液体层流结晶器

摘要

一种机械设备，即一种液体层流结晶器，包括罐体(1)、进料口(2)、出料口(3)端呈锥状、调温装置，特点是：罐体(1)内设有圆柱状的转子(4)，转子(4)外径与罐体(1)的内径相配合，可在动力机的带动下平转，转子(4)的上端面设有沿上端面的一条半径延伸到边缘的长条状上口(11)，转子(4)的下端面设有长条状的下口(12)，下口(12)的外端与上口(11)的外端上下相对，下口(12)的内端与上口(11)的内端错开，上口(11)与下口(12)相通。有益效果是：转子在转动中均匀刮取的其上端面上面的液体，经上口、下口到达出口，运行路径长度接近，运行时间一致，罐内液体能够按先后顺序分层排出，结晶的质量均匀可控，液晶分离准确彻底，适于连续式液体结晶分离作业以及自动化、智能化程度较高的生产系统。

权利要求

1.一种液体层流结晶器，包括竖立的罐体(1)，罐体(1)上面设有进料口(2)，下面设有出料口(3)，出料口(3)端呈锥状，罐体(1)设有调温装置，其特点是：所述罐体(1)内设有圆柱状的转子(4)，转子(4)外径与罐体(1)的内径相配合，可在动力机的带动下平转，转子(4)的上端面设有沿上端面的一条半径延伸到边缘的长条状上口(11)，转子(4)的下端面设有长条状的下口(12)，下口(12)的外端与上口(11)的外端上下相对，下口(12)的内端与上口(11)的内端错开，上口(11)与下口(12)相通。

2.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述上口(11)内端A与下口(12)内端C的距离以及下口(12)内端C到罐体出料口(3)E距离之和等于上口(11)外端B与下口(12)外端D的距离以及下口(12)外端D到罐体(1)出料口(3)E距离之和，即AC+CE＝BD+DE。

3.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述转子(4)为实心圆柱体或空心盒状圆柱体。

4.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述调温装置是设在罐体(1)周围的由双层壁板围成空腔状的介质套(6)，在罐体(1)内设有螺旋状介质管(7)，介质套(6)及介质管(7)均通过循环管(8)与介质源相通。

5.根据权利要求4所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述介质源是冷液源或热源。

6.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述转子(4)有两个或多个，分置于罐体(1)内，与设在罐体(1)内的螺旋状的介质管(7)相间安装。

7.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述罐体(1)设有上排管(15)，上排管(15)高于罐体(1)的进料口(2)。

8.根据权利要求1所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述转子(4)的转轴(5)两端在罐体(1)里面通过支架和轴承支撑，转子(4)里面设有浮子(16)，浮子(16)是一个密闭的壳体，里面真空或充气。

9.根据权利要求8所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述浮子(16)的容积与周围液体比重之积等于转子(4)整体的重力。

10.根据权利要求1或8所述的液体层流结晶器，其特征在于：所述转子(4)是由磁力传动机构带动，磁力传动机构包括安装在转子(4)上的被动磁块(17)，以及安装在罐体(1)外面与被动磁块(17)相对的主动磁块(18)，主动磁块(18)固定在齿环(19)上，齿环(19)在罐体(1)外周的滑道(20)内转动，电机(21)设在罐体(1)的一侧，通过变速箱(22)以及传动轮(23)带动齿环(19)转动。

说明书

液体层流结晶器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械设备，即一种液体层流结晶器。

背景技术

[0002] 在工业生产当中，常需要对液体物料进行结晶处理。例如：把食用油当中的蜡质成分通过低温结晶分离出来，并且沾挂到罐体上，其他油脂从下面排出。还有一些液体的结晶物比重较大，沉淀在下部。也有一些结晶浮在液体上层。不论结晶的分布位置如何，都需要把结晶和液体分开。在分离的过程中，保持液体的次序十分重要。由流体力学可知，液体的流动有“紊流”和“层流”之分。“紊流”就是物料进入罐体后先后顺序被打乱，先进入的可能会落在后面，后进入的可能会跑到前面。而“层流”的流体则保持先后顺序，先进先出，后进后出。显然，“紊流”物料所受的处理不易均匀，难以保证处理的质量，而“层流”的物料处理条件均匀一致，处理质量能够保证。可是，现有的液体结晶设备，其结构形状多不利于层流的形成。例如：现有罐体的中部多为圆柱形，下部多为锥形，下面的出口处于锥体的尖端，而且都比较小。相同高度的物料，与出口相对的运行路径较短，而边缘到出口的运行路径较长，在摩擦阻力的影响下，边缘的液体到达出口的时间会长，这样就会形成中间的漏斗，必然造成罐内液体物料的紊乱。

[0003] 为了避免紊流，目前的结晶多采用间歇式设备，就是罐内注入流体物料后停止进料，完成处理过程后再进行另一罐的作业。间歇式设备虽然能够避免处理过程中的紊流影响，但在处理之后的排放过程中还会产生紊流，对于沾挂的结晶来说，紊流排放也不妨碍晶体和液体的分离。但对于沉淀或上浮的晶体来说，紊流排放则会造成晶体的流失。此外，许多现代化生产线不适与间歇式设备相配合，而需要采用连续式设备。连续式就是入口不停的进料，出口不停的排放，物料在不间断的流动当中完成处理过程。显然，连续式但连续式设备对流体次序的要求更高，实现层流的难度更大。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种液体物料在接受结晶处理的运动过程中保持先后顺序不变或变化很小的层流状态，所受条件均匀一致，结晶质量显著提高，晶液分离更加彻底的液体层流结晶器。

[0005] 上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种液体层流结晶器，包括竖立的罐体，罐体上面设有进料口，下面设有出料口，出料口端呈锥状，罐体设有调温装置，其特点是：所述罐体内设有圆柱状的转子，转子外径与罐体的内径相配合，可在动力机的带动下平转，转子的上端面设有沿上端面的一条半径延伸到边缘的长条状上口，转子的下端面设有长条状的下口，下口的外端与上口的外端上下相对，下口的内端与上口的内端错开，上口与下口相通。

[0006] 所述上口内端A与下口内端C的距离以及下口内端C到罐体出料口E距离之和等于上口外端B与下口外端D的距离以及下口外端D到罐体出料口E距离之和，即AC+CE＝BD+DE。

[0007] 所述转子为实心圆柱体或空心盒状圆柱体。

[0008] 所述调温装置是设在罐体周围的由双层壁板围成空腔状的介质套，在罐体内设有螺旋状介质管，介质套及介质管均通过循环管与介质源相通。

[0009] 所述介质源是冷液源或热源。

[0010] 所述转子有两个或多个，分置于罐体内，与设在罐体(1)内的螺旋状的介质管相间安装。

[0011] 所述罐体设有上排管，上排管高于罐体的进料口。

[0012] 所述转子的转轴两端在罐体里面通过支架和轴承支撑，转子里面设有浮子，浮子是一个密闭的壳体，里面真空或充气。

[0013] 所述浮子的容积与周围液体比重之积等于转子整体的重力。

[0014] 所述转子是由磁力传动机构带动，磁力传动机构包括安装在转子上的被动磁块，以及安装在罐体外面与被动磁块相对的主动磁块，主动磁块固定在齿环上，齿环在罐体外周的滑道内转动，电机设在罐体的一侧，通过变速箱以及传动轮带动齿环转动。

[0015] 本发明的有益效果是：转子在转动中均匀刮取的其上端面上面的液体，经转子的上口和下口到达出口，运行的路径长度非常接近，运行的时间高度一致，从而使罐内液体能够按先后顺序，分层排出，结晶的质量均匀可控，液晶分离准确彻底，特别适于连续式液体结晶分离作业以及自动化、智能化程度较高的生产系统。

附图说明

[0016] 图1是第一种实施例的主视图；

[0017] 图2是第一种实施例的部件转子的主视图；

[0018] 图3是第一种实施例的部件转子的俯视图；

[0019] 图4是第一种实施例的部件转子的仰视图；

[0020] 图5是第一种实施例的部件转子的立体结构示意图；

[0021] 图6是第一种实施例的液体物料运行路径示意图；

[0022] 图7是第二种实施例的部件转子的局部主视图；

[0023] 图8是第二种实施例的部件罐体的局部主视图；

[0024] 图9是第二种实施例的罐体与转子的装配主视图；

[0025] 图10是第三种实施例的主视图；

[0026] 图11是第四种实施例的主视图；

[0027] 图12是第五种实施例的主视图；

[0028] 图13是第五种实施例的部件浮子的主视图；

[0029] 图14是第五种实施例的部件浮子的俯视图；

[0030] 图15是第五种实施例的部件磁力传动机构的主视图；

[0031] 图16是第五种实施例的部件磁力传动机构的俯视图。

[0032] 图中可见：罐体1，进料口2，出料口3，转子4，转轴5，介质套6，介质管7，循环管8，上端面9，下端面10，上口11，下口12，凸边13，折边14，上排管15，浮子16，被动磁块17，主动磁块18，齿环19，滑道20，电机21，变速箱22，传动轮23。

[0033] 实施方式

[0034] 第一种实施例：如图1所示，这种液体层流结晶器的主体是一个竖立的罐体1，罐体1上面设有填充液体物料的进料口2，下面设有排出液体物料的出料口3，罐体1的主体为圆柱体，下部直径越来越小而呈锥状，出料口3位于锥体下端。罐体1设有调温装置。其特点是：
调温装置是设在罐体周围的由双层壁板围成空腔状的介质套6，在罐体1内设有螺旋状介质管7，介质套6及介质管7均通过循环管8与介质源相通。介质源是冷液源或热源。一般在结晶时用冷液源，降低液体的温度，使晶体结晶析出。对于蜡质晶体，结晶之后沾挂在罐体1的内壁和介质管7外面，放出液体后，再换用热源，使蜡质热熔，即可从出口流出。冷液源或热源都是盛装介质的容器，可以通过液体输送泵强制循环。由于冷液源或热源都属于现有技术，故没有画出。

[0035] 另一特点是：罐体1内设有圆柱状的转子4，转子4外径与罐体1的内径为转动配合，可在动力机即图中的电机的带动下绕转轴5平转。如图2图3图4图5所示，转子4的上端面9设有长条状上口11，上口11沿上端面的一条半径延伸，内端接近转轴5，外端到达转子4的边缘。转子4的下端面10设有长条状的下口12，下口12的外端与上口11的外端上下相对，下口12的内端与上口11的内端错开，上口11与下口12相通。上口11与下口12的长度最好相等或一致。转子4既可以是实心的圆柱体，也可以是空心的盒状圆柱体。实心的圆柱体里面的上口11与下口12之间形成两侧斜面围成的通道。空心盒状圆柱体的上口11与下口12通过盒内的空间相通。由流体的特性可知，每一点上的液体均沿最短的路径运行，因而液体在通过盒状转子内充满后，也是沿上口11与下口12之间的最短路径流动，其轨迹与通过实心转子是一样的。为了进一步说明液体在转子中的流动路径，图6画出上口两端液体向下的路径，设转子上口11的内端点为A，外端点为B，下口12内端点为C，外端点为D，罐体下端的出料口3为E，则有：上口内端A与下口内端C的距离以及下口内端C到罐体出口E距离之和等于上口外端B与下口外端D的距离以及下口外端D到罐体出口E距离之和，即AC+CE＝BD+DE。实验证明：上口11上的任意一点到下口12上的对应点之间的路径是最短的，上口11中点到下口12中点的距离也是最短的。在液体物料运行的时候，上口11中点的液体受到周围液体的挤压，只能向下口12中点运行。由外向内，液体通过转子的路径渐次加长，而下口到出口的距离则渐次减短。这样，即可认为从上口各点进入的液体，不论是罐体中间的还是罐体边缘的，到达出料口3的路径都是相等的。

[0036] 此外，在转子与罐体间隙较小的情况下，间隙内的液体也可以认为与上口外端的液体的路径是等同的，因而转子4与罐体1内壁之间的间隙精度要求不高。

[0037] 由于转子4上端面9的封堵作用，转子4上方液体的状态可以认为是稳定的，如果向罐内进料的速度及结构得当，可以认为转子4上方液体的次序也是稳定的。转子4在转动中即可把转子4上端面9接触的一层液体依次刮入上口11，由此反复循环，即可实现液体有序层流。

[0038] 以油脂除蜡为例，把罐壁的介质套6和中间的螺旋状介质管7介入冷液源，介质可采用冷水或其他低温流体，由液体泵的推动下强制循环。含蜡油脂进入罐体1后，接触到介质套6和中间的螺旋状介质管7后迅速冷却，里面的蜡质结晶析出，并沾挂在罐壁和管外面，除蜡的油脂通过转子的上口11、下口12，从下面的出口排出。由于转子的封堵，罐内的液体保持先后顺序，依次排出，冷却的非常均匀，其中的蜡质可以完全的结晶分离。当罐内大部空间充满蜡质的时候，可以停止进料。把介质套6和介质管7接入热源，当然也可以在罐内设置电热装置进行加热，蜡质即可溶化，再从出口排出。由于油脂内的蜡质含量较低，罐内盛满蜡质需要较长的时间，而加热排放蜡质所用的时间却很短，因而对连续作业影响不大。

[0039] 第二种实施例：如图7所示，转子4上端面9的外围设有向上的凸边13。如图8所示，在罐体1内壁设有一圈向下的折边14。安装时，如图9所示，转子4的凸边13插在罐壁折边14的里面，在液体粘度较高的情况下，这种结构即可对转子上方的液体进行密封，由此降低转子与罐体之间的间隙可以适当增大，加工精度要求及设备的造价可大幅降低。

[0040] 第三种实施例：如图10所示，罐体1内的转子4设有两个或多个，上下间隔安装，最好介质管也设有多段，与转子相间安装。这种结构，可显著提高工作效率和加工质量，可望成为主要的实施方案。

[0041] 第四种实施例：如图11所示，在罐体的上部加装上排管15，上排管15的高度要高于进料口2。这种结构适用于结晶物沉淀或上浮的情况。当结晶物沉淀时，通过转子4转动所排出的液体物料主要都是结晶料，其他液体可从上面的上排管15排出。当结晶物上浮时，结晶料可以从上排管15排出。

[0042] 第五种实施例：如图12所示，这种液体层流处理器也有罐体1、进料口2、出料口3，罐体1内设有圆柱状的转子4，转子4可在动力机带动下绕转轴5平转。转子4的上端面9设有长条状上口11，转子4的下端面10设有长条状的下口12，下口12的外端与上口11的外端上下相对，下口12的内端与上口11的内端错开，上口11与下口12相通。其特点是：转子4的转轴5很短，只是伸出转子即可，两端在罐体里面通过支架和轴承支撑。转子4里面设有一个浮子16，结合图13图14可见，浮子16是一个密闭的壳体，里面可以是真空，也可以充气。浮子16的作用是抵消转子4的重力。当然，浮子16的形状可以是多种多样的，只要能够产生浮力即可。
浮子16产生的浮力最好与转子4的重力相等。也就是浮子16的容积与周围液体比重之积＝转子整体的重力。

[0043] 由于浮子16的作用，转子4的重力被抵消，转子的转动摩擦阻力极小，因而可以采用磁力传动机构来带动。结合图15图16可见：磁力传动机构包括安装在转子4上的被动磁块17，以及安装在罐体1外面与被动磁块17相对的主动磁块18，主动磁块18固定在齿环19上，齿环19可在罐体外周的滑道20内转动。电机21在罐体1的一侧，通过变速箱22以及传动轮23带动齿环19转动。

[0044] 采用磁力传动机构，可以简化处理器的结构，减轻转子转轴的长度和重量，同时也避免了转轴对液体的搅动，更有利于层流的形成。不仅本实施例的转子4可以由磁力传动机构带动，而且前面的各个实施例的转子均可采用磁力带动。