CN202105450U

CN202105450U - 刮板式微波真空浓缩设备

Info

Publication number: CN202105450U
Application number: CN2011201588046U
Authority: CN
Inventors: 李冰; 余旭聪; 李琳; 付全意; 苏健裕
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-05-18

Abstract

本实用新型公开了一种刮板式微波真空浓缩设备，包括分离筒、浓缩腔体、浓缩液接收器、微波装置、真空系统和转轴；分离筒上端封闭，下端与浓缩腔体的进料端连通，浓缩腔体的出料端由底封头封闭；转轴贯穿分离筒两端，并伸入浓缩腔体内由安装在底封头上的滚动轴承固定；浓缩腔体内安装有将腔体内壁料液刮成薄膜的刮板结构，该刮板结构固定在转轴上；浓缩腔体的底封头处设有出料口，该出料口与接收器相通；分离筒内设有分离器，浓缩腔体的进料端设有分布器，分离器和分布器均固定于转轴上；浓缩腔体外侧设有微波装置；所述浓缩腔体与真空系统相连通，该设备整体密封。本实用新型具有蒸发强度大、浓缩处理时间短、热效率高及设备易于清洗等优点。

Description

刮板式微波真空浓缩设备

技术领域

本实用新型涉及一种利用微波能作为热源的刮板式真空浓缩设备，尤其适合于含热敏性物质溶液的浓缩。

背景技术

目前，微波干燥和微波真空干燥技术已在工业化生产中得到广泛的应用，然而针对溶液浓缩过程进行开发的微波能(真空)浓缩设备却不多。市场上现有的微波能(真空)浓缩设备大多为浓缩干燥兼容型设备，基本沿用吊篮式、隧道式等传统微波(真空)干燥设备的结构模式，或直接采用简单的蒸发罐模式，普遍存在溶剂蒸发速率低，物料处理时间长，热效率不高等问题。

刮板式真空浓缩技术是一种目前在工业生产中被广泛应用的浓缩技术，通过高速旋转的刮板使液体在浓缩腔体内壁上强制形成薄膜，增大了液体受热面积和蒸发表面积，因而大大提高了溶剂的蒸发速率，浓缩处理时间非常短，并且能有效避免溶液蒸发时的发泡现象，也适用于高黏度液体的浓缩。但传统刮板式真空浓缩过程通常以热水/热蒸汽作为中间媒体加热物料，因而整体热效率不高，能耗大成为阻碍其进一步推广应用的主要原因之一。而且在实际应用中需要建造锅炉房，而煤等有机燃料的燃烧也会产生废气，直接排放会污染环境。

微波能作为一种高效安全的绿色能源，可由电能直接转化，转化率高，热效率高，无“三废”的排放，对环境友好，且在厂房建设时无需建造锅炉房。同时微波加热不存在热惯性，可调可控，有利于实现工业生产的自动化控制和管理，是一种很有发展前途的加热技术。

发明内容

为了克服现有的微波能(真空)浓缩设备存在的蒸发速率低，物料处理时间长，热效率不高等问题，本实用新型提供一种刮板式微波真空浓缩设备，该设备是以微波能作为加热能源，在浓缩腔体内设有旋转刮板的减压浓缩设备。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种刮板式微波真空浓缩设备，包括分离筒、浓缩腔体、浓缩液接收器、微波装置、真空系统和由电机带动的转轴；所述分离筒的上端封闭，下端与浓缩腔体的进料端连通，所述浓缩腔体的出料端由底封头封闭；所述转轴贯穿分离筒两端，并伸入浓缩腔体内由安装在底封头上的滚动轴承固定；所述浓缩腔体内安装有将腔体内壁料液刮成薄膜的刮板结构，该刮板结构固定在转轴上；所述浓缩腔体的底封头上设有一出料口，该出料口通过一出料阀与浓缩液接收器相通；所述分离筒内设有分离器，所述浓缩腔体的进料端设有分布器，所述分离器和分布器均固定于转轴上；所述浓缩腔体外侧设有微波装置，浓缩腔体和刮板结构均采用微波能穿透且不吸收微波的材料；浓缩腔体与真空系统相连通，该设备整体密封，以保证腔体内真空度。

优选地，所述浓缩腔体为圆柱形，其外设有一密封外壳，外壳为圆柱形或长方体形，侧面与浓缩腔体间有一定的距离，其最短距离不小于10mm。外壳上面有可开启的盖，盖上有视镜，便于观察液体在浓缩器内的沸腾性状，从而调节仪器参数。所述外壳材料为不锈钢，外壳上设有一个或多个开口，该开口由微波能穿透且不吸收微波的材料密封，所述微波装置安放在该开口的对应位置上，该微波装置为物料浓缩过程提供热能。

所述浓缩腔体和底封头采用微波能穿透且不吸收微波能，同时具有高耐热性、热膨胀系数小，并且透明的石英玻璃材料制成，厚度为5-10mm。分离筒为5-10mm厚不锈钢板制成，外壳为2mm厚不锈钢板制成。上述设备外壳上的矩形孔，由聚四氟乙烯板封口。微波装置安装在对应开口处，微波能透过聚四氟乙烯板进入腔体内。所述刮板结构、转轴、分布器和分离器可选用的材质包括但不限于不锈钢、石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、塑料等。

优选地，所述分离器上设有正三角形排列的孔，工作时，通过转轴带动其旋转，可有效阻隔被夹带上升上来的物料颗粒，实现气液分离。

优选地，所述浓缩腔体的进料端设有进料口，所述进料口水平且与浓缩腔体圆筒成切线，料液沿切线方向进入腔体后，在腔体内壁上经螺旋线运动落在分布器外缘壁上，凭借离心力把物料甩进圆筒内壁，并使其不断淌下。进料口与浓缩腔体圆筒成切线的设计，可避免料液直接喷在分布器上，引起料液飞溅。

优选地，该设备还设有控制与检测系统，所述浓缩腔体内部、进料口及出料口处分别设有温度传感器，浓缩腔体内设有压力传感器。上述传感器的电信号经过处理后均在控制面板集中显示，以便于整机的监控及操作控制。

优选地，所述浓缩腔体的外壳上设有观察窗，观察窗内表面以及设备外接管路中均有微波屏蔽装置，避免微波泄漏。

根据实际需要，所述刮板结构可为滑动刮板结构或固定刮板结构。

所述滑动刮板结构的刮板设于一刮板架的两端的凹槽上并可相对刮板架径向伸缩，所述刮板架固定于转轴上。

所述固定刮板结构的刮板刚性固定在转轴上，刮板外缘与浓缩腔体内壁的间距为1～2mm。

所述分离筒上部及浓缩料液接收器上部均设有真空泵接口和放空阀。真空泵接口与真空系统相接，保证在工作过程中浓缩腔体内能维持一定的真空度，以降低溶剂沸点，并及时排出浓缩腔体内的蒸汽，从而实现溶剂的快速蒸发。放空阀与外部大气相接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)本实用新型以微波能作为加热媒介，在浓缩腔体内设有可高速旋转的刮板，其可将料液在浓缩腔体内壁上刮成均匀的薄膜，增大了料液的蒸发表面积，具有蒸发强度大、浓缩处理时间短、热效率高、料液爆沸也可以进行减压操作、设备易于清洗的优点；同时，该设备配有真空系统，可及时排出浓缩腔体内的蒸汽，并降低溶剂的沸点，实现了料液的低温浓缩，能保护料液中的热敏性成分不受破坏，并且降低了能耗。

(2)本实用新型浓缩腔体与设备外壳分开，浓缩腔体采用石英玻璃材质制成，外壳采用薄不锈钢板制成，与传统微波真空浓缩设备采用厚不锈钢板作为腔体壁材相比，降低了设备生产成本；同时，微波装置安装在设备外壳侧面，使微波加热更为均匀。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为图1活动刮板横截面示意图；

图3为图1分布器俯视示意图；

图4为本实用新型实施例2固定刮板的横截面示意图。

1.转子电机及传动装置，2.转轴，3.分离器，4.分离筒，5.分布器，6.进料口，7.刮板架，8.微波装置，9.活动刮板，10.浓缩腔体，11.底封头，12.放空阀，13.浓缩料液接受器，14.放尽阀，15.真空泵接口，16.外壳，17.滚动轴承，18出料阀，19.固定刮板。

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示的刮板式微波真空浓缩设备，主要包括分离筒4、浓缩腔体10、浓缩液接收器13、微波装置8、真空系统(图中未示出)、控制与检测系统和由电机带动的转轴2；整个设备是密封的，以保证腔体内真空度。

所述浓缩腔体10为圆柱形，浓缩腔体的出料端由底封头11封闭；所述浓缩腔体10和底封头11采用石英玻璃材料制成，厚度为10mm。

所述分离筒4由10mm厚不锈钢板制成，其上端封闭，下端与浓缩腔体10的进料端连通，所述转轴2贯穿分离筒4两端，并伸入浓缩腔体10内由安装在底封头上的滚动轴承17固定，转轴2由安装在设备上部的转子电机及传动装置1带动。

所述浓缩腔体10内安装有滑动刮板结构，滑动刮板结构包括刮板架7及活动刮板9。活动刮板9装在刮板架7两端的凹槽上，可相对于刮板架7作径向伸缩刮板架7固定在转轴2上，转轴2转动时带着刮板架7旋转，凭借离心力使活动刮板9侧面紧贴浓缩腔体内壁，使淌下的料液强制成薄膜，实现溶剂的快速蒸发。

所述浓缩腔体10的底封头11处设有出料口，该出料口通过一出料阀18与浓缩液接收器13相通。分离筒4上部和浓缩料液接收器13上部均设有真空泵接口15以及放空阀12。其中，真空泵接口15与真空系统相接，放空阀12与外部大气相接。

所述分离筒4内设有分离器3，浓缩腔体10的进料端设有分布器5，所述分离器3和分布器5均固定于转轴2上；浓缩腔体10的进料端设有进料口6，所述进料口水平且与浓缩腔体10圆筒成切线，料液沿切线方向进入腔体后，在腔体10内壁上经螺旋线运动落在分布器5外缘壁上，凭借离心力把物料甩进浓缩腔体10内壁，并使其不断淌下。分离器5上设有正三角形排列的孔，工作时，通过转轴2转动带动其旋转，可有效阻隔被夹带上升上来的物料颗粒，实现气液分离。

浓缩腔体10外是密闭的外壳16，为底面是正方形的长方体，其内表面与浓缩腔体10外壁的最短距离为3cm，其上面有可开启的盖，盖上有视镜，便于观察液体在浓缩器内的沸腾性状，从而调节仪器参数。外壳16为2mm厚不锈钢板制成，上面开有4个矩形孔，并由聚四氟乙烯板封口。微波装置8安装在上述矩形孔处，微波能透过聚四氟乙烯板进入浓缩腔体10内，为料液浓缩过程提供热能，并保证微波加热的均匀性。所述转轴2、刮板架7、活动刮板9、分布器5和分离器3均由聚四氟乙烯制成。所述浓缩腔体的外壳16上设有观察窗，观察窗内表面以及设备外接管路中均有微波屏蔽装置，避免微波泄漏。

该设备还设有控制与检测系统，所述浓缩腔体10内部、进料口6及出料口处分别设有温度传感器，浓缩腔体10内设有压力传感器。上述传感器的电信号经过处理后均在控制面板集中显示，以便于整机的监控及操作控制。

实施例2

如图3所示，刮板结构采用固定刮板19，刮板19由聚四氟乙烯材料制成，刚性固定在转轴2上。固定刮板19外缘与浓缩腔体10内壁的间隙为1mm。

除刮板形式外，其他同实施例1。

Claims

1.一种刮板式微波真空浓缩设备，其特征在于，包括分离筒、浓缩腔体、浓缩液接收器、微波装置、真空系统和由电机带动的转轴；所述分离筒的上端封闭，下端与浓缩腔体的进料端连通，所述浓缩腔体的出料端由底封头封闭；所述转轴贯穿分离筒两端，并伸入浓缩腔体内由安装在底封头上的滚动轴承固定；所述浓缩腔体内安装有将腔体内壁料液刮成薄膜的刮板结构，该刮板结构固定在转轴上；所述浓缩腔体的底封头上设有出料口，该出料口通过一出料阀与浓缩液接收器相通；所述分离筒内设有分离器，所述浓缩腔体的进料端设有分布器，所述分离器和分布器均固定于转轴上；所述浓缩腔体外侧设有微波装置，浓缩腔体和刮板结构均采用微波能穿透且不吸收微波的材料；所述浓缩腔体与真空系统相连通，该设备整体密封。

2.根据权利要求1所述的浓缩设备，其特征在于，所述浓缩腔体外设有一密封外壳，外壳与浓缩腔体间有间隙，所述外壳材料为不锈钢，外壳上设有开口，该开口由微波能穿透且不吸收微波的材料密封，所述微波装置安放在该开口的对应位置上。

3.根据权利要求2所述的浓缩设备，其特征在于，所述分离器上设有正三角形排列的孔。

4.根据权利要求3所述的浓缩设备，其特征在于，所述浓缩腔体的进料端设有进料口，所述进料口水平且与浓缩腔体圆筒成切线。

5.根据权利要求4所述的浓缩设备，其特征在于，所述浓缩腔体内部、进料口及出料口处分别设有温度传感器，浓缩腔体内设有压力传感器。

6.根据权利要求5所述的浓缩设备，其特征在于，所述浓缩腔体的外壳上设有观察窗，观察窗内表面以及设备外接管路中均有微波屏蔽装置。

7.根据权利要求6所述的浓缩设备，其特征在于，所述分离筒的上部及浓缩料液接收器的上部均设有真空泵接口和放空阀，真空泵接口与真空系统相接，放空阀与外部大气相接。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的浓缩设备，其特征在于，所述刮板结构为滑动刮板结构，所述滑动刮板结构的刮板设于一刮板架的两端的凹槽上并可相对刮板架径向伸缩，所述刮板架固定于转轴上。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的浓缩设备，其特征在于，所述刮板结构为固定刮板结构，所述固定刮板结构的刮板刚性固定在转轴上，刮板外缘与浓缩腔体内壁的间距为1～2mm。