一种3，3-二甲基丁醛生产用列管式换热器

摘要

一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，本发明属于蒸馏领域，包括罐体、管板、换热管、第一进口、第二进口、第一出口、第二出口和隔板，换热管的外周转动安装螺旋叶片，螺旋叶片与对应的换热管同轴，螺旋叶片的内周与换热管的外周滑动接触配合，换热管由内向外分为数层，每层的换热管均匀圆周分布，每层相邻的螺旋叶片旋向相反，管板上设有能够驱动螺旋叶片同向转动的驱动装置。本发明结构简单，构思巧妙，通过转动的螺旋叶片能够对换热管的外壁不断进行刮除清理，避免换热管的外壁结垢，同时通过转动的螺旋叶片能够增加换热管外周液体的流动性，从而能够增加换热管内外两侧液体的热交换效率。

权利要求

1.一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，包括罐体（1）、管板（2）、换热管（3）、第一进口（4）、第二进口（5）、第一出口（6）、第二出口（7）和隔板（8），其特征在于：换热管（3）的外周转动安装螺旋叶片（10），螺旋叶片（10）与对应的换热管（3）同轴，螺旋叶片（10）的内周与换热管（3）的外周滑动接触配合，换热管（3）由内向外分为数层，每层的换热管（3）均匀圆周分布，每层相邻的螺旋叶片（10）旋向相反，管板（2）上设有能够驱动螺旋叶片（10）同向转动的驱动装置；所述换热管（3）的数量为偶数个，每层的换热管（3）的数量为偶数个，每层的相邻换热管（3）之间分别设有盒体（30），盒体（30）仅能够在两个管板（2）之间左右移动，盒体（30）朝向换热管（3）的两端分别开设第一插孔（34），盒体（30）朝向管板（2）的两侧分别开设第二插孔（35），第一插孔（34）内分别设有第一插杆（36），第二插孔（35）内分别设有第二插杆（37），第一插杆（36）的内端分别固定连接椭圆凸块（38）的一侧，椭圆凸块（38）的另一侧分别固定连接第一弹簧杆（39）的一端，两个第一弹簧杆（39）的另一端相互固定连接，第二插杆（37）外周的内端设有能够防止第二插杆（37）的内端从第二插孔（35）内移出的挡块（310），第二插杆（37）的内端分别滑动配合设有楔形块（311），楔形块（311）与第一弹簧杆（39）的另一端固定连接，两个楔形块（311）的导向斜面相互平行，椭圆凸块（38）的一侧设有挡板（312），挡板（312）的内端与椭圆凸块（38）的侧面滑动接触配合，挡板（312）与盒体（30）通过第二弹簧杆（313）相连接，第一插杆（36）的外端能够分别插入对应的螺旋叶片（10）的螺旋槽内，第二插杆（37）的外端能够与对应的管板（2）接触配合；所述驱动装置包括小齿环（20），换热管（3）外周的两端分别活动套装小齿环（20），螺旋叶片（10）的两端分别与对应的小齿环（20）固定连接，小齿环（20）与对应的管板（2）转动连接，相邻的两层换热管（3）之间设有两个内外齿环（21），内外齿环（21）转动安装在对应的管板（2）上，外侧的换热管（3）对应的小齿环（20）与内外齿环（21）的外周啮合配合，内侧的换热管（3）对应的小齿环（20）与内外齿环（21）的内周啮合配合，管板（2）上固定安装驱动电机（22），驱动电机（22）的转轴上固定安装齿轮（23），齿轮（23）与内外齿环（21）的外周啮合配合。

2.根据权利要求1所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，其特征在于：所述第二插杆（37）的内端分别开设球形槽（40），球形槽（40）内活动安装圆球（41），圆球（41）仅能够在对应的球形槽（40）内转动，圆球（41）能够沿楔形块（311）的导向斜面滚动。

3.根据权利要求1所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，其特征在于：所述罐体（1）的一端封闭，另一端通过法兰安装封头（101），隔板（8）位于罐体（1）封闭的一端。

说明书

一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器

技术领域

[0001] 本发明属于蒸馏领域，具体地说是一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器。

背景技术

[0002] 3，3二甲基丁醛主要用于合成甜味剂纽甜的关键中间体，其生产工艺中，需要经过一次或多次蒸馏，利用不同液体在不同条件下，挥发性不同的原理进行液体分离，达到提纯
效果，而液体的挥发就需要再沸器提升温度使其部分汽化，然而列管式换热器长期运行会
导致设备被水垢堵塞，将会使效率降低、能耗增加、寿命缩短，需要定期对换热管进行清理，
但目前针对列管换热管的清理还未实现机械化清理，特别是对换热管的外壁清理，而手动
清理换热管外壁清理操作较为繁琐，无法满足实际需求，故而我们发明了一种3，3‑二甲基
丁醛生产用列管式换热器。

发明内容

[0003] 本发明提供一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，用以解决现有技术中的缺陷。

[0004] 本发明通过以下技术方案予以实现：

[0005] 一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，包括罐体、管板、换热管、第一进口、第二进口、第一出口、第二出口和隔板，换热管的外周转动安装螺旋叶片，螺旋叶片与对应的
换热管同轴，螺旋叶片的内周与换热管的外周滑动接触配合，换热管由内向外分为数层，每
层的换热管均匀圆周分布，每层相邻的螺旋叶片旋向相反，管板上设有能够驱动螺旋叶片
同向转动的驱动装置。

[0006] 如上所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，所述驱动装置包括小齿环，换热管外周的两端分别活动套装小齿环，螺旋叶片的两端分别与对应的小齿环固定连
接，小齿环与对应的管板转动连接，相邻的两层换热管之间设有两个内外齿环，内外齿环转
动安装在对应的管板上，外侧的换热管对应的小齿环与内外齿环的外周啮合配合，内侧的
换热管对应的小齿环与内外齿环的内周啮合配合，管板上固定安装驱动电机，驱动电机的
转轴上固定安装齿轮，齿轮与内外齿环的外周啮合配合。

[0007] 如上所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，所述换热管的数量为偶数个，每层的换热管的数量为偶数个，每层的相邻换热管之间分别设有盒体，盒体仅能够在两
个管板之间左右移动，盒体朝向换热管的两端分别开设第一插孔，盒体朝向管板的两侧分
别开设第二插孔，第一插孔内分别设有第一插杆，第二插孔内分别设有第二插杆，第一插杆
的内端分别固定连接椭圆凸块的一侧，椭圆凸块的另一侧分别固定连接第一弹簧杆的一
端，两个第一弹簧杆的另一端相互固定连接，第二插杆外周的内端设有能够防止第二插杆
的内端从第二插孔内移出的挡块，第二插杆的内端分别滑动配合设有楔形块，楔形块与第
一弹簧杆的另一端固定连接，两个楔形块的导向斜面相互平行，椭圆凸块的一侧设有挡板，
挡板的内端与椭圆凸块的侧面滑动接触配合，挡板与盒体通过第二弹簧杆相连接，第一插
杆的外端能够分别插入对应的螺旋叶片的螺旋槽内，第二插杆的外端能够与对应的管板接
触配合。

[0008] 如上所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，所述第二插杆的内端分别开设球形槽，球形槽内活动安装圆球，圆球仅能够在对应的球形槽内转动，圆球能够沿楔形
块的导向斜面滚动。

[0009] 如上所述的一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，所述罐体的一端封闭，另一端通过法兰安装封头，隔板位于罐体封闭的一端。

[0010] 本发明的优点是：本发明结构简单，构思巧妙，通过转动的螺旋叶片能够对换热管的外壁不断进行刮除清理，避免换热管的外壁结垢，同时通过转动的螺旋叶片能够增加换
热管外周液体的流动性，从而能够增加换热管内外两侧液体的热交换效率。使用本发明时，
首先将热介质（高温蒸汽或高温水）通过第一进口注入罐体的中腔内，热介质流经换热管的
外周时对换热管进行加热，热介质再通过第一出口排出罐体，再将物料通过第二进口注入
下腔，下腔内的物料通过下部的换热管进入左腔，再由上部的换热管进入上腔内，并通过第
二出口排出罐体，物料经过换热管内部时，物料与热介质进行换热，物料被加热；给驱动装
置通电，驱动装置能够驱动螺旋叶片同向转动，螺旋叶片能够不断刮除换热管的外周，对换
热管的外壁进行刮除清理，避免换热管的外周结垢，同时螺旋叶片的转动，能够增加换热管
外周热介质的流动性，能够增加热介质与物料的换热效果，且由于每层相邻的螺旋叶片旋
向相反，相邻的螺旋叶片能够向不同的方向传送热介质，能够增加热介质的湍动程度，从而
提升热介质的混合效果，从而一定程度上减小第一进口附近的热介质与第一出口附近的热
介质之间的温差，从而使热介质能够对换热管均匀加热。

附图说明

[0011] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，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
据这些附图获得其他的附图。

[0012] 图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A向视图；图3是图1的Ⅰ局部放大图；图4是图2的Ⅱ局部放大图。

[0013] 附图标记：1、罐体，2、管板，3、换热管，4、第一进口，5、第二进口，6、第一出口，7、第二出口，8、隔板，10、螺旋叶片，20、小齿环，21、内外齿环，22、驱动电机，23、齿轮，24、轴孔，
30、盒体，31、滑块，32、通孔，33、滑杆，34、第一插孔，35、第二插孔，36、第一插杆，37、第二插
杆，38、椭圆凸块，39、第一弹簧杆，310、挡块，311、楔形块，312、挡板，313、第二弹簧杆，40、
球形槽，41、圆球，101、封头。

具体实施方式

[0014] 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
在没有作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。

[0015] 一种3，3‑二甲基丁醛生产用列管式换热器，如图1‑4所示，包括罐体1、管板2、换热管3、第一进口4、第二进口5、第一出口6、第二出口7和隔板8，两个管板2左右对称分布并分
别固定安装在罐体1上，两个管板2对应的管孔通过换热管3相连接，两个管板2将罐体1内部
分隔成左腔、中腔与右腔，隔板8将右腔分隔成上腔与下腔，左腔与右腔通过换热管3相连
通，第一进口4、第一出口6与中腔相连通，第二进口5与下腔相连通，第二出口7与上腔相连
通，换热管3的外周转动安装螺旋叶片10，螺旋叶片10与对应的换热管3同轴，螺旋叶片10的
内周与换热管3的外周滑动接触配合，换热管3由内向外分为数层，每层的换热管3均匀圆周
分布，每层相邻的螺旋叶片10旋向相反，管板2上设有能够驱动螺旋叶片10同向转动的驱动
装置。本发明结构简单，构思巧妙，通过转动的螺旋叶片10能够对换热管3的外壁不断进行
刮除清理，避免换热管3的外壁结垢，同时通过转动的螺旋叶片10能够增加换热管3外周液
体的流动性，从而能够增加换热管3内外两侧液体的热交换效率。使用本发明时，首先将热
介质（高温蒸汽或高温水）通过第一进口4注入罐体1的中腔内，热介质流经换热管3的外周
时对换热管3进行加热，热介质再通过第一出口6排出罐体1，再将物料通过第二进口5注入
下腔，下腔内的物料通过下部的换热管3进入左腔，再由上部的换热管3进入上腔内，并通过
第二出口7排出罐体1，物料经过换热管3内部时，物料与热介质进行换热，物料被加热；给驱
动装置通电，驱动装置能够驱动螺旋叶片10同向转动，螺旋叶片10能够不断刮除换热管3的
外周，对换热管3的外壁进行刮除清理，避免换热管3的外周结垢，同时螺旋叶片10的转动，
能够增加换热管3外周热介质的流动性，能够增加热介质与物料的换热效果，且由于每层相
邻的螺旋叶片10旋向相反，相邻的螺旋叶片10能够向不同的方向传送热介质，能够增加热
介质的湍动程度，从而提升热介质的混合效果，从而一定程度上减小第一进口4附近的热介
质与第一出口6附近的热介质之间的温差，从而使热介质能够对换热管3均匀加热。

[0016] 具体而言，如图1、2、4所示，本实施例所述驱动装置包括小齿环20，换热管3外周的两端分别活动套装小齿环20，小齿环20位于两个管板2之间，螺旋叶片10的两端分别与对应
的小齿环20固定连接，小齿环20与对应的管板2转动连接，小齿环20靠近螺旋叶片10的一侧
与螺旋叶片10对应的一端固定连接，小齿环20背离螺旋叶片10的一侧与对应的管板2通过
轴承转动连接，相邻的两层换热管3之间设有两个内外齿环21，内外齿环21转动安装在对应
的管板2上，外侧的换热管3对应的小齿环20与内外齿环21的外周啮合配合，内侧的换热管3
对应的小齿环20与内外齿环21的内周啮合配合，管板2上固定安装驱动电机22，驱动电机22
的转轴上固定安装齿轮23，齿轮23与内外齿环21的外周啮合配合，管板2上开设轴孔24，轴
孔24的内周与驱动电机22转轴的外周通过密封轴承转动连接，驱动电机22固定安装在管板
2相背的一侧，两个驱动电机22分别位于右腔与左腔内，驱动电机22为耐高温的防水电机。
给两侧的驱动电机22同时通电，驱动电机22的转轴带动齿轮23同步同向转动，齿轮23带动
内外齿环21转动，内外齿环21带动对应的小齿环20、螺旋叶片10同步同向转动，每一层换热
管3对应的螺旋叶片10转动方向相同，转动速度相同，由内向外螺旋叶片10转动的速度逐渐
增加。

[0017] 具体的，如图1、2、3、4所示，本实施例所述换热管3的数量为偶数个，每层的换热管3的数量为偶数个，每层的相邻换热管3之间分别设有盒体30，盒体30仅能够在两个管板2之
间左右移动，盒体30背离管板2轴线的一侧固定安装滑块31，滑块31上设有两个通孔32，通
孔32内滑动配合安装滑杆33，滑杆33仅能够沿通孔32左右移动，滑杆33的两端分别与对应
的管板2固定连接，盒体30朝向换热管3的两端分别开设第一插孔34，盒体30朝向管板2的两
侧分别开设第二插孔35，第一插孔34内分别设有第一插杆36，第二插孔35内分别设有第二
插杆37，第一插杆36的外周与第一插孔34的内周滑动接触配合，第二插杆37的外周与第二
插孔35的外周滑动接触配合，第一插杆36的内端分别固定连接椭圆凸块38的一侧，椭圆凸
块38的另一侧分别固定连接第一弹簧杆39的一端，两个第一弹簧杆39的另一端相互固定连
接，第二插杆37外周的内端设有能够防止第二插杆37的内端从第二插孔35内移出的挡块
310，第二插杆37的内端分别滑动配合设有楔形块311，楔形块311与第一弹簧杆39的另一端
固定连接，两个楔形块311的导向斜面相互平行，第二插杆37的内端能够沿对应的楔形块
311的导向斜面滑动，椭圆凸块38的一侧设有挡板312，挡板312的内端与椭圆凸块38的侧面
滑动接触配合，挡板312与盒体30通过第二弹簧杆313相连接，第一插杆36的外端能够分别
插入对应的螺旋叶片10的螺旋槽内，同一个盒体30上一侧的第一插杆36的外端位于对应的
螺旋叶片10的螺旋槽内时，另一侧的第一插杆36的外端从对应的螺旋叶片10的螺旋槽内拔
出，第二插杆37的外端能够与对应的管板2接触配合。由于盒体30一侧的第一插杆36的外端
位于对应的螺旋叶片10的螺旋槽内，螺旋叶片10转动时，螺旋叶片10能够带动第一插杆36、
盒体30向左或向右移动，当盒体30向右移动时，至右侧的第二插杆37的外端与右侧的管板2
的左侧接触配合，随盒体30继续向右移动，管板2对第二插杆37形成向左的推力，第二插杆
37沿第二插孔35向左移动，第二插杆37的内端沿右侧的楔形块311的导向斜面滑动，对楔形
块311形成朝向盒体30一端的推力，由于挡板312对椭圆凸块38的阻挡，楔形块311带动第一
弹簧杆39的另一端移动，使一侧的第一弹簧杆39被拉伸，另一侧的第一弹簧杆39被挤压，椭
圆凸块38对对应的挡板312形成推力，第二弹簧杆313被压缩，随盒体30继续向右移动，椭圆
凸块38对挡板312的推力增加，至椭圆凸块38推动挡板312移动到最外侧，椭圆凸块38从挡
板312的一侧快速移动至另一侧，一侧的第一插杆36的外端从对应的螺旋叶片10的螺旋槽
内移出，另一侧的第一插杆36的外端插入对应的螺旋叶片10的螺旋槽内，同一个盒体30上
的两个第一插杆36的外端不同时位于对应的螺旋叶片10的螺旋槽内，由于盒体30两端对应
的两个螺旋叶片10的旋向相反，随螺旋叶片10的转动，螺旋叶片10能够通过该侧的第一插
杆36带动盒体30向左移动，上述过程反序进行，至左侧的第二插杆37的外端与左侧的管板2
的右侧接触配合，第二插杆37推动左侧的楔形块311，使另一侧的第一插杆36的外端从对应
的螺旋叶片10的螺旋槽内移出，使一侧的第一插杆36的外端插入对应的螺旋叶片10的螺旋
槽内，从而使盒体30能够不断左右往复运动，螺旋叶片10带动第一插杆36移动时，第一插杆
36能够将螺旋叶片10的螺旋槽内的结垢剔除，从而实现对螺旋叶片10的不断清理，避免结
垢堵塞在螺旋叶片10的螺旋槽内；同时盒体30不断左右移动，能够进一步增加热介质的湍
动程度，对热介质进行搅拌，避免热介质出现死角堆积。

[0018] 进一步的，如图3所示，本实施例所述第二插杆37的内端分别开设球形槽40，球形槽40内活动安装圆球41，圆球41仅能够在对应的球形槽40内转动，圆球41能够沿楔形块311
的导向斜面滚动。通过圆球41沿楔形块311的导向斜面滚动，避免第二插杆37的内端沿楔形
块311的导向斜面滑动，将滑动摩擦转化成滚动摩擦，减少摩擦，降低楔形块311与第二插杆
37之间的磨损。

[0019] 更进一步的，如图1所示，本实施例所述罐体1的一端封闭，另一端通过法兰安装封头101，隔板8位于罐体1封闭的一端。通过拆卸封头101，便于对换热管3内壁进行清理，隔板
8位于罐体1封闭端，便于隔板8将右腔分隔成上腔与下腔。

[0020] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。