CN112857012B - 一种防堵塞气流干燥器及风速提升机构 - Google Patents

一种防堵塞气流干燥器及风速提升机构 Download PDF

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Abstract

本发明为一种防堵塞气流干燥器及风速提升机构，回流罐的顶部、气流罐的顶部均与进气管的侧壁封闭固定，回流罐下部与外罐相联通，外罐的下部固定安装有锥形罐，锥形罐的上端大直径与外罐下端焊接；锥形罐的下端小直径与气流罐的外侧壁焊接在一起，在二者焊接位置上方的气流罐侧壁上设置有密布的径向通孔，保证气流罐内部与锥形罐之间的联通状态；所述进气管由外罐顶部伸入气流罐内，在进气管的下端固定安装有风速提升机构，风速提升机构的出风口靠近气流罐的底部，气流罐底部设置有密封出料机构；在位于径向通孔上部且位于回流罐下方的气流罐上，向外联通有料斗。本干燥器属于无筛网型，具有不存在堵塞、能源利用率高、安装高度低等优点。

Description

一种防堵塞气流干燥器及风速提升机构
技术领域
本发明涉及粉料干燥技术领域，尤其涉及一种防堵塞气流干燥器。
背景技术
气流干燥是一种高效固体流态化干燥方法，气流经加热后将粉料吹浮，在吹浮过程中，进行充分接触并进行热量的交换，使粉料中的水分汽化，从而得到干燥的粉料。干燥的目的是除去粉料中的水分或溶剂，就电池材料而言目的在于使粉料干燥，以提高电池品质。气流干燥广泛用于工业生产中，具有干燥强度大、干燥时间短、处理量大、设备简单、操作方便等优点。但气流干燥器也存在一些缺陷，如申请号为201310313792.3的发明专利公开了一种长管式气流干燥器，由于干燥管较长，对房屋建筑和操作运行都带来不便，且需要大功率风机吹浮粉料，能源消耗量大。申请号为201710163277.X的发明专利采用粉料循环干燥的形式降低了干燥管的高度，但承接粉料的筛网容易堵塞，提高了检修费用。申请号为201710288406.8的发明专利设计了一种无筛网防堵塞结构，然而此结构的进气管由下向上吹，气流容易造成粉料落入氮气输出管，造成设备污染，提高了设备检修频率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种防堵塞气流干燥器，该干燥器能够有效降低干燥管的高度便于维修和安装；降低了风机的额定输出功率，可有效提高能源利用效率；本干燥器属于无筛网型，不存在堵塞、污染设备等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种防堵塞气流干燥器，包括外罐1、回流罐2、气流罐、进气管16，四者从外到内依次同轴安装，在外罐上部设置抽真空管17，外罐顶部设置回气管18，在气流罐顶部分布有切向出口，其特征在于，回流罐2的顶部、气流罐的顶部均与进气管的侧壁封闭固定，回流罐下部与外罐相联通，外罐的下部固定安装有锥形罐6，锥形罐6的上端大直径与外罐下端焊接，二者内部联通；锥形罐6的下端小直径与气流罐的外侧壁焊接在一起，在二者焊接位置上方的气流罐侧壁上设置有密布的径向通孔，保证气流罐内部与锥形罐之间的联通状态；
所述进气管由外罐顶部伸入气流罐内，在进气管16的下端固定安装有风速提升机构15，风速提升机构的出风口靠近气流罐的底部，气流罐底部设置有密封出料机构；
在位于径向通孔上部且位于回流罐下方的气流罐上，向外联通有料斗14，料斗向下倾斜设置。
该干燥器的工作过程是：粉料从料斗14自动落入气流罐底部，再进行抽真空操作，打开回气管，从进气管16的顶端接入干燥的热氮气风机，风机鼓入干燥的热氮气通过进气管16流入风速提升机构15，在风速提升机构15的加速作用下，热氮气的流速不断提高，最终高流速热氮气从出风口1505喷出，喷出的热氮气吹动气流罐下段12内的粉料向上移动，粉料在高速气流的作用下在气流罐中向上浮动，最终在气流罐顶壁和切向出口的作用下，粉料从气流罐内被吹浮到了回流罐2内，粉料在重力的作用下在回流罐2中下落，最终落在锥形罐6上；锥形罐6正对气流罐的径向通孔，则锥形罐6内的粉料通过径向通孔再次进入气流罐内，进行第二次循环干燥；
由于外罐1的直径大于回流罐2的直径大于气流罐的直径，所以气流由内向外逐层吹浮时流速不断下降，则携带粉料的气流也经历了两次减速，粉料下落到回流罐2底端时，空间突然变大则流速降低，低速气流没有足够的动能携带粉料上移，所以，最终潮湿的氮气从回气管18排出了干燥器；
潮湿的粉料在干燥器内和干燥的热氮气进行循环热交换，氮气气流携带潮湿的水分排出干燥器，最终留下了湿度达标的粉料，打开密封出料机构，干燥的粉料在重力作用下进入下一工序。
所述料斗的入口一端壁面为敞开形状，在敞开的料斗相对的两个内壁上设置有多个体积量度凹槽，所述料斗还包括有挡板，所述挡板能固定在任一相对的两个体积量度凹槽内，实现对料斗入口物料体积的限定，料斗下端通过倾斜管道联通气流罐。
风速提升机构为拉法尔管，包括多级串联的提速管，相邻级提速管之间相互部分嵌套，但留有间隙。
密封出料机构包括密封活塞、气缸11及内加强箍13，密封活塞为半球形，半球形的最大直径不小于气流罐底端设置的圆形出料口直径，半球形的下部固定在水平支架上；气缸11通过内加强箍13固定在气流罐的下部的外壁上，所述气缸11的伸出杆连接通过与水平支架固定在一起，进而能够实现密封活塞10的上下竖直运动；所述密封活塞的下端正对漏斗，漏斗下方布置螺旋输送机9。将密封出料机构设置为从出料口上方固定方式，能够避免污染底部设备，从上面出力，使用更加方便。
所述气流罐上密布的径向通孔的直径根据实际需要开设，孔径至少为厘米级别，当径向通孔直径较大时，在气流罐的侧面圆周上均匀布置，若径向通过直径较小，则在气流罐侧面圆周上紧密布置数个径向通孔，粉料由于径向通孔内外的压差进入。锥形罐的锥角为不小于37°，优选为37-40°。
一种风速提升机构，其特征在于，所述风速提升机构15包括外管1506、锥形进气口、一级提速管1502、二级提速管1503、三级提速管1504和出风口1505，
所述锥形进气口为上小下大结构，锥形进气口的下端边缘与外管固定在一起，锥形进气口的上端边缘与进气管16的下端边缘固定，将进气管、外管与锥形进气口三者联通；
所述一级提速管1502和二级提速管1503均为上口直径大下口直径小的结构，且一级提速管1502的下端插入二级提速管1503的上端，二者部分嵌套，同时保证嵌套部分的二者之间留有间隙；
所述一级提速管1502和二级提速管1503的最大直径位置小于外管1506的内径，二级提速管1503从上至下分别为张开的喇叭口型、直筒型、橄榄球型、收口型四个形状的结构；
所述外管1506在二级提速管1503下端的位置处直径开始变小，但需保证二级提速管1503的下端与外管1506之间留有间隙能实现气体流过；三级提速管1504连接在外管1506的下部，且三级提速管的下部口径为三级提速管上部口径的三分之一；所述三级提速管1504的下端连接喇叭形状的出风口1505。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本发明干燥器通过在进料料斗下方的气流罐上设置径向通孔及锥形罐，并在进气管下部设置了风速提升机构，将气流经进气管由上向下吹入气流罐，改变风源吹入方向，从本质上去除了筛网结构，不再需要设置有孔的结构盛放粉料，改变了粉料在干燥器内的干燥过程，能实现粉料的内部循环干燥，最大程度地减少堵塞问题。同时由于在进气管下方另外接风速提升机构的设置，进一步降低了干燥管的高度同时降低了风机的能耗，风速提升机构能实现在保证加速粉料吹浮的效果同时，能够实现风机较小输出功率的条件下，粉料的高速吹浮，提高了能源利用率，进一步减少了对厂房等安装使用环境的高度限制；同时，本设备组装更加方便。
(2)本发明的气流罐的顶端为穹顶形状，能够保证粉料从气流罐内部吹出的路径顺畅，不存在粉料能堆积的锐角或直角区域。
(3)本发明干燥器的料斗结构设置有体积量度凹槽，能实现粉料快速定量投放，有效提高设备工作效率。
(4)本发明风速提升机构的特殊设计，既能减少干燥管的长度，又能节约能耗，实现对粉料的有效吹浮作用，效果显著。
附图说明
图1是本发明一种防堵塞气流干燥器的整体结构示意图；
图2是本发明一种防堵塞气流干燥器的风速提升机构示意图；
图3是本发明一种防堵塞气流干燥器的料斗结构示意图；
图4是本发明一种防堵塞气流干燥器的风速提升机构三维示意图；
图中：1、外罐，2、回流罐，3、气流罐上段，4、气流罐中段，5、外加强箍，6、锥形罐，7、支撑架，8、漏斗，9、螺旋输送机，10、密封活塞，11、气缸，12、气流罐下段，13、内加强箍，14、料斗，1401、料槽，1402、挡板，15、风速提升机构，1501、锥形进气口，1502、一级提速管，1503、二级提速管，1504、三级提速管，1505、出风口，1506、外管，16、进气管，17、抽真空管，18、回气管。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本发明。
实施例
本发明一种防堵塞气流干燥器(简称干燥器，参见图1-4)包括：外罐1，回流罐2，气流罐上段3，气流罐中段4，外加强箍5，锥形罐6，支撑架7，漏斗8，螺旋输送机9，密封活塞10，气缸11，气流罐下段12，内加强箍13，料斗14，风速提升机构15，进气管16，抽真空管17，回气管18。上述的气流罐中段4、气流罐上段3、气流罐下段12构成气流罐。
外罐1的底部外侧通过外加强箍5与支撑架7相连，所述支撑架7放置在地面上。锥形罐6上沿直径与所述外罐1底部直径相同，二者在交界位置焊接相连，且二者内部联通。所述锥形罐6下沿直径与气流罐中段4的外径一致，二者密封连接，紧挨连接处上方的气流罐中段4处有径向通孔，此径向通孔保证了气流罐内部与气流罐和外罐1之间的空间保持联通状态。所述气流罐中段4的下端连接同直径的半球形的气流罐下段12，所述气流罐下段12的下方有圆形孔，此圆形孔与半球形的密封活塞10相配合，且圆形孔的直径小于密封活塞10的最大直径，能够实现二者之间完全密封接触。气缸11通过内加强箍13固定在气流罐中段4的下端，所述气缸11的另一端连接所述密封活塞10，能够实现密封活塞10的上下竖直运动。所述密封活塞10的下端布置有漏斗8，所述漏斗8通过连杆安装在支撑架7上。所述漏斗8的下方布置有螺旋输送机9，所述螺旋输送机9能把干燥达标的粉料输送出去，便于后续收集工艺的展开。
所述气流罐中段4的顶端连接同直径的气流罐上段3。所述气流罐上段3的圆周上均匀分布四个切向出口，这些出口能够实现粉料从气流罐内部吹出。所述气流罐上段3的顶端为穹顶形状，能够保证粉料从气流罐内部吹出的路径顺畅，不存在粉料能堆积的锐角或直角区域。所述气流罐上段3的上方固定有回流罐2，所述回流罐2与所述外罐1均为上部空间大下部空间小的结构，且外罐1、回流罐2、气流罐三者为由外向内依次嵌套。
料斗14的进料管穿过外罐1的下端与气流罐中段4相贯接通，相贯接通的位置高于所述气流罐中段4底部的径向通孔。考虑到设备空间布置的合理性，所述回流罐2的底端应高于相贯接通位置，料斗14与回流罐不发生干涉。所述外罐1的上端相贯连接抽真空管17，外罐1的顶端开有通孔为回气管18。所述回气管18内嵌套进气管16，所述进气管16贯穿回流罐2和气流罐上段3的顶端，并在贯穿处密封连接。
所述进气管16的下端连接风速提升机构15，所述风速提升机构15的最上端为锥形进气口1501(上小、下大的结构)，所述锥形进气口1501的下端连接外管1506，所述外管1506的内部用肋板从上至下分别连接一级提速管1502和二级提速管1503。所述一级提速管1502和二级提速管1503均为上口直径大下口直径小的结构，且一级提速管1502的下端插入二级提速管1503的上端，二者部分嵌套，同时保证嵌套部分的二者之间留有间隙，能够实现外管1506内的气体可通过间隙补充到二级提速管1503中。所述一级提速管1502和二级提速管1503的最大直径位置应小于外管1506的内径，保证提速管和外管1506之间流通气体。二级提速管1503从上至下分别为张开的喇叭口型、直筒型、橄榄球型、收口型四个形状的结构组成，喇叭口型结构能吸收一级提速管1502下端锥形结构吹出的气体和从间隙中补充的气体，直筒型的内径变小使气体流速提升，橄榄球型结构的空间变大，能够积聚从直筒型结构吹入的气体，收口型结构的直径再次变小，使积聚的气体再次加速吹出。所述外管1506在二级提速管1503下端的位置处直径开始变小，但需保证二级提速管1503的下端与外管1506之间留有间隙能实现气体流过。三级提速管1504连接在外管1506的下部，三级提速管1504的末端口径约为外管1506末端直径的三分之一。所述三级提速管1504接收二级提速管1503下端吹出气体的同时还能吸收二级提速管1503和外管1506之间的气体，保证气体流量的充足。由于三级提速管1504的直径再次变小，气体流速再一次被提升，所述三级提速管1504的下端连接喇叭形状的出风口1505，从三级提速管1504喷出的高流速气体经过喇叭形状的出风口1505后均匀而快速的向下喷出。所述风速提升机构15内部这种大口进小口出，并由多级串联的结构构成，能够实现风速的多级提速。二级提速管1503的橄榄球型结构经过实验，风速加速效果好，能够实现最大程度的节能提速。安装此风速提升机构后风速提升约4倍。
本实施例中干燥管高度约2-3米，单次可干燥3-5公斤潮湿粉料，本干燥器主要用于电池原材料的干燥处理，具体工作过程是：提升气缸11使密封活塞10与气流罐下段12的下端紧密接触。将需要被干燥的粉料加入料斗14内，并通过挡板1402记录加料体积，为下一批次粉料加料过程提升效率。加入干燥器的粉料将自动落入气流罐下段12的底部，关闭干燥器所有阀门并打开抽真空管17，对干燥器内的粉料进行抽真空操作，其目的在于析出粉料中游离状态的水分子，如此处理更有利于后续的粉料循环干燥工作。
打开回气管18，从进气管16的顶端接入干燥的热氮气风机。风机鼓入干燥的热氮气通过进气管16流入风速提升机构15，在风速提升机构15的加速作用下，热氮气的流速不断提高，最终高流速热氮气从出风口1505喷出。喷出的热氮气吹动气流罐下段12内的粉料向上移动，粉料在高速气流的作用下在气流罐中向上浮动，最终在气流罐上段3的穹顶和切向出口的作用下，粉料从气流罐内被吹浮到了回流罐2内。粉料在重力的作用下在回流罐2中下落，最终落在锥形罐6上。锥形罐6正对气流罐中段4的径向通孔，由于径向通孔内气流流速大所以压强小，则锥形罐6内的粉料通过径向通孔再次进入气流罐内，进行第二次循环干燥。
由于外罐1的直径大于回流罐2的直径，且回流罐2的直径大于气流罐的直径，所以气流由内向外逐层吹浮时流速不断下降，则携带粉料的气流也经历了两次减速。粉料下落到回流罐2底端时，空间突然变大则流速降低，低速气流没有足够的动能携带粉料上移，所以，最终潮湿的氮气从回气管18排出了干燥器。
潮湿的粉料在干燥器内和干燥的热氮气进行循环热交换，氮气气流携带潮湿的水分排出干燥器，最终留下了湿度达标的粉料。下移气缸11则打开密封活塞10，干燥的粉料在重力的作用下落入漏斗8中，进而通过漏斗8下方的螺旋输送机9运走，以便进行后续的粉料装袋等工序。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种防堵塞气流干燥器，包括外罐、回流罐、气流罐、进气管，四者从外到内依次同轴安装，在外罐上部设置抽真空管，外罐顶部设置回气管，在气流罐顶部分布有切向出口，其特征在于，回流罐的顶部、气流罐的顶部均与进气管的侧壁封闭固定，回流罐下部与外罐相联通，外罐的下部固定安装有锥形罐，锥形罐的上端大直径与外罐下端焊接，二者内部联通；锥形罐的下端小直径与气流罐的外侧壁焊接在一起，在二者焊接位置上方的气流罐侧壁上设置有密布的径向通孔，保证气流罐内部与锥形罐之间的联通状态；
所述进气管由外罐顶部伸入气流罐内，在进气管的下端固定安装有风速提升机构，风速提升机构的出风口靠近气流罐的底部，气流罐底部设置有密封出料机构；
在位于径向通孔上部且位于回流罐下方的气流罐上，向外联通有料斗，料斗向下倾斜设置；
所述风速提升机构包括外管、锥形进气口、一级提速管、二级提速管、三级提速管和出风口，所述锥形进气口为上小下大结构，锥形进气口的下端边缘与外管固定在一起，锥形进气口的上端边缘与进气管的下端边缘固定，将进气管、外管与锥形进气口三者联通；所述一级提速管的上部为圆柱形下部为锥形，圆柱形的上部位于锥形进气口内，圆柱形的下部伸出锥形进气口，一级提速管的下部锥形的底端直径小于圆柱直径，圆柱的侧壁通过肋板与外管内壁固定；
所述二级提速管包括依次连接的张开的喇叭口型、直筒型、橄榄球型、收口型四个形状的结构，一级提速管的下部锥形插入二级提速管的喇叭口型结构中，且二者之间具有间隙，直筒型结构的侧壁通过肋板与外管内壁固定；收口型结构的下端伸入三级提速管上部，三级提速管的上端与外管下端边缘固定在一起，三级提速管为直径为先逐渐减小后保持平稳再逐渐减小，最后保持平稳的结构，三级提速管的末端连接喇叭状的出风口，出风口的下端直径不小于外管的外径。
2.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于，该干燥器的工作过程是：粉料从料斗自动落入气流罐底部，再进行抽真空操作，打开回气管，从进气管的顶端接入干燥的热氮气风机，风机鼓入干燥的热氮气通过进气管流入风速提升机构，在风速提升机构的加速作用下，热氮气的流速不断提高，最终高流速热氮气从出风口喷出，喷出的热氮气吹动气流罐底部内的粉料向上移动，粉料在高速气流的作用下在气流罐中向上浮动，最终在气流罐顶壁和切向出口的作用下，粉料从气流罐内被吹浮到了回流罐内，粉料在重力的作用下在回流罐中下落，最终落在锥形罐上；锥形罐正对气流罐的径向通孔，则锥形罐内的粉料通过径向通孔再次进入气流罐内，进行第二次循环干燥；
由于外罐的直径大于回流罐的直径，回流罐的直径大于气流罐的直径，所以气流由内向外逐层吹浮时流速不断下降，则携带粉料的气流也经历了两次减速，粉料下落到回流罐底端时，空间突然变大则流速降低，低速气流没有足够的动能携带粉料上移，所以，最终潮湿的氮气从回气管排出了干燥器；
潮湿的粉料在干燥器内和干燥的热氮气进行循环热交换，氮气气流携带潮湿的水分排出干燥器，最终留下了湿度达标的粉料，打开密封出料机构，干燥的粉料在重力作用下进入下一工序。
3.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于，所述气流罐的顶端为穹顶形状，所述气流罐下部为半球形。
4.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于，所述料斗的入口一端壁面为敞开形状，在敞开的料斗相对的两个内壁上设置有多个体积量度凹槽，所述料斗还包括有挡板，所述挡板能固定在任一相对的两个体积量度凹槽内，实现对料斗入口物料体积的限定，料斗下端通过倾斜管道联通气流罐。
5.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于，风速提升机构为拉法尔管，包括多级串联的提速管，相邻级提速管之间相互部分嵌套，但留有间隙。
6.根据权利要求1所述的干燥器，其特征在于，密封出料机构包括密封活塞、气缸及内加强箍，密封活塞为半球形，半球形的最大直径不小于气流罐底端设置的圆形出料口直径，半球形的下部固定在水平支架上；气缸通过内加强箍固定在气流罐的下部的外壁上，所述气缸的伸出杆连接通过与水平支架固定在一起，进而能够实现密封活塞的上下竖直运动；所述密封活塞的下端正对漏斗，漏斗下方布置螺旋输送机。
7.一种风速提升机构，其特征在于，所述风速提升机构包括外管、锥形进气口、一级提速管、二级提速管、三级提速管和出风口，
所述锥形进气口为上小下大结构，锥形进气口的下端边缘与外管固定在一起，锥形进气口的上端边缘与进气管的下端边缘固定，将进气管、外管与锥形进气口三者联通；
所述一级提速管和二级提速管均为上口直径大下口直径小的结构，且一级提速管的下端插入二级提速管的上端，二者部分嵌套，同时保证嵌套部分的二者之间留有间隙；
所述一级提速管的上部为圆柱形下部为锥形，圆柱形的上部位于锥形进气口内，圆柱形的下部伸出锥形进气口；
所述二级提速管的下端伸入三级提速管上部，
所述一级提速管和二级提速管的最大直径位置小于外管的内径，二级提速管从上至下分别为张开的喇叭口型、直筒型、橄榄球型、收口型四个形状的结构；
所述外管在二级提速管下端的位置处直径开始变小，但需保证二级提速管的下端与外管之间留有间隙能实现气体流过；三级提速管连接在外管的下部；所述三级提速管的下端连接喇叭形状的出风口。
8.根据权利要求7所述的风速提升机构，其特征在于，三级提速管的下部口径为三级提速管上部口径的三分之一。
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