一种硝酸钾生产用真空冷却结晶装置的制作方法

本发明涉及硝酸钾生产，具体为一种硝酸钾生产用真空冷却结晶装置。

背景技术：

1、硝酸钾作为一种高附加值的无机化工原料，具有高溶解度、低吸潮性、无氯盐腐蚀等优异特性，广泛应用于农业、食品、医药、电子材料等多个核心领域，结晶过程是硝酸钾生产的核心环节，直接决定产品的纯度、粒度分布、晶体形貌及生产成本，其技术水平直接影响企业的市场竞争力，传统真空冷却结晶器采用单一夹套冷却或闪蒸降温模式，冷却效率低导致溶液过饱和度分布不均，易出现局部过饱和度过高引发的细晶暴增，在冷却结晶过程中，过饱和度易在冷却表面富集，导致结晶壁现象普遍存在。

2、为解决上述缺陷，现有技术（公告号cn218248609u，公告日2023-01-10的中国专利）一种硝酸钾生产用半成品冷却结晶装置，通过设置驱动电机、第一齿轮、第二齿轮、空心传动杆、空心冷却架配合固定滑环、限位环架、第一进液孔和第二进液孔便于将冷却液送至冷却结晶罐内腔的每个位置，便于对冷却结晶罐内不同位置的硝酸钾半成品进行换热冷却结晶，同时通过冷却环套内的冷却液对冷却结晶罐外部进行换热冷却，综上可知，通过两种方式同时对冷却结晶罐进行内外同时进行换热冷却，加快换热效率，避免冷却结晶罐内腔局部温度高低不一样，提高硝酸钾半成品冷却结晶的速度；

3、现有技术（公告号cn120022631b，公告日2025-07-01的中国专利）一种硝酸钾生产用真空降温结晶装置，通过设置的导冷组件、驱动组件、冷源组件，可以将低温冷却液持续通入结晶壳体内，与真空泵相互配合，加速硝酸钾的结晶，导冷组件的自转，可以搅动硝酸钾溶液，使溶液充分与导冷管接触，提高冷却效果，通过设置的刮除组件，可以在导冷组件的驱动下，同步自转，持续对结晶壳体的内侧壁和内底壁进行刮动，避免硝酸钾结晶物黏附在结晶壳体的内侧壁和内底壁上，减小硝酸钾结晶的粘附量，提高硝酸钾结晶的排净率，通过设置的被动组件，内接触片在外接触片的驱动下，先同向转动，积蓄钮力后反向转动，使内接触片与外接触片相互冲击碰撞，从而使内接触片与外接触片发生振动，利用传递的振动力，使硝酸钾结晶物不会黏附在导冷管和刮除组件上，进一步提高硝酸钾的排净率。

4、上述方案在使用的过程中，通过轴杆转动带动冷却件和刮刀转动，但是冷却过程中罐内形成显著温度梯度，冷却表面附近易出现局部过饱和度过高，引发大量细晶成核，晶浆混合依赖单一的轴向搅拌，局部溶液停留时间差异大，过饱和度累积进一步加剧细晶暴增，同时结晶清理时，采用刮刀转动刮除罐壁涂层，对于粘连牢固的结晶清除不彻底。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硝酸钾生产用真空冷却结晶装置，以解决上述背景技术中提出的现有的硝酸钾生产用真空冷却结晶装置，在使用的过程中，通过轴杆转动带动冷却件和刮刀转动，但是冷却过程中罐内形成显著温度梯度，冷却表面附近易出现局部过饱和度过高，引发大量细晶成核，晶浆混合依赖单一的轴向搅拌，局部溶液停留时间差异大，过饱和度累积进一步加剧细晶暴增，同时结晶清理时，采用刮刀转动刮除罐壁涂层，对于粘连牢固的结晶清除不彻底的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硝酸钾生产用真空冷却结晶装置，包括罐体，罐体中部贯穿密封轴承连接有轴杆，所述轴杆外侧对称固定有桁架，所述桁架位于罐体内侧顶部，所述桁架底部设置有冷却管，桁架外端固定有刮板；

3、所述桁架上密封转动连接有齿轮，且齿轮的底部连接有冷却管，所述桁架的内部以及轴杆的顶部设置有驱动组件，驱动组件包括滑动连接于桁架中与齿轮啮合的齿条，所述罐体内壁中设置有隔腔，隔腔中铺设有外冷管，所述刮板中设置有加强清洁组件，加强清洁组件通过开合滑动提高清洁力度，所述冷却管和刮板的间隙处设置有振动辅助组件，振动辅助组件通过电磁脉动激振减少冷却管和刮板上的结晶附着。

4、进一步的，所述罐体顶部和底部分别配备进料口，真空器，温度感应器以及出料口，所述罐体顶部后侧安装有电机，所述电机的输出端外侧以及轴杆的顶部外侧设置有相互啮合的驱动齿环，轴杆带动桁架、冷却管和刮板同步周向转动，所述冷却管的顶部和底部分别通过连接管穿过轴杆的中心轴线与输入管和输出管相连通，所述输入管和输出管安装于罐体的左侧外部。

5、进一步的，所述隔腔中的外冷管的顶部和底部分别通过连接管与输入管和输出管相连通，所述外冷管和冷却管均设置为螺旋状结构，并且冷却管的螺旋状结构从上至下由疏转密。

6、进一步的，所述驱动组件包括对称滑动连接于轴杆顶部外侧的滑块，所述滑块与轴杆之间安装有第一弹簧，所述滑块间歇性与固定块错位抵触，所述固定块对称固定于罐体的顶部，所述固定块的底部固定有拉绳，所述拉绳的底部与齿条相连接，所述齿条与桁架的滑动空间之间连接有第二弹簧。

7、进一步的，所述滑块和固定块均设置为等边三角形结构，所述齿条通过滑块、第一弹簧、固定块、拉绳和第二弹簧水平往复滑动，所述冷却管通过齿条和齿轮构成往复转动结构，所述冷却管转动形成的水流带动摆动板上下摆动，所述摆动板等间距对称铰接于轴杆的外侧。

8、进一步的，所述加强清洁组件包括对称滑动连接于刮板外侧内部的擦板，所述擦板的外侧与刮板内壁之间安装有第三弹簧，所述刮板外侧内部的中线上固定有电磁铁，所述刮板内壁上固定有磁片，且磁片与电磁铁相对设置。

9、进一步的，所述电磁铁由储能电源供电，且储能电源安装于桁架的内部，所述齿条的端部与开关抵触，所述开关安装于桁架的内部，所述储能电源提供交流电。

10、进一步的，所述振动辅助组件包括贯穿转动连接于桁架上的半齿辊，所述半齿辊的顶部通过链轮组件与齿轮的顶部相连接，所述半齿辊的底部位于齿框的内侧中部，所述齿框滑动连接于桁架的底部，所述齿框前后侧内壁上的凸齿等间距交错设置，所述齿框通过半齿辊构成左右移动结构，所述齿框底部两侧对称固定有电磁板，所述电磁板与弹性金属片相对设置，所述弹性金属片的中部固定安装于桁架的底部。

11、进一步的，所述电磁板通过齿框间歇性与左右两侧的弹性金属片靠近，所述电磁板设置为“u”字形结构，所述弹性金属片的两侧通过磁吸力产生振动。

12、进一步的，所述电磁板由储能电源供电，所述电磁板靠近弹性金属片时，弹性金属片两侧翘起，电磁板远离弹性金属片时，弹性金属片两侧复位对冷却管和刮板外部振动敲击，通过间歇式通断交流电产生非接触式间歇振动，破坏冷却管和刮板表面过饱和度富集层，抑制结晶壁生成。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、该硝酸钾生产用真空冷却结晶装置，在使用过程中，通过公转搅拌、冷却管往复自转、分级换热、间歇开合刮壁、非接触脉动激振的多重作用，实现硝酸钾溶液在真空环境下的均匀冷却与稳定结晶，从根源解决过饱和度分布不均、细晶暴增、冷却表面与罐壁结晶附着难以清除的技术问题。

15、1、进一步的，采用公转搅拌配合冷却管往复自转的双动冷却结构，结合上疏下密的螺旋冷却管与罐体外冷管形成内外分级协同冷却体系，可显著降低罐内温度梯度，使溶液过饱和度全域均匀分布，从源头避免局部过饱和过高引发的细晶暴增，相较于传统固定冷却管结构，冷却均匀性与结晶稳定性大幅提升。

16、2、进一步的，通过滑块、固定块、齿条与齿轮构成纯机械式往复驱动机构，无需额外动力源即可实现冷却管自动往复旋转，配合摆动板强化溶液扰动与边界层破坏，有效提升换热效率与流场均匀性，机构联动可靠、运行稳定，具备显著的结构创造性与节能优势。

17、3、进一步的，设置电磁铁、磁片、擦板与弹性复位件组成的加强清洁组件，利用交流电间歇驱动实现擦板自动伸缩开合，在刮板公转基础上进一步增强罐壁刮擦力度，可有效清除顽固结晶附着，解决传统刮刀清洁不彻底、易损伤壁面的问题，防结壁效果突出且运行自适应能力强。

18、4、进一步的，采用半齿辊、齿框、电磁板与弹性金属片构成非接触电磁振动辅助机构，通过电磁板间歇靠近实现无接触脉动激振，利用磁极交变产生的振动作用破坏冷却表面过饱和度富集层，全程无机械摩擦、无磨损、不影响结晶形貌，在抑制结晶壁生成方面具备新颖性与突出技术效果。