CN203494407U - 一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置 - Google Patents
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Abstract
一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，包括溶解釜（1）、搅拌装置(2)，溶解釜（1）的上部设有进料口（5）、溶剂进口（6），进水口（9）以及真空口(7)，底部设有出料口（11）；所述搅拌装置（2）包括动力驱动装置（21）、搅拌轴（22）、第一搅拌桨（23）和第二搅拌桨（24），第一搅拌桨（23）安装在搅拌轴（22）的底部；第二搅拌桨（24）至少为二组，位于第一搅拌桨（23）的上方，最上层的一组第二搅拌桨的叶片（29）上还设置有立式挡料板（30）；第一搅拌桨的叶片（28）和第二搅拌桨的叶片（29）分别与搅拌轴(22)有10°-65°的夹角，倾斜方向左右相反。本实用新型装置可以快速高效地溶解片状纯壳聚糖原料。
Description
技术领域
本发明涉及到一种纤维原料的溶解装置，尤其涉及到一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置。
背景技术
纯壳聚糖纤维是利用虾蟹壳中的提取物制成的纤维，利用废弃的虾蟹壳进行提取，不以石油资源为原料，是一种绿色环保产品。纯壳聚糖纤维具有广谱抑菌性、防霉性、优异的生物相容性和无免疫原性，还具有吸附螯合，止血促愈、减少疤痕的作用，用其制成的纺织品具有很好的医疗保健作用。基于这些特殊的性能，纯壳聚糖纤维可广泛应用于航天、医疗卫生、军用民用纺织品、过滤防护等领域，拥有巨大的市场前景。
制备纯壳聚糖纤维的一个重要产业环节是将纯壳聚糖原料溶解。实现大批量纯壳聚糖纺丝液的快速制备，需要调控溶解过程中纯壳聚糖原料与溶剂的接触面积、溶解温度等条件。但是，过高的溶解温度会使纯壳聚糖分子链降解，影响纤维质量，因此，应该从提高纯壳聚糖与溶液的接触面积入手，接触面积越大，单位时间内的溶解量越多。提高纯壳聚糖与溶液的接触面积的常规方法是粉粹纯壳聚糖原料后溶解，但由于研磨粉粹过程中的强剪切作用和局部温度过高，使纯壳聚糖微结构受到破坏，分子链断裂，影响最终纤维的力学性能。一种最新的方法是将片状的纯壳聚糖原料直接溶解，获得的壳聚糖溶液微结构完整，在后续的纺丝工艺中能显示优良的性能。但是纯壳聚糖原料在脱钙、脱蛋白质后，其组织中会产生大量的间隙，这些间隙中充盈气体，阻绝了纯壳聚糖原料与溶剂的有效接触；另外，充盈气体的壳聚糖原料漂浮在溶剂液面上，也减少了纯壳聚糖原料与溶剂接触。因此，如何在工业化生产中快速溶解片状壳聚糖原料从而制备出高质量的纯壳聚糖纺丝液是一个巨大的难题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述困难，提供一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，该装置可以快速高效地溶解片状纯壳聚糖原料，实现大规模工业化生产。
本发明采用的技术方案为：一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，包括溶解釜1、搅拌装置2，所述溶解釜1的上部设有进料口5、溶剂进口6，进水口9，底部设有出料口11，所述溶解釜1的上部还设置有真空口7；所述搅拌装置2包括动力驱动装置21、搅拌轴22、第一搅拌桨23和第二搅拌桨24；所述搅拌轴22的上端安装在动力驱动装置21上，搅拌轴22穿过机械密封装置26，伸入溶解釜1内，搅拌轴22的下端固定在底部带座轴承27上；所述第一搅拌桨23安装在搅拌轴22的底部；所述第二搅拌桨24至少由二组组成，位于第一搅拌桨23的上方，依次向上安装在搅拌轴22上，在最上层的一组第二搅拌桨的叶片29上还设置有立式挡料板30；所述第一搅拌桨的叶片28和第二搅拌桨的叶片29分别与搅拌轴22有一个的夹角，夹角范围是10°-65°，倾斜方向左右相反。
优选地，在所述溶解釜1的内腔上部设置有溶剂喷淋管12，所述溶剂喷淋管12与溶剂进口6连通， 在其水平中心面以下部分的90°扇形面内的管壁上均匀布满出液小孔13。采用溶剂喷淋管12可以使投入的溶剂均匀分布在纯壳聚糖原料上，有利于后续纯壳聚糖原料和溶剂的混合接触。
优选地，所述第一搅拌桨23和第二搅拌桨24的安装角度在水平圆周面上均匀分布。沿圆周均匀分布的搅拌桨可以使本装置在工作时具有良好的动平衡性能。优选地，所述第二搅拌桨24为三组。
优选地，所述第一搅拌桨23和第二搅拌桨24上设置有截面为三角形的加强板31。由于纯壳聚糖纺丝液有很高的黏度系数，搅拌桨在工作过程中会承受很大的阻力，容易弯曲变形，本优选方案在搅拌桨上增加了加强板31，加强板31和叶片围成三角形的截面，该结构一方面增加了搅拌桨的强度，另一方面三角形的截面不会在搅拌桨上形成凹陷的夹角，从而避免搅拌过程中片状纯壳聚糖原料积聚在夹角处而影响其溶解。
优选地，所述溶解釜1的上部侧壁上设置有进气口8。
优选地，所述溶解釜1的上部侧壁上设置有压缩空气口10。
优选地，所述溶解釜1的底部设置有取样口14。
优选地，所述溶解釜1还设置有废水口15、真空表16、电接点压力表17、安全阀18、视镜19和视镜灯20。进一步的优选，所述出料口11和废水口15通过一个三通管连接在溶解釜1的底部中心位置上。
优选地，所述溶解釜1的两端采用椭圆形上封头3和下封头4。
本发明有如下益效果：
1. 本发明的溶解釜1上部设置了真空口7，溶解釜1采取了密封措施，在搅拌纯壳聚糖原料的过程中抽真空，可以使溶解釜1中保持预定的真空度。在此条件下，片状纯壳聚糖原料中残存的气体在压差的作用下释放到溶解釜1中，并被不断抽走，包裹纯壳聚糖原料的气体减少，纯壳聚糖原料和溶剂的接触面积得以不断增大，从而被快速溶解。
2. 本发明装置的最上层第二搅拌桨的叶片29上设置有立式挡料板30，其上边缘高出液面，可以搅动和打散漂浮在液面上的纯壳聚糖原料，有利于将纯壳聚糖原料搅入液面以下；同时可以避免从溶剂口进入的溶剂仅仅覆盖纯壳聚糖原料的上层表面而不能和纯壳聚糖原料充分混合的弊端。
3. 本发明设置了第一搅拌桨23和第二搅拌桨24，所述第一搅拌桨上的叶片28和第二搅拌桨上的叶片29设置有一定的倾角，与竖直方向的夹角为10°-65°，并且倾斜方向左右相反。采用该倾斜角度的设计，增大了搅拌桨叶片在工作中与溶液的剪切面积，因而增大了对溶液的剪切作用，加快了纯壳聚糖原料的溶解。另外因为搅拌桨的叶片设计有一定的倾角，并且第一搅拌桨的叶片28和第二搅拌桨的叶片29倾斜方向相反，选定合适的旋转方向后，第一搅拌桨的叶片28对溶液产生向上的作用力，第二搅拌桨的叶片29对溶液产生向下的作用力，在第一搅拌桨23和第二搅拌桨24的共同作用下，沉积在溶解釜1底部的物质向上流动，悬浮在溶解釜1上部的物质向下流动，这样有利于纯壳聚糖原料与溶剂进行充分的混合和接触，促进相互扩散，大大加快了纯壳聚糖原料溶解。
因此，在本发明搅拌装置和抽真空的共同作用下，片状纯壳聚糖原料可以快速高效地溶解。
从溶解的实际效果来看，以200Kg去杂质后黏度为1500mpa·s、脱乙酰度93%的片状壳聚糖原料生产纯壳聚糖纺丝液为例，采用现有技术直接溶解的方式，需要36-48小时才能完成，而采用本发明的溶解装置6-10小时即可完成。可见，本发明大大提高了片状壳聚糖的溶解效率，能够适用于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明溶解装置结构示意图;
图2为溶解釜的上封头上设置的各装置的示意图;
图3为溶解装置去掉上封头后的俯视图;
图4为搅拌桨上叶片的倾斜角度示意图;
图5为溶剂喷淋管截面示意图;
图6为搅拌桨上加强板截面图;
图中标记说明： 1---溶解釜， 2---搅拌装置，3---上封头，4---下封头，5 ---进料口，6 ---溶剂进口，7 ---真空口，8 ---进气口，9 ---进水口，10 ---压缩空气口，11 ---出料口，12 ---溶剂喷淋管，13 ---出液小孔，14 ---取样口，15 ---废水口，16 ---真空表，17 ---电接点压力表，18 ---安全阀，19 ---视镜，20 ---视镜灯，21 ---动力驱动装置，22 ---搅拌轴，23 ---第一搅拌桨，24 ---第二搅拌桨，25---动力支架， 26---机械密封装置，27 ---底部带座轴承，28 ---第一搅拌桨的叶片，29 ---第二搅拌桨的叶片，30 ---挡料板，31 ---加强板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，包括溶解釜1、搅拌装置2，所述的溶解釜1由上封头3、下封头4和筒体焊接组成，上封头3、下封头4可设计为椭圆形。在本发明一种实施例中，溶解釜1的材质为不锈钢，直径2600mm，高度为2250mm,厚度10mm。
如图1、图2所示，所述溶解釜1的上部侧壁设置有进料口5，用于投放纯壳聚糖原料以及人员进入溶解釜1内进行维修工作，进料口5相应地设置有封盖，在工作中封盖可以密封进料口5。
如图1所示，溶解釜1的上部侧壁设置有溶剂进口6，用于输入溶剂，溶剂进口6处还可以配置自动阀门及流量计。如图3、图5所示，所述溶解釜1内腔上部设置有溶剂喷淋管12，与溶剂进口6连通，其结构为沿溶解釜1内壁的环形管结构，在其水平中心面以下部分的90°扇形面内的管壁上均匀布满出液小孔13。溶剂喷淋管12 的安装位置高于有效容积线之上,通过焊接在溶解釜1内壁上的托架支撑。
如图1、图2所示，溶解釜1的上部侧壁设置有真空口7和进气口8,所述真空口7和进气口8应保证设置在溶解釜1有效容积线之上的位置，靠近溶解釜1的顶部，但不在顶部的中心位置，便于操控；真空口7和进气口8可以为独立设置的口，但也可以通过三通管和气阀的控制设置在一个口上。在工作的不同阶段根据需要可以分别实现对溶解釜1抽真空和向溶解釜1中释放空气。
溶解釜1的上部侧壁设置有进水口9，用于向溶解釜1中注水，进水口9处还可配置自动阀门及流量计。
溶解釜1的上部侧壁还设置有压缩空气口10。溶解完成后，向溶解釜1中充入压缩空气可以实现将高黏度的壳聚糖纺丝液从出料口11中压出，输入到后续的工艺装置中。
出料口11设置在溶解釜1的底部，最好在溶解釜1底部的轴心位置，便于输出壳聚糖原料溶解后得到的纯壳聚糖纺丝液。在一种实施例中，设置有废水口15，废水口15和出料口11分别与一个三通管的两个接口连接在，废水口15在底部，出料口11在侧部，三通管的另一个接口连接在溶解釜1的底部中心位置上。
所述溶解釜1根据需要还可以设置一些安全和便利装置，包括取样口14、废水口15、真空表16、电接点压力表17、安全阀18、视镜19和视镜灯20。
如图1所示，本发明所述的搅拌装置2包括动力驱动装置 21、搅拌轴22、第一搅拌桨23和第二搅拌桨24。所述动力驱动装置 21包括电机、减速机、动力支架25，动力支架25安装在溶解釜1的顶部外壁上，在动力支架25上安装着减速机和电机；搅拌轴22的上端安装在动力驱动装置21上，具体是搅拌轴22和减速机的输出轴联动；搅拌轴22从上端向下穿过动力支架25内设置的顶部带座轴承，然后穿过的机械密封装置26，进入溶解釜1中，机械密封装置26固定在溶解釜1的顶部轴心位置上，用于密封溶解釜1和搅拌轴22之间的装配间隙；搅拌轴22的下端固定在底部带座轴承27上，底部带座轴承27固定在溶解釜1的内壁底部轴心位置上。通过上下两端固定，搅拌轴22在运行过程中更加稳定。
如图1所示，在搅拌轴22的底部安装有第一搅拌桨23，在第一搅拌桨23的上方安装有第二搅拌桨24。搅拌桨均由叶片和轴套构成，叶片固定在轴套上，轴套安装在搅拌轴22上，搅拌轴22转动时带动轴套和叶片转动，实现对纯壳聚糖纺丝液的搅拌。第二搅拌桨24至少有二组，其中最上层的第二搅拌桨24的水平中心在有效容积线以下120mm—140mm。在本发明一种实施例中，有三组第二搅拌桨24，其直径为2340mm，最上层的第二搅拌桨24的水平中心在有效容积线以下130mm处；第一搅拌桨23的直径1600mm，其水平中心距离溶解釜1底部为300mm；其余搅拌桨的位置在竖直方向上等距离分配。
第一搅拌桨23和第二搅拌桨24的安装角度在水平圆周面上均匀分布。如图3所示，在本发明一种实施例中，第二搅拌桨24设计为三组，因此第一搅拌桨23和第二搅拌桨24共有四组，相邻两组搅拌桨之间的夹角为45°。沿圆周均匀分布的搅拌桨可以使本发明装置在工作时具有良好的动平衡性能。
如图4所示，第一搅拌桨的叶片28和第二搅拌桨的叶片29分别与搅拌轴22有一个的夹角，夹角范围是10°-65°，倾斜方向左右相反。在本发明一种实施例中倾斜角度都为45°。当第一搅拌桨的叶片28向右倾斜，第二搅拌桨的叶片29向左倾斜，搅拌轴22顺时针旋转时，第一搅拌桨的叶片28对溶液产生向上的作用力，第二搅拌桨的叶片29对溶液产生向下的作用力；当第一搅拌桨的叶片28向左倾斜，第二搅拌桨的叶片29向右倾斜，搅拌轴22逆时针旋转时，仍然可实现第一搅拌桨的叶片28对溶液产生向上的作用力，第二搅拌桨的叶片29对溶液产生向下的作用力。
如图1所示，在最上层第二搅拌桨的叶片29上焊接有多块立式挡料板30，焊接方法是使挡料板30在工作过程中基本处于竖直方向，并且高出溶解釜1的有效容积线20mm-50mm。当然，也可以采用除焊接以外的其它方式固定连接挡料板30，只要挡料板30高出溶解釜1中有效容积线20mm-50mm并且牢固即可。
如图6(a)和图6(b)所示，第一搅拌桨的叶片28和第二搅拌桨的叶片29上焊接有加强板31，加强板31和叶片围成了三角形的截面。
上述实施例和附图为非限制性的描述，旨在说明本发明结构原理，应该理解，在不偏离本发明实质精神的条件下对本发明装置所做的任何等同或相似的替代、变型或修改都包括在本发明权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，包括溶解釜（1）、搅拌装置(2)，所述溶解釜（1）的上部设有进料口（5）、溶剂进口（6），进水口（9），底部设有出料口（11），其特征在于：所述溶解釜（1）的上部还设置有真空口(7)；所述搅拌装置（2）包括动力驱动装置（21）、搅拌轴（22）、第一搅拌桨（23）和第二搅拌桨（24）；所述搅拌轴（22）的上端安装在动力驱动装置（21）上，搅拌轴（22）穿过机械密封装置（26），伸入溶解釜（1）内，搅拌轴（22）的下端固定在底部带座轴承（27）上；所述第一搅拌桨（23）安装在搅拌轴（22）的底部；所述第二搅拌桨（24）至少由二组组成，位于第一搅拌桨（23）的上方，依次向上安装在搅拌轴（22）上，最上层的一组第二搅拌桨的叶片（29）上还设置有立式挡料板（30）；所述第一搅拌桨的叶片（28）和第二搅拌桨的叶片（29）分别与搅拌轴(22)有一个的夹角，夹角范围是10°-65°，倾斜方向左右相反。
2.根据权利要求1所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）的内腔上部设置有溶剂喷淋管（12），溶剂喷淋管（12）与溶剂进口（6）连通，溶剂喷淋管（12）下部设有多个出液小孔（13）。
3.根据权利要求2所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述第一搅拌桨（23）和第二搅拌桨（24）的安装角度在水平圆周面上均匀分布。
4.根据权利要求1或2或3所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述第一搅拌桨（23）和第二搅拌桨（24）上设置有截面为三角形的加强板（31）。
5.根据权利要求4所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）的上部侧壁上设置有进气口（8）。
6.根据权利要求5所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）的上部侧壁上设置有压缩空气口（10）。
7.根据权利要求6所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）的底部设置有取样口（14）。
8.根据权利要求7所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）还设置有废水口（15）、真空表（16）、电接点压力表（17）、安全阀（18）、视镜（19）和视镜灯（20）。
9.根据权利要求8所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述出料口（11）和废水口（15）通过一个三通管连接在溶解釜（1）的底部中心位置上。
10.根据权利要求9所述的纯壳聚糖纺丝液的溶解装置，其特征在于：所述溶解釜（1）的两端采用椭圆形上封头（3）和下封头（4）。
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- 2013-09-02 CN CN201320541168.4U patent/CN203494407U/zh not_active Expired - Fee Related
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