一种可调刮刀式熔融结晶器

1.本发明涉及化工分离技术领域，尤其是涉及一种可调刮刀式熔融结晶器。


背景技术：

2.化工工业领域常用的分离提纯技术有精粹、萃取、溶液结晶和熔融结晶。熔融结晶是利用被分离物质各组分间凝固点的差异，在熔融结晶器中通过控制温度使待分离组分从熔融液中结晶析出，再经洗涤、发汗等操作，实现目标组分分离提纯的一种结晶技术。相较于其他技术，熔融结晶具有能耗低，产品纯度高，设备简单等特点。设备工作过程中，在冷却的内壁上析出结晶，经刮刀刮除后进入母液当中形成固液混合的晶浆。
3.针对不同的待分离组分，其要求的晶体粒度大小不同，分离过程的工艺参数要求也不同，影响晶体粒度大小的主要工艺参数为刮刀和结晶器内壁之间的间隙尺寸，现有技术中结晶器刮刀主要分为压紧式和固定式，两者都只能满足单一工况下工艺参数的要求，当被分离物质组分不同或工况条件改变时需要更换设备或刮刀，非常不便；cn211611689u提出了一种赖氨酸提取用调温结晶器，通过弹簧压紧固定连接有刮板的伸缩杆使得刮板压紧结晶器内壁，但由于刮板与结晶器内壁的紧密接触，在旋转过程中会损伤结晶器内壁，刮除的内壁材料会污染母液导致分离产品纯度不高；cn112774244b提出了一种刮刀式表面结晶器，通过贴合在旋转架上的压紧弹片让刮冰刀刀刃贴合在结晶罐的内壁，但由于采用了弹性材质的刀刃，会使得刮刀刮除结晶刮除效果降低；cn207137413u提出了一种刮壁式结晶器，采用固定尺寸的刮刀，无法适应不同工况下的工艺参数，从而使产生晶体的粒度不满足要求，且由于设备冷却导致的尺寸变化及加工时的尺寸误差易导致刮刀卡死的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可调刮刀式熔融结晶器，结晶器内壁上的结晶经刮刀刮除，刮刀与结晶器内壁的径向间隙可调，既可有效刮除结晶且不会损伤结晶器内壁，又可满足不同工况下的工艺参数要求，保证晶粒粒度。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种可调刮刀式熔融结晶器，包括结晶罐、驱动装置、破碎装置和刮削装置，其特征在于：所述结晶罐内设有驱动装置和破碎装置，所述驱动装置上安装有刮削装置，所述刮削装置安装有刮刀和调节螺杆。
6.进一步的，所述结晶罐包括罐体、罐盖和罐底，所述罐底包括支撑座和输送腔，所述罐盖和支撑座通过罐体内壁定位并分设于罐体两端，所述罐体外侧连接有外罐体并形成可供冷却液流动和传热的冷却液空腔，所述外罐体上端连接有冷却液出口，下端连接有冷却液进口。
7.进一步的，所述罐盖连接有进料管，所述罐盖中心安装有轴承座和密封装置，所述支撑座中心设有耐磨套，所述输送腔设于支撑座下端并连接有出料管。
8.进一步的，所述驱动装置包含由电机驱动的传动轴，所述传动轴上端支撑于轴承座并经密封结构密封，所述传动轴下端支撑于耐磨套，所述传动轴安装有一个或多个刮削
装置。
9.进一步的，所述刮削装置包含刀架支架、刀架、刮刀、定位块和调节螺杆，所述刀架支架连接于传动轴上并安装有刀架，所述刀架设有调节螺杆，所述刀架上设有一个或多个刮刀，所述刮刀通过定位块定位并安装在刀架上，在调节螺杆的作用下与罐体的径向间隙可调。
10.进一步的，所述刮削装置包含刀架支架、刀架、刮刀、调节螺杆、楔形块和弹性块，所述刀架支架连接于传动轴上并安装有刀架，所述刀架设有楔形块，所述楔形块一端设有调节螺杆，所述刀架设有一个或多个刮刀，所述弹性块设于刮刀和刀架之间对刮刀起限位作用，所述刮刀在调节螺杆和楔形块的作用下与罐体的径向间隙可调。
11.进一步的，所述刮刀为直刃刮刀或梳齿刃刮刀。
12.本发明的有益效果为：
13.(1)通过转动调节螺杆可以调节刮刀与结晶器内壁之间的间隙尺寸，使得刮刀处于刮除结晶的最佳位置，既可有效刮除结晶且不会损伤结晶器内壁，又可满足不同工况下的工艺参数要求，保证晶粒粒度。
14.(2)通过刮削装置不断刮除结晶器内壁上的结晶，能将内壁上析出的结晶及时有效的刮除，避免结晶在内壁上不断累积增加厚度，从而提高传热效率。
15.(3)借助设置的破碎装置，晶浆可在结晶器内充分搅拌受热均匀，并且起到破碎结晶，控制结晶粒度大小的作用。
16.(4)通过设置在罐盖上的轴承座和罐底的支撑座可使得较长的传动轴两端支撑，避免出现传动轴弯曲破坏或刮刀刮伤内壁的情况。
17.(5)梳齿状的刮刀刀刃可以起到刮除和破碎结晶的作用；在刀架上设置的多段刮刀可降低刮刀本身的加工精度并可充分刮除结晶器内壁上析出的全部结晶。
附图说明
18.图1为本发明的实施例一结构示意图。
19.图2为本发明的实施例一中罐盖部分正视剖视图。
20.图3为本发明的实施例一中罐底部分正视剖视图。
21.图4为本发明的实施例一中驱动装置部分正视剖视图。
22.图5为本发明的实施例一中刮削装置结构示意图。
23.图6为本发明的实施例一中刀架结构示意图。
24.图7为本发明的实施例一中刮刀结构示意图。
25.图8为本发明的实施例二中刮削装置结构示意图。
26.图9为本发明的实施例二中刮削装置正视剖视图。
27.图10为本发明的实施例二中刮削装置左视剖视图。
28.图中：1、结晶罐；11、罐体；111、罐体顶部法兰；112、罐体底部法兰；113、法兰凸起；114、密封垫片；115、螺栓连接；12、罐盖；121、轴承支架；122、电机支架；123、轴承座；124、油池壁；125、密封结构；13、罐底；131、支撑座；132、输送腔；133、耐磨套；134、垫片；135螺栓连接；14、内罐体；15、外罐体；16、冷却液空腔；17、冷却液出口；18、冷却液进口；2、驱动装置；21、调速电机；22、传动轴；23、轴环；3、破碎装置；31、叶片；4、刮削装置；41、刀架支架；42、刀
架；4201、定位面；4202、调节螺纹孔；43、刮刀；4301、调节面；4302、刮刀通孔；44、定位块；45、调节螺杆；46、旋紧螺钉；47、刀架螺钉；48、刀架孔；481、长通孔；49、刀架螺栓；404、端盖；406、楔形块；407、弹性块；408、压缩弹簧；409、配合面；51、进料管；52、出料管；53、压力表；6、送料装置。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.实施例一
31.参照图1-7，一种可调刮刀式熔融结晶器，包括结晶罐1、驱动装置2、破碎装置3和刮削装置4，结晶罐1内设有驱动装置2和破碎装置3，驱动装置2上安装有刮削装置4，刮削装置4安装有刮刀43和调节螺杆45。
32.结晶罐1包括罐体11、罐盖12和罐底13，罐体11包括内罐体14和固定连接于内罐体14上下两端的罐体顶部法兰111和罐体底部法兰112，罐体顶部法兰111和罐体底部法兰112设有法兰凸起113以便于结晶器整体结构的支撑；罐底13包括支撑座131和输送腔132，支撑座131和罐盖12通过罐体11内壁定位并分别安装于罐体11上下两端，借助直接将罐体内壁作为定位面，可减小驱动装置2整体和罐体11内壁的同轴度误差，保证刮刀43与结晶器内壁之间的间隙尺寸；罐体顶部法兰111和罐盖12、罐体底部法兰112和输送腔132之间设有密封垫片114，经螺栓连接115压紧后实现对结晶罐1的可靠密封；罐体11外侧连接有外罐体15并形成冷却液空腔16，外罐体15上端连接有冷却液出口17，下端连接有冷却液进口18，工作时冷却液由冷却液进口18进入冷却液空腔16，经与内罐体14及母液换热后由冷却液出口17流出，使得热交换充分且结晶器内部晶浆受冷均匀。
33.罐盖12上端中心安装有轴承支架121，轴承支架121上端安装有电机支架122和轴承座123，电机支架上安装有调速电机21，轴承座123内部设有轴承以径向支撑传动轴22并承受轴向力，罐盖12上端中心有油池壁124，油池壁中部设有与传动轴22配套的密封结构125，在油池壁中装入一定量的油液以配合密封结构125对传动轴22实现动密封，密封结构125与油池壁124之间连接有进料管51，当结晶器径向尺寸较小时可节省结构空间，进料管外延端设有压力表53以随时观察结晶器内的压力状况。
34.支撑座131中心设有耐磨套133以实现对传动轴22的径向支撑并防止磨损，支撑座131所设连接肋的截面为三角形从而避免结晶的堆积，支撑座131与设于其下端的输送腔132之间安装有垫片134，经螺栓连接135压紧输送腔132后可实现对支撑座131的夹紧同时避免过定位，输送腔132内壁呈向下圆锥形，避免结晶在罐体底部堆积，使得晶浆顺利通过罐体底部流出，输送腔132底部连接有出料管52。
35.驱动装置包含传动轴22，传动轴上端经联轴器由调速电机21驱动，传动轴22上端由轴承座123定位，且下方穿过密封结构125伸入罐体11内部，传动轴22下端穿过并与耐磨套133形成配合，结合在结晶器上部设置的轴承座123实现了对传动轴22的两端支撑，保证其稳定性，避免在外力扰动或刮削结晶时传动轴弯曲破坏或刮刀刮伤内壁；传动轴22下端
安装有伸入出料管52的送料装置6，可使得晶浆迅速通过结晶器进入下一工序，避免晶浆在底部堆积，通过控制调速电机21的转速借由送料装置也可调节晶浆的流动速度进而调节晶粒粒度；优选地，送料装置6也可外置于结晶器。
36.传动轴22设有轴环23，用于定位传动轴22安装的多个破碎装置3和刮削装置4，本实施例中共设置四组破碎装置3和两组刮削装置4，破碎装置3设有两个叶片31并按顺应传动轴旋转方向布置；优选地，破碎装置3本身不作为单独部件，功能可集成到刀架支架41或刀架42上；优选地，刮刀43刀刃设为梳齿状也可以实现破碎装置3的功能：利用调速电机21设置不同的转速并驱动破碎装置3，可起到搅拌晶浆使其受热均匀，破碎结晶和向下输送物料的作用。
37.刮削装置4包含刀架支架41、刀架42、刮刀43、定位块44和调节螺杆45，刀架支架41连接于传动轴22上并安装有刀架42，刮削装置4的周向可均布多个平行的刀架42，本例设有两个刀架并呈180度对称布置，所设两组刮削装置4呈180对称布置且轴向存在重叠部分以充分刮除结晶；刀架42上设有一个或多个刮刀43，本例刮削装置4中的一个刀架均布有五个刮刀43，另一刀架上均布有四个刮刀43，刮刀43两侧面通过定位块44定位，刮刀43前刀面按顺应传动轴旋转方向布置，两刀架所设刮刀之间交错分布以充分刮除全部结晶，由于相对刀架整体轴向尺寸采用了较短的刮刀尺寸，使得刮刀结构简单更容易保证加工精度。
38.刀架42所设的定位面4201加工有正对全部刮刀位置的调节螺纹孔4202，调节螺杆45安装在刀架42上并穿过旋紧螺母46旋入调节螺纹孔4202中顶住刮刀所设调节面4301；刀架42上设有与刮刀43和定位块44一一对应的刀架孔48，其中刀架42两端的孔为长通孔481，刮刀43和定位块44分别通过刀架螺钉47和刀架螺栓49安装在刀架42上，由于刀架螺钉47与其对应的刮刀所设的刮刀通孔4302之间存在间隙，刮刀可在间隙尺寸的范围内相对刀架径向移动。
39.调整刮刀时，预先通过刀架螺钉47及刀架螺栓49将刮刀43及定位块44安装在刀架上，调节面4301贴靠定位面4201，当调节螺杆45端面抵住调节面4301后，缓慢控制调节螺杆角度使得刮刀43沿径向移动，通过卡尺不断测量并调整刮刀所在位置以实现所需刮刀和内壁的间隙尺寸，在确定刮刀位置后，拧紧旋紧螺母46并顶紧设置在刀架42两端的定位块44，由于刀架42两端设有长孔481，位于两端的定位块44可沿刀架轴向滑动，从两端向中间逐一顶紧其余定位块及刮刀以实现对全部刮刀43的定位，确定所有刮刀43和定位块44位置后，拧紧相应的螺钉和螺栓完成对刮削装置的调整。
40.实施例二
41.参照图8-10，本实施例与实施例一的不同之处仅在于：刮削装置4包含刀架支架41、刀架42、刮刀43、端盖404、调节螺杆45、楔形块406、弹性块407和压缩弹簧408，刀架42上下两侧安装有端盖404以限制刮刀43轴向位置，楔形块406直角侧面贴靠在刀架42的凹槽内表面上，刮刀43插装在刀架42凹槽中，刮刀43设有与楔形块斜度相同的配合面409并与楔形块406的斜面贴靠在一起，刀架42与刮刀43之间设有弹性块407以限制刮刀的径向位置，压缩弹簧408设于楔形块406和上端盖之间始终压紧楔形块，调节螺杆45穿过旋紧螺母46、端盖404抵住楔形块406下端面。
42.调整刮刀时，缓慢调节调节螺杆45角度，螺杆端部顶住楔形块406沿着刀架52轴向移动，在弹性块的限制下，刮刀配合面409会始终贴紧楔形块斜面，由此刮刀43会随着刀架
52的轴向移动而径向移动，通过卡尺不断测量并调整刮刀所在位置以实现所需刮刀和内壁的间隙尺寸，在确定刮刀位置后，拧紧旋紧螺母46完成对刮刀的调整；本实施例可以在刮削装置4装入结晶罐1后进行刮刀调整，便于直接测量刮刀与结晶器内壁的距离，使用简单。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，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”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。
44.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可调刮刀式熔融结晶器，包括结晶罐(1)、驱动装置(2)、破碎装置(3)和刮削装置(4)，其特征在于：所述结晶罐(1)内设有驱动装置(2)和破碎装置(3)，所述驱动装置(2)上安装有刮削装置(4)，所述刮削装置(4)安装有刮刀(43)和调节螺杆(45)。2.如权利要求1所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述结晶罐(1)包括罐体(11)、罐盖(12)和罐底(13)，所述罐底(13)包括支撑座(131)和输送腔(132)，所述罐盖(12)和支撑座(131)通过罐体(11)内壁定位并分设于罐体(11)两端，所述罐体(11)外侧连接有外罐体(15)并形成可供冷却液流动和传热的冷却液空腔(16)，所述外罐体(15)上端连接有冷却液出口(17)，下端连接有冷却液进口(18)。3.如权利要求2所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述罐盖(12)连接有进料管(51)，所述罐盖(12)中心安装有轴承座(123)和密封装置(125)，所述支撑座(131)中心设有耐磨套(133)，所述输送腔(132)设于支撑座(131)下端并连接有出料管(52)。4.如权利要求1所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述驱动装置(2)包含由电机(21)驱动的传动轴(22)，所述传动轴(22)上端支撑于轴承座(123)并经密封结构(125)密封，所述传动轴下端支撑于耐磨套(133)，所述传动轴(22)安装有一个或多个刮削装置。5.如权利要求1所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述刮削装置(4)包含刀架支架(41)、刀架(42)、刮刀(43)、定位块(44)和调节螺杆(45)，所述刀架支架(41)连接于传动轴(22)上并安装有刀架(42)，所述刀架(42)设有调节螺杆(45)，所述刀架(42)上设有一个或多个刮刀(43)，所述刮刀(43)通过定位块(44)定位并安装在刀架(42)上，在调节螺杆(45)的作用下与罐体(11)的径向间隙可调。6.如权利要求1所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述刮削装置(4)包含刀架支架(41)、刀架(42)、刮刀(43)、调节螺杆(45)、楔形块(406)和弹性块(407)，所述刀架支架(41)连接于传动轴(22)上并安装有刀架(42)，所述刀架(42)设有楔形块(406)，所述楔形块(406)一端设有调节螺杆(45)，所述刀架(42)设有一个或多个刮刀(43)，所述弹性块(407)设于刮刀和刀架之间对刮刀起限位作用，所述刮刀(43)在调节螺杆(45)和楔形块(406)的作用下与罐体(11)的径向间隙可调。7.如权利要求1所述的一种可调刮刀式熔融结晶器，其特征在于，所述刮刀(43)为直刃刮刀或梳齿刃刮刀。

技术总结
本发明公开了一种可调刮刀式熔融结晶器，包括结晶罐、驱动装置、破碎装置和刮削装置，其特征在于：结晶罐内设有驱动装置和破碎装置，驱动装置上安装有刮削装置，所述刮削装置安装有刮刀和调节螺杆，结晶器内壁上的结晶经刮刀刮除，刮刀与结晶器内壁的径向间隙可调，既可有效刮除结晶且不会损伤结晶器内壁，又可满足不同工况下的工艺参数要求，保证晶粒粒度。保证晶粒粒度。保证晶粒粒度。


技术研发人员：张换高 越通博 吕建华 张嘉政 高佳龙 温冲
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/10/5