CN114688766A - 一种高效低温热泵蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及工业废水处理领域，公开了一种高效低温热泵蒸发器，包括蒸发釜、与蒸发釜连通的冷凝釜、设置在蒸发釜内部的蒸发换热管、设置在冷凝釜内部的冷凝换热管、连通蒸发换热管出口端与冷凝换热管入口端的传输管、连通冷凝换热管出口端与蒸发换热管入口端的回流管、设置在传输管中间的膨胀阀、设置在回流管中间的压缩机、设置在回流管中间的水冷机组以及真空泵，蒸发釜内部设置有原液，真空泵用于向冷凝釜内部抽真空；蒸发换热管为螺旋盘管，蒸发换热管上设置有清垢机构，清垢机构包括行走组件和设置在行走组件上的清垢组件，清垢组件用于刮除蒸发换热管外壁的水垢。本申请具有对蒸发换热管表面进行清垢的效果。
Description
技术领域
本申请涉及工业废水处理领域，尤其是涉及一种高效低温热泵蒸发器。
背景技术
蒸发是液态转化为气态的物理过程，主要就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的。
当前主要利用废水蒸发器对废水进行处理，采用多效减压蒸发浓缩结晶有机废水，对浓缩液中的盐分进行分离后，通过集盐器进行回收，浓缩液进行干燥回收或焚烧处理，蒸发后的冷凝水一般通过后续的生化处理进行处理，可以实现废水排放的标准。
公告号为CN113697881A的中国专利公开了一种危废水低温真空蒸发器其包括蒸发罐，内设置有压缩机的排气口高压制冷剂循环管路。冷凝管，与蒸发罐的顶部通过管路连通，冷凝管内设有压缩机的吸气口低压制冷剂循环管路。真空装置，与蒸发罐和冷凝管连通，用于对蒸发罐和冷凝管内进行真空抽取。压缩机包括压缩机的排气口高压端，用于高压制冷剂循环管路提供热源；包括压缩机的吸气口低压端，用于给冷凝液管低压制冷剂循环管路提供冷源，压缩机用于蒸发罐内高压制冷剂循环管路及冷凝管内的制冷液管道提供热量和冷量。
在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：上述蒸发器在使用过程中，废水蒸发时易产生水垢并附着在高压制冷剂循环管路表面，即换热管的表面，影响换热的效果。
发明内容
为了方便对换热管表面的水垢进行清理，本申请提供一种高效低温热泵蒸发器。
本申请提供的一种高效低温热泵蒸发器采用如下的技术方案：
一种高效低温热泵蒸发器，包括蒸发釜、与蒸发釜连通的冷凝釜、设置在蒸发釜内部的蒸发换热管、设置在冷凝釜内部的冷凝换热管、连通蒸发换热管出口端与冷凝换热管入口端的传输管、连通冷凝换热管出口端与蒸发换热管入口端的回流管、设置在传输管中间的膨胀阀、设置在回流管中间的压缩机、设置在回流管中间的水冷机组以及真空泵，所述蒸发釜内部设置有原液，所述真空泵用于向所述冷凝釜内部抽真空；所述蒸发换热管为螺旋盘管，所述蒸发换热管上设置有清垢机构，所述清垢机构包括行走组件和设置在所述行走组件上的清垢组件，所述行走组件包括设置在所述蒸发换热管相邻两圈之间的转动轴、固定设置在转动轴两端的限位环、套设在转动轴外部的安装套筒、设置在安装套筒上的驱动电机，两个所述限位环相互靠近的一侧与所述蒸发换热管外壁抵触，所述驱动电机用于驱动所述转动轴转动；
所述清垢组件安装在所述安装套筒上，所述清垢组件抵触所述蒸发换热管的外壁，所述清垢组件用于刮除所述蒸发换热管外壁的水垢。
通过采用上述技术方案，利用真空泵使整个蒸发器内部处于真空状态，压缩机将冷媒进行压缩进入蒸发换热管内部，被压缩后的冷媒处于高温高压的状态，处于真空状态下的原液沸点大大降低，再加上蒸发换热管向蒸发釜内部散发热量，使原液快速蒸发，并进入冷凝釜内部，而蒸发换热管内部的冷媒经过膨胀阀进行减压雾化，并在冷凝换热管内部汽化吸热，使冷凝釜内部温度降低，从而使蒸发后的原液冷凝成液态，并存在冷凝釜内部，冷媒经过冷凝换热管后进入回流管，在水冷机组的作用下，使冷媒进行冷凝，并不断重复此过程。
当蒸发换热管表面产生水垢时，利用驱动电机驱动限位环转动，清垢组件对安装套筒起到限位的作用，限制安装套筒的转动，从而利用限位环与蒸发换热管之间的摩擦力实现限位环的运动，使行走组件带动清垢组件沿蒸发换热管的螺旋线行走，在清垢组件运动的过程中，对蒸发换热管表面进行清垢，从而提升蒸发换热管的换热效率，提升对废水的处理效率，更加节能环保。
可选的，所述驱动电机的电机轴上设置有主动齿轮，所述安装套筒上开设有驱动槽，所述转动轴上加工有齿圈，所述主动齿轮穿过所述驱动槽与所述齿圈啮合。
通过采用上述技术方案，驱动电机通过主动齿轮带动转动轴转动，从而使转动轴带动两端的限位环转动，使两个限位环均匀受力实现行走。
可选的，两个所述限位环互相靠近的一侧均设有环形斜面，所述环形斜面的表面设置有若干防滑棱，所述防滑棱与所述蒸发换热管外壁抵触。
通过采用上述技术方案，利用防滑棱增大限位环与蒸发换热管之间的摩擦力，使限位环在转动过程中不易打滑。
可选的，所述转动轴的两端均固定套设有柔性环，所述限位环固定套设在所述柔性环的外圈。
通过采用上述技术方案，在转动轴与限位环之间设置柔性环，使转动轴与限位环之间柔性连接，限位环在紧贴蒸发换热管的同时可相对于转动轴发生位移，方便限位环进行沿螺旋线运动，提升行走组件工作的稳定性。
可选的，所述清垢组件包括一端与所述安装套筒连接的连接杆、设置在连接杆另一端的两个刮片以及设置在连接杆与刮片之间的压紧弹簧，两个所述刮片沿竖直方向设置，所述刮片呈弧形设置，所述刮片靠近所述蒸发换热管的一侧与所述蒸发换热管贴合。
通过采用上述技术方案，在刮片跟随行走组件运动的同时，利用刮片刮除蒸发换热管表面的水垢，利用压紧弹簧给刮片施加一个朝向蒸发换热管的弹性力，使刮片紧贴蒸发换热管外壁，从而提升刮除的效果。
可选的，所述连接杆的一端与所述安装套筒转动连接。
通过采用上述技术方案，将连接杆的一端与安装套筒转动连接，当刮片在运行过程中抵触大块的水垢时，可通过连接杆的转动使刮片通过大块的水垢，减小刮片产生卡滞的可能性。
可选的，所述刮片远离所述行走组件的一侧一体成型有翻边。
通过采用上述技术方案，利用翻边在刮片运行的过程对刮片进一步导向，当翻边抵触大块的水垢时，使刮片挤压压紧弹簧避开大块的水垢，从而方便刮片通过大块的水垢。
可选的，所述冷凝釜位于所述蒸发釜的一侧，所述蒸发釜包括通过法兰连接的上部和下部，所述冷凝釜与所述蒸发釜通过管道连通。
通过采用上述技术方案，将蒸发釜和冷凝釜分开设置，并将蒸发釜分为上部和下部，可将上部拆下直接对蒸发釜内部和蒸发换热管进行深度清理，从而有助于提升蒸发换热管的换热效率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.利用真空泵使整个蒸发器内部处于真空状态，压缩机将冷媒进行压缩进入蒸发换热管内部，被压缩后的冷媒处于高温高压的状态，处于真空状态下的原液沸点大大降低，再加上蒸发换热管向蒸发釜内部散发热量，使原液快速蒸发，并进入冷凝釜内部，而蒸发换热管内部的冷媒经过膨胀阀进行减压雾化，并在冷凝换热管内部汽化吸热，使冷凝釜内部温度降低，从而使蒸发后的原液冷凝成液态，并存在冷凝釜内部，冷媒经过冷凝换热管后进入回流管，在水冷机组的作用下，使冷媒进行冷凝，并不断重复此过程；当蒸发换热管表面产生水垢时，利用驱动电机驱动限位环转动，清垢组件对安装套筒起到限位的作用，限制安装套筒的转动，从而利用限位环与蒸发换热管之间的摩擦力实现限位环的运动，使行走组件带动清垢组件沿蒸发换热管的螺旋线行走，在清垢组件运动的过程中，对蒸发换热管表面进行清垢，从而提升蒸发换热管的换热效率，提升对废水的处理效率，更加节能环保；
2.在转动轴与限位环之间设置柔性环，使转动轴与限位环之间柔性连接，限位环在紧贴蒸发换热管的同时可相对于转动轴发生位移，方便限位环进行沿螺旋线运动，提升行走组件工作的稳定性；
3.在刮片跟随行走组件运动的同时，利用刮片刮除蒸发换热管表面的水垢，利用压紧弹簧给刮片施加一个朝向蒸发换热管的弹性力，使刮片紧贴蒸发换热管外壁，从而提升刮除的效果。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中体现清垢机构结构的示意图。
图3是本申请实施例中体现行走组件结构的示意图。
图4是图3中A处的放大图。
图5是本申请实施例中体现清垢组件结构的示意图。
附图标记说明：
1、蒸发釜；11、上部；12、下部；2、冷凝釜；31、蒸发换热管；32、冷凝换热管；33、传输管；34、膨胀阀；35、回流管；36、压缩机；37、水冷机组；4、真空泵；5、行走组件；51、转动轴；511、齿圈；512、柔性环；52、限位环；521、环形斜面；522、防滑棱；53、安装套筒；531、驱动槽；54、驱动电机；541、主动齿轮；6、清垢组件；61、连接杆；62、刮片；621、翻边；63、压紧弹簧。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种高效低温热泵蒸发器。参照图1，一种高效低温热泵蒸发器包括蒸发釜1、冷凝釜2、蒸发换热管31、冷凝换热管32、传输管33、回流管35、膨胀阀34、压缩机36、水冷机组37和真空泵4。冷凝釜2位于蒸发釜1的一侧，蒸发釜1与冷凝釜2连通，蒸发釜1内部装有原液。蒸发换热管31固定设置在蒸发釜1的内部，冷凝换热管32固定设置在冷凝釜2的内部，传输管33连通蒸发换热管31出口端与冷凝换热管32入口端，回流管35连通冷凝换热管32出口端与蒸发换热管31入口端，压缩机36设置在回流管35中间，膨胀阀34设置在传输管33中间，水冷机组37设置在回流管35中间，水冷机组37位于冷凝换热管32与压缩机36之间。真空泵4通过管道与冷凝釜2内部连通，使蒸发釜1和冷凝釜2内部处于真空状态。
参照图1，压缩机36对冷媒进行压缩，使之进入蒸发换热管31内部，被压缩后的冷媒处于高温高压的状态，向蒸发釜1内部散发热量，使原液在蒸发釜1内部进行蒸发，而后进入冷凝釜2内部，此时蒸发换热管31内部的冷媒经过膨胀阀34后减压雾化，并在冷凝换热管32内部进行汽化吸热，使冷凝釜2内部温度降低，从而使蒸发后的原液冷凝成水，并存在冷凝釜2内部，冷媒经过冷凝换热管32后进入回流管35，在水冷机组37的作用下冷凝成液态，再进入压缩机36进行循环。
参照图2，蒸发换热管31为螺旋盘管，在蒸发换热管31相邻两圈之间设置有清垢机构，清垢机构包括行走组件5和清垢组件6，清垢组件6设置在行走组件5上，行走组件5在蒸发换热管31相邻两圈之间沿蒸发换热管31的螺旋线行走，清垢组件6跟随行走组件5行走的同时对蒸发换热管31表面进行清垢，提升蒸发换热管31的换热效率，从而提升对废水的处理效率，更加节能环保。
参照图2和图3，行走组件5包括转动轴51、限位环52、安装套筒53和驱动电机54，转动轴51设置在蒸发换热管31相邻两圈之间，在转动轴51的两端均固定套设有柔性环512，柔性环512为橡胶材质，限位环52固定套设在柔性环512的外圈。在两个限位环52相互靠近的一侧均开设环形斜面521，每个环形斜面521的表面均设置有若干防滑棱522，防滑棱522与蒸发换热管31外壁抵触，两个限位环52弹性夹持蒸发换热管31。
参照图2、图3和图4，安装套筒53同轴套设在转动轴51的外部，驱动电机54固定安装在安装套筒53上，驱动电机54的电机轴上固定设置有主动齿轮541，转动轴51表面加工有齿圈511，在安装套筒53上开设有驱动槽531，主动齿轮541穿过驱动槽531与齿圈511啮合。清垢组件6安装在安装套筒53上，对安装套筒53起到限位的作用，驱动电机54工作时通过齿轮传动驱动转动轴51转动，从而带动两个限位环52转动，使清垢组件6跟随其运动，对蒸发换热管31表面进行清垢。
参照图5，清垢组件6包括连接杆61、刮片62和压紧弹簧63，连接杆61沿安装套筒53径向设置，连接杆61的一端与安装套筒53转动连接，另一端延伸出两个限位环52之间的空间，压紧弹簧63在连接杆61的另一端固定连接有两个，两个压紧弹簧63沿竖直方向设置。
参照图3和图5，刮片62在每个压紧弹簧63远离连接杆61的一端均固定连接有一个，刮片62呈弧形设置，刮片62靠近蒸发换热管31的一侧与蒸发换热管31贴合，刮片62靠近蒸发换热管31的一侧表面较为粗糙。在每个刮片62远离安装套筒53的一侧均一体成型有翻边621，翻边621朝向远离连接杆61的方向倾斜，且两个翻边621远离连接杆61的一侧互相靠近。
参照图3和图5，当行走组件5在蒸发换热管31相邻两个圈之间沿螺旋线运行时，带动刮片62同步运动，刮片62在运动的过程中刮除蒸发换热管31表面的水垢。
参照图1，为了对蒸发釜1内部进行深度清理，蒸发釜1包括上部11和下部12，上部11设置在下部12的上方，上部11和下部12通过法兰连接，可在停机后单独将上部11拆下，对蒸发釜1内部进行深度清理。
本申请实施例一种高效低温热泵蒸发器的实施原理为：当蒸发换热管31表面产生水垢时，清垢机构开始工作，利用驱动电机54驱动转动轴51带动限位环52转动，此时清垢组件6对安装套筒53起到限位的作用，限制安装套筒53的转动，利用限位环52与蒸发换热管31之间的摩擦力实现限位环52的运动，使行走组件5沿蒸发换热管31的螺旋线行走，在行走组件5行走的过程中，压紧弹簧63给刮片62施加一个朝向蒸发换热管31的弹性力，使刮片62刮除蒸发换热管31表面的水垢，从而达到清理水垢的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高效低温热泵蒸发器，包括蒸发釜(1)、与蒸发釜(1)连通的冷凝釜(2)、设置在蒸发釜(1)内部的蒸发换热管(31)、设置在冷凝釜(2)内部的冷凝换热管(32)、连通蒸发换热管(31)出口端与冷凝换热管(32)入口端的传输管(33)、连通冷凝换热管(32)出口端与蒸发换热管(31)入口端的回流管(35)、设置在传输管(33)中间的膨胀阀(34)、设置在回流管(35)中间的压缩机(36)、设置在回流管(35)中间的水冷机组(37)以及真空泵(4)，所述蒸发釜(1)内部设置有原液，所述真空泵(4)用于向所述冷凝釜(2)内部抽真空；其特征在于：所述蒸发换热管(31)为螺旋盘管，所述蒸发换热管(31)上设置有清垢机构，所述清垢机构包括行走组件(5)和设置在所述行走组件(5)上的清垢组件(6)，所述行走组件(5)包括设置在所述蒸发换热管(31)相邻两圈之间的转动轴(51)、固定设置在转动轴(51)两端的限位环(52)、套设在转动轴(51)外部的安装套筒(53)、设置在安装套筒(53)上的驱动电机(54)，两个所述限位环(52)相互靠近的一侧与所述蒸发换热管(31)外壁抵触，所述驱动电机(54)用于驱动所述转动轴(51)转动；
所述清垢组件(6)安装在所述安装套筒(53)上，所述清垢组件(6)抵触所述蒸发换热管(31)的外壁，所述清垢组件(6)用于刮除所述蒸发换热管(31)外壁的水垢。
2.根据权利要求1所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述驱动电机(54)的电机轴上设置有主动齿轮(541)，所述安装套筒(53)上开设有驱动槽(531)，所述转动轴(51)上加工有齿圈(511)，所述主动齿轮(541)穿过所述驱动槽(531)与所述齿圈(511)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：两个所述限位环(52)互相靠近的一侧均设有环形斜面(521)，所述环形斜面(521)的表面设置有若干防滑棱(522)，所述防滑棱(522)与所述蒸发换热管(31)外壁抵触。
4.根据权利要求1所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述转动轴(51)的两端均固定套设有柔性环(512)，所述限位环(52)固定套设在所述柔性环(512)的外圈。
5.根据权利要求1所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述清垢组件(6)包括一端与所述安装套筒(53)连接的连接杆(61)、设置在连接杆(61)另一端的两个刮片(62)以及设置在连接杆(61)与刮片(62)之间的压紧弹簧(63)，两个所述刮片(62)沿竖直方向设置，所述刮片(62)呈弧形设置，所述刮片(62)靠近所述蒸发换热管(31)的一侧与所述蒸发换热管(31)贴合。
6.根据权利要求5所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述连接杆(61)的一端与所述安装套筒(53)转动连接。
7.根据权利要求5所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述刮片(62)远离所述行走组件(5)的一侧一体成型有翻边(621)。
8.根据权利要求1所述的一种高效低温热泵蒸发器，其特征在于：所述冷凝釜(2)位于所述蒸发釜(1)的一侧，所述蒸发釜(1)包括通过法兰连接的上部(11)和下部(12)，所述冷凝釜(2)与所述蒸发釜(1)通过管道连通。
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