一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机
技术领域
本发明涉及一种除湿干燥机,特别是一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机。
背景技术
塑料粒子未经干燥的塑料粒子中通常含有一定的水分,特别是工程塑料颗粒特别容易吸湿,材料水分不控制在一定范围内会对后续的注塑成型造成很大的影响,成型件表面会有烟花状泡带、银丝、气孔,以及降低机械性能。因此在塑料成型的前期的一般利用除湿干燥机形成一定温度低露点干燥空气流去除塑料粒子中内含的水分,除湿干燥机所含的吸湿剂在较低温度下吸收空气中的水分,在高温状态下向空气中排出水分,除湿干燥机就利用此原理进行工作。
常用的塑料粒子的除湿干燥器,主要有以下三种:
第一种:在塑胶的干燥料桶的一侧装设热风干燥器。此种热风干燥器的主要缺陷是,除湿干燥功效较低,不能处理工程塑料,花费时间较长,因热空气直接排除浪费大量能源。第二种:设有低水份层和高吸湿层的陶瓷蜂巢结构。此种设有陶瓷蜂巢结构的除湿干燥器,具有如下几个方面的不足:
1.因陶瓷蜂巢结构太简单,无法有效对运转中的高温和低温空气除湿过滤,工作效率较低。工作空气回路中的空气能够达到低露点,但这个露点值在机器有载料清况下大幅升高。
当所配的干燥料斗装载有塑料颗粒原料时,也即载料时,塑料颗粒原料将持续从干燥料斗上部加载,并持续从干燥料斗下部流出至配套的成型机。在此过程中,原材料的水分和外部空气的水分,将增加处理回路中空气的湿度,蜂巢转轮来不及全部处理吸收,由此出现空运转露点-40℃,载料运转时,露点则在-20℃左右的情况。
因此,陶瓷蜂巢结构不适合需要稳定的低露点物料处理。
2.再生温度不高,再生不充分。
3.蜂巢转轮内部串风严重,吸湿剂再生不充分。
4.蜂巢是多孔状的,再生风易穿透,热能损失大。
第三种:颗粒状分子筛除湿干燥器。此种除湿干燥器的主要缺陷如下:
1.机器工作回路空气能够达到较低露点,但这个露点并不稳定,波动较大,不适合需要稳定露点的场合。
2.管路复杂,机器工作需要复杂的控制逻辑。
3.颗粒状分子筛除湿剂再生产生的剩余热量将被白白浪费;另外,干燥时也需要较多的冷却水而消耗能量;能量在所处理材料的转运过程中大幅损失。4.机器重量大,空间要求大,不适合直接连接下面的塑化设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机,该多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机能够使工作回路中的空气达到较低露点,且露点稳定,波动幅度小。同时,颗粒状分子筛除湿剂再生充分,能量利用率高,设备占用空间小。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机,用于干燥料斗中塑料粒子的干燥除湿,包括多桶分子筛转轮和间歇驱动机构。
多桶分子筛转轮包括顶盖、底盖和位于顶盖和底盖之间的至少三个除湿桶,每个除湿桶内均充填有颗粒状分子筛除湿剂;所述顶盖上设置有再生工段入风口、干燥处理工段出风口和内部腔体通道;所述底盖上设置有再生工段出风口、干燥处理工段入风口和再生冷却工段出风口;
间歇驱动机构包括能够间歇转动的转轴,所述转轴与顶盖和底盖的中心分别转动连接,至少三个除湿桶均匀布置在转轴的外周,每个除湿桶均与转轴固定连接;每个除湿桶均能在转轴的带动下,进行间歇式的周期循环转动;
当除湿桶间歇转动后,其中一个除湿桶能与顶盖上的再生工段入风口、底盖上的再生工段出风口形成一个密封的再生通道;其中第二个除湿桶将能与底盖上的干燥处理工段入风口、顶盖上的干燥处理工段出风口形成一个密封的干燥处理通道;其中第三个除湿桶能与顶盖上的内部腔体通道、底盖上的再生冷却工段出风口形成一个密封的冷却通道。
所述间歇驱动机构还包括从动轮、主动轮和间歇电机,所述转轴的一端从顶盖或底盖的中心穿出,转轴的穿出端与从动轮同轴固定连接,从动轮的外圆周上均匀设置有与除湿桶数量相等的分度开槽;间歇电机与主动轮相连接,间歇电机驱动主动轮间歇转动;主动轮上设置有一个能与分度开槽相配合的拨杆;当主动轮间歇转动时,拨杆与分度开槽相配合,并驱动从动轮间歇周期转动。
所述间歇驱动机构还包括系统控制器和与系统控制器相连接的位置传感器,位置传感器能检测拨杆的转动位置,系统控制器能根据位置传感器提供的拨杆位置信息,指令间歇电机的间歇启动及停止。
包括风机、第一过滤器、第一加热器、处理风机、第二过滤器和冷却器,
第一过滤器与风机的进风口相连接,风机的出风口与第一加热器的进风口相连接,第一加热器的出风口与顶盖上的再生工段入风口相连接,底盖上的再生工段出风口连接有排风管道,第一过滤器、风机、第一加热器、再生通道和排风管道共同形成一个开放式再生加热回路;
干燥料斗出风口依次通过第二过滤器、冷却器与处理风机的进风口相连接,处理风机的出风口与底盖上的干燥处理工段入风口相连接,顶盖上的干燥处理工段出风口通过第二加热器与干燥料斗的进风口相连接,干燥料斗、第二过滤器、冷却器、处理风机、干燥处理通道、第二加热器共同形成一个闭环物料干燥处理工作回路;
底盖上的再生冷却工段出风口通过三通管路与冷却器相连接,冷却通道、冷却器和处理风机形成一个闭环冷却回路。
还包括系统控制器,所述第一加热器上设置有用于检测第一加热器内风流温度的第一温度传感器,第一温度传感器与系统控制器的输入端相连接,第一加热器和风机与系统控制器的输出端相连接。
所述第一加热器内的风流温度能保持在设定温度,根据需要,风流温度控制在200-300℃之间。
所述干燥料斗的入风口设置有第二温度传感器。
所述干燥料斗的中部竖向设置有导流管路。
所述多桶分子筛转轮的顶盖和底盖通过若干根定位导向柱相连接。
所述除湿桶与顶盖和底盖之间分别设置有一个旋转基座。
本发明采用上述结构后,具有如下有益效果:
1.多个除湿桶的设置,每个除湿桶内均充填颗粒状分子筛除湿剂,这样,颗粒状分子筛除湿剂被分割成多个,在同一时间内,由于除湿桶间歇周期循环运转,使得多个除湿桶内的颗粒状分子筛除湿剂均参与接替运转,由于叠加作用,干燥回路处理空气的露点波动幅度减小。
2.另外,除湿桶间歇周期循环运转,能使颗粒状分子筛除湿剂的再生更为充分。
3.由于该转轮使用颗粒状分子筛除湿剂,使用更高的再生温度,分子筛再生更充分。
4.再生冷却没有引入外界空气,颗粒状分子筛除湿剂没有在冷却过程中吸湿,再生效果得到保证,从而保证在闭环物料干燥处理工作回路得到更低露点空气流。
5.再生产生的余热在处理回路里被吸收。
6.多桶分子筛转轮结构紧凑,占用空间少,管路简单,可以减少安装空间。
7.开放式再生加热回路不需要外界冷却水,闭环物料干燥处理工作回路在物料处理温度不高的情况下,也不需要冷却水,能减少或免却对冷却水的需求。
8.无气动执行机构,无需压缩空气.配合设备要求低。
附图说明
图1显示了本发明一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机的结构示意图;
图2显示了多桶分子筛转轮及间歇驱动机构的结构示意图;
图3显示了多桶分子筛转轮的爆炸示意图;
图4显示了多桶分子筛转轮中顶盖的结构示意图;
图5显示了多桶分子筛转轮中底盖的结构示意图;
图6显示了多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机的工作原理图;
图7显示了本发明中多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机吸湿能力变化趋势图;图中,A曲线为处理后空气露点随时间的变化趋势线;B曲线为参与除湿处理的各个除湿桶吸湿能力随时间的饱和变化趋势线;
图8显示了本发明中多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机,与现有技术中蜂巢转轮式及双桶分子筛式干燥机,吸湿性能特性的对比示意图;图中,C曲线为蜂巢转轮式干燥机吸湿性能曲线;D曲线为双桶分子筛式干燥机吸湿性能曲线;E曲线为本发明中多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机吸湿性能曲线;
图9显示了蜂巢转轮式干燥机干燥再生能效的示意图;
图10显示了双桶分子筛式干燥机干燥再生能效的示意图;
图11显示了本发明中多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机干燥再生能效的示意图。
其中有:
1.多桶分子筛转轮;
11.顶盖;
111.再生工段入风口;112.干燥处理工段出风口;113.内部腔体通道;
12.底盖;
121.再生工段出风口;122.干燥处理工段入风口;123.再生冷却工段出风口;124.三通管路;
13.定位导向柱;14.除湿桶;15.多孔板;16.旋转基座;17.密封垫;18.轴承;
2.间歇驱动机构;
21.转轴;22.从动轮;221.分度开槽;222.定位锁止弧;23.主动轮;24.间歇电机;25.拨杆;26.支架;27.位置传感器;
3.开放式再生加热回路;
31.风机;32.第一过滤器;33.第一加热器;34.第一温度传感器;35.排风管道;
4.闭环物料干燥处理工作回路;
41.干燥料斗出风口;42.第二过滤器;43.冷却器;44.处理风机;45.第二加热器;46.第二温度传感器;47.导流管路;48.干燥料斗;
5.闭环冷却回路;
6.系统控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,一种多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机,用于干燥料斗48中塑料粒子的干燥除湿,其包括多桶分子筛转轮1、间歇驱动机构2、风机31、第一过滤器32、第一加热器33、处理风机44、第二过滤器42、冷却器43和系统控制器6。
如图3所示,多桶分子筛转轮1包括顶盖11、底盖12、位于顶盖11和底盖12之间的至少三个除湿桶14、定位导向柱13、多孔板15、旋转基座16、密封垫17和轴承18。
如图5所示,底盖12带有一个内部通道和一个中心通孔,底盖12上设置有再生工段出风口121、干燥处理工段入风口122和再生冷却工段出风口123,再生冷却工段出风口123上优选安装有三通管路124。
如图4所示,顶盖11也带有一个中心通孔,顶盖11上设置有再生工段入风口111、干燥处理工段出风口112和内部腔体通道113。
上述顶盖11和底盖12的中心通孔内均优选设置有一个轴承18。
每个除湿桶14内均充填有颗粒状分子筛除湿剂,除湿桶14的数量优选为6个。
多个除湿桶的设置,每个除湿桶内均充填颗粒状分子筛除湿剂,这样,颗粒状分子筛除湿剂被分割成多个,在同一时间内,由于除湿桶间歇周期循环运转,使得多个除湿桶内的颗粒状分子筛除湿剂均参与接替运转,由于叠加作用,干燥回路处理空气的露点波动幅度减小。
如图7所示,图中,A曲线为处理后空气露点随时间的变化趋势线;B曲线为参与除湿处理的各个除湿桶吸湿能力随时间的饱和变化。从图中可以看出,在工作处理回路中,在载料情况下,每个除湿桶的吸湿剂都会因吸取空气当中的水分而趋于饱和,在设计吸湿剂单位吸湿能力足够的情况下,让再生后的除湿桶快速递次进入,让工作后吸湿能力下降的除湿桶快速递次移出,处理回路有吸湿能力强的桶和吸湿能力减弱的桶同时工作,可以让工作回路的吸湿剂吸湿能力得到补偿和平衡,不会因为除湿桶的的替换而产生吸湿能力的大幅波动。
而在图8中,图8显示了蜂巢转轮式干燥机,双桶分子筛干燥机和间歇多桶分子筛转轮式干燥机,在带料工作中,所提供的干燥风的露点所时间变化趋势比较图。从图8中可以看到,蜂巢转轮式干燥机所提供的干燥风的露点曲线C,可以保持稳定,但是在高位稳定;双桶分子筛干燥机所提供的干燥风的露点曲线D,可以达到低位,但是不稳定,周期大幅波动;本发明中的间歇多桶分子筛转轮式干燥机提供的干燥风的露点曲线E,波动小,且能保持在低露点稳定。
除湿桶14与顶盖11和底盖12之间分别依次设置有一个多孔板15、一个旋转基座16和一个密封垫17。
上述多孔板15用于分隔颗粒状分子筛除湿剂,两个旋转基座16与多个除湿桶14一起形成一个可转动单元,该可转动单元与与顶盖11和底盖12之间分别设置有一个带有定位骨架的密封垫17。
上述定位导向柱13从上述多孔板15,旋转基座16和密封垫17的边角固定孔中穿出,定位导向柱13的穿出端与顶盖11通过弹簧71和螺母72相连接,并能调节活动松紧程度.
如图2所示,间歇驱动机构2包括能够间歇转动的转轴21、从动轮22、主动轮23、拨杆25和间歇电机24。
转轴21分别从位于顶盖11和底盖12的中心通孔内的轴承18中穿出,也即转轴21分别与顶盖11和底盖12转动连接。
上述六个除湿桶14均匀布置在转轴21的外周,每个除湿桶14均与转轴21优选通过螺钉进行固定连接;每个除湿桶14均能在转轴21的带动下,进行间歇式的周期循环转动。
转轴21的其中一端从顶盖11或底盖12的中心通孔穿出,该穿出端优选与从动轮22同轴固定连接,从动轮22的外圆周上均匀设置有分别与除湿桶14数量相等的分度开槽221和定位锁止弧222,分度开槽221和定位锁止弧222交错间隔设置。
间歇电机24与主动轮23相连接,间歇电机24驱动主动轮23间歇转动;主动轮23上设置有一个能与分度开槽221相配合的拨杆25和与定位锁止弧222相配合的圆弧。当主动轮23间歇转动时,拨杆25与分度开槽221相配合,并驱动从动轮22间歇周期转动,并在移位完成后,定位锁止弧222与主动轮的圆弧配合,实现精确定位。
当除湿桶14间歇转动后,其中任意一个除湿桶14均能与顶盖11上的再生工段入风口111、底盖12上的再生工段出风口121形成一个密封的再生通道。
其中第二个除湿桶14,也即剩余除湿桶14的其中一个,将能与底盖12上的干燥处理工段入风口122、顶盖11上的干燥处理工段出风口112形成一个密封的干燥处理通道。
其中第三个除湿桶14,也即剩余除湿桶14的其中一个,能与顶盖11上的内部腔体通道113、底盖12上的再生冷却工段出风口123形成一个密封的冷却通道。
上述间歇电机24优选固定在支架26上,支架26上优选设置有与系统控制器6相连接的位置传感器27,位置传感器27能检测拨杆25的转动位置,系统控制器6能根据位置传感器27提供的拨杆25位置信息,指令间歇电机24启动延时,间歇电机24运转暂停一段设定时间,以便此时处于再生通道内的除湿桶14中的颗粒状分子筛除湿剂能充分加热再生,系统实现间歇运转。
作为替换,转轴21的间歇转动,也可设计为其他结构形式,如转轴21直接与间歇电机相连接,或者使用同步带轮,齿轮副,棘轮等结构形式,均在本发明的保护范围之内。
本申请中的多桶分子筛转轮间歇循环式除湿干燥机,具有三个回路,分别为开放式再生加热回路3、闭环物料干燥处理工作回路4和闭环冷却回路5。
1.闭环物料干燥处理工作回路4
干燥料斗出风口41依次通过第二过滤器42、冷却器43与处理风机44的进风口相连接,处理风机44的出风口与底盖12上的干燥处理工段入风口122相连接,顶盖11上的干燥处理工段出风口112通过第二加热器45与干燥料斗48的进风口相连接。
干燥料斗48、第二过滤器42、冷却器43、处理风机44、干燥处理通道、第二加热器45共同形成一个闭环物料干燥处理工作回路4。
进一步,干燥料斗48的入风口设置有第二温度传感器46。
进一步,干燥料斗48的中部竖向设置有导流管路47。
闭环物料干燥处理工作回路4中除湿处理循环的工作原理如下:
如图6所示,处理风机44作动,从干燥料斗出风口41吸取空气,通过第二过滤器42去除气流中的粉尘,通过冷却器43来保证气流温度不致过高,处理风机44泵出的气流通过干燥处理通道,位于干燥处理通道中的除湿桶14通过分子筛除湿剂吸附作用除却空气中的水分,形成出口低露点干燥气流,出口的低露点干燥气流通过管路连接第二加热器45升温,系统控制器6通过第二温传感器46感知加热后的温度,系统控制器6通过控制器PID程序控制第二加热器45调节加热,令加热后的风流温度达到和保持在设定物料干燥温度,该干燥空气通过干燥料斗48的管路导引至干燥料斗的下部,通过导流管路47分散气流,该低露点干燥空气同被处理物料相对运动,加热物料增加物料内分子的活动能力,塑料粒子中内含的水分子析出扩散出来,被气流带出通过干燥料斗出风口41,形成一个干燥闭式循环。闭环物料干燥处理工作回路4中的除湿桶14经过设定时间的工作后,通过间歇驱动机构2的作用,递次快速移至开放式再生加热回路3,进行再生处理循环。
2.开放式再生加热回路3
第一过滤器32与风机31的进风口相连接,风机31的出风口与第一加热器33的进风口相连接,第一加热器33的出风口与顶盖11上的再生工段入风口111相连接,底盖12上的再生工段出风口121连接有排风管道35。
第一过滤器32、风机31、第一加热器33、再生通道和排风管道35共同形成一个开放式再生加热回路3。
进一步,第一加热器33上设置有用于检测第一加热器33内风流温度的第一温度传感器34,第一温度传感器34与系统控制器6的输入端相连接,第一加热器33和风机31与系统控制器6的输出端相连接。
所述第一加热器33内的风流温度能保持在设定温度,再生的风流温度,可根据需要设定在200-300℃之间的一个值,从而控制处理风的露点在某个物料处理需要的范围内,从而减少能源浪费和减少对原材料物性如粘度的影响。
开放式再生加热回路3中再生处理循环的工作原理:
风机31通过第一过滤器32从外界吸入空气,吹出的气流通过第一加热器33升温,系统控制6通过第一温传感器34感知加热后的风流温度,通过系统控制6中的PID程序调节第一加热器33加热,令加热后的风流温度达到200-300度之间的设定温度和并保持在设定再生温度。200-300度之间的高温气流通过再生通道,将带走位于干燥处理通道中除湿桶14内分子筛除湿剂所含的水分,通过排风管道35排出到外界。
通过设定时间的高温气流吹拂,位于干燥处理通道中除湿桶14内分子筛除湿剂所含的水分得到去除;当系统设定时间达到,多桶分子筛转轮1在间歇驱动机构2的作用下,进行间歇转动,将除湿后的除湿桶14快速移至闭环冷却回路5,进行冷却循环。
3.闭环冷却回路5
底盖12上的再生冷却工段出风口123通过三通管路124与冷却器43相连接,冷却通道、冷却器43和处理风机44形成一个闭环冷却回路。
闭环冷却回路5中冷却循环的工作原理:
由顶盖11中的内部腔体通道113导入一部分除湿处理后的干燥气流,用于冷却高温再生处理后除湿桶14内的分子筛除湿剂,其排风通过三通管路124被吸入处理风机44的入口前端,形成分子筛干燥剂闭环冷却回路5。
闭环冷却回路5中除湿桶14内的分子筛除湿剂经过设定时间的冷却后,达到可以表现较好吸湿性能的温度,在间歇驱动机构2的作用下,将递次快速移至除湿处理循环。
上述开放式再生加热回路3中再生产生的余热在处理回路里被吸收。
如图9、图10和图11所示,可以看出,双桶分子筛除湿干燥机再生升温阶段入风温度和出风温度相差大,有效做功面积大,可是在冷却阶段有额外的能源消耗用于冷却处湿剂,整个循环能源利用率低;蜂巢转轮式除湿干燥机再生阶段由于入风温度和出风温度相差不大,可利用有效做功面积不大,能源利用率不高;间歇多桶分子筛转轮式除湿干燥机再生入风温度和出风温度相差大,有效做功面积大,无额外能源消耗,能源利用率最好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。