CN106730955A - 一种卧式降膜蒸发器及其在线除垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了卧式降膜蒸发器的在线除垢装置，该装置包括驱动件、毛刷以及与毛刷对应设置的动力传动机构；其中，驱动件用于通过动力传动机构驱动毛刷环绕卧式降膜蒸发器的换热元件转动，毛刷用于扫刷换热元件外表面的污垢。这种在线除垢装置的毛刷沿着换热元件外表面刷除污垢，摩擦力小、除垢无死角，且本在线机械除垢装置在蒸发器内不影响内部的正常工作，解决了卧式降膜蒸发器结垢的国际难题，克服了传统化学清洗除垢所带来的一系列问题，提高了卧式降膜蒸发器在污水处理、化工、食品、造纸、医药、海水淡化等行业的竞争力。在此基础上，本发明实施例提供了一种包括该在线除垢装置的卧式降膜蒸发器。

Description

一种卧式降膜蒸发器及其在线除垢装置

技术领域

本发明涉及卧式降膜蒸发器的除垢技术领域，特别是涉及一种卧式降膜蒸发器及其在线除垢装置。

背景技术

卧式降膜蒸发器的工作机理是：被蒸发溶液在换热元件外表面形成膜状分布，加热介质走换热元件内，与元件外的溶液进行换热，使其蒸发。卧式降膜蒸发器技术的特点是传热系数较高、适合处理热敏性物料、传热温差损失小等，相较于竖管降膜蒸发器，大大减小蒸发器的体积、节约空间、降低成本。目前，卧式降膜蒸发器广泛应用于污水处理、化工、食品、造纸、医药、海水淡化等行业。

卧式降膜蒸发器作为一种高效节能换热设备，影响其换热效果的因素很多，其中，换热元件结垢是蒸发浓缩过程中普遍存在的问题。传统的蒸发器在蒸发时，经过长时间运行后，因废水中含有钙、镁离子和碳酸根离子、硫酸根离子、硅酸盐等，它们在蒸发过程中，不断浓缩达到共饱和产生碳酸钙、硫酸钙等晶核及硅酸盐胶体，晶核及胶体在蒸发器的换热元件外表面上附着形成垢层，轻则导致传热系数下降，降低蒸发能力，严重时污垢在换热元件间“搭桥”连成一体，影响生产甚至造成停产。

为了使设备持续稳定运行，需清除换热元件表面的污垢，传统的蒸发器采用的除垢方法一般是停机进行化学清洗。频繁的周期性停机清洗，一方面降低了生产能力，增加了清洗药品的成本，且费时费力，同时化学药品还会对设备带来腐蚀的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种卧式降膜蒸发器的在线除垢装置，以便于给卧式降膜蒸发器的换热元件在线除垢。具体技术方案如下：

这种卧式降膜蒸发器的在线除垢装置，包括驱动件、毛刷以及与所述毛刷对应设置的动力传动机构；

所述驱动件用于驱动所述动力传动机构带动所述毛刷环绕所述卧式降膜蒸发器的换热元件转动，所述毛刷用于扫刷所述换热元件外表面的污垢。

可选地，所述卧式降膜蒸发器包括沿前后依次间隔且平行设置多个所述换热元件，所述毛刷与奇数个所述换热元件对应设置，且所述毛刷的最大外径大于相邻两个所述换热元件之间的间隙。

可选地，所述驱动件通过联动机构驱动各所述动力传动机构同步传动。

可选地，所述动力传动机构包括主动轴、从动轴、左主动链轮、左从动链轮、左链条、右主动链轮、右从动链轮和右链条；

所述主动轴和所述从动轴均转动连接于所述卧式降膜蒸发器，所述左主动链轮和所述右主动链轮均设置于所述主动轴并随所述主动轴同步转动，所述左从动链轮和所述右从动链轮均设置于所述从动轴并随所述从动轴同步转动，所述左链条与所述左主动链轮和所述左从动链轮两者啮合传动连接，所述右链条与所述右主动链轮和所述右从动链轮两者啮合传动连接，所述毛刷的一端与所述左链条固定连接，另一端部与所述右链条固定连接。

可选地，所述联动机构包括联动轴、主联动链轮、从联动链轮和联动链条：

所述联动轴与所述卧式降膜蒸发器的换热箱转动连接并与所述驱动件传动连接；所述主联动链轮设置于所述联动轴并随所述联动轴同步转动；所述从联动链轮与各所述主动轴对应设置并随所述主动轴同步转动；所述联动链条与所述主联动链轮和各所述从联动链轮啮合传动连接。

可选地，所述联动机构还包括张紧链轮；

所述张紧链轮与所述换热箱转动连接，所述联动链条与所述主联动链轮、各所述从联动链轮和所述张紧链轮三者张紧啮合传动连接。

可选地，所述联动链条与相邻两个所述从联动链轮中一者的上侧部轮齿啮合，另一者的下侧部轮齿啮合。

可选地，所述驱动件位于所述卧式降膜蒸发器的换热箱外，所述联动轴贯穿所述换热箱并与所述驱动件传动连接。

可选地，所述联动轴和所述换热箱密封连接。

可选地，所述毛刷平行于所述换热元件设置。

此外，本发明实施例的另一目的在于提供一种卧式降膜蒸发器，该卧式降膜蒸发器包括蒸发箱、换热箱、冷凝箱和换热元件；所述蒸发箱和所述冷凝箱分设于所述换热箱两侧，且所述蒸发箱和所述冷凝箱通过位于所述换热箱内的所述换热元件连通。该卧式降膜蒸发器还包括如上所述的在线除垢装置。

可选地，所述换热元件为沿竖直方向依次间隔设置的多个换热管，或者为竖直放置的换热板。

本发明实施例提供卧式降膜蒸发器的在线除垢装置包括驱动件、毛刷以及与毛刷对应设置的动力传动机构；其中，驱动件用于通过动力传动机构驱动毛刷环绕卧式降膜蒸发器的换热元件转动，毛刷用于扫刷换热元件外表面的污垢。

这种线除垢装置的毛刷沿着换热元件外表面刷除污垢，摩擦力小、除垢无死角，且本在线机械除垢装置在蒸发器内不影响内部的正常工作，解决了卧式降膜蒸发器结垢的国际难题，克服了传统化学清洗除垢所带来的一系列问题，提高了卧式降膜蒸发器在污水处理、化工、食品、造纸、医药、海水淡化等行业的竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的卧式降膜蒸发器一实施例的结构示意图；

图2为隐去循环泵后图1所示卧式降膜蒸发器的结构示意图；

图3为图2的俯视结构示意图；

图4为图2的侧视结构示意图；

图5为本发明所提供的卧式降膜蒸发器另一实施例的结构示意图。

其中，图1至5中各组件名称与附图标记之间的对应关系为：

00换热箱、00a二次蒸汽出口；

10蒸发箱、10a加热蒸汽入口；

20冷凝箱、20a冷凝水出口、20b不凝气体出口；

30换热元件；

40布液管、41除沫器；

50循环泵；

60驱动件：

70毛刷；

动力传动机构：

80主动轴、81从动轴、82左主动链轮、83左从动链轮、84左链条、85右链条；

联动机构：

90联动轴、91主联动链轮、92联动链条、93张紧链轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本文中所涉及的方位词前后、上下和左右是以图2为基准设定，以笔者视角位于笔者左手侧为左，右手侧为右，面向笔者侧为前，背离于笔者侧为后。

请参见图1，该图为本发明所提供的卧式降膜蒸发器一实施例的结构示意图。

本实施例所提供的卧式降膜蒸发器包括换热箱00、蒸汽箱10、冷凝箱20和换热管30和布液管40；其中，蒸汽箱10和冷凝箱20分设于换热箱00两侧并均与换热箱00固定连接，且蒸汽箱10和冷凝箱20有部分插入换热箱00内。换热管30水平设置于换热箱00内并连通蒸汽箱10和冷凝箱20。蒸汽箱10开设有加热蒸汽入口10a换热箱00开设有二次蒸汽出口00a和料液出口，二次蒸汽出口00a位于换热管30上方；蒸汽箱10开设有加热蒸汽入口10a；冷凝箱20开设有冷凝水出口20a和不凝气体出口20b。布液管40的一端敞口，另一端封闭，且沿长度方向依次设置有若干个喷口，布液管40位于换热箱00内并且其敞口端贯穿换热箱00伸出于换热箱00外。

加热蒸汽经由加热蒸汽入口10a通入蒸汽箱10后进入换热管30内，与此同时料液经由敞口端进入布液管40再通过其上喷口喷淋至换热管30与换热管30内的加热蒸汽进行热交换，加热蒸汽遇冷液化为冷凝水流入冷凝箱20再由冷凝水出口20a流出，加热蒸汽中部分不能冷凝的气体经由冷凝箱20上的不凝气体出口20b排出，而布液管40喷射的料液受热后部分受热汽化为二次蒸汽再通过换热箱00的二次蒸汽出口00a排出换热箱00，另一部分沉降至换热箱00箱底最后经由料液出口排出至换热箱00外。

为了控制物料的不同蒸发浓缩比，且使物料在换热元件表面均匀布膜，该卧式降膜蒸发器还设置了循环泵50，该循环泵50用于将流出换热箱00的料液泵入布液管40。

为了减少二次蒸汽夹带的雾沫，达到更好的气液分离效果，该卧式降膜蒸发器在蒸发箱10内设置了除沫器41。详细地，该除沫器41位于布液管40上方并位于二次蒸汽出口00a正下方。

需要说明的是，本实施例所提供的卧式降膜蒸发器包括若干个换热管30，这些换热管30均分为沿前后方向依次间隔设置的多个换热元件，每个换热元件为沿竖直方向依次间隔排布的多个换热管30。

可以理解，在满足换热功能、加工及装配工艺要求基础上，该卧式降膜蒸发器的换热元件也可以为沿竖直方向布置的换热板，还可以为换热管或换热板交替排布。

本实施例还提供一种卧式降膜蒸发器的在线除垢装置，接下来以适用于前述卧式降膜蒸发器的在线除垢装置为例，结合图2至4来详细说明本实施例所提供的在线除垢装置的具体结构及其除垢原理。其中，图2为隐去循环泵50后图1所示卧式降膜蒸发器的结构示意图，图3为图2的俯视结构示意图，图4为图2的侧视结构示意图。

该在线除垢装置包括驱动件60、毛刷70以及与毛刷70对应设置的动力传动机构；其中，驱动件60用于通过动力传动机构驱动毛刷70环绕卧式降膜蒸发器的换热元件转动，毛刷70用于扫刷换热元件外表面的污垢。

详细地，动力传动机构包括主动轴80、从动轴81、左主动链轮82、左从动链轮83、左链条84、右主动链轮(图中未示出)、右从动链轮(图中未示出)和右链条85；

其中，主动轴80和从动轴81均转动连接于卧式降膜蒸发器的换热箱00；左主动链轮82和右主动链轮均设置于主动轴80并随主动轴80同步转动；左从动链轮83和右从动链轮均设置于从动轴81并随从动轴81同步转动；左链条84与左主动链轮82和左从动链轮83两者啮合传动连接；右链条85与右主动链轮和右从动链轮两者啮合传动连接；毛刷70的一端与左链条84固定连接，另一端部与右链条85固定连接。

驱动件60启动驱动主动轴80转动，左主动链轮82和右主动链轮随主动轴80同步转动，左主动链轮82通过左链条84带动左从动链轮83转动，右主动链轮通过右链条85带动右从动链轮转动，毛刷70随左链条84和右链条85环绕一个换热元件；转动，与此同时毛刷70扫刷这一个换热元件内各换热管30外表面的污垢。

这种线除垢装置的毛刷70沿着换热元件外表面刷除污垢，摩擦力小、除垢无死角，且本在线机械除垢装置在蒸发器内不影响内部的正常工作，解决了卧式降膜蒸发器结垢的国际难题，克服了传统化学清洗除垢所带来的一系列问题，提高了卧式降膜蒸发器在污水处理、化工、食品、造纸、医药、海水淡化等行业的竞争力。

此外，本实施例采用链传动机构作为动力传动机构，传动简便，零部件标准化，对除垢装置和换热元件的加工、安装精度要求低。

当然，在满足驱动毛刷70环绕单组竖列换热元件转动功能、加工及装配工艺要求的基础上，该动力传动机构亦可为本领域技术人员惯用的张紧带传动机构或者同步带传动机构。

优选地，毛刷70平行于单组竖列换热元件设置，以扫刷的更为彻底和全面。每组仅设置一个毛刷可减小摩擦力，若需要扫刷的频率更高，可在每组均布设置若干个毛刷。且毛刷70可以是普通的非金属毛刷，也可以是任何非金属的薄片或类似能起到相同作用的刷板等。

结合图3和4可知，卧式降膜蒸发器包括沿前后方向依次间隔设置的多个换热元件，为了同时完成对这些竖列换热元件内各换热元件表面的除垢工作，本实施例的在线除垢装置可设置于与换热元件个数相同且对应设置的毛刷70以及动力传动机构。

但，为了降低在线除垢装置成本以及降低在线除垢装置与卧式降膜蒸发器内其他组件之间的装配干涉问题，同时使卧式降膜蒸发器在相等体积下的换热面积最大化，本实施例毛刷70与奇数个换热元件对应设置，且毛刷70的最大直径大于相邻两个换热元件之间的间隙，也就是说毛刷70仅环绕奇数个换热元件转动,就能满足对所有换热元件表面的清垢工作。需要说明的是，本实施例中所涉及竖列换热元件的编号是由前至后顺次设置，或者是由后至前顺次设置。

具体到本实施例，如图4所示，本实施例所提供的卧式降膜蒸发器包括13个由前至后顺次间隔设置的换热元件，且每个换热元件包括沿竖直方向依次间隔设置的多个换热管30，为此，本实施例所提供的在线除垢装置包括7个毛刷70以及分别驱动各毛刷70环绕奇数个换热元件转动的7套动力传动机构。

驱动件60驱动各动力传动机构带动对应的毛刷70环绕对应的换热元件转动，由于毛刷70的最大外径大于相邻两个换热元件之间的间隙，运转时,毛刷70可紧密贴合毛刷70两侧的换热元件表面，毛刷70转动一周可同时扫刷相邻两个换热元件外表面的污垢。

进一步地，为了降低在线除垢装置的制造成本，本实施例所提供的在线除垢装置还包括联动机构，利用该联动机构在线除垢装置可由同一个驱动件60同时驱动各动力传动机构的主动轴80。

详细地，联动机构包括联动轴90、主联动链轮91、从联动链轮(图中未示出)和联动链条92。

其中，联动轴90与卧式降膜蒸发器的换热箱00转动连接并与驱动件60传动连接；主联动链轮91设置于联动轴90并随联动轴90同步转动；从联动链轮与各主动轴80对应设置并随主动轴80同步转动；联动链条92与主联动链轮91和各从联动链轮两者啮合传动连接。

驱动件60启动驱动联动轴90转动，主联动链轮91随联动轴90同步转动，联动轴90通过联动链条92带动各从联动链轮同步转动，各从联动链轮进一步分别带动各自对应的主动轴80转动。

参见图5，该图为本实施例所提供的卧式降膜蒸发器另一实施例的结构示意图，这一实施例所提供的联动机构还包括张紧链轮93；联动链条92由张紧链轮93、主联动链轮91和各从联动链轮张紧啮合传动连接，这样可保证联动机构的传动平稳性和稳定性。

此外，为了进一步地提高联动机构的传动平稳性和稳定性，本实施例所提供的联动机构中联动链条92与相邻两个从联动链轮中一者的上侧轮齿啮合，另一者的下侧轮齿啮合。

可以想见，与前一种实施例相比，后一种实施例所提供的在线除垢装置中联动链条92与各从联动链轮啮合的齿数更多，因此采用后一种联动机构的传动平稳性和稳定性较佳。

需要说明的是，为了保证联动机构传动平稳性，参见图2所示，本实施例中包括左右对称设置的两组联动机构。

继续结合图2和3所示，本实施例的驱动件60优先采用伺服电机。通过控制伺服电机的转速或转向，可调整毛刷的扫刷速度或扫刷方向。由于换热箱00内布液管40向换热元件30喷淋料液，若伺服电机安装于换热箱00内极易受潮短路损坏。

为了防止上述问题的发生，保证伺服电机正常安全运行，本实施例中伺服电机安装于换热箱00外。

具体地，本实施例所提供的卧式降膜蒸发器中伺服电机安装于冷凝箱20，且联动轴90贯穿换热箱00的伸出端通过联轴器与伺服电机的电枢轴动力连接。

进一步地，为了防止换热箱00内物料由联动轴90和换热箱00转动连接配合处泄露，本实施例进一步地限定联动轴90和换热箱00动密封连接，联动轴90和换热箱00优先采用填料密封结构动密封连接。

最后，需要说明的是，本实施例中主动轴80、从动轴81和联动轴90三者与换热箱00均通过转动轴承可转动地。

此外，本实施例中主动轴80和从动轴81均具体为同轴设置的两个短半轴。主动轴80的这两个短半轴同轴设置，且这两个短半轴通过轴承分别转动连接于换热箱00的左侧箱板和右侧箱板；与左侧箱板转动连接的短半轴用于固定安装左主动链轮82，以便左主动链轮83随该短半轴转动，与右侧箱板转动连接的短半轴用于固定安装右主动链轮，以便右主动链轮随该短半轴转动。

同样，从动轴81的这两个短半轴同轴设置，且这两个短半轴通过轴承分别转动连接于换热箱00的左侧箱板和右侧箱板；与左侧箱板转动连接的短半轴用于固定安装左从动链轮83，以便左链条84带动左从动链轮83转动，与右侧箱板转动连接的短半轴用于固定安装右从动链轮，以便右链条85带动右从动链轮转动。

当然，该在线除垢装置亦可采用单根转轴作为主动轴80或从动轴81，但由于换热箱00的体积很大，这就要求主动轴和从动轴均为长度很长的长轴，众所周知，长轴加工过程中保证较高的同轴度是工艺难点，同时设置在换热元件上方的长轴会影响布液器的布液效果。

为此，本实施例中主动轴80和从动轴81均采用同轴设置两个短半轴，再通过联动机构驱动两个短半轴同步转动，可降低对转轴同轴度加工精度要求，继而在一定程度上可降低在线除垢装置整体的制造成本，且运转时不影响蒸发器的正常工作。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种卧式降膜蒸发器的在线除垢装置，其特征在于，包括驱动件、毛刷以及与所述毛刷对应设置的动力传动机构；

所述驱动件用于驱动所述动力传动机构带动所述毛刷环绕所述卧式降膜蒸发器的换热元件转动，所述毛刷用于扫刷所述换热元件外表面的污垢。

2.如权利要求1所述的在线除垢装置，其特征在于，所述卧式降膜蒸发器包括沿前后依次间隔且平行设置多个所述换热元件，所述毛刷与奇数个所述换热元件对应设置，且所述毛刷的最大外径大于相邻两个所述换热元件之间的间隙。

3.如权利要求2所述的在线除垢装置，其特征在于，所述驱动件通过联动机构驱动各所述动力传动机构同步传动。

4.如权利要求3所述的在线除垢装置，其特征在于，所述动力传动机构包括主动轴、从动轴、左主动链轮、左从动链轮、左链条、右主动链轮、右从动链轮和右链条；

所述主动轴和所述从动轴均转动连接于所述卧式降膜蒸发器，所述左主动链轮和所述右主动链轮均设置于所述主动轴并随所述主动轴同步转动，所述左从动链轮和所述右从动链轮均设置于所述从动轴并随所述从动轴同步转动，所述左链条与所述左主动链轮和所述左从动链轮两者啮合传动连接，所述右链条与所述右主动链轮和所述右从动链轮两者啮合传动连接，所述毛刷的一端与所述左链条固定连接，另一端部与所述右链条固定连接。

5.如权利要求4所述的在线除垢装置，其特征在于，所述联动机构包括联动轴、主联动链轮、从联动链轮和联动链条：

所述联动轴与所述卧式降膜蒸发器的换热箱转动连接并与所述驱动件传动连接；所述主联动链轮设置于所述联动轴并随所述联动轴同步转动；所述从联动链轮与各所述主动轴对应设置并随所述主动轴同步转动；所述联动链条与所述主联动链轮和各所述从联动链轮啮合传动连接。

6.如权利要求5所述的在线除垢装置，其特征在于，所述联动机构还包括张紧链轮；

所述张紧链轮与所述换热箱转动连接，所述联动链条与所述主联动链轮、各所述从联动链轮和所述张紧链轮三者张紧啮合传动连接。

7.如权利要求6所述的在线除垢装置，其特征在于，所述联动链条与相邻两个所述从联动链轮中一者的上侧部轮齿啮合，另一者的下侧部轮齿啮合。

8.如权利要求5至7任一项所述的在线除垢装置，其特征在于，所述驱动件位于所述卧式降膜蒸发器的换热箱外，所述联动轴贯穿所述换热箱并与所述驱动件传动连接。

9.如权利要求8所述的在线除垢装置，其特征在于，所述联动轴和所述换热箱密封连接。

10.如权利要求1至7任一项所述的在线除垢装置，其特征在于，所述毛刷平行于所述换热元件设置。

11.一种卧式降膜蒸发器，包括蒸发箱、换热箱、冷凝箱和换热元件；所述蒸发箱和所述冷凝箱分设于所述换热箱两侧，且所述蒸发箱和所述冷凝箱通过位于所述换热箱内的所述换热元件连通，其特征在于，还包括权利要求1至10任一项所述的在线除垢装置。

12.如权利要求11所述的卧式降膜蒸发器，其特征在于，所述换热元件为沿竖直方向依次间隔设置的多个换热管，或者为竖直放置的换热板。