CN114344935A - 一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器 - Google Patents

Abstract

一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，采用分区自然循环管替代传统自然循环蒸发器的中央循环管，以此增大自然循环流速、提高全横截面自然循环流速大小的均匀性。自动清洗螺旋的自动清洗动力头，由顶部的悬挂片和螺旋纽带片组成，螺旋纽带片的最主要功能，是为自动清洗螺旋提供自转动力矩和沉浮升降的往复动力。分区自然循环管蒸发器的底部是分区循环结晶器，这种结构的好处有助于整个结晶器的横截面的自然循环流速场的均匀性和溶液浓度场的均匀性，有利于提高结晶产品颗粒大小的均匀性。利用结晶中心管内自然循环流动能，带动结晶搅拌螺旋实现自动搅拌，使分区循环结晶器的整个横截面得到均匀搅拌，进一步提高结晶产品颗粒大小的均匀性。

Description

一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器

技术领域

本发明专利的一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，涉及自然循环蒸发器的加热管管内污垢的自动清洗防垢、对流传热强化节能和浓缩结晶。它主要适用于加热管内容易生长结晶盐垢的自然循环蒸发浓缩设备的一体化，又能够生产粒度比较粗的结晶盐。

背景技术

凡是浓缩结晶生产的蒸发器，加热管内都非常容易结垢、甚至堵塞。

传统自然循环蒸发器，由于自然循环流速低，加热管内结垢堵塞更严重，工程界几乎都避而不用。

国内外普遍采用的方法是高流速的强制循环蒸发器。但是代价高昂，大功率的强制循环泵，运行电耗大，而且仍然需要周期性停车清洗，只是停车清洗的周期比自然循环蒸发器延长而已；并且因为超过1.4m/s的高循环流速，结晶体被粉碎，难以在蒸发器内循环的过程中生产出粒度比较粗的结晶盐。

发明专利内容

本发明专利提出一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，分区自然循环管有利于加快自然循环流速，更有利于底部结晶器内实现比较均匀的低速自动搅拌，加热管内设计有强化的螺旋自动清洗防垢机构，因此保留了自然循环蒸发器的全部优点，又避免了加热管内的盐垢堵塞的老大难问题，还为底部结晶器创造低速螺旋自动搅拌的粗晶生长的有利条件。

本发明专利的技术方案为：一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，主要部件有蒸发室、分区自然循环管、自动清洗动力头、加热管、自动清洗螺旋、加热管口轴承、分区循环搅拌结晶器、结晶搅拌螺旋。

针对自然循环蒸发器矮胖的结构特点，采用分区自然循环管替代中央循环管，有利于增大自然循环流速，有利于全横截面自然循环流速大小的均匀性，更有利于底部结晶器的速度场、浓度场的均匀性，为低速自动搅拌提供可行性，为粗晶生长创造有利的条件。分区自然循环管的数量多少与蒸发器的横截面大小为一致性关系。

由自动清洗动力头、自动清洗螺旋、加热管口轴承组成加热管内的自动清洗机构。

自动清洗动力头由顶部的悬挂片和螺旋纽带片组成。顶部的悬挂片的主要功能，是使停车时自动清洗螺旋处于悬挂状态，避免蛇弯曲状态卡在加热管内，发生启动困难、甚至卡住不动现象的发生。悬挂片的宽度比加热管的内径大2～10mm，宽度愈大，自转阻尼愈大，避免自转太快诱发磨损的作用愈大。

螺旋纽带片的最主要功能，是为自动清洗螺旋提供自转动力矩和沉浮升降的往复动力；其次是对加热管的管口部位进行自动清洗，并且避免自动清洗螺旋外伸管口后相互缠绕卡死问题。螺旋纽带片的外切圆直径比加热管内径小2～4mm；螺旋纽带片的螺旋角α的范围为40°～50°，但是以45°为最佳；螺旋纽带片的长度为130～280mm，长度取值与自动清洗要求的往复行程大小为一致性关系。

自然循环蒸发器运行时，加热管内蒸汽泡与溶液组成的两相流流速，远大于纯溶液的自然循环流速，对螺旋纽带片的冲动力比较大，而且不是恒定速度流，这种不稳定的大幅度波动流速，带动自动清洗螺旋上下浮沉、径向快速振动和自转运动，实现加热管内壁污垢的自动清洗防垢和加热管内侧的传热强化。

自动清洗螺旋的外径比加热管内径小3～6mm，螺距为30～60mm，长度比加热管短100～300mm。自动清洗螺旋的尾端采用弯钩与螺旋纽带片连接。自动清洗螺旋采用直径1.5～3.0mm的不锈钢丝制造。

自动清洗螺旋的径向振动频率是每分钟数百次，而上下浮沉和自转都只是每分钟数次到十多次。因此，自动清洗螺旋相对于加热管内壁表面的运动，都是振动式的跳跃移动，而不是贴面滑动。加上径向振动对加热管内壁的碰撞接触力又很小；所以，自动清洗螺旋只能够对加热管内壁污垢实现有效的自动清洗，却不会发生相互磨损。

加热管口轴承有头部轴承、弓形架、法兰、止退翅、固定根管、安装弹性缝等结构组成。头部轴承的作用之一是对自动清洗螺旋的轴向限位，作用之二是利用端面轨道防止转速过快的可能磨损，又将其富裕的动能转换成往复运动的动力，强化污垢自动清洗能力。弓形架将头部轴承与固定根管有足够刚度连接一体。法兰的作用是组装定位，又便于更新拆换。止退翅的作用是防止使用过程中的松退。固定根管与加热管过盈配合，并且要求长度大于加热管内径，保障安装有足够的牢固可靠性。安装弹性缝便于过盈安装，又能够对壁厚或内径稍有不同的加热管增大适应性。

分区自然循环管蒸发器的底部结构，与传统自然循环蒸发器下部的结晶器的显然不同，是分区循环结晶器。这种结构的好处有助于整个结晶器的横截面的自然循环流速场的均匀性和溶液浓度场的均匀性，有利于提高结晶速率和产品颗粒大小的均匀性。

分区循环结晶器利用结晶中心管自然循环流动能，带动结晶搅拌螺旋实现自动搅拌，不需要外动力的结构大大简化，并且满意地解决传统搅拌桨叶搅拌器的外直径区搅拌容易线速度过大，中央区域搅拌又太弱的矛盾。中央区的分区结晶中心管比其它分区自然循环管更加下伸，与结晶搅拌螺旋一起，改善中央区的结晶条件，又防止圆锥底部堵塞，有助于盐桨的顺畅外排。

附图说明

图1是本发明专利的一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器总图。

图2是自动清洗动力头结构放大图。

图3是加热管口轴承放大图

图中的1蒸发室 2人孔 3自动清洗动力头 4分区自然循环管 5自动清洗螺旋 6加热管 7加热管口轴承 8通流轴承 9螺纹连接 10分区结晶中心管 11分区循环搅拌结晶器12视镜 13结晶搅拌螺旋 14圆锥底部 15反冲管 16悬挂片 17螺旋片 18端面轨道 19头部轴承 20弓形架 21法兰 22止退翅 23固定根管 24组装弹性缝

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3，对本发明专利作进一步的详细说明。

一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，主要部件有1蒸发室、4分区自然循环管、3自动清洗动力头、6加热管、5自动清洗螺旋、7加热管口轴承、11分区循环搅拌结晶器、13结晶搅拌螺旋。

针对传统自然循环蒸发器矮胖的结构特点，采用分区自然循环管4替代中央循环管，有利于增大自然循环流速，有利于全横截面自然循环流速大小的均匀性，更有利于底部结晶器的速度场和浓度场的均匀性，为低速自动搅拌提供可行性，为粗晶生长创造有利的条件。分区自然循环管4的数量多少与蒸发器的横截面大小为一致性关系。

由自动清洗动力头3、自动清洗螺旋5、加热管口轴承7组成加热管6内的自动清洗机构。

自动清洗动力头3由顶部的悬挂片16和螺旋纽带片17组成。顶部的悬挂片16的主要功能，是在使停车时自动清洗螺旋5处于悬挂状态，避免蛇弯曲状态卡在加热管6内，发生启动困难、甚至卡住不动现象的发生。悬挂片16的宽度比加热管6的内径大2～ 10mm，宽度愈大，自转阻尼愈大，避免自转太快诱发磨损的作用愈大。

螺旋纽带片17最主要的功能，是为自动清洗螺旋5提供自转动力矩和沉浮升降的往复动力；其次是对加热管6的管口部位进行自动清洗，并且避免自动清洗螺旋5外伸管口后相互缠绕卡死问题。螺旋纽带片17的的外切圆直径比加热管6内径小2～4mm；螺旋纽带片17的螺旋角α的范围为40°～50°，但是以45°为最佳；螺旋纽带片17的长度为130～280mm。长度取值与自动清洗要求的往复行程大小为一致性关系。

自然循环蒸发器运行时，加热管6内蒸汽泡与溶液组成的两相流流速，远大于纯溶液的自然循环流速，对螺旋纽带片17的冲动力比较大，而且不是恒定的速度流，这种不稳定的大幅度波动流速，带动自动清洗螺旋5上下浮沉、径向快速振动和自转运动，实现加热管6内壁污垢的自动清洗防垢和加热管6内侧的传热强化。

自动清洗螺旋5的外径比加热管6内径小3～6mm，螺距为30～60mm，长度比加热管6短100～300mm。自动清洗螺旋5的尾端采用弯钩与螺旋纽带片17连接。自动清洗螺旋5采用直径1.5～3.0mm的不锈钢丝制造。

自动清洗螺旋5的径向振动频率是每分钟数百次，而上下浮沉和自转都只是每分钟数次到十多次。因此，自动清洗螺旋5相对于加热管6内壁表面的运动，都是振动式的跳跃移动，而不是贴面滑动。加上径向振动对加热管6内壁的碰撞接触力又很小。所以，自动清洗螺旋5只能够对加热管6内壁污垢实现有效的自动清洗，却不会发生相互磨损。

加热管口轴承7有头部轴承19、弓形架20、法兰21、止退翅22、固定根管23、安装弹性缝24等结构组成。头部轴承19的作用之一是对自动清洗螺旋5的轴向限位，作用之二是利用端面轨道18防止转速过快的可能磨损，又将其富裕的动能转换成往复运动的动力，强化污垢自动清洗能力。弓形架20将头部轴承19与固定根管23有足够刚度连接尾一体。法兰21的作用是组装定位，又便于更新拆换。止退翅22的作用是防止使用过程中的松退。固定根管23与加热管6过盈配合，并且要求长度大于加热管6内径，保障安装有足够的牢固可靠性。安装弹性缝24便于过盈安装，又能够对厚度--内径稍有不同的加热管6增大适应性。

分区自然循环管蒸发器的底部结构，与传统自然循环蒸发器下部的结晶器的显然不同，是分区循环结晶器11，这种结构的好处有助于整个结晶器的横截面的自然循环流速场的均匀性和溶液浓度场的均匀性，有利于提高结晶速率和产品颗粒大小的均匀性。

分区循环结晶器11利用结晶中心管10自然循环流动能，带动结晶搅拌螺旋13实现自动搅拌，不需要外动力，结构大大简化，并且很好地解决传统搅拌桨叶搅拌器的外直径区搅拌容易线速度过大，中央区域搅拌又太弱的矛盾。中央区的分区结晶中心管10比其它分区自然循环管10更加下伸，与结晶搅拌螺旋13一起，改善中央区的结晶条件，又防止圆锥底部堵塞，有助于盐桨的顺畅外排。

Claims (3)

1.一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，主要部件有蒸发室(1)、分区自然循环管(4)、自动清洗动力头(3)、加热管(6)、自动清洗螺旋(5)、加热管口轴承(7)、分区循环搅拌结晶器(11)、结晶搅拌螺旋(13)，其特征在于：采用分区自然循环管(4)替代传统自然循环蒸发器的中央循环管，分区自然循环管(4)的数量多少与蒸发器的横截面大小为一致性关系，以此增大自然循环流速、提高全横截面自然循环流速大小的均匀性；自动清洗螺旋(5)的自动清洗动力头(3)，由顶部的悬挂片(16)和螺旋纽带片(17)组成，悬挂片(16)的宽度比加热管(6)的内径大2～10mm，螺旋纽带片(17)最主要的功能是为自动清洗螺旋(5)提供自转动力矩和沉浮升降的往复动力，其次是对加热管(6)的管口部位进行自动清洗，并且避免自动清洗螺旋(5)外伸管口后相互缠绕卡死问题；螺旋纽带片(17)的的外切圆直径比加热管(6)内径小2～4mm，螺旋纽带片(17)的螺旋角α的范围为40°～50°，螺旋纽带片(17)的长度为130～280mm，长度取值与自动清洗要求的往复行程大小为一致性关系；分区自然循环管蒸发器的底部是分区循环结晶器(11)，这种结构有助于整个结晶器横截面的自然循环流速场的均匀性和溶液浓度场的均匀性，有利于提高结晶产品颗粒大小的均匀性。

2.依据权利要求1的一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，其特征在于：加热管口轴承(7)有头部轴承(19)、弓形架(20)、法兰(21)、止退翅(22)、固定根管(23)、安装弹性缝(24)等结构组成；头部轴承(19)的作用之一是对自动清洗螺旋(5)的轴向限位，作用之二是利用端面轨道(18)防止转速过快的可能磨损，又将其富裕的动能转换成往复运动的动力，强化污垢自动清洗能力；安装弹性缝(24)便于过盈安装，又能够对壁厚或内径稍有不同的加热管(6)增大适应性。

3.依据权利要求1的一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器，其特征在于：分区循环结晶器(11)，利用结晶中心管(10)自然循环流动能，带动结晶搅拌螺旋(13)实现自动搅拌，不需要外动力，结构大大简化，同时很好地解决了传统搅拌桨叶搅拌器的外直径区搅拌容易线速度过大，中央区域搅拌又太弱的矛盾。

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