面，物料堆积越来越厚，随着厚度的增加，翅片表面的热阻越来越大，总传热系数越来越小，翅片逐渐不能冷凝物料了。但是本发明采用旋转翅片与刮板之间的刮离作用，翅片每转一圈，刮板就将凝结的物料刮离一次，即使刮板与翅片之间有点间隙，也能控制物料在翅片表面非常少且很均匀，这样可以保证翅片表面热阻始终很低，翅片的总传热系数始终很大，这样物料就能不断地在翅片表面凝结。另外，关于本发明连续出料这点是因为与传统的热熔冷凝器相比，传统的热熔冷凝器在完成一定量的物料冷凝后，由于物料在翅片上面结满了，不能再冷凝物料的时候，只能停下来，将设备内的冷媒改为热媒，让物料熔化成液体，再流到储存容器中，等物料熔化成液体放料完成后，再将翅片内的热媒改为冷凝，进行冷凝操作，以此循环。总之，传统的热熔冷凝器只能冷媒凝华，热媒放料，凝华过程会中断，而本发明可以连续地凝华物料，并且连续地输送固体物料，所以说连续出料。

本发明连续凝华结晶机的详细工作原理：气体物料经物料进口17进入箱体4内，遇到通有循环冷介质的冷凝管20而凝结于冷凝翅片11上。翅片管束内循环冷介质由翅片管冷却入口6进，由翅片管冷却出口7出，形成循环带走热量。各翅片管束通过各自的传动齿轮10互相传动，每组翅片管束组的最末端翅片管束上的传动齿轮10通过皮带轮9与翅片管旋转电机8相连，由翅片管旋转电机8提供驱动动力。传动齿轮10均设于翅片管束的一端，另一端采用旋转阀21与旋转阀21连通管18相连呈u形，在翅片管束内部冷介质循环的前提下保证了翅片管束的顺畅转动。每三个翅片管束形成的三角形中心设有梳妆刮板，由于翅片管束在不停的旋转，梳妆刮板可以连续地将冷凝翅片11上凝结的物料刮落，物料因为重力作用堆积收集于箱体4的下部的存料空间。箱体4下部的存料空间通过螺旋输送机1将收集的物料连续地通过固体装卸口25送出。箱体4外有半圆管夹套22，在需要清理附着在箱体4下部的物料时，可以在半圆管夹套22内通热介质将物料融化排出。箱体4上设置有温度计接口13、压力表接口14、安全泄放接口15用于监测物料的收集状态。同时设置有刮板式视镜观察口12可以观察箱体4内部的传动状态，设置有检修人孔23来方便检修。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。