CN106075950B - 一种双驱动超重力旋转填料床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双驱动超重力旋转填料床，属于化工及冶金设备技术领域。本发明包括动力传递结构、液体喷洒结构、转轴结构、液体传质结构及固定构件结构。本发明双电机驱动增加了反应器的可调参数，带实心锥形的喷嘴提高了初次混合传质效率，飞溅盘和带斜面凸起的下旋转盘能将下坠的液滴重新甩向填料层，带直角弯角的压边条带来的旋流与超重力一同影响着混合液体的运动轨迹，以上措施都能起到延长混合时间、增大传质面积、提高传质效率的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种双驱动超重力旋转填料床，属于化工及冶金设备技术领域。
背景技术
超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，自超重力机问世以来，在国内外受到广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点，使得超重力技术在化工、环保、材料、生物等工业领域中有广阔的商业化应用前景。
中国专利数据库中已有一些属于超重力场反应方法或反应设备的专利申请件，例如CN1686591A号“多层折流超重力旋转床装置”中，在静止不动的壳体上盖上固定有同心圆环的静折流圈，在转子上固定有同心圆环的动折流圈，通过液体分布器进液，动折流圈随转子旋转产生超重力，适用于气液反应。CN201529413U号的“一种多级逆流式超重力旋转床装置”，在动折流各环之间添加了填料，分为上下两层，将下层的液体作为回流液返回给上层，适用于气液反应。类似专利还有CN102258880A的“一种分段进液强化转子端效应的超重力旋转床”，CN201752587U的“带多层圆筒式转动液体分布器的超重力旋转床”等。多数专利中涉及到超重力旋转填料床结构类似，均采用单电机驱动，高的电机转速对转轴提出了较高的装配调试要求；多数专利应用为气液反应，适用于液液传质反应的超重力旋转床所见不多。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种双驱动超重力旋转填料床。该填料床采用双电机驱动，增加了超重力萃取反应器的可调参数，带实心锥形的喷嘴增加了液体的雾化效果，飞溅盘和带斜面的下旋转盘使下落的液滴再次返回填料层，使填料层的传质面积得到高效利用。
本发明技术方案是：一种双驱动超重力旋转填料床，包括动力传递结构、液体喷洒结构、转轴结构、液体传质结构及固定构件结构；动力传递结构为上下两套对称的动力传递机构；所述液体喷洒结构包括旋转接头15、喷嘴19和飞溅盘24，液体喷洒结构为上下两套对称的结构；所述转轴结构包括油封8、轴承11、端盖密封圈12、轴承端盖13、圆螺母Ⅰ14、旋转轴18；转轴结构为上下两套对称的结构；所述液体传质结构包括上旋转盘20、上盘内环21、上盘外环22、下盘内环23、下盘外环25、下旋转盘26；所述固定构件结构包括机架1、电机支架2、电机3、壳体4、上盖6和下盖29，壳体4和上盖6、下盖29之间分别设有上盖密封垫5和下盖密封垫28；
所述固定构件结构中电机支架2焊接固定在机架1上，电机3通过螺栓联接固定在电机支架2上，电机3通过动力传递结构的同步带轮17将动力传递给旋转轴18；
所述转轴结构中的轴承座9固定在上盖6上，旋转轴18通过轴承11、轴套10、轴承端盖13固定在轴承座9上，旋转轴18从中间位置垂直插入壳体4内部，转轴为空心轴；
所述转轴结构中将油封8放入上盖6的盲孔中，将旋转轴18垂直插入上盖6中央通孔，将轴承11、轴套10和圆螺母Ⅰ14依次装配到旋转轴18上，装配轴承座9，用螺钉联接将其固定在上盖6上，用螺钉联接将端盖密封垫12和轴承端盖13固定在轴承座9的上端。
所述液体喷洒结构中旋转接头15的固定端与进液管道相连，旋转端与旋转轴18通过内外管螺纹固定联接，并通过圆螺母Ⅱ16固定，喷嘴19通过内外管螺纹联接固定在旋转轴18的底部，飞溅盘24固定在喷嘴19和旋转轴18之间；
所述液体传质结构中，上旋转盘20通过螺钉联接固定在旋转轴18的法兰盘上，上盘内环21和上盘外环22通过螺钉联接固定在上旋转盘20上，下旋转盘26通过螺钉联接固定在下面一套转轴结构的旋转轴18的法兰盘上，下盘内环23和下盘外环25通过螺钉联接固定在下旋转盘26上。
优选地，所述旋转轴18为带法兰盘的阶梯轴，法兰盘上均布用于螺纹联接的通孔，旋转轴18两端分别开有用于联接旋转接头15和喷嘴19的内管螺纹孔。
优选地，上盘内环21、上盘外环22、下盘内环23和下盘外环25均为带联接法兰的多孔板圆筒，多孔板圆筒为厚度1~2mm的不锈钢板，表面均匀分布直径为3~4mm的微孔，多孔板圆筒内侧附着厚度1~2mm的不锈钢填料层，多孔板圆筒的上下底面每隔450均与分布有压边条（如图7所示的外环压边条31、内环压边条32），压边条为横截面弯曲成直角的不锈钢板。
优选地，所述喷嘴19为带实心锥形的不锈钢雾化加湿喷嘴，喷流角度为45°~120°。
优选地，所述飞溅盘24为中空圆环不锈钢板，厚度为1~1.5mm，在其上表面每隔60°均匀分布有宽度为2~3mm，高度为2mm的凸起。
优选地，所述上旋转盘20为中间凸起的不锈钢圆盘，圆盘上留有绕轴心均匀分布的螺纹孔。
优选地，所述下旋转盘26为含3层斜面凸起的不锈钢板，斜面倾角为135°~145°，凸起高度为2~4mm。
该双驱动超重力旋转填料床上部分的电机3停止转动，只调节下部分的电机3，该双驱动超重力旋转填料床转化为动静盘式折流超重力旋转填料床。
本发明的工作过程是：
本发明装置使用时，同时开启上、下两电机3电源，通过数显调频器及电源的接线方式可以分别调节上、下旋转轴18的转速及旋转方向。通过高压隔膜泵及玻璃转子流量计调节两相液体的压力和流速后，将两相液体分别通过上、下的旋转接头15，进入到上、下旋转轴18的轴内腔室，通过上、下喷嘴19向外喷射，因为采用带实心锥形的不锈钢雾化加湿喷嘴，雾化效果明显，液体将分散成微小的液滴实现逆流撞击，大部分的混合后的液滴会在上、下旋转轴18提供的离心力的作用下向外喷射，依次穿过上盘内环21、下盘内环23、上盘外环22和下盘外环25，最后喷向壳体4的内壁，在内壁上收集后，经过排液口30排出。部分液滴在重力的作用向下坠落，遇到随下旋转轴18一同旋转的飞溅盘24，飞溅盘24上沿周向均布的凸起类似旋转叶片，将下坠的液体重新甩向上盘内环。下旋转盘26在各填料层之间设有倾角为135°~145°的斜面凸起，这些斜面凸起能将下落到下旋转盘26的液滴反击回到对应的填料层，使各填料层之间的液体混合轨迹更趋于复杂，延长了混合时间，增大了传质面积，提高了传质效率。上盘内环21、下盘内环23、上盘外环22和下盘外环25均采用多孔钢板、贴附填料层、90度弯角压边条固定的方式，90度弯角压边条在圆周方向呈均匀分布，在旋转轴18的作用下，将产生强大的旋流与由离心力产生的超重力一同影响着混合液体的运动轨迹，进一步延长了混合时间，提高了传质效率。停机时，壳体4可能产生较大的压强不利于混合液体从排液口流出，在上盖6上开设有用于泄压的排气孔7。为适用于气液反应，在壳体4侧边开设有进气口27，将上喷嘴19从上旋转轴18分离，使上旋转轴不转时，上旋转接头可以成为出气口。
反应器内各部件的材质均为耐腐蚀的不锈钢。所有多孔板中小孔直径的大小及小孔间的间距需根据具体的液体粘度与性质决定。
本发明的有益效果是：
1、双电机驱动，增加了超重力萃取反应器的可调参数同时降低电机转速，降低了整机装配精度要求；
2、两相液体经过带实心锥形的不锈钢雾化加湿喷嘴，雾化效果明显，提高了初次混合传质效率；
3、带沿周向均布凸起的飞溅盘和带斜面凸起的下旋转盘能将下坠的液滴重新甩向填料层，延长了混合时间，增大了传质面积，提高了传质效率。
4、带90度弯角压边条在圆周方向呈均匀分布带来的旋流与由离心力产生的超重力一同影响着混合液体的运动轨迹，进一步延长了混合时间，提高了传质效率。
5、多孔板的采用避免了传统填料可能出现的堵塞现象。
附图说明
图1是本发明双驱动超重力旋转填料床主体结构示意图；
图2是本发明双驱动超重力旋转填料床的整体结构示意图；
图3是本发明双驱动超重力旋转填料床的旋转轴结构示意图；
图4是本发明双驱动超重力旋转填料床的飞溅盘俯视示意图；
图5是本发明双驱动超重力旋转填料床的上旋转盘装配示意图；
图6是本发明双驱动超重力旋转填料床的下旋转盘装配示意图；
图7是本发明双驱动超重力旋转填料床的下旋转盘装配俯视示意图。
图中：1-机架，2-电机支架，3-电机，4-壳体，5-上盖密封垫，6-上盖，7-排气孔，8-油封，9-轴承座，10-轴套，11-轴承，12-端盖密封垫，13-轴承端盖，14-圆螺母Ⅰ，15-旋转接头，16-圆螺母Ⅱ，17-同步带轮，18-旋转轴，19-喷嘴，20-上旋转盘，21-上盘内环，22-上盘外环，23-下盘内环，24-飞溅盘，25-下盘外环，26-下旋转盘，27-进气口，28-下盖密封垫，29-下盖，30-排液口，31-外环压边条，32-内环压边条。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-7所示，一种双驱动超重力旋转填料床，包括动力传递结构、液体喷洒结构、转轴结构、液体传质结构及固定构件结构；动力传递结构为上下两套对称的动力传递机构；所述液体喷洒结构包括旋转接头15、喷嘴19和飞溅盘24，液体喷洒结构为上下两套对称的结构；所述转轴结构包括油封8、轴承11、端盖密封圈12、轴承端盖13、圆螺母Ⅰ14、旋转轴18；转轴结构为上下两套对称的结构；所述液体传质结构包括上旋转盘20、上盘内环21、上盘外环22、下盘内环23、下盘外环25、下旋转盘26；所述固定构件结构包括机架1、电机支架2、电机3、壳体4、上盖6和下盖29，壳体4和上盖6、下盖29之间分别设有上盖密封垫5和下盖密封垫28；
所述固定构件结构中电机支架2焊接固定在机架1上，电机3通过螺栓联接固定在电机支架2上，电机3通过动力传递结构的同步带轮17将动力传递给旋转轴18；
所述转轴结构中的轴承座9固定在上盖6上，旋转轴18通过轴承11、轴套10、轴承端盖13固定在轴承座9上，旋转轴18从中间位置垂直插入壳体4内部，转轴为空心轴；
所述转轴结构中将油封8放入上盖6的盲孔中，将旋转轴18垂直插入上盖6中央通孔，将轴承11、轴套10和圆螺母Ⅰ14依次装配到旋转轴18上，装配轴承座9，用螺钉联接将其固定在上盖6上，用螺钉联接将端盖密封垫12和轴承端盖13固定在轴承座9的上端。
所述液体喷洒结构中旋转接头15的固定端与进液管道相连，旋转端与旋转轴18通过内外管螺纹固定联接，并通过圆螺母Ⅱ16固定，喷嘴19通过内外管螺纹联接固定在旋转轴18的底部，飞溅盘24固定在喷嘴19和旋转轴18之间；
所述液体传质结构中，上旋转盘20通过螺钉联接固定在旋转轴18的法兰盘上，上盘内环21和上盘外环22通过螺钉联接固定在上旋转盘20上，下旋转盘26通过螺钉联接固定在下面一套转轴结构的旋转轴18的法兰盘上，下盘内环23和下盘外环25通过螺钉联接固定在下旋转盘26上。上、下旋转轴18通过其法兰盘的螺钉联接分别将上旋转盘20和下旋转盘26固定，旋转轴18两端分别通过内外管螺纹联接与旋转接头15和喷嘴19固定联接。
实施例2：如图1-7所示，一种双驱动超重力旋转填料床，包括动力传递结构、液体喷洒结构、转轴结构、液体传质结构及固定构件结构；动力传递结构为上下两套对称的动力传递机构；所述液体喷洒结构包括旋转接头15、喷嘴19和飞溅盘24，液体喷洒结构为上下两套对称的结构；所述转轴结构包括油封8、轴承11、端盖密封圈12、轴承端盖13、圆螺母Ⅰ14、旋转轴18；转轴结构为上下两套对称的结构；所述液体传质结构包括上旋转盘20、上盘内环21、上盘外环22、下盘内环23、下盘外环25、下旋转盘26；所述固定构件结构包括机架1、电机支架2、电机3、壳体4、上盖6和下盖29，壳体4和上盖6、下盖29之间分别设有上盖密封垫5和下盖密封垫28；
所述固定构件结构中电机支架2焊接固定在机架1上，电机3通过螺栓联接固定在电机支架2上，电机3通过动力传递结构的同步带轮17将动力传递给旋转轴18；
所述转轴结构中的轴承座9固定在上盖6上，旋转轴18通过轴承11、轴套10、轴承端盖13固定在轴承座9上，旋转轴18从中间位置垂直插入壳体4内部，转轴为空心轴；
所述转轴结构中将油封8放入上盖6的盲孔中，将旋转轴18垂直插入上盖6中央通孔，将轴承11、轴套10和圆螺母Ⅰ14依次装配到旋转轴18上，装配轴承座9，用螺钉联接将其固定在上盖6上，用螺钉联接将端盖密封垫12和轴承端盖13固定在轴承座9的上端。
所述液体喷洒结构中旋转接头15的固定端与进液管道相连，旋转端与旋转轴18通过内外管螺纹固定联接，并通过圆螺母Ⅱ16固定，喷嘴19通过内外管螺纹联接固定在旋转轴18的底部，飞溅盘24固定在喷嘴19和旋转轴18之间；
所述液体传质结构中，上旋转盘20通过螺钉联接固定在旋转轴18的法兰盘上，上盘内环21和上盘外环22通过螺钉联接固定在上旋转盘20上，下旋转盘26通过螺钉联接固定在下面一套转轴结构的旋转轴18的法兰盘上，下盘内环23和下盘外环25通过螺钉联接固定在下旋转盘26上。上、下旋转轴18通过其法兰盘的螺钉联接分别将上旋转盘20和下旋转盘26固定，旋转轴18两端分别通过内外管螺纹联接与旋转接头15和喷嘴19固定联接。
优选地，所述旋转轴18为带法兰盘的阶梯轴，法兰盘上均布用于螺纹联接的通孔，旋转轴18两端分别开有用于联接旋转接头15和喷嘴19的内管螺纹孔。
优选地，上盘内环21、上盘外环22、下盘内环23和下盘外环25均为带联接法兰的多孔板圆筒，多孔板圆筒为厚度1~2mm的不锈钢板，表面均匀分布直径为3~4mm的微孔，多孔板圆筒内侧附着厚度1~2mm的不锈钢填料层，多孔板圆筒的上下底面每隔450均与分布有压边条（如图7所示的外环压边条31、内环压边条32），压边条为横截面弯曲成直角的不锈钢板。
优选地，所述喷嘴19为带实心锥形的不锈钢雾化加湿喷嘴，喷流角度为45°~120°。
优选地，所述飞溅盘24为中空圆环不锈钢板，厚度为1~1.5mm，在其上表面每隔60°均匀分布有宽度为2~3mm，高度为2mm的凸起。
优选地，所述上旋转盘20为中间凸起的不锈钢圆盘，圆盘上留有绕轴心均匀分布的螺纹孔。
优选地，所述下旋转盘26为含3层斜面凸起的不锈钢板，斜面倾角为135°~145°，凸起高度为2~4mm。
实施例3：如实施案例2所述，只启动下层电机，上层电机不运转，去掉上面一套转轴结构的旋转轴18底部的喷嘴19，上旋转接头15设定为出气口，从进气口27通入气体，其他条件保持不变，该设备可以转化为适用于气液反应的折流式超重力旋转填料床。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种双驱动超重力旋转填料床，其特征在于：包括动力传递结构、液体喷洒结构、转轴结构、液体传质结构及固定构件结构；动力传递结构为上下两套对称的动力传递机构；
所述液体喷洒结构包括旋转接头（15）、喷嘴（19）和飞溅盘（24），液体喷洒结构为上下两套对称的结构；
所述转轴结构包括油封（8）、轴承（11）、端盖密封圈（12）、轴承端盖（13）、圆螺母Ⅰ（14）、旋转轴（18）；转轴结构为上下两套对称的结构；
所述液体传质结构包括上旋转盘（20）、上盘内环（21）、上盘外环（22）、下盘内环（23）、下盘外环（25）、下旋转盘（26）；
所述固定构件结构包括机架（1）、电机支架（2）、壳体（4）、上盖（6）和下盖（29）；
所述固定构件结构中电机支架（2）固定在机架（1）上，动力传递结构的电机（3）固定在电机支架（2）上，电机（3）通过动力传递结构的同步带轮（17）将动力传递给旋转轴（18）；
所述转轴结构中的轴承座（9）固定在上盖（6）上，旋转轴（18）通过轴承（11）、轴套（10）、轴承端盖（13）固定在轴承座（9）上，旋转轴（18）从中间位置垂直插入壳体（4）内部，转轴为空心轴；
所述液体喷洒结构中旋转接头（15）的固定端与进液管道相连，旋转端与旋转轴（18）固定联接，喷嘴（19）固定在旋转轴（18）的底部，飞溅盘（24）固定在喷嘴（19）和旋转轴（18）之间；
所述液体传质结构中，上旋转盘（20）固定在旋转轴（18）的法兰盘上，上盘内环（21）和上盘外环（22）固定在上旋转盘（20）上，下旋转盘（26）固定在下面一套转轴结构的旋转轴（18）的法兰盘上，下盘内环（23）和下盘外环（25）固定在下旋转盘（26）上；
所述喷嘴（19）为带实心锥形的不锈钢雾化加湿喷嘴，喷流角度为45°~120°；
所述飞溅盘（24）为中空圆环不锈钢板，厚度为1~1.5mm，在其上表面每隔60°均匀分布有宽度为2~3mm，高度为2mm的凸起；
所述上旋转盘（20）为中间凸起的不锈钢圆盘，圆盘上留有绕轴心均匀分布的螺纹孔；
所述下旋转盘（26）为含3层斜面凸起的不锈钢板，斜面倾角为135°~145°，凸起高度为2~4mm。
2.根据权利要求1所述的双驱动超重力旋转填料床，其特征在于：所述旋转轴（18）为带法兰盘的阶梯轴，法兰盘上均布用于螺纹联接的通孔，旋转轴（18）两端分别开有用于联接旋转接头（15）和喷嘴（19）的内管螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的双驱动超重力旋转填料床，其特征在于：上盘内环（21）、上盘外环（22）、下盘内环（23）和下盘外环（25）均为带联接法兰的多孔板圆筒，多孔板圆筒为厚度1~2mm的不锈钢板，表面均匀分布直径为3~4mm的微孔，多孔板圆筒内侧附着厚度1~2mm的不锈钢填料层，多孔板圆筒的上下底面每隔45°均匀分布有压边条，压边条为横截面弯曲成直角的不锈钢板。
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