专利名称：静密封搅拌器的制作方法
技术领域：
石油化工、轻工、医药、食品等行业所使用的反应釜等设备所配备的搅拌器。
背景技术：
长期以来，石化、轻工、化纤、医药、食品等行业普遍使用的反应釜搅拌器搅拌轴进 入反应釜处的密封绝大多数均为填料密封。这种密封免不了泄露，尤其是用一段时间后未 及时压紧或更换填料，泄漏更为严重。在此处需要密封的物料，一般都是易燃易爆、有毒，有 的甚至是剧毒；有的物料具有强腐蚀性，有的带有强烈的刺激性气味。因此有这类物料的生 产车间防火要求极严，环境污染严重，危害生产人员的身体健康，从反应釜搅拌器密封处泄 漏出来的腐蚀性介质严重腐蚀车间内设施、建筑物等。这一问题一直未得到解决。为解决 此问题，国内近三十年来出现了用于替代填料密封的机械密封，用它可以大为减轻物料的 泄漏程度，但它也不能做到此处的零泄漏，而且它的密封摩擦面不能干磨有的需增设一套 供水或润滑液系统，对摩擦面进行润滑，并且在某些场合下供水系统对釜内的压力起到平 衡作用。机械密封机构较复杂，安装检修不便，因此至今并未普遍推广使用。为此这一领域 内又有了以屏蔽电机及磁力来驱动的搅拌器，这两种方式驱动的搅拌器实现了零泄漏，但 机构复杂，并且在屏蔽罩内，搅拌轴的固定支撑存在轴承的润滑检修困难，此种搅拌器的支 承润滑系统为了避免物料的进入，还需增设一套供水或供油系统的平衡釜内压力并防止物 料进入轴承系统，并对轴承系统进行冷却润滑，这样又存在一个动密封处的泄漏问题，因此 这两种驱动方式的搅拌器除在密封要求极高的地方外，一般都不会采用，在搅拌器转速低， 转矩大的地方也不适用。对碳钢有较强腐蚀作用的物料中也不能轻易选用。以上可以看出，工业上所使用的反应釜搅拌器的密封问题迄今为止并未得到根本 上的解决。本发明完全克服了目前工业中所使用的反应釜搅拌器密封的缺点，将搅拌器的动 密封变为静密封，做到了此处为零泄漏。发明内容及
具体实施例方式本发明不同于传统的搅拌器。传统的搅拌器是由搅拌器减速机输出轴直接带动搅 拌轴及搅拌桨叶等一起转动，对反应釜内的物料进行搅拌，因而存在有搅拌轴进入反应釜 处的密封为动密封问题。而本发明的反应釜顶部开一直径为350-400mm的孔口，用一弹性 较好的柔性密封膜覆盖于孔口并固定于孔口凸缘上叫，密封膜中部的孔套于搅拌轴上并固 定于轴上的法兰上。这样反应釜内与釜外全由此柔性膜隔开密封，而且此处的密封为静密 封(见附图1)，不存在泄漏点。此处的搅拌轴自身不能转动，而只能是以柔性膜的中心为支 点可在360°方向自由摇摆。搅拌轴上端通过连接臂与减速机输出轴端相连，搅拌轴与反应 釜中心线相交一角度。工作时，减速机通过连接臂拨动搅拌轴上端围绕减速机轴转动，即以 柔性膜中心点为支点绕圈式的摆动，搅拌轴下部的桨叶也就跟着转圈式摆动而对物料进行 搅拌。连接臂的长短决定着下部搅拌桨叶划动范围的大小。搅拌器连接臂与搅拌轴上端的 连接不得以刚性连接，必须允许搅拌轴与连接臂之间产生相对的旋转运动，即采用轴承连接，在此应选用自动调心的滚动轴承或关节轴承内套向心推力轴承，要求此处的轴承应承 受一定的轴向力。本发明的最关键的元件为柔性密封膜，它的作用 1.对釜内外起到密封隔离作用；2.对搅拌轴起到水平面上的径向支撑固定作用；3.允许搅拌轴以膜的中心为支点自由摆动。此柔性密封膜必须具有一定的柔性和强度且径向拉伸量小，厚度在4_6mm范围 内。根据物料的性质及工作温度、压力，柔性膜的材料可选用不同的橡胶内夹多层强度较高 的合成纤维帆布或尼龙帘子布。如反应釜工作温度较高时，对普通橡胶又具有腐蚀性时可 选用氟橡胶或硅橡胶内夹不锈钢丝纤维或碳纤维夹层。工作温度可达200°C。搅拌器的型式有两种可选1).船桨式即搅拌浆像船浆一样直接焊于搅拌轴下 端；2).网式搅拌器可设计成家用打蛋器的型式(见附图4)，这种型式的搅拌器消耗功率 并不很大但搅拌效果理想。搅拌器轴向力的平衡柔性密封膜只对搅拌轴起径向支撑作用，对搅拌器的自重靠上面的搅拌碱速机承 担。当反应釜内工作压力较小时，柔性膜能够承受一定的压力，对搅拌器产生的向上的轴向 力通过连接臂也由减速机承担。当反应釜内工作压力稍大时，柔性密封膜会承受较大的张 力，柔性降低，搅拌功率会增大，搅拌轴向上的轴向力也会很大，这时则不能单靠减速机及 连接臂来承担此轴向力了。在此情况下在柔性密封膜的上面增加一球面轴承及支架(见附 图3)，球面轴承的球心即为柔性密封膜的中心。以承担此向上的轴向力。如反应釜工作压 力为较高的负压时，可将此球面轴承支架置于密封膜的下方。球面轴承宜采用无油润滑，凸 面用硬质材料，凹面用软质耐磨材料，如石墨浸渍聚四氟乙稀等。此球面滑动轴承本身也是 一种自紧式密封装置，当柔性膜一旦破损时，可起到临时的密封作用。反应釜工作压力的初步确定工作中大多数的反应釜作用压力都为低压或常压，本发明的静密封搅拌器适合 的工作压力初步拟定为< 0. 2MPa，若工作压力较高时，柔性膜会承受较高的张力，柔性降 低，会增加功率消耗，同时球面轴承也会承受很大的压力，同样也会增加功率消耗，同时也 增加了轴承的破损。为此应在柔性密封膜与球面轴承支架之间的空腔内引入与反应釜内工 作压力相等的压缩空气，用以平衡反应釜内的压力，以解决因工作压力较高而产生的上述 问题。本发明的优点1.将搅拌器从传统的动密封变成静密封，彻底解决了动密封的泄露问题，做到了 零泄漏；2.结构简单，安装与维修方便；3.适合于在200°C温度下，各种腐蚀介质环境下工作，如反应釜为衬胶、衬玻璃 钢、搪瓷等，本发明的搅拌器也可相应的衬相同材质；4.工作中无任何因磨损等产生的污物进入反应釜(如填料密封、机机密封、屏蔽 电机驱动、磁力驱动均有不同程度的因磨损所产生的油污等进入反应釜)，保证了反应釜内 物料不受任何物质，哪怕是微量的物质的污染，这对于制药、生化制品、食品等生产尤为重要。
5.搅拌器可直接从反应釜顶部的孔口进入釜内，不需要为了安装检修搅拌器将反 应釜制成可拆的罐体和盖或增加检修用人孔。本发明不适宜使用的地方1.要求搅拌器必须高速转动的地方不适用；2.要求采用框式或锚式等特殊形式搅拌器才能适用的地方不适使用本发明；3.工作温度> 200°C工作压力> 0. 5MPa的地方不宜用。本发明对所配的减速机输出轴应具备一定的轴向承载力，无其他特殊要求。
图1为本发明静密封搅拌器(包括反应釜)总图；图2为总图中I部放大图；图3为球面轴承及球面轴承支架；图4为网式搅拌器图。
权利要求
静密封搅拌器主要由搅拌减速机、搅拌器连接臂、搅拌轴及搅拌桨、柔性密封膜、球面轴承、球面轴承支架组成。搅拌减速机为一般通用的立式摆线针轮减速机，但应承受一定的轴向力，输出轴端结构应按本发明要求加工。
2.反应釜顶部有直径为350-400mm的孔口，柔性密封膜复盖于孔口，靠法兰固定于孔 口凸缘上。搅拌轴通过柔牲密封膜中部的孔靠轴上的法兰与密封膜固定，这样搅拌轴进入 反应釜就不存在动密封的问题了。搅拌轴在此不能转动，只能以密封膜中心为支点可以 360°方向自由摆动。工作时搅拌减速机输出轴通过搅拌连接臂拨动搅拌轴上端旋转，搅拌 轴下端的搅拌桨对反应釜内物料进行划圈似的搅动。
3.柔性密封膜的材质根据工作温度及物料的性能，选用不同的橡胶内夹多层尼龙帘子 布或化纤帆布，高温下可选用硅样胶、氟橡胶内夹碳纤维布等柔性材料，其厚度为4-6mm。柔 性密封膜的作用为1).它将反应釜内外隔离，起到静密封的作用；2).它对搅拌轴起到水平面上(径向)的支撑作用，但它又可自由变形允许搅拌轴自由 摆动。此处要求柔性密封膜柔性好(即抗挠折性好)、强度高、径向拉伸量小；要承受反应釜 内的工作温度和物料的腐蚀等。
4.搅拌连接臂与搅拌轴上端的连接非刚性连接，搅拌轴上端插入连接臂端的轴承内， 此轴承为自动调心滚动轴承或关节轴承内套向心推力轴承。搅拌连接臂的长短决定搅拌桨 叶在反应釜中搅动的范围。搅拌连接臂应承受搅拌器的自重和因反应釜内的压力使搅拌轴 产生向上的顶力。
5.搅拌轴下部的搅拌器有両种型式船桨式，直接焊于轴上；网式(家用打蛋器式)。
6.反应釜工作压力高于0.02Mpa时，在密封膜上方配备球面轴承及球面轴承支架，球 面轴承的球心为柔性密封膜的中心。球面轴承的凸面采用硬质耐磨材料，凹面采用非金属 无油润滑的软质材料，并嵌入球面轴承支架内。球面轴承一方面承担因反应釜内的工作压 力使搅拌轴产生的向上的顶力，同时对密封膜和球面轴承支架间的空间起到良好的密封作 用。为克服因反应釜内工作压力大，造成柔性密封膜张力过大，柔性降低，以及球面轴承的 接触应力过大，在密封膜和支架之间的空腔内通入与反应釜内压力相等的压缩空气，以平 衡反应釜内的压力。如果反应釜内的工作压力为较高的负压，球面轴承及其支架置于密封 膜下方。为克服因反应釜工作压过大而引起球面轴承接触应力过大，造成功率消耗大，球面轴 承发热以及磨损加速，在搅拌轴与连接臂连接的地方可以从设计上采取措施，让搅拌减速 机承担部分轴向力。
全文摘要
静密封搅拌器。技术领域石油化工、医药、食品等行业所使用的反应釜搅拌器现有的反应釜搅拌器的密封都为动密封，都存在有不同程度的泄漏问题，这不单造成物料浪费，而且会造成环境污染和安全隐患。为解决上述问题，本发明将搅拌器的动密封变为静密封。这不单彻底解决了泄漏问题，而且不会产生任何有可能对物料造成污染的污物。其方法为搅拌器的搅拌轴通过一柔性密封膜进入反应釜。由于密封膜具有柔性，它允许搅拌轴以密封膜的中心自由摆动。工作时，搅拌减速机通过连接臂拨动搅拌轴旋转，搅拌轴下端的搅拌桨叶对物料进行搅拌。当反应釜内有一定的工作压力时，在柔性密封膜的上方设置一球面轴承及支架。
文档编号B01F7/16GK101844048SQ20101011898
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者曾沂水 申请人:曾沂水