Многосекционный роторный тонко-пленочный аппарат

 

О П И С А Н И Е (и) 546357

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сониалистинеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.09.74 (21) 2063270/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 17.03.77 (51) М. Кл В 01Р 3/30

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ле делам изобретений и открытий (53) УДК 66.015.23.05 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. С. Гусаков, Г. А, Эненштейн, А. В, Березовский и Е. В. Никоноров (71) Заявитель (54) МНОГОСЕКЦИОННЫЙ РОТОРНЫЙ

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к конструкции пленочных аппаратов с лопатками, жестко укрепленными на роторе, предназначенных для обработки неньютоновских жидкостей (высоковязких сред) в условиях высоких температур и высокого вакуума. Пленочные аппараты предназначены для интенсификации процессов тепло- и массообмена. Время пребывания в них исчисляется секундами. Однако, если указанные процессы сопровождают химическую реакцию, и время пребывания материала в аппарате должно быть увеличено, то этого можно достигнуть увеличением высоты аппарата при неизменной производительности.

Известен тонкопленочный роторный аппарат, где жидкость, проходя через камеру разделения, стекает по стенкам корпуса и лопатки ротора создают тонкую пленку (1).

Однако этот аппарат имеет ограниченную длину аппарата, а с увеличением длины вала увеличивается несоосность его заплечиков (концов) . Если же увеличивать жесткость вала за счет увеличения его диаметра, то это приводит к снижению точности изготовления вала и увеличению металлоемкости всей контр укции.

В настоящее время односекционные роторные пленочные аппараты больших длин применяются для проведения процессов ректификации и дистилляции легколетучих маловязких жидкостей, поскольку неравномерность толщины пленки не сказывается на качестве получаемого продукта.

Известен роторный пленочный многосек5 ционный аппарат, корпус которого собирается из секций, каждая из которых снабжена валом с индивидуальным роторным устройством (2).

Разделяющая способность в таком аппара10 те снижается с увеличением высоты. Сложность эксплуатации обусловлена большимп термическими напряжениями, приводящими к искривлению оси аппарата и появлению трещин.

15 Известен многосекционный пленочный аппарат, служащий для переработки высоковязких продуктов. Аппарат имеет жесткие радиальные лопатки, чередующиеся с лопатками с транспортирующими элементамп. Лопат20 ки, закрепленные на валу, создают пленку. В нижней части аппарата установлено разгружающее устройство, вращающееся в сторону, противоположную вращеншо ротора от индивидуального нижнего привода с регули25 руемым числом оборотов.

Корпус аппарата состоит из нескольких секций, соединенных между собой фланцами, где герметизация достигается соединениями типа «шип — паз» с прокладкой. Вал ротора

30 выполнен целым на всю длину аппарата. An546357

50

50 парат применяется в производстве пластических масс для демономеризации и полной отгонки растворителя от полимеров, а также в качестве полимеризатора и поликонденсатора (3).

В этом аппарате собираемые секции не центрируются жестко друг относительно друга, так как в соединении «шип — паз» для герметизации применяются мягкие прокладки, которые деформируются в зависимости от силы затяжки болтов. Так как практически невозможно затянуть болты с одинаковой силой, то создается перекос секций. А так как ротор выполнен целил на всю длину аппарата, то невозможно достигнуть одинакового зазора по всей длине между стенками секций корпуса и лопатками ротора.

При высоких температурах возникают термические напряжения в корпусе и вале аппарата, приводящие к искривлению оси вала и аппарата, что не позволяет создать одинаковый зазор по всей длине между стенками секций корпуса и лопатками ротора. Неравномерность зазора приводит к отрицательномуявлению — расширению спектра молекулярно-весового распределения готового продукта, так как материал находится разное время в неодинаковых по толщине слоях жидкости. Кроме того, неравномерность понижает вероятность полного смачивания внутренней поверхности секции в местах, где зазор уменьшается.

Изготовленный аппарат имеет определенную длину, поэтому в процессе работы нельзя изменить время пребывания продукта, не изменяя производительности аппарата. Для того чтобы оставить неизменной производительность аппарата, необходимо изменить его размеры — длину или диаметр, что требует значительных переделок в конструкции.

Для создания одинакового зазора между корпусом аппарата и элементами роторного устройства, формирующими тонкий слой жидкости независимо от их длины, уменьшения чесоосности секций и регулирования времени пребывания жидкости в аппарате без изменения его производительности, обеспечения независимости центровки каждой секции и рогора в предлагаемом аппарате корпус собирается из секций, каждая из которых снабжена отдельным валом с индивидуальным роторным устройством, передающим вращение друг другу от общего привода, между фланцами секций установлено кольцо прямоугольного сечения с соосно расположенным и соединенным с ним подшипником, а внутренняя поверхность кольца выполнена заподлицо с внутренней поверхностью секций.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата; на фиг. 2 — секция аппарата.

Лппарат состоит из сепаратора 1, секций 2, снабженных отдельным валом с индивидуальным ротором 3 и устройством для выгрузки продукта 4.

Между фланцами секций установлено корректирующее кольцо 5 йрямоугольного сечения. Ротор передает вращение друг другу с помощью плавающей крестообразной муфты

6, вращающейся в подшипнике 7, и несут на себе элементы, формирующие тонкий слой жидкости, например лопатки 8.

Секции на своих концах имеют фланцы 9, которые стягиваются болтами 10 с гайками

11. В парных фланцах имеется шип 12, входящий в паз 13, в котором установлена прокладка 14.

Лппарат работает следующим образом. жидкость (расплав полимера) подают в сепаратор 1, которая движется вниз по внутренней поверхности секции 2 в виде тонкого слоя, который формируется благодаря механическому воздействию на расплав элементов ротора, например лопаток 8. Готовый продукт выгружают устройством 4 с индивидуальным приводом, не показанном на рисунке. Вращение валов индивидуальных роторов 3 каждой секции передается друг другу любым пригодным способом, например посредством плавающей крестообразной муфты 6, вращающейся в подшипнике 7, от общего привода, условно не показанного на рисунке, Герметизация стыков секций аппарата осуществляется благодаря смятию прокладки 14 шипом 12 в пазу 13 при затяжке фланцев 9 болтами 10 и гайками 11. Чтобы не разрушать слой жидкости, стекающей по стенке секции, внутренняя поверхность кольца 5 выполнена заподлицо с внутренней поверхностью секции.

Одинаковый зазор по всей длине аппарата достигается благодаря тому, что корпус аппарата собирается из отдельных коротких секций с валом такой же длины, как секция, снабженным индивидуальным ротором, так как на короткой длине достигается более высокая точность изготовления внутреннего диаметра секции и можно точно выставить зазор между лопатками ротора и стенкой секции. Кроме того, вследствие малых линейных размеров секции и ротора температурные деформации существенного влияния на величину зазора не оказывают.

Наличие кольца 5 препятствует перекосу секций друг относительно друга при затяжке фланцев и возникновении термических напряжений в корпусе и вале ротора, так как фланцы секций скользят в этом случае вдоль наружной цилиндрической поверхности кольца, играющего роль корректирующего элемента.

Корректирующий элемент имеет размеры по наружному диаметру значительно меньшие, чем соединение «шип — паз» и изготавливается поэтому более точно, так как чистовая обработка наружных диаметров всех элементов производится совместно в сборе. Такое выполнение существенно улучшает центровку секций относительно друг друга.

Однако, если какая-либо секция все же имеет эксцентриситет, то измерив его, выполняют корректирующий элемент с обратным

546357 эксцентриситетом и прп сборке секций в корпус он корректирует, т. е. исправляет имеющийся дефект такой секции и дает возможность выдержать соосность всего аппарата в целом.

Установка между фланцами корректирующих элементов, обеспечивающих соосность секций аппарата и возможность сборки последнего из секций с отдельными валами, на которых имеются индивидуальные роторы, позволяет наращивать или уменьшать длину aIIпарата, изменяя тем самым время пребывания продукта в нем без изменения производительности или переделки аппарата.

Формула изобретения

Многосекционный ротор ный тонкопленочный аппарат для обработки высоковязких жидкостей, содержащий корпус из отдельных секций с фланцами, вал с ротором и расположенными на нем элементами для формирования тонкого слоя жидкости и устройства для выгрузки продуктов, отличающийся тем, что, с целью увеличения жесткости вала ротора относительно корпуса аппарата, обеспе5 чения одинакового зазора между элементами ротора и секциями корпуса, независимости центровки каждой секции и ротора и уменьшения их несоосности относительно оси аппарата, между фланцами смежных секций уста10 новлено кольцо прямоугольного сечения с соосно расположенным и соединенным с ним подшипником, и внутренняя поверхность кольца выполнена заподлицо с внутренней поверхностью секции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции № 2045986, В Old 1/00, 1969 г.

20 2. Патент ФРГ № 1209549, 12а. 5, 1966 г.

3. Патент Швейцарии № 523087, В Olj 1/00, 1967 r. (прототип) .