一種結晶罐的制作方法
【專利摘要】一種結晶罐，屬于攪拌結晶設備領域。所述的罐體（3）的底部為中心處向上凸起的W型封頭（7），罐體（3）內部安裝流通蒸汽的加熱導流裝置，加熱導流裝置設置在攪拌裝置（2）下部的外圈，加熱導流裝置的進口端穿過罐體（3）底部外接蒸汽源，出口端穿過罐體（3）中部一側；罐體（3）下部外側設有夾套（4），夾套（4）內流通用于加熱罐體（3）內部物料的流體。本結晶罐改變了罐體的內部結構，優化了罐體的加熱方式，通過拉氣筒、攪拌裝置、夾套內流過的熱流體對罐內物料同時進行內外加熱，保證了物料溫度均勻同時，強化了結晶罐內上下液體的整體軸向流動，攪拌流場分布較為理想，有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果。
【專利說明】—種結晶罐
【技術領域】
[0001]一種結晶罐，屬于攪拌結晶設備領域。
【背景技術】
[0002]結晶罐常用于制藥行業中物料的攪拌混合、降溫冷凍、成品結晶等，同時也廣泛應用于食品、化工、飲料等行業。結晶罐一般是由攪拌器、電機及減速器、結晶罐體、加熱室以及相關的儀器儀表等構成的。結晶罐可以通過自然對流的方式來實現受熱上升、物料混合、汽液分離、物料下降等過程，但由于物料的性質和實際情況等原因，需要借助于設置在罐體頂部的防爆電機和減速器帶動在結晶罐內部的攪拌器，改變罐內的流場狀態。通過調節攪拌器的轉速，即可控制攪拌器產生的流體循環量的大小和對流剪切作用的強弱，使攪拌濃縮液在罐內進行強烈的循環，保持固體顆粒懸浮狀態，便于晶體吸附長大，從而提高了傳熱系數與蒸發強度，加快結晶速率，提高了結晶罐的結晶效率。
[0003]但在使用中發現，現有的結晶罐存在傳熱效果不好，混合不均勻，局部過冷及蒸發不均而容易產生溶質濃度不均現象等問題，在研究中發現，產生上述問題的主要關鍵在于，溶液過飽和度、均勻度和攪拌強度等是影響晶核生成和晶體生長的主要因素，其中，促進結晶罐內物料的循環及保證均勻的傳熱效果，是設計和改進結晶罐的關鍵所在。
[0004]因此，罐體內所有的結構設計都必須是圍繞著物料的良好循環和溫度的有效控制進行的，而要保證結晶罐內流體的充分混合和均勻的傳熱效果，控制理想過飽和溶液濃度的形成，避免局部過冷及蒸發不均而產生溶質濃度不均現象是確保產品質量的關鍵。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種促進罐內流體充分混合、和均勻傳熱、避免局部過冷及蒸發不均而產生溶質濃度不均現象的結晶罐。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該結晶罐，包括罐體、動力裝置和攪拌裝置，攪拌裝置下部安裝在罐體內部，頂部連接動力裝置，其特征在于:所述的罐體的底部為中心處向上凸起的W型封頭，罐體內部安裝流通蒸汽的加熱導流裝置，加熱導流裝置設置在攪拌裝置下部的外圈，加熱導流裝置的進口端穿過罐體底部外接蒸汽源，出口端穿過罐體中部一側；罐體下部外側設有夾套,夾套內流通用于加熱罐體內部物料的流體。罐體內部盛裝需要攪拌、結晶的物料，夾套內流通可加熱罐體內部的流體，加熱導流裝置內流通可配合夾套內的高溫流體同時加熱罐體內部的蒸汽；采用內外同時加熱的方式，對物料進行加熱，配合罐體底部特殊設置的W型封頭，中心處向上凸起的W型封頭底部不易出現跟轉現象，不易出現物料堆積的死角，使得流體的混合更充分。
[0007]內外兩層同時加熱并且可共同控制，有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果，改變了內部的流場形態，有很好的導流效果，保證了物料的充分混合性，避免局部產生過高的溶質飽和度影響結晶效果。
[0008]進一步的，加熱導流裝置包括拉氣筒和支板，拉氣筒兩側通過支板安裝在罐體內下部，拉氣筒包括外筒、內筒、上半管和下半管，外筒內套裝等高的內筒，外筒和內筒之間留有蒸汽流通流道，外筒和內筒上下兩側面通過環形設置的上半管和下半管連接密封，下半管左側一端連接蒸汽進口接管，蒸汽流通流道右側上部連接蒸汽出口接管。拉氣筒結構與攪拌器的配合作用，改變了內部的流場形態，同時又起到了良好的導流效果，強化了結晶罐內上下液體的整體軸向流動，拉氣筒結構的設置使得攪拌流場分布較為理想。
[0009]進一步的，夾套包括筒節、橢圓形封頭和夾套出口接管，筒節下部固定連接橢圓形封頭，橢圓形封頭底部外部中心處設有夾套出口接管，橢圓形封頭底部兩側與W型封頭之間設有環形設置的護板，通過圈形護板在W型封頭底部與罐體底部之間形成流通孔。通過控制夾套內流體的流量，能夠一定程度上控制罐體內物料的溫度；通過圈形護板在W型封頭底部與罐體底部之間形成流通孔,可以減少夾套內流體對焊縫結構的腐蝕。
[0010]進一步的，攪拌裝置包括攪拌軸和攪拌槳葉，攪拌軸豎直安裝在罐體內部，攪拌軸下部固定安裝攪拌槳葉，攪拌軸頂部伸出罐體連接動力裝置，動力裝置通過攪拌法蘭安裝在罐體頂部。
[0011]進一步的，攪拌軸和攪拌槳葉為中空結構，攪拌軸和攪拌槳葉內設置相連通的流通加熱流體的流通通道，且在攪拌軸上設置流通入口和流通出口，流通入口和流通出口設置在攪拌軸伸出罐體的頂部一側。在攪拌軸和攪拌槳葉內同時設置加熱通道，并通入蒸汽等流體，配合夾套或拉氣筒內的加熱流體同時對罐體內部的物料進行加熱，在攪拌物料的同時加熱物料，進一步保證物料加熱的均勻性。
[0012]進一步的，罐體分為上罐體和下罐體兩部分，上罐體和下罐體之間通過容器法蘭固定連接，上罐體上部一側設有進料管，下罐體底部一側設有出料管。
[0013]有現有技術相比，本發明所具有的有益效果是:
1、改變罐體內部結構，優化加熱模式:外部采用夾套結構進行加熱，內部設置一拉氣筒容器進行加熱，通過拉氣筒和夾套內流過的熱流體共同對罐內物料進行溫度控制，而非傳統結晶罐僅僅靠夾套來控制溫度，拉氣筒結構與攪拌器的配合強化了結晶罐內上下液體的整體軸向流動，攪拌流場分布較為理想，有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果O
[0014]2、采用全新結構的封頭:為了對傳統結晶罐的內部結構進行改進，采用W型封頭代替標準橢圓型封頭，W型封頭的底部不易出現跟轉現象，從而不易出現物料堆積的死角，流體混合更充分；提高了溶液混和均勻性，避免局部產生過高的溶質飽和度，得到較好的結晶效果。
[0015]3、內外共同控制有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果，W型封頭和拉氣筒的共同作用改變了內部的流場形態，有很好的導流效果，保證了物料的充分混合性，同時，流場的均勻性顯著改善了槳葉所受載荷的變化，因而有效的降低了攪拌軸損壞的危險。
[0016]4、在攪拌軸和攪拌槳葉內同時設置加熱通道，并通入蒸汽等流體，配合夾套或拉氣筒內的加熱流體同時對罐體內部的物料進行加熱，在攪拌物料的同時加熱物料，進一步保證物料加熱的均勻性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為結晶罐結構主視圖示意圖。[0018]圖2為加熱導流裝置主視圖示意圖。
[0019]圖3為圖2的俯視圖示意圖。
[0020]其中:1、動力裝置2、攪拌裝置201、攪拌軸202、攪拌槳葉3、罐體301、上罐體302、下罐體4、夾套401、筒節402、橢圓形封頭403、夾套出口接管404、夾套進口接管 5、支座6、拉氣筒601、外筒602、內筒603、支板604、上半管605、蒸汽進口接管606、蒸汽出口接管607、下半管7、W型封頭8、出料管9、填料密封10、攪拌法蘭11、流通孔12、護板13、支撐板14、進料管。
【具體實施方式】
[0021]圖f 3是本發明的最佳實施例，下面結合附圖f 3對本發明做進一步說明。
[0022]參照附圖1:一種結晶罐，包括罐體3、動力裝置1、攪拌裝置2、加熱導流裝置和夾套4，攪拌裝置2下部安裝在罐體3內部，頂部連接動力裝置1，動力裝置I包括電機、減速機、聯軸器和傳動軸，傳動軸的動力輸出端連接攪拌裝置2頂部。罐體3的底部為中心處向上凸起的W型封頭7，罐體3內部安裝流通蒸汽的加熱導流裝置，加熱導流裝置設置在攪拌裝置2下部的外圈，加熱導流裝置的進口端穿過罐體3底部外接蒸汽源，出口端穿過罐體3中部一側；罐體3下部外側設有密封夾套4，夾套4內流通用于加熱罐體3內部物料的流體。
[0023]W型封頭7在沖壓過程中，摩擦系數取0.2，沖壓速度取4.96m/s,沖壓深度為148mm, W型的兩個圓弧半徑分別為200mm，225mm的時候，回彈量較小，且不會發生斷裂，能夠進行實際生產，為所需要的最優化方案。在制造時，W型封頭7選用06Crl9Nil0材料制作，采用沖壓成型，其中上模采用Crl2型鋼半球形沖頭，它具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力高；下模采用高強度球墨鑄鐵凹模，球墨鑄鐵能夠浸入潤滑油，組織中的石墨具有自潤滑作用，能有效地減輕拉深中的摩擦，而且成本較低、容易加工。
[0024]參照附圖2和3:加熱導流裝置包括拉氣筒6和支板603，拉氣筒6兩側通過支板603安裝在罐體3內下部，拉氣筒6包括外筒601、內筒602、上半管604和下半管607，外筒601內套裝等高的內筒602，外筒601的內徑大于內筒602的內徑，外筒601和內筒602之間形成蒸汽流通流道，外筒601和內筒602上下兩側面通過環形設置的上半管604和下半管607連接密封，下半管607左側一端連接蒸汽進口接管605，蒸汽流通流道右側上部連接蒸汽出口接管606，蒸汽進口接管605和蒸汽出口接管606與罐體3之間的連接采用焊接密封。
[0025]夾套4包括筒節401、橢圓形封頭402和夾套出口接管403，筒節401下部固定連接橢圓形封頭402，橢圓形封頭402底部外部中心處設有夾套出口接管403，夾套4上部一側設有夾套進口接管404，橢圓形封頭402底部兩側與W型封頭7之間設有環形設置的護板12，通過圈形護板12在W型封頭7底部與罐體3底部之間形成流通孔11，蒸汽進口接管605和出料管8分別通過流通孔11穿出下罐體302底部。
[0026]夾套4上部外側設有支座5，支座5采用吊耳標準件，為改善載荷狀況，將其焊于夾套4的外側的墊板上，便于結晶罐的固定和移動。
[0027]攪拌裝置2包括攪拌軸201和攪拌槳葉202，攪拌軸201豎直安裝在罐體3內部，攪拌軸201通過其底部的槳葉封板固定安裝攪拌槳葉202，攪拌軸201頂部伸出罐體3連接動力裝置1，動力裝置I通過攪拌法蘭10安裝在罐體3頂部，攪拌裝置2用來對罐體3內部的物料進行強制對流，使物料的混合更充分，以便得到好的結晶效果，攪拌軸201與上罐體301之間采用填料密封9密封。
[0028]另外，攪拌軸201和攪拌槳葉202還可設置為中空結構，攪拌軸201和攪拌槳葉202內設置相連通的流通加熱流體的流通通道，且在攪拌軸201上設置流通入口和流通出口，流通入口和流通出口設置在攪拌軸201伸出罐體3的頂部一側，通過流通入口向攪拌軸201和攪拌槳葉202內通入加熱流體，加熱流體再通過流通出口流出，形成加熱流體循環。
[0029]罐體3分為上罐體301和下罐體302兩部分,上罐體301和下罐體302之間通過容器法蘭固定連接，上罐體301上部一側設有進料管14，下罐體302底部一側設有出料管8。
[0030]此外，結晶罐罐體3上還可焊有壓力計、溫度計、安全閥等接管，其數量、規格或其它要求可根據用戶要求設計和制造。
[0031]工作過程:本結晶罐在工作時，由動力裝置I向攪拌裝置2提供動力，物料從上罐體301上部一側的進料管14進入罐體3內部，攪拌軸201帶動攪拌槳葉202在罐體3內部旋轉，攪拌罐體3內的物料；通過夾套4上部一側設有夾套進口接管404向夾套4內通入熱流體，流體流經夾套4內部后由夾套4底部中心處的夾套出口接管403流出，同時通過蒸汽進口接管605向拉氣筒6內通入蒸汽，蒸汽流經拉氣筒6內部后從蒸汽出口接管606流出。
[0032]外部采用夾套4結構進行加熱，內部采用增設的拉氣筒6進行加熱，通過拉氣筒6和夾套4內流過的熱流體共同對罐體3內物料進行溫度控制，而非傳統結晶罐僅僅靠夾套4來控制溫度，拉氣筒6與攪拌裝置2的配合強化了罐體3內上下部的液體的整體軸向流動，攪拌流場分布較為理想，有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果。拉氣筒6和夾套4形成內外共同加熱控制，有效的保證了物料溫度的均勻性，改善了結晶效果。
[0033]同時，通過攪拌軸201頂部設置的流體流通入口對中空設置且相連通的攪拌軸201和攪拌槳葉202內通入如蒸汽等加熱用的流體，加熱流體流經攪拌軸201和攪拌槳葉202后再從攪拌軸201頂部的流通出口流出，使得攪拌軸和攪拌槳葉202在旋轉攪拌物料的過程中，同時對物料進行輔助加熱,配合拉氣筒6和夾套4內外同時對物料進行加熱，進一步的充分保證物料加熱的均勻性。
[0034]通過試驗比較有拉氣筒6和無拉氣筒6的結晶罐的差異，可以看出，有拉氣筒6和W型封頭7的結晶罐內的流場較為均勻，可以看到較為完整的軸向循環流型，其中參與上下循環運動的液體區域較大，幾乎充滿整個罐體，而無拉氣筒6的流場較為混亂，且罐體上部分物料幾乎不參與向下的循環，整體軸向速度明顯小于有拉氣筒6的情況，且無拉氣筒6的罐內速度大小嚴重不均衡，不利于物料的充分混合，不利于晶體的充分混合與長大。
[0035]同時，采用W型封頭7代替標準橢圓型封頭，W型封頭7的底部不易出現跟轉現象，從而不易出現物料堆積的死角，流體混合更充分；提高了溶液混和均勻性，避免局部產生過高的溶質飽和度，得到較好的結晶效果。W型封頭7和拉氣筒6的共同作用改變了內部的流場形態，有很好的導流效果，保證了物料的充分混合性，同時，流場的均勻性顯著改善了槳葉所受載荷的變化，因而有效的降低了攪拌軸損壞的危險。
[0036]對上述的有拉氣筒6和無拉氣筒6的結晶罐分別取不同水平面即Z=-1OO, 250，350，650處的軸向速度進行比較，得出如下結論:有拉氣筒6的結晶罐靠近攪拌裝置2附件區域具有軸向向上速度的物料較多，且相同物料高度位置處速度較大。以Z=350為例，有拉氣筒6的結晶罐內，軸向速度在距離罐中心X=380附件就已經大于零，且最大速度達到
8.00e-02 (m/s);而無拉氣筒6結晶罐內物料總體軸向速度較小，距離罐中心X=450以內流體軸向速度小于零，物料最大速度為4.00e-02 (m/s)。
[0037]綜上所述可知，拉氣筒6結構和攪拌裝置的配合強化了結晶罐內上下物料的整體軸向流動，產生較為強烈的混合效果。有拉氣筒6結構的流場分布較為均勻，可以看到較為完整的軸向循環流型，其中參與上下循環運動的液體區域較大，幾乎充滿整個罐體，罐內有效混合體積明顯增大。
[0038]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種結晶罐，包括罐體(3)、動力裝置(I)和攪拌裝置(2)，攪拌裝置(2)下部安裝在罐體(3)內部，頂部連接動力裝置(1)，其特征在于:所述的罐體(3)的底部為中心處向上凸起的W型封頭(7 )，罐體(3 )內部安裝流通蒸汽的加熱導流裝置，加熱導流裝置設置在攪拌裝置(2)下部的外圈，加熱導流裝置的進口端穿過罐體(3)底部外接蒸汽源，出口端穿過罐體(3)中部一側；罐體(3)下部外側設有夾套(4)，夾套(4)內流通用于加熱罐體(3)內部物料的流體。
2.根據權利要求1所述的一種結晶罐，其特征在于:所述的加熱導流裝置包括拉氣筒(6)和支板(603),拉氣筒(6)兩側通過支板(603)安裝在罐體(3)內下部,拉氣筒(6)包括外筒(601)、內筒(602)、上半管(604)和下半管(607)，外筒(601)內套裝等高的內筒(602)，外筒(601)和內筒(602 )之間留有蒸汽流通流道，外筒(601)和內筒(602 )上下兩側面通過環形設置的上半管(604)和下半管(607 )連接密封，下半管(607 )左側一端連接蒸汽進口接管(605 )，蒸汽流通流道右側上部連接蒸汽出口接管(606 )。
3.根據權利要求1所述的一種結晶罐，其特征在于:所述的夾套(4)包括筒節(401)、橢圓形封頭(402 )和夾套出口接管(403 )，筒節(401)下部固定連接橢圓形封頭(402 )，橢圓形封頭(402)底部外部中心處設有夾套出口接管(403)，橢圓形封頭(402)底部兩側與W型封頭(7)之間設有環形設置的護板(12)，通過圈形護板(12)在W型封頭(7)底部與罐體(3)底部之間形成流通孔(11)。
4.根據權利要求1所述的一種結晶罐，其特征在于:所述的攪拌裝置(2)包括攪拌軸(201)和攪拌槳葉(202)，攪拌軸(201)豎直安裝在罐體(3 )內部，攪拌軸(201)下部固定安裝攪拌槳葉(202)，攪拌軸(201)頂部伸出罐體(3)連接動力裝置(1)，動力裝置(I)通過攪拌法蘭(10)安裝在罐體(3)頂部。
5.根據權利要求4所述的一種結晶罐，其特征在于:所述的攪拌軸(201)和攪拌槳葉(202)為中空結構，攪拌軸(201)和攪拌槳葉(202)內設置相連通的流通加熱流體的流通通道，且在攪拌軸(201)上設置流通入口和流通出口，流通入口和流通出口設置在攪拌軸(201)伸出罐體(3)的頂部一側。
6.根據權利要求1所述的一種結晶罐，其特征在于:所述的罐體(3)分為上罐體(301)和下罐體(302)兩部分,上罐體(301)和下罐體(302)之間通過容器法蘭固定連接,上罐體(301)上部一側設有進料管(14)，下罐體(302)底部一側設有出料管(8)。
【文檔編號】B01D9/02GK103949083SQ201410189906
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2014年5月7日
【發明者】章泉志, 蔣文春 申請人:無錫市張華醫藥設備有限公司, 蔣文春