CN112704893B - 一种具有刮板的分子蒸馏器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有刮板的分子蒸馏器，包括电机，蒸馏筒，所述蒸馏筒外侧设置加热夹套，所述蒸馏筒下部连接真空管，其特征在于：所述蒸馏筒内部由上至下分别设置由电机驱动的布料盘、刮膜机构及冷凝机构，沿所述电机轴均布多组刮膜机构，所述布料盘上方设置有供料管，所述蒸馏筒的下部连接重质组分收集腔及重质组分导出管。本发明利用冷凝器自身的重力以及弹性拉绳，使拨杆和传动杆沿着转轴旋转并拨动滑块，使刮片与蒸馏筒内壁充分贴合，并且在刮膜机构与蒸馏筒不同轴时，通过冷凝器自身的重力以及弹性拉绳的弹力，确保刮片与蒸馏筒内壁始终充分贴合，可使液膜被拉成均匀的液态薄膜，使蒸馏效率明显提高。

Description

一种具有刮板的分子蒸馏器

技术领域

本发明涉及分子蒸馏技术领域，尤其涉及一种具有刮板的分子蒸馏器。

背景技术

分子蒸馏技术是在真空条件下，依靠不同分子的平均自由程差异来实现物料的液-液分离。由于其具有传统蒸馏无可比拟的优点，如蒸馏温度低、蒸馏压强低、物料停留时间短、分离效果好等优点，适用于高分子量、高沸点、高粘度物质的浓缩和纯化，被广泛应用于石油化工、医药保健、食品工业等领域的物质提纯和分离。刮膜式分子蒸馏器通常采用旋转刮膜器，将液态物料在热表面强制成膜，物料中的轻质组分受热蒸发，从热表面逃逸，并为冷表面所捕获；刮膜器并将蒸余液(重质组分)迅速移出热表面，由此实现液态物料的分离。

在理想情况下，旋转刮膜器应与圆柱状热表面完全同轴，并且两者均为理想圆柱形。这样，固定在刮膜器上的刮板外沿可与蒸馏器内壁热表面无物理接触并保持恒定间隙(通常为亚毫米级)。但是，这样的理想构造在工业实践上是无法实现的。这是由于任何真实的圆柱形物都有不圆度、而受加工精度限制，两个装置也不可能完全同轴。此外，机械应力形变、热膨胀形变、热应力形变、离心力、轴承间隙、机械振动等因素都会导致刮板外沿与蒸留器内壁热表面无法保持恒定的间隙甚至发生物理接触。考虑到这些因素，为避免刮板与热表面之间的机械接触，通常需要增大间隙。然而，增大间隙将导致形成厚膜，降低蒸发效率。此外，旋转过程中刮板与热表面之间的间隙也不恒定，导致膜厚不均匀，影响蒸发效率。同时旋转过程中，刮板通常都会与热表面发生直接机械接触而产生摩擦，导致在物料分离过程中引进杂质。现有的刮板通常采用固定式连接，当刮板外沿与蒸留器内壁热表面之间的间隙出现变化时，无法自动的进行调整，导致膜厚不均匀，影响蒸发效率。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种具有刮板的分子蒸馏器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有刮板的分子蒸馏器，包括电机，蒸馏筒，所述蒸馏筒外侧设置加热夹套，所述蒸馏筒下部连接真空管，其特征在于：所述蒸馏筒内部由上至下分别设置由电机驱动的布料盘、刮膜机构及冷凝机构，沿所述电机轴均布多组刮膜机构，所述布料盘上方设置有供料管，所述蒸馏筒的下部连接重质组分收集腔及重质组分导出管。

优选地，所述刮膜机构包括安装条、滑块、支撑条、刮片，所述安装条一端连接在电机轴上，另一端水平向蒸馏筒内壁不接触延伸，其面向蒸馏筒内壁的面开设“十”字形滑槽，所述安装条还设置有转轴，转轴位于滑槽内的周面上连接有拨杆、传动杆，拨杆与传动杆沿着转轴在滑槽内旋转，所述传动杆远离转轴的一端活动连接有弹性拉绳，所述弹性拉绳穿过滑槽的竖直槽并通过滑珠卡嵌在滑珠槽内并能沿滑珠槽滑动。

优选地，所述拨杆与传动杆两者之间的夹角为钝角。

优选地，所述滑块为“T”字形。

优选地，所述滑块安装在滑槽内并沿滑槽滑动，滑块位于拨杆靠近蒸馏筒内壁的一侧，所述支撑条竖直连接在滑块的底面，支撑条在滑块的带动下沿滑槽滑动，所述刮片固定在支撑条上。

优选地，所述滑块竖直部分位于滑槽上半部的竖直槽内，水平部分位于滑槽的水平槽内。

优选地，所述冷凝机构包括冷凝器、锥形的积液盘、轻质组分导出管、滑环；所述轻质组分导出管倾斜固定在蒸馏筒的下部且与所述积液盘连通，所述冷凝器设置于所述积液盘上方且能沿积液盘上下滑动，所述滑环固定在冷凝器外周面上，滑环上表面开设圆环形滑珠槽。

优选地，所述积液盘的内部竖直连接有多根滑杆。

优选地，所述冷凝器通过多根滑杆插入多个滑道内，安装在积液盘的上方，冷凝器能沿滑杆上下滑动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用冷凝器自身的重力以及弹性拉绳，使拨杆和传动杆沿着转轴旋转并拨动滑块，使刮片与蒸馏筒内壁充分贴合，并且在刮膜机构与蒸馏筒不同轴时，通过冷凝器自身的重力以及弹性拉绳的弹力，确保刮片与蒸馏筒内壁始终充分贴合，可使液膜被拉成均匀的液态薄膜，使蒸馏效率明显提高，同时液态薄膜不仅避免了刮片与加热板的内壁面的直接接触，而且有润滑作用，从而防止了刮片与加热板的内壁面的摩擦造成的磨损。

综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，具有较高的社会使用价值和应用前景。

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为本发明的整体结构的示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的积液盘的结构示意图。

图4为本发明的冷凝器的底部结构示意图。

图5为本发明的冷凝器的俯视图。

图6为本发明的刮膜机构的结构示意图。

图7为本发明的安装条的结构示意图。

图8为图6的局部放大图。

图9为图2的局部放大图。

图中：10、电机；20、蒸馏筒；21、重质组分收集腔；22、重质组分导出管；30、刮膜机构；31、安装条；311、滑槽；312、转轴；313、拨杆；314、传动杆；315、弹性拉绳；316、滑珠；32、滑块；33、支撑条；34、刮片；40、冷凝机构；41、冷凝器；411、滑道；42、积液盘；421、滑杆；43、轻质组分导出管；44、滑环；441、滑珠槽；50、布料盘；60、供料管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例1

如图1-2所示，一种具有刮板的分子蒸馏器，包括：电机10，蒸馏筒20，位于蒸馏筒20外侧的加热夹套(图中未示出)，和设置在蒸馏筒20中间的刮膜机构30、冷凝机构40、布料盘50，刮膜机构30由电机驱动并设于蒸馏筒20与冷凝机构40之间，并且靠近蒸馏筒20内壁，刮膜机构30沿电机的电机轴周向等角度设置有多组刮膜机构30，刮膜机构30用于刮动蒸馏筒20内壁上的物料并使得物料均匀成膜，布料盘50同轴的安装在电机的电机轴上并由电机驱动，布料盘50位于刮膜机构30的上方，用于将液料分布在蒸馏筒20的内壁上，使液料沿着蒸馏筒20的内壁向下流动，位于布料盘50的上方设置有供料管60；

所述蒸馏筒20的顶部设置有供料管60，供料管60一端贯穿出蒸馏筒20，另一端位于布料盘50的中部上方，用于向布料盘50的上表面供应液料，蒸馏筒20的下部连接有锥形的重质组分收集腔21，在重质组分收集腔21的底部连接有重质组分导出管22，用于重质组分的收集，蒸馏筒20的下部还连接有联通其内部的真空管70，用于对蒸馏筒20的内部进行抽真空；

所述冷凝机构40同轴的位于蒸馏筒20内部，冷凝机构40位于刮膜机构30的内部下方，冷凝机构40包括：冷凝器41、锥形的积液盘42、轻质组分导出管43、滑环44，轻质组分导出管43倾斜的固定在蒸馏筒20的下部，其两端分别位于蒸馏筒20的内部和外部；

如图2-5所示，上述积液盘42的底部与轻质组分导出管43位于蒸馏筒20的内部的一端固定连接，积液盘42的内部与轻质组分导出管43相联通，用于轻质组分的排出，积液盘42的内部竖直连接有多根滑杆421；

上述冷凝器41的底部开有多个滑道411，多个滑道411与多根滑杆421相匹配且位置一一对应，冷凝器41通过多根滑杆421插入多个滑道411内，安装在积液盘42的上方，冷凝器41能沿滑杆421上下滑动；

上述滑环44固定在冷凝器41的外周面上，滑环44的上表面开有圆环形的滑珠槽441；

如图6-8所示，所述刮膜机构30包括：安装条31、滑块32、支撑条33、刮片34，安装条31的一端连接在电机的电机轴上，另一端水平向蒸馏筒20内壁延伸，但与蒸馏筒20内壁不接触，面向蒸馏筒20内壁的一面开有“十”字形滑槽311，安装条31还设置有转轴312，转轴312位于安装条31的上半部并垂直贯穿滑槽311的上半部，转轴312沿其中轴线能自由旋转，在转轴312位于滑槽311内的周面上连接有拨杆313、传动杆314，拨杆313与传动杆314两者之间的夹角为钝角，拨杆313与传动杆314沿着转轴312能在滑槽311的竖直槽内旋转，传动杆314远离转轴312的一端活动连接有弹性拉绳315，弹性拉绳315穿过滑槽311的竖直槽连接有与滑珠槽441相匹配滑珠316，滑珠316卡嵌在滑珠槽441内并能沿滑珠槽441滑动；

上述滑块32为“T”字形，滑块32安装在滑槽311内并沿滑槽311滑动，其中竖直部分位于滑槽311上半部的竖直槽内，水平部分位于滑槽311的水平槽内，滑块32和传动杆314分别位于转轴312的两侧，其中滑块32靠近蒸馏筒20内壁，拨杆313与滑块32抵接并向下延伸出的滑槽311，传动杆314向右上方延伸出滑槽311，可使滑块32在拨杆313的带动下沿着滑槽311滑动；

上述支撑条33竖直连接在滑块32的底面，其上端部位于滑槽311下半部的竖直槽内，支撑条33在滑块32的带动下沿滑槽311滑动；

上述刮片34由柔性材料制成，其固定在支撑条33上，当刮片34与蒸馏筒20的内壁抵接时，沿旋转方向弯曲，而且当其按热表面曲率形成自适应曲面后，沿转轴方向还具有一定的抗桡度，能够避免褶皱，用于将蒸馏筒20内壁上的液料刮抹成液态薄膜，该液态薄膜不仅避免了刮片34与蒸馏筒20内壁的直接接触，而且有润滑作用，从而防止了刮片34与蒸馏筒20内壁的摩擦造成的磨损，通常在蒸馏筒20内壁形成的液膜厚度越薄，则液膜的热阻越小，因而为蒸发轻质组分所需的热表面供热温度就可以越低，则物料受热分解的几率也越低；

如图9所示，当刮片34与蒸馏筒20的内壁抵接时，冷凝器41与锥形的积液盘42之间不接触，在冷凝器41自身的重力作用下，冷凝器41沿滑杆421向下滑动，滑环44带着滑珠316向下移动，滑珠316带动弹性拉绳315，弹性拉绳315带动拨杆313和传动杆314沿着转轴312旋转，拨杆313拨动滑块32向蒸馏筒20内壁方向沿着滑槽311滑动，滑块32带动支撑条33，支撑条33带动刮片34向蒸馏筒20内壁移动并紧紧的与蒸馏筒20内壁充分贴合，当刮膜机构30与蒸馏筒20不同轴时，会出现安装条31与蒸馏筒20内壁之间距离的变化，在冷凝器41自身的重力以及弹性拉绳315的作用下，拨杆313将一直拨动滑块32，确保刮片34与蒸馏筒20内壁始终紧密贴合。

工作原理：首先，通过加热夹套对蒸馏筒20加热，使得蒸馏筒20达到设定温度，通过运行真空泵，使得蒸馏器内腔达到设定真空度，接着启动冷凝器41，通过冷凝机构40，使得冷凝区域达到预设温度，启动电机10，电机10带动布料盘50、刮膜机构30旋转，并向供料管60加注液料，液料落至布料盘50的上表面，布料盘50旋转并将液料分布在蒸馏筒20的内壁上，并沿蒸馏筒20的内壁往下流动，此时旋转的刮膜机构30将蒸馏筒20内壁上的液料刮抹成液态薄膜，此时被加热的蒸馏筒20对其内壁上的液态薄膜进行加热，接着从蒸馏筒20的内壁上挥发的轻组分聚集到附近的内置冷凝器41表面并冷凝，馏出物在冷凝器41底部落入积液盘42并沿着轻质组分导出管43导出，而没有蒸发的重组分在其重力的作用下，沿蒸馏筒20的内壁向下流动进入重质组分收集腔21，接着从重质组分导出管22导出；

当刮膜机构30与蒸馏筒20不同轴时，会出现安装条31与蒸馏筒20内壁之间距离的变化，当安装条31远离蒸馏筒20内壁时，在冷凝器41自身的重力以及弹性拉绳315的作用下，弹性拉绳315带动拨杆313和传动杆314沿着转轴312旋转，拨杆313拨动滑块32向蒸馏筒20内壁方向沿着滑槽311滑动，滑块32带动支撑条33，支撑条33带动刮片34向蒸馏筒20内壁移动并紧紧的与蒸馏筒20内壁充分贴合，当安装条31靠近蒸馏筒20内壁时，弹性拉绳315在其弹性恢复力的作用下会缩短，但在冷凝器41自身的重力以及弹性拉绳315的作用下，弹性拉绳315依旧会带动拨杆313和传动杆314沿着转轴312旋转，保持拨杆313与滑块32的抵接，以及刮片34与蒸馏筒20内壁充分贴合。

在本发明的描述中，需要理解的是，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”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有刮板的分子蒸馏器，包括电机(10)，蒸馏筒(20)，所述蒸馏筒(20)外侧设置加热夹套，所述蒸馏筒(20)下部连接真空管(70)，其特征在于：

所述蒸馏筒(20)内部由上至下分别设置由电机(10)驱动的布料盘(50)、刮膜机构(30)及冷凝机构(40)，沿所述电机(10)轴均布多组刮膜机构(30)，所述布料盘(50)上方设置有供料管(60)，所述蒸馏筒(20)的下部连接重质组分收集腔(21)及重质组分导出管(22)；

所述刮膜机构(30)包括安装条(31)、滑块(32)、支撑条(33)、刮片(34)，所述安装条(31)一端连接在电机(10)轴上，另一端水平向蒸馏筒(20)内壁不接触延伸，其面向蒸馏筒(20)内壁的面开设“十”字形滑槽(311)，所述安装条(31)还设置有转轴(312)，转轴(312)位于滑槽(311)内的周面上连接有拨杆(313)、传动杆(314)，拨杆(313)与传动杆(314)沿着转轴(312)在滑槽(311)内旋转，所述传动杆(314)远离转轴(312)的一端活动连接有弹性拉绳(315)，所述弹性拉绳(315)穿过滑槽(311)的竖直槽并通过滑珠(316)卡嵌在滑珠槽(441)内并能沿滑珠槽(441)滑动；

所述拨杆(313)与传动杆(314)两者之间的夹角为钝角；所述滑块（32）为“T”字形，滑块（32）安装在滑槽（311）内并沿滑槽（311）滑动，其中竖直部分位于滑槽（311）上半部的竖直槽内，水平部分位于滑槽（311）的水平槽内，滑块（32）和传动杆（314）分别位于转轴（312）的两侧，其中滑块（32）靠近蒸馏筒（20）内壁，拨杆（313）与滑块（32）抵接并向下延伸出的滑槽（311），传动杆（314）向右上方延伸出滑槽（311），可使滑块（32）在拨杆（313）的带动下沿着滑槽（311）滑动；所述刮片（34）由柔性材料制成；

所述冷凝机构(40)包括冷凝器(41)、锥形的积液盘(42)、轻质组分导出管(43)、滑环(44)；所述轻质组分导出管(43)倾斜固定在蒸馏筒(20)的下部且与所述积液盘(42)连通，用于轻质组分的排出，所述冷凝器(41)设置于所述积液盘(42)上方且能沿积液盘(42)上下滑动，所述滑环(44)固定在冷凝器(41)外周面上，滑环(44)上表面开设圆环形滑珠槽(441)。

2.根据权利要求1所述的一种具有刮板的分子蒸馏器，其特征在于：所述滑块(32)安装在滑槽(311)内并沿滑槽(311)滑动，滑块(32)位于拨杆(313)靠近蒸馏筒(20)内壁的一侧，所述支撑条(33)竖直连接在滑块(32)的底面，支撑条(33)在滑块(32)的带动下沿滑槽(311)滑动，所述刮片(34)固定在支撑条(33)上。

3.根据权利要求2所述的一种具有刮板的分子蒸馏器，其特征在于：所述滑块(32)竖直部分位于滑槽(311)上半部的竖直槽内，水平部分位于滑槽(311)的水平槽内。

4.根据权利要求1所述的一种具有刮板的分子蒸馏器，其特征在于：所述积液盘(42)的内部竖直连接有多根滑杆(421)。

5.根据权利要求1所述的一种具有刮板的分子蒸馏器，其特征在于：所述冷凝器(41)通过多根滑杆(421)插入多个滑道(411)内，安装在积液盘(42)的上方，冷凝器(41)能沿滑杆(421)上下滑动。

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