搅拌传动装置系统由电机、减速机、联轴器、传动轴、搅拌轴、机架、机械密封、凸缘法兰、搅拌器等组成。系统设计时,不仅要考虑设备的使用性能,还要考虑它的经济性。基于以上观点,设计结构时在保证设备使用性能的前提下,尽量使结构简单且安全。
2.2 反应釜的密封
2.2.1 静密封
如法兰联接的密封。
2.2.2动密封
轴封属于动密封,包括了填料箱密封和机械密封[2]。填料密封的结构是由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。原理为被装填在搅拌轴和填料函之间环形间隙中的填料,在压盖压力的作用下,沿搅拌轴表面会产生径向压紧力。填料中的润滑剂在径向压紧力的作用下被挤出,在搅拌轴的表面形成一层极薄的液膜。这层液膜一方面使搅拌轴得到润滑,另一方面起到阻止设备内流体漏出或外部流体渗入的作用,而达到轴向密封的目的。
机械密封是一种比较新型的密封结构。它的泄漏量少,使用寿命长,摩擦功率损耗小,轴或轴套不受磨损,耐振性能好,常用于高低温、易燃易爆有毒介质的场合。但结构复杂,密封环加工精度要求高,安装技术要求,装拆不方便,成本高[3]。
图2.1 填料密封的结构图2.2 机械密封
上图2.2中:1-上、下静环密封圈;2-下静环;3-下动环;4-上、下动环密封圈;5-套筒密封圈;6-弹簧;7-上动环;8-上静环;9-套筒;10-套筒紧定螺钉;11-密封腔;12-压紧圈
2.3 搅拌器的选择[4]。
搅拌器的作用是:推动静止的液料运动,文持搅拌过程所需的流体流动状态,以达到搅拌的目的。搅拌器的主要部件是桨叶,因此桨叶的几何形状、尺寸、数量及转速对搅拌器的功能和搅拌效果有重要影响。
2.3.1 桨式搅拌器
由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。桨式搅拌器的转速较低,一般为20~80r/min。桨式搅拌器直径取反应釜内径Di/3~2/3,桨叶不宜过长,当反应釜直径很大时采用两个或多个桨叶。桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料,也适用于纤文状和结晶状的溶解液,物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。
2.3.2 涡轮式搅拌器
涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器;按照叶轮又可分为平直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大,300~600r/min。涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时,搅拌效率较高,搅拌产生很强的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
2.3.3 推进式搅拌器
推进式搅拌器,搅拌时能使物料在反应釜内循环流动,所起作用以容积循环为主,剪切作用较小,上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时,反应釜内设有导流筒。推进式搅拌器直径约取反应釜内径Di的1/4~1/3,300~600r/min,搅拌器的材料常用铸铁和铸钢。
2.3.4框式和锚式搅拌器
框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形,其结构比较坚固,搅动物料量大。如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时,通常称为锚式搅拌器。框式搅拌器直径较大,一般取反应器内径的2/3~9/10,50~70r/min。框式搅拌器与釜壁间隙较小,有利于传热过程的进行,快速旋转时,搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来;慢速旋转时,有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。
2.3.5螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器,常用扁钢按螺旋形绕成,直径较大,常做成几条紧贴釜内壁,与釜壁的间隙很小,所以搅拌时能不断地将粘于釜壁的沉积物刮下来。螺带的高度通常取罐底至液面的高度。螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器的转速都较低,通常不超过50r/min,产生以上下循环流为主的流动,主要用于高粘度液体的搅拌。
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