CN101239244B - 一种刮板式物料混合蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刮板式物料混合蒸发器，包括一进料口、一出料口、一物料分布装置、一容器、一加热装置、一驱动装置、一旋转轴以及多个刮板，其中，所述容器的截面为圆形；所述的加热装置加热容器的外表面；所述旋转轴位于容器的圆形截面的圆心；所述刮板的一端与旋转轴连接；所述容器的至少一部分内表面上分布有多个凸起，该凸起一端固定在该容器的内壁上，另一端伸向该容器的内部并形成一与旋转轴方向一致的立面。本发明的蒸发器由于在其内表面上分布有多个凸起，因此物料在刮板转动的过程中受到较强的剪切、挤压、捏合作用，有利于高粘物料的溶解以及脱挥、脱泡。

Description

一种刮板式物料混合蒸发器

技术领域

本发明涉及一种蒸发器，特别是一种具有强剪切作用的刮板式物料混合蒸发器。

背景技术

高粘物料的均匀溶解通常有别于普通的溶解捏合方法，通常的溶解釜缺少多种作用的集成配合，而高粘物料的制备通常需要集混合、挤压、剪切、捏合、真空等多种操作于一体，因而需要的设备也比较特殊。

螺杆挤压设备可用于物料溶解，其对物料的挤压、剪切及捏合作用很强，但其蒸发面积很小，不利于脱挥，并且不利于抽真空，对于热敏性物料的处理收到很大的限制。

为了改善高粘度溶液的制备方法和效果，已经有一些专门设计的设备，以溶剂法纤维素溶液的制备装置为例，CN1042165和CN1157012均公开了一种用于制备纤维素均匀溶液的蒸发器，它具有加热、搅拌、涂层、真空等作用，其与双螺杆比没有挤压作用，剪切效果也差，而且由于采用上部抽真空的方式来脱挥，不利于重组分挥发性物质的脱除，实践中易于产生积料，进而导致料过热而生成带色料，因而产量也受到一定限制。

CN1172487公开了一种类似于CN1042165中蒸发器的结构，其采用上部进料下部抽真空的方式来混合蒸发混合液，剪切、挤压效果没有明显的改善，不利于轻组分挥发性物质的脱除，同时还易于造成原料早期下降，影响整个原料的均匀性，造成溶解不彻底、均匀。

发明内容

因此，本发明目的在于提供一种具有强剪切挤压作用、蒸发效果好的刮板式物料混合蒸发器。

为了实现本发明的目的，提供一种刮板式蒸发器，包括一进料口、一出料口、一物料分布装置、一容器、一加热装置、一驱动装置、一旋转轴以及多个刮板，其中，所述容器的截面为圆形；所述的加热装置加热容器的外表面；所述旋转轴位于容器的圆形截面的圆心；所述刮板的一端与旋转轴连接；所述容器的至少一部分内表面上分布有多个凸起，该凸起一端固定在该容器的内壁上，另一端伸向该容器的内部并形成一与该旋转轴方向一致的立面。

本发明的蒸发器可为立式或卧式，物料由进料口进入容器，首先经过物料分布装置在容器的内壁上，容器需满足截面为圆形，如圆柱形，圆锥形等均可；加热装置加热容器的外表面，可为一夹套，内通加热介质如水、蒸汽、油等，或采用加热套加热等；旋转轴位于容器的圆形截面的圆心。

本发明的容器的至少一部分内表面分布多个凸起，例如可在容器的上段或下段内表面上设置凸起，也可在中段设置或全部设置。该凸起一端固定在该容器的内壁上，另一端伸向该容器的内部并形成一与旋转轴方向一致的立面。所述的立面优选为指向所述的旋转轴，以达到更好的挤压、剪切、捏合效果。优选凸起均匀分布在容器的至少一部分内表面上，使得挤压、剪切、捏合作用更加均匀。作为优选的一种情况，所述容器在有凸起的内表面的截面上均匀分布有至少24个凸起，凸起的数目可根据要处理的物料以及蒸发器的其他运行参数来调整。优选所述凸起的截面形状由一条外凸的圆弧以及两条内凹的圆弧构成，外凸圆弧的半径与容器的截面圆形的半径一致，使得外凸面可以与容器内壁完全贴合或直接与容器一体成型，而两个内凹的圆弧形成指向容器的截面圆形圆心的凸起。凸起的截面形状还可由一条外凸的圆弧以及两条直线构成或由两条外凸的圆弧以及一条直线构成或为其他形状。

蒸发器的刮板一端与旋转轴连接，可为固定连接或活动连接而构成固定刮板式蒸发器或活动刮板式蒸发器。所述刮板可为传统的矩形板，优选在矩形板的基础上刮板为弧形，如图1，且该弧形拱起的方向与刮板在旋转轴的带动下行进的方向一致。弧形的设计可以使得刮板的形状与凸起相配合，物料由刮板推动形成一个流体弓型波，弧形刮板可以使得推力指向凸起的一侧，在刮板和凸起的共同作用下对物料进行力度更强的挤压，达到进一步增强挤压作用的效果。所述刮板所在的平面还可与旋转轴的方向一致或与旋转轴之间成一夹角，夹角的大小可根据要处理的物料以及蒸发器的其他运行参数来调整。作为优选的一种情况，所述刮板的末端与所述凸起的顶部在最接近时的距离为0.1-2mm，与所述容器内壁在最接近时的距离为3一10mm，同样，距离的大小可根据要处理的物料以及蒸发器的其他运行参数来调整。

本发明所述的一种刮板式蒸发器还可包括两个分别位于所述的进料口一端和所述的出料口一端的真空抽气口，用于实现脱挥、脱泡的功能，以及增加对热敏物料的处理能力，当为立式刮板式蒸发器时，优选为设置两个分别位于容器上部和下部的真空抽气口，对轻组分和重组分的挥发物都能有效的脱除。

本发明所述的一种刮板式蒸发器还可包括一沉积放料段，该段较上部容器直径更大，可增加积料量以给予刚刚剪切溶解好的物料充分的松弛平衡时间，同时有利于在下部实施真空作用。

本发明的有益效果在于：刮板转动时，会推动物料在内表面上面形成一个流体弓型波，如图3，弓型波内流体呈螺旋状向下流动，在其后面形成拖拽涡流，同时又旋转挤压物料到凸起的边缘，物料在凸起与刮板的缝隙间继续高速旋转剪切、捏合。接着后面的刮板紧跟着完成前一刮板的动作，与此类推连续完成旋转向下运动，由于容器的内表面有多个凸起，凸起一端固定在该容器的内壁上，另一端伸向该容器的内部并形成一与旋转轴方向一致的立面，因此物料在刮板转动的过程中受到较强的挤压、剪切、捏合作用，有利于高粘物料的溶解以及脱挥、脱泡。另外，本发明还可设置两个分别位于容器上部和下部的真空抽气口，能降低压力，增加对热敏物料的处理能力，还可有效地脱除易挥发物质。

下面结合具体实施例及附图对本发明进行进一步的说明，所述的实施例用于解释本发明，而非限制本发明。

附图说明

图1为图2中A-A面的剖面图；

图2为本发明实施例的示意图；

图3为图1中I部分的放大图。

1、旋转轴；2、物料分布装置；3、容器；4、加热装置；5、刮板；6、7、真空抽气口；8、物料进口；9物料出口；10、沉积放料段；11、加热介质进口；12、加热介质出口；13、电机；14、推进浆叶；15、凸起。

具体实施方式

本发明的实施例如图2所示，为一立式固定刮板蒸发器。容器3为圆筒型，被外部的一个间接加热的加热装置4套在里面，加热介质可选自水蒸汽、水或油。内部设计成上部为无凸起15的物料混合段，中部为有均布凸起15的剪切蒸发段，当然内壁全部设计成有凸起同样可以实现本发明。该凸起15与刮板5末端最接近时的间距为0.5mm，该容器3内壁与刮板5末端最接近时的间距为5mm；下部为沉积放料段10，其中安装有固定在旋转轴1上的推进浆叶14。凸台与搅拌叶末端距离大小可以调节剪切作用强弱。间距越小，在凸台、凹槽与搅拌的协同作用下，物料在下行的过程中就会受到更加充分的剪切、挤压和捏合。本实施例中的容器在有凸起的内表面的截面上均匀分布有至少24个凸起，凸起的数目可根据要处理的物料以及蒸发器的其他运行参数来调整；凸起形成的立面指向旋转轴，形状由一条外凸的圆弧以及两条内凹的圆弧构成，立面可以有一定的偏斜，形状也可由一条外凸的圆弧以及两条直线构成或为其他形状。

容器3中心安装有旋转轴1，旋转轴1上固定连接有刮板5。该容器3除上部和下部分别开有物料进口8、物料出口9外，上下还各开有一个真空抽气口6、7。加热装置4上开有加热介质进口11和加热介质出口12。

在物料进口8同一高度处，在旋转轴1上安装有一物料分布装置2。混合物料由物料进口8进入容器3经物料分布装置2和刮板5把物料以薄膜层形式铺展在内壁上，并利用刮板5输送，沿作为加热面的容器3内壁，通过物料混合段。为给予物料更好的挤压、捏合，刮板5设计为弧型，如图1，由旋转轴1的中心朝径向伸出，其所在平面与旋转轴1的中央轴线之间的倾斜角为α，角度越大，刮板向下的推力越大，物料下行的越快，该角度大小是可根据工艺要求调节的，搅拌叶弧形程度可以调节挤压作用的强弱。进入剪切蒸发段后，混合物料在刮板5作用下完成在容器3内壁及其凸起15上进行的强剪切、挤压、捏合作用(如图3)，再进入下边的沉积放料段10。

在容器3的上部和下部分别开有一个真空抽气口6、7，挥发性低沸点组分和气泡等与溶液输送方向成并、逆流双向同时排出。这样有助于脱泡和蒸发完全，完全抽去轻组分挥发物和重组分挥发物。下部真空抽气口6位于容器3下端刮板5水平面以上，以防止真空作用将物料直接抽出。

下部沉积放料段较上部容器直径大，有利于在下部实施真空作用，同时增加积料量以给予刚刚剪切溶解好的物料充分的松弛平衡时间，再通过调节此段的深度来维持连续供料的波动范围，通过设定搅拌叶与搅拌轴的夹角来控制出料速度。

从入料到出料整个过程都是由电机13驱动旋转轴1进而驱动刮板5旋转，并在外部加热与抽真空的条件下完成的。经过上面所述搅拌、凸起、真空等的协同作用，促进了热交换和物质交换，物料得到连续充分混合溶解。

本发明所述的蒸发器的刮板5还可与旋转轴1活动连接并改变刮板转速、刮板倾斜角度、长度、进料量、等参数形成本发明的另一实施例——活动式刮板蒸发器。同样，本发明的技术方案还可用于卧式刮板蒸发器上。

混合物料在加热条件下受物料自重和搅拌浆叶挤压、剪切、推动作用下在容器壁上以薄膜层形式展开向下运动，薄膜层不断剪切、溶解、更新，同时受容器的负压作用以并、逆流两种模式脱除气泡或挥发的低沸点组分，达到促使物料均匀混合、溶解。因此本发明的蒸发器适用于混合溶解或脱挥(脱泡)具有一定粘度的物料，特别适用于需要挤压、强剪切作用或脱挥(脱泡)的高粘度物料的制备。

Claims (9)

1.一种刮板式蒸发器，包括一进料口、一出料口、一物料分布装置、一容器、一加热装置、一驱动装置、一旋转轴以及多个刮板，所述容器的截面为圆形；所述的加热装置加热容器的外表面；所述旋转轴位于容器的圆形截面的圆心；所述刮板的一端与旋转轴连接；所述容器的至少一部分内表面上分布有多个凸起，该凸起一端固定在该容器的内壁上，另一端伸向该容器的内部并形成一与该旋转轴方向一致的立面，其特征在于，所述凸起的截面形状由一条外凸的圆弧以及两条内凹的圆弧构成，该凸起的外凸圆弧端固定在该容器的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述的凸起均匀分布在所述容器的至少一部分内表面上。

3.根据权利要求2所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述容器在有凸起的内表面的截面上均匀分布有18-36个凸起。

4.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述的立面指向所述的旋转轴。

5.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述刮板为弧形，且该弧形拱起的方向与刮板在旋转轴的带动下行进的方向一致。

6.根据权利要求1或5所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述刮板的末端与所述凸起的顶部在最接近时的距离为0.1-2mm，与所述容器内壁在最接近时的距离为3-10mm。

7.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，其特征在于，所述刮板所在的平面与旋转轴之间成一夹角。

8.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，还包括一沉积放料段。

9.根据权利要求1所述的一种刮板式蒸发器，还包括两个分别位于所述的进料口一端和所述的出料口一端的真空抽气口。

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