连续碟式刮板薄膜蒸发器及其工作方法与流程

本发明涉及一种连续碟式刮板薄膜蒸发器及其工作方法。

背景技术：

刮板式薄膜蒸发器，是一种通过旋转的刮板将由重力自然下降的物料压制成膜,在蒸发器的圆筒上进行蒸发的一种常见的蒸发器。蒸发器中的转子的转动速度将取决于刮板的形式.物料的粘度和蒸发筒身内径;选择刮板合适的线速度是保证蒸发器稳定可靠运行及满意蒸发效果的重要参数之一。刮板式薄膜蒸发器的蒸发时间短、操作弹性大，尤其适宜高粘度物料及易结晶含颗粒物料的蒸发浓缩。因此，在化工、石化、医药等工业获得广泛的应用。

现有的刮板式薄膜蒸发器多采用的是在蒸发器的筒体上进行降膜式蒸发，这种降膜式的刮板蒸发器对其结构及加工的精密度要求很高。由于是在物料自上而下流动的过程中进行刮膜蒸发加工，物料在流动过程中因为蒸发作用浓度在不停的改变，因此，刮板的上下承受不同大小的力，对设备的寿命有很大的影响。并且这种方法对蒸发器的加热及保温性能要求较高，蒸发器的传热面积较小，热效率低下，动力消耗较大，运行成本高，处理量小且物料的薄膜厚度多为固定，无法处理浓度较高的物料，无法满足多种情况下的生产需求，由于刮板式薄膜蒸发器的加工精度要求较高，因此设备的尺寸较为固定，难以生产符合不同工况的不同尺寸的机器。因此，针对上述问题，我们提出了连续碟式刮板薄膜蒸发器。

技术实现要素：

本发明提供了一种由刮板和碟式圆盘组成的连续式薄膜蒸发器，目的是为了解决实际应用中的加热面积较小且不均匀，热效率低下，动力消耗较大，旋转轴受力不均匀，运行成本高，处理量小，设备尺寸多样化的问题。

本发明的具体实施方案是：一种连续碟式刮板薄膜蒸发器，包括外壳体及位于外壳体中部由驱动装置驱动转动的中心转轴，所述中心转轴外周套有多个碟式蒸发盘，所述外壳体顶部具有使物料流入最上方蝶式蒸发盘表面的进料斗，各个蝶式蒸发器的上表面具有固于中心转轴上使物料在蝶式蒸发盘刮制成膜的刮板以及使成膜的物料向内或向外方向排出的铲板，所述蝶式蒸发盘内具有能通入加热介质使蝶式蒸发盘升温加热腔室，所述外壳体底部具有排料口。

进一步的，所述蝶式蒸发盘一侧具有与加热腔室联通能向加热腔室通入热介质的热介质入口，另一侧具有热介质出口。

进一步的，所述碟式蒸发盘呈锥状，碟式蒸发盘的外侧或内侧具有以供物料排出的下料间隙，所述中心转轴上固定连接有位于各个碟式蒸发盘上方的刮板臂，所述铲板及刮板固定于刮板臂上，所述铲板及刮板下沿与位于刮板臂下方的碟式蒸发盘上表面接触。

进一步的，各个蝶式蒸发盘上方的刮板臂具有多个并构成刮板臂组，同一刮板臂组内刮板臂上的刮板及铲板沿同向的阿基米德螺旋方式布设且位于最内侧的刮板和铲板位于不同的刮板臂上，所述刮板沿蝶式蒸发盘轴向方向设置，所述铲板斜向设置。

进一步的，所述最内侧的刮板和铲板间隔180°。

进一步的，所述蝶式蒸发盘具有多组，每组蝶式蒸发盘包括位于上部的外斜碟式圆盘及位于下部的内斜碟式圆盘，所述上部的外斜碟式圆盘中部经轴承铰接于中部转轴，所述外斜碟式圆盘上表面由中部向外侧逐渐降低，所述内斜蝶式圆盘由中部向外侧逐渐提升，外斜碟式圆盘外侧与外壳体之间留有上部下料间隙，内斜碟式圆盘内侧与中心转轴之间留有下部下料间隙，所述上部下料间隙位于内斜碟式圆盘外周的上部。

进一步的，上下相邻刮板臂组的铲板及刮板沿相反的阿基米德螺旋布设，所述外斜碟式圆盘上方的铲板随刮板臂转动方向将物料向外斜碟式圆盘外侧推挤，所述内斜蝶式圆盘上方的铲板随刮板臂转动方向将物料向内斜碟式圆盘内侧推挤。

进一步的，所述内斜碟式圆盘上方布设的刮板其最外一圈的刮板与外斜碟式圆盘上方最外圈铲板沿旋转方向相差90°。

进一步的，所述驱动装置包括电机和减速器组成的动力组，所述电机经减速器驱动中心转轴转动，所述外壳体顶部设置有与外壳体内部联通的排风口，所述外壳体的底面为斜面，所述排料口位于斜面的低位端，所述排料口旁侧具有料槽。

本发明还包括一种连续碟式刮板薄膜蒸发器工作方法，其特征在于，包括利用如上所述的连续碟式刮板薄膜蒸发器，具体工作方法步骤包括：

（1）工作时，先向加热腔室通入加热介质，使蝶式蒸发盘升温；

（2）驱动装置驱动中心转轴旋转，物料通过进料斗由中心转轴上的进料管使物料进入到顶部的外斜碟式圆盘上，外斜碟式圆盘上方的刮板臂组内刮板臂上的刮板及铲板交替使物料进行成膜和铲起两个工序并逐步将物料向外斜碟式圆盘的外侧排出，物料由外斜碟式圆盘落入同组蝶式蒸发盘下方的内斜碟式圆盘上，内斜碟式圆盘上方的刮板臂组内刮板臂上的刮板及铲板交替使物料进行成膜和铲起两个工序并逐步将物料向内斜碟式圆盘的内侧排出；

（3）由步骤（2）落入的物料下一组蝶式蒸发盘的外斜碟式圆盘落上并重复步骤（2）外斜碟式圆盘及内斜碟式圆盘物料的工作步骤直至落入最底部的内斜碟式圆盘，并由内斜碟式圆盘上方最内侧的铲板将物料排出至外壳体底部，并从外壳体底部的出料口排出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明解决了目前薄膜蒸发器加热面积较小且不均匀，热效率低下，动力消耗较大，旋转轴受力不均匀，运行成本高，处理量小，设备尺寸多样化的问题，采用多层空心碟式圆盘共同工作，刮板将进入的物料刮制成膜，铲板将物料铲起沿阿基米德线向内或向外推进能连续性加工多次蒸发提高热效率降低成本且使加工物料受热均匀的目的，适用性广。

附图说明

图1是设备的整体结构图。

图2为本发明图1中a-a视图。

图3为本发明图1中b-b视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～3所示，一种连续碟式刮板薄膜蒸发器，包括外壳体6及位于外壳体6中部由驱动装置驱动转动的中心转轴，所述中心转轴外周套有多个碟式蒸发盘，所述外壳体6顶部具有使物料流入最上方蝶式蒸发盘表面的进料斗1，各个蝶式蒸发器的上表面具有固于中心转轴上使物料在蝶式蒸发盘刮制成膜的刮板以及使成膜的物料向内或向外方向排出的铲板，所述蝶式蒸发盘内具有能通入加热介质使蝶式蒸发盘升温加热腔室，所述外壳体6底部具有排料口。

本实施例中，蝶式蒸发盘一侧具有与加热腔室联通能向加热腔室通入热介质的热介质入口13，另一侧具有热介质出口4，本实施例中，热介质为高温蒸汽或高温液体等介质。

热介质管道通向各蝶式蒸发盘，加工时根据不同的加工需求可以通入不同的热介质，通过这样的方法进行蝶式蒸发盘表面物料的蒸发大大的增加了受热的面积，提高了热效率，降低了加工成本。

本实施例中，中心转轴上固定连接有位于各个碟式蒸发盘上方的刮板臂4，所述铲板及刮板固定于刮板臂4上，所述铲板及刮板下沿与位于刮板臂下方的碟式蒸发盘上表面接触。

本实施例中，各个蝶式蒸发盘上方的刮板臂具有多个并构成刮板臂组，同一刮板臂组内刮板臂上的刮板及铲板沿同向的阿基米德螺旋方式布设且位于最内侧的刮板和铲板位于不同的刮板臂上，所述刮板沿蝶式蒸发盘轴向方向设置，所述铲板斜向设置。

蝶式蒸发盘具有多组，每组蝶式蒸发盘包括位于上部的外斜碟式圆盘13及位于下部的内斜碟式圆盘12，所述上部的外斜碟式圆盘中部经轴承铰接于中部转轴，所述外斜碟式圆盘上表面由中部向外侧逐渐降低，所述内斜蝶式圆盘由中部向外侧逐渐提升，外斜碟式圆盘外侧与外壳体6之间留有上部下料间隙，内斜碟式圆盘内侧与中心转轴之间留有下部下料间隙，所述上部下料间隙位于内斜碟式圆盘外周的上部。

本实施例中，上下相邻刮板臂组的铲板及刮板沿相反的阿基米德螺旋布设，所述外斜碟式圆盘上方的铲板随刮板臂转动方向将物料向外斜碟式圆盘外侧推挤，所述内斜蝶式圆盘上方的铲板随刮板臂转动方向将物料向内斜碟式圆盘内侧推挤。

如图2所示，图2是由图1的a-a视图，它包括位于同一刮板臂上的第四向外铲板15、第二刮板16、同一刮板臂上的第一向外铲板17、第三刮板18、同一刮板臂上的第二向外铲板19、第四刮板20、同一刮板臂上第一刮板21、第三向外铲板22。

第一向外铲板17、第二向外铲板19、第三向外铲板22、第四向外铲板15沿阿基米德螺旋方向布设；

第一刮板21、第二刮板16、第三刮板18、第四刮板20沿阿基米德螺旋方向布设；

上述刮板和铲板的阿基米德螺旋方向同向。

进料斗下端的进料管23位于最顶部外斜式碟式圆盘13的内侧，进料管23排出的物料由中心轴到达外斜式碟式圆盘13后被第一刮板21刮成膜进行第一圈的蒸发。等到中心转轴2旋转180°后，第一向外铲板17铲起物料，由于第一铲板17有一个向外的角度，物料铲起后会向外圈走到达第二圈（即第一铲板17外侧环形区域）。物料到达第二圈后由与第一铲板17相差90°的第二刮板16进行刮膜蒸发，同样等转轴转过180°，第二向外铲板19铲起物料送入第三圈。紧接着第三刮板18工作，相隔180°的第三向外铲板22继续将物料推入第四圈。第四圈的第四刮板20又将物料刮成膜，最后第四向外铲板15将物料铲起送入上部下料间隙并落入同组蝶式蒸发盘的内斜蝶式圆盘12上表面。

内斜蝶式圆盘12继续加工蒸发，这样的设计使加工过程连续高效。

进料管23出到顶部的外斜式碟式圆盘13上最接近中心转轴的第一刮板21顺时针45°方向，这样能保证进入的物料能够首先被刮板刮制成膜，而不是被铲板推向下一圈，使物料能充分的接受到每一圈的受热蒸发。

如图3所示，图3是由图1的b-b视图（内斜式碟式圆盘上部刮板臂组俯视结构示意图），它包括位于同一刮板臂上的第七刮板24、第一向内铲板25；位于同一刮板臂上的第六刮板27、第四向内铲板26；位于同一刮板臂上的第五刮板28、第三向内铲板29；位于同一刮板臂上的第二向内铲板30、第八刮板31组成。

第一向内铲板25、第二向内铲板30、第三向内铲板29、第四向内铲板26形成阿基米德螺旋方向，其螺旋方向与第一向外铲板17、第二向外铲板19、第三向外铲板22、第四向外铲板15构成的阿基米德螺旋方向相反。

第五刮板28、第六刮板27、第七刮板24、第八刮板31沿阿基米德螺旋方向排布其旋向与第一向内铲板25、第二向内铲板30、第三向内铲板29、第四向内铲板26形成阿基米德螺旋方向相同。

图3展现的部件的功能与图2的是一样的，不过图3的加工过程是由内斜式碟式圆盘外侧向内侧的下部下料间隙排出。

为了使由图2示意的外斜式碟式圆盘外侧的上部下料间隙落下的物料能够充分的蒸发，让图3的最外一圈的刮板31与图2的最外圈铲板15按旋转方向相差90°，这样就可以当图2的第四向外铲板15将物料推向下一层后图3的第八刮板31就将物料刮成膜蒸发，保证加工过程的连续性与蒸发的充分性。第八刮板31将物料成膜后，与之相隔180°的第四向内铲板26将物料铲起并且向中心推，同样经过四圈的蒸发进入内斜式碟式圆盘外内侧的一圈，同理第七刮板24、第六刮板27、第五刮板28依次将第四向内铲板26、第三向内铲板29、第二向内铲板30向内排出的物料刮制成膜，最终由第一向内铲板25将物料从下部下料间隙排出至下方，并落入下一组的外斜式蝶式蒸发盘上表面又是实现与图2相同功能，多组蝶式蒸发盘实现多层连续循环加工，直至落入外壳体底部排出。

本实施例中，所有的刮板铲板与内斜碟式圆盘12和外斜碟式圆盘13的表面与加工物料有接触的地方都涂有不沾涂层“特氟龙”，以避免加工过程中出现沾附而导致的结焦现象。

本实施例中具有以下优点（1）采用的是多层连续加热的结构，设备可以连续进料，自动化程度高。（2）每层都采用的是碟式空心的斜圆盘，使物料受热均匀加大了热传导面积，提高了工作效率。（3）采用的是刮板与铲板的成对使用，避免了物料残留在工作面上结焦的可能。（4）设备可以通过调整中心轴的转速、物料的进给速度、和刮板的倾斜度来处理不同种类的物料的蒸发程度与过程。

本实施例中，所述外壳体6的底面为斜面，所述排料口位于斜面的低位端，所述排料口7旁侧具有料槽8，所述驱动装置包括电机和减速器组成的动力组，所述电机经减速器驱动中心转轴转动，所述外壳体6顶部设置有与外壳体6内部联通的排风口3，满足蒸发水分的上升排出，装置外壳6的底部是有一个倾斜角度的设计，方便加工好后的物料自行的排出到料槽8。可以通过调节该动力组来改变输入速度。将动力组与热介质的选择结合起来，可以达到不同物料加工或提高加工处理速度的效果，例如，需要提高加工速度的时候可以通过调节动力组提高旋转速度并且提升热介质的温度加快蒸发，需要改变加工的物料的时候也可以通过调节动力组与热介质温度实现。

工作时，先将热介质入口14通入加热介质，将整个加热的工作表面进行预热，再打开电机10调节减速器11将运转速度调到相应大小。完成准备工作后，通过进料斗1由中心转轴上的进料管23使物料进入到加工的工作面上，进入后由刮板刮成膜蒸发，由间隔设置的铲板将刮板成膜的物料铲起向蝶式蒸发盘的低位方向逐层下落进行成膜和铲起移动的工作循环，直至落入外壳体底部排出，由出料口7进入料槽8，完成加工。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。