CN105854760A - 一种脉动反应釜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉动反应釜，罐体下部为锥形并设有底阀，罐体上部设有电机连接减速机，再通过正弦波齿面差动联轴器连接罐体内的搅拌轴，搅拌轴上固定有搅拌浆；罐体下部有夹层空腔，泵输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管实现回流循环，泵连接腔体管路上有磁差动液振源；罐体经吸液管连接磁差动搅拌泵进液口，磁差动搅拌泵出液口通过管道导入罐体锥底。本发明能实现反应物的脉动性渗透，并且机械搅拌脉动和磁力脉动搅拌泵共同促进反应物接触传质的高效进行，换热流体脉动促进换热进行，尤其适合适合固液接触传质不充分的场合使用。

Description

一种脉动反应釜
技术领域
本发明涉及一种脉动反应釜，属于化工机械领域。
背景技术
反应釜是经常用到的化工机械，一般需要根据反应条件对反应釜进行配套设计，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。
现有的反应釜中难以适应接触传质不充分的固液反应，搅拌虽然能在一定程度上克服接触传质不充分的缺陷，但也存在能耗高、容易卡死的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、接触传质充分，反应过程中能实现反应物脉动性渗透的脉动反应釜，尤其适合固液接触传质不充分的场合使用。
为克服现有技术的不足，本发明采取以下技术方案：
一种脉动反应釜，包括罐体及其进料口，其特征在于：罐体下部为锥形并设有底阀，罐体上部设有电机连接减速机，再通过正弦波齿面差动联轴器连接罐体内的搅拌轴，搅拌轴上固定有搅拌浆；正弦波齿面差动联轴器包括主动轴、输出轴以及相互咬合的主动正弦波齿盘和被动正弦波齿盘，被动正弦波齿盘连接输出轴，主动正弦波齿盘通过花键连接主动轴，靠定位套、固定销及开口销限制下行程；定位套、固定销、开口销上方的花键和主动轴上依次设有弹簧、调节螺帽和锁紧螺帽，调节螺帽可调节弹簧压紧主动正弦波齿盘的压紧弹力，锁紧螺帽对调节螺帽实现锁紧，防止松动；罐体下部有夹层空腔，泵输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管实现回流循环，泵连接腔体管路上有磁差动液振源；磁差动液振源包括主动轴、传动轴以及主动磁盘和被动磁盘，被动磁盘连接传动轴，主动磁盘连接主动轴；主动磁盘和被动磁盘的磁极都按中心对称一一对应排布，如桔子的断面为典型小扇形中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动磁盘和被动磁盘之间设有不锈钢隔离罩实现密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩实现两磁盘的磁力传动，主动轴由电动机通过减速机驱动，传动轴固定连接过渡盘，过渡盘固定连接橡胶复合隔膜；罐体经吸液管连接磁差动搅拌泵进液口，磁差动搅拌泵出液口通过管道导入罐体锥底。
所述磁差动搅拌泵包括主动轴、主动磁筒和被动磁筒，主动磁筒和被动磁筒套装且磁极都按中心对称一一对应排布，如大园木桶套小园木桶且磁条如木桶的条木数量相等，位置精确南北极一一对应，都成中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动轴连接主动磁筒，被动磁筒连接搅拌室的叶轮并用法兰连接实现密封，搅拌室设有进液口和出液口；主动磁筒和被动磁筒之间设有不锈钢隔离罩进行密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩实现两磁筒的磁力传动，不锈钢隔离罩上有中心轴、轴承和卡环进行运动部件的固定与灵活转动。
所述叶轮上设有叶片。
所述磁差动搅拌泵的主动轴由电动机驱动。
装置工作时，物料由进料口加入罐体，罐体下部为锥形，便于完成反应后的物料彻底排出，罐体下部有夹层空腔，空腔可通冷热水对罐内物料进行加热与冷却，电机连接减速机再通过正弦波齿面差动联轴器连接搅拌轴，搅拌轴上固定有搅拌浆。
泵输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管实现回流循环，泵连接腔体管路上有磁差动液振源；吸液管可以抽取罐内上部液体，通过延伸管连接磁差动搅拌泵，磁差动搅拌泵出口通过管道导入罐体锥底，可进行泵循环锥底喷流，实现搅拌，防止物料沉积底部。
正弦波齿面差动联轴器的电机连接减速机并固定在机架上，输出轴连接搅拌轴，调节弹簧压紧适当；当电动机通过减速机带动主动正弦波齿面齿盘，由于输出轴连接搅拌轴，通过电机变频器调速，可以调节正弦波齿面差动联轴器传递扭矩，当扭矩够大时，主动齿盘与被动齿盘的正弦波齿面会相对滑动、离开、再度咬合进行这样的反复；这种主动齿盘与被动齿盘的正弦波齿面会相对滑动、离开、再度咬合反复进行，搅拌桨具有差动搅拌、脉动功能，使搅拌具有类似超声波的促进传质的功能。
磁差动液振源的电机固定连接减速机并固定连接机架，主动轴连接主动磁盘，被动磁盘通过传动轴固定连接过渡盘；当电动机通过减速机带动主动磁盘旋转，由于被动磁盘连接传动轴并固定连接过渡盘，被动磁盘不会旋转，但旋转的主动磁盘与被动磁盘的磁力会相对滑动、磁盘之间磁力互相排斥、再度吸引进行这样的反复；由于传动轴固定连接过渡盘，过渡盘固定连接橡胶复合隔膜，主动磁盘与被动磁盘的磁力会相对滑动、排斥、再度吸引进行这样反复，传动轴带动复合隔膜振动，复合隔膜振动就能使泵输出液体具有脉动功能，流体脉动就能扰动空腔内流体换热的液体滞留层，通过提高总传热系数，促进罐内物料的高效换热。
磁差动搅拌泵的核心为两磁筒，两磁筒的磁极都按中心对称一一对应排布，如大园木桶套小园，且木桶的条木数量相等，位置精确南北极一一对应，都成中心对称排布结构，然后封装为牢固一体。电动机实现电力转化为机械能，电动机通过主动轴连接主动磁筒，对应被动磁筒连接具有叶片的叶轮，法兰连接实现密封，不锈钢隔离罩能实现密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离实现两磁筒的磁力传动，不锈钢隔离罩上有中心轴、轴承、卡环进行运动部件的固定与灵活转动。
当输出转矩没有超过两磁筒能承载的最大转矩时，两磁筒排布的磁极能一一南北极对应，实现同步旋转，但当负载较大超出两磁筒能承载的最大转矩时，两磁筒就会出现差动，起到类似离合器打滑的保护作用，这时虽然传递的转矩、转速、功率都下降，但磁筒差动磁极的对准与错位磁力会反复变化为吸引、排斥继而能产生磁力脉动，这样输出的流体具有脉动、振动的特点。从罐体锥底喷流实现泵循环搅拌，防止物料沉积，同时具有液流脉动特性，促进传质。
与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：
1、换热流体脉动、机械搅拌脉动和磁力脉动搅拌泵共同促进固液传质换热和反应进行；
正弦波齿面差动搅拌振动源，磁盘差动的磁力吸引、排斥液体振动源和磁筒差动的磁力吸引、排斥搅拌脉动泵都具有鲜明特点，具有本领域技术人员难以预见的技术效果，促进固液反应物的脉动性渗透和充分反应。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图。
图2是正弦波齿面差动联轴器的三维结构示意图。
图3是磁差动液振源的平面结构示意图
图4是磁差动搅拌泵的平面结构示意图。
图中各标号表示：
1、罐体；2、正弦波齿面差动联轴器；3、减速机；4、磁差动液振源；5、磁差动搅拌泵；6、电机；7、泵；8、进料口；9、吸液管；10、输液管；11、搅拌轴；12、搅拌桨；13、回液管；14、底阀；21、主动轴；22、锁紧螺帽；23、调节螺帽；24、弹簧；25、主动正弦波齿盘；26、花键；27、开口销；28、固定销；29、定位套；30、被动正弦波齿盘；31、正弦波齿面；32、输出轴；41、电动机；42、减速机；43、主动轴；44、主动磁盘；45、不锈钢隔离罩；46、被动磁盘；47、法兰；48、传动轴；49、过渡盘；50、橡胶复合隔膜；51、电动机；52、主动轴；53、主动磁筒；54、法兰；55、不锈钢隔离罩；56、被动磁筒；57、叶片；58、卡环。
具体实施方式
现结合附图，对本发明进一步具体说明。
如图1-4所示脉动反应釜，包括罐体1及其进料口8，罐体1下部为锥形并设有底阀14，罐体上部设有电机6连接减速机3，再通过正弦波齿面差动联轴器2连接罐体内的搅拌轴11，搅拌轴11上固定有搅拌浆12；正弦波齿面差动联轴器2包括主动轴21、输出轴32以及相互咬合的主动正弦波齿盘25和被动正弦波齿盘30，被动正弦波齿盘30连接输出轴32，主动正弦波齿盘25通过花键26连接主动轴21，靠定位套29、固定销28及开口销27限制下行程；定位套29、固定销28、开口销27上方的花键26和主动轴21上依次设有弹簧24、调节螺帽23和锁紧螺帽22，调节螺帽23可调节弹簧24压紧主动正弦波齿盘25的压紧弹力，锁紧螺帽22对调节螺帽23实现锁紧，防止松动；罐体下部有夹层空腔，泵7输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管13实现回流循环，泵7连接腔体管路上有磁差动液振源4；磁差动液振源4包括主动轴43、传动轴48以及主动磁盘44和被动磁盘46，被动磁盘46连接传动轴48，主动磁盘44连接主动轴43；主动磁盘44和被动磁盘46的磁极都按中心对称一一对应排布，如桔子的断面为典型小扇形中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动磁盘44和被动磁盘46之间设有不锈钢隔离罩45实现密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩45实现两磁盘的磁力传动，主动轴43由电动机41通过减速机42驱动，传动轴48固定连接过渡盘49，过渡盘49固定连接橡胶复合隔膜50；罐体经吸液管9连接磁差动搅拌泵5进液口，磁差动搅拌泵5出液口通过管道导入罐体锥底。
所述磁差动搅拌泵5包括主动轴52、主动磁筒53和被动磁筒56，主动磁筒53和被动磁筒56套装且磁极都按中心对称一一对应排布，如大园木桶套小园木桶且磁条如木桶的条木数量相等，位置精确南北极一一对应，都成中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动轴52连接主动磁筒53，被动磁筒56连接搅拌室的叶轮并用法兰54连接实现密封，搅拌室设有进液口和出液口；主动磁筒53和被动磁筒56之间设有不锈钢隔离罩55进行密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩55实现两磁筒的磁力传动，不锈钢隔离罩55上有中心轴、轴承和卡环58进行运动部件的固定与灵活转动。
所述叶轮上设有叶片57。
所述主动轴52由电动机51驱动。
装置工作时，物料由进料口8加入罐体1，罐体下部为锥形，便于完成反应后的物料彻底排出，罐体下部有夹层空腔，空腔可通冷热水对罐内物料进行加热与冷却，电机连接减速机再通过正弦波齿面差动联轴器2连接搅拌轴11，搅拌轴11上固定有搅拌浆12。
泵7输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管13实现回流循环，泵7连接腔体管路上有磁差动液振源4；吸液管9可以抽取罐内上部液体，通过延伸管连接磁差动搅拌泵5，磁差动搅拌泵5出口通过管道导入罐体锥底，可进行泵循环锥底喷流，实现搅拌，防止物料沉积底部。
正弦波齿面差动联轴器2的电机6连接减速机3并固定在机架上，输出轴32连接搅拌轴11，调节弹簧压紧适当；当电动机通过减速机带动主动正弦波齿面齿盘25，由于输出轴32连接搅拌轴11，通过电机变频器调速，可以调节正弦波齿面差动联轴器2传递扭矩，当扭矩够大时，主动齿盘与被动齿盘的正弦波齿面会相对滑动、离开、再度咬合进行这样的反复；这种主动齿盘与被动齿盘的正弦波齿面会相对滑动、离开、再度咬合反复进行，搅拌桨12具有差动搅拌、脉动功能，使搅拌具有类似超声波的促进传质的功能。
磁差动液振源的电机41固定连接减速机42并固定连接机架，主动轴43连接主动磁盘44，被动磁盘46通过传动轴48固定连接过渡盘49；当电动机通过减速机带动主动磁盘44旋转，由于被动磁盘46连接传动轴48并固定连接过渡盘49，被动磁盘46不会旋转，但旋转的主动磁盘44与被动磁盘46的磁力会相对滑动、磁盘之间磁力互相排斥、再度吸引进行这样的反复；由于传动轴48固定连接过渡盘49，过渡盘49固定连接橡胶复合隔膜50，主动磁盘44与被动磁盘46的磁力会相对滑动、排斥、再度吸引进行这样反复，传动轴48带动复合隔膜50振动，复合隔膜50振动就能使泵7输出液体具有脉动功能，流体脉动就能扰动空腔内流体换热的液体滞留层，通过提高总传热系数，促进罐内物料的高效换热。
磁差动搅拌泵的核心为两磁筒，两磁筒的磁极都按中心对称一一对应排布，如大园木桶套小园，且木桶的条木数量相等，位置精确南北极一一对应，都成中心对称排布结构，然后封装为牢固一体。电动机51实现电力转化为机械能，电动机51通过主动轴52连接主动磁筒53，对应被动磁筒56连接具有叶片57的叶轮，法兰连接实现密封，不锈钢隔离罩55能实现密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离实现两磁筒的磁力传动，不锈钢隔离罩55上有中心轴、轴承、卡环进行运动部件的固定与灵活转动。
当输出转矩没有超过两磁筒能承载的最大转矩时，两磁筒排布的磁极能一一南北极对应，实现同步旋转，但当负载较大超出两磁筒能承载的最大转矩时，两磁筒就会出现差动，起到类似离合器打滑的保护作用，这时虽然传递的转矩、转速、功率都下降，但磁筒差动磁极的对准与错位磁力会反复变化为吸引、排斥继而能产生磁力脉动，这样输出的流体具有脉动、振动的特点。从罐体锥底喷流实现泵循环搅拌，防止物料沉积，同时具有液流脉动特性，促进传质。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种脉动反应釜，包括罐体及其进料口，其特征在于：罐体下部为锥形并设有底阀，罐体上部设有电机连接减速机，再通过正弦波齿面差动联轴器连接罐体内的搅拌轴，搅拌轴上固定有搅拌浆；正弦波齿面差动联轴器包括主动轴、输出轴以及相互咬合的主动正弦波齿盘和被动正弦波齿盘，被动正弦波齿盘连接输出轴，主动正弦波齿盘通过花键连接主动轴，靠定位套、固定销及开口销限制下行程；定位套、固定销、开口销上方的花键和主动轴上依次设有弹簧、调节螺帽和锁紧螺帽，调节螺帽可调节弹簧压紧主动正弦波齿盘的压紧弹力，锁紧螺帽对调节螺帽实现锁紧，防止松动；罐体下部有夹层空腔，泵输送冷热水进入夹层空腔对罐内物料进行加热与冷却，通过回液管实现回流循环，泵连接腔体管路上有磁差动液振源；磁差动液振源包括主动轴、传动轴以及主动磁盘和被动磁盘，被动磁盘连接传动轴，主动磁盘连接主动轴；主动磁盘和被动磁盘的磁极都按中心对称一一对应排布，如桔子的断面为典型小扇形中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动磁盘和被动磁盘之间设有不锈钢隔离罩实现密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩实现两磁盘的磁力传动，主动轴由电动机通过减速机驱动，传动轴固定连接过渡盘，过渡盘固定连接橡胶复合隔膜；罐体经吸液管连接磁差动搅拌泵进液口，磁差动搅拌泵出液口通过管道导入罐体锥底。
2.根据权利要求1所述的脉动反应釜，其特征在于：所述磁差动搅拌泵包括主动轴、主动磁筒和被动磁筒，主动磁筒和被动磁筒套装且磁极都按中心对称一一对应排布，如大园木桶套小园木桶且磁条如木桶的条木数量相等，位置精确南北极一一对应，都成中心对称排布结构，然后封装为牢固一体；主动轴连接主动磁筒，被动磁筒连接搅拌室的叶轮并用法兰连接实现密封，搅拌室设有进液口和出液口；主动磁筒和被动磁筒之间设有不锈钢隔离罩进行密封隔离，但磁力可以穿过不锈钢隔离罩实现两磁筒的磁力传动，不锈钢隔离罩上有中心轴、轴承和卡环进行运动部件的固定与灵活转动。
3.根据权利要求2所述的脉动反应釜，其特征在于：所述叶轮上设有叶片。
4.根据权利要求2或3所述的脉动反应釜，其特征在于：所述磁差动搅拌泵的主动轴由电动机驱动。
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