CN207385479U - 卧式多轴承压固相反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种卧式多轴承压固相反应釜，解决了现有技术中固相反应釜生产效率、加热效率低的问题。该反应釜包括水平放置的反应釜筒体，反应釜筒体内并排设有至少两根空心结构的搅拌轴，搅拌轴转动设置，每根搅拌轴上均固定有周向对称的两排搅拌桨叶，所述搅拌桨叶呈空心的扇形结构；所述搅拌轴内腔内设有与其同步旋转的内管，所述内管与每一个搅拌桨叶之间通过第一连通管连通，所述搅拌轴与每一个搅拌桨叶之间通过第二连通管连通；所述内管的一端为热介质进口，所述搅拌轴的一端为热介质出口，所述内管的另一端封闭。本实用新型的卧式多轴承压固相反应釜结构简单、使用方便，生产效率和传热效率均高于传统反应釜，具有很好的实用性。

Description

卧式多轴承压固相反应釜

技术领域

本实用新型涉及卧式反应釜技术领域，特别是指一种结构简单、使用方便，具有较高加热效率的卧式多轴承压固相反应釜。

背景技术

固相反应指包含固相物质参加的化学反应。对于单一固相、固固相以及以固相为主的液固相反应，反应物一般呈粉末状，流动性差。这种反应具有扩散慢、反应慢、只在界面上反应、在高温下反应等特点，且多数情况下需要加压。反应完毕后，反应产物往往需要进一步干燥。

适于上述特点的反应器通常为釜式反应器。垂直搅拌的立式反应釜不能承受搅拌堆积粉状物料的载荷，不适于上述固相反应。而卧式反应釜可以将物料在水平方向上分散开，搅拌的荷载较小，适于上述固相反应。卧式反应釜的关键部件是搅拌装置和加热装置。一般卧式反应釜的搅拌装置为耙式、双螺带式、桨叶式和犁刀式结构；其加热方式为筒体加热或筒体、搅拌器同时加热。但是目前的卧式反应釜存在着如下问题:传热面积不足且热效率低，尤其是搅拌器加热方式，导致加温和反应时间很长；反应完毕后放料放不尽，在筒体内壁及搅拌器上残留过多反应产物，影响下一次反应，需要经常清理；筒体内部维修检修困难，如果搅拌器出现问题或有硬度大的异物进入反应釜，则需要将反应釜两端端盖卸下，将搅拌器取出方可检修搅拌器或取出异物，检修难度大；反应釜一般为圆形截面且只有一根搅拌器，搅拌器旋转形成的圆与筒体内壁只有1-5cm的间隙，这就导致物料在旋转时很容易被甩到设备的工艺口上，形成堵塞，需要经常清理；受制作条件限制，搅拌器的型号较小且很难放大，导致设备有效容积小，产量小。

实用新型内容

本实用新型提出一种卧式多轴承压固相反应釜，解决了现有技术中固相反应釜生产效率、加热效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：卧式多轴承压固相反应釜，包括水平放置的反应釜筒体，所述反应釜筒体内并排设有至少两根空心结构的搅拌轴，所述搅拌轴转动设置，每根所述的搅拌轴上均固定有周向对称的两排搅拌桨叶，所述搅拌桨叶呈空心的扇形结构；

所述搅拌轴内腔内设有与其同步旋转的内管，所述内管与每一个搅拌桨叶之间通过第一连通管连通，所述搅拌轴与每一个搅拌桨叶之间通过第二连通管连通；

所述内管的一端为热介质进口，所述搅拌轴的一端为热介质出口；

所述内管的另一端封闭。

作为一种优选的实施方式，所述搅拌桨叶的一侧边为窄端，另一侧边为宽端，所述搅拌桨叶的厚度从窄端向宽端逐渐增大，所述搅拌桨叶以窄端在前、宽端在后的方向旋转。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体的两端均设有封头，所述搅拌轴的两端穿过所述封头并担靠在轴承座上；

所述热介质进口与热介质出口位于反应釜筒体的同一端，所述热介质进口处设有双通路旋转接头，所述双通路旋转接头分别与热介质进口、热介质出口相连通。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体的两端均设有封头，所述搅拌轴的两端穿过所述封头并担靠在轴承座上；

所述热介质进口与热介质出口分别位于反应釜筒体的两端，所述反应釜筒体的两端均设有单通路旋转接头，所述单通路旋转接头分别与热介质进口、热介质出口相连通。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体的外部设有夹套和/或半盘管，所述夹套和/或半盘管内通有热介质。

作为另一种优选的实施方式，相邻两根搅拌轴上搅拌桨叶的外缘之间存在间隙，所述反应釜筒体的底面呈与所述搅拌桨叶的外缘相适配的半圆形；

所述搅拌桨叶的一侧边外缘处固定有刮板，所述刮板与半圆形的反应釜筒体底面之间具有间隙；

所述搅拌轴的端部还固定有位于反应釜筒体内的端盖刮板。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体的上表面设有快开门、热风口、降压及排气孔、视镜、测温孔、测压孔、安全阀孔，所述搅拌轴设置于反应釜筒体的中部以下位置，所述搅拌桨叶的上边缘与反应釜筒体顶部之间的垂直间距等于或大于5cm。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体通过鞍式支座安装于底座上，所述底座的一端安装有铰链，另一端设有用于将其倾斜顶起的液压机构；

所述反应釜筒体的一端底部设有与搅拌轴数量与位置对应的放料口，所述放料口与铰链位于同一端；

所述旋转接头上连接有金属软管。

作为另一种优选的实施方式，所述封头为平面状，其形状与所述反应釜筒体的横截面相适配，所述封头上设有加强筋。

作为另一种优选的实施方式，所述反应釜筒体的横截面为矩形、带圆角的矩形、长圆形中的一种。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：在单轴制作和密封难度限定的情况下，将搅拌轴的数量增加至两根或以上，可以成倍放大设备的有效容积，从而增加反应釜的产量。热介质(例如导热油、蒸汽等)自内管的一端流入后，会通过第一连通管流入搅拌桨叶内，再通过第二连通管流入搅拌轴与内管之间的区域，最后从搅拌轴的热介质出口流出，这种内部空心的搅拌轴和搅拌桨叶的传热结构不仅具有更大的传热面积，而且由于搅拌桨叶和搅拌轴是在反应釜筒体内加热，基本没有热损失，因此本实用新型的传热效率可以达到95％。另外，搅拌轴水平放置，搅拌桨叶侧面对物料的轴向推动力较弱，因此，物料进入反应釜内后主要靠重力作用分散开，然后在搅拌轴和搅拌桨叶的作用下主要做径向和周向运动，这样，物料在釜内会保持轴向的均匀状态，在径向上的不断运动则提高了物料的换热效率。

搅拌桨叶的厚度从窄端向宽端逐渐增大，而且是以窄端在前、宽端在后的方向旋转，当物料与搅拌桨叶接触时，随着搅拌桨叶的旋转，物料很快从斜面滑开，使传热表面不断更新，提高换热的效率。

利用单通路旋转接头或双通路旋转接头能够根据需要将热介质进口和热介质出口布置在反应釜筒体的两端或者是同一端，进而方便蒸汽、导热油、热水或热空气等加热介质，并将其进行360°旋转输送。

在反应釜筒体的外部设置夹套和/或半盘管可以起到保温和辅助加热的作用，一般来说，该部分所占的传热面积占总传热面积的20-25％,而内部空心结构的搅拌轴和搅拌桨叶是主要的加热方式，其传热面积可以占到总传热面积的75-80％。

搅拌桨叶的外缘互不交叉，旋转时互不影响，这样，每根搅拌轴对物料的传热和搅拌互不影响，但是反应釜筒体内的温度和压力条件相同，固相反应是同步的，与现有技术中的单一搅拌器结构相比，本实用新型可以保证更多物料在反应周期上的同步性，从而在增加产量的同时降低劳动成本和时间成本。而且将反应釜筒体的底面设置为与搅拌桨叶的外缘相适配的半圆形，可以有效防止此处死料的产生。在搅拌桨叶侧边外缘处固定的刮板可以将反应釜筒体内底面上的物料不断地抄起，防止物料粘接在内表面上，也能够有效防止结块、包轴、挂壁的现象，端盖刮板可以将封头位置的物料进行充分搅拌和加热。

将搅拌轴设置于反应釜筒体的中部以下位置，可以使得搅拌桨叶的上边缘与反应釜筒体顶部之间存在一个垂直距离，当该距离等于或大于5cm时，能够避免搅拌轴在旋转时将物料甩到上部的工艺口上从而堵塞工艺口，影响其功能的实现。在特殊需要下，可以将该垂直距离设置为等于或大于25cm，此时，工人即可通过上部的快开门进入筒体内，对设备内部进行检修作业，而不必将反应釜整体拆卸且将轴整体取出，大大减轻了维修的成本和劳动强度。

反应釜筒体通过鞍式支座安装于底座上，底座的一端安装有铰链，另一端设有用于将其倾斜顶起的液压机构，在反应或干燥完毕后需要放料时，打开放料口，转动搅拌轴，然后启动液压机构，将反应釜筒体顶起且向放料口方向倾斜，在搅拌桨叶的搅动和重力作用下，物料会很快汇集到放料口，然后排出；由于放料口与搅拌轴的数量和位置是一一对应的，位于每根搅拌轴旋转空间的物料基本都可以从对应的放料口排出，放料彻底，尤其对于反应釜存料影响下一次反应的固相反应而言，本实用新型提供的放料系统可以保证产品生产质量的稳定。金属软管则是为适应液压机构将反应釜筒体顶起而要求的传热管道的软连接而设置。

反应釜筒体两端的封头采用平面状结构，相比于半球形、椭圆形、碟形、球冠形及锥形封头而言，可以使搅拌桨叶与封头之间的间隙降低到最小，搅拌桨叶和端盖刮板可以将封头位置的物料进行充分搅拌和加热，封头上设置加强筋可以提高封头的承压能力，保证设备的使用安全。

将反应釜筒体的截面设置为矩形、带圆角的矩形或长圆形中的一种，一方面可以适应多轴搅拌及搅拌桨叶上部与反应釜筒体留出足够空间的结构设计；另一方面，这些形状与搅拌桨叶的布置结构紧凑，有效容积大，且有利于降低设备的制作费用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的内部结构示意图；

图3为图2中反应釜筒体右端部的结构示意图；

图4为反应釜筒体实施例一的横截面示意图；

图5为反应釜筒体实施例二的横截面示意图；

图6为反应釜筒体实施例三的横截面示意图；

图中：1-反应釜筒体；2-搅拌轴；3-搅拌桨叶；4-内管；5-第一连通管；6-第二连通管；7-封头；8-轴承座；9-电机；10-加强筋；11-双通路旋转接头；12-夹套和/或半盘管；13-半圆形内底面；14-刮板；15-端盖刮板；16-鞍式支座；17-底座；18-铰链；19-液压机构；20-放料口；21-金属软管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1、图2、图3和图4共同所示，为本实用新型卧式多轴承压固相反应釜的一种实施例，该实施例首先包括水平放置的反应釜筒体1，所述反应釜筒体1内并排设有至少两根(该实施例中为三根)空心结构的搅拌轴2，所述搅拌轴2的两端均伸出反应釜筒体1的两端并担靠在轴承座8上，其中，搅拌轴2的左端封闭并连接有驱动其旋转的电机9。每根所述的搅拌轴2上均固定有周向对称的两排搅拌桨叶3，所述搅拌桨叶3呈空心的扇形结构。

在搅拌轴2的右端设有与其内腔相连通的双通路旋转接头11，同时在搅拌轴2的内腔还设有与其同步旋转的内管4，双通路旋转接头11分别连通内管4和搅拌轴2的内腔，此处热介质进口和热介质出口位于反应釜筒体1的同一端，连通内管4的进口即为热介质进口，连通搅拌轴2的出口即为热介质出口。当然，根据实际的需要，也可将热介质进口和热介质出口分别设置在反应釜筒体1的两端，这种情况下，在反应釜筒体1的两端处设置单通路旋转接头即可，热介质进口和热介质出口分别连通对应的单通路旋转接头。热介质可选择液体型的导热油、热水等，也可选择气体型的蒸汽等，旋转接头能够保证360°旋转输送热介质。

为便于热介质的输送，如图3所示，该实施例中的内管4在进入搅拌轴2内后一分为二，主要是为了与两排搅拌桨叶3相适配。如图4所示，内管4与每一个搅拌桨叶3之间均通过第一连通管5连通，所述搅拌轴2与每一个搅拌桨叶3之间均通过第二连通管6连通，因此，热介质的流向是：热介质进口→内管4→第一连通管5→搅拌桨叶3→第二连通管6→搅拌轴2→热介质出口，这条唯一的流动路径能够保证搅拌轴2和所有的搅拌桨叶3内均充满热介质，使热交换效率达到最高。

为进一步提高加热效率，该实施例将搅拌桨叶3的一侧边设置为窄端，另一侧边设置为宽端，搅拌桨叶3的厚度从窄端向宽端逐渐增大，所述搅拌桨叶3以窄端在前、宽端在后的方向旋转，其旋转时，搅拌桨叶3相当于以窄端为起始点将物料逐渐劈开，物料会很快从斜面滑开，使传热表面不断更新，提高传热的效率。当然，搅拌桨叶3也可设置为同宽度的结构形式，没有窄端和宽端的区别。

在反应釜筒体1的外部设有夹套和/或半盘管12，所述夹套和/或半盘管12内也通有热介质，该结构可以起到保温和辅助加热的作用，一般来说，该部分所占的传热面积占总传热面积的20-25％,而内部空心结构的搅拌轴和搅拌桨叶是主要的加热方式，其传热面积可以占到总传热面积的75-80％。

在反应釜筒体1的两端均设有封头7，封头7为平面状，其形状与反应釜筒体1的横截面相适配，在封头7上设有加强筋10，平面状的封头7相比于半球形、椭圆形、碟形、球冠形及锥形封头而言，可以使搅拌桨叶3与封头7之间的间隙降低到最小，同时在搅拌轴2的端部还固定有位于反应釜筒体1内的端盖刮板15，搅拌桨叶3和端盖刮板15可以将封头7位置的物料进行充分搅拌和加热，封头7上设置加强筋10可以提高封头的承压能力，保证设备的使用安全。为了避免死料的产生，该实施例采用的是横截面为带圆角矩形的反应釜筒体1，反应釜筒体1的内底面为与搅拌桨叶3的外缘相适配的半圆形，即图4中的半圆形内底面13，而且相邻两根搅拌轴2上搅拌桨叶3的外缘之间存在间隙，旋转时互不影响，这样，每根搅拌轴2对物料的传热和搅拌互不影响，但是反应釜筒体1内的温度和压力条件相同，固相反应是同步的，与现有技术中的单一搅拌器结构相比，本实用新型可以保证更多物料在反应周期上的同步性，从而在增加产量的同时降低劳动成本和时间成本。在搅拌桨叶3的一侧边外缘处还固定有刮板14，所述刮板14与半圆形内底面13之间具有间隙，旋转时刮板14可以将反应釜筒体1内底面上的物料不断地抄起，防止物料粘接在内表面上，也能够有效防止结块、包轴、挂壁的现象。

另外，在反应釜筒体1的上表面设有若干工艺孔，例如快开门、热风口、降压及排气孔、视镜、测温孔、测压孔、安全阀孔，为了避免搅拌轴2在旋转时将物料甩到上部的工艺口上从而堵塞工艺口，影响其功能的实现，该实施例将搅拌轴2设置于反应釜筒体1的中部以下位置，确保搅拌桨叶3的上边缘与反应釜筒体1顶部之间的垂直间距等于或大于5cm。在特殊需要下，可以将该垂直距离设置为等于或大于25cm，此时，工人即可通过上部的快开门进入筒体内，对设备内部进行检修作业，而不必将反应釜整体拆卸且将轴整体取出，大大减轻了维修的成本和劳动强度。

卧式反应釜容易产生放料不尽、釜内存料多的问题。为此，该实施例将反应釜筒体1通过鞍式支座16安装于一个底座17上，所述底座17的一端安装有铰链18，另一端设有用于将其倾斜顶起的液压机构19；在反应釜筒体1的一端底部还设有与搅拌轴2数量与位置对应的放料口20，而且放料口20与铰链18位于同一端。在反应或干燥完毕后需要放料时，打开放料口20，转动搅拌轴2，然后启动液压机构19，将反应釜筒体1顶起且向放料口20方向倾斜，在搅拌桨叶3的搅动和重力作用下，物料会很快汇集到放料口20，然后排出；由于放料口20与搅拌轴2的数量和位置是一一对应的，位于每根搅拌轴2旋转空间的物料基本都可以从对应的放料口20排出，放料彻底，尤其对于反应釜存料影响下一次反应的固相反应而言，本实用新型提供的放料系统可以保证产品生产质量的稳定。为适应液压机构19将反应釜筒体1顶起而要求的传热管道的软连接，该实施例还在热介质进口和热介质出口处设置了金属软管21。

该实施例的使用过程是：

关闭热风口、降压及排气孔以及放料口，开启快开门或快开人孔，搅拌轴、搅拌桨叶、夹套和/或盘管通入热介质进行设备预热。预热完成后，开启电机，转动搅拌轴，然后通过快开门或快开人孔向反应釜内加料。

加料完成后，关闭快开门或快开人孔，然后进一步加热，使系统升至固相反应所需的温度和压力条件。通过视镜观察釜内物料的反应状况，通过测温孔和测压孔观察固相反应的温度和压力变化，通过安全阀孔控制釜内压力不超过设计压力。经过特定的时间，或者从视镜观察到固相反应完毕，即可开启降压及排气孔，将釜内压力降至常压。

一般的固相反应在反应完成后需要对物料进行干燥。进入干燥程序后，可以选择以下任一种辅助干燥方式：(1)开启热风孔，使用工业热风机产生的热风向釜内吹入热空气，从而进行热空气直接传热和加热器间接传热双重干燥。(2)关闭其他工艺口，开启降压及排气孔，连接引风机，采用微负压方式抽取釜内的水蒸气，加快干燥效率。

等到物料干燥到需求的含水量时，进入放料工序。先开启放料口，将靠近放料口的物料排出；然后在保持搅拌轴转动的情况下，不断通过液压机构和铰链将反应釜整体顶起，使其向放料口方向倾斜。在重力作用和搅拌推进的双重作用下，釜内的物料基本都能顺利通过放料口排出，釜内存料很少，放料结束后，通过液压机构将反应釜放回至原来位置。然后，进入第二次生产周期。

实施例二：

如图5所示，为反应釜筒体另一种结构的横截面示意图，其与实施例一的区别在于：该实施例中搅拌轴2的数量为两根，反应釜筒体的横截面为矩形结构，而且搅拌桨叶的上边缘与反应釜筒体的顶面之间的间隙小于5cm。该实施例中的其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三：

如图6所示，为反应釜筒体另一种结构的横截面示意图，其与实施例一的区别在于：该实施例中反应釜筒体的横截面为长圆形，且搅拌桨叶的上边缘与反应釜筒体的顶面之间的间隙小于5cm。该实施例中的其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。

本实用新型的卧式多轴承压固相反应釜结构简单、使用方便，生产效率和传热效率均高于传统反应釜，具有很好的实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：包括水平放置的反应釜筒体，所述反应釜筒体内并排设有至少两根空心结构的搅拌轴，所述搅拌轴转动设置，每根所述的搅拌轴上均固定有周向对称的两排搅拌桨叶，所述搅拌桨叶呈空心的扇形结构；

所述搅拌轴内腔内设有与其同步旋转的内管，所述内管与每一个搅拌桨叶之间通过第一连通管连通，所述搅拌轴与每一个搅拌桨叶之间通过第二连通管连通；

所述内管的一端为热介质进口，所述搅拌轴的一端为热介质出口；

所述内管的另一端封闭。

2.如权利要求1所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述搅拌桨叶的一侧边为窄端，另一侧边为宽端，所述搅拌桨叶的厚度从窄端向宽端逐渐增大，所述搅拌桨叶以窄端在前、宽端在后的方向旋转。

3.如权利要求2所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体的两端均设有封头，所述搅拌轴的两端穿过所述封头并担靠在轴承座上；

所述热介质进口与热介质出口位于反应釜筒体的同一端，所述热介质进口处设有双通路旋转接头，所述双通路旋转接头分别与热介质进口、热介质出口相连通。

4.如权利要求2所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体的两端均设有封头，所述搅拌轴的两端穿过所述封头并担靠在轴承座上；

所述热介质进口与热介质出口分别位于反应釜筒体的两端，所述反应釜筒体的两端均设有单通路旋转接头，所述单通路旋转接头分别与热介质进口、热介质出口相连通。

5.如权利要求1至4任一项所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体的外部设有夹套和/或半盘管，所述夹套和/或半盘管内通有热介质。

6.如权利要求5所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：相邻两根搅拌轴上搅拌桨叶的外缘之间存在间隙，所述反应釜筒体的底面呈与所述搅拌桨叶的外缘相适配的半圆形；

所述搅拌桨叶的一侧边外缘处固定有刮板，所述刮板与半圆形的反应釜筒体底面之间具有间隙；

所述搅拌轴的端部还固定有位于反应釜筒体内的端盖刮板。

7.如权利要求1所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体的上表面设有快开门、热风口、降压及排气孔、视镜、测温孔、测压孔、安全阀孔，所述搅拌轴设置于反应釜筒体的中部以下位置，所述搅拌桨叶的上边缘与反应釜筒体顶部之间的垂直间距等于或大于5cm。

8.如权利要求3或4所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体通过鞍式支座安装于底座上，所述底座的一端安装有铰链，另一端设有用于将其倾斜顶起的液压机构；

所述反应釜筒体的一端底部设有与搅拌轴数量与位置对应的放料口，所述放料口与铰链位于同一端；

所述旋转接头上连接有金属软管。

9.如权利要求3或4所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述封头为平面状，其形状与所述反应釜筒体的横截面相适配，所述封头上设有加强筋。

10.如权利要求9所述的卧式多轴承压固相反应釜，其特征在于：所述反应釜筒体的横截面为矩形、带圆角的矩形、长圆形中的一种。