一种转鼓加热搅拌装置的制作方法

本发明涉及一种转鼓加热搅拌装置，属于高粘聚合物生产制造设备技术领域，可用于聚酯、尼龙等物料的加热、干燥及固相聚合。

背景技术：

聚酯固相缩聚增粘产品已得到广泛应用，聚酯固相缩聚增粘是将具有一定分子量的聚酯预聚体加热到其熔点以下玻璃化温度以上，通过抽真空或惰性气体的保护并带走小分子产物，使缩聚反应得到继续。传统上采用真空转鼓进行固相缩聚，采用转鼓加热油管作用在于使转鼓中的聚酯切片按照设定曲线升温，使其在固态下可以达到反应条件。

公告号为CN 201276613Y的中国实用新型公开了一种辅助电加热的转鼓装置，在转鼓的投料口和出料口附近设置了电加热棒。虽然提高了生产效率，但是综合能耗比较高，对企业的电力容量提出了更高的要求。

公开号为CN 104324663 A的中国发明专利申请公开了一种转鼓加热装置，在转鼓中设有多根第一加热油管，多根第一加热油管沿转鼓的内壁均匀分布，转鼓中还设有两根相互垂直、并贯通于转鼓的第二加热油管。该转鼓加热装置虽然增加了第二加热油管，但是总体的加热面积仍然比较小，总体加热时间仍然比较长。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种转鼓加热搅拌装置，加热面积大，物料混合搅拌效果好，物料受热均匀、干燥及固相聚合速度快。

为解决以上技术问题，本发明的一种转鼓加热搅拌装置，包括转鼓壳体，所述转鼓壳体包括相互嵌套且共轴线的转鼓内壳和转鼓外壳，所述转鼓壳体长度方向的轴线与水平面呈25°～33°夹角，所述转鼓壳体的左、右侧角部分别设有共轴线且沿水平线向外延伸的转鼓轴，所述转鼓轴分别通过轴承座支撑在支座上，所述转鼓壳体由转鼓驱动机构驱动转动，所述转鼓壳体的上侧或下侧角部设有进出料口，所述转鼓内壳的内腔设有用于抽气的抽气帽，所述转鼓内壳和转鼓外壳之间设有夹套加热腔，所述转鼓内壳的内腔设有导热油加热盘管。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：当进出料口朝上时，将物料从进出料口投入转鼓壳体的内腔，然后将进出料口关闭；转鼓壳体在转鼓驱动机构的驱动下旋转，物料在转鼓壳体内腔被反复翻转，夹套加热腔和导热油加热盘管对物料进行双重加热，使物料迅速干燥并被加热到其熔点以下玻璃化温度以上，通过抽气帽将加热产生的小分子产物抽出，使缩聚反应得到继续，物料迅速增粘。转鼓壳体的轴线与水平面呈25°～33°夹角既可以保证物料在转鼓壳体内腔的轴向流动性，又能避免物料过于堆积在下方角部，保持较大的散布面积，使物料与夹套加热面和导热油加热盘管具有更大的换热面积。

作为本发明的改进，所述转鼓轴均为空心轴，其中一根转鼓轴为抽真空端转鼓轴，另一根转鼓轴为导热油进出端转鼓轴，所述抽真空端转鼓轴的外端头安装有抽真空端旋转接头，所述抽真空端旋转接头的中心管沿所述抽真空端转鼓轴的中心孔伸入所述转鼓内壳的内腔且拐弯向上，所述抽气帽安装在所述抽真空端旋转接头中心管的内端头上部，所述抽真空端旋转接头中心管的外端头伸出所述抽真空端旋转接头外且连接有抽真空口。抽真空口与负压系统相连接，抽真空端转鼓轴在转动时，抽真空端旋转接头的中心管保持不动，抽气帽的顶部始终朝上且始终位于转鼓壳体内腔的上半部，保证抽真空的效果且避免物料颗粒落入抽气帽内腔。

作为本发明的进一步改进，所述导热油进出端转鼓轴的外端头安装有导热油进出端旋转接头，沿所述导热油进出端旋转接头的轴线设有导热油进出端旋转接头中心管，所述导热油进出端旋转接头中心管与所述导热油进出端旋转接头的壳体之间设有旋转接头进油腔，所述旋转接头进油腔与所述导热油进出端转鼓轴的中心孔道相连通，所述导热油进出端旋转接头的壳体圆周上部设有旋转接头导热油进口，所述导热油进出端转鼓轴的圆周上均匀分布有多个与所述夹套加热腔相通的转鼓轴透油孔；所述转鼓外壳远离导热油进出端转鼓轴的中心设有夹套加热腔导热油出口，所述夹套加热腔导热油出口连接有导热油回流管，所述导热油回流管沿所述转鼓外壳的外壁向导热油进出端转鼓轴所在一侧延伸，所述导热油回流管的延伸端伸入所述导热油进出端转鼓轴的内腔并且与所述导热油进出端旋转接头中心管的内端头相连接，所述导热油进出端旋转接头中心管的外端头从所述导热油进出端旋转接头壳体的外端头伸出，所述导热油进出端旋转接头中心管的外端头设有旋转接头导热油出口。导热油进出端转鼓轴在随转鼓壳体转动过程中，导热油进出端旋转接头中心管保持不动，高温导热油从导热油进出端旋转接头壳体圆周上的旋转接头导热油进口进入导热油进出端旋转接头中心管与导热油进出端旋转接头壳体之间的旋转接头进油腔，然后进入导热油进出端转鼓轴的中心孔道，从转鼓轴透油孔进入夹套加热腔，充满夹套加热腔并向左流动，直至从转鼓外壳另一端中心的夹套加热腔导热油出口流出，通过导热油回流管向导热油进出端转鼓轴所在一侧流动并进入导热油进出端旋转接头中心管，最后从旋转接头导热油出口流出；保证了夹套加热腔的温度场均匀，从外部对物料进行加热。

作为本发明的进一步改进，所述导热油加热盘管的进油端与所述导热油进出端转鼓轴的内端头相连接且与所述导热油进出端转鼓轴的中心孔道相通；所述导热油加热盘管的出油端穿过所述转鼓壳体且通过汇流三通与所述导热油回流管相连接。导热油从导热油进出端转鼓轴的中心孔道进入夹套加热腔的同时，从导热油进出端转鼓轴中心孔道的左端头进入导热油加热盘管，沿导热油加热盘管蜿蜒曲折前进，直至从导热油加热盘管的出油端通过汇流三通进入导热油回流管，与夹套加热腔的出油共同沿导热油回流管向导热油进出端转鼓轴所在一侧流动。导热油加热盘管与夹套加热腔形成并联关系，都直接与高温导热油相连，使得转鼓内壳和其内腔的加热强度同样很大。

作为本发明的进一步改进，所述导热油回流管的入口段内腔设有限流孔板，所述限流孔板位于所述夹套加热腔导热油出口与所述汇流三通之间，所述限流孔板的孔径比使夹套加热腔与导热油加热盘管的流量比等于两者之间的换热面积比。由于导热油加热盘管的流道截面积远远小于夹套加热腔的流道截面积，而且导热油加热盘管的流道长度远远大于夹套加热腔的流道长度，使得导热油加热盘管两端的压差远大于夹套加热腔两端的压差，在夹套加热腔导热油出口设置限流孔板，增加夹套加热腔导热油流出的阻力，有利于平衡导热油加热盘管与夹套加热腔的流量，使转鼓内壳和其内腔的温度场更加均匀。

作为本发明的进一步改进，所述导热油加热盘管沿所述转鼓内壳的轴向往复折返且首尾相连，每层导热油加热盘管相互平行且均匀分布在与所述转鼓内壳的内壁间隔一段距离的换热圆柱面上，所述换热圆柱面沿转鼓内壳内腔的径向至少设有一层。本发明的导热油加热盘管沿转鼓内壳的长度方向蛇形折返，并且沿转鼓内壳内腔的圆柱面环绕一周，实现了沿转鼓内壳的全长度方向及全圆周方向均布置导热油加热盘管，与传统的沿转鼓内壳径向布置加热盘管的做法相比，加热面积增加了数倍甚至于数十倍，大大提高了加热强度，且导热油沿导热油加热盘管流动过程中没有盲区。由于导热油加热盘管沿转鼓内壳的轴向往复折返，使得转鼓内壳的内腔两端的温度十分均匀；转鼓壳体在旋转过程中，所有的物料在被翻转时必然要穿过导热油加热盘管形成的圆柱面，从而所有的物料都会接触到导热油加热盘管，进一步提高了加热效率。

作为本发明的进一步改进，所述转鼓内壳的内壁设有支撑各层所述导热油加热盘管的环形支撑圈，各层导热油加热盘管的两端分别嵌装于所述环形支撑圈的内缘凹槽中，各所述环形支撑圈与所述转鼓内壳相接触的圆周上均匀分布有多个物料通孔。环形支撑圈对导热油加热盘管起到支撑和定位作用，在翻转过程中，位于环形支撑圈底部的物料颗粒都能穿过物料通孔向下方流动，避免局部的物料过热。

作为本发明的进一步改进，所述转鼓内壳由位于内层的内壳不锈钢板和位于外层的内壳碳钢板复合而成，所述转鼓外壳为碳钢板，所述内壳碳钢板与所述转鼓外壳之间均匀连接有多个碳钢支撑管。与物料接触的是内壳不锈钢板，可以确保物料不会受到污染，在内壳不锈钢板外侧复合内壳碳钢板，可以提高整个转鼓内壳的强度，减薄转鼓内壳的壁厚，使设备整体重量轻，制造成本低；内壳碳钢板及转鼓外壳与碳钢支撑管采用相同材质，保证了碳钢支撑管两端的焊接性能。由于转鼓在工作中需要频繁地升温降温，内壳碳钢板及转鼓外壳与碳钢支撑管采用相同材质，具有相同的热膨胀系数，可以减小升降温过程产生的热应力，避免焊缝被撕裂。

作为本发明的进一步改进，所述转鼓驱动机构与所述抽真空端转鼓轴位于同一侧，所述转鼓驱动机构包括由主电机驱动的减速机，所述减速机的输出轴上安装有主链轮，所述抽真空端转鼓轴上安装有转鼓轴链轮，所述转鼓轴链轮与所述主链轮通过链条传动连接。出于抽真空的需要，导热油进出端旋转接头中心管的直径比较大，导致抽真空端转鼓轴比导热油进出端转鼓轴的直径更大，强度也更高，抽真空端转鼓轴上更加便于开设键槽和轴肩，通过键和轴肩实现转鼓轴链轮的径向与轴向固定；且抽真空端转鼓轴中没有高温导热油通过，即使在工作中发生裂纹或者断裂，不会有高温导热油溅出，避免发生重大安全事故。

作为本发明的进一步改进，所述转鼓壳体的轴线与水平面之间的夹角为28°，所述转鼓轴链轮与所述主链轮的齿数比为1:3，所述转鼓轴链轮的转速在2转/分钟以下。转鼓壳体的轴线与水平面之间的夹角为28°可以确保出料时封头底部物料无残留；由于转鼓的重量比较大，停车和启动所消耗功率比较大，将转鼓轴链轮与主链轮的齿数比设为1:3，以及将转鼓轴链轮的转速控制在2转/分钟以下，可以减缓启动对转鼓驱动机构的冲击。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明转鼓加热搅拌装置的主视图。

图2为设置一层导热油加热盘管的转鼓内壳内腔截面图。

图3为设置两层导热油加热盘管的转鼓内壳内腔截面图。

图中：1.转鼓外壳；1a.夹套加热腔导热油出口；2.转鼓内壳；3.碳钢支撑管；4.进出料口；5.抽真空端转鼓轴；6.抽真空端旋转接头；6a.抽真空端旋转接头中心管；6b.抽真空口；6c.抽气帽；6d.温度检测探头；7.导热油进出端转鼓轴；8.导热油进出端旋转接头；8a.旋转接头导热油进口；8b.导热油进出端旋转接头中心管；8c.旋转接头导热油出口；8d.转鼓轴透油孔；9.导热油加热盘管；10.导热油回流管；10a.汇流三通；10b.限流孔板；11.环形支撑圈；11a.物料通孔；12.取样管；12a.密封管帽；13.主电机；14.减速机；15.主链轮；16.链条；17.转鼓轴链轮；18.轴承座；19.支座； V1.第一取样阀；V2.第二取样阀。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的包括转鼓壳体，转鼓壳体包括相互嵌套且共轴线的转鼓内壳2和转鼓外壳1，转鼓壳体长度方向的轴线与水平面呈25°～33°夹角，转鼓壳体的左、右侧角部分别设有共轴线且沿水平线向外延伸的转鼓轴，转鼓轴分别通过轴承座18支撑在支座19上，转鼓壳体由转鼓驱动机构驱动转动，转鼓壳体的上侧或下侧角部设有进出料口4，转鼓内壳2的内腔设有用于抽气的抽气帽6c，转鼓内壳2和转鼓外壳1之间设有夹套加热腔，转鼓内壳2的内腔设有导热油加热盘管9。

当进出料口4朝上时，将物料从进出料口4投入转鼓壳体的内腔，然后将进出料口4关闭；转鼓壳体在转鼓驱动机构的驱动下旋转，物料在转鼓壳体内腔被反复翻转，夹套加热腔和导热油加热盘管9对物料进行双重加热，使物料迅速干燥并被加热到其熔点以下玻璃化温度以上，通过抽气帽6c将加热产生的小分子产物抽出，使缩聚反应得到继续，物料迅速增粘。转鼓壳体的轴线与水平面之间的夹角为25°～33°，既可以保证物料在转鼓壳体内腔的轴向流动性，又能避免物料过于堆积在下方角部，保持较大的散布面积，使物料与夹套加热面和导热油加热盘管9具有更大的换热面积。

转鼓轴均为空心轴，其中一根转鼓轴为抽真空端转鼓轴5，另一根转鼓轴为导热油进出端转鼓轴7，抽真空端转鼓轴5的外端头安装有抽真空端旋转接头6，抽真空端旋转接头6的中心管沿抽真空端转鼓轴5的中心孔伸入转鼓内壳2的内腔且拐弯向上，抽气帽6c安装在抽真空端旋转接头中心管6a的内端头上部，抽真空端旋转接头中心管6a的外端头伸出抽真空端旋转接头6外且连接有抽真空口6b。抽真空口6b与负压系统相连接，抽真空端转鼓轴5在转动时，抽真空端旋转接头中心管6a保持不动，抽气帽6c的顶部始终朝上且始终位于转鼓壳体内腔的上半部，保证抽真空的效果且避免物料颗粒落入抽气帽6c内腔。

温度检测探头6d从抽真空端旋转接头中心管6a的外端头沿抽真空端旋转接头中心管6a的轴线向内延伸，直至插入转鼓内壳2的内腔，以检测转鼓内壳内腔的温度，由于抽真空端旋转接头中心管6a内流动的是从转鼓内壳内腔被抽出的小分子，未与高温导热油形成接触，因此检测到的内腔温度非常准确。

导热油进出端转鼓轴7的外端头安装有导热油进出端旋转接头8，沿导热油进出端旋转接头8的轴线设有导热油进出端旋转接头中心管8b，导热油进出端旋转接头中心管8b与导热油进出端旋转接头8的壳体之间设有旋转接头进油腔，旋转接头进油腔与导热油进出端转鼓轴7的中心孔道相连通，导热油进出端旋转接头8的壳体圆周上部设有旋转接头导热油进口8a，导热油进出端转鼓轴7的圆周上均匀分布有多个与夹套加热腔相通的转鼓轴透油孔8d；转鼓外壳1远离导热油进出端转鼓轴7的中心设有夹套加热腔导热油出口1a，夹套加热腔导热油出口1a连接有导热油回流管10，导热油回流管10沿转鼓外壳1的外壁向导热油进出端转鼓轴7所在一侧延伸，导热油回流管10的延伸端伸入导热油进出端转鼓轴7的内腔并且与导热油进出端旋转接头中心管8b的内端头相连接，导热油进出端旋转接头中心管8b的外端头从导热油进出端旋转接头8壳体的外端头伸出且拐弯向上，导热油进出端旋转接头中心管8b的外端头设有旋转接头导热油出口8c。

导热油进出端转鼓轴7在随转鼓壳体转动过程中，导热油进出端旋转接头中心管8b保持不动，高温导热油从导热油进出端旋转接头壳体圆周上的旋转接头导热油进口8a进入导热油进出端旋转接头中心管8b与导热油进出端旋转接头壳体之间的旋转接头进油腔，然后进入导热油进出端转鼓轴7的中心孔道，从转鼓轴透油孔8d进入夹套加热腔，充满夹套加热腔并向左流动，直至从转鼓外壳1另一端中心的夹套加热腔导热油出口1a流出，通过导热油回流管10向导热油进出端转鼓轴7所在一侧流动并进入导热油进出端旋转接头中心管8b，最后从旋转接头导热油出口8c流出；保证了夹套加热腔的温度场均匀，从外部对物料进行加热。

导热油加热盘管9的进油端与导热油进出端转鼓轴7的内端头相连接且与导热油进出端转鼓轴7的中心孔道相通；导热油加热盘管9的出油端穿过转鼓壳体且通过汇流三通10a与导热油回流管10相连接。导热油从导热油进出端转鼓轴7的中心孔道进入夹套加热腔的同时，从导热油进出端转鼓轴7中心孔道的左端头进入导热油加热盘管9，沿导热油加热盘管9蜿蜒曲折前进，直至从导热油加热盘管9的出油端通过汇流三通10a进入导热油回流管10，与夹套加热腔的出油共同沿导热油回流管10向导热油进出端转鼓轴7所在一侧流动。

导热油回流管10的入口段内腔设有限流孔板10b，限流孔板10b位于夹套加热腔导热油出口1a与汇流三通10a之间。限流孔板10b的孔径比使夹套加热腔与导热油加热盘管9的流量比等于两者之间的换热面积比。例如导热油总流量为50m³/h，夹套加热腔的换热面积为36㎡，导热油加热盘管的换热面积我18㎡，对应导热油加热盘管的长度为100m，盘管尺寸为57*3mm；根据面积分配流量，盘管流量为16.5 m³/h，盘管阻力降为1.2Bar，由于夹套阻力可以忽略不计，此时对应孔板的阻力损失为1.2Bar，夹套加热腔的流量为33.5 m³/h。

导热油加热盘管9沿转鼓内壳2的轴向往复折返且首尾相连，每层导热油加热盘管9相互平行且均匀分布在与转鼓内壳2的内壁间隔一段距离的换热圆柱面上，换热圆柱面沿转鼓内壳内腔的径向至少设有一层。根据工艺要求，换热圆柱面沿转鼓内壳内腔的径向设有两层或三层以上时，各层之间可以进行串联或者并联，盘管的热媒进出口至少设有一组，也可以采用多进多出。本发明实现了沿转鼓内壳2的全长度方向及全圆周方向均布置导热油加热盘管9，比传统沿转鼓内壳2径向布置加热盘管的加热面积增加了数倍甚至于数十倍，大大提高了加热强度。

转鼓内壳2的内壁设有支撑各层导热油加热盘管9的环形支撑圈11，各层导热油加热盘管9的两端分别嵌装于环形支撑圈11的内缘凹槽中，各环形支撑圈11与转鼓内壳相接触的圆周上均匀分布有多个物料通孔11a。环形支撑圈11对导热油加热盘管9起到支撑和定位作用，在翻转过程中，位于环形支撑圈11底部的物料颗粒都能穿过物料通孔11a向下方流动，避免局部的物料过热。

转鼓内壳2由位于内层的内壳不锈钢板和位于外层的内壳碳钢板复合而成，转鼓外壳1为碳钢板，内壳碳钢板与转鼓外壳1之间均匀连接有多个碳钢支撑管3。与物料接触的内壳不锈钢板采用S30408不锈钢板，可以确保物料不会受到污染；在内壳不锈钢板外侧复合Q345R内壳碳钢板，S30408不锈钢板在250℃时的许用应力为122MPa，厚度为3～16mm 的Q345R内壳碳钢板在250℃时的许用应力为167MPa，厚度为16～36mm 的Q345R内壳碳钢板在250℃时的许用应力为157Mpa；S30408不锈钢板在200℃时的导热系数为17.45W/mK，Q345R内壳碳钢板在200℃时的导热系数为44.19W/mK。采用本发明的复合层结构可以提高整个转鼓内壳2的强度，减薄转鼓内壳2的壁厚，使设备整体重量轻，制造成本低；内壳碳钢板的导热系数比内壳不锈钢板的导热系数高出一倍以上，提高了夹套加热腔的传热效率。此外，内壳碳钢板及转鼓外壳1与碳钢支撑管3采用相同材质，保证了碳钢支撑管3两端的焊接性能。由于转鼓在工作中需要频繁地升温降温，内壳碳钢板及转鼓外壳1与碳钢支撑管3采用相同材质，具有相同的热膨胀系数，可以减小升降温过程产生的热应力，避免焊缝被撕裂。

转鼓驱动机构与抽真空端转鼓轴5位于同一侧，转鼓驱动机构包括由主电机13驱动的减速机14，减速机14的输出轴上安装有主链轮15，抽真空端转鼓轴5上安装有转鼓轴链轮17，转鼓轴链轮17与主链轮15通过链条16传动连接。出于抽真空的需要，导热油进出端旋转接头中心管8b的直径比较大，导致抽真空端转鼓轴5比导热油进出端转鼓轴7的直径更大，强度也更高，抽真空端转鼓轴5上更加便于开设键槽和轴肩，通过键和轴肩实现转鼓轴链轮17的径向与轴向固定；且抽真空端转鼓轴5中没有高温导热油通过，即使在工作中发生裂纹或者断裂，不会有高温导热油溅出，避免发生重大安全事故。

转鼓壳体的轴线与水平面之间的夹角为28°可以确保出料时封头底部物料无残留。

转鼓轴链轮17与主链轮15的齿数比为1:3，转鼓轴链轮17的转速在2转/分钟以下。由于转鼓的重量比较大，停车和启动所消耗功率比较大，将转鼓轴链轮17与主链轮15的齿数比设为1:3，以及将转鼓轴链轮17的转速控制在2转/分钟以下，可以减缓启动对转鼓驱动机构的冲击。

转鼓壳体的圆周上连接有取样管12，取样管12上由内向外串联安装有第一取样阀V1和第二取样阀V2，取样管12的外管口旋接有密封管帽12a。取样时，将转鼓壳体旋转至取样管12向下的位置，旋掉密封管帽12a，先打开第一取样阀V1，使物料颗粒落至第一取样阀V1和第二取样阀V2之间，然后关闭第一取样阀V1，再打开第二取样阀V2，物料颗粒落下，再关闭第二取样阀V2，旋紧密封管帽12a，这样可以确保取样时不会破坏转鼓内腔的真空度。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如左右的方向可以互换，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。