KR910008807Y1 - 교반 반응조의 시일 카트리지 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교반 반응조의 시일 카트리지

제1도는 종래 교반 반응조의 종단면도.

제2도는 종래 교반 반응조의 시일 카트리지 부분을 보인 종단면도.

제3도는 종래의 로우어 카본링을 보인 종단면도.

제4도는 본 고안에 의한 로우어 카본링을 보인 종단면도.

제5도는 동상의 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4' : 시일 샤프트 6 : 반응조

9 : 앤드 캡 11 : 메카니칼 시일

13 : 케이싱 14 : 로우어 카본링

15 : 지지링 16 : 카본링

본 고안은 파라자일렌(paraxylene)을 산소와 산화시켜 테레프탈을 만드는 등 화학물질의 제조에 이용되는 교반 반응조에서 반응물질의 누설을 방지하는 시일 카트리지(seal cartridge)에 관한 것으로, 특히 시일 카트리지 내부의 로우어 카본링(lower crabon ring)의 파손을 방지하고 사용수명을 연장한 교반 반응조의 시일 카트리지에 관한 것이다.

통상 파라자일렌을 산소와 산화시켜 테레프탈산을 제조하는 공정에 사용되는 교반 반응조는 제1도에 도시한 바와 같이, 모터(1)의 동력이 기어박스에 전달되어 기어박스(2)의 출력축(4")이 회전하면 시일샤프트(4')와 교반축(4)이 회전하여 교반축(4)의 하단부에 고정된 블레이드(5)가 함께 회전하면서 반응조(6) 내부의 반응물질 즉 공기, 파라자일렌(paraxylene), 초산 및 촉매 등이 교반되면서 반응되도록 되어 있으며, 이때 반응조(6) 내부의 온도는 약 205℃이고 압력은 18.5㎏/㎠로 운전되도록 되어 있다. 도면에서 7은 교반축(4)를 좌우 유동되지 않도록 지지하는 부시 베어링이고, 3은 시일 카트리지(seal cartridge)로서 이는 반응조(6) 내부의 높은 압력에 의하여 반응조(6) 내부의 반응물질이 교반축(4)과 반응조(6)사이로 유출됨을 방지하는 것이다.

제2도는 종래 시일 카트리지의 구성을 보인 단면도로서 이에 도시한 바와 같이, 시일 카트리지(3)를 이루는 다수개의 부품중 앤트 캡(end cap)(9)은 반응조(6)와의 사이에 가스킷(12)으로 밀봉시키게 되어 있고, 시일 샤프트(4')와 고정체인 케이싱(13)과의 밀봉을 위하여 메카니칼시일(11)이 사용되고 시일 샤프트(4')의 원활한 회전을 위하여 베어링(8)이 조립되고, 상기 시일 샤프트(4')의 상하부에는 커플링(10)이 각각 형성되어 있어 상기 메카니칼 시일(11)이 파손되는 경우등 교체가 요구되는 때에 시일 카트리지(3)만을 분리할 수 있도록 되어 있다.

메카니칼 시일(11)은 더블 시일로서 다수개의 부품으로 구성되어 정밀하게 조립되어 있으며, 이중 어느 한 부품이라도 이상이 생기면 유체의 누설이 발생되며 이중 가장 많이 파손을 일으키는 부품이 로우러 카본링(lower carbon ring)(14)이다.

제3도는 종래 로우러 카본링을 보인 종단면도로서 이에 도시한 바와 같이, 종래에는 메카니칼(11)의 부품으로서 단일체로 되어있는 로우러 카본링(14)을 사용하였으며, 그 로우러 카본링(14)은 시일 샤프트(4')에 직접 접촉되므로 운전중 그 중간부에 크랙이 발생하여 운전중 갑자기 파손되어 유체 누설에 의한 위험이 유발되고 새로 교체할때까지는 전공정을 중지함으로써 생산성이 절감되고, 생산 비용면에서 큰 손실이 초래되는 결함이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 결합을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 메카니칼 시일의 내부 품목인 로우러 카본링을 형성함에 있어서, 시일 샤프트와 직접 접촉되는 부분만을 카본재질의 카본링으로 하고 그 카본링을 내부식성 및 강인성이 높은 금속재 지지링에 압입하여 로우러 카본링이 운전중 파손되지 않게 되는 시일 카트리지를 제공하고자 하는 것인바, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

반응조(6)와 밀봉결합되는 엔트 캡(9)과, 그 엔트 캡(9)의 상부에 결합되는 케이싱(13)과, 로우어 카본링(14)을 가지고 시일 샤프트(4')와 케이싱(13) 사이를 밀봉하는 메카니칼 시일(11)과, 케이싱(13) 내부에 고정되어 시일 샤프트(4')를 지지하는 베어링(8)으로 구성되고, 시일샤프트(4')와 반응조(6)를 밀봉하는 시일 카트리지에 있어서, 시일 샤프트(4')에 직접 접촉되는 카본링(16)을 지지링(15)의 내측에 고정하여서 로우어 카본링(14)을 구성함을 특징으로 하고 있다.

상기 로우어 카본링(14)의 지지링(15)은 그 내주면에 단턱(15a)을 가지는 결합부(15b)가 형성되어 그 결합부(15b)에 카본니링(16)이 삽입, 고정되게 하였으며 지지링(15)의 재질은 반응조(6) 내부의 재질과 같은 티타늄 재질로 하고 카본링(16)은 기존 카본 재질로 하여 운전중 파손되지 않고 잘 견딜 수 있도록 되어있다.

상기 지지링(15)과 카본링(16)은 열박음 하여 결합하였다.

상기 지지링(15)과 카본링(16)은 열박음시 제작치수는 기존품을 고려하여 제4도와 같이 지지링(15)의 내경은 ø185.7㎜, 카본링(16)의 외경은 ø186㎜으로 가공하고 지지링(15)을 475℃로 가열한 후 카본링(26)을 지지링(15)에 강제 압입하는 것이 가장 적합하였다. 475℃는 반응조(6) 내부의 운전 조건을 감안한 온도이다.

이와 같이 열박음 작업시 지지링(15)의 늘어난 길이(ℓ)는 다음식과 같이

ℓ(㎜)=가열은 길이(1＋열팽창 계수 x 가열온도)

= 185.7(1＋11x10⁶x475)

=185.7＋0.9702=186.7㎜

따라서 열팽창상태에서 지지링(15)은 내경이 186.7㎜이므로 외경이 186㎜인 카본링(16)을 끼워 맞춤할 수 있으며, 이후에 냉각시키면 견고하게 고정된다.

이와 같은 본 고안은 메카니칼 시일의 내부품목인 로우어 카본링을 형성함에 있어서, 시일 샤프트와 직접 접촉하는 부분만을 카본재질의 카본링으로 하고, 그 카본링을 지지링에 압입하여 일연체와 함과 아울러 그 지지링의 재질을 부식에 잘 견디고 견고한 티타늄재질로 제작하였으므로 로우어 카본링이 운전중 파손됨이 없이 장기간 안전하게 사용되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 반응조(6)와 밀봉결합되는 엔트 캡(9)과, 그의 상부에 결합되는 케이싱(13)과, 로우어 카본링(14)을 가지며 시일 샤프트(4')와 케이싱(13)사이를 밀봉하는 메카니칼 시일(11)로 이루어지는 시일 카트리지에 있어서, 상기 로우어 카본링(14)이 시일 샤프트(4)에 직접 접촉되는 카본링(16)을 외부 지지링(15)의 내측에 열박음하여서 된 것이고, 상기 지지링(15)은 반응조(6)와 같은 티타늄으로 형성된 것임을 특징으로 하는 교반 반응조의 시일 카트리지.