CN109654834B - 一种可用于叔丁基丙烯酰胺生产的滚筒式热交换设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滚筒式热交换设备，包括滚筒，滚筒水平布置，通过托辊支撑于底座上，且相对底座可转动连接；滚筒处于静止位置时，其顶部具有进料孔，底部具有出料孔；滚筒沿其轴线方向上的一侧端面设置有进气孔；另一侧端面设置有排气孔；水平布置于滚筒内的多组换热管，每一组换热管的一侧均挂接于滚筒的筒壁上，另一侧为自由端；换热管在滚筒内延伸一定长度或由滚筒的一端延伸至另一端；及换热介质的进口和出口，进口和出口均设置于滚筒上；进口通过滚筒内设置的分支管路与每一组换热管的一端相连通；出口与每一组换热管的另一端通过汇合的管路相连通。增加了滚筒内的换热面积，提高了干燥效率。
Description
技术领域
本发明涉及化工产品生产中的干燥和/或升华设备技术领域，更具体的说是涉及一种可用于叔丁基丙烯酰胺生产的热交换设备。
背景技术
包括叔丁基丙烯酰胺在内的许多粉末和颗粒产品，或液体、半流体产品都有需要干燥和/或升华，或蒸发浓缩的需求；这些过程中需要热交换设备，来提供能量去除物料中的水分或溶剂等，或促进物质的升华或蒸发。外壳能转动的滚筒式热交换设备是常用的一种装置。
但是，现有的滚筒式热交换设备主要只是采用壳体设置夹套的方式进行换热，这就使设备换热面积小，造成壳体内空间的浪费。也有一些在壳体内的结构增加了换热面积，但是换热结构相对于壳体是固定的，用于固体粉料干燥时通常结球问题严重；其换热结构通常是简单平面形式，没有能较有效地抄起物料的换热结构，转动翻滚时物料简单堆积在底部，处于中上部的换热管通常无法接触物料，对物料的加热效果不理想。对于需要大量气流来携带走蒸发/升华气体的应用情况，通常只是简单地从气相空间通入气体，而不是从物料堆底部通入，因此气体只是从物料堆表面上部空间流过，效果较差。
因此，如何提供一种换热效果更好的热交换器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种滚筒式热交换设备，提高了物料的换热效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种滚筒式热交换设备，包括：
滚筒，滚筒水平布置，通过托辊支撑于底座上，且相对底座可转动连接；滚筒处于静止位置时，其顶部具有进料孔，底部具有出料孔；滚筒沿其轴线方向上的一侧端面设置有进气孔；另一侧端面设置有排气孔；
水平布置于滚筒内的多组换热管，每一组换热管的一侧均挂接于滚筒的筒壁上，另一侧为自由端或在限定范围的自由端；换热管在滚筒内延伸一定长度或由滚筒的一端延伸至另一端；
及换热介质的进口和出口，进口和出口均设置于滚筒上；进口通过滚筒内设置的分支管路与每一组换热管的一端相连通；出口与每一组换热管的另一端通过汇合的管路相连通。
其中物料填充于滚筒内相邻的换热管之间，且跟随滚筒和每一组换热管的自由端一起翻滚旋转。本发明中的物料包括粉末、颗粒、液体及半流体等，因此本换热设备不限于应用于叔丁基丙烯酰胺的干燥和升华，还可以其他任何物料的干燥和升华。
关于多组换热管在滚筒内的设置，可以为多组换热管以滚筒的轴线为中心围合成一个柱形，等间或非等间距布置；也可以为滚筒静止时，自滚筒顶部至滚筒中下部；本发明中换热管的布置形式不限于上述形式；只要与本发明构思相同的布置均应当收落入本发明的保护范围。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种滚筒式热交换设备，由于干燥机内部设置有多组换热管，每一组换热管靠近滚筒筒壁的一侧通过挂接方式固定，另一侧为自由端；使物料填充在滚筒内相邻的换热管之间，且能够跟随滚筒和每一组换热管一起翻滚旋转，有效利用了滚筒内的空间，增加了换热面积，进而提高了干燥效率。
其中本发明内滚筒的驱动方式可以为齿轮驱动，滚筒上设置一组齿轮，通过与其啮合的齿轮提供旋转动力，当然也不限于上述驱动方式，还可以为电机驱动或液压动力驱动等。
优选地，进口和出口设置于滚筒的一侧或不同侧；具体根据使用情况选择设计。
优选地，每一组换热管均包括第一换热管和第二换热管；第一换热管和第二换热管固定；其中第一换热管的一侧挂接于滚筒内壁上。其中挂接的方式可以使换热管穿入U型卡，便于换热管另一端形成自由端，可以通过可活动连接的方式实现对换热管一端的限位。采用此方案，当滚筒旋转时，换热管的自由端可相对于穿入U型卡的一侧运动，带动物料一起旋转，进而增加滚筒内的空间利用率，提高干燥效率，并避免结球。
可选地，第一组所有的换热管均为连通的；第二组所有换热管也均为连通的；或者为第一换热管和第二换热管均为整体连通的。
优选地，每一个第二换热管截面均为L型；且每一个第二换热管均布置于第一换热管的顶面或底面；其中L型开口均朝向靠近滚筒的筒壁侧；采用此方案的效果为：L型的第二换热管可以起到抄起和翻动物料作用，增加物料中液体的换热或蒸发，进而提供干燥效率。其中，每一个第二换热管均布置于第一换热管的顶面或底面是指，第一换热管和第二换热管平行布置，但是第一换热管和第二换热管相对位置是可以有两种情况的；如果此时拿一组换热管的正视图而言，第一换热管可以处于第二换热管的顶面，或者处于第二换热管的底面均可。
可选择的，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括连接管，连接管可以为环形，为连接换热管与换热介质进口或出口所需的分支管线或汇合管线；滚筒两侧端面上可以具有可拆卸的盖板，便于将换热管放入。
优选地，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括弹簧钢圈，弹簧钢圈套接于滚筒外壁上，其与托辊抵接，可采用至少两个，降低滚筒在旋转过程中的振动，保证其平稳运转。
优选地，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括分气机构，分气机构嵌入滚筒内，且插接于多组换热管之间；采用此方案的效果为，有利于气体从物料堆底部放出，因而有利于对需要纯化的物料进行纯化，比如物料的升华。
优选地，分气机构包括进气管、分气器及气体流通管；
进气管固定于通过进气孔与外部气源连通；
分气器一端与进气管连通，另一端与气体流通管连接处可转换连通或截止；
气体流通管延伸至滚筒的另一端，且气体流通管另一端封闭，其管壁上开设有多个通气孔；通气孔与滚筒内部连通；其中，气体流通管的另一端封闭，其管壁上有大量小孔，气体流通管内气体通过这些小孔流出，进入滚筒的内部空间，然后经排气孔排出。采用此方案，气体流通管与物料直接接触，增加了换热能力，有利于物料蒸发/升华。
优选地，分气器包括分气盘及多个分气歧管；分气盘内部为气体流动空间或设置有多条进气道；多个分气歧管的第一端对应连接多条进气道；第二端可转换连通或截止气体连通管；采用此方案的效果为：有利于分散气流，使气体从物料堆底部放出，增加对物料的换热能力。
优选地，分气歧管的第一端和第二端之间设置有可活动的球体，用于转换与气体连通管的连通或截止状态；采用此方案的效果为当某个分气歧管位于顶部时，球体下落封堵分气歧管第一端，截止其与气体连通管连接处的进气通道，此时物料在重力作用下，落于滚筒中下部，因此此时将该对应的进气通道气体阻隔，降低了无用的气体消耗；而此时滚筒内的物料集中在中下部，尤其是底部，而此时处于下部的分气歧管中的球体在重力下下移，将气体通道完全打开，气流不断的补入，从物料堆的底部流出，带走物料中的气体成分，增加了蒸发/升华效果。由此可见，本申请内的分气机构能够将气源提供的气流应用于最需要增加换热能力的部位，暂时不需要较大气流的位置进行气流限制。
优选地，分气歧管的第一端内设置有环形卡件，其直径小于球体直径；分气歧管的第二端具有封堵；采用此方案的效果为，限定了球体的运动空间，防止其坠入分气盘，同时也防止了球体在底部时坠落，增加了球体的使用安全性。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种滚筒式热交换设备的整体结构示意图；
图2附图为本发明提供的一种滚筒式热交换设备换热管的结构示意图(仅示出了一组换热管)；
图3附图为本发明提供的一种滚筒式热交换设备换热管的正视图；
图4附图为本发明提供的一种滚筒式热交换设备的分气机构的结构示意图；
图5附图为本发明提供的一种滚筒式热交换设备的分气歧管的剖视图(示出了球体)。
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。
本发明实施例公开了一种滚筒式热交换设备，提高了物料的干燥效率。
参见附图1-3，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，包括：
滚筒1，滚筒1水平布置，通过托辊支撑于底座上，且相对底座可转动连接；滚筒1处于静止位置时，其顶部具有进料孔11，底部具有出料孔12；滚筒1一侧端面设置有进气孔13；另一侧端面设置有排气孔14；
水平布置于滚筒1内的多组换热管3，每一组换热管3的一侧均挂接于滚筒1的筒壁上，另一侧为在一定范围内的自由端；换热管3在滚筒1内延伸一定长度或由滚筒1的一端延伸至另一端；
及换热介质的进口和出口，进口和出口均设置于滚筒1上；进口通过滚筒1内设置的分支管路与每一组换热管3的一端相连通；出口与每一组换热管3的另一端通过汇合的管路相连通。
其中物料填充于滚筒1内相邻的换热管3之间，且跟随滚筒1和每一组换热管3的自由端一起翻滚旋转。本发明中的物料包括粉末、颗粒、液体及半流体等。
关于多组换热管3在滚筒1内的设置，可以为多组换热管3以滚筒1的轴线为中心围合成一个柱形，等间或非等间距布置；也可以为滚筒1静止时，自滚筒1顶部至滚筒1中下部；本发明中换热管3的布置形式不限于上述形式；只要与本发明构思相同的布置均应当收落入本发明的保护范围。
本发明公开提供了一种滚筒式热交换设备，由于干燥机内部设置有多组换热管3，每一组换热管3靠近滚筒1筒壁的一侧通过挂接方式固定，另一侧为自由端；使物料填充在滚筒1内相邻的换热管3之间，且能够跟随滚筒1和每一组换热管3一起翻滚旋转，有效利用了滚筒1内的空间，增加了换热面积，进而提高了干燥效率。
其中本发明内滚筒1的驱动方式可以为齿轮驱动，滚筒1上设置一组齿轮，通过与其啮合的齿轮提供旋转动力，当然也不限于上述驱动方式，还可以为电机驱动或液压动力驱动等。
有利的是，进口和出口设置于滚筒的一侧或不同侧；具体根据使用情况选择设计。
在发明的一个实施例中，参见附图3，每一组换热管3均包括第一换热管31和第二换热管32；第一换热管31和第二换热管32固定；其中第一换热管31的一侧挂接于滚筒1内壁上。其中挂接的方式可以使换热管3穿入U型卡，便于换热管3另一端形成自由端，可以通过可活动连接的方式实现对换热管3一端的限位。采用此方案，当滚筒1旋转时，换热管3的自由端可相对于穿入U型卡的一侧运动，带动物料一起旋转。
可选地，所有的第一组换热管31均为连通的；所有第二组换热管32也均为连通的；或者为第一换热管31和第二换热管32均为整体连通的。
在本发明的另一个实施例中，每一个第二换热管32截面均为L型；且每一个第二换热管32均布置于第一换热管31的顶面或底面；其中L型开口均朝向靠近滚筒1的筒壁侧；由此：L型的第二换热管32可以起到翻动物料作用，增加物料中液体或水分的换热和蒸发，进而提供干燥效率。其中，每一个第二换热管32均布置于第一换热管31的顶面或底面是指，第一换热管31和第二换热管32平行布置，但是第一换热管31和第二换热管32相对位置是可以有两种情况的；如果此时拿一组换热管3的正视图而言，第一换热管31可以处于第二换热管32的顶面，或者处于第二换热管32的底面均可。
在本发明提供的另一些实施例中，参见附图2，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括连接管5，连接管5为环形，为安装换热管与换热介质进口或出口连接所需的分支管线或汇合管线；滚筒1两侧端面上可以具有可拆卸的盖板，便于将散热水管放入。
在本发明提供的另一些实施例中，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括弹簧钢圈6，弹簧钢圈6套接于滚筒1外壁上，其与托辊抵接，可采用至少两个，降低滚筒1在旋转过程中的振动，保证其平稳运转。
在本发明提供的另一些实施例中，参见附图4，本发明提供的一种滚筒式热交换设备，还包括分气机构7，分气机构7嵌入滚筒1内，且插接于多组换热管3之间；采用此方案的效果为，有利于对需要纯化的物料进行纯化。
具体而言，分气机构7包括进气管71、分气器72及气体流通管73；
进气管71通过进气孔13与外部气源连通；
分气器72一端与进气管71连通，另一端与气体流通管73连接处可转换连通或截止；
气体流通管73的一端延伸至滚筒1的另一端，且气体流通管另一端封闭，气体流通管73管壁上开设有多个通气孔；通气孔与滚筒1内部连通；其中，气体流通管73的另一端封闭，其管壁上有大量小孔，气体流通管内气体通过这些小孔流出，进入滚筒1的内部空间，然后经排气孔排出。采用此方案，气体流通管73与物料直接接触，增加了换热能力，有利于物料升华。
其中，分气器72包括分气盘721及多个分气歧管722；分气盘721内部设置有多条进气道；多个分气歧管722的第一端对应连接多条进气道；第二端可转换连通或截止气体连通管；采用此方案的效果为：有利于分散气流，增加物料的换热能力。
参见附图4和5，分气歧管722的第一端和第二端之间设置有可活动的球体，用于转换与气体连通管的连通或截止状态；采用此方案的效果为当单个分气歧管722位于顶部时，球体下落封堵分气歧管722第一端，截止其与气体连通管的进气通道，此时物料在重力作用下，落于滚筒中下部，因此此时将该对应的进气通道气体阻隔，降低了无用的气体消耗造；而此时滚筒内的物料集中在中部，尤其是底部，而此时处于最底部的分气歧管722中的球体在重力下下移，将气体通道完全打开，气流不断的补入，带走物料中的水分，增加了换热能力。由此可见，本申请内的分气机构7能够将气源提供的气流应用于最需要增加换热能力的部位，暂时不需要较大气流的位置进行气流限制。
同时，参见附图5，分气歧管722的第一端内设置有环形卡件，其直径小于球体直径；分气歧管722的第二端具有封堵；采用此方案的效果为，限定了球体的运动空间，防止其坠入分气盘721，同时也防止了球体在底部时坠落，增加了球体的使用安全性。
本发明的工作过程为：当滚筒处于静止状态时，在进料孔加物料，然后封堵进料孔；通过外部动力给滚筒提供旋转动力，滚筒在外力的带动下旋转，同时通过外部换热介质(蒸汽、热水、热油等)源经进口进入换热管，在常压或负压工作情况，物料受热产生蒸发，蒸发产生的气体经出口排出；在需要通入载气带走蒸发气体的工作情况，在滚筒翻滚过程中，通过外部气源经进气孔向分气盘通气，分气盘经过分气道将气体分至分气歧管，通过球体与气体流通管连接处可转换连通或截止，外部气体经气体流通管上的通气孔进入滚筒内部空间，将物料换热过程中产生的气体携带通过排气孔排出；换热过程结束所得的物料经出料孔排出。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种滚筒式热交换设备，其特征在于，包括：
滚筒(1)，所述滚筒(1)水平布置，通过托辊支撑于底座上，且相对底座可转动连接；所述滚筒(1)处于静止位置时，其顶部具有进料孔(11)，底部具有出料孔(12)；所述滚筒(1)沿其轴线方向上的一侧端面设置有进气孔(13)；另一侧端面设置有排气孔(14)；
水平布置于所述滚筒(1)内的多组换热管(3)，每一组所述换热管(3)的一侧均挂接于所述滚筒(1)的筒壁上，另一侧为自由端或在限定范围的自由端；所述换热管(3)在所述滚筒(1)内延伸一定长度或由所述滚筒(1)的一端延伸至另一端；
及换热介质的进口和出口，所述进口和所述出口均设置于所述滚筒(1)上；所述进口通过所述滚筒(1)内设置的分支管路与每一组所述换热管(3)的一端相连通；所述出口与每一组所述换热管(3)的另一端通过汇合的管路相连通；
所述进口和所述出口设置于所述滚筒(1)的一侧或不同侧；
全部或部分所述换热管(3)包括第一换热管(31)和第二换热管(32)；所述第一换热管(31)和所述第二换热管(32)固定；其中所述第一换热管(31)的一侧挂接于所述滚筒(1)内壁上；
每一个所述第二换热管(32)截面均为L型；且每一个所述第二换热管(32)均布置于所述第一换热管(31)的顶面或底面；其中L型开口均朝向靠近所述滚筒(1)的筒壁侧。
2.根据权利要求1所述的一种滚筒式热交换设备，其特征在于，还包括分气机构(7)，所述分气机构(7)嵌入所述滚筒(1)内，且插接于所述多组换热管(3)之间。
3.根据权利要求2所述的一种滚筒式热交换设备，其特征在于，所述分气机构(7)包括进气管(71)、分气器(72)及气体流通管(73)；
所述进气管(71)通过所述进气孔(13)与外部气源连通；
所述分气器(72)一端与所述进气管(71)连通，另一端与所述气体流通管(73)的连接处可转换连通或截止；
所述气体流通管(73)的一端延伸至所述滚筒(1)的另一端，且所述气体流通管(73)另一端封闭，其管壁上开设有多个通气孔；所述通气孔与所述滚筒(1)内部连通。
4.根据权利要求3所述的一种滚筒式热交换设备，其特征在于，所述分气器(72)包括分气盘(721)及多个分气歧管(722)；
所述分气盘(721)内部为气体流动空间或设置有多条进气道；
所述多个分气歧管(722)的第一端对应连接所述多条进气道；第二端与所述气体流通管(73)的连接处可转换连通或截止。
5.根据权利要求4所述的一种滚筒式热交换设备，其特征在于，所述分气歧管(722)的第一端和第二端之间设置有可活动的球体，用于转换与所述气体流通管(73)的连通或截止状态。
6.根据权利要求5所述的一种滚筒式热交换设备，其特征在于，所述分气歧管(722)的第一端内设置有环形卡件，其直径小于所述球体直径；所述分气歧管(722)的第二端具有封堵。
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