Многосекционный роторный тонко-пленочный аппарат Советский патент 1977 года по МПК B01D3/30 

1

Изобретение относится к конструкции пленочных аппаратов с лопатками, жестко укрепленными на роторе, предназначенных для обработки неныотоповских 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 точности изготовления вала и увеличению металлоемкости всей конструкции.

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 многосекционный аппарат, корпус которого собирается из секций, каждая из которых снабжена валом с индивидуальным роторным устройством 2.

Разделяющая способность в таком аппарате снижается с увеличением высоты. Слол ность эксплуатации обусловлена больщими термическими напряжениями, приводящими к искривлению оси аппарата и появлению трещин.

Известен многосекционный пленочный аппарат, служащий для переработки высоковязких продуктов. Аппарат имеет жесткие радиальные лопатки, чередующиеся с лопатками с транспортирующими элементами. Лопатки, закрепленные на валу, создают пленку. В нижней части аппарата установлено разгружающее устройство, вращающееся в сторону, противоположную вращению ротора от индивидуального нижнего привода с регулируемым числом оборотов.

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

выполнен целым на всю длину анпарата. Аппарат применяется в производстве пластических масс для демопомеризации 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 целым 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 но всей длине между стенками секций корпуса и лопатками ротора. Неравномерность зазора приводит к отрицательному явлению - расширению спектра молекулярно-весового распределения готового продукта, так как материал находится разное время в неодинаковых по толш.ине слоях жидкости. Кроме того, неравномерность понижает вероятность полного смачивания внутренней новерхности 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, формируюш,ими 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.

Аппарат 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 Прямоугольного 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 и.меется щип 12, входящий в паз 13, в котором установлена прокладка 14.

Аппарат 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

выгру кают 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 И. 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 па 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 это.м 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 сушественно улучшает центровку секций относнтельно друг друга.

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

эксцентриситетом и при 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 носледнего из секций с отдельными валамн, на которых имеются индивидуальные роторы, позволяет наращивать нли уменьщать длину апнарата, изменяя тем самым время нребывания продукта в нем без изменения производительности или переделки аппарата.

Формула изобретения

Многосекционный роторный 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, обеспечения одинакового зазора меледу элементами ротора и секциями корпуса, независимости центровки каждой секции и ротора и уменьшения их несоосности относительно оси аппарата, между фланцами секций установлено кольцо прямоугольного сечения с соосио расположенным и соединенным с ним подшипником, и внутренняя поверхность кольца выполнена заподлицо с внутренней поверхностью секции.

Р1сточники информации, принятые во вннмание при экспертизе:

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

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

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