物料反应装置的制作方法

本发明属于工业设备技术领域，更具体地说，是涉及一种物料反应装置。

背景技术

工业生产中，往往需要对一些物料进行搅拌便于后期的加工处理，一些化工领域中往往需要添加其他的化工原料，使原料充分混合至其他原料。例如通常使用反应器进行混料加工反应，其可以实现液相单反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。为了使得反应物之间充分反应，通常会在反应腔体内设有搅拌装置，例如机械搅拌或者气流搅拌等。在高径比较大时，可以采用多层的搅拌桨叶进行搅拌。

现有的液液混合和固液混料装置是搅拌器搅拌，而固固混料是球磨机搅拌，由于搅拌桨需要与物料接触才能够将物料混合均匀。但现有的搅拌桨因其结构设计不合理，不仅搅拌不充分，而且反应器内部存在搅拌死角，导致搅拌效率低，混合不充分而导致反应速率较慢。且由于有搅拌装置，腔体的内部密封性能较差，其内部的压强和温度不能很快达到物料所需要的温度和压强，会导致反应速率较低。若采用昂贵的密封装置，其维护费用也会较大幅度的增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种物料反应装置，以解决现有技术中存在的人工搅拌费时费力、搅拌装置搅拌效果差以及导致反应速率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种物料反应装置，包括：反应系统和蒸汽加热系统，所述反应系统包括供物料反应的壳体，所述蒸汽加热系统包括位于壳体的内壁与外壁之间的蒸汽通道，所述壳体的侧壁上设有分别与所述蒸汽通道贯通的蒸汽进口和蒸汽出口。

进一步地，所述壳体的底部还设有供冷凝水流出的冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述蒸汽通道贯通。

进一步地，所述物料反应装置还包括振动系统，所述振动系统包括电动机以及分别与所述壳体和所述电动机连接的传动轴，所述壳体的侧壁上还设有进料口和出料口，所述电动机的一端与所述传动轴的一端连接，所述壳体与所述传动轴的另一端连接，所述传动轴上设有若干个偏心组件。

进一步地，所述传动轴包括依次连接的第一传动段、第二传动段和第三传动段，所述第一传动段与所述电动机连接，所述第三传动段与所述壳体连接。

进一步地，所述电动机的输出轴的转速为500-6000r/min；所述第二传动段与所述第三传动段之间通过万向节连接；所述第一传动段与所述第二传动段之间通过花键轴连接。

进一步地，所述电动机与第一传动段之间通过连接法兰连接；或者所述电动机与所述第一传动段通过链条传动连接。

进一步地，所述第三传动段上套设有若干个固定变形轴承，所述第三传动段通过所述固定变形轴承与所述壳体连接，所述固定变形轴承包括转动连接的内环体和外环体，所述外环体与所述壳体的外壁连接。

进一步地，所述物料反应装置还包括基座，所述电动机远离所述第一传动段的一端与所述基座连接，所述壳体与所述基座之间连接有弹簧，所述弹簧的数量为多个且均匀分布于所述传动轴的周围。

进一步地，所述反应系统还包括设于壳体顶部的密封盖，所述密封盖上设有加压装置，所述密封盖上插设有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器用于监控所述壳体内的温度，并输送信号给处理器，所述压力传感器用于监控所述壳体内的压强，并输送信号给处理器，所述密封盖上设有泄压孔；或者所述壳体的顶部开口；所述进料口和出料口上均设有可以开启和关闭并用于控制反应速率和物料反应产物流量的阀门。

本发明还提供了一种物料加工方法，基于上述的物料反应装置进行，所述壳体的顶部具有密封盖时，包括以下步骤：

通过所述进料口将物料导入所述壳体内；

关闭所述进料口的阀门以及出料口的阀门；

开启所述电动机，所述传动轴振动带动所述壳体内部的物料振动反应；

检测所述泄压孔受到的压力，当所述压力达到或超过泄压孔的极限值时，进行泄压，所述泄压孔的极限值为根据反应的压强的预设值设定；

所述壳体的顶部开口时，包括以下步骤：

通过所述进料口将物料导入所述壳体内；

开启所述电动机，所述传动轴带动所述壳体内部的物料振动反应，通过调节所述进料口的阀门以及出料口的阀门的大小控制反应的速率和反应产物的流量。

本发明提供的物料反应装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明物料反应装置，蒸汽通过蒸汽入口进入蒸汽通道，蒸汽流经蒸汽通道并通过蒸汽出口流出时，通过蒸汽通道内的蒸汽对壳体内的物料进行加热，使得壳体内部的物料达到其反应所需要的温度和压力，由于蒸汽充分地与壳体接触，使得物料升温较快，大大缩短了加热时间，且加热均匀，从而使得物料充分反应，反应速率较高，且相较于传统的搅拌式反应装置，其壳体的密封性较好，进一步使得内部升温快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的物料反应装置的剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-壳体；13-蒸汽进口；14-蒸汽出口；15-蒸汽通道；16-密封盖；161-温度传感器；162-压力传感器；163-加压装置；164-泄压孔；17-密封圈；18-冷凝水出口；19-调节阀；2-电动机；21-电动机固定座；3-基座；4-传动轴；41-第一传动段；42-第二传动段；43-第三传动段；44-花键轴；5-偏心组件；6-万向节；7-连接法兰；8-弹簧；9-固定变形轴承；91-内环体；92-外环体；93-滚动体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1，现对本发明实施例提供的物料反应装置进行说明。物料反应装置，包括反应系统和蒸汽加热系统，反应系统用于物料进行反应，经过蒸汽加热系统的加热，使得反应系统内部的温度和压强有所升高，使得反应加剧。反应系统包括供物料反应的壳体1，物料包括固体物料、液固物料或液相物料；蒸汽加热系统包括位于壳体1的内壁与外壁之间的蒸汽通道15，壳体1的侧壁上设有分别与蒸汽通道15贯通的蒸汽进口13和蒸汽出口14。

本发明实施例提供的物料反应装置，与现有技术相比，蒸汽通过蒸汽入口13进入蒸汽通道15，蒸汽流经蒸汽通道15并通过蒸汽出口14流出时，通过蒸汽通道15内的蒸汽对壳体1内的物料进行加热，使得壳体1内部的物料达到其反应所需要的温度和压力，由于蒸汽充分地与壳体1接触，使得物料升温较快，大大缩短了加热时间，且加热均匀，从而使得物料充分反应，反应速率较高，且相较于传统的搅拌式反应装置，其壳体1的密封性较好，进一步使得内部升温快。

进一步地，在本实施例中，请参阅图1，该蒸汽加热系统还包括冷凝水出口18，壳体1的底部设有供冷凝水流出的冷凝水出口18，冷凝水出口18与蒸汽通道15贯通。蒸汽通过蒸汽通道15时，需要交换温度使温度达到平衡状态，会产生部分的冷凝水，故需要冷凝水出口18将冷凝水排出。具体的冷凝水出口还设有调节阀19，用于控制冷凝水的排出量。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，反应系统还包括设于壳体1顶部的密封盖16，密封盖16上设有加压装置163，加压装置163包括压力泵，压力泵的传压介质为空气，升降压平稳；密封盖16上插设有温度传感器161和压力传感器162，用于实时监控壳体1内部的温度和压力，其中温度传感器161用于监控壳体1内的温度，并输送信号给处理器。压力传感器162用于监控壳体内部的压力，并输送信号给处理器。密封盖16上设有泄压孔164，当检测到壳体1内的压力超过壳体1所能承受的程度时，通过泄压孔164进行泄压，避免壳体1内的压力过大而导致设备损坏。相比于传统的搅拌式的物料反应装置，传统的有搅拌装置的反应装置的密封性较差，即使采用昂贵的密封装置，其维护起来成本也比较高，由于其密封性比较差，其内部所能承受的压强和温度也不会太高，从而使得内部的反应速率较低，而本实施例提供的物料反应装置密封性较好，即可以提供一个全密闭的反应环境，相比接触式搅拌，可以达到较高的温度和压力，从而可以使得壳体1内部的物料充分的反应。具体地，壳体1可以由碳钢、不锈钢、耐高温不锈钢、耐强酸强碱不锈钢、搪瓷或者pp等材质制成。

在本实施例中，具体参见图1，密封盖16通过密封圈17盖合在壳体1上，具有一定的密封作用，进一步帮助保温和保压。密封盖16上还设有观察窗(图未示)，便于观察物料的反应状态，可实时监控壳体1内部的状态。

或者壳体1的顶部开口，可以满足一些对压强和温度要求不高的物料进行反应，这样可以减少在壳体1顶部开泄压孔164，减少成本。可以连续进料，使得内部的物料在壳体1振动的作用下充分混合均匀。具体地，整个壳体1的顶部是敞开的，物料也可以从壳体1的顶部进料。

其中，进料口(图未示)和出料口(图未示)上均设有可以开启和关闭并用于控制反应速率和物料反应产物流量的阀门(图未示)。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，物料反应装置还包括振动系统，该振动系统包括电动机2以及分别与壳体1和电动机连接的传动轴4。壳体1的侧壁上还设有进料口和出料口，进料口的高度可高于出料口的高度，对于固体或者液体的物料便于出料；其中，进料口位于壳体1远离电动机2的部位，出料口位于壳体1靠近电动机2的部位。物料经过进料口进入壳体1内，电动机2开始工作，传动轴4带动壳体1振动，壳体1的物料也随之旋转，具体如图1中箭头方向旋转，从而旋转至出料口排出。物料包括固体物料、液固物料或液相物料，物料可以同时或者分别从进料口进入，再从出料口中出料。

电动机2的一端与传动轴4的一端连接，壳体1与传动轴4的另一端连接，传动轴4上设有偏心组件5，由于偏心组件5的作用，传动轴4会偏离重心而产生振动，从而带动与传动轴4连接的壳体1发生振动。

通过蒸汽加热系统对反应系统内的物料进行加热保温，以使得内部的物料反应充分，电动机2的一端与传动轴4的一端连接，电动机2旋转带动传动轴4旋转，偏心组件5设于传动轴4上，使得传动轴4偏离重心做旋转运动，从而发生振动；其中，传动轴4的另一端与壳体1连接，进一步带动壳体1发生振动现象，以实现非接触式振动搅拌，相比接触式搅拌，避免发生搅拌死角，以使得位于壳体1内部的物料充分的混合均匀，从而使得物料反应充分。

该电动机2优选为伺服电动机，其可以精确控制电动机2旋转的角度以及速度。其中该伺服电动机包括直流电动机、异步电动机和同步电动机。偏心组件5包括第一偏心块51和第二偏心块52，第一偏心块51和第二偏心块52分别设有传动轴4的两侧，这样可以使得传动轴4的旋转的过程中，可以朝两侧振动，第一偏心组件51与第二偏心组件52沿传动轴4的轴线方向错开设置，具体地，第一偏心块51靠近电动机2的部位设置，第二偏心块52远离电动机2的部位设置，以使得传动轴4偏离其轴线方向旋转而发生振动，而不会绕其轴线旋转。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，电动机2包括机座和输出轴，该输出轴与传动轴4连接，该电动机2的输出轴的转速为500-600r/min，将转速设置在该范围内，避免传动轴4振动而影响电动机2的运行。传动轴4包括依次连接的第一传动段41、第二传动段42和第三传动段43，电动机2、第一传动段41、第二传动段42、第三传动段43和壳体1依次连接，即第一传动段41与电动机2连接，第三传动段43与壳体1连接。

第二传动段42与第三传动段43之间通过万向节6连接，具体地，万向节6连接于第二传动段42与第三传动段43之间，类似于人体的关节处，以实现角度动力传动，用于改变第三传动段43的轴线方向。由于单个的万向节6不能使得作为输入轴的第二传动段42和作为输出轴的第三传动段43的瞬间角速度相等，容易造成振动，加剧部件的损坏，并且会产生很大的噪音，因此采用等速万向节，其中等速万向节包括球叉式万向节和球笼式万向节。通过将万向节6与第三传动段43组合，使得第三传动段43相对于第二传动段42的夹角在一定范围内变化，即第三传动段43在做旋转运动时，也可以呈一定角度左右摆动，使得传动轴4的振动加剧，从而使得与第三传动段43连接的壳体1的振动加剧，进一步使得壳体1内部的物料充分的混合均匀。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，第一传动段41与第二传动段42之间通过花键轴44连接。具体地，在第一传动段41和第二传动段42的外壁上沿圆周方向朝外凸出有若干个凸齿，在花键轴44的内壁上凹设有若干个与凸齿配合的齿槽；或者在第一传动段41和第二传动段42的外壁上沿圆周方向凹设有有若干个齿槽，在花键轴44的内壁上凸出有若干个与齿槽配合的凸齿。由于花键轴44中齿槽或凸齿较浅，齿根处的应力集中较小，齿数较多，总接触面积较大，因而可以承受较大的载荷。使得传动轴4在振动时，此处的花键轴44可起到缓冲的作用，将硬连接转变为软连接，释放在振动过程中所承受的应力，避免传动轴4在振动过程中由于承受的载荷过大而损坏。

进一步地，参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，电动机2通过连接法兰7与第一传动段41连接，即将电动机2的输出轴和传动轴4通过法兰盘连接在一起，首先将电动机2的输出轴和传动轴4各自固定在一个法兰盘上，然后在两个法兰盘之间加上法兰垫，最后用螺栓将两个法兰盘拉紧使其紧密结合起来，通过法兰连接便于拆卸方便，强度高还有密封性能较好。并使得连接稳定，保证传递的稳定性。

作为连接法兰的另一种实施方式，与上述的区别在于，在法兰盘内壁沿周向凸设出有凸齿或者凹设有齿槽，即电动机2与第一传动段41之间通过连接法兰7进行齿合轴连接，具体地，电动机2的输出轴的外壁上沿周向凸出有凸齿或凹设有齿槽，第一传动段41上的外壁沿周向凸出有凸齿或凹设有齿槽，在电动机2的输出轴和第一传动段41上分别套设一个具有齿槽或者凸齿的法兰盘，然后在两个法兰盘之间加上法兰垫，最后用螺栓将两个法兰盘紧密结合。传动比较稳定，避免了在传动过程中法兰盘易脱落的问题，从而提高了传动效率。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的另一种具体实施方式，电动机2与第一传动段41通过链条传动连接。具体地，电动机2的输出轴与第一传动段41平行设置，主动链轮安装在电动机2的输出轴上，从动链轮安装在第一传动段41上，主动链轮和从动链轮上环绕有环形的链条，以链条为中间挠性件，靠链条与链轮轮齿的啮合来传动运动和动力。链条传动包括滚子链传动和齿形链传动。电动机2的输出轴旋转，通过链条传动传递给第一传动段41，可以避免第一传动段41的振动传递给电动机2的输出轴，从而避免了电动机2的振动，有效保护了电动机2。

进一步地，参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，第三传动段43上套设有若干个固定变形轴承9，第三传动段43通过固定变形轴承9与壳体1连接，固定变形轴承9包括转动连接的内环体91和外环体92，外环体92与壳体1的外壁连接，例如外环体92可以通过锁紧螺母(图未示)与壳体1连接。具体的，若干个固定变形轴承9套设于第一偏心块51与第二偏心块52之间，优选为两个固定变形轴承9，每个固定变形轴承9的内环体91与外环体92之间设有滚动体93，滚动体93的一部分固定于内环体91内，另一部分凸设于内环体91外，且滚动体93与外环体92为球面接触，以使得内环体91相对于外环体92可转动，使得与内环体91连接的第三传动段43相对于外环体92可转动，外环体92与壳体1的外壁固定连接，能够承担传动轴4在振动过程中的径向载荷，承受了振动过程中的应力，抗过载能力较强，起到了协调整个振动的作用。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，振动系统还包括基座3，电动机2远离第一传动段41的一端与基座3固定连接，具体地，电动机2远离第一传动段41的一端通过电动机固定架21与基座3连接，将电动机2通过电动机固定座21固定于基座3上，使得电动机2稳定地连接于基座3上，避免由于传动轴4振动带动电动机2振动。

壳体1与基座3之间连接有弹簧8。弹簧8具有弹性，壳体1在振动的过程中，与之连接的弹簧8在作用力和反作用力的作用，使得壳体1的振动加剧，同时也给壳体1一定的支撑作用。进一步使得壳体1内部的物料充分混合，以使得物料反应充分。其中，弹簧8的数量有多个且均匀分布于传动轴4的周围。优选地，弹簧8的数量优选为两个，对称设置于传动轴4的两侧，以使得壳体1在振动时朝向两侧的振动较为均匀。

进一步地，请参阅图1，作为本发明实施例提供的物料反应装置的一种具体实施方式，壳体1的纵截面关于传动轴4对称，纵截面为沿着传动轴4的轴向的方向的截面，物料进入壳体1内，电动机2开始工作，传动轴4带动壳体1振动，壳体1的物料也随之旋转，具体如图1中箭头方向旋转。

本发明还提供了一种物料反应方法，基于上述的物料反应装置进行，该反应方法可以同时兼顾间歇式操作和连续式操作，即一台装置可以实现两种操作，壳体1的顶部具有密封盖16时，包括以下步骤：通过进料口将物料导入壳体1内；关闭进料口的阀门以及出料口的阀门；开启电动机2，传动轴4振动带动壳体1内部的物料振动反应；检测泄压孔164受到的压力，当压力达到或超过泄压孔164的极限值时，进行泄压，泄压孔164的极限值为根据反应的温度和压强的预设值设定。具体地，当反应需要满足温度和压强条件时，可以将壳体1的顶部放置密封盖，蒸汽加热系统可以加热的温度范围可以达到400℃，满足物料反应所需要的温度。压强的范围在0.1mpa-6mpa之间，可以满足反应所需要的压强，且压强的预设值也在0.1mpa-6mpa之间，泄压孔164的极限值为6mpa时，当压强达到或者超过6mpa时，泄压孔164开始泄压。

壳体1的顶部开口时，包括以下步骤：通过进料口将物料导入壳体1内；开启电动机2，传动轴带动壳体1内部的物料振动反应，通过调节进料口的阀门以及出料口的阀门的大小控制反应的速率和反应产物的流量。该步骤可以用于需要在常温常压下进行反应的物料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。