CN115487706A - 搅拌器电绝缘结构、搅拌器以及ldpe聚合釜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚合釜技术领域，公开了一种搅拌器电绝缘结构、搅拌器以及LDPE聚合釜。所述搅拌器电绝缘结构包括上下同轴设置的驱动轴和搅拌轴，以及分别设置在驱动轴和搅拌轴上的上轴套和下轴套，驱动轴与搅拌轴通过上轴套和下轴套可拆卸地连接；驱动轴底端和搅拌轴顶端之间设有弹性绝缘膜片，弹性绝缘膜片固定在上轴套和下轴套之间。本发明的搅拌器电绝缘结构能够有效阻断轴电流，避免搅拌器表面发生电化学腐蚀；降低搅拌轴摆动对电机转子的影响，保障电机的长期平稳运行。

Description

搅拌器电绝缘结构、搅拌器以及LDPE聚合釜

技术领域

本发明涉及聚合釜技术领域，具体地涉及一种搅拌器电绝缘结构、搅拌器以及LDPE聚合釜。

背景技术

低密度聚乙烯(LDPE)产品在工业、农业和日常生活中有着广泛的应用，已经成为产量最大的通用塑料之一。

现有的LDPE生产工艺可按照反应器型式的不同分为管式法和釜式法。管式反应器类似平推流反应器，具有流体返混程度小、停留时间分布窄、压力梯度大和温度分布宽等特点，得到的LDPE产品分子量分布较窄、长支链较少；而釜式反应器中通常存在机械搅拌装置，物料的返混程度明显大于管式反应器，停留时间分布较宽，温度和压力分布也相对均匀，能生产具有宽分子量分布、长支链较多的LDPE产品。相比于管式法工艺，釜式法工艺生产的LDPE产品在注塑、挤出涂层等领域有显著优势，具有广阔的市场前景。因此，釜式法工艺在LDPE生产中占有重要地位。

搅拌反应釜是LDPE釜式法工艺的核心设备。为保证釜内流体的混合效果、避免因引发剂分散不良可能导致的安全问题，搅拌器转速需要达到几百甚至上千转每分钟。然而，在搅拌器的机械加工和运转过程中，振动会导致其被地球磁场磁化，搅拌器中会存在一定程度的剩磁。搅拌器高速运转时，会由于切割磁感应线在搅拌轴两端产生电压，而且随着搅拌转速的提高，搅拌轴两端的电压值也越大。当电压超过某一临界值，搅拌器和轴承之间的润滑油膜会被击穿，搅拌器与轴承、釜体形成闭合电回路，在搅拌器上出现轴电流。在轴电流的作用下，搅拌器表面发生电化学腐蚀。当电化学腐蚀程度较高时，搅拌器的表面会出现大面积的磨砂状痕迹，导致机械强度大大削弱，不利于其长期稳定运行。因此，在釜式法生产LDPE中，合理地解决轴电流问题特别重要。

此外，在现有的LDPE反应釜中，搅拌轴会在高速运转时发生摆动，而搅拌轴与电机转子之间的刚性联接会将这种摆动传递到电机转子，进而对电机转子的平稳运行带来不利影响。因此，在LDPE反应釜中，降低搅拌轴摆动对电机转子的影响，对电机的长期平稳运行有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的搅拌器轴电流和表面发生电化学腐蚀的问题，提供一种搅拌器电绝缘结构，该搅拌器电绝缘结构能够有效阻断轴电流，避免搅拌器表面发生电化学腐蚀；同时，降低搅拌轴摆动对电机转子的影响，保障电机的长期平稳运行。

本发明的另一个目的是克服现有技术中搅拌器使用寿命短，运行稳定性差的问题，提供一种运行稳定性高，使用寿命长的搅拌器。

本发明还有一个目的是提供一种结构紧凑，运行稳定性好，工作效率高的LDPE聚合釜。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种搅拌器电绝缘结构，该搅拌器电绝缘结构包括上下同轴设置的驱动轴和搅拌轴，以及分别设置在驱动轴和搅拌轴上的上轴套和下轴套，驱动轴与搅拌轴通过上轴套和下轴套可拆卸地连接；其中，

驱动轴底端和搅拌轴顶端之间设有弹性绝缘膜片，并且，弹性绝缘膜片固定在上轴套和下轴套之间。

优选地，驱动轴的上端形成有花键，用于与电机的电机轴连接；驱动轴的下端形成有多条键槽结构和/或销孔，用于与上轴套配合固接。

优选地，上轴套包括上轴套法兰盘和从上轴套法兰盘向上延伸形成的上轴套空心短管；其中，

上轴套法兰盘上开设有多个安装孔，上轴套空心短管的管内壁上开设有与键槽结构相配合键连接的多个键槽。

优选地，下轴套包括下轴套法兰盘和从下轴套法兰盘向下延伸形成的下轴套空心短管；其中，

下轴套法兰盘上开设有多个安装孔，下轴套空心短管通过多个紧固螺钉与搅拌轴固接。

优选地，弹性绝缘膜片位于上轴套法兰盘和下轴套法兰盘之间且形成有安装孔，通过紧固螺栓依次穿过上轴套法兰盘、弹性绝缘膜片和下轴套法兰盘上的安装孔与螺母配合固定。

优选地，紧固螺栓、螺母和配套安装的垫圈表面均涂覆有一层电绝缘材料层。

本发明第二方面提供一种搅拌器，该搅拌器包括搅拌电机、顶部轴承以及如上述的搅拌器电绝缘结构；其中，

搅拌器电绝缘结构位于搅拌电机和顶部轴承之间。

优选地，搅拌器还包括安装在顶部轴承下方的隔热块，隔热块通过紧固螺钉与顶部轴承座连接。

优选地，隔热块能够搁置在反应釜釜体内壁的一段缩径处。

本发明第三方面提供一种LDPE聚合釜，该LDPE聚合釜包括反应釜釜体和安装在反应釜釜体上的上述搅拌器。

通过上述技术方案，在驱动轴底端和搅拌轴顶端之间设有弹性绝缘膜片，并通过上轴套和下轴套将弹性绝缘膜片固定起来，由于其具有绝缘性能，能切断反应釜的闭合电回路，阻止轴电流的产生，消除了搅拌器轴电流。同时，弹性绝缘膜片还具有弹性，相当于在搅拌轴和电机转子之间设置了一段缓冲区，降低了搅拌轴摆动对电机转子的不利影响，保护了电机，延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的搅拌器电绝缘结构的结构示意图；

图2是本发明中搅拌器电绝缘结构在搅拌器上的安装示意图；

图3是本发明中隔热块在反应釜中的安装示意图。

附图标记说明

1-驱动轴 2-上轴套

3-下轴套 4-弹性绝缘膜片

5-搅拌轴 6-花键

7-键槽结构 8-销孔

9-紧固螺钉 10-紧固螺栓

11-螺母 12-顶部轴承

13-隔热块 14-缩径

15-反应釜釜体 21-上轴套法兰盘

22-上轴套空心短管 31-下轴套法兰盘

32-下轴套空心短管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参照附图所示的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

参见图1，本发明提供一种搅拌器电绝缘结构，该搅拌器电绝缘结构包括上下同轴设置的驱动轴1和搅拌轴5，以及分别设置在驱动轴1和搅拌轴5上的上轴套2和下轴套3，驱动轴1与搅拌轴5通过上轴套2和下轴套3可拆卸地连接；其中，

驱动轴1底端和搅拌轴5顶端之间设有弹性绝缘膜片4，并且，弹性绝缘膜片4固定在上轴套2和下轴套3之间。

上述弹性绝缘膜片4由力学弹性大且电绝缘性好的材料制成，该材料能在高温高压(1600～2500bar、150-300℃)条件下稳定地起作用。

在本实施方式中，为了便于驱动轴1连接搅拌轴5和电机，实现驱动力的有效传递，同时，提高转动过程中的一致性，优选地，驱动轴1的上端形成有花键6，用于与电机的电机轴连接；驱动轴1的下端形成有多条键槽结构7和/或销孔8，用于与上轴套2配合固接。

其中，花键6的直径与搅拌轴5的直径相同，长径比为2.0-2.5。

上轴套2包括上轴套法兰盘21和从上轴套法兰盘21向上延伸形成的上轴套空心短管22；其中，上轴套法兰盘21上开设有多个安装孔，上轴套空心短管22的管内壁上开设有与键槽结构7相配合键连接的多个键槽(深度2-3mm，长度为空心圆管长度的0.7-0.8，宽度4-6mm)。这样，驱动轴1插入上轴套空心短管22中，两者之间通过平键和销钉实现连接。

为进一步优化整体结构，上轴套法兰盘21直径是搅拌轴5直径的1.5-1.75倍，上轴套法兰盘21厚度为上轴套空心短管22长度的0.2-0.3。

同样的，下轴套3包括下轴套法兰盘31和从下轴套法兰盘31向下延伸形成的下轴套空心短管32；其中，

下轴套法兰盘31上开设有多个安装孔，下轴套空心短管32通过多个紧固螺钉9与搅拌轴5固接。

为进一步优化整体结构，下轴套法兰盘31直径是搅拌轴5直径的1.5-1.75倍，下轴套法兰盘31厚度为下轴套空心短管32长度的0.2-0.3。

此外，弹性绝缘膜片4位于上轴套法兰盘21和下轴套法兰盘31之间且形成有安装孔，通过紧固螺栓10依次穿过上轴套法兰盘21、弹性绝缘膜片4和下轴套法兰盘31上的安装孔(Φ10)与螺母11配合固定。

上述上轴套法兰盘21和上轴套空心短管22、下轴套法兰盘31和下轴套空心短管32两部分均以整体铸造的方式一体成型，并且，法兰盘下端面与空心短管下端面平齐，这样，上轴套2和下轴套3的整体一致性更好，组装后整体结构更加紧凑，运行更加稳定。

进一步的，上轴套2和下轴套3在铸造时，选用与搅拌轴材质相同的金属加工而成，其内径与搅拌轴直径相同，长径比为1.5-2.0，壁厚为4-6mm。

另外，紧固螺栓10、螺母11和配套安装的垫圈表面均涂覆有一层电绝缘材料层，

同时，紧固螺栓10、螺母11与配套垫圈都是由特殊材料制成，能在常温高压(1600～2500bar、150-300℃)条件下保持较高的力学强度，并且能够很好地粘附在紧固螺钉和配套垫片上，其电绝缘性仍能满足要求。

参见图2，本发明还提供了一种搅拌器，该搅拌器包括搅拌电机、顶部轴承12以及如上述的搅拌器电绝缘结构；其中，搅拌器电绝缘结构位于搅拌电机和顶部轴承12之间。

为保证搅拌器电绝缘结构的电绝缘效果，可以在驱动轴、上轴套、下轴套和上端搅拌轴的表面涂上电绝缘材料，该电绝缘材料在高温高压(1600～2500bar、150～300℃)条件下能很好地起到电绝缘作用，且能很好地粘附在驱动轴、从动轴和中间轴上而不会脱落。

上述搅拌器还包括安装在顶部轴承12下方的隔热块13，隔热块13通过紧固螺钉与顶部轴承座连接。

隔热块13能够搁置在反应釜釜体15内壁的一段缩径14处。

本发明还提供一种LDPE聚合釜，该LDPE聚合釜包括反应釜釜体15和安装在反应釜釜体15上的上述搅拌器。

在整体安装过程中：

首先，将下轴套3的下轴套空心短管32套在搅拌轴5上端，用螺钉穿过下轴套3上的孔拧进搅拌轴5上的螺孔中；

然后，将驱动轴1插入上轴套2的上轴套空心短管22中，用平键插入驱动轴1和上轴套空心短管22的键槽中，并用螺钉穿过上轴套2上的孔拧进驱动轴1上的螺孔中，平键和键槽配合起传递扭矩的作用，螺钉和螺纹配合起固定驱动轴和上轴套的作用；

接着，将电绝缘弹性膜片4平放在下轴套3的下轴套法兰盘31上，再将安装了驱动轴1的上轴套2压在电绝缘弹性膜片4上，用紧固螺钉9穿过法兰盘和膜片的孔，并拧紧螺母11以固定上轴套2、电绝缘弹性膜片4和下轴套3。

如附图3所示，在反应器釜体内壁设置一个宽度为3mm的缩径结构。在搅拌器电绝缘结构安装完毕后，用起吊机将搅拌器整体吊装进釜体内，隔热块搁置在缩径结构处。最后，完成搅拌电机和反应釜顶盖的安装。

通过上述技术方案，搅拌器电绝缘结构安装至搅拌器上后，可以有效阻断轴电流，避免搅拌器表面发生电化学腐蚀；同时，降低搅拌轴摆动对电机转子的影响，保障电机的长期平稳运行。而安装有此种搅拌器的LDPE聚合釜制作安装简单，节省成本，高效稳定。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述搅拌器电绝缘结构包括上下同轴设置的驱动轴(1)和搅拌轴(5)，以及分别设置在所述驱动轴(1)和所述搅拌轴(5)上的上轴套(2)和下轴套(3)，所述驱动轴(1)与所述搅拌轴(5)通过所述上轴套(2)和所述下轴套(3)可拆卸地连接；其中，

所述驱动轴(1)底端和所述搅拌轴(5)顶端之间设有弹性绝缘膜片(4)，并且，所述弹性绝缘膜片(4)固定在所述上轴套(2)和所述下轴套(3)之间。

2.根据权利要求1所述的搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述驱动轴(1)的上端形成有花键(6)，用于与电机的电机轴连接；所述驱动轴(1)的下端形成有多条键槽结构(7)和/或销孔(8)，用于与所述上轴套(2)配合固接。

3.根据权利要求2所述的搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述上轴套(2)包括上轴套法兰盘(21)和从所述上轴套法兰盘(21)向上延伸形成的上轴套空心短管(22)；其中，

所述上轴套法兰盘(21)上开设有多个安装孔，所述上轴套空心短管(22)的管内壁上开设有与所述键槽结构(7)相配合键连接的多个键槽。

4.根据权利要求3所述的搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述下轴套(3)包括下轴套法兰盘(31)和从所述下轴套法兰盘(31)向下延伸形成的下轴套空心短管(32)；其中，

所述下轴套法兰盘(31)上开设有多个安装孔，所述下轴套空心短管(32)通过多个紧固螺钉(9)与所述搅拌轴(5)固接。

5.根据权利要求4所述的搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述弹性绝缘膜片(4)位于所述上轴套法兰盘(21)和所述下轴套法兰盘(31)之间且形成有安装孔，通过紧固螺栓(10)依次穿过所述上轴套法兰盘(21)、所述弹性绝缘膜片(4)和所述下轴套法兰盘(31)上的安装孔与螺母(11)配合固定。

6.根据权利要求5所述的搅拌器电绝缘结构，其特征在于，所述紧固螺栓(10)、所述螺母(11)和配套安装的垫圈表面均涂覆有一层电绝缘材料层。

7.一种搅拌器，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌电机、顶部轴承(12)以及如权利要求1-6中任意一项所述的搅拌器电绝缘结构；其中，

所述搅拌器电绝缘结构位于所述搅拌电机和所述顶部轴承(12)之间。

8.根据权利要求7所述的搅拌器，其特征在于，所述搅拌器还包括安装在所述顶部轴承(12)下方的隔热块(13)，所述隔热块(13)通过紧固螺钉与顶部轴承座连接。

9.根据权利要求8所述的搅拌器，其特征在于，所述隔热块(13)能够搁置在反应釜釜体(15)内壁的一段缩径(14)处。

10.一种LDPE聚合釜，其特征在于，所述LDPE聚合釜包括反应釜釜体(15)和安装在所述反应釜釜体(15)上的如权利要求7-9中任意一项所述的搅拌器。

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