Реактор-смеситель

 

Использование: проведение реакций полимеризации и поликонденсации и получение композиционных материалов, например стеклонаполненных, тальконаполненных и угленаполненных полиамидов. Сущность изобретения: реактор включает размещенный в корпусе 1 вал 5 с мешалкой 10 и выгрузочным шнеком 6. Ступица 11 мешалки 10 установлена на валу 5 свободно и снабжена кулачками, которые в нижнем положении мешалки зацепляются с кулачками полумуфты 12, жестко закрепленной на валу 5. Вал 5 под ступицей 11 имеет винтовую нарезку, направление которой обратно направлению витков выгрузочного шнека. В цилиндрической части корпуса установлены дополнительные перемешивающие лопасти 17 и 18, причем лопасти 18 закреплены шарнирно. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к аппаратам, применяемым в химической промышленности, в частности к реакторам-смесителям для проведения реакций полимеризации и поликонденсации и получения композиционных материалов, например стеклонаполненных, тальконаполненны и угленаполненных полиамидов.

Известен реактор-смеситель, содержащий корпус с выпускным патрубком, вал с мешалкой и разгрузочный шнек .

Недостатками его являются значительное увеличение потребляемой мощности в момент конечной стадии реакции и выгрузки продукта, обусловленное резким увеличением вязкости материала, и снижение качестве конечного продукта за счет включения в него пузырьков воздуха, происходящего в результате воздействия мешалки на вязкий продукт.

Известен также принятый в качестве прототипа реактор-смеситель, включающий корпус, вертикальный вал с выгрузочным шнеком на конце и свободно установленную на валу мешалку, ступица которой имеет кулачки для жесткого соединения с кулачками вала. Кулачковые полумуфты окружены втулкой, а разгрузочный шнек установлен на валу с возможностью возвратно-поступательного движения и при выгрузке, когда вращение вала реверсируется, шнек поднимается вверх, нажимает на втулку и поднимает мешалку, разъединяя кулачки ступицы мешалки и кулачки вала .

Полумуфты в этом реакторе расположены в замкнутом пространстве втулки, образующем застойную зону. Продукт, попадающий между валом и внутренней поверхностью шнека, также не обновляется. Все это приводит к деструкции материала в этих застойных зонах и к периодическому нарушению надежности работы реактора. Кроме того, при необходимости увеличения объема реактора до 2,5-4 м³ и соответственном увеличении веса вала с мешалкой до 100 кг и более резко возрастает потребляемая мощность, расходуемая при реверсе вала для подъема и отключения мешалки.

Цель изобретения - повышение надежности работы реактора.

Поставленная цель достигается тем, что в реакторе-смесителе, включающем корпус, вертикальный вал с выгрузочным шнеком на конце и свободно установленную на валу мешалку, ступица которой имеет кулачки для жесткого соединения с кулачками вала, согласно изобретению, участок вала под ступицей мешалки имеет винтовую нарезку с направлением, обратным направлению витков выгрузочного шнека.

Целесообразно при этом, чтобы над мешалкой на валу были жестко закреплены дополнительные перемешивающие лопасти, нижние части которых установлены на шарнирах.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый реактор-смеситель отличается тем, что вал в районе размещения ступицы мешалки имеет винтовую нарезку, направление которой обратно направлению витков шнека. Реактор-смеситель отличается от прототипа также тем, что мешалка по существу состоит из двух частей: верхней, закрепленной на валу стационарно, и нижней, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем нижние части лопастей верхней мешалки установлены на шарнирах, обеспечивающих их отключение при реверсе мешалки.

Описанное выполнение реактора-смесителя позволяет получить следующие преимущества.

Винтовая нарезка на валу позволяет обновлять продукт, попадающий между ступицей мешалки и валом в момент выгрузки. Предотвращается увеличение расхода мощности при реверсе вала перемешиваемого устройства со шнеком за счет обеспечения выхода из вязкого продукта поворотных нижних частей дополнительных перемешивающих лопаток.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез реактора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Реактор-смеситель включает корпус 1 с крышкой 2 и обогревающей рубашкой 3. В крышке 2 реактора размещен загрузочный патрубок 4. По оси корпуса проходит вал 5, на нижнем конце которого жестко закреплен шнек 6, опирающийся на втулку 7 в выгрузочном патрубке 8. Под выгрузочным патрубком установлен запорный клапан 9.

На валу 5 свободно установлена мешалка 10, лопасти которой расположены в нижней (конической) части аппарата. Ступица 11 мешалки 10 снабжена кулачками, которые в нижнем положении мешалки зацепляются с кулачками полумуфты 12, жестко закрепленной на валу 5 над шнеком 6. Вал 5 под ступицей 11 имеет винтовую нарезку 13, направление которой обратно направлению витков выгрузочного шнека 6. В верхней части ступицы 11 установлена втулка 14 и удерживающее кольцо 15. Над мешалкой 10 на валу 5 жестко закреплены кронштейны 16, несущие перемешивающие лопасти 17 и 18. При этом лопасти 17 жестко закреплены на кронштейнах 16, а лопасти 18 жестко связаны с двуплечими рычагами 19, поворотно установленными на нижних кронштейнах 16. Таким образом, лопасти 17 и 18 могут лежать в одной вертикальной плоскости (фиг. 3) либо лопасти 18 при повороте рычагов 19 могут быть повернуты в горизонтальное положение (см, штрих-пунктирное изображение на фиг. 2, 3). Для того чтобы лопасти 18 могли повернуться в горизонтальное положение, не задевая корпуса аппарата, периферийные части кронштейнов отогнуты на угол α, величина которого определяется в зависимости от диаметра аппарата и размеров лопастей 18. Корпус реактора снабжен патрубком 20 для отбора летучих.

Реактор работает следующим образом.

При закрытом кране 9 корпус заполняют смесью продуктов, например капролактамом и стекловолокном, до оптимального уровня загрузки. Включают привод вала 5 с частотой вращения 8-12 об/мин. При этом вращаются как верхняя мешалка с лопастями 17 и 18, так и нижняя, ступица которой зацеплена с кулачками 12. Шнек 6 отгоняет продукт от выгрузочного патрубка.

В ходе реакции вязкость продукта постепенно возрастает, и уровень продукта под воздействием разогрева за счет рубашки 3 и под воздействием лопастей мешалок снижается. Легколетучие соединения отбираются через патрубок 20. К концу реакции уровень продукта понижается настолько, что верхние лопасти 17 оголяются. Выгрузка готового продукта должна осуществляться в сравнительно короткое время, чтобы предупредить возможные изменения свойств готового продукта и сократить технологический цикл. Поэтому по завершении реакции вращение вала реверсируют, сообщая ему частоту вращения порядка 30 об/мин. При выгрузке продукта недопустимо насыщение продукта газами и повышение его температуры, что может быть вызвано увеличением числа оборотов перемешивающих устройств.

Предлагаемое устройство позволяет при реверсе вала остановить погруженные в продукт перемешивающие органы. При реверсе вала кулачки размыкаются и нижняя мешалка останавливается в приподнятом на высоту кулачка положении. При этом винтовая нарезка вращающегося вала начинает подавать материал внутрь ступицы, поддерживая мешалку и предупреждая ее резкое опускание. Одновременно нижние лопасти 18 под действием сопротивления продукта с возросшей вязкостью поворачивается в горизонтальное положение (штрихпунктирные линии на фиг. 2, 3). При этом верхние лопасти 17 вращаются вне продукта. Одновременно с реверсом вала открывают кран 9 и производят выгрузку продукта.

Формула изобретения

1. РЕАКТОР-СМЕСИТЕЛЬ, включающий корпус, вертикальный вал с выгрузочным шнеком на конце и свободно установленную на валу мешалку, ступица которой имеет кулачки для жесткого соединения с кулачками вала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, участок вала под ступицей мешалки имеет винтовую нарезку с направлением, обратным направлению витков выгрузочного шнека.

2. Реактор-смеситель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен жестко закрепленными на валу над мешалкой дополнительными перемешивающими лопастями, нижние части которых установлены на шарнирах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4