一种聚合反应釜的制作方法

1.本发明涉及压力容器技术领域，具体而言，涉及一种聚合反应釜。


背景技术：

2.聚合反应釜是通过聚合反应制备高分子化合物的重要设备；由于很多聚合反应需要在隔绝氧气的条件下进行，因此，聚合反应釜上通常会设置有氮气充气口，以便于通过该氮气充气口向聚合反应釜内通入氮气，将聚合反应釜内的空气排出，从而使得聚合反应在无氧条件下进行。
3.现有的聚合反应釜中，氮气充气口通常设计为固定结构，即充氮气的位置不可变，导致充氮效果较差。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是现有的聚合反应釜因充氮气位置不可变导致充氮效果较差。
5.为解决上述问题，本发明提供一种聚合反应釜，包括釜体、搅拌结构以及充氮气结构；其中，
6.所述搅拌结构以及所述充氮气结构均设置于所述釜体内；
7.所述搅拌结构与所述釜体转动连接；
8.所述充氮气结构包括用于向所述釜体内通入氮气的充气单元，以及驱动所述充气单元进行升降的升降单元；
9.所述充气单元环绕设置于所述搅拌结构的外侧；
10.所述升降单元的一端与所述釜体相连，另一端与所述充气单元相连。
11.可选地，所述充气单元包括充气管、环状的送气部，以及至少一个连接于所述送气部内侧的出气部；所述充气管为软管；所述送气部以及所述出气部具有相通的空腔结构；所述充气管的一端与所述送气部的空腔相连，另一端穿过所述釜体与气源相连。
12.可选地，所述釜体的内壁上设置有沿竖直方向分布的限位槽；所述充气管分布于所述限位槽内；所述限位槽的内径大于所述充气管的外径，且所述限位槽的内径小于所述充气管外径的二倍。
13.可选地，所述出气部包括两个出气管，每一所述出气管上均设置有至少一个出气孔；两个所述出气管均与所述送气部相连，且两个所述出气管上远离所述送气部的一端相互铰接；两个相互铰接的所述出气管为可收缩结构。
14.可选地，所述出气部包括四个出气管，每一所述出气管上均设置有至少一个出气孔；四个所述出气管相互铰接；四个相互铰接的所述出气管构成剪刀叉状的可收缩结构。
15.可选地，所述送气部上设置环形的滑槽，所述出气管通过所述滑槽与所述送气部滑动连接；所述升降单元包括升降气缸以及升降环；所述出气部还包括拉绳；所述升降环与所述升降气缸的活塞杆相连；所述升降环位于所述送气部的上方；所述拉绳的一端与所述升降环相连，另一端穿过所述送气部与所述出气管相连；所述出气部还包括复位弹簧，所述
复位弹簧的一端与所述出气管相连，另一端与所述送气部相连。
16.可选地，所述出气部还包括连接管，每一所述出气管的空腔均通过所述连接管与所述送气部的空腔相连；所述连接管为软管。
17.可选地，所述出气管为软管。
18.可选地，所述出气部包括若干出气叶片，若干出气叶片拼合构成板状结构；每一所述出气叶片均包括与所述送气部固定连接的固定叶片，以及与所述固定叶片滑动连接的伸缩叶片；所述固定叶片以及所述伸缩叶片上均设置有出气孔。
19.可选地，所述釜体的底部设置有用于对所述送气部进行限位的限位台，所述限位台的内径小于所述送气部的外径。
20.与现有技术相比，本发明提供的聚合反应釜具有如下优势：
21.本发明提供的聚合反应釜，通过将充氮气结构设置为可升降结构，一方面使得该充氮气结构能够在聚合反应釜内不同的高度进行充氮排氧，提高充氮效果，另一方面，还可在反应结束后，通过该充氮气结构来对反应产物进行氮封，实现一物两用，简化聚合反应釜的结构。
附图说明
22.图1为本发明中聚合反应釜的结构简图一；
23.图2为本发明中聚合反应釜的结构简图二；
24.图3为本发明中充气单元的结构简图一；
25.图4为本发明中限位槽的结构简图；
26.图5为本发明中充气单元的结构简图二；
27.图6为本发明中充气单元的结构简图三；
28.图7为本发明中充气单元的背面结构简图一；
29.图8为本发明中充气单元的背面结构简图二；
30.图9为本发明中升降环与充气单元的装配简图一；
31.图10为图3中a处的局部放大图；
32.图11为本发明中升降环与充气单元的装配简图二；
33.图12为本发明中升降环与充气单元的装配简图三；
34.图13为本发明中升降环与充气单元的装配简图四；
35.图14为本发明中升降环与充气单元的装配简图五。
36.附图标记说明：
[0037]1‑
釜体；11
‑
限位槽；12
‑
限位台；13
‑
进管口；2
‑
搅拌结构；3
‑
充氮气结构；31
‑
充气单元；311
‑
充气管；312
‑
送气部；3121
‑
滑槽；3122
‑
通孔；313
‑
出气部；3131
‑
出气管；3132
‑
连接管；3133
‑
拉绳；3134
‑
复位弹簧；3135
‑
固定叶片；3136
‑
伸缩叶片；3137
‑
滑轨；32
‑
升降单元；321
‑
升降气缸；322
‑
升降环。
具体实施方式
[0038]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0040]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0041]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0042]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0043]
现有的聚合反应釜，因充氮气的位置不可变，充入的氮气与物料的接触面积有限，难以将聚合反应釜内的氧气完全排出，且排出氧气的速度较慢，导致充氮效果较差。
[0044]
为解决现有的聚合反应釜因充氮气位置不可变导致充氮效果较差的问题，参见图1、图2所述，该聚合反应釜包括釜体1、搅拌结构2以及充氮气结构3；其中，釜体1的具体结构根据聚合反应的需求而定；由于本技术提供的聚合反应釜需要通过充入氮气来排出反应釜内的空气，因此，釜体1上设置有排气口(图中未示出)；该排气口可与相应的气体回收或处理装置相连，以便于根据反应釜内进行的反应，来对排出的气体进行进一步处理，避免污染环境；搅拌结构2用于对聚合反应釜内的物料进行充分搅拌，以保证反应顺利进行；充氮气结构3用于向聚合反应釜内充入氮气，以将聚合反应釜内的空气排出，使得聚合反应在无氧条件下进行；搅拌结构2以及充氮气结构3均设置于釜体1内；搅拌结构2与釜体1转动连接；搅拌结构2可以为现有技术中任意适用于对聚合反应釜内的物料进行搅拌的结构；为提高充氮效果，本技术中的充氮气结构3包括用于向釜体1内通入氮气的充气单元31，以及驱动充气单元31进行升降的升降单元32；由于搅拌结构2通常位于聚合反应釜的中部，为避免充气单元31升降过程中与搅拌结构2发生干涉，本技术中的充气单元31环绕设置于搅拌结构2的外侧；升降单元32的一端与釜体1相连，另一端与充气单元31相连。
[0045]
该聚合反应釜工作过程中，首先，通过升降单元32使充气单元31位于最低处，首先对聚合反应釜的底部进行充氮，通过充入氮气将聚合反应釜底部的空气排出；然后通过升降单元32依次提升充气单元31的高度，使得该充气单元31能够在聚合反应釜内不同高度处进行充氮排氧，增加氧气的排出量，并提高排氧速度，提高充氮效果。上述升降过程的次数，
可以根据聚合反应的类型进行选择，直至聚合反应釜内的含氧量降低至满足反应需求为止。
[0046]
由于聚合反应釜内随着聚合反应的进行，聚合反应釜内物料的粘度通常会越来越大；通过升降单元32与充气单元31相配合，使得该充氮气结构3成为可升降结构，从而能够在聚合反应过程中随着反应物料性质的变化来改变充气单元32的高度，以提高充氮效果；并且在物料的粘度较大时，还可以通过升降单元32将充气单元31提升至反应物料的液面以上，以免粘度较大的物料进入充气单元31的出气孔，造成堵塞。
[0047]
此外，在反应过程或反应结束后，参见图2所示，还可通过升降单元32将充气单元31提升至物料的液面之上，进一步在液面上充氮气进行氮封，从而使得该充氮气结构3同时具有充氮排氧以及充氮密封的作用，能够实现一物两用，提高反应的稳定性，简化了聚合反应釜的结构。
[0048]
并且，由于氮气的密度比空气小，用氮气进行密封时，易于出现氮气向上扩散的问题，影响气封效果；通过本技术提供的聚合反应釜，反应结束，通过升降单元32将充气单元31提升至物料的液面之上后，还可更换气源，通过充气单元31向釜体1内充入密度较大的氩气等惰性气体来进行气封，以提高气封效果。
[0049]
本发明提供的聚合反应釜，通过将充氮气结构3设置为可升降结构，一方面使得该充氮气结构3能够在聚合反应釜内不同的高度进行充氮排氧，提高充氮效果，另一方面，还可在反应结束后，通过该充氮气结构3来对反应产物进行氮封，实现一物两用，简化聚合反应釜的结构。
[0050]
参见图3、图5所示，本技术中的充气单元31包括充气管311、环状的送气部312，以及至少一个连接于送气部312内侧的出气部313；出气部313的具体数量根据需求而定；其中充气管311用于将气源提供的氮气输送至釜体1内的充气单元31；由于本技术中的充气单元31为升降结构，为使得充气管311能够同时适用于位于不同高度的充气单元31，本技术优选充气管311为软管，该软管的具体材质可根据聚合反应的条件以及进行聚合反应的物料进行选择，本技术进一步优选该充气管311为波纹管，并优选送气部312的材质为不锈钢；送气部312以及出气部313具有相通的空腔结构；充气管311的一端与送气部312的空腔相连，另一端穿过釜体1与气源相连，从而使得气源提供的氮气依次经充气管311、送气部312的空腔以及出气部313的空腔后，进入釜体1内。
[0051]
具体的，本技术优选釜体1的侧壁上设置有与充气管311相适配的进管口13，充气管311通过该进管口13进入釜体1内；为保证聚合反应的顺利进行，该进管口13处需进行密封处理；本技术不对该密封处理方式进行具体限定。
[0052]
该进管口13可以设置于釜体1侧壁的任意高度位置，本技术优选该进管口13设置于釜体1侧壁的上方，以使得反应完成后，充气管311能够随充气单元31提升至液面以上，避免因充气管311浸于产物中而影响产物的质量。
[0053]
为保证充气管311能够随充气单元31进行升降，参见图4所示，本技术优选釜体1的内壁上设置有沿竖直方向分布的限位槽11；充气管311分布于该限位槽11内，以便于在充气单元31升降过程中，充气管311能够沿限位槽11进行升降，从而保证通过该充气管311能够对位于任意高度的充气单元31输送氮气。
[0054]
进一步的，一方面为保证限位槽11能够在升降过程中对充气管311进行限位，另一
方面，又为避免充气管311在升降过程中发生弯折，本技术优选限位槽11的内径大于充气管311的外径，且限位槽11的内径小于充气管311外径的二倍。
[0055]
进一步的，本技术中的出气部313的一种结构形式为，出气部313包括两个出气管3131，每一出气管3131上均设置有至少一个出气孔(图中未示出)，每一出气管3131上出气孔的数量根据需求而定；本技术优选该出气孔设置于出气管3131的内侧，即设置于出气管3131上朝向釜体1中心的一侧；两个出气管3131均与送气部312相连，且两个出气管3131上远离送气部312的一端相互铰接；两个相互铰接的出气管3131为可收缩结构。
[0056]
出气管3131的具体材质可根据聚合反应釜内物料的性质而定；本技术优选出气管3131的材质为不锈钢；本技术优选两个出气管3131上远离送气部312的一端通过销钉相互铰接。
[0057]
为提高充氮效果，本技术优选两个相互铰接的出气管3131为可收缩结构，从而在充气单元31位于釜体1的底部时，此时出气单元31的高度低于搅拌结构2的高度，参见图3、图5所示，可通过收缩结构使得相互铰接的出气管3131处于向釜体1的中心伸出的状态，从而扩大充氮气的范围，提高充氮效果；同时，在将充气单元31升起过程中，为避免与搅拌结构2发生干涉，参见图6所示，通过伸缩结构使得相互铰接的出气管3131处于收缩状态，即向远离釜体1中心的方向收缩，从而增加若干出气部313构成空间的最小内径，进而在升起过程中实现对搅拌结构2的让位，避免发生干涉。
[0058]
为提高充氮效果，本技术中的出气部313的另一种结构形式为，参见图11、图12所示，出气部313包括四个出气管3131，每一出气管3131上均设置有至少一个出气孔；四个出气管3131相互铰接；四个相互铰接的出气管3131构成剪刀叉状的可收缩结构。
[0059]
通过将四个出气管3131设计为剪刀叉状的可收缩结构，能够增加出气管3131处于伸出状态时的充氮面积，从而提升充氮效果。
[0060]
为实现可伸缩，参见图7～图10所示，本技术中送气部312上设置环形的滑槽3121，并优选该滑槽3121设置于送气部312的底面；出气管3131通过该滑槽3121与送气部312滑动连接；升降单元32包括升降气缸321以及升降环322；出气部313还包括拉绳3133；升降环322与升降气缸321的活塞杆相连；升降环322位于送气部312的上方；本技术优选该升降环322的圆心与送气部312的圆心均位于釜体1的中心轴上；拉绳3133的一端与升降环322相连，另一端穿过送气部312与出气管3131相连；本技术优选送气部312上设置有与拉绳3133相适配的通孔3122，拉绳3133穿过该通孔3122与出气管3131相连，并优选拉绳3133与两个出气管3131的铰接处相连。
[0061]
升降单元32对充气单元31进行提升过程中，升降环322对拉绳3133施加向上的拉力，该拉绳3133进一步对两个相互铰接的出气管3131施加远离釜体1中心方向的拉力，在该拉力作用下，两个出气管3131远离送气部312的一端发生相互转动，并向靠近送气部312的方向移动，与此同时，两个出气管3131上与送气部312相连的一端，沿滑槽3121进行滑动，并且在滑动过程中，两个相互铰接的出气管3131上与送气部312相连的一端之间的距离之间增加，从而使得两个相互铰接的出气管3131向靠近送气部312的方向收缩，使得若干出气部313形成的空间的内径增加，使得该内径大于搅拌结构2的最大外径，保证充气单元31提升过程中，出气部313不会与搅拌结构2发生干涉。
[0062]
当拉绳3133将出气管3131拉伸至最外侧，即若干出气部313形成的空间内径增加
至最大后，升降环322继续对拉绳3133施加拉力，拉绳3133拉动出气管3131以及送气部312向上提升，实现充气单元31在出气管3131在收缩状态下进行提升，以避免在提升过程中搅拌结构2发生干涉。
[0063]
本技术优选拉绳3133为钢绳。
[0064]
为便于出气管3131收缩后进行复位，参见图3、图10所示，本技术优选出气部313还包括复位弹簧3134，并优选该复位弹簧3134的一端与出气管3131相连，另一端与送气部312相连，从而在升降单元321对充气单元31进行提升过程中，两个相互铰接的出气管3131向靠近送气部312的方向移动，复位弹簧3134发生收缩变形；在升降单元321停止进行提升后，升降环322对拉绳3133的拉力减小，复位弹簧3134进行复位，同时带动两个相互铰接的出气管3131向靠近送气部312中心的方向移动，使得出气管3131恢复伸出状态。
[0065]
进一步的，本技术优选出气部313还包括连接管3132，每一出气管3131的空腔均通过连接管3132与送气部312的空腔相连；为便于实现出气管3131的伸缩，本技术优选连接管3132为软管，并进一步优选连接管3132为波纹管。
[0066]
本技术还提供另一种出气管3131的收缩结构实现方式；该实现方式中，本技术优选出气管3131为软管，并优选该出气管3131为波纹管。
[0067]
具体的，该实现方式中，不需要在送气部312上设置滑槽3121，即相互铰接的两个出气管3131，均与送气部312固定连接，其他结构与上述描述相同。
[0068]
升降单元32对充气单元31进行提升过程中，拉绳3133对两个出气管3131的铰接处进行拉伸，使得两个出气管3133发生弯曲变形，向靠近送气部312的方向移动，从而扩大若干出气部313之间的空间，避免提示过程中与搅拌结构2发生干涉。
[0069]
参见图13、图14所示，本技术提供的聚合反应釜还可以通过如下方式实现充氮排氧操作：出气部313包括若干出气叶片，若干出气叶片拼合构成板状结构；每一出气叶片均包括与送气部312固定连接的固定叶片3135，以及与固定叶片3135滑动连接的伸缩叶片3136；固定叶片3135以及伸缩叶片3136上均设置有出气孔。
[0070]
具体的，本技术优选每一出气叶片均为相同的三角形结构，通过若干三角形结构拼合构成与釜体1的截面相适配的平板状结构，以便于增加充氮气的面积；并且，每一出气片内均设置有空腔结构，且该空腔结构与送气部312的空腔结构相通，以便于输送氮气等气体；每一出气叶片的上方，均设置有若干出气孔，以便于通过出气孔将气体排入釜体1内。
[0071]
进一步的，本技术中的每一出气叶片均包括与送气部312固定连接的固定叶片3135，以及与固定叶片3135滑动连接的伸缩叶片3136，以便于在出气部313位于釜体1的底部时，参见图13所示，使得伸缩叶片3136处于伸出状态，从而使得出气叶片能够布满釜体1底部的整个截面，进而提高充氮排氧效果，提高效率；在反应过程或反应结束后，参见图14所示，使得伸缩叶片3136处于收缩状态，从而使得各出气叶片的中部形成内径大于搅拌结构2的外径的让位孔，进而可以通过升降单元32将充气单元31提升至液面以上，或其他指定的高度。
[0072]
为实现伸缩叶片3136与固定叶片3135的滑动连接，本技术优选伸缩叶片3136的高度低于固定叶片3135的高度，伸缩叶片3136通过滑轨3137与固定叶片3135相连，并且伸缩叶片3136通过拉绳3133以及复位弹簧3134与升降环322相连；升降单元32带动出气叶片升降过程中，拉绳3133以及复位弹簧3134带动伸缩叶片3136进行伸缩的过程，与上文中带动
出气管3131收缩过程原理相同，本文不再赘述。
[0073]
由于固定叶片3135与送气部312固定连接，本技术优选固定叶片3135的空腔结构与送气部312的空腔结构直接相通；由于伸缩叶片3136与固定叶片3135滑动连接，本技术优选伸缩叶片3136的空腔结构通过连接管3132与送气部312的空腔结构相连(图中未示出)，与上述方案中相类似，优选该连接管3132为波纹管。
[0074]
进一步的，为保证充氮效果，本技术优选釜体1的底部设置有用于对送气部312进行限位的限位台12，限位台12的内径小于送气部312的外径，并优选限位台12的高度低于搅拌结构2的最低端，从而在送气部312下降过程中，当送气部312与限位台12接触后，升降环322继续下降，该下降距离根据拉绳3133的长度而定，升降环322的最低位置为与送气部312相抵接；当升降环322停止下降后，由于送气部312放置于限位台12上，拉绳3133对出气管3131的拉力减小，从而在复位弹簧3134的作用下，出气管3133复位，向靠近送气部312中心的方向移动伸出，便于提高充入氮气的面积，提高充氮效果。
[0075]
本发明提供的聚合反应釜，在充氮气结构3提升过程中，实现对出气管3131的收缩，避免充气单元31在提升过程中与搅拌结构2发生干涉；并且，在送气部312位于最低高度，即低于搅拌结构2时，出气管3131向靠近送气部312中心的方向伸出，从而使得出气管3131在伸出状态下进行充氮没，提高充氮效果。
[0076]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。