CN110420474A - 一种三效蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种三效蒸发器，包括上筒体，中筒体及底部设置动力机构的蒸发筒；上筒体的底部设置旋流式除沫器；中筒体内部设置固定于中筒体内壁面上所配置的环形支架上的气液分离器，中筒体的侧壁设置整体垂直贯穿蒸发筒并设有开孔的蒸汽管及延伸至蒸发筒内并用于排出不凝气的不凝气排气管；蒸发筒配置水平设置的两块隔板之间形成供蒸汽管贯穿的环形管室，环形管室的内部形成两端具敞口的圆柱形腔体，圆柱形腔体收容配置两个上下布置的双层三叶刮板装置。通过发明所揭示的三效蒸发器，提高了对物料的浓缩蒸发效果，并提高了蒸汽的利用率，并避免了结焦物或者污垢的堆积，避免了传统的自然循环蒸发器需要定期清洗的问题。

Description

一种三效蒸发器

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种三效蒸发器。

背景技术

在化工、制药、食品、粮食深加工、饮料、环保工程、废液蒸发回收等行业中，例如中药、西药、淀粉、味精、乳品、葡萄糖、低聚糖、山梨醇、果蔬汁的浓缩提取，或者化工等水溶液的浓缩水溶液及有机溶液的蒸发浓缩，废液蒸发回收中使含盐废水蒸发，将盐、水分离将溶液加热到沸腾等应用场景中，都需要使用蒸发器进行蒸发操作，以便使物料(通常为溶液)浓缩、蒸发、结晶，以获得最终产品。

公开号为CN106382844A的中国发明专利揭示了目前普遍使用的一种自然循环蒸发器。此类结构的自然循环蒸发器只适用于结垢不严重且有少量结晶析出的物料，而不能处理热敏性物料。所谓热敏性物料是指，遇热不稳定的一类物料。热敏性物料遇热极易发生分解、聚合、氧化等变质反应，造成经济上重大损失，在工业生产中应当极力避免。例如，浓缩高粘度的物料或含有悬浮颗粒的物料都属于化工、制药、食品行业中比较常见的热敏性物质。如果使用常规的自然循环蒸发器，则会出现结焦、结垢等现象，由此导致产品报废；同时，常规的自然循环蒸发器对能源利用率也不甚理想。

有鉴于此，有必要对现有技术中的自然循环蒸发器予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种三效蒸发器，用以解决传统的自然循环蒸发器所存在的不能处理热敏性物质的局限性，避免蒸发器的内壁面出现结焦、结垢等不良现象，同时提高对能源的利用效率，以降低使用成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种三效蒸发器，用于对物料进行蒸发处理，包括：自上而下依次设置的上筒体，中筒体及底部设置动力机构的蒸发筒；

所述上筒体部分垂直向下延伸至中筒体内，并在上筒体的底部设置旋流式除沫器；

所述中筒体内部设置固定于中筒体内壁面上所配置的环形支架上的气液分离器，所述中筒体靠近蒸发筒的侧壁设置进料管，所述中筒体的侧壁设置整体垂直贯穿蒸发筒并设有开孔的蒸汽管及延伸至蒸发筒内并用于排出不凝气的不凝气排气管；

所述蒸发筒配置水平设置的两块隔板，所述隔板之间形成供蒸汽管贯穿的环形管室，所述环形管室的内部形成两端具敞口的圆柱形腔体，所述圆柱形腔体收容配置两个上下布置的双层三叶刮板装置及用于驱动双层三叶刮板装置的转轴，所述蒸发筒的底部设置出料管。

作为本发明的进一步改进，所述旋流式除沫器由盲板、多个旋流叶片及罩桶组成，相邻两个旋流叶片之间形成螺旋间隙。

作为本发明的进一步改进，所述动力机构包括电机，减速机及联轴器；所述转轴垂直向下延伸出蒸发筒，并通过垂直卡设在蒸发筒底部的旋转密封装置与所述联轴器连接。

作为本发明的进一步改进，所述气液分离器由伞帽，与伞帽连接并呈放射形态布置且均匀分布的多个折叶，以及偶数个夹持折叶并汇聚至伞帽底部的连接板组成；其中，相邻两个连接板之间形成扇环形间隙。

作为本发明的进一步改进，所述三效蒸发器还包括垂直连接所述连接板与隔板的支撑杆。

作为本发明的进一步改进，所述双层三叶刮板装置由两组沿垂直方向重叠布置的三叶刮板组成；

所述三叶刮板包括呈三角形的旋转本体，自旋转本体向环形管室延伸设置的刮板，所述刮板的末端与环形管室形成0.1～1mm的间隙，所述转轴与旋转本体垂直装配，以通过转轴的转动，驱动刮板在圆柱形腔体中作水平枢转运动。

作为本发明的进一步改进，所述转轴的顶部设置横置于圆柱形腔体内并与环形管室连接的支撑板，所述转轴与支撑板之间设置轴承，所述支撑板形成供物料下落的通孔。

作为本发明的进一步改进，所述环形管室与蒸发筒的内壁面之间相互分离。

作为本发明的进一步改进，所述蒸汽管连接向下延伸出蒸发筒底部的冷凝水排水管；所述中筒体的侧壁设置对向设置的视镜孔与第一检修孔，所述蒸发筒底部设置第二检修孔。

作为本发明的进一步改进，所述中筒体的直径大于上筒体及蒸发筒的直径，所述蒸发筒部分延伸入中筒体的底部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在本发明所揭示的三效蒸发器对物料进行蒸发处理中，物料可被双层三叶刮板装置更为均匀的涂抹在环形管室的内壁面上；同时，通过缩小通入蒸汽的环形管室的体积，使得蒸汽产生的热量能够更为充分地传递至粘附在环形管室的内壁面上的物料，从而提高了对物料的浓缩蒸发效果，并提高了蒸汽的利用率；此外，在对物料进行蒸发处理过程中随着刮板持续作水平枢转运动，使得环形管室的内壁面不易堆积结焦物或者污垢，避免了传统的自然循环蒸发器需要定期清洗的问题；最后，在旋流式除沫器与气液分离器的共同作用下，使得形成蒸汽状态的物料重新被回流至蒸发筒中进行二次蒸发，避免发生跑料现象。

附图说明

图1为本发明所揭示的一种三效蒸发器的轴向剖视图；

图2为沿图1中A-A向水平剖切三效蒸发器的剖视图；

图3为沿图1中B-B向水平剖切三效蒸发器的剖视图；

图4为沿图1中C-C向水平剖切三效蒸发器的剖视图；

图5为沿图1中D-D向水平剖切三效蒸发器的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

需要理解的是，在本实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。

参图1至图5所揭示的本发明一种三效蒸发器的一种具体实施方式。

在本实施例中，一种三效蒸发器，用于对物料进行蒸发处理，被执行蒸发处理的物料最优选为热敏性物料。关于热敏性物料的解释参背景技术部分所述，在此不再赘述。同时，本该三效蒸发器整体由金属牌号为SUS304以上的不锈钢制成。同时，该三效蒸发器可与现有技术所揭示的各种类型的强制循环泵配套使用，强制循环泵驱动物料从进料管23处将物料泵入三效蒸发器内执行蒸发处理，蒸发处理后的剩余物料(通常浓度较高)通过出料管19重新回流至强制循环泵，从而不断循环地执行蒸发处理，以最终将物料浓缩至符合产品的浓度。

该三效蒸发器，包括：自上而下依次设置的上筒体1，中筒体7及底部设置动力机构的蒸发筒20。中筒体7的直径大于上筒体1及蒸发筒20的直径，蒸发筒20部分延伸入中筒体7的底部。

具体的，该动力机构包括电机16，减速机15及联轴器17。转轴22垂直向下延伸出蒸发筒20，并通过垂直卡设在蒸发筒20底部的旋转密封装置18与所述联轴器17连接。旋转密封装置18可采用机械密封。通过设置该旋转密封装置18，使得转轴22垂直贯穿蒸发筒20的底部并延伸至圆柱形腔体200时并作转动的过程中确保蒸发筒20的底部不发生泄露。上筒体1的顶部设置活动打开的封头3，封头3通过杠杆5压紧。同时，上筒体1的侧壁上还设置二次蒸汽出气口26，以收集自蒸发筒20中自蒸汽管10输入的剩余蒸汽，并通过管道(未示出)输送至蒸汽发生装置(未示出)，以重新生成设定温度的蒸汽，以提高该三效蒸发器对能量的综合回收利用率。该上筒体1的内壁面102光滑，且底部形成与中筒体7连通的环形通道101。

结合图1与图4所示，在本实施例中，上筒体1部分垂直向下延伸至中筒体7内，并在上筒体1的底部设置旋流式除沫器6。旋流式除沫器6由盲板61、多个旋流叶片62及罩桶64组成，相邻两个旋流叶片62之间形成螺旋间隙63。多个旋流叶片62在蒸汽所形成的冷热空气对流中实现无动力旋转，以将二次蒸汽中所夹带的液沫利用离心力甩至上筒体1的内壁面102上，并通过该环形通道101降落至中筒体7中，并通过隔板34上所开设的通孔341重新回流至蒸发筒20中并回收，以对回收的物料重新进行浓缩蒸发。

在本实施例中，由于将中筒体7的直径进行放大，使得在中筒体7中作上升运动的二次蒸汽能够有足够的空间与时间与气液分离器9接触，提高了气体与液体的分离效果，同时由于上筒体1的直径迅速收缩，使得旋流式除沫器6对二次蒸汽中所夹带的液沫的分离效果更佳。

结合图1与图5所示，在本实施例中，中筒体7内部设置固定于中筒体7内壁面上所配置的环形支架38上的气液分离器9，中筒体7靠近蒸发筒20的侧壁设置进料管23，中筒体7的侧壁设置整体垂直贯穿蒸发筒20并设有开孔的蒸汽管10及延伸至蒸发筒20内并用于排出不凝气的不凝气排气管11。蒸汽管10连接向下延伸出蒸发筒20底部的冷凝水排水管13。中筒体7的侧壁设置对向设置的视镜孔25与第一检修孔8，蒸发筒20底部设置第二检修孔14。

结合图1与图2所示，蒸发筒20配置水平设置的两块隔板34，其中，位于上方的隔板34位于中筒体7中，位于下方的隔板34与蒸发筒20的底部形成空腔体。隔板34之间形成供蒸汽管10贯穿的环形管室12，环形管室12的内部形成两端具敞口的圆柱形腔体200，该空腔体120收容蒸汽管10及不凝气排气管11。环形管室12由相互嵌套的两个管壁组成(即，位于内侧的管壁122及位于外侧的管壁123)，并被上下两个隔板34夹持在蒸发筒20的内部。设有开孔的蒸汽管10及不凝气排气管11垂直地设置于环形管室12内，并通过开孔的蒸汽管10向环形管室12所输送的蒸汽加热环形管室12。隔板34均可设置扇形、圆形、矩形或者其他形状并供气体、液体垂直贯穿隔板34的通孔341。需要说明的是，管壁122与管壁123在实际制造过程中采用厚度为1～2mm的不锈钢管材制成。

圆柱形腔体200收容配置两个上下布置的双层三叶刮板装置21及用于驱动双层三叶刮板装置21的转轴22，蒸发筒20的底部设置出料管19。气液分离器9由伞帽29，与伞帽29连接并呈放射形态布置且均匀分布的多个折叶30，以及偶数个夹持折叶30并汇聚至伞帽29底部的连接板31组成；其中，相邻两个连接板31之间形成扇环形间隙311。三效蒸发器还包括垂直连接所述连接板31与隔板34的支撑杆33。支撑杆33的底部支撑在位于上方的隔板34的圆心处，同时，支撑杆33的顶部用于支撑汇聚至伞帽29底部的连接板31的交汇点。通过这种结构，提高了气液分离器9的结构的稳定性。

同时，在本实施例中，该转轴22的顶部设置横置于圆柱形腔体200内并与环形管室12连接的支撑板24，转轴22与支撑板24之间设置轴承，支撑板24形成供物料下落的通孔。环形管室12与蒸发筒20的内壁面201之间相互分离，从而形成圆环形的空腔体202，并具体为位于外侧的管壁123与蒸发筒20的内壁面201之间相互分离。圆环形的空腔体202与圆柱形腔体200及空腔体120均呈隔离状态，且圆环形的空腔体202为一个遮蔽腔体。优选的，可在该圆环形的空腔体202中充入惰性气体，以进一步降低构成环形管室12并位于外侧的管壁123与蒸发筒20之间的热量损失。同时，在本实施例中，通过缩小通入蒸汽的环形管室12的体积，使得蒸汽产生的热量能够更为充分地传递至粘附在环形管室12的内壁面上的物料，从而提高了对物料的浓缩蒸发效果。

通过这种结构，使得环形管室12内的蒸汽尽可能地将热量传递至内部的管壁中，并基于热传导对内部的管壁进行加热，从而对涂覆在环形管室12的内壁面121上的物料进行加热，使物料失去水分，从而实现对物料进行蒸发浓缩处理。同时，由于环形管室12与蒸发筒20的内壁面201之间相互分离，使得蒸汽所产生的热量尽可能地避免向蒸发筒20进行传导，从而显著地降低了蒸汽热能的损失。优选的，作为一种合理的变形例，还可将该位于环形管室12中的蒸汽管10设置成蛇形结构、螺旋形结构等其他布置方式，以提高蒸汽对环形管室12位于内侧的管壁的加热效果与加热均匀度。

如图2所示，双层三叶刮板装置21由两组沿垂直方向重叠布置的三叶刮板组成。具体的，该三叶刮板包括呈三角形的旋转本体210，自旋转本体210向环形管室12延伸设置的刮板211，刮板211的末端与环形管室12形成0.1～1mm的间隙，转轴22与旋转本体210垂直装配，以通过转轴22的转动，驱动刮板211在圆柱形腔体200中作水平枢转运动。

在本实施例中，每一组的三个刮板211在垂直方向上的高度与旋转本体210的厚度相等，且两组三叶刮板在垂直方向相互分离设置。使得通过通孔341进入圆柱形腔体200的物料能够被上下两层分离布置的刮板211均匀的涂覆在环形管室12的内壁面上，并利于物料在环形管室12的内壁面上形成厚度均匀的薄膜。该薄膜的厚度与刮板211的末端与环形管室12的内壁面之间所形成的间隙的宽度相等，即0.1～1mm。从而使得物料在环形管室12的内壁面上形成厚度均匀的薄膜并向下流淌。

在本实施例中，由于转轴22分别设置两个上下布置的双层三叶刮板装置21，从而使得即使有少量的粘稠状的物料滴淌到圆柱形腔体200的下方时能够通过位于下方的双层三叶刮板装置21刮取，防止物料在环形管室12的内壁面上发生堆积现象。尤其的是，如果进料管23所输送的物料的流量较大时，能够通过上下布置的两个双层三叶刮板装置21将物料更为均匀地涂覆在环形管室12的内壁面上，从而提高了该三效蒸发器对物料的蒸发浓缩效果。需要说明的是，转轴22上同轴设置上下布置的两个双层三叶刮板装置21仅仅是范例性说明，例如，还可在，转轴22上同轴设置上下布置的三个或者数量更多的双层三叶刮板装置21。

在对物料进行蒸发处理过程中随着刮板211持续作水平枢转运动，使得环形管室12的内壁面不易堆积结焦物或者污垢，避免了传统的自然循环蒸发器需要定期清洗的问题。尤其需要说明的是，在本实施例中，该环形管室12的内壁面是指位于内侧的管壁122面向圆柱形腔体200所形成的内壁面121。

参图3所示，在蒸发筒20的侧壁上还设置有压力表27与温度计28，以实时检测蒸发筒20内部的温度与压力。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种三效蒸发器，用于对物料进行蒸发处理，其特征在于，包括：自上而下依次设置的上筒体(1)，中筒体(7)及底部设置动力机构的蒸发筒(20)；

所述上筒体(1)部分垂直向下延伸至中筒体(7)内，并在上筒体(1)的底部设置旋流式除沫器(6)；

所述中筒体(7)内部设置固定于中筒体(7)内壁面上所配置的环形支架(38)上的气液分离器(9)，所述中筒体(7)靠近蒸发筒(20)的侧壁设置进料管(23)，所述中筒体(7)的侧壁设置整体垂直贯穿蒸发筒(20)并设有开孔的蒸汽管(10)及延伸至蒸发筒(20)内并用于排出不凝气的不凝气排气管(11)；

所述蒸发筒(20)配置水平设置的两块隔板(34)，所述隔板(34)之间形成供蒸汽管(10)贯穿的环形管室(12)，所述环形管室(12)的内部形成两端具敞口的圆柱形腔体(200)，所述圆柱形腔体(200)收容配置两个上下布置的双层三叶刮板装置(21)及用于驱动双层三叶刮板装置(21)的转轴(22)，所述蒸发筒(20)的底部设置出料管(19)。

2.根据权利要求1所述的三效蒸发器，其特征在于，所述旋流式除沫器(6)由盲板(61)、多个旋流叶片(62)及罩桶(64)组成，相邻两个旋流叶片(62)之间形成螺旋间隙(63)。

3.根据权利要求1所述的三效蒸发器，其特征在于，所述动力机构包括电机(16)，减速机(15)及联轴器(17)；所述转轴(22)垂直向下延伸出蒸发筒(20)，并通过垂直卡设在蒸发筒(20)底部的旋转密封装置(18)与所述联轴器(17)连接。

4.根据权利要求1所述的三效蒸发器，其特征在于，所述气液分离器(9)由伞帽(29)，与伞帽(29)连接并呈放射形态布置且均匀分布的多个折叶(30)，以及偶数个夹持折叶(30)并汇聚至伞帽(29)底部的连接板(31)组成；其中，相邻两个连接板(31)之间形成扇环形间隙(311)。

5.根据权利要求4所述的三效蒸发器，其特征在于，所述三效蒸发器还包括垂直连接所述连接板(31)与隔板(34)的支撑杆(33)。

6.根据权利要求1所述的三效蒸发器，其特征在于，所述双层三叶刮板装置(21)由两组沿垂直方向重叠布置的三叶刮板组成；

所述三叶刮板包括呈三角形的旋转本体(210)，自旋转本体(210)向环形管室(12)延伸设置的刮板(211)，所述刮板(211)的末端与环形管室(12)形成0.1～1mm的间隙，所述转轴(22)与旋转本体(210)垂直装配，以通过转轴(22)的转动，驱动刮板(211)在圆柱形腔体(200)中作水平枢转运动。

7.根据权利要求1或者6所述的三效蒸发器，其特征在于，所述转轴(22)的顶部设置横置于圆柱形腔体(200)内并与环形管室(12)连接的支撑板(24)，所述转轴(22)与支撑板(24)之间设置轴承，所述支撑板(24)形成供物料下落的通孔。

8.根据权利要求7所述的三效蒸发器，其特征在于，所述环形管室(12)与蒸发筒(20)的内壁面(201)之间相互分离。

9.根据权利要求1所述的三效蒸发器，其特征在于，所述蒸汽管(10)连接向下延伸出蒸发筒(20)底部的冷凝水排水管(13)；所述中筒体(7)的侧壁设置对向设置的视镜孔(25)与第一检修孔(8)，所述蒸发筒(20)底部设置第二检修孔(14)。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的三效蒸发器，其特征在于，所述中筒体(7)的直径大于上筒体(1)及蒸发筒(20)的直径，所述蒸发筒(20)部分延伸入中筒体(7)的底部。