CN104399269B - 制备浓缩液用的锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种制备浓缩液用的锅炉，其内底部设置有进料口、出料口以及加热单元，其特征在于锅炉的侧壁靠近底部处设置有采样单元，锅炉的上盖设置有冷凝单元；冷凝单元的收集部包括紧贴盖体内冠面的条状汇聚杆、紧贴盖体内周面的汇流环，汇流环与盖体组成汇流腔，条状汇聚杆的末端延伸到汇流腔，汇流腔通过输出管道与外界连通；冷凝单元的冷却部位于上盖的外部，冷却部包括多个同轴设置的环状薄片，顶环设置有进水管道，底环设置有出水管道；采样单元的取样腔贯穿基体的上面和下面，等压腔从基体的正面穿入且贯穿取样腔的正面和背面，透气通道的首尾两端分别与等压腔和外界大气连通。本发明公开的锅炉具有良好的可靠性且浓缩效率高。

Description

制备浓缩液用的锅炉

技术领域

本发明涉及浓缩液制备领域，尤其但不排它地涉及一种制备浓缩液用的锅炉。

背景技术

水的沸点随着气压的降低而降低，因此降低压强可以使水在相对低的温度下沸腾，沸腾的水不断地使液态水转变为热水蒸汽，热的水蒸汽会在冷热交界面处冷凝成水雾，大量的水雾汇聚成水滴，大量的水滴汇集成水流。能否利用上述原理将混合液中的水分，从而提高混合液的浓度。

发明内容

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种利用低压低沸点制备浓缩液的锅炉。

为此，本发明提供一种制备浓缩液用的锅炉，所述锅炉具有密闭的结构，其内底部设置有进料口、出料口以及加热单元，其特征在于，所述锅炉的侧壁靠近底部处设置有采样单元，锅炉的上盖设置有冷凝单元。

具体地，冷凝单元的收集部位于上盖的内部，收集部包括紧贴盖体内冠面的条状汇聚杆、紧贴盖体内周面的汇流环，汇流环的开口朝向盖体的顶部，汇流环与盖体组成汇流腔，条状汇聚杆的末端延伸到汇流腔，汇流腔通过输出管道与外界连通。条状汇聚杆设置有与盖体的内冠面相应的贴合面，垂直于贴合面的两侧面对称设置有相对内凹的第一圆弧面，平行于贴合面的顶面设置有内凹的第二圆弧面，第一圆弧面与第二圆弧面之间形成防溢边，条状汇聚杆靠近顶端设置有第一倾斜面和第二倾斜面，第一倾斜面与第二倾斜面夹角为钝角，第二倾斜面越向条状汇聚杆的顶端靠近越向贴合面倾斜，第一倾斜面越向汇聚杆的顶端靠近越向贴合面倾斜，第二圆弧面延伸到第二倾斜面，第一圆弧面延伸到第一倾斜面。汇流环的单边截面为“L”形，“L”的底边垂直于上盖的内周面，“L”的立边平行于上盖的内周面。冷凝单元的冷却部位于上盖的外部，冷却部包括多个同轴设置的环状薄片，环状薄片沿盖体的冠面设置，环状薄片的轴线与盖体的轴线同轴设置，环状薄片的底部紧贴盖体的外冠面，顶环设置有进水管道，底环设置有出水管道。

具体地，采样单元包括基体、活动杆、限位销、取样腔、采样孔、轴套、等压腔，取样腔贯穿基体的上面和下面，等压腔为柱状盲孔，等压腔从基体的正面穿入且贯穿取样腔的正面和背面；轴套与等压腔过盈配合，活动杆与轴套密闭式滑动配合，限位销紧固于活动杆上，限位销与取样腔的正面或背面配合，基体内设置有透气通道，透气通道的首尾两端分别与等压腔和外界大气连通。

再具体地，所述的输出管道的内管口靠近汇流腔的底部且远低于“L”的立边的顶端，所述的进水管道的底部与盖体的顶部固定连接，进水管道的底部设置有多个出水口。

再具体地，所述的环状薄片的顶部到盖体的底面的距离随自身直径的增加而减小。

有利地，所述的限位销与取样腔的正面配合时，活动杆处于拉出位置，采样孔位于基体的外面；限位销与取样腔的背面配合时，活动杆处于插入位置，采样孔位于取样腔的内部。

有利地，所述的透气通道延伸到基体的正面，采样单元的取样腔位于锅炉内，把柄位于锅炉外。

有益效果

采样单元对锅炉内的溶液进行取样时，无需终止浓缩过程，更不需要开启锅炉的上盖，通过采样单元的采样孔将锅炉内的溶液取出，借助透气通道来平衡活动杆两端的压力，实现活动杆的无阻力取样。

锅炉上盖的多个同轴设置且呈阶梯装的环状薄片构成的冷凝单元的冷却部，增加了锅炉上盖和冷却液的接触面，提高了冷却液的冷却效率。

条状汇聚杆设置的第一圆弧面和第二圆弧面，增加了冷热交界面，提高了热蒸汽的冷凝效率。

条状汇聚杆设置的防溢边借助液体的表面张力作用，使冷凝后的液滴沿着第一圆弧面和第二圆弧面滑落到汇流腔内，避免了冷凝后的液滴直接滴落到浓缩液中，造成浓缩效率降低。

附图说明

在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：

图1是本发明公开的制备浓缩液设备的立体图；

图2是图1中的锅炉的立体图；

图3是图2中锅炉的分解立体图；

图4是图3中的锅炉撤去上盖后的立体图；

图5是图3中的锅炉的上盖的俯视图；

图6是图5中的上盖的立体图；

图7是图5中的上盖的另一视角的立体图；

图8是图5中的上盖的分解立体图；

图9是图5中沿A-A方向的剖视图；

图10是图5中沿B-B方向的剖视图；

图11是图12中Ⅰ处的局部放大图；

图12是图8中的单个条状汇聚杆的立体图；

图13是图12中Ⅱ处的局部放大图；

图14-18是图3中的采样单元的立体图，其中活动杆位于不同位置；

图19是图3中的采样单元的分解立体图；

图20是图3中的采样单元的局部剖切立体图；

图21-23是采样单元的半剖视图，其中活动杆位于不同位置；

图24是图1中的蓄流单元的局部剖切立体图；

图25是图24中的蓄流单元的顶部放大立体图；

图26图25中的第二开关和第三开关的分解立体图；

附图标记说明

1.锅炉；11.上盖；12.加热单元；13.侧壁；14.采样单元；15.进料口；16.出料口；1101.盖体；1102.汇流环；1103.条状汇聚杆；1104.环状薄片；1105.输出管道；1106.进水管道；1107.出水管道；1108.进气管道；1109.出水口；1103a.贴合面；1103b.第一圆弧面；1103c.第二圆弧面；1103d.防溢边；1103e.第二倾斜面；1103f.第一倾斜面；1103g.第三倾斜面；1401.基体；1402.限位销；1403.活动杆；1404.采样孔；1405.取样腔；1406.把柄；1407.轴套；1408.透气通道；1409.等压腔；2.蓄流单元；20.联接块；21.筒体；22.第四开关；23.第三开关；24.第二开关；25.第一开关；26.水位标识管；27.第四管道；28.第三管道；29.第二管道；210.第一管道；201.圆轴；3.冷却单元；4.减压单元。

具体实施方式

为了区分构件的内管口和外管口，将管道位于容器内的端口称为内管口，将管道位于容器外的端口称为外管口。

如图1所示，本发明公开的制备浓缩液的设备，其包括密闭的锅炉1、蓄流单元2、冷却单元3、减压单元4，锅炉1的汇流腔的输出管道1105与蓄流单元2的第二开关24联接，锅炉1的冷却部的出水管道1107通过开关与冷却单元3的输入端联接，锅炉1的冷却部的进水管道1106通过开关与冷却单元3的输出端联接，蓄流单元2的第三开关23通过管道与减压单元4的输入端联接，蓄流单元2的第一开关25和第四开关22与大气联接。

如图2-4所示，锅炉1的侧壁13靠近底部处设置有采样单元14，锅炉1的上盖11设置有冷凝单元，锅炉1的内底部设置有进料口15、出料口16以及加热单元12。

如图5、6、9、10所示，冷凝单元的冷却部位于上盖11的外部，冷却部包括多个同轴设置的环状薄片1104，环状薄片1104沿盖体1101的冠面设置，环状薄片1104的轴线与盖体1101的轴线同轴设置，环状薄片1104的底部紧贴盖体1101的外冠面，环状薄片1104的顶部到盖体1101的底面的距离随自身直径的增加而减小，顶环设置有进水管道1106，进水管道1106的底部与盖体1101的顶部固定连接，进水管道1106的底部设置有多个出水口1109，底环设置有出水管道1107，低温水通过进水管道1106流进顶环，顶环充满低温水后溢到下一环，低温水依序溢满各个环，最后从底环的出水管道1107排出，显然，顶环的水温低于底环的水温。

如图7、8、9、10所示，冷凝单元的收集部位于上盖11的内部，收集部包括紧贴盖体1101内冠面的条状汇聚杆1103、紧贴盖体1101内周面的汇流环1102，汇流环1102的开口朝向盖体1101的顶部，汇流环1102与盖体1101组成汇流腔，条状汇聚杆1103的末端延伸到汇流腔，汇流环1102的单边截面为“L”形，“L”的底边垂直于上盖11的内周面，“L”的立边平行于上盖11的内周面，汇流腔通过输出管道1105与外界连通，输出管道1105的内管口靠近汇流腔的底部且远低于“L”的立边的顶端。

如图11、12、13所示，条状汇聚杆1103设置有与盖体1101的内冠面相应的贴合面1103a，垂直于贴合面1103a的两侧面对称设置有相对内凹的第一圆弧面1103b，平行于贴合面1103a的顶面设置有内凹的第二圆弧面1103c，第一圆弧面1103b与第二圆弧面1103c之间形成防溢边1103d，条状汇聚杆1103靠近顶端设置有第一倾斜面1103f和第二倾斜面1103e，第一倾斜面1103f与第二倾斜面1103e夹角为钝角，第二倾斜面1103e越向条状汇聚杆1103的顶端靠近越向贴合面1103a倾斜，第一倾斜面1103f越向汇聚杆的顶端靠近越向贴合面1103a倾斜，第二圆弧面1103c延伸到第二倾斜面1103e，第一圆弧面1103b延伸到第一倾斜面1103f。条状汇聚杆1103靠近第一倾斜面1103f端对称设置有第三倾斜面1103g，第三倾斜面1103g将条状汇聚杆1103靠近第一倾斜面端构造成一个尖角，多个条状汇聚杆1103借助第三倾斜面1103g以面配对靠紧的方式绕着尖角均匀围成一圈。

锅炉1内的热蒸汽碰到低温的条状汇聚杆1103的第一圆弧面1103b或者第二圆弧面1103c后，冷凝成液滴，在防溢边1103d和液滴表面张力的联合作用下，液滴沿着条状汇聚杆1103的第一圆弧面1103b或者第二圆弧面1103c滑落到汇流腔内，汇流腔内的液滴汇集后通过输出管道1105排出汇流腔。

如图19、20所示，采样单元14包括基体1401、活动杆1403、限位销1402、取样腔1405、采样孔1404、轴套1407、等压腔1409。

如图21所示，取样腔1405贯穿基体1401的上面和下面，等压腔1409为柱状盲孔，从基体1401的正面穿入，贯穿取样腔1405的前后两面；轴套1407与等压腔1409过盈配合，活动杆1403与轴套1407密闭式滑动配合，限位销1402紧固于活动杆1403上。

如图21、22所示，限位销1402与取样腔1405的正面或背面配合，限位销1402与取样腔1405的正面配合时，活动杆1403处于拉出位置，采样孔1404位于基体1401的外面，参照图16-17；限位销1402与取样腔1405的背面配合时，活动杆处于插入位置，采样孔1404位于取样腔1405的内部，参照图14、15。

如图20所示，基体1401内设置有透气通道1408，透气通道1408的首尾两端分别与等压腔1409和外界大气连通，透气通道1408延伸到基体1401的正面，通过透气通道1408使等压腔1409的气压与外界气压一致，从而使活动杆1403活动更灵活，活动杆1403靠近基体1401正面设置有把柄1406，把柄1406的直径大于轴套1407的内径，采样单元14的取样腔1405位于锅炉1内，把柄1406位于锅炉1外。

如图24、25所示，蓄流单元2包括密封的筒体21、第一管道210、第二管道29、第三管道28、第四管道27、第一开关25、第二开关24、第三开关23、第四开关22及水位标识管26，筒体21通过第一管道210、第二管道29、第三管道28、第四管道27和外界相通，第一管道210、第二管道29、第三管道28、第四管道27分别通过第一开关25、第二开关24、第三开关23、第四开关22实现开启与关闭，第一管道210位于筒体21靠近底部处，第二管道29的内管口靠近筒体21的底部但高于第一管道210的内管口，第三管道28的内管口和第四管道27的内管口靠近筒体21的顶部。

如图26所示，第二开关24和第三开关23同步动作，两者同步动作通过以下结构实现，具有与开关手柄相应轮廓的联接块20，在其首尾两端各设置通孔，同时也在开关手柄的相应位置设置通孔，将联接块20设置在两开关的手柄间，通过两个圆轴201将手柄与联接块20联接好，再通过挡圈将圆轴201、手柄、联接块20三者固定好。

本发明公开的制备浓缩液的设备包括减压过程、冷凝过程、蓄流过程、排水过程、采样过程。

减压过程：关闭第一开关25、第四开关22和第六开关，开启第二开关24、第三开关23、第五开关、第七开关、第八开关和第九开关。开启减压单元4，使锅炉1内的气体依次通过第五开关、第二开关24、第三开关23、第九开关进入减压单元4，从而是锅炉1内的气压降低。

冷凝过程：开启冷却单元3，使冷却单元3的冷却液依次通过第七开关、顶环、底环和第八开关进行循环，通过冷却液使锅炉1顶盖的温度低于锅炉内热蒸汽的温度。

开启锅炉1内的加热单元12，使锅炉1内待浓缩液体的温度提高，由于锅炉1内低气压使待浓缩液中的水分的沸点也降低，所以在较低温度下使待浓缩液中的水沸腾，进而产生热的水蒸汽，热的水蒸汽碰到锅炉1上盖11相对低温的条状汇聚杆1103后冷凝并聚集成水滴，在防溢边1103d和水滴表面张力的联合作用下，水滴沿着条状汇聚杆1103的第一圆弧面1103b或者第二圆弧面1103c滑落到汇流腔内，汇流腔内汇集了从条状汇聚杆1103滑落下来的水。通过冷凝过程，将锅炉1内的待浓缩液中的水分不断地转移到汇流腔中，进而使待浓缩液中水分含量降低。

蓄流过程：汇流腔内的水位超过输出管道1105的内管口后，汇流腔内的水通过输出管道1105排出到蓄流单元2内，依次通过第五开关、第二开关24，蓄流过程中会出现以下三种情况：1.锅炉1内的气压大于蓄流单元2内的气压，2.锅炉1内的气压等于蓄流单元2内的气压，3.锅炉1内的气压低于蓄流单元2内的气压。

处于情况1时，汇流腔内的水在气压的作用下从被压入蓄流单元2；处于情况2时，由于汇流腔高于蓄流单元2，所以汇流腔内的水在重力的作用下流入蓄流单元2；处于情况3时，开启减压单元4，使蓄流单元2内的气压降低，并低于锅炉1内的气压，使情况3变为情况1或者2；蓄流单元2通过以上三种方式蓄水。

由于锅炉1内的加热单元12持续加热，所以锅炉1内的温度高于蓄流单元2内的温度，即造成锅炉1内的气压高于蓄流单元2内的气压，因此加热可促使情况1的出现。

当锅炉1内的浓缩液达到预定浓度后，加热单元12停止加热，锅炉1内的气压下降，为了避免出现锅炉1内的气压低于蓄流单元2内的气压，需要将减压单元4启动，通过减压单元4使蓄流单元2内的气压低于锅炉1内的气压，将锅炉1内剩余水蒸汽冷凝后的水压入蓄流单元2。由于汇流腔内的水位高于输出管道1105内管口，所以锅炉1内的水蒸汽不会直接进入蓄流单元2，从而降低了水蒸汽对减压单元4的不良影响，由于第二管道29的内管口位于靠近筒体21的底部处，而第三管道28的内管口靠近筒体21的顶部处，所以减压单元4工作时，避免了水从第二管道29被压出后立马被吸入第三管道28，第三管道28的内管口布置在筒体21的顶部可降低筒体21内的水进入第三管道28的风险。

排水过程：当水位标识管26显示蓄流单元2内的水位达到预定值后，先关闭第二开关24，由于第二开关24和第三开关23通过联接块20同步联动，所以，关闭第二开关24的同时第三开关23也被关闭，此后，锅炉1内冷凝的水靠汇流腔临时储存，第二开关24和第三开关23被关闭后，蓄流单元2与锅炉1隔离开，开启第四开关22，使蓄流单元2内的气压与外界的大气压相等，等气压平衡后，开启第一开关25，由于重力的作用，蓄流单元2内的水从第一开关25流出，实现蓄流单元2的排水。当蓄流单元2内的水排完后，先关闭第一开关25和第四开关22，使蓄流单元2与大气隔离，再开启第二开关24，同时第三开关23也被开启，由于蓄流单元2内的气压高于锅炉1内的气压，所以第二开关24和第三开关23被开启的瞬间，管道内的水将被压回锅炉1内，由于汇流腔的缓冲作用，使得水停留在汇流腔内，而不是直接进入浓缩液中，待蓄流单元2内的气压与锅炉1内的气压平衡后，汇流腔内缓存的冷凝水在重力的作用下流到蓄流单元2，为了维持锅炉1内的低压环境，需要开启减压单元4，使锅炉1内的气压维持在预定值，减压单元4开启后可加速汇流腔内的水进入蓄流单元2。

采样过程：参照图21、22、23，浓缩过程中可通过采样单元14对锅炉1内的浓缩液进行取样，并对取样进行浓度检测。取样之前，为了提高检测准确度，先将把柄1406快速转动，如图18所示，借助离心力的作用使残留在采样孔1404内的浓缩液被甩出，然后借助把柄1406上的方向标识，使取样孔朝上，浓缩液进入采样孔1404，之后拉出活动杆1403到拉出位置，通过检测笔检测采样孔1404内的浓缩液，或者转动活动杆1403，使采样孔1404朝下，采样孔1404内的浓缩液在重力作用下滴入器皿中。取样后，活动杆1403被推回到插入位置。

锅炉1内的浓缩液达到预定浓度后，先关闭加热单元12、减压单元4、第五开关，再开启第六开关，外界的气体通过进气管道1108进入锅炉1内部，使于锅炉1内的气压和外界大气压平衡，锅炉1内的气压比浓缩时升高，浓缩液内的水的沸点也随之升高，由于加热单元12已关闭，所以浓缩液内的水停止沸腾，浓缩液不再损失水分，即浓缩液保持当前浓度。开启出料口16，使制备好的浓缩液通过出料口16流出，浓缩液排完后，关闭出料口16，开启进料口15，使待浓缩的液体通过进料口15进入锅炉1，待浓缩的液体达到预定量后，关闭进料口15和第六开关，使锅炉1与外界大气隔离，进入下一个浓缩流程。

显然，可以在锅炉1输入待浓缩液或者输出浓缩液的同时将蓄流单元2内的水排出。具体过程为：先关闭第九开关，开启第六开关，由于气压差，使汇流腔内的水被压入蓄流单元2，待锅炉1、蓄流单元2二者内的气压和大气压强平衡后，汇流腔内的水在重力的作用下流入蓄流单元2，同时开启第一开关25，使蓄流单元2内的水排出。

减压单元4为抽气泵或者真空泵。冷却单元3设置有输入端和输出端，冷却液从输入端进入冷却单元3，借助冷却单元3的散热片将冷却液的热量散发到大气中，进而使冷却单元3输出端的冷却液的温度低于输入端的冷却液的温度。

Claims (5)

1.一种制备浓缩液用的锅炉（1），其具有密闭的结构，其内底部设置有进料口（15）、出料口（16）以及加热单元（12），其特征在于，

锅炉（1）的侧壁（13）靠近底部处设置有采样单元（14），锅炉（1）的上盖（11）设置有冷凝单元；冷凝单元的收集部位于上盖（11）的内部，收集部包括紧贴盖体（1101）内冠面的条状汇聚杆（1103）、紧贴盖体（1101）内周面的汇流环（1102），汇流环（1102）的开口朝向盖体（1101）的顶部，汇流环（1102）与盖体（1101）组成汇流腔，条状汇聚杆（1103）的末端延伸到汇流腔，汇流腔通过输出管道（1105）与外界连通；冷凝单元的冷却部位于上盖（11）的外部，冷却部包括多个同轴设置的环状薄片（1104），环状薄片（1104）沿盖体（1101）的冠面设置，环状薄片（1104）的轴线与盖体（1101）的轴线同轴设置，环状薄片（1104）的底部紧贴盖体（1101）的外冠面，顶环设置有进水管道（1106），底环设置有出水管道（1107）；采样单元（14）包括基体（1401）、活动杆（1403）、限位销（1402）、取样腔（1405）、采样孔（1404）、轴套Ⅰ、轴套Ⅱ、等压腔（1409），取样腔（1405）贯穿基体（1401）的上面和下面，等压腔（1409）为柱状盲孔，等压腔（1409）从基体（1401）的正面穿入且贯穿取样腔（1405）的正面和背面；轴套Ⅰ与等压腔（1409）过盈配合，活动杆（1403）同时与轴套Ⅰ和轴套Ⅱ密闭式滑动配合，限位销（1402）紧固于活动杆（1403）上，限位销（1402）与取样腔（1405）的正面或背面配合，基体（1401）内设置有透气通道（1408），透气通道（1408）的首尾两端分别与等压腔（1409）和外界大气连通；

所述的条状汇聚杆（1103）设置有与盖体（1101）的内冠面相应的贴合面（1103a），垂直于贴合面（1103a）的两侧面对称设置有相对内凹的第一圆弧面（1103b），平行于贴合面（1103a）的顶面设置有内凹的第二圆弧面（1103c），第一圆弧面（1103b）与第二圆弧面（1103c）之间形成防溢边（1103d），条状汇聚杆（1103）靠近顶端设置有第一倾斜面（1103f）和第二倾斜面（1103e），第一倾斜面（1103f）与第二倾斜面（1103e）夹角为钝角，第二倾斜面（1103e）越向条状汇聚杆（1103）的顶端靠近越向贴合面（1103a）倾斜，第一倾斜面（1103f）越向汇聚杆的顶端靠近越向贴合面（1103a）倾斜，第二圆弧面（1103c）延伸到第二倾斜面（1103e），第一圆弧面（1103b）延伸到第一倾斜面（1103f），条状汇聚杆（1103）靠近第一倾斜面（1103f）端对称设置有第三倾斜面（1103g），第三倾斜面（1103g）将条状汇聚杆（1103）靠近第一倾斜面端构造成一个尖角，多个条状汇聚杆（1103）借助第三倾斜面（1103g）以面配对靠紧的方式绕着尖角均匀围成一圈。

2.根据权利要求1所述的一种制备浓缩液用的锅炉（1），其特征在于所述的汇流环（1102）的单边截面为“L”形，“L”的底边垂直于上盖（11）的内周面，“L”的立边平行于上盖（11）的内周面。

3.根据权利要求1所述的一种制备浓缩液用的锅炉（1），其特征在于所述的环状薄片（1104）的顶部到盖体（1101）的底面的距离随自身直径的增加而减小。

4.根据权利要求1所述的一种制备浓缩液用的锅炉（1），其特征在于所述的限位销（1402）与取样腔（1405）的正面配合时，活动杆（1403）处于拉出位置，采样孔（1404）位于基体（1401）的外面；限位销（1402）与取样腔（1405）的背面配合时，活动杆（1403）处于插入位置，采样孔（1404）位于取样腔（1405）的内部。

5.根据权利要求1所述的一种制备浓缩液用的锅炉（1），其特征在于所述的透气通道（1408）延伸到基体（1401）的正面，采样单元（14）的取样腔（1405）位于锅炉内，把柄（1406）位于锅炉外。