CN212236047U - 一种连续式结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种连续式结晶器，包括：相互嵌套的内筒与外筒，进料管，驱动机构，与驱动机构轴向驱动并自内筒的底部向上延伸入内筒的主轴，连接外筒顶部与内筒底部的循环组件，相互套设并呈倒扣状的导流筒与套筒，横置于导流筒与内筒之间的多孔板，主轴设置被导流筒收容的桨毂组件，主轴向上连续贯穿导流筒与套筒，围合在导流筒的外部并与套筒连接的叶轮，叶轮悬浮于多孔板的上表面，主轴同时驱动桨毂组件、套筒及叶轮作轴向转动。通过本实用新型所揭示的一种连续式结晶器，母液循环结晶并将循环解气和晶浆进行循环，从而显著地降低了功耗，并降低了二次成核速率，使得最终结晶形成的晶体粒径显著地增大。

Description

一种连续式结晶器

技术领域

本实用新型涉及结晶设备技术领域，尤其涉及一种连续式结晶器。

背景技术

结晶是两个或多个反应物均相反应，反应产物从溶液中析出晶体的过程，是一种同时涉及反应、传质、快速成核及成长以及可能发生的二次过程,如老化、熟化、凝聚和破裂等的复杂过程，是工业生产中高效低耗的分离技术。结晶器以一种结晶处理设备。现有的间歇结晶器存在结晶质量较差，沉积严重，设备利用率低，需要开发新型结晶器，以实现结晶过程的连续化与自动化。

公告号为CN203389361U的中国实用新型专利公开了一种改进的蒸发型结晶器。淘析是指用洗涤和倾析的方法从混合物中除去某些物质，利用上升流体(往往是水流或气流)进行颗粒分级的方法。该现有技术采用双搅拌器及双淘析柱结构。但该现有技术依然存在结晶质量较差，结晶产物容易堵塞淘析柱的缺陷。同时，该现有技术所揭示的结晶器的二次成核速率较高，从而导致结晶质量较差，无法形成良好混合条件，从而导致最终形成的结晶物的平均粒径较小。

有鉴于此，有必要对现有技术中的结晶装置予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于揭示一种连续式结晶器，用以克服现有结晶器中所存在的诸多缺陷，尤其是为了降低结晶器的能耗，降低晶粒的二次成核速率，以提高最终形成的结晶物的粒径，提高该连续式结晶器的利用率，并降低劳动强度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种连续式结晶器，包括：

相互嵌套的内筒与外筒，进料管，驱动机构，与驱动机构轴向驱动并自内筒的底部向上延伸入内筒的主轴，连接外筒顶部与内筒底部的循环组件，相互套设并呈倒扣状的导流筒与套筒，横置于导流筒与内筒之间的多孔板，所述主轴设置被导流筒收容的桨毂组件，所述主轴向上连续贯穿导流筒与套筒，以及，围合在导流筒的外部并与套筒连接的叶轮，所述叶轮悬浮于多孔板的上表面，所述主轴同时驱动桨毂组件、套筒及叶轮作轴向转动。

作为本实用新型的进一步改进，所述内筒的顶部形成带排空孔的倒锥顶，所述内筒的底部设置出料管，所述内筒与外筒形成环形腔体，所述环形腔体与内筒所形成的内腔体相互连通，所述外筒的顶部设置与环形腔体连通的加液管，所述内筒与外筒相互连通；所述连续式结晶器还包括：波纹挡板，以及悬吊波纹挡板的若干吊杆。

作为本实用新型的进一步改进，所述循环组件包括连接外筒的循环口的循环管，循环泵，细晶溶解器，与细晶溶解器连接并通入内筒底部的回流管，以及三通；所述三通连接循环管，循环泵及细晶溶解器。

作为本实用新型的进一步改进，所述桨毂组件包括：垂直旋桨组件，对称设置于垂直旋桨组件上下两侧的上导流罩与下导流罩，以及径向连接垂直旋桨组件的若干水平旋桨，所述水平旋桨共同连接主轴，相邻两个水平旋桨形成供液体向上流动的间隙，所述上导流罩与下导流罩轴向包裹所述主轴。

作为本实用新型的进一步改进，所述垂直旋桨组件在水平径向方向上与导流筒的内壁面形成第一环形通道；所述叶轮在水平径向方向上与内筒的内壁面形成第二环形通道，所述叶轮用于推动液体向下回流至内筒的底部。

作为本实用新型的进一步改进，所述桨毂组件与叶轮沿垂直方向上下错位设置，且桨毂组件位于叶轮的下方。

作为本实用新型的进一步改进，所述进料管倾斜向上延伸入所述内筒，并延伸入导流筒底部所形成的敞口区域。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动机构包括轴向装配的电机及减速机，所述减速机通过法兰装配至所述内筒的底部。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流筒与套筒轴向间隔设置，并形成筒状腔体。

作为本实用新型的进一步改进，所述主轴延伸出套筒的末端配置呈扁平状的平衡块；

所述连续式结晶器还包括内圈轴承、外圈轴承，以及被内圈轴承和外圈轴承横向夹持的若干内联杆，主轴贯穿内圈轴承，所述外圈轴承卡接在导流筒的内壁上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过本实用新型所揭示的一种连续式结晶器，母液循环结晶并将循环解气和晶浆进行循环，从而显著地降低了功耗；同时，通过本实用新型所揭示的技术方案，还能降低二次成核速率，使得最终结晶形成的晶体粒径增大。本实用新型所揭示的连续式结晶器具有生产效率较高的优点，并能够降低操作者的劳动强度，具有良好的实用性。

附图说明

图1为本实用新型一种连续式结晶器的整体结构示意图；

图2为沿图1中A-A向的横向剖视图；

图3为沿图1中B-B向的横向剖视图；

图4为桨毂组件的俯视图；

图5套筒的轴向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，本申请所示出的各个说明书附图采用简要画法绘制，并忽略壁厚，例如，内筒14与外筒6在实际制造过程中具可采用1～5mm厚度的金属板材制成，并优选为不锈钢材质制成。同时，在本实施例中，术语“液体”为“母液”或者“饱和料液”的上位化概念。

具体的，请参图1至图5所述揭示的本实用新型一种连续式结晶器100的一种具体实施方式。

本实施例所揭示的一种连续式结晶器100，包括：相互嵌套的内筒14与外筒6，进料管5，驱动机构，与驱动机构轴向驱动并自内筒14的底部向上延伸入内筒14的主轴4，连接外筒6顶部与内筒14底部的循环组件，相互套设并呈倒扣状的导流筒7与套筒28，横置于导流筒7与内筒14之间的多孔板8，多孔板8呈圆环形。主轴4设置被导流筒7收容的桨毂组件23。主轴4向上连续贯穿导流筒7与套筒28，以及，围合在导流筒7的外部并与套筒28连接的叶轮26，所述叶轮26悬浮于多孔板8的上表面，主轴4同时驱动桨毂组件23、套筒28及叶轮26作轴向转动。该多孔板8可采用聚四氟乙烯制成，且表面形成圆形、椭圆形等通孔。

参图5所示，套筒28形成供主轴4贯穿的通孔282，主轴4与套筒28可采用焊接方式或者现有技术中的其他方式进行可靠固定，并形成一个整体结构。连续式结晶器100中所含的上述组件均可采用不锈钢材质制成。

具体的，在本实施例中，如图1所示，该驱动机构包括轴向装配的电机1及减速机3，所述减速机3通过法兰2装配至所述内筒14的底部。导流筒7与套筒28轴向间隔设置，并形成筒状腔体71。主轴4与减速机3同轴装配，并沿中轴线200作轴向转动，以驱动桨毂组件23、套筒28及叶轮26作轴向转动，以驱动饱和料液沿图1中虚线箭头F、虚线箭头D、虚线箭头E所示出的方向进行循环。

如图1所示，循环组件设置于外筒6的外部。该循环组件包括连接外筒6的循环口15的循环管17，循环泵18，细晶溶解器20，与细晶溶解器20连接并通入内筒14底部的回流管21，以及三通19。三通19连接上述循环管17，循环泵18及细晶溶解器20。由内筒14与外筒6形成环形腔体61中的液体(该液体中含有已经析出的细小晶体)从循环口15处沿着循环管17回流至内筒14的底部，并在循环泵18的驱动下将含有细小晶体的液体泵入细晶溶解器20。

细晶溶解器20在本实施例中的作用是消除并溶解液体中的细微晶体，提高液体在循环组件中流动的稳定性，并使得液体具有良好的流动性；同时，在本实施例中，通过设置该细晶溶解器20还能有效防止液体中含有的细微晶体堵塞循环管17。

如图1所示，主轴4延伸出套筒28的末端配置呈扁平状的平衡块27。平衡块27优选为实心结构的圆环体，以通过该平衡块27抵消主轴4沿中轴线200作轴向转动过程中所可能产生的轻微的抖动现象及共振现象。

参图3所示，在本实施例中，该连续式结晶器100还包括内圈轴承291、外圈轴承292，以及被内圈轴承291和外圈轴承292横向夹持的若干内联杆30，主轴4贯穿内圈轴承291，所述外圈轴承292卡接在导流筒7的内壁上。具体的，内圈轴承291和外圈轴承292横向夹持四个内联杆30，并通过四个内联杆30形成四个扇形通道271。桨毂组件23转动以驱动液体沿箭头F所示出的方向向上流动，并流过四个扇形通道271。

同时，导流筒7的顶部形成供液体继续沿箭头D向上流动的扇形或者圆形通道。参图2所示，套筒28的顶部开设四个扇形通孔281，并通过四个连接杆29连接套筒28的侧壁及主轴4。位于导流筒7内的液体沿箭头D所示出的方向继续流经过四个扇形通孔281，并沿箭头D所示出的方向向下流动，并通过第二环形通道42向下回流至内筒14的底部。

内筒14的顶部形成带排空孔11的倒锥顶10，所述内筒14的底部设置出料管22，所述内筒14与外筒6形成环形腔体61，所述环形腔体61与内筒14所形成的内腔体140相互连通。在本实施例中，内筒14与外筒6在底部相互连通，并通过内筒14底部的侧壁上所开设的多个通孔142，从而将内筒14所形成的内腔体140与由内筒14与外筒6所嵌套围合形成的环形腔体61之间建立液体流动路径。同时，通孔142均环布于多孔板8的下方，多孔板8的上方形成初级循环区域，多孔板8的下方形成次级循环区域。

在本实施例中，回流管21延伸入内筒14的末端不延伸入导流筒7底部所形成的敞口区域，并位于多孔板8的下方，通过回流管21重新泵入内筒14的液体能够与多孔板8的下方形成次级循环区域中的液体进行充分混合，并推动液体(即饱和料液)沿箭头F所示出的方向更加集中地汇聚并通过导流筒7所形成的圆柱状通道向上流动。

该连续式结晶器100在循环结晶过程中，饱和料液沿图1中虚线箭头F、虚线箭头D、虚线箭头E所示出的方向进行循环结晶。回流至内筒14底部的饱和料液通过内筒14底部的侧壁上所开设的多个通孔142流入环形腔体61中。环形腔体61中的液体沿虚线箭头G所示出的方向向上流动，并从循环口15流入循环管17中；然后，通过循环组件中所包含的细晶溶解器20去除细微晶体后重新流入内筒14所形成的内腔体140中，并往复地沿图1中虚线箭头F、虚线箭头D、虚线箭头E所示出的方向进行循环结晶。

在本实施例中，内腔体140构成晶体生长区，环形腔体61与循环组件构成晶体澄清区；其中，晶体生长区用于进行结晶固相的成核生长，晶体澄清区用于进行细微晶体(粒径通常小于50微米)进行洗涤与溶解。

结合图5所示，进料管5倾斜向上延伸入所述内筒14，并延伸入导流筒7底部所形成的敞口区域，从而能够在在内筒14的底部形成良好的混合条件。饱和料液沿图1中箭头51所示出的方向泵入内筒14中。饱和料液采用倾斜向上泵入内筒14且进料管5的末端位于导流筒7底部所形成的敞口区域的技术手段，使得导流筒7的底部敞口区域中能够促进晶体成核，并能够降低桨毂组件23推动液体向上流动的所需要的能耗，从而在一定程度上降低了该连续式结晶器100的整体能耗；同时，还能够降低导流筒7的底部敞口区域的二次成核速率，从而有助于减低二次成核速率，从而有助于提高最终制备得到的晶体的平均粒径，并使得晶体的粒径较为均匀，从而显著地提高了晶体质量。

在本实施例中，该外筒6的顶部设置与环形腔体61连通的加液管9，所述内筒14与外筒6相互连通。连续式结晶器还包括：波纹挡板12，以及悬吊波纹挡板12的若干吊杆13。具体的，该吊杆13为呈刚性的杆状件。波纹挡板12在水平方向上形成供细微晶体向下掉落的缝隙(鉴于缝隙较小，故未予以示出)。

饱和料液在循环结晶过程中所产生的夹带细粒的气体经波纹挡板12的阻挡作用，细微晶体从波纹挡板12的缝隙处向下掉落，气体由倒锥顶10上排空孔11排出内筒14。同时，外筒6的顶部低于内筒14的倒锥顶10的下沿口，并与循环口15的共同作用下，避免了饱和料液在内筒14上升过程中出现淹没该波纹挡板12的现象。

参图1所示，加液管9用于添加饱和料液在循环结晶中所需要的饱和料液结晶过程中所需要的各种溶剂，例如硝酸钾溶液、硝酸钠溶液或者硫酸镁溶液等，且可根据饱和料液的具体种类予以合理选择。鉴于本实施例本非对饱和料液结晶工艺的技术方案，故在本实施例并不对加液管9所添加的溶剂种类、浓度、温度予以具体限定。

结合图1、图4所示，在本实施例中，该桨毂组件23包括：垂直旋桨组件25，对称设置于垂直旋桨组件25上下两侧的上导流罩231与下导流罩232，以及径向连接垂直旋桨组件25的若干水平旋桨24，所述水平旋桨24共同连接主轴4，相邻两个水平旋桨24形成供液体向上流动的间隙241，所述上导流罩231与下导流罩232轴向包裹所述主轴4。

具体的，在本实施例中，该上导流罩231与下导流罩232均具子弹头流线型设计，以降低液体沿箭头F向上流动过程的阻力及湍流，且能够有效地防止析出的晶体堆积在桨毂组件23与主轴4相接的角落中，以克服传统的结晶装置容易堆积晶垢的缺陷，并间接地提高了使用该连续式结晶器100生成不同种类的晶体时的纯度。

在本实施例中，垂直旋桨组件25由多个围绕主轴4呈环形设置的金属翅片251组成。上导流罩231与下导流罩232均被主轴4垂直贯穿，并与多个水平旋桨24连接。

在本实施例中，该垂直旋桨组件25在水平径向方向上与导流筒7的内壁面形成第一环形通道45。叶轮26在水平径向方向上与内筒14的内壁面形成第二环形通道42，所述叶轮26用于推动液体向下回流至内筒14的底部。桨毂组件23与叶轮26沿垂直方向上下错位设置，且桨毂组件23位于叶轮26的下方。通过该技术方案，有助于维持内筒14中的饱和料液处于稳定的过饱和度，防止局部范围内产生过饱和度的波动，从而有利于大颗粒晶体的生长与细微颗粒晶体的溶解。

循环组件重新泵入内筒14底部的液体将重新被导流筒7下端所开设的敞口重新吸入导流筒7的内部，且液体沿虚线箭头E向下回流至内筒14底部时，会与母液(即结晶后所形成的剩余饱和料液)进行混合，以母液循环结晶的方式进行，以在导流筒7的底部将溶解细微晶体后的饱和料液(即母液)与回流至内筒14底部的液体进行充分混合，以有利于晶体的快速生长。

如图1所示，最终通过该连续式结晶器100所形成的含有大颗粒晶体的晶浆从内筒14的底部设置出料管22排出内筒14。晶浆是结晶形成的晶体与剩余溶液所构成的混悬物。通过本实施例所揭示的连续式结晶器100，降低了二次成核速率，使得最终结晶形成的晶体粒径增大，具有生产效率较高的优点，操作者的劳动强度较低及实用性较高等诸多优点。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种连续式结晶器，其特征在于，包括：

相互嵌套的内筒(14)与外筒(6)，进料管(5)，驱动机构，与驱动机构轴向驱动并自内筒(14)的底部向上延伸入内筒(14)的主轴(4)，连接外筒(6)顶部与内筒(14)底部的循环组件，相互套设并呈倒扣状的导流筒(7)与套筒(28)，横置于导流筒(7)与内筒(14)之间的多孔板(8)，所述主轴(4)设置被导流筒(7)收容的桨毂组件(23)，所述主轴(4)向上连续贯穿导流筒(7)与套筒(28)，以及，围合在导流筒(7)的外部并与套筒(28)连接的叶轮(26)，所述叶轮(26)悬浮于多孔板(8)的上表面，所述主轴(4)同时驱动桨毂组件(23)、套筒(28)及叶轮(26)作轴向转动。

2.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述内筒(14)的顶部形成带排空孔(11)的倒锥顶(10)，所述内筒(14)的底部设置出料管(22)，所述内筒(14)与外筒(6)形成环形腔体(61)，所述环形腔体(61)与内筒(14)所形成的内腔体(140)相互连通，所述外筒(6)的顶部设置与环形腔体(61)连通的加液管(9)，所述内筒(14)与外筒(6)相互连通；所述连续式结晶器还包括：波纹挡板(12)，以及悬吊波纹挡板(12)的若干吊杆(13)。

3.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述循环组件包括连接外筒(6)的循环口(15)的循环管(17)，循环泵(18)，细晶溶解器(20)，与细晶溶解器(20)连接并通入内筒(14)底部的回流管(21)，以及三通(19)；所述三通(19)连接循环管(17)，循环泵(18)及细晶溶解器(20)。

4.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述桨毂组件(23)包括：垂直旋桨组件(25)，对称设置于垂直旋桨组件(25)上下两侧的上导流罩(231)与下导流罩(232)，以及径向连接垂直旋桨组件(25)的若干水平旋桨(24)，所述水平旋桨(24)共同连接主轴(4)，相邻两个水平旋桨(24)形成供液体向上流动的间隙(241)，所述上导流罩(231)与下导流罩(232)轴向包裹所述主轴(4)。

5.根据权利要求4所述的连续式结晶器，其特征在于，所述垂直旋桨组件(25)在水平径向方向上与导流筒(7)的内壁面形成第一环形通道(45)；所述叶轮(26)在水平径向方向上与内筒(14)的内壁面形成第二环形通道(42)，所述叶轮(26)用于推动液体向下回流至内筒(14)的底部。

6.根据权利要求5所述的连续式结晶器，其特征在于，所述桨毂组件(23)与叶轮(26)沿垂直方向上下错位设置，且桨毂组件(23)位于叶轮(26)的下方。

7.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述进料管(5)倾斜向上延伸入所述内筒(14)，并延伸入导流筒(7)底部所形成的敞口区域。

8.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述驱动机构包括轴向装配的电机(1)及减速机(3)，所述减速机(3)通过法兰(2)装配至所述内筒(14)的底部。

9.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述导流筒(7)与套筒(28)轴向间隔设置，并形成筒状腔体(71)。

10.根据权利要求1所述的连续式结晶器，其特征在于，所述主轴(4)延伸出套筒(28)的末端配置呈扁平状的平衡块(27)；

所述连续式结晶器还包括内圈轴承(291)、外圈轴承(292)，以及被内圈轴承(291)和外圈轴承(292)横向夹持的若干内联杆(30)，主轴(4)贯穿内圈轴承(291)，所述外圈轴承(292)卡接在导流筒(7)的内壁上。

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