高真空耙式干燥机结构优化设计

2019年08

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高真空耙式干燥机结构优化设计

郭爱莲1崔晓云2何燕彬2安立波1

（1.河北工大晟珂工程科技有限公司，河北石家庄050000，2.河北言明化

工设备有限公司，河北石家庄050000）

摘要：耙式敲击棒真空干燥机在处理对颗粒度要求严格的物料时，运行过程中由于敲击棒的打击引起搅拌轴与筒体密封处泄露

造成真空度无法保证，真空度得不到保证使得传热过程中温差减小，干燥能力不够。针对上述存在的问题，在处理易板结的物料时必须对物料颗粒进行粉碎的耙式干燥机进行了敲击棒结构上的改进。关键词：高真空；泄露；结构改进

真空耙式干燥机是一种间歇式的真空干燥机，设备结构简单，操作方便，能够处理含水量15%～90%的物料，特别适用于不耐高温、易燃、易氧化的物料或者干燥过程中易板结的的物料，高真空耙式干燥机蒸汽耗量低，试用范围广。

1真空耙式干燥机的工作原理

真空耙式干燥机在运行过程中物料从筒体上部正中间位置加入，进入设备后在正反转耙齿的作用下，物料可以在轴向位置来回走动，在耙齿的搅拌与粉碎棒的粉碎作用下物料内的水分很容易汽化，在搅拌齿的搅拌作用下与加热筒壁接触的物料不断更新，避免了物料过热，汽化后的蒸汽也更容易逸出，蒸发出的水分在真空泵的作用下能够快速排出。

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耙式敲击棒干燥机的结构组成：

耙式干燥机的结构组成(图1)

1.壳体；

2.耙齿；

3.出料装置；

4.加料装置；

5.敲击棒；

6.密封装置；

7.搅拌轴；

8.传动装置

图1

耙干机的壳体由筒体和夹套两部分组成，夹套内可通蒸汽、导热油、热水；搅拌耙齿安装在搅拌轴上，耙齿有左向耙齿和右向耙齿两种结构，分别安装在轴的两边，当物料进入设备之后，随着搅拌轴的正向反向转动物料既可以向筒体两侧运动，也可以向筒体中间运动。另外，在耙齿的几个象限之内，可以各放置一根与搅拌轴平行与筒体长度相同的敲击棒，作为敲击器壁使用，对出清和粉碎物料具有一定的作用。搅拌轴与壳体之间需要密封装置进行密封，由真空耙式干燥机的原理可以知道，如果搅拌轴与壳体之间的密封效果不好，将无法保证壳体内部的真空度，从而影响干燥机的干燥性能。

3真空耙式干燥机存在的不足

真空耙式干燥机由于间歇操作，干燥时间比较长，所以生产效率低，另外真空耙式干燥机对真空度的要求较高，所以对

搅拌轴与壳体之间的密封要求比较严格，另外耙式干燥机多采用空心轴结构，在干燥的过程中搅拌轴容易出现弯曲变形，加入敲击棒后更容易引起搅拌轴变形、耙齿断裂的现象。

4设备运行中存在的问题与设备结构改进

4.1设计条件

受其他公司委托设计了一台直径1400mm ，4m 3的高真空耙式干燥机。本项目处理物料为甲醇钠，属于易燃、易爆介质，因此对密封要求较严格，筒体内的真空度要求达到0.094MPa,接近于真空状态，夹套内用0.4MPa 的饱和蒸汽进行加热，另外为了提高产品质量，为了保证物料颗粒度均匀和缩短干燥时间提高产量，客户要求在搅拌轴的四个象限之内加入敲击棒，能够使物料快速粉碎，避免处理完的产品中含有大颗粒的物料，在搅拌过程中及时粉碎大颗粒物料还能使干燥水分能够快速蒸发进而增快干燥速度。4.2设计采用的结构

设计过程中经计算壳体若采用常规的整体夹套需要筒体厚度16mm 。为了节省材料成本，本设计方案采用了蜂窝夹套的结构，经计算筒体厚度10mm 就可满足要求。设备对真空度要求较高，密封装置属于又易损件，考虑到现场更换机械密封比较麻烦，因此本设备搅拌轴与壳体连接处的密封采用填料密封。在搅拌轴的四个象限之内加入四根与筒体长度相同的敲击棒，敲击棒在每个象限之内可以自由活动，在设备运行过程中物料能够不断被粉碎，从而加速干燥过程。4.3设备运行过程中存在的问题

单机试车时真空度及其他要求均可以达到设计要求，但是在用户现场带料运转一段时间后发现敲击棒断裂，后经设计讨论将敲击棒尺寸变大且采用整段钢管且中间不允许拼焊，运行一段时间后敲击棒又断裂成几节，壳体内部真空度也无法达到设计要求，经过排查，敲击棒断裂是由于搅拌轴在正反转运转过程中搅拌桨的推力对敲击棒的横截面形成剪切应力造成了敲击棒出现波浪形的弯曲变形，弯曲到一定程度后出现疲劳断裂。真空度无法保证经分析是由于敲击棒的打击引起搅拌轴弯曲变形，搅拌轴变形引起密封处泄露，造成真空度无法达到要求。对搅拌轴进行维修后，将敲击棒从设备内部取出，运行一段时间后设备内部的真空度可以满足要求，但是失去敲击棒的粉碎作用，干燥后的成品颗粒度不均匀无法满足客户要求，经过设计人员的分析，真空度无法达标和产品质量跟不上主要

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实用新型薄膜蒸发器在化工生产中的应用

徐慧仙蒋康帅(浙江精锐机械科技有限公司，

浙江金华321000）

摘要：本实用新型是一种薄膜蒸发器，包括筒体，及设置在筒体上方用于密封筒体的封盖，及连接在筒体下方用于集料与放料的锥封筒，所述筒体的外侧连接有夹套，筒体的侧上方设置有排气口与进料口，所述筒体内部活动连接有搅拌轴，且搅拌轴的连接有分散器与刮板，所述分散器位于刮板的上方，且进料口位于分散器的，所述封盖的上方连接有机架，机架的上方连接有用于带动搅拌轴进行旋转活动的电机，所述夹套的外表面分别设置有蒸汽进口、蒸汽出口与排水口；该薄膜蒸发器能够有效的将料液中多余的水分进行蒸发，使得稀溶液性的料液得到充分的浓缩，有效的提高了料液蒸发强度与蒸发效率，增加了料液的浓缩的质量。关键词：高效浓缩；实用新型；旋转离心；自平衡刮板

1设备的结构和功能特点

设备的结构：（1）薄膜蒸发器主要组成结构如图1所示，它主要由内筒壳体、夹套壳体，搅拌传动系统、自平衡离心刮板、旋转离心分散热器、蒸汽加热系统、物料进出口等组成，物料进口位置设置在旋转分散器中部位置。（2）分散器结构特征如图2所示，分散器为圆柱形结构，分散器的设置有与搅拌轴相连接的紧固孔，分散器与轴焊接固定为一体，在其圆周方向与中心线之间以30度夹角倾斜式固定在分散器侧表面，分散器上下面设置用于贯穿分散器的溢气孔，且溢气孔均匀的环绕在紧固孔的外侧，且分散器与内筒筒壁之间间隙单边控制在小于18mm 范围内。（3）自平衡离心刮板结构特征如图3所示。

2层以上平衡板与刮板槽部件轴向串连焊接固定，平衡板与刮板槽部件组焊后，再通过平衡板中心孔与轴垂直固定焊接保证和控制其水平度和对中性。四氟刮板条通过传动部分旋转的离心力实现四氟刮板条与内筒壁的紧密贴合，传动部件静止不工作状态下四氟条与内筒壁之间间际控制在18mm 范围内，四氟刮条与筒壁贴合接触侧采用圆弧过渡结构设计，刮板槽底部也设置了防积液开缺口结构设计，如图4所示。（4）底部对中固定支撑结构，主要起到支撑和限位搅拌轴的作用，有效的防止了过长搅拌轴在旋转过程中可能出现的断裂、弯曲等问题，很好的保障了搅拌轴的同心度和旋转的稳定性。

设备的功能特点：（1）利用分散热器与平衡刮板和轴之间同心同步设计结构，达到多层平衡板带来的自稳定性，在传动部件旋转离心力作用下物料通过分散器旋转离心很好的形成壁流状，结合同步结构的自离心平衡滑动四氟刮条与薄膜蒸发器内筒壁之间形成有效的相切线紧密贴合接触，有效加强了四氟刮条与料液之间的接触面，使料液在内筒壁上均匀涂抹强制成液膜，在结构上设备静止不工作状态分散器与筒体、滑动四氟刮条与筒体间隙控制在小于18mm 范围内，运转工况下四氟刮条与筒壁的贴

问题出在敲击棒上，因此要想保证真空度，又要达到产品质量的要求，需要从改进敲击棒的结构进行修改。4.4改进后的结构

敲击棒断裂是由于反复受到搅拌桨的剪切力造成的疲劳断裂。现将将敲击棒改为一节一节的短管，相当于将刚性敲击棒变为柔性敲击棒，用链条穿起来固定在搅拌桨上，这种结构避免了搅拌桨对敲击棒的打击，在搅拌轴转动的过程中又能对物料起到粉碎的作用，链条的两端分别固定在搅拌桨上，这种

结构不仅能够将物料中结块的颗粒进行粉碎保证产品质量，由

于链条的两端固定在搅拌桨上避免了敲击棒两头对密封处的撞击造成搅拌轴密封处的破坏，有利于真空度的保证，改进前与改进后的结构如下图：

改进前的方案

改进后的方案

现场用链条代替敲击棒后，设备空运转一段时间运行合格

后带料试验，验证链条清理物料和破碎效果均能满足工艺要求。

5结语

在干燥易板结的物料时用链条型耙式干燥机替代敲击棒耙式干燥机，不仅能够保证出料颗粒度均匀，还能够避免敲击棒断裂问题以及敲击棒两端对搅拌轴和筒体密封处的撞击造成真空度无法保证的问题。

参考文献：

[1]化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书(干燥设备)[M].北京:北京化学工业出版社,2002,7:400-402

[2]何德强,岳永飞,张毅,等.新型真空耙式干燥机的开发[J].化学进展,2002,21(05):352-353.

[3]徐建茹,沈玲娟,李兰,等.耙式干燥机在有机垃圾处理中的应用[J].石油和化工设备,2008,4:31-32.

作者简介：郭爱莲（1985-），女，工程师，从事化工设备设计工作。

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