一种外伸式底支撑式反应釜的制作方法

本发明属于化工机械设备技术领域，具体属于高性能流体混合、分离的机械制造领域，涉及一种外伸式底支撑式反应釜。

背景技术：

搅拌反应釜是化工、石油化工领域生产过程中必不可少的承载压力容器。搅拌反应釜是由反应釜的釜体、搅拌传动装置、搅拌器等组成。动力由搅拌传动装置传递给搅拌轴，搅拌轴带动搅拌器运转达到搅拌物料的目的。搅拌轴采用悬臂梁式结构，这样便于安装、维护。为了防止搅拌轴在运转中的径向偏摆量过大，超出搅拌轴密封处所允许的径向偏差，保证设备正常运行，常需要在搅拌轴的下端与反应釜的釜底之间增设底支撑。传统的底支撑多设置在反应釜内部，与反应釜体底内表面焊接。为了满足防腐要求，对与介质接触的底支撑材料要求高，同时底支撑与釜体底部焊接，在复合板反应釜中由于复合层较薄，容易发生焊接处撕裂，而影响反应釜使用。底支撑设置在反应釜内部其检修操作麻烦、维修、更换成本高。

与此同时，在各类化工反应中气体物质常是一种必不可少的反应介质，气体是反应釜升温升压载体，或者气体参与反应，是反应的一种必不可少的元素，如加氢反应、氨化反应、氰化反应等。有气体参与的反应常常伴有固态的触媒，形成气、液、固三项反应的反应模式，气、液、固三项反应的搅拌反应釜理想混合状态是三种形式的反应介质要充分的接触，同时为了增加液相中气态物质的含量，现有的搅拌器大多采用空心轴作为气态物质流通的通道，使气态物质从轴内的气道中源源不断地涌出。实际使用过程中，为了保证搅拌时足够的扭矩力、剪切力以及充足的气体通量，针对结构大小不同的搅拌反应釜，需要使用大小不一、粗细不同的搅拌轴来满足操作需要。正是由于搅拌轴的大小各异，在搅拌轴气体出口的截面处极易发生搅拌轴断裂事故。

此外，反应釜的动力传动装置采用的是磁力传动装置，由电机转动到釜内搅拌器转动实际上是完成了电能到动能、动能到磁能、磁能到动能的转变过程。在这个过程中能量损失是不可避免的，尤其是内磁回转体、外磁回转体通过密封罩体相互切割磁力线，造成的能量损失，这些损失的能量大都转变为热能，四处扩散。运转时间越长、转速越快、产生的热能就越多，这些热量需要被冷却，因为这些热量足够达到磁钢块的居里温度，使磁钢块退磁，使内、外磁回转体失去作用。现有冷却方式多采用在转轴上增设冷却盘管的方式，在使用的过程中维护不便，且冷却不均匀，效果差。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供一种外伸式底支撑式反应釜，该反应釜的底支撑结构设置在反应釜的釜体外部，方便维修，可满足反应釜的底支撑要求；其内部设置有导气装置，该导气装置既能保证充足的气体流通量，也可以保证搅拌轴的操作强度；在其磁力传动装置中设有循环冷却装置，可以保证传动装置能够运转流畅、稳定，有效避免杂质进入并易于维护。

本发明为解决技术问题，采用下述技术方案：

本发明提供一种外伸式底支撑式反应釜，反应釜包括反应釜釜体和搅拌轴，所述搅拌轴穿过釜体底部，安装在对搅拌轴径向摆动限位的底支撑中，所述底支撑包括轴承座、保护套和轴套环，轴承座的圆柱腔上部的内壁向内凹陷形成轴套环安装部，轴套环嵌装在轴套环安装部并向轴承座圆柱腔内凸出，轴套环安装部的顶端设置有防止轴套环轴向移动的压盖，保护套置于轴承座圆柱腔内，保护套套在反应釜搅拌轴外，二者固定，圆柱腔外的轴承座部设有固定孔，轴承座固定在反应釜外的底部。

所述轴承座固定在下凸缘上，下凸缘与反应釜的釜体固定，底支撑与反应釜形成有间隙或无间隙的连接。

所述保护套的上端伸入反应釜釜体内，与反应釜间通过密封组件密封。

所述轴套环为石墨、改性聚四氟乙烯、聚苯硫醚、尼伦、工程塑料等耐磨、防腐材料制成的轴套环。

所述轴套环安装部沿圆柱腔的径向设置有紧定孔，轴套环外壁上与紧定孔相对应的位置上有锥形槽，锥形头紧定螺钉穿过紧定孔固定在锥形槽。

所述保护套底部和轴承座圆柱腔底部设置有排液口，轴承座圆柱腔底部的排液口用盲堵封闭。

所述保护套的底部与反应釜搅拌轴的底部用螺栓固定。

所述反应釜搅拌轴与保护套之间有间隙或无间隙。

为了保证反应釜内充足的气体流通量，以及搅拌轴的操作强度，在搅拌轴上设置有导气装置，所述导气装置包括上导气筒、下导气筒、带有气体通道的搅拌器和自吸式搅拌器，上导气筒的下端和下导气筒的上端密闭连接，套装在搅拌轴上，与搅拌轴同轴转动，上导气筒、下导气筒的内壁和搅拌轴的外壁之间形成导气通道，上导气筒的最上端位于反应釜的气相空间，其上有进气口，下导气筒的最下端位于自吸式搅拌器的上端，在安装下导气筒段的搅拌轴上至少设置有一个带有气体通道的搅拌器。

为了保证上导气筒和下导气筒与搅拌轴的同轴，在下导气筒的筒壁上轴向阵列有调整下导气筒与搅拌轴的同心度的定位螺栓，定位螺栓自下导气筒的外壁上垂直插入导气通道中，定位螺栓的尾部与搅拌轴的外壁接触，定位螺栓的头部伸出导气筒的筒体外侧，定位螺栓的头部与下导气筒的外壁之间设有防松螺母。

为了增强搅拌效果，在搅拌轴的下部安装有下端搅拌器。

所述动力传动装置包括内支撑体、密封罩体、外支撑体、内磁回转体、外磁回转体及连接法兰、轴承，还设有循环冷却装置，所述循环冷却装置包括循环水套，循环水套设置在密封罩体与外支撑体之间，所述循环水套设有A腔、B腔，A腔与B腔不连通，A腔位于B腔内侧，外磁回转体经连接法兰及轴承安装在外支撑体上，外磁回转体、连接法兰及轴承均位于A腔中，A腔内充填传热液体，A腔上设有传热液体排气口，B腔充填循环冷却液体，B腔上设有循环流体入口、循环流体出口。

进一步地，上述方案还设有用于观察A腔内传热流体的传热流体视窗，传热流体视窗设置在A腔上，同时在B腔对应的位置上设有透明视窗。

进一步地，上述方案中B腔上的循环流体入口位于B腔下部，循环流体出口位于B腔上部，在使用的过程中通过外部循环泵使B腔内的循环冷却液不断循环，降低A腔内传热液体的温度，以达到冷却A腔及其内部设备的目的。

进一步地，上述方案中设有冷却控制机构，所述冷却控制机构包括控制器、与控制器相连接的循环冷却液温度检测电路、与控制器相连接的液位检测电路、与控制器相连接的用于控制循环冷却液流量的流量阀、与控制器相连接的循环泵控制电路，其中流量阀安装在与B腔相连接的管路上，温度检测电路中设有温度传感器，液位检测电路设有液位传感器，在使用的过程中通过温度传感器采集循环冷却液的温度，当温度超过阈值，可以及时开启循环泵加快循环冷却液的循环，提高冷却效果；而液位检测电路能够实时监控循环冷却液的液位数据，防止循环冷却液不足；冷却控制机构还设有分别与控制器相连接的显示器、输入按键以及声光提示电路，进一步，还可以设有与控制器相连接的无线通信电路，无线通信电路可以采用GPRS模块或GSM模块，完成监控数据的实时远程发送。

本发明的优点是，（1）由轴承座、保护套和轴套环组成底支撑的主要运转部件，保护套及安装在其中的搅拌轴与轴承座和轴套环间是回转运动，搅拌轴与底支撑的同轴性好，安装方便，可有效对搅拌轴的径向摆动限位，避免搅拌轴的径向摆动量超过了搅拌轴密封件处的允许径向偏差，保证设备的正常运行。同时保护套与轴套环的间隙可以调节，可以根据反应釜中物料特点进行调节，延长底支撑的使用寿命。本发明具有结构简单、制造方便、工作可靠的优点，可避免有颗粒的液体物料对底支撑的破坏。底支撑设置在反应釜釜体外，方便安装及检修。（2）在反应釜内部增加了导气装置，由上导气筒和下导气筒的内壁与搅拌轴的外壁之间构成气态物质流通的通道，导气通道与自吸式搅拌器相互配合为气态物质深入反应釜中配合反应提供了流通的通道，达到了气态物质与液相物质的均匀、高效的混合。克服了传统空心搅拌轴易断裂的缺陷，极大的增加了搅拌装置的强度。（3）循环冷却介质与内部冷却空间分离，减少了由于循环介质流动带入杂质的可能，特别是具有可磁化的铁性杂质，能被外磁回转体吸附，同其共同运转，对密封罩体(主要承载件)留下潜在危险；（2）内部冷却空间使用的介质使所有运转部件处于液态的润滑工作环境中，避免了为给外磁回转体运转部件加润滑剂而使整体设备停机；（3）动力传动装置结构合理、运转流畅稳定，能够有效避免杂质进入并易于维护。

附图说明

图1为本发明反应釜的结构示意图。

图2为底支撑安装在反应釜上的局部结构示意图。

图3为本发明底支撑的结构示意图。

图4为本发明底支撑省略部分部件后的结构示意图。

图5为本发明底支撑的俯视图。

图6为本发明的导气装置的一种结构示意图。

图7为图4中A-A的剖视图。

图8为本发明的导气装置的另一种结构示意图。

图9为图4中A-A的剖视图。

图10为本发明导气装置中气态物质的流通路线示意图。

图11为动力传动装置的结构示意图。

图中，1动力装置，2动力传动装置，3搅拌轴，4底支撑，5联轴器，6下凸缘，7导气装置，8反应釜釜体。

201传热液体,202循环水套,203外磁回转体,204外支撑体,205密封罩体,206循环隔套附件,207循环流体入口,208轴承,209循环流体出口,210传热液体排气口,211传热液体视窗，212A腔，213B腔。

401轴承座，402固定螺栓，403 保护套固定螺栓，404保护套，405轴套环，406紧定螺钉，407压盖固定螺栓，408压盖，409密封组件，410圆柱腔，411固定孔，412盲堵，413锥形槽，414紧定孔，415轴套环安装部，416凸台，417压盖固定孔，418环形件安装槽。

701上导气筒，702螺栓，703螺母，704连接板，705带有气体通道的搅拌器，706防松螺母，707定位螺栓，708下导气筒，709自吸式搅拌器，710下端搅拌器,711导气孔，712气体通道。

具体实施方式

本发明的一种外伸式底支撑式反应釜的结构如图1所示，包括反应釜体8、动力装置1、动力传动装置2、搅拌轴3以及联轴器5，这些部件之间的连接关系属于现有技术，不在此赘述。

动力装置1的动力经动力传动装置2传递给搅拌轴3，本发明搅拌轴的底支撑是一种外伸式底支撑4，是由轴承座401、保护套404和轴套环405构成底支撑的主体结构，搅拌轴3穿过釜体2底部，安装在对搅拌轴径向摆动限位的底支撑4中。

本发明的底支撑4的轴承座401上有一圆柱腔410，圆柱腔410上部的内壁向内凹陷形成轴套环安装部415，轴套环8嵌装在轴套环安装部415并向轴承座圆柱腔410内凸出。轴套环安装部415的顶端设置有防止轴套环405轴向移动的压盖408，轴套环405的下端大部分顶在轴套环安装部415的凸台416，上端由压盖408固定。为了固定压盖408，在轴承座的轴套环安装部415顶部设有压盖固定孔417，压盖固定孔417在本实施例中设置6个，其数量可以根据实际需要设定。压盖固定螺栓407拧进压盖固定孔417中将压盖408固定在轴承座401上。

保护套7置于轴承座圆柱腔410内，保护套404套在反应釜搅拌轴3外，二者固定，保护套404随着搅拌轴3一起转动。保护套13的轴向长度大于轴套环405的轴向长度，由于轴套环405向圆柱腔410中凸出，保护套404不直接与轴承座的圆柱腔410壁接触，搅拌轴旋转时对轴承座磨损小，从而提高了底支撑的使用寿命。同时，圆柱腔的轴套环安装部415沿圆柱腔的径向设置有紧定孔414，轴套环405外壁上与紧定孔414相对应的位置上有锥形槽413，锥形头紧定螺钉406穿过紧定孔414固定在锥形槽413。紧定螺钉406起调节作用，可以调整轴套环405与保护套404之间的间隙，可根据物料特点进行微调，保证底支撑的功能。

反应釜搅拌轴3与保护套404之间有间隙或无间隙，保护套404用保护套固定螺栓403固定在搅拌轴3上。保护套404的底部有排液口，相应地在轴承座401底部也有排液口，轴承座401上的排液口用盲堵412封闭。反应釜工作时会有液体进入保护套404及轴承座401的圆柱腔410，反应结束后，需要时可以打开盲堵412排出圆柱腔410内的液体，对保护套404及轴承座401进行清洗，以免影响后续反应釜的使用，造成污染。

在圆柱腔外的轴承座上设有固定孔411，轴承座401可以通过固定螺栓402等与下凸缘6连接，下凸缘6与反应釜固定，从而使得底支撑与搅拌反应釜形成有空隙或无间隙连接。在轴承座401上固定孔411的内侧设有环形件安装槽418，相应地在下凸缘6上也设置有环形件安装槽，金属环形件安装在轴承座及下凸缘6的环形件安装槽中，以此密封轴承座401和下凸缘6，从而将底支撑牢固而密封地安装在下凸缘6上。金属环形件可以是八角件或椭圆件。

本发明为了保证下凸缘6与搅拌轴3同轴，进而保证安装在其下方的底支撑与搅拌轴3同轴，提高底支撑对搅拌轴3径向限位精度，下凸缘6先预组装在反应釜釜体8底部，与预装的底支撑间进行校位后，将下凸缘6固定在反应釜釜体8，底支撑的轴承座401与下凸缘6固定。

在本发明中保护套404的上端伸入反应釜釜体8内，与反应釜间通过密封组件409密封，防止反应釜中的物料进入底支撑中，影响设备运转。

上述实施例中轴套环405设计为一体式结构，为了适应不同规格的底支撑组装，轴套环405还可以设计成分体式结构，即由多个小套环组成一个大的轴套环，相应地小套环上设有锥形槽413，轴套环安装部415沿圆柱腔的径向设置有多个紧定孔414，其数量可以根据实际情况进行设定。

在轴承座401上固定孔411的内侧设有环形件安装槽418，相应地在下凸缘6上也设置有环形件安装槽，金属环形件安装在轴承座及下凸缘6的环形件安装槽中，以此密封轴承座401和下凸缘6，从而将底支撑牢固而密封地安装在下凸缘6上。

本发明的反应釜在搅拌轴上设置有导气装置7，所述导气装置7包括上导气筒701、下导气筒708、带有气体通道的搅拌器705和自吸式搅拌器709，上导气筒701的下端和下导气筒708的上端密闭连接，套装在搅拌轴上，与搅拌轴同轴转动，上导气筒701、下导气筒708的内壁和搅拌轴的外壁之间形成导气通道，上导气筒701的最上端位于反应釜的气相空间，其上有进气口，下导气筒708的最下端位于自吸式搅拌器709的上端，在安装下导气筒708段的搅拌轴上至少设置有一个带有气体通道的搅拌器705。

上导气筒701和下导气筒708之间经连接板704相互连接后由螺栓702和螺母703配合紧固，从而使上导气筒701和下导气筒708固定为一体。为了保证上导气筒701和下导气筒708与搅拌轴同轴旋转，在下导气筒708的筒壁上轴向阵列有调整下导气筒708与搅拌轴的同心度的定位螺栓707，定位螺栓707自下导气筒708的外壁上垂直插入导气通道中，定位螺栓707的尾部与搅拌轴的外壁接触，定位螺栓707的头部伸出导气筒的筒体外侧，定位螺栓707的头部与下导气筒708的外壁之间设有防松螺母。

搅拌轴的下部安装有下端搅拌器710。上导气筒701和下导气筒708的筒体可以采用标准的钢管作为加工原料，使用定位螺栓707调整下导气筒708的筒体与搅拌轴的同心度，由防松706有效防止定位螺栓707松动。由上导气筒701的内壁和下导气筒708的内壁与搅拌轴的外壁构成气态物质流通的通道，上导气筒701的进气孔位于搅拌反应釜的气相空间，下导气筒708的下沿处位于自吸式搅拌器709的上端，自吸式搅拌器709空心叶轮的快速旋转，在液体被甩出的同时于叶轮周边形成负压，产生气态物质流动的动力，完成高效的加气、混合的功能，导气装置7主可促进气态物质混合，使用时搅拌轴的顶端通过联轴器与传动电机相连接从而带动上导气筒701、下导气筒708随搅拌同步转动。

本发明的导气装置7穿过不具有吸气功能的搅拌器，采取分割导气筒的筒体、在搅拌器上开孔或制作导管完成。导气筒体可根据搅拌器的数量及位置进行分割，但是需要保证上导气筒701的上端位于气相空间、下导气筒708下端或分段的导气筒位于自吸式搅拌器709上。

对于多层搅拌器组合的搅拌系统，需要导气筒穿过自吸式搅拌器709以上的搅拌器，可采取在搅拌器上开孔，或将下导气筒708分段，在分段间增加密闭的气体通道，来实现气体无泄漏的流通。图4和图5示意了在搅拌器上开孔的方式，下导气筒708上有供中带有气体通道的搅拌器705桨叶穿过的槽孔，带有气体通道的搅拌器705上开孔形成导气孔711。图6和图7示意图了下导气筒708分段，在分段间形成气体通道的情况。图中示意了下导气筒708的筒体被轴向分割成两段，带有气体通道的搅拌器705固定在下导气筒708筒体分段之间的搅拌轴上，在下导气筒708筒体的相邻两个分段间增加气体通道712，气体通道712可以用采用钢管或压扁的钢管、方形通道等，数量根据实际情况来确定。图7中示意截面为圆形，周向均布8个密闭的气体通道712。

本发明反应釜的动力传动装置2如图9所示，包括内支撑体、密封罩体205、外支撑体204、内磁回转体、外磁回转体203及连接法兰、轴承208，还设有循环冷却装置，所述循环冷却装置包括循环水套202及循环隔套附件206，循环水套202设置在密封罩体205与外支撑体204之间，所述循环水套202设有A腔、B腔，A腔212与B腔213不连通，A腔212位于B腔213内侧，外磁回转体203经连接法兰及轴承208安装在外支撑体204上，外磁回转体203、连接法兰及轴承208均位于A腔212中，A腔212内充填传热液体201，A腔212上设有传热液体排气口210，B腔213充填循环冷却液体，B腔213上设有循环流体入口207、循环流体出口。

本发明反应釜的动力传动装置还设有用于观察A腔212内传热流体的传热流体视窗，传热液体视窗211设置在A腔212上，同时在B腔213对应的位置上设有透明视窗。

本发明反应釜的动力传动装置中B腔213上的循环流体入口207位于B腔213下部，循环流体出口209位于B腔213上部，在使用的过程中通过外部循环泵使B腔213内的循环冷却液不断循环，降低A腔212内传热液体201的温度，以达到冷却A腔212及其内部设备的目的。

本发明反应釜的动力传动装置中设有冷却控制机构，所述冷却控制机构包括控制器、与控制器相连接的循环冷却液温度检测电路、与控制器相连接的液位检测电路、与控制器相连接的用于控制循环冷却液流量的流量阀、与控制器相连接的循环泵控制电路，其中流量阀安装在与B腔213相连接的管路上，温度检测电路中设有温度传感器，液位检测电路设有液位传感器，在使用的过程中通过温度传感器采集循环冷却液的温度，当温度超过阈值，可以及时开启循环泵加快循环冷却液的循环，提高冷却效果；而液位检测电路能够实时监控循环冷却液的液位数据，防止循环冷却液不足；冷却控制机构还设有分别与控制器相连接的显示器、输入按键以及声光提示电路，进一步，还可以设有与控制器相连接的无线通信电路，无线通信电路可以采用GPRS模块或GSM模块，完成监控数据的实时远程发送。

本发明的动力传动装置中在密封罩体205与外支撑体204之间冷却空间外争加循环水套202，使冷却空间与循环水套202形成循环隔套，A腔212内液体将运转的外磁回转体203与运转轴承208包裹在液体内，最大益处不会出现外来杂质，B腔213内流体循环避免了循环系统原部件生锈等带来的不必要的麻烦，解决了原冷却结构的弊端，具有以下有益效果：（1）循环冷却介质与内部冷却空间分离，减少了由于循环介质流动带入杂质的可能，特别是具有可磁化的铁性杂质，能被外磁回转体203吸附，同其共同运转，对密封罩体205(主要承载件)留下潜在危险；（2）内部冷却空间使用的介质使所有运转部件处于液态的润滑工作环境中，避免了为给外磁回转体203运转部件加润滑剂而使整体设备停机；（3）同时避免了由于循环介质在原结构中的运行轨迹不均匀，也就是说冷却外磁回转体203的部位不均匀，本发明内侧为单一介质使外磁回转体203整体沁入，热量均匀的传出外部介质内，有利于外磁回转体203整体的温度一致，冷却方便。（4）在其上可以增设测温、液位、循环介质的流量控制等附件，使磁力传动装置组成一个免修的部件成为现实。