酚醛树脂反应罐的设计+CAD图纸(4)
搅拌装置里的另一个难点就是搅拌轴的设计。搅拌轴承担着传递扭矩，带动搅拌器在关内甚至罐底对物料进行搅拌，所以搅拌轴的直线度，搅拌轴与轴承，轴封等相配合的轴颈尺寸公差，形位公差等加工精度，直接影响着整台搅拌设备的运转精度和寿命。文献[7]中通过广西银华搅拌设备的改造实例，针对搅拌轴制造工艺进行了探讨。总结出搅拌轴的加工工艺要求要点（1）毛坯应当校直；（2）根据材质进行相应的热处理；（3）半精车、精车时要以轴线为基准进行装夹、加工；（4）使用合理的装夹方法装夹工具和辅助工具；（5）根据粗车、半精车、精车的要求，合理安装刀具，并应采用先进的切削方法，如反向走刀切削法；（6）根据轴材，合理选择刀具的材料及刀具几何形状；（7）选用合理的切削用量及冷却润滑液；（8）对填料密封处的轴颈应进行硬化处理。实例的成功改造，证明了其技术措施的切实可行，为今后搅拌设备的设计制作积累了实践经验。
1.3.2 反应釜轴封技术的发展补充内容
机械密封装置具有功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的特点。是一种理想的旋转轴密封形式。 对固体颗粒的密封结构设计，采用机械密封与填料密封的组合结构。在文献中[8]，证明了此法是成功的。 文献中研究一台立式底搅拌带远红外加热装置的反应釜，此设备的机械密封装置不仅要承受一定的压力和高温，而且因生产过程中有一定的固体颗粒产生， 因此必须采取措施尽量减少固体颗粒对机械密封端面的磨损。于是最终采用固体颗粒密封结构。该结构将锚式搅拌器轴毂下端加工成锥形凸台，与焊在密封突缘上的一段短筒节形成迷宫密封。这一迷宫密封在机械密封端面之前，这样转动时由于离心力的作用，就使物料中较大的固体颗粒被抛掉。而较小颗粒的物料渗透到机械密封端面也变得更加困难，且此结构加工容易，不会给制，安装带来更多的麻烦。考虑到设备内温度较高，故选用外装旋转式机械密封，使旋转的浮动构件能为密封和被密封的流体之间提供更好的热传导作用。在机械密封中，除了动环与静环的接触面是泄漏通道外，还有动环与轴之间，静环与支座之间的间隙也是泄漏通道。因此，必须用密封圈将这些通道堵住，以免沿这些通道发生泄漏。本设备在动环与轴的间隙处设了一道填料密封。根据搅拌轴转速，操作压力， 操作温度以及物料的化学性质，选定填料的材料为柔性石墨，根据轴的外径和动环的内径尺寸定制成形环。
现有的磁力反应釜容量都太小，靠水磁铁磁力驱动，存在磁力驱动不足的缺陷。而山东某国营化工企业与某威海磁力反应釜制造企业共同设计制造了一台电磁力驱动为3000L的磁力反应釜[9]。此反应釜的电磁力驱动器主要由内磁转子部件，外部三相绕组部件和变频器组成。外部三相绕组部件作为主动力带动反应釜内部的转子转动。反应釜的壳体则把外磁部件和内磁转子隔离在两个工况完全不同的腔体内。外部三相绕组产生磁场通过壳体吸引内部转子以此完成他们之间空间距离的力矩传递，从而达到搅拌目的。依靠先进的设计理念，成功改变传统搅拌轴的动密封，做到了由原来的动密封变成了静密封的机构设计。使得反应釜达到搅拌及转子不打滑，搅拌充分，磁力驱动力大等等优点，获得了一项国家专利。
1.3.3 搅拌反应釜的数值模拟
流动搅拌釜[10]广泛应用化工生产过程。近年来，国内外学者广泛把计算流体动力学（CFD）技术应用到化工模拟计算中，其研究焦点集中于研究其内流体的混合时间的数值模拟。文献[11]采用CFD软件对间歇流场和连续流动单层及双层直优尔叶涡轮搅拌釜的三文流场进行了数值模拟。模拟结果表明，采用连续操作时搅拌釜内上层搅拌桨以上部分流体速度明显大于间歇操作时的流体速度，搅拌釜内的死区范围得到减小，整个搅拌釜内的速度分布更加均匀。并且双桨时的搅拌釜内速度分布更加均匀，混合效果好于单桨时的效果。而在较早的数值模拟[12]中都是将搅拌桨区域排除在求解域之外，而代之以控制体积上的边界条件即通过在整个控制体积上引入源项或者忽略搅拌桨的整个几何外形而用实验数据指定边界条件来说明搅拌桨的作用。这种方法不能用于多种可选择的搅拌器配置的流场模拟，对于多相流，不可能获得准确的搅拌桨边界条件，这种方法不能捕捉叶片之间的流动细节，为了克服这些限制，提出了五种不同的模型。其中有两种为非稳态方法：运动网格模型（MG）和滑移网格模型（SG）。其它三种为稳态方法，即多重参考坐标（MRF）、内外迭代（IO）和闪照法（SA）Luo et al.提出了滑移网格法，将搅拌釜分成了内外两个部分（内部包括搅拌桨，外部包括挡板，内外网格在交界面处产生滑移）。 由于 MRF 和 SA 可以扩展到任意数目搅拌桨和多相流，不需要太多的计算机资源，而且它们也不像“黑箱”模拟法那样需要输入边界处实验数据。因此这两种方法将成为一种很有发展前途的设计工具。