壓力控溫反應釜系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓力控溫反應釜系統，包括反應釜、制冷制熱機構和制冰機構；反應釜包括殼體，殼體內設有容納反應液的空腔，殼體頂部中心處固定連接有攪拌電機，攪拌電機的軸向下通入所述空腔的底部，攪拌電機的下端部連接有攪拌葉片；殼體側壁及底壁外套設有水夾套，水夾套底部設有排水管，排水管上設有排水閥；殼體頂部設有進料口；制冷制熱機構包括壓縮機、四通電磁閥、輔助電磁閥、第一至第三盤管和節流裝置，制冰機構包括防凍液箱、壓力自控閥、制冰用循環泵和制冰裝置；制冰機構包括防凍液箱、壓力自控閥、制冰用循環泵和制冰裝置；本實用新型通過壓力控制溫度，加熱和冷卻反應液的速度均較快，并且實現能量的雙向利用。
【專利說明】
壓力控溫反應釜系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種化工設備，尤其涉及反應釜系統。
【背景技術】
[0002]反應釜是化工常用設備，包括殼體，殼體內設有空腔，工作時將反應物(經常是反應液)和催化劑投入殼體的空腔內，通過攪拌促使反應物充分反應，從而獲得預定的目標物質。攪拌裝置在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉，也可根據用戶的要求任意選配。
[0003]隨著技術的發展，化工行業對反應釜產生了越來越高的需求，如恒溫性能、溫度調控性能、加熱(或冷卻)速度、壓力控制性能等等。反應釜在使用時多數情況下需要進行加熱，這就需要使用熱能。目前普遍使用的加熱手段是采用恒溫水浴，使用溫度恒定的熱水加熱反應釜。生產熱水的通用手段是采用鍋爐加熱水，能耗很高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能耗低、能夠利用壓力自動控制溫度的壓力控溫反應釜系統，加熱和冷卻的速度均較快，并實現能量的雙向利用。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的壓力控溫反應釜系統，其特征在于:包括反應釜、制冷制熱機構和制冰機構;反應釜包括殼體，殼體內設有用于容納反應液的空腔，殼體頂部中心處固定連接有攪拌電機，攪拌電機的軸向下通入所述空腔的底部，攪拌電機的下端部連接有攪拌葉片;殼體側壁及底壁外套設有水夾套，水夾套底部設有排水管，排水管上設有排水閥；殼體底部中心處向下連接有出料管，出料管上設有出料閥；殼體頂部設有進料口 ；水夾套上部連接有進水管；
[0006]制冷制熱機構包括壓縮機、四通電磁閥、輔助電磁閥、第一盤管、第二盤管、第三盤管和節流裝置，四通電磁閥具有A、B、C、D四個接口，四通電磁閥的A 口選擇連通C 口或者D 口，四通電磁閥的B 口選擇連通D 口或者C 口；
[0007]壓縮機的排氣口通過制冷劑管路連接四通電磁閥的A口，壓縮機的吸氣口通過制冷劑管路連接四通電磁閥的B 口；第一盤管和輔助電磁閥均通過制冷劑管路與四通電磁閥的C 口相連接，輔助電磁閥通過制冷劑管路連接所述第二盤管，第二盤管和第一盤管均通過制冷劑管路與所述節流裝置的一端相連接，所述節流裝置的另一端連接所述第三盤管，第三盤管與四通電磁閥的D 口相連接；
[0008]制冰機構包括防凍液箱、壓力自控閥、制冰用循環栗和制冰裝置；
[0009]壓力自控閥包括閥體，閥體中部設有長孔，長孔具一個開口，壓縮機吸氣口與四通電磁閥之間的制冷劑管路通過所述長孔的開口與所述長孔相連通;長孔內滑動密封連接有閥芯；
[0010]閥芯包括間隔設置的調節閥板、承壓閥板以及連接調節閥板和承壓閥板的連接桿;調節閥板背離長孔開口的一側連接有壓簧，壓簧的另一端連接在長孔端部的閥體上；閥體內沿垂直于長孔的方向設有防凍液通路，防凍液通路通過所述長孔;所述長孔兩側的防凍液通路的截面呈外大內小的喇叭形;所述防凍液通路與長孔的交匯處形成控制通道，所述調節閥板朝向長孔的開口的一端位于控制通道的中部且調節閥板的另一端向背離長孔開口的方向伸出控制通道;朝向長孔開口方向，控制通道相鄰處的長孔內設有定位環，定位環固定連接在長孔的孔壁上;所述承壓閥板位于定位環與長孔開口之間的長孔內；所述承壓閥板和調節閥板分別與長孔內壁滑動密封連接;所述防凍液通路的一端作為壓力自控閥的進口且其另一端作為壓力自控閥的出口；
[0011 ]所述第三盤管位于防凍液箱內，防凍液箱的出口通過防凍液管連接制冰裝置的進口，制冰裝置的出口通過防凍液管連接制冰用循環栗的進口，制冰用循環栗的出口通過防凍液管連接壓力自控閥的進口，壓力自控閥的出口通過防凍液管連接防凍液箱的進口 ；
[0012]第一盤管位于水夾套內，第二盤管位于殼體空腔的側上部，第二盤管上方的殼體內設有調溫用循環栗，調溫用循環栗出口朝向第二盤管，調溫用循環栗的進口連接有吸液管，吸液管向下延伸至殼體空腔的底部。
[0013]所述反應釜的殼體頂部設有壓力表和溫度表。
[0014]所述節流裝置為毛細管或節流閥。
[0015]電控裝置可以在反應釜內壓力過高時自動打開泄壓電磁閥泄壓，還可以根據溫度傳感器的信號自動控制壓縮機的啟停以及四通電磁閥和輔助電磁閥的工作狀態，實現對反應過程的自動控制和調節，保證反應的順利進行。
[0016]本實用新型適用于進行液體反應。壓力自控閥的結構及其連接關系，決定了壓力自控閥可以隨著壓縮機吸氣壓力的波動自動調節防凍液的流量，利用制冷劑的壓力與溫度的對應關系在蒸發溫度降低時自動減少防凍液的流量、并在蒸發溫度升高時自動加大防凍液的流量，單位時間內傳遞給制冰格的冷量得以維持基本穩定，從而使制冰過程更加穩定。
[0017]本實用新型中，正常情況下第一盤管(初始工作時第二盤管也作為冷凝器)作為冷凝器加熱反應液，第三盤管作為蒸發器為防凍液降溫，實現了能量的雙向利用，達到降本增效的目的。第二盤管設置在反應釜殼體空腔內，可以與第一盤管同時工作，能夠直接、迅速地加熱反應液。四通電磁閥可以使壓縮機排氣口選擇性地連接第一第二盤管或第三盤管，同時壓縮機吸氣口選擇性地連接第三盤管或第一第二盤管，從而使第一和第二盤管既可以作為冷凝器用來加熱反應液，在反應液溫度過高時又可以作為蒸發器用來冷卻反應液，并且加熱和冷卻的速度均較快。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0019]圖2是本實用新型中的制冷制熱機構原理圖；
[0020]圖3是第一、第二和第三盤管的結構示意圖；
[0021 ]圖4是制冰裝置的結構示意圖；
[0022]圖5是圖4的左視不意圖；
[0023]圖6是圖4的俯視不意圖；
[0024]圖7是壓力自控閥的結構示意圖；
[0025]圖8是圖7的A— A剖視圖；
[0026]圖9是閥芯的結構示意圖；
[0027]圖10是本實用新型的電控原理圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1中箭頭所示方向為該處流體的流動方向。
[0029]如圖1至圖10所示，本實用新型的壓力控溫反應釜系統包括反應釜、制冷制熱機構和制冰機構;反應釜包括殼體I，殼體I內設有用于容納反應液的空腔2，殼體I頂部中心處固定連接有攪拌電機3，攪拌電機3的軸向下通入所述空腔2的底部，攪拌電機3的下端部連接有攪拌葉片4;殼體I的側壁及底壁外套設有水夾套5，水夾套5底部設有排水管6，排水管6上設有排水閥7 ；殼體I底部中心處向下連接有出料管8，出料管8上設有出料閥9;殼體I頂部設有進料口 1，進料口 1處設有用于密封進料口 1的蓋體11，在向殼體I的空腔2內加入物料(反應液，催化劑等)時打開蓋體11，通過進料口 10投料;投料完畢重新蓋上蓋體11;水夾套5上部連接有進水管12;進水管12上設有進水閥13。
[0030]制冷制熱機構包括壓縮機14、四通電磁閥15、輔助電磁閥16、第一盤管17、第二盤管18、第三盤管19和節流裝置22，四通電磁閥15具有A、B、C、D四個接口，四通電磁閥15的A 口選擇連通C 口或者D 口，四通電磁閥15的B 口選擇連通D 口或者C 口；
[0031]壓縮機14的排氣口20通過制冷劑管路連接四通電磁閥15的A口，壓縮機14的吸氣口21通過制冷劑管路29連接四通電磁閥15的B 口 ；第一盤管17和輔助電磁閥16均通過制冷劑管路29與四通電磁閥15的C 口相連接，輔助電磁閥16通過制冷劑管路29連接所述第二盤管18，第二盤管18和第一盤管17均通過制冷劑管路29與所述節流裝置22的一端相連接，所述節流裝置22的另一端連接所述第三盤管19，第三盤管19與四通電磁閥15的D 口相連接；
[0032]制冰機構包括防凍液箱23、壓力自控閥24、制冰用循環栗25和制冰裝置26;
[0033]壓力自控閥24包括閥體27，閥體27中部設有長孔28，長孔28具一個開口，壓縮機14的吸氣口 21與四通電磁閥15之間的制冷劑管路29通過所述長孔28的開口與所述長孔28相連通;長孔28內滑動密封連接有閥芯30 ；
[0034]閥芯包括間隔設置的調節閥板30、承壓閥板51以及連接調節閥板30和承壓閥板51的連接桿52;調節閥板30背離長孔28開口的一側連接有壓簧31，壓簧31的另一端連接在長孔28端部的閥體27上；閥體27內沿垂直于長孔28的方向設有防凍液通路32，防凍液通路32通過所述長孔28;所述長孔28兩側的防凍液通路32的截面呈外大內小的喇叭形;所述防凍液通路32與長孔28的交匯處形成控制通道33，壓縮機14正常穩定工作時所述調節閥板30朝向長孔28的開口的一端位于控制通道33的中部且調節閥板30的另一端向背離長孔28開口的方向伸出控制通道33，調節閥板30的厚度大于控制通道33的高度。如圖7所示，這樣調節閥板30在吸氣壓力過低時可以阻斷控制通道33;所述連接桿52的截面小于控制通道33的截面，從而使連接桿52不會堵塞控制通道33 ；
[0035]朝向長孔28開口方向，控制通道33相鄰處的長孔28內設有定位環34，定位環34固定連接在長孔28的孔壁上;所述承壓閥板51位于定位環34與長孔開口之間的長孔28內；所述承壓閥板51和調節閥板30分別與長孔28內壁滑動密封連接；
[0036]定位環34用于定位調節閥板30向下運動的極限位置，使調節閥板30向下也即朝向長孔28開口方向運動至極限位置時能夠堵塞控制通道33，防止壓縮機吸氣壓力過低時調節閥板30在壓簧31的作用下向長孔28開口方向的位移量過大、導致調節閥板30離開控制通道使控制通道33重新暢通。當然，定位環34也可以防止壓簧31被過度壓縮，防止承壓閥板51堵塞控制通道33。閥芯的具體結構，一方面可以利用承壓閥板51調節控制通道33的過流斷面的大小(即控制控制通道33的開啟度)，另一方面也將制冷劑氣體擋在承壓閥板51朝向長孔28的開口的一側，避免制冷劑氣體與控制通道33內的水相接觸，保證了水流和制冷劑流體各自正常運轉、相互之間互不干擾。所述防凍液通路32的一端作為壓力自控閥24的進口且其另一端作為壓力自控閥24的出口。
[0037]所述第三盤管19位于防凍液箱23內，防凍液箱23的出口通過防凍液管連接制冰裝置26的進口，制冰裝置26的出口通過防凍液管連接制冰用循環栗25的進口，制冰用循環栗25的出口通過防凍液管35連接壓力自控閥24的進口，壓力自控閥24的出口通過防凍液管35連接防凍液箱23的進口 ；
[0038]第一盤管17位于水夾套5內，第二盤管18位于殼體空腔2的側上部，第二盤管18上方的殼體I內設有調溫用循環栗36，調溫用循環栗36出口朝向第二盤管18，調溫用循環栗36的進口連接有吸液管37，吸液管37向下延伸至殼體空腔2的底部。
[0039]所述反應釜的殼體I頂部設有壓力表38和溫度表39，便于操作人員隨時直觀地觀測到殼體I內的壓力和溫度狀況。
[0040]所述節流裝置22為毛細管或節流閥。毛細管和節流閥均為本領域常規技術，其具體結構不再詳述。圖1是本實用新型整體的結構示意圖，制冷制熱機構的結構原理見圖2。[0041 ] 所述制冰裝置26包括制冰箱40，制冰箱40—端設有進口且另一端設有出口(制冰箱40的進口和出口作為制冰裝置的進口和出口)；制冰箱40的內側壁中部固定連接有支撐條41，支撐條41上活動支撐有制冰格42(制冰格42為現有常規技術，其具體結構不再詳述)；制冰箱40頂部鉸接有蓋板43。
[0042]所述殼體I頂部設有泄壓電磁閥44。設置泄壓電磁閥44，就能夠在反應釜殼體I內壓力過高時隨時進行泄壓。
[0043]所述水夾套5外壁上設有電控裝置45;所述殼體I的空腔2內設有壓力傳感器46和溫度傳感器47，所述壓力傳感器46和溫度傳感器47分別與電控裝置45信號連接，所述電控裝置45與壓縮機14、四通電磁閥15、泄壓電磁閥44、制冰用循環栗25和調溫用循環栗36分別控制連接。
[0044]所述第一至第三盤管17、18和19上均設有翅片48，第一盤管17、第二盤管18和第三盤管19的結構均相同，翅片48是現有常規結構，能夠增強換熱性能，圖未詳示其具體結構。第二盤管18外優選覆設有惰性材料層，如較薄的導熱陶瓷層，從而使第二盤管18在導熱性能受影響較小的前提下能夠適應更多種類的反應液。導熱陶瓷為現有技術，具體不再詳述。
[0045]防凍液為現有材料，本領域技術人員可以選用不同廠家生產的防凍液。所述電控裝置45采用P L C或集成電路或單片機。
[0046]工作時，確保防凍液箱23內具有防凍液，使排水管6上的排水閥7處于關閉狀態，打開進水閥13，通過進水管12向水夾套5內注水。注水后關閉進水閥13。使四通電磁閥15的A口連通四通電磁閥15的C 口，四通電磁閥15的B 口連通四通電磁閥15的D 口 ；輔助電磁閥16默認處于關閉狀態，此時第二盤管18關閉。啟動壓縮機14，高溫高壓的氣態制冷劑通過壓縮機14的排氣口 20進入四通電磁閥15的A 口，經C 口進入第一盤管17冷凝為液態，然后進入節流裝置22節流降壓，成為低溫低壓的液態制冷劑。液態制冷劑接著進入第三盤管19蒸發吸熱，在相變過程中吸收熱量，從而冷卻防凍液箱23內的防凍液，使防凍液的溫度低于零攝氏度。制冷劑在第三盤管19中蒸發后變成低溫低壓的氣態制冷劑，經四通電磁閥15的D口和B 口進入壓縮機14的吸氣口21，完成一個完整的制冷循環。
[0047]工作時，電控裝置45還啟動攪拌電機3，使攪拌葉片4在反應液中旋轉，對反應液及催化劑起到攪拌作用，加快反應過程。
[0048]在上述過程中，第一盤管17作為冷凝器并加熱水夾套5內的水，第三盤管19作為蒸發器并冷卻防凍液箱23中的防凍液。低溫防凍液在制冰用循環栗25的驅動下沿防凍液箱23、制冰裝置26、制冰用循環栗25和壓力自控閥24循環流動，將冷量傳遞給制冰裝置26的制冰格42中的水，從而進行制冰。制冰格42內的水凍成冰后，可以掀開蓋板43，將制冰格42從支撐條41上拿下來，將凍好的冰塊從制冰格42中取出，供用冷單位使用(如超市用來冷凍魚類等易腐食品)。這樣，就實現了能量的雙向利用，實現降本增效。
[0049]將反應液和催化劑從進料口10投入反應釜殼體I內的空腔2，然后通過電控裝置45啟動攪拌電機3，對反應液進行攪拌，水夾套5內的熱水使反應Il內的反應液保持適宜的溫度，從而加快反應。初始狀態下，為了迅速將反應液加熱到合適的反應溫度，可以通過電控裝置45打開輔助電磁閥16和調溫用循環栗36，此時第一盤管17和第二盤管18并聯起來作為冷凝器工作。調溫用循環栗36不斷將殼體空腔2底部的反應液通過吸液管37抽上去，然后噴灑到第二盤管18上，反應液被第二盤管18加熱后再重新落下。在第一盤管17通過水夾套5加熱反應液的基礎上，通過第二盤管18直接加熱反應液可以大大提高加熱速度，進而提高反應效率。當反應液溫度升高后，就可以通過電控裝置45關閉輔助電磁閥16從而關閉第二盤管18、同時關閉調溫用循環栗36，不再通過第二盤管18進行輔助加熱。
[0050]電控裝置45接收溫度傳感器47和壓力傳感器46的信號，當反應釜內壓力過高時打開泄壓電磁閥44進行泄壓，壓力正常后再關閉泄壓電磁閥44;當反應釜內溫度正常時，關閉壓縮機14;當反應釜內溫度較低時，開啟壓縮機14(此時輔助電磁閥16處于關閉狀態)；當反應釜內的溫度低于設定值(本領域技術人員可以根據具體反應的需要進行確定此設定值，屬于本領域技術人員的常規技能)或者反應釜內的溫度長時間不能上升到正常值時，開啟輔助電磁閥16以啟用第二盤管18;當反應釜內的溫度過高(如反應過程伴隨熱量釋放時可能出現反應釜內溫度過高的情況)時，電控裝置45調節四通電磁閥15，使四通電磁閥15的A口連通D 口、B 口連通C 口，這樣就使第一盤管17和第二盤管18作為蒸發器、同時第三盤管19作為冷凝器，從而得以對反應液進行迅速冷卻。當然，冷卻反應液時，應當停止制冰用循環栗25，以免加熱冰塊。
[0051]設計人員通過試驗和計算可以確定合適的壓簧31彈力，使壓縮機14正常穩定工作時，壓力自控閥24的調節閥板30遮擋一半控制通道33;運行過程中出現波動、壓縮機14吸氣壓力降低時，制冷劑的蒸發溫度降低(制冷劑的蒸發溫度隨著壓力的降低而降低)，導致第三盤管19溫度降低、相應的防凍液的溫度也會降低。此時如不減少防凍液的流量，將可能降低冰塊溫度，使冰塊的品質出現波動。壓力自控閥24解決了這一問題:當壓縮機14吸氣壓力降低時，壓簧31的彈力將調節閥板30向長孔28開口方向推動，從而減小控制通道33的過流面積，進而減少防凍液的流量(流量減少且溫度降低，單位時間內傳遞給制冰格42的冷量得以維持基本穩定)。壓縮機14吸氣壓力升高時，壓簧31被進一步壓縮，調節閥板向背離長孔28開口的方向移動，從而增大控制通道33的過流面積，進而增大防凍液的流量。這種對流量的調節是隨著壓縮機14吸氣壓力的波動(蒸發器的蒸發溫度及相應的蒸發壓力越低，吸氣壓力也越低，因此吸氣壓力的波動伴隨著蒸發溫度的波動)自動實時進行的，非常方便和及時。
[0052]防凍液的流量自動調節后，單位時間內傳遞給制冰格42的冷量得以維持基本穩定，從而使制冰過程更加穩定，產出的冰塊的品質也更加穩定。
[0053]本實用新型長期不使用時，可以打開排水閥7，將水夾套5內的水排空。反應完成后，打開出料閥9，將反應液排出、得到反應物。
[0054]以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.壓力控溫反應釜系統，其特征在于:包括反應釜、制冷制熱機構和制冰機構；反應釜包括殼體，殼體內設有用于容納反應液的空腔，殼體頂部中心處固定連接有攪拌電機，攪拌電機的軸向下通入所述空腔的底部，攪拌電機的下端部連接有攪拌葉片;殼體側壁及底壁外套設有水夾套，水夾套底部設有排水管，排水管上設有排水閥;殼體底部中心處向下連接有出料管，出料管上設有出料閥;殼體頂部設有進料口；水夾套上部連接有進水管； 制冷制熱機構包括壓縮機、四通電磁閥、輔助電磁閥、第一盤管、第二盤管、第三盤管和節流裝置，四通電磁閥具有A、B、C、D四個接口，四通電磁閥的A 口選擇連通C 口或者D口，四通電磁閥的B 口選擇連通D 口或者C 口； 壓縮機的排氣口通過制冷劑管路連接四通電磁閥的A 口，壓縮機的吸氣口通過制冷劑管路連接四通電磁閥的B 口 ；第一盤管和輔助電磁閥均通過制冷劑管路與四通電磁閥的C口相連接，輔助電磁閥通過制冷劑管路連接所述第二盤管，第二盤管和第一盤管均通過制冷劑管路與所述節流裝置的一端相連接，所述節流裝置的另一端連接所述第三盤管，第三盤管與四通電磁閥的D 口相連接； 制冰機構包括防凍液箱、壓力自控閥、制冰用循環栗和制冰裝置； 壓力自控閥包括閥體，閥體中部設有長孔，長孔具一個開口，壓縮機吸氣口與四通電磁閥之間的制冷劑管路通過所述長孔的開口與所述長孔相連通;長孔內滑動密封連接有閥芯； 閥芯包括間隔設置的調節閥板、承壓閥板以及連接調節閥板和承壓閥板的連接桿；調節閥板背離長孔開口的一側連接有壓簧，壓簧的另一端連接在長孔端部的閥體上；閥體內沿垂直于長孔的方向設有防凍液通路，防凍液通路通過所述長孔;所述長孔兩側的防凍液通路的截面呈外大內小的喇叭形;所述防凍液通路與長孔的交匯處形成控制通道，所述調節閥板朝向長孔的開口的一端位于控制通道的中部且調節閥板的另一端向背離長孔開口的方向伸出控制通道;朝向長孔開口方向，控制通道相鄰處的長孔內設有定位環，定位環固定連接在長孔的孔壁上;所述承壓閥板位于定位環與長孔開口之間的長孔內；所述承壓閥板和調節閥板分別與長孔內壁滑動密封連接;所述防凍液通路的一端作為壓力自控閥的進口且其另一端作為壓力自控閥的出口； 所述第三盤管位于防凍液箱內，防凍液箱的出口通過防凍液管連接制冰裝置的進口，制冰裝置的出口通過防凍液管連接制冰用循環栗的進口，制冰用循環栗的出口通過防凍液管連接壓力自控閥的進口，壓力自控閥的出口通過防凍液管連接防凍液箱的進口 ； 第一盤管位于水夾套內，第二盤管位于殼體空腔的側上部，第二盤管上方的殼體內設有調溫用循環栗，調溫用循環栗出口朝向第二盤管，調溫用循環栗的進口連接有吸液管，吸液管向下延伸至殼體空腔的底部。2.根據權利要求1所述的壓力控溫反應釜系統，其特征在于:所述反應釜的殼體頂部設有壓力表和溫度表。3.根據權利要求1所述的壓力控溫反應釜系統，其特征在于:所述節流裝置為毛細管或節流閥。
【文檔編號】B01J19/18GK205413036SQ201620277293
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】呂名秀, 楊柳, 孫志杰, 彭露, 馬世樂
【申請人】河南工程學院