CN212417891U - 一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，适用于石油、化工、高分子材料行业带笼筐式无轴搅拌器的卧式反应器，对于带笼框式搅拌器的卧式脱挥反应器，为了实现更大的脱挥面积和适应高粘度液体的搅拌拉膜需要，此时就需要笼筐的两端分别由短轴支承结构来完成密封和支承功能。如果短轴支承的密封装置和轴承座分开设置，笼筐式搅拌器的重量由单独的轴承座承担，就会造成短轴的长度长、挠度增大，且占地面积增加。该装置将密封和支承装置合二为一，不需要另外设置轴承座，支承装置直接与反应器筒体端面螺栓连接，搅拌器的重量由反应器筒体的端盖承担，结构紧凑、密封性能良好。

Description

一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置

技术领域

本发明涉及用于石油、化工、高分子材料行业无轴搅拌器的卧式反应器领域，特别涉及一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置。

背景技术

在高分子材料生产过程中，常常遇到处理高粘度聚合物的各种聚合反应器，需要及时将聚合反应生成的小分子挥发物脱除，使反应不断地朝正方向进行，即脱挥过程。为了增强脱挥效果，常采用的方法是设计特殊的搅拌器，使高分子熔体的表面快速更新，熔体中的单体或小分子挥发物才能及时地脱离熔体。这种特殊的搅拌器需要拥有大量的搅拌叶或相当于搅拌叶的结构，通过不断地旋转形成不断更新的脱挥表面，这就使得搅拌器体积和重量都变得庞大。在大型工业装置中，因卧式反应器受力结构好、容量大，液位可以控制得较低，因而这种特殊搅拌器常应用于卧式反应器。

因这种特殊设计的搅拌器体积和重量很大，常见的设计是在一根通长的轴上串联多个搅拌叶或类似结构的搅拌器，轴两端伸出反应器筒体两侧的端盖外，在端盖处设轴封装置，每端轴封外侧各设两个轴承座，用于支承整个搅拌器。这种结构轴的长度长，轴的挠度较大，对密封和支承的要求较高。为了最大限度地增大脱挥面积，出现了一种无轴搅拌器，较为典型的是笼筐式搅拌器，轴向串联多个网片或盘片，网片或盘片固定于笼框内缘，笼框两侧分别连接一根短轴支承整个搅拌器的重量。

但是，因这种反应器往往是高真空操作，对与外界的密封要求严格。常用的短轴支承结构参考了长轴结构，在反应器筒体端盖处设置轴封，再在每端轴封的外侧分别设置两个独立的轴承箱，这种结构同样存在轴外伸长度长、轴的挠曲变形大、易于疲劳、不利于密封的问题，为此，我们提出一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种带笼框式无轴搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，通过公开的短轴支承装置，将轴封和轴承座整合在一个支承装置中，搅拌器重量由反应器筒体端盖承担，轴的长度大为缩短，整体结构紧凑、密封良好，这种短轴支承结构已应用于多个带笼框式搅拌器的大型卧式反应器，取得了良好的效果；该装置基于聚合物熔体脱挥反应器设计，类似这种带有特殊无轴搅拌器的卧式容器均能得到很好的应用，反应器设计压力为-0.1～1.6MPa、设计温度为0～350℃、介质为粘度较高的液体、高分子熔体等，符合这些条件的卧式搅拌器均可应用；该装置所示的支承装置结构紧凑、受力状况好、密封性能优良，可以降低投资、减少占地面积、减少维修次数、缩短检修周期，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，包括：传动轴，所述传动轴为阶梯轴，用于传递扭矩，所述传动轴两个端板中心有轴孔，所述传动轴中心有轴孔，轴孔中穿过一根拉杆，拉杆用于轴向固定所述传动轴；

所述传动轴左侧外圈设置有盘根，填料箱和盘根外侧以法兰盘形式与反应器筒体端盖连接，所述盘根右端外侧设置有压紧弹簧和压盖；所述填料箱右侧设置有机械密封，所述机械密封外侧设有机械密封腔，所述机械密封腔外接强制循环密封冷却液；

所述传动轴外端在机械密封腔右端设置有两组轴承，所述轴承外侧固定安装在圆筒形壳体内侧；

所述圆筒形壳体内设置有油冷器，所述两轴承之间的空腔为润滑油腔，所述润滑油腔内充有润滑油，所述油冷器在润滑油腔内浸没于润滑油中，油冷器设置为排管型式，外接冷却水，通过油冷器对润滑油腔进行冷却；两组所述轴承的左右两侧为轴承腔油封，轴承腔油封为唇形密封圈，分别用于轴承腔与密封液腔、大气的密封，同时轴承座外径留有轴承冷却腔，通冷却水冷却轴承，保证轴承的长周期正常使用；

为了适应反应釜升温时支承装置的轴向和径向位移，所述传动轴右端设置有挠性联轴器，挠性联轴器具有一定径向、轴向和角向补偿能力，同时要求反应器升温后，驱动装置进行二次热找正；

所述挠性联轴器右侧固定连接有减速箱的减速箱输出轴，所述减速箱右端通过弹性联轴器同轴连接有电机，所述电机电机采用变频调速电机，以适应不同操作工况下的转速要求，所述挠性联轴器、减速箱、弹性联轴器、电机现场冷态安装找正后，还需要在反应器升温后，进行热态二次找正，本装置与反应器筒体端盖的连接螺栓，也需要冷态紧固后，在反应器升温后，按照规定的顺序逐个螺栓进行热态紧固。

优选的，所述传动轴端设置有轴头，轴头的断面为六方形或四方形或花键形式，传动轴的断面为圆形。

优选的，所述盘根选用耐高温自润滑盘根，所述盘根外侧设置有填料箱，填料箱内设置有盘根、压紧弹簧和压盖。

优选的，所述法兰盘左侧处有截面为方形的密封圈，靠近紧固螺栓处有一道金属石墨缠绕密封圈。

优选的，两组所述轴承外圈均设置有轴承座冷却腔，外接冷却水，用于对轴承在运转过程进行冷却，两组所述轴承之间在传动轴外侧和圆筒形壳体内侧设置有润滑油腔，润滑油腔内充有适合的润滑油，用于对轴承进行润滑。

优选的，所述轴承选用调心球轴承或调心滚子轴承。

优选的，所述传动轴向右侧外端设置有机械密封，密封面材料根据介质特性和使用压力、使用温度选择，可以适应设计压力为 -0.1～1.6MPa的各种工况，所述机械密封外侧设置有机械密封腔，机械密封腔充有强制循环冷却的密封保护液，此密封液的选择不得对反应器内的物料造成不利影响；所述机械密封腔外侧设置有圆筒形壳体。

优选的，所述机械密封摩擦副选用了一软一硬材质配对，条件允许时应可以选用硬硬材质配对；所述机械密封的动环与轴、静环与圆筒形壳体之间的辅助密封圈，采用氟橡胶或全氟醚橡胶等耐高温材料，根据介质特性、使用温度等确定密封圈材质。

优选的，所述填料箱和机械密封腔之间的空腔上下各设一个中间检漏接口，可以充氮检漏，上部接口有一只现场压力表，具有中间检漏的作用。

优选的，所述挠性联轴器采用鼓形齿联轴器，也可以选用万向联轴节或其它具有一定径向、轴向和角向补偿能力的联轴器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、该装置的填料密封与机械密封组合的密封装置，可以适用于更宽的使用温度和使用压力范围，也可以适用于多种物料，具有良好的密封效果。

2、该装置将密封和支承两大功能集成在一个圆形筒体内，检修时整体更换，结构紧凑，轴长度短、轴挠曲变形小、利于密封、承载能力大。

3、本装置与同类装置比较，重量轻、投资小、检修方便快捷、占地面积小、运行可靠。

附图说明

图1为本发明一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置的整体结构图；

图2为本发明一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置中的结构图。

图中：1、拉杆；2、轴头；3、填料及填料箱；4、端面密封圈；5、机械密封；6、密封液腔；7、中间检漏口；8、调心滚动轴承；9、润滑油腔；10、润滑油冷却管；11、轴承冷却腔；12、轴承腔油封； 13、挠性联轴器；14、齿轮箱；15、弹性联轴器；16、变频电机；17、圆筒形壳体；18、压紧弹簧；19、法兰盘；20、减速箱输出轴；21、圆筒形壳体；22、传动轴；23、压盖。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参照图1所示，一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，包括：传动轴22，所述传动轴22为阶梯轴，用于传递扭矩，所述传动轴22中心有轴孔，轴孔中穿过一根拉杆1，拉杆1用于轴向固定所述传动轴22，所述传动轴22端设置有轴头2，轴头2的断面为六方形或四方形或花键形式，传动轴22的断面为圆形；

所述传动轴22左侧外圈设置有盘根17，所述盘根17外侧设置有填料箱3，该装置对应高温物料，选用相应的耐高温自润滑盘根17，盘根17有很好的回弹性和自润滑性，可以有效地防止物料泄漏，填料箱3和盘根17外侧以法兰盘19形式与反应器筒体21端盖连接，所述盘根17右端外侧设置有压盖23，所述压盖23内侧设置有压紧弹簧18，通过压盖23压紧弹簧，使盘根17始终处于压紧状态，可以有效提高密封效果、延长运行周期，所述法兰盘19左侧处有截面为方形的密封圈4，靠近紧固螺栓处有一道金属石墨缠绕密封圈4；

所述传动轴22外端填料箱3右侧设置有机械密封5，密封面材料根据介质特性和使用压力、使用温度选择了软——硬配合，所述机械密封5外侧设置有机械密封腔6，机械密封腔6充有强制循环冷却的密封保护液，此密封液的选择不得对反应器内的物料造成不利影响；所述机械密封腔6外侧为圆筒形壳体21，所述填料箱3和机械密封腔6之间的空腔上下各设一个中间检漏接口7，上部接口有一只现场压力表，具有中间检漏的作用，可以进行充氮检漏；

所述传动轴22外端在机械密封腔6右端设置有两组轴承8，所述轴承8外侧的轴承座焊接固定于圆筒形壳体21内侧，轴承8选用调心球轴承或调心滚子轴承，起支承作用，可以很好地适应各种负荷的变化，优化传动轴22的受力环境，提升设备的稳定性，两组所述轴承8外圈均设置有轴承座冷却腔11，外接冷却水，用于对轴承8 在运转过程进行冷却，两组所述轴承8之间在传动轴22外侧和圆筒形壳体21内侧设置有润滑油腔9，润滑油腔9内充有适合的润滑油，用于对轴承8进行润滑；

所述润滑油腔9内设置有油冷器10，所述油冷器10浸没于润滑油内，油冷器10设置为排管型式，外接冷却水，通过油冷器10对润滑油腔9进行冷却；两组所述轴承8左右两侧设有轴承腔油封12，轴承腔油封12为唇形密封圈，分别用于轴承腔与密封液腔、轴承腔与大气的密封，同时轴承座外径留有轴承冷却腔11，通冷却水冷却轴承，保证轴承的长周期正常使用；

为了适应反应釜升温时支承装置的轴向和径向位移，所述传动轴 22右端设置有挠性联轴器13，挠性联轴器13有一定径向、轴向和角向补偿能力的鼓形齿联轴器，同时要求反应器升温后，驱动装置进行二次热找正；

所述挠性联轴器13右侧固定连接有减速箱14的减速箱输出轴 20，所述减速箱14右端通过弹性联轴器15同轴连接有电机16，所述电机16采用变频调速电机，以适应不同操作工况下的转速要求，所述挠性联轴器13、减速箱14、弹性联轴器15、电机16现场冷态安装找正后，还需要在反应器升温后，进行热态找正，本装置与反应器筒体端盖的连接螺栓，也需要冷态紧固后，在反应器升温后，按照规定的顺序逐个螺栓进行热态紧固。

如果本装置与反应器筒体、搅拌器分别由不同的制造厂加工，则本装置在试压合格后，需在腔体6内充氮至0.1MPa，运输到反应器制造现场时压降≤0.1kPa/h。

本发明的工作原理是：靠近反应器一侧有一套带弹簧压紧的填料密封3，填料采用耐高温自润滑材料，弹簧18压紧力根据使用压力设计，此密封还起到阻挡反应器介质的作用。第二道密封为单独设计的釜用机械密封5，密封面选用了一软一硬材质配对，条件允许时应可以选用硬硬材质配对；机械密封5的动环与轴、静环与支承装置筒体之间的辅助密封圈，可采用耐高温的氟橡胶或全氟醚橡胶等耐高温材料，应根据介质特性、使用温度等确定密封圈材质。机械密封循环保护系统采用强制循环保护系统，循环液储罐内置冷却盘管，及时带走反应器传出的热量；循环保护液应使用对反应器介质没有影响的液体，如丙三醇、硅油、乙二醇等。在填料密封和机械密封之间的空腔上方和下方各设计了一个检漏口7，上部接口接一块现场压力表，可以进行充氮检漏。除了以上两道密封外，轴套与搅拌器端板、填料箱与筒体反应器筒体端盖、法兰盘与反应器筒体端盖均设有密封圈4，保证本支承装置与反应器的密封性能。

2.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：包括传动轴(22)，所述传动轴(22)为阶梯轴，所述传动轴(22)中心有轴孔，轴孔中穿过一根拉杆(1)，拉杆(1)用于轴向固定所述传动轴(22)；

所述传动轴(22)左侧外圈设置有盘根(17)，填料箱(3)和盘根(17)外侧以法兰盘(19)形式与反应器筒体端盖连接，所述盘根(17)右端外侧设置有压紧弹簧(18)和压盖(23)；

所述盘根压盖(23)右侧有机械密封(5)，所述机械密封(5)外侧有机械密封腔(6)，在所述机械密封腔(6)右端设置有两组轴承(8)，所述轴承(8)外侧的轴承座焊接于固定于圆筒形壳体(21)的内侧；

所述圆筒形壳体(21)下端设置有油冷器(10)，所述油冷器(10)置于润滑油腔(9)内，油冷器(10)设置为排管型式，所述轴承(8)两侧设有轴承腔油封(12)，轴承腔油封(12)为唇形密封圈，所述传动轴(22)右端设置有挠性联轴器(13)；

所述挠性联轴器(13)右侧固定连接于有减速箱(14)的减速箱输出轴(20)，所述减速箱(14)右端通过弹性联轴器(15)同轴连接有电机(16)。

2.根据权利要求1所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述传动轴(22)端设置有轴头(2)，轴头(2)的断面为六方形或四方形或花键形式，传动轴(22)的断面为圆形。

3.根据权利要求1所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述盘根(17)选用耐高温自润滑盘根，所述盘根(17)外侧设置有填料箱(3)，填料箱(3)内设置有盘根(17)、压紧弹簧(18)和压盖(23)。

4.根据权利要求1所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述法兰盘(19)左侧处有截面为方形的密封圈(4)，靠近紧固螺栓处有一道金属石墨缠绕密封圈(4)。

5.根据权利要求3所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述填料箱(3)右侧设置有机械密封(5)，所述机械密封(5)外侧设置有机械密封腔(6)，所述机械密封腔(6)外侧设置有圆筒形壳体(21)。

6.根据权利要求5所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述轴承(8)选用调心球轴承或调心滚子轴承，两组所述轴承(8)的轴承座外圈均设置有轴承座冷却腔(11)，两组所述轴承(8)之间传动轴(22)的外侧和圆筒形壳体(21)内侧设置有润滑油腔(9)。

7.根据权利要求1所述的一种带笼框式搅拌器卧式反应器的短轴支承传动装置，其特征在于：所述填料箱(3)和机械密封腔(6)之间的空腔上下各设一个中间检漏接口(7)，中间检漏接口(7)上部接口有一只现场压力表。

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