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1、(10)申请公布号 CN 103759014 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103759014 A (21)申请号 201410057839.9 (22)申请日 2014.02.20 F16J 15/40(2006.01) (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明南路 422 号 (72)发明人 汤培平 王泉 游淳毅 汤亦非 朱丽 李竞菲 林康英 刘碧华 刘瑞聪 (74)专利代理机构 厦门南强之路专利事务所 ( 普通合伙 ) 35200 代理人 马应森 (54) 发明名称 一种立式低压非接触式反应器的轴封装置 (57) 摘要 一种立式低压非接触式反应。
2、器的轴封装置， 涉及釜式反应器。 设有搅拌轴、 静环、 动环、 反应器 本体、 联轴器、 电机支座、 搅拌电机 ； 所述搅拌轴 通过联轴器与搅拌电机的主轴连接， 所述静环与 反应器本体相连， 动环与搅拌轴相连， 静环与动环 之间的间隙处灌注用于封压的封压液体， 所述电 机支座设于搅拌电机底部。应用于立式低压釜式 反应器， 采用液体封压技术， 能够有效地减少腐蚀 液反应物料对反应器轴封的磨损及腐蚀问题， 在 一定范围内通过改变轴封液体的种类及注入的液 体高度来调节液封压力， 使其适应更宽泛的反应 种类及条件， 具有无传动、 无摩擦、 结构简单、 便于 生产、 维护方便、 高效可行等优点， 可调节。
3、液封压 力， 维修率低、 寿命长。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103759014 A CN 103759014 A 1/1 页 2 1. 一种立式低压非接触式反应器的轴封装置， 其特征在于设有搅拌轴、 静环、 动环、 反 应器本体、 联轴器、 电机支座、 搅拌电机 ； 所述搅拌轴通过联轴器与搅拌电机的主轴连接， 所 述静环与反应器本体相连， 动环与搅拌轴相连， 静环与动环之间的间隙处灌注用于封压的 封压液体， 所述电机支座设。
4、于搅拌电机底部。 2. 如权利要求 1 所述一种立式低压非接触式反应器的轴封装置， 其特征在于所述静环 与动环之间的间隙宽度为 15 20mm。 权 利 要 求 书 CN 103759014 A 2 1/3 页 3 一种立式低压非接触式反应器的轴封装置 技术领域 0001 本发明涉及釜式反应器， 尤其是涉及能有效解决低压设备的轴封磨损及腐蚀问题 并具有优秀低压密封效果的一种立式低压非接触式反应器的轴封装置。 背景技术 0002 釜式反应器在高纯湿法冶金、 精细化工等领域有极广泛的应用。为使传热和传质 加速、 提高反应速度， 获得最大的经济效益， 通常在釜式反应器上配置机械式搅拌浆， 以降 低釜。
5、式反应器内的温度梯度、 浓度梯度， 加快达到反应平衡。 为了防止釜式反应器内挥发性 气体 （酸雾等） 泄漏， 机械搅拌装置采用轴封来解决反应器传递外置动力的旋转搅拌轴和静 态反应器壳体间的动静对密封问题。 0003 釜式反应器的轴封泄漏将导致设备检修作业的频次增加， 釜内挥发性物质的逸 出， 导致操作安全性下降， 职业危害上升， 严重影响釜式反应器的使用寿命和装置的平稳运 行。釜式反应器轴封技术的发展很快， 目前大部分旋转密封已经由传统的填料密封转向机 械密封。 0004 在湿法冶金工艺中， 利用了矿物中不同物质在酸液中不同的溶解特性， 在常温条 件下， 用酸浸洗的方式溶解有效成份。液固分离后。
6、， 达到富集目标组分 （液相或固相） 的目 的。工艺中常用的酸常用原料有硫酸、 磷酸、 盐酸、 氢氟酸、 硝酸等， 此类物料对反应设备的 金属壳体有很强的腐蚀作用， 即使反应区域采用防腐措施， 但由于该类物质的高挥发性， 极 易从釜式反应器的轴封出通过动静对密封处逸出。此外， 若浆料中的超细固体颗粒会被挥 发性气体夹带， 严重磨蚀及磨损反应装置的动静对轴封， 加快轴封的检修频度。 如果设备轴 封选用不当， 会导致反应物料的泄漏， 造成环境污染， 在运转中需要经常维修， 浪费资源， 严 重影响生产。 0005 精细化工生产中， 由于反应物质的多样化， 生产条件下会有酸雾或其他气相介质 等体从釜式。
7、反应器动静对轴封的缝隙逸出， 导致生产区域的职业卫生条件恶化， 不安全因 素增加。 0006 目前常用的轴封技术有填料密封、 机械密封、 离心密封。 0007 填料密封装置是转动设备上最早采用的一种旋转密封， 在釜式反应器上得到广泛 应用， 主要由填料箱、 填料、 填料环和填料压盖等组成， 其结构简单、 拆装方便， 填料密封主 要靠轴的外表面和填料相互接触来实现。轴封的严密性可通过松紧填料压盖的方法来调 整。 如果填料压得太紧， 虽能减少泄漏， 但填料与轴摩擦损失增加， 降低了轴和填料的寿命， 严重时会造成发热、 碳化冒烟， 甚至将轴封 （填料） 烧毁。若填料压得太松， 则泄漏量增加， 引 发。
8、职业安全卫生事故隐患， 填料密封的密封性能主要取决于填料材料性能的好坏， 填料密 封的检修周期短。 由于结构、 加工精度等原因， 不可避免地会有一定量泄漏。 常用的填料有 ： 浸氟石棉填料、 碳纤维、 氟纤维填料和聚四氟乙烯编织填料等， 依据所处理物料特性选取不 同的与之相适应的填料。 0008 机械密封的密封性好、 性能稳定、 泄露量少、 摩擦功耗少、 使用周期长、 能够满足多 说 明 书 CN 103759014 A 3 2/3 页 4 种工况的要求， 在化工、 石油化工等部门已经得到广泛应用。 但其结构复杂、 制造精度高、 价 格较贵、 维修不方便。机械密封也称端面密封， 至少有一对垂直。
9、于轴线的端面， 该端面在流 体压力和补偿机械外弹力(或磁力)的作用下， 加上辅助密封的配合， 与另一个端面保持贴 合并相对滑动， 从而达到密封的目的。 由于两个密封端面的紧密贴合， 使密封面之间的交界 ( 密封界面 ) 形成微小间隙， 当有压介质通过此间隙时， 形成极薄的液膜， 形成阻力， 防止介 质泄露， 同时使密封端面得到润滑， 由此获得长周期的密封效果。 但机械密封并不适用于具 有高腐蚀性反应介质的反应器， 介质的腐蚀或溶解会导致摩擦面粗糙随之损伤与其对磨的 材料， 而反应物料中的不溶性固体颗粒则会加剧密封接触端面的磨损而导致泄漏。且机械 密封要求的检维修的技术比较高， 制造的成本比较高。
10、， 需要有一定数量的备品备件储备来 保证设备长期运行。 0009 袁苏春 （袁苏春 . 湿法 ( 半水法 ) 磷酸生产中轴封技术的探讨 J. 中山大学学 报论丛， 2002.6， 22(3):250-252.） 探讨了湿法磷酸生产中轴封的选用， 认为离心密封 （及此 类） 非接触式、 无磨损的密封技术是最适合用于有高腐蚀物料反应的。离心密封的原理是利 用副叶轮旋转带动流体产生离心力以克服泄漏的装置。离心密封的优点 ： 允许采用较大的 密封间隙， 适合含有固相颗粒的介质的密封， 可做到无泄漏， 无磨损， 寿命长。缺点 ： 消耗功 率较大， 只适用于低压差和流量稳定的场合， 而且还需要辅助以停车密。
11、封。 停车密封是离心 密封的重要组成部份， 当转速降低或停车时， 离心密封失去密封能力， 停车密封即能自动投 入工作， 阻止泄漏， 因此结构相对复杂。常用的离心密封有油封圈式和飞铁式两种。 0010 通过查阅文献得知， 关于非接触式的反应器轴封装置报道不多。 0011 公开号为 TW414276， 名称为 “非接触式轴封装置” 的发明， 公开了一种非接触式轴 封装置， 包括 ： 在轴方向面对设置在被轴封机器的回转轴的回转密封环的静止密封环， 在此 静止密封环形成的给气孔数量 n 被设定在 3 24 个， 插设于各给气孔的各限制机构的孔径 d 被设定在 0.05 3.0mm， 且以下的无次元量 。
12、符合 l 200 ； =8hD/nd2 其中 h ： 密封面间隙 ； D ： 轴径 ； 藉此， 确保其密封性， 其轴封装置复杂。 0012 公开号为 TWM274474， 名称为 “非接触性轴封之构造” 的发明公开了一种非接触 性轴封之构造， 其包括有静止环、 旋转环等二刚性元件， 静止环藉由一外部压力而抵向旋转 环， 其中一刚性元件之接触面除均布有若干径向延伸的槽外， 于各槽以外的接触面上， 另凹 设有若干凹陷区， 藉以减少二刚性元件之接触面积， 有效降低启动初始时之阻力， 并于二刚 性元件相对转动时藉由凹陷区建立起液动压力以助于非接触轴封之轴承效果者。 0013 从已公开的离心密封非接触式。
13、轴封装置文献分析， 其加工精度要求高， 调试复杂， 操作略有偏差， 即发生泄漏， 导致挥发性气体逸出。 发明内容 0014 本发明的目的在于提供可有效解决强腐蚀、 挥发性液固 （或液液） 反应体系的 立式反应器轴封磨损及腐蚀问题， 提高釜式反应器轴封气性密程度， 依靠可调节的液体高 度封压以实现密封效果的一种立式低压非接触式反应器的轴封装置。 0015 本发明设有搅拌轴、 静环、 动环、 反应器本体、 联轴器、 电机支座、 搅拌电机 ； 所述搅 拌轴通过联轴器与搅拌电机的主轴连接， 所述静环与反应器本体相连， 动环与搅拌轴相连， 静环与动环之间的间隙处灌注用于封压的封压液体， 所述电机支座设于。
14、搅拌电机底部。 说 明 书 CN 103759014 A 4 3/3 页 5 0016 所述静环与动环之间的间隙宽度 （记为环隙） 可为 15 20mm。 0017 本发明应用于立式低压釜式反应器， 采用液体封压技术， 能够有效地减少腐蚀液 固 （粉体） 反应物料对反应器轴封的磨损及腐蚀问题， 在一定范围内通过改变轴封液体的种 类及注入的液体高度来调节液封压力， 使其适应更宽泛的反应种类及条件， 具有无传动、 无 摩擦、 结构简单、 便于生产、 维护方便、 高效可行等优点， 尤其解决了强腐蚀反应物料在接近 常压的反应过程由于挥发性腐蚀气体对轴封装置的严重磨蚀问题， 操作简单、 灵活， 一定范 。
15、围内可调节液封压力， 维修率低、 寿命长。 附图说明 0018 图 1 为本发明实施例的结构组成示意图。 0019 图 2 为本发明实施例的静环结构组成示意图。 0020 图 3 为本发明实施例的动环结构组成示意图。 具体实施方式 0021 参见图 1 3， 本发明实施例设有搅拌轴 1、 静环 2、 动环 3、 反应器本体 5、 联轴器 6、 电机支座 7、 搅拌电机 8 ； 所述搅拌轴 1 通过联轴器 6 与搅拌电机 8 的主轴连接， 所述静环 2 与反应器本体 5 相连， 动环 3 与搅拌轴 1 相连， 静环 2 与动环 3 之间的间隙处灌注用于封 压的封压液体 4， 所述电机支座 7 设。
16、于搅拌电机 8 底部。 0022 所述静环 2 与动环 3 之间的间隙宽度 （记为环隙） 可为 15 20mm。在图 1 中， 标 记 L 为静环 2 的高度 （即动静对的深度） 。 0023 静环 2 是一种凹式承槽的密封环， 动环 3 是一种凸式插榫的密封环， 由静环 2 与动 环 3 组成凹式承槽与凸式插榫配合的密封形式， 密封 “动静对” 由釜式反应器本体顶部固定 的静环和由搅拌轴适当位置联接固定的动环的承插槽榫 “动静对” 组成。环状结构的凸式 插榫镶入、 设定于双环状结构的凹式承槽内的相对位置， 双层环状结构的静环的内表面与 单层环状结构动环的内外表面构成一个非固体接触的轴封间隙。。
17、在静、 动环的间隙处， 注 入封压用液体， 利用液体自身静压柱阻隔反应器内的气相挥发性气体与外界空间接触。由 于本发明 “立式低压非接触式反应器的轴封” 的结构简单， 当釜式反应器处理物料为强腐蚀 挥发性液体、 反应釜内采用耐腐蚀内衬时， 本发明可采用耐腐涂层， 基于本发明的密封压力 由 “液柱” 提供， 无刚性接触端面， 相比与机械密封等其它密封装置， 其加工精度要求大大降 低， 同时 “液封” 消除了接触式轴封装置的摩擦磨蚀问题。 0024 本发明应用于立式低压 （ 600Pa） 反应器中所采用的立式静动对非接触式轴封 装置。该装置结构简单， 操作方便， 稳定可靠， 成本低廉。特别适合具有。
18、强腐蚀、 强挥发性的 液固 （或液液） 低压反应体系的反应器。 0025 本发明加装与反应器本体相连的静环 2、 与搅拌轴相连的动环 3 及间隙处灌注的 封压液体 4， 取代现有的填料函或其它更为复杂形式的轴封。根据搅拌轴直径和反应器体 积， 动静对的间隙可设置为 15 20mm， 动静对深度 L 由工艺条件决定， 当 L=700mm 时， 采用 水为封压液体时， 可提供 600 650Pa 左右的液封压差。 0026 经实践证明， 本发明在核定压差范围的工况下运行， 反应器操作平稳， 无泄漏、 符 合本发明的立式低压非刚性接触、 加工方便、 长时间可靠平稳的要求。 说 明 书 CN 103759014 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103759014 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103759014 A 7 3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103759014 A 8 。