CN220887483U - 一种螺旋式分层承压设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋式分层承压设备，涉及淀粉加工处理领域，包括螺旋板，螺旋板的正中心处形成柱状的出料通道，螺旋板的层级之间形成螺旋通道，螺旋通道最内层的一端与出料通道连通，螺旋板的上下两端均连接有端板，螺旋板上端的端板中心设有出料管，螺旋通道最外圈沿切线方向连接有进料通道和进料管。物料从进料管进入，经进料通道逐渐均匀分布，由外向内经过螺旋通道，最终进入到出料通道内，通过外侧的物料给内侧的物料进行保温，保证物料在向内走的过程中热损失降低到最小。且螺旋通道具有截面小的特点，能够保证物料先进先出，使得物料维持时间长短一致，物料液化均匀，品质提高。

Description

一种螺旋式分层承压设备

技术领域

本实用新型涉及淀粉加工处理领域，具体涉及一种螺旋式分层承压设备。

背景技术

淀粉液化过程中要保证各部分物料在一定温度下、维持相同的时间，因此需要连续物料在流动过程中先进先出，并且为了提高热量利用率，应尽可能减少物料的热损失。

淀粉液化常采用喷射液化法，即添加了液化酶的淀粉乳与蒸汽共同经过热泵，急速升温之后，进入承压装置维持一段时间。实际生产中承压装置一般采用承压罐或盘管。承压罐的优点是罐体保温效果好，对于同样工况条件下的物料状态，使用承压罐比使用盘管的外表面积小，散热就相对少一些；承压罐的缺点是不能保证先进先出，为了保证在物料流出之前在罐内维持足够的时间，罐内直径较大，物料由罐底进入，先要布满横截面才缓慢向上填充，流出，在此过程中由于流动的原因，不能保证物料先进先出，部分物料维持时间长短不一，容易造成液化不均匀，效果不理想。盘管的优点是能够很好的保证先进先出，因为盘管的管径（即物料流动的截面）是很小的，小的横截面在先进先出的要求上占优势；但是在使用盘管时，相对的散热面积太大，同样的物料状况下，比承压罐散热面积大4倍左右，做保温隔热也有1.5℃左右的温差，降低了系统的热能利用率。

综上，承压罐和盘管均具有一定的缺点，会对淀粉的液化过程造成一定的影响，造成产品的质量降低。因此，亟需克服物料维持时间不均一、热量损失过大等缺点，发明一种螺旋式分层承压设备，从而提高产品的品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种螺旋式分层承压设备，以解决现有技术中的承压装置无法保证物料液化均匀的同时降低物料的热损失。

为解决上述技术问题，本实用新型具体提供下述技术方案：

一种螺旋式分层承压设备，包括螺旋板，所述螺旋板的正中心处形成柱状的出料通道，所述螺旋板的层级之间形成螺旋通道，所述螺旋通道最外圈沿切线方向连接有进料管，并在螺旋通道和进料管之间形成进料通道，螺旋通道最内层的一端与出料通道连通，所述螺旋板的上下两端均连接有端板，所述螺旋板上端的端板上设有出料管；进料管位于螺旋通道最外端切线延伸方向；所述进料通道的高度自靠近进料管的一端向进料通道与螺旋通道的连接处逐渐增大，所述进料通道的截面由进料管的圆形截面逐渐变化为螺旋通道的矩形截面。

进一步，所述进料通道的最高端与螺旋板的上端齐平，所述进料通道的下端与螺旋板的下端齐平，所述进料管的最低点与进料通道的最低点处于同一水平线且。

进一步，所述进料通道的剖面呈直角梯形。

进一步，所述出料管与螺旋板上端的端板连接且与出料通道连通。

进一步，所述螺旋通道的宽度小于2cm。

本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

本实用新型工作时，物料从进料管进入，经进料通道逐渐均匀分布，由外向内经过螺旋通道，最终进入到出料通道内，层间只相隔一层螺旋板的厚度，物料一层一层沿螺旋路径向内走，通过外侧的物料给内侧的物料进行保温，保证物料在向内走的过程中热损失降低到最小。且通过螺旋通道的结构，能够保证物料保持先进先出，使得物料维持时间长短一致，物料液化均匀，品质提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图；

图3为图2沿A-A线的剖视图；

图4为本实用新型的正视图；

图5为本实用新型的侧视图；

图6为图5沿B-B线的剖视图。

附图标记：1、螺旋板；2、出料通道；3、螺旋通道；4、端板；5、出料管；6、进料通道；7、进料管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面首先结合附图对本申请所涉及的概念进行说明。在此需要指出的是，以下对各个概念的说明，仅为了使本申请的内容更加容易理解，并不表示对本申请保护范围的限定；同时，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1-图6，本实用新型综合考虑承压罐的保温性能以及盘管能够保证物料先进先出的优势，将两者的特点进行结合，形成一种螺旋式分层承压设备，包括螺旋板1，螺旋板1的正中心处形成柱状的出料通道2，螺旋板1的层级之间形成螺旋通道3，螺旋通道3供物料通过，参照图6，物料从螺旋通道3外部的一端进入，由外向内经过螺旋通道3，最终进入到出料通道2内，层间只相隔一层螺旋板1的厚度，物料一层一层沿螺旋路径向内走，通过外侧的物料给内侧的物料进行保温，保证物料在向内走的过程中热损失降低到最小。

螺旋通道3最内层的一端与出料通道2连通，螺旋板1的上下两端均连接有端板4，螺旋板1上端的端板4上设有出料管5，出料通道2中的物料最终通过出料管5从设备内排出，所述螺旋通道3最外圈沿切线方向连接有进料管7，并在螺旋通道3和进料管7之间形成进料通道6，工作时物料从进料管7进入进料通道内，再进入螺旋通道3内。

为了提高物料的进料效果，还进行了如下设置，进料通道6的最高端与螺旋板1的上端齐平，进料通道6的下端与螺旋板1的下端齐平，进料管7的最低点与进料通道6的最低点处于同一水平线且进料管7位于螺旋通道3最外端切线延伸方向，即物料是沿螺旋板1最外侧最底端，切线方向进入螺旋板1的最外层，物料由设备底部进入时，整个截面是由下而上被填满的，避免了物料在铺满截面的过程中形成气泡，同时有助于物料的均匀推进，直至铺满整层，之后逐层向内，最终到设备最中心，使得进料过程更加平滑。且通过螺旋通道3的结构，能够保证物料保持先进先出，使得物料维持时间长短一致，物料液化均匀，品质提高。

进料通道6的高度自靠近进料管7的一端向进料通道与螺旋通道3的连接处逐渐增大，进料通道6的截面由进料管7的圆形截面逐渐变化为螺旋通道3的矩形截面。所述进料通道6的剖面呈直角梯形。参照图3，进料管7安装在直角梯形较短的底边上，直角梯形较长的底边为进料通道6与螺旋通道3的连接处，物料在进入进料通道6后沿着直角梯形进行扩散，其优点是：物料从进料管7进入以后，因为流速的原因向前推进，同时因为截面较小，物料迅速在整个截面铺开。在这个过程中，如果进料管7直接连接到一个矩形界面上，物料会有一部分在进料管7上方的90度接口处堆积，容易出现液化不均匀的问题。而由进料管7到矩形界面之前沿着直角梯形扩散时，物料前进过程中没有死角，有利于物料均匀的向前推进。为进一步提高上述效果，还可以将直角梯形的顶角设置为30-60度，即沿着直角梯形的斜边坡度较小，如照图3所示，使得物料扩散的路径较平缓，更加有利于物料扩散的同时均匀的向前推进。

具体地，出料管5与出料通道2的上部连通，这样物料在经过螺旋通道3后会按照先进先出的原则从出料管5排出。

具体地，螺旋通道3的宽度小于2cm。较小的板间距使物料输送的横截面积变得小很多，进一步保证物料保持先进先出，使得物料维持时间长短一致，进而使物料液化均匀，品质提高。

为了对上述理论进行验证，我们进行了如下实验：

实验一：截面积和外表面积对比

1、内螺旋设备：

物料参数规定为：物料流量W=10m³/h，螺旋板的螺旋间距d=7mm，设备高度H=1m，维持时间T=60s；螺旋中心内径为D=50mm，计算：

层间截面积：S₁=d×H=7/1000×1=0.007㎡；

层间物料流速：V₁=W/S₁=10/0.007/3600=0.3968m/s；

中心截面积约为：S₂=3.14×D×D/4=3.14×50/1000×50/1000/4=0.001963㎡；

中心出料流速：V₂=W/S₂=10/0.001963/3600=1.4151m/s；

中心出料时间：T₁=H/V₂=1/1.4151=0.7067s；

螺旋板间通过时间：T₂=T-T₁=60-0.7067=59.2933s；

螺旋板间物料经过路程：L=T₂×V₁=59.2933×0.3968=23.5276m=23527.6mm；

根据螺旋板长度，按照板厚3mm，每层近似为圆形计算；

最内层直径50mm,第1层直径为50+（7+3）×2，第2层直径为50+（7+3）×4…第n层直径为50+（7+3）×2n…第一层周长为3.14×[50+（7+3）×2],第二层周长为3.14×[50+（7+3）×4]……以此类推，第n层周长为3.14×[50+（7+3）×2n]；

板间总路程为3.14×[50+（7+3）×2]+3.14×[50+（7+3）×4]+3.14×[50+（7+3）×6]+……+3.14×[50+（7+3）×2n]=3.14×50n+3.14××2n=23527.6mm；

可得，n=26，螺旋板层数为26层；

螺旋板外径=50+26×(7+3)×2+3×2=576mm；

近似将螺旋后的设备筒体视为直径为576mm的圆筒，可得外侧面积为1.8086㎡；

2、承压罐：

物料流量W=10m³/h，维持时间T=60s时，计算：

罐体直径为D=0.4m，承压罐截面积：S=3.14×D²/4=0.4×0.4×3.14/4=0.1256㎡；

罐内物料流速：V=W/S=10/0.1256/3600=0.02212m/s；

通过时间为60s时，罐体长度：L=V×T=0.02212×60=1.3272米；

罐体外侧面积：S=3.14×D×L=3.14×0.4×1.3272=1.6670㎡；

3、盘管：

物料流量W=10m³/h，维持时间T=60s时，计算：

物料流量为10m³/h，盘管直径为：D=0.1m，截面面积：S₁=3.14×D²/4=3.14×0.1×0.1/4=0.00785㎡；

罐内物料流速为：V=W/S₁=10/0.00785/3600=0.3539m/s；

通过时间为T=60s时，盘管长度：L=V×T=0.3539×60=21.234m；

盘管外侧面积：S₂=3.14×D×L=3.14×0.1×21.234=6.6675㎡；

由上述计算可知，同等条件下，本专利设备相对于传统两种设备相比：1、本专利设备的层间截面积与盘管近似，但外侧面积是盘管的0.27倍，外侧面积越小，散热面积越小，产生的温差越小，热损失越小；2、承压罐与本专利设备的外侧面积相差不大，但是截面积是本专利设备17.94倍，本专利设备的截面积小，物料流速均一，保证了物料先进先出；因此，可知，本专利设备在截面积和外侧面积，都具有较大的优势。

实验二：热效率

实验数据证明，在上述条件下，盘管进出口物料温差为1.5℃，而本专利设备进出口温差为0.2℃。大大提高了热利用率。计算物料性质以水为例：

温差每提高1℃，所节约热量为：

Q=CpMΔT；

Cp--物料的比热容，如水的比热容=4.18；

M--物料的质量流量=10m³/h×1000kg/m³=10000kg/h；

ΔT-升温温差=1.5-0.2=1.3℃；

Q=4.18×10000×1.3=54340KJ；

综上，1、本专利设备的设备具有层间截面积小的优点，有利于物料液化均匀；

2、本专利设备的散热面积小，有利于节约蒸汽用量，提高生产的热利用率。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本实用新型技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本实用新型技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本实用新型实质相同的技术或实施例。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种螺旋式分层承压设备，其特征在于：包括螺旋板（1），所述螺旋板（1）的正中心处形成柱状的出料通道（2），所述螺旋板（1）的层级之间形成螺旋通道（3），螺旋通道（3）最内层的一端与出料通道（2）连通，所述螺旋板（1）的上下两端均连接有端板（4），所述螺旋板（1）上端的端板（4）上设有出料管（5），所述螺旋通道（3）最外圈沿切线方向连接有进料管（7），并在螺旋通道（3）和进料管（7）之间形成进料通道（6）；进料管（7）位于螺旋通道（3）最外端切线延伸方向；所述进料通道（6）的高度自靠近进料管（7）的一端向进料通道（6）与螺旋通道（3）的连接处逐渐增大，所述进料通道（6）的截面由进料管（7）的圆形截面逐渐变化为螺旋通道（3）的矩形截面。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式分层承压设备，其特征在于：所述进料通道（6）的最高端与螺旋板（1）的上端齐平，所述进料通道（6）的下端与螺旋板（1）的下端齐平；所述进料管（7）与进料通道（6）相连，且进料管（7）的最低点与进料通道（6）的最低点处于同一水平线。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋式分层承压设备，其特征在于：所述进料通道（6）的剖面呈直角梯形。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋式分层承压设备，其特征在于：所述出料管（5）与螺旋板（1）上端的端板（4）连接且与出料通道（2）连通。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋式分层承压设备，其特征在于：所述螺旋通道（3）的宽度小于2cm。