1、问题的提出:聚合釜的泄漏不但造成了经济损失,而且对人们的安全所构成了威胁,泄漏点则是传动轴的密封部件。任何可燃气体都能与空气形成爆炸性的混合物,同时被泄漏的气体很多是有毒的,也能对人体直接构成危害。易燃的气体主要有乙烯、丙烯、氢、氯乙烯、苯乙烯和丙烯酸酯类等,单体中绝大多数有机物是易燃的。有毒的气体主要有氯气、光气、胺类、氯乙烯和以苯类为溶剂的反应等。
2、目前防止泄漏的常用办法
2.1 机械密封技术与存在的问题
机械密封是当前应用最为普遍的装置[1],其动摩擦能够减少泄漏的程度,因而在反应釜中被大量应用。但是机械密封是高速旋转的平面摩擦,它的使用寿命有限。这是因为磨擦平面在运行时总要受到损坏,损坏的速度与转速成正比,与反应釜的操作压力也成正比。并且机械密封的加工性能非常严格,尺寸精度高,使得成本也偏高[2]。同时频繁的被更换又进一步加大了经济损失,以及停车所造成的生产损失。这里说明的是,不管怎样精制的机械密封也还是要泄漏的,因为机械密封是硬质材料的平面磨擦,总有气体分子从磨擦面的隙縫中钻出去。一旦受损,则进一步加快了损坏的程度,泄漏量也会增大。
2.2 目前磁传动反应釜的技术和局限性
现在有的厂家生产了磁传动反应釜(如威海),也确实解决了轴封的泄漏问题,它的工作原理是:电动机产生的旋转磁场带动减速机旋转,减速机再带动外磁铁转动,这样在外磁铁内部又产生了新的慢速度的旋转磁场,这种慢速度而且较弱的旋转磁场,穿过反应釜的不锈钢屏蔽,带动搅拌轴做功。它的运行原理简图和结构简图如下:
电磁旋转磁场→转子→减速机→外磁铁→磁铁旋转磁场(慢速)→屏蔽层→内磁铁→搅拌轴做功。
然而这种装置的结构复杂,体积偏大,成本过高。由于串联了磁性较差的永久性的磁铁,所以传动的效率较低,能量损失大。还有一个关键的问题就是这种装置的输出功率非常有限,这是因为内外磁铁是永久性的,其磁场强度是一定的,强度不能再增大,所以它只能用于小功率的聚合釜,一般在3M3以内,而工业上常用的聚合釜多在20 M3-100 M3 左右,由此看出这种磁铁传动的反应釜其应用范围极其窄小,不可能在工业生产中发挥作用。
3、新型不泄漏聚合釜的设计
我们的新型不泄漏聚合釜,是利用低速电动机(中国专利96120214.9)原理,把产生的高强度的旋转磁场直接作用在与搅拌轴连接的转子上而不需减速,省去了内外磁钢和减速机,所以结构简单。它体积小、重量轻、成本低、传动效率高、使用寿命长。由于省去了磁场强度较差的永久性磁钢,所以能适应于大功率的反应釜,是现代理想的无轴密封传动装置。它的运行原理和结构简图如下:
电磁旋转磁场(慢速)→屏蔽层→转子→搅拌轴做功。
这种装置应用了两项关键的新技术,其中一项是把高强度旋转的电磁场直接作用在转子搅拌轴上,另一项则是应用了发明的高效低转速电动机,这两种新技术相互结合,使之成为新一代的先进设备。高效低转速电动机涉及到发明专利产品“线圈组合式电动机”的结构(见中国专利,专利号96120214.9刘荣甫),理论上这种电动机的转速可降低到150转/分--400转/分,适合于聚合釜。
4、生产要求与经济效益
4.1 生产全套聚合釜,需改变电动机、减速机外壳、搅拌叶片和搅拌轴等,而不需改变聚合釜主体即可生产出合格产品。
4.2 单独生产不泄漏动力装置,而不生产反应釜主体。这种方式投资较小,但销售时还要与反应釜配合。
4.3 效益分析:成本接近机械密封系统的聚合釜,而售价即便是高出普通聚合釜的3%,其收益也是相当巨大的,因为聚合釜的造价很高。事实上目前的小型不泄露反应釜(或聚合釜)的售价要高出普通反应釜的一倍以上,有可观的效益,欢迎有关单位联系开发。 |