CN109225087B - 一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置 - Google Patents

一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置，包括标准挡板、活动挡板、可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置和可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置，活动挡板的上端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置安装在标准挡板上，活动挡板的下端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置与标准挡板活动连接。本申请是基于国家标准选择和安装壁挡板基础上进行的拓展研究，本装置具有不需要加入额外的能源动力、工艺适应性强、可减少实验的次数、实验可比拟性强、易于操作、能提高装置的整体效率、使用安全可靠等诸多优点。

Description

一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置
技术领域
本发明涉及化工机械设备领域中的搅拌式反应罐，尤其是一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置。
背景技术
搅拌式反应罐是化工厂中常见的反应设备，在石油化工、医药、食品等领域得到了广泛的应用，是精细化工必备的设备，可用来完成搅拌混合、水解、结晶、加热混配、恒温恒压反应等工艺过程。搅拌式反应罐的工作过程中，搅拌混合是其中一个关键的工作环节，大多数反应过程都要求物料充分地混合且不产生影响反应进行的漩涡，而搅拌式反应罐搅拌混合效果的一个重要决定因素就在于安装挡板数量、结构和位置。目前对于搅拌式反应罐的研究方向主要包括搅拌桨型的特性研究与优化搅拌桨转速对流场的影响；挡板结构对搅拌效果的优化。通常增加挡板数及其宽度，功率消耗也会增加，但增加到一定值以后，功率消耗就不会再增加此时的工况就称为“全挡板条件”。具备全挡板条件挡板的搅拌式反应罐相对非全挡板条件挡板的搅拌式反应罐而言，能有效消除罐内流体漩涡，增强湍动作用，并能加强罐内物料的搅拌混合特性，且更能节能环保。虽然壁挡板按生产要求不一定要做到符合全挡板条件，但是壁挡板和搅拌桨的轴功率有效匹配则是安装壁挡板的关键。
然而，搅拌式反应罐的壁挡板设计必须考虑预期的效率机制，这一点在目前研究中还不够充分；既没有深入了解制约壁挡板和搅拌桨功率有效匹配的众多因素以及壁挡板结构变化对搅拌式反应罐搅拌过程中流体流动动力学的影响机理，也没有掌握最佳效率点形成的条件，因此，很难设计出更为高效节能的装置。
搅拌器挡板一般是竖向固定在容器内壁上的长条形板，这种挡板的作用是能消除搅拌器在搅拌液体时产生的涡流(容器中心的“圆柱形回转区”)，使径流型搅拌器产生轴向液流和剪切作用，增大搅拌强度，这种挡板适用于径流型桨叶在湍流区操作。使用挡板可以较好地达到模型罐与生产上使用的大罐流型相同。
根据《化工工艺设计手册》(国家医药管理局上海医药设计院)和《压力容器与化工设备实用手册》(化学工业出版社)对长条形挡板壁挡板选取原则是：按生产要求，不一定要做到符合全挡板条件。长条形挡板结构和几何尺寸按下列原则选取：
①.挡板的通用尺寸宽度
Figure BDA0001771632460000021
间隙Sb；挡板数量Zb；4个(标准数量)；
当挡板数Zb＝4时，已满足全挡板条件(即Zb>4时，搅拌器的轴功率不再增加)，当搅拌容器直径Db<1m时，Zb＝2～4个；搅拌容器直径Db>1m时，Zb＝4～6。
②.挡板与搅拌容器内壁的间隙Sb设置：
被搅拌液体的粘度μ<100mPa·s(低粘度)时，Sb＝0；
被搅拌液体的粘度μ＝100～2500mPa·s(中粘度)或介质为固－液两相时，Sb>0；间隙Sb的大小根据不同的搅拌器桨叶而定；
当被搅拌液体的粘度μ≥2500mPa·s(高粘度)时，为避免固体粒子堆积或粘滞液体在挡板处形成死角，挡板在搅拌容器内壁倾斜固定；挡板的倾斜方向为液体流动方向相同。
当被搅拌液体的粘度μ≥5000mPa·s时，不设挡板(因为高粘度的液体在搅拌时有挡板反而会干扰液体的搅拌流动，降低搅拌效果)。
③.挡板在搅拌容器内的设置高度：
挡板上缘一般与搅拌容器内的液面平齐，当液面上有轻质易浮且不易润湿的固体物料时，挡板上缘可低于液面100～150mm，这样可形成漩涡，润湿固体物料；挡板的下缘一般与搅拌容器封头的切线齐平。对于需要在搅拌容器底部将介质中的轻质物料沉降分离出来时，则将挡板下缘高于搅拌桨之上，这样可使容器底部维持水平回转流，有利于较重物料的沉降。
综上所述，现有国家标准规定的挡板的结构形状是统一标准的，并固定地分为几种形式，且这几种挡板的取值范围十分宽泛，很难做到搅拌功率与搅拌罐的壁挡板匹配(如图1所示，是没有加装可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的装配图，它是依据现有国家标准规定的挡板的结构形状制作的)。设计者为了获得较高的搅拌功率和搅拌罐的壁挡板匹配效率需要做大量的实验来支撑他们的选择；另一方面，搅拌输出扭矩是电动机功率选择的主要依据，现在，很多搅拌罐生产厂家都存在电动机功率选择过大或过小的状况，造成大量的资源浪费和电动机过载损坏的影响。
因此，本专利申请的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置是基于国家标准选择和安装壁挡板基础上进行的拓展研究。
发明专利内容
本发明专利的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种构思巧妙、设计科学、使用方便且能减少实验次数和资源浪费的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置。
本发明专利的目的是通过以下技术手段实现的：
一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置，其特征在于：包括标准挡板、活动挡板、可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置和可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置，活动挡板的上端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置安装在标准挡板上，活动挡板的下端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置与标准挡板活动连接。
而且，所述的标准挡板包括主板，该主板的上端制出水平的长孔，主板的下端制出下安装孔，主板的上部设置上部凸起，主板的下部设置下部凸起。
而且，所述的活动挡板包括板体，该板体的整体形状与标准挡板的主板形状相吻合，在板体的上部制出与标准挡板上部凸起相配合的凹槽，在板体的下部制出与标准挡板下部凸起相配合的开槽；板体的上端和下端分别制出上通孔和下通孔。
而且，所述的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置包括固定把手、垫片、锁紧螺母、球形螺母和旋转杆，固定把手穿过活动挡板上端所制上通孔和标准挡板上端所制长孔，且固定把手的后端与活动挡板焊接连接，固定把手的前端使用垫片和锁紧螺母固定，该锁紧螺母上安装一个旋转杆，该旋转杆的轴线与固定把手的轴线为垂直设置，在旋转杆的末端同轴安装一个球形螺母。
而且，所述的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置包括螺栓、垫片、螺母和开口销，螺栓的螺栓杆穿过活动挡板下端所制下通孔和标准挡板下端所制下安装孔，并使用螺母固定，在螺栓杆上同轴穿装垫片，该垫片为多个，其分别位于螺栓头部与活动挡板之间、螺母内侧壁与标准挡板之间，位于螺母内侧壁与标准挡板之间的垫片与螺母内侧壁之间具有0.2-0.5mm间隙，在螺栓杆上同轴安装一个开口销，开口销位于螺母外侧且顶压在螺母的外侧壁上。
本发明专利的优点和积极效果是：
1、本装置不需要加入额外的能源动力，获取最佳的工艺适应性，以达到最大工作效率，实现高效节能的目标。
2、本装置工艺适应性强，并具有可随时因工艺条件改变而改变的特点，因此，易于操作。
3、本装置加强了搅拌罐的搅拌与壁挡板匹配效率。
4、本装置不依赖于对被搅拌混合液粘度测试作为主要目标，而转变为以装置的实际生产效率为主要研究目标，因此，减少了大量的粘度测试环节，也减少实验的次数。
5、本装置可以作为母机生产其它具有同类工况的子机，因为该装置的实验可比拟性强。
6、本装置制作成本低廉，设备投资少，简单易用，效果好，能提高装置的整体效率，易于推广应用。
7、本装置减少了搅拌式反应罐内的混合液浓度局部过高机会，安全可靠。
附图说明
图1是没有加装可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的搅拌式反应罐的装配图；
图2是加装了可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的搅拌式反应罐的装配图；
图3a是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的装配图(主视)；
图3b是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的装配图(俯视)；
图3c是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的装配图(侧视)；
图4a是标准挡板4的零件图(主视)；
图4b是标准挡板4的零件图(侧视)；
图5a是活动挡板5的零件图(主视)；
图5b是活动挡板5的零件图(侧视)；
图6a是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3的装配图(主视)；
图6b是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3的装配图(俯视)；
图6c是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3的装配图(侧视)；
图7是固定把手3-1的零件图；
图8a是锁紧螺母3-3的零件图(主视)；
图8b是锁紧螺母3-3的零件图(俯视)；
图9是旋转杆3-5的零件图；
图10a是球形螺母3-4的零件图(主视)；
图10b是球形螺母3-4的零件图(侧视)；
图11是可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置6的装配图；
图12是螺栓6-1的零件图。
上述附图中的标号为：
1.搅拌轴；2.搅拌式反应罐；3.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置；4.标准挡板；5.活动挡板；6.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置；7.桨叶。
3-1.固定把手；3-2.垫片；3-3.锁紧螺母；3-4.球形螺母；3-5.旋转杆。
4-1.长孔；4-2.上部凸起；4-3.主板；4-4.下部凸起；4-5.下安装孔。
5-1.上通孔；5-2.凹槽；5-3.板体；5-4.开槽；5-5.下通孔。
6-1.螺栓；6-2.垫片；6-3.螺母；6-4.开口销。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明专利的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明专利的保护范围。
一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置，包括标准挡板4、活动挡板5、可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置6和可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3，活动挡板的上端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置安装在标准挡板上，活动挡板的下端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置与标准挡板活动连接。下面对各部件的具体结构以及连接关系进行详细说明：
标准挡板包括主板4-3，该主板的上端制出水平的长孔4-1，主板的下端制出下安装孔4-5，主板的上部设置上部凸起4-2，主板的下部设置下部凸起4-4。
活动挡板包括板体5-3，该板体的整体形状与标准挡板的主板形状相吻合，在板体的上部制出与标准挡板上部凸起相配合的凹槽5-2，在板体的下部制出与标准挡板下部凸起相配合的开槽5-4；板体的上端和下端分别制出上通孔5-1和下通孔5-5。
可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置包括固定把手3-1、垫片3-2、锁紧螺母3-3、球形螺母3-4和旋转杆3-5，固定把手穿过活动挡板上端所制上通孔和标准挡板上端所制长孔，且固定把手的后端与活动挡板焊接连接，固定把手的前端使用垫片和锁紧螺母固定，该锁紧螺母上安装一个旋转杆，该旋转杆的轴线与固定把手的轴线为垂直设置，在旋转杆的末端同轴安装一个球形螺母。
可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置包括螺栓6-1、垫片6-2、螺母6-3和开口销6-4，螺栓的螺栓杆穿过活动挡板下端所制下通孔和标准挡板下端所制下安装孔，并使用螺母固定，在螺栓杆上同轴穿装垫片，该垫片为多个，其分别位于螺栓头部与活动挡板之间、螺母内侧壁与标准挡板之间，位于螺母内侧壁与标准挡板之间的垫片与螺母内侧壁之间具有0.2-0.5mm间隙，在螺栓杆上同轴安装一个开口销，该开口销位于螺母外侧且顶压在螺母的外侧壁上。
可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置系统的装配：
⑴.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的搅拌式反应罐装配：
如图2和3，将搅拌轴1和桨叶7组件安装在搅拌式反应罐2中，将标准挡板4焊接在搅拌式反应罐2上；用可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置6将活动挡板5固定在标准挡板4上，但要留有间隙，使得活动挡板5能旋转自如；用可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3将活动挡板5固定在标准挡板4上，至此，安装完毕。
⑵.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3的装配：
如图6，将固定把手3-1穿过活动挡板5和标准挡板4，再将固定把手3-1和活动挡板5焊接在一起，然后，加装垫片3-2和锁紧螺母3-3；将旋转杆3-5穿过锁紧螺母3-3上孔；最后，在旋转杆3-5上安装球形螺母3-4，至此，安装完毕。
⑶.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置6的装配：
如图11，将螺栓6-1穿过垫片6-2、活动挡板5和标准挡板4上，旋上螺母6-3，并在螺栓6-1上固装开口销6-4，以阻止螺母6-3后退。注意螺母6-3和垫片6-2之间要有0.2-0.5mm间隙，以使活动挡板5旋转自如。至此，安装完毕。
本发明专利的工作原理为：
⑴.用左手握住固定把手3-1，用右手抓住旋转杆3-5，并使其逆时针绕松开锁紧螺母3-3的螺纹孔中心线旋转，松开锁紧螺母3-3；然后，向前或向后推动固定把手3-1，当活动挡板5旋转并达到指定位置时，用旋转杆3-5拧紧锁紧螺母3-3，使活动挡板5紧固在标准挡板4上，此时，增加了标准挡板4的有效面积，改善了流场的流动状态。当旋转杆3-5可能与搅拌式反应罐2相碰撞时，可以调整旋转杆3-5在锁紧螺母3-3孔中的位置，使得旋转杆3-5与搅拌式反应罐2不相互干涉；
⑵.可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置6仅起到固定活动挡板5在标准挡板4上的作用；
⑶.通过旋转活动挡板5实现增加搅拌式反应罐2的挡板的有效面积来调节拌式反应罐2中的混合液流场的流动状态以达到搅拌式反应罐的搅拌的最佳效率。相应地，要取样来测定搅拌混合物的实际均质效率；
⑷.当测定可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置3使搅拌式反应罐2的搅拌效率达到最高时，即搅拌轴功率与挡板达到最佳配合效率时，可以旋紧锁紧螺母3-3使活动挡板5固定不动。由于其它具有同类工况的挡板直接可以借鉴上述调节后的标准挡板面积，因此，达到了提高系统装备效率的目的。
本专利提出了可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置，如图2(加装可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置的装配图)。本专利申请的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置是基于国家标准选择和安装壁挡板基础上进行的拓展研究。它是笔者经过长期实践应用和实验基础上得到的一款效率比较高的搅拌罐的搅拌与壁挡板匹配形式，相比之下，它的效率要高于依据国家标准选用、制作的搅拌式反应罐挡板的效率。

Claims (1)

1.一种可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置，其特征在于：包括标准挡板、活动挡板、可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置和可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置，活动挡板的上端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置安装在标准挡板上，活动挡板的下端通过可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置与标准挡板活动连接；
所述的标准挡板包括主板，该主板的上端制出水平的长孔，主板的下端制出下安装孔，主板的上部设置上部凸起，主板的下部设置下部凸起；
所述的活动挡板包括板体，该板体的整体形状与标准挡板的主板形状相吻合，在板体的上部制出与标准挡板上部凸起相配合的凹槽，在板体的下部制出与标准挡板下部凸起相配合的开槽；板体的上端和下端分别制出上通孔和下通孔；
所述的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置上端旋转锁紧装置包括固定把手、垫片、锁紧螺母、球形螺母和旋转杆，固定把手穿过活动挡板上端所制上通孔和标准挡板上端所制长孔，且固定把手的后端与活动挡板焊接连接，固定把手的前端使用垫片和锁紧螺母固定，该锁紧螺母上安装一个旋转杆，该旋转杆的轴线与固定把手的轴线为垂直设置，在旋转杆的末端同轴安装一个球形螺母；
所述的可调节搅拌式反应罐挡板结构形状的装置下端旋转固定装置包括螺栓、垫片、螺母和开口销，螺栓的螺栓杆穿过活动挡板下端所制下通孔和标准挡板下端所制下安装孔，并使用螺母固定，在螺栓杆上同轴穿装垫片，该垫片为多个，其分别位于螺栓头部与活动挡板之间、螺母内侧壁与标准挡板之间，位于螺母内侧壁与标准挡板之间的垫片与螺母内侧壁之间具有0.2-0.5mm间隙，在螺栓杆上同轴安装一个开口销，该开口销位于螺母外侧且顶压在螺母的外侧壁上。
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