專利名稱：軸流式聚合釜的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聚合釜，尤其涉及一種軸流式聚合釜。
背景技術：
軸流式聚合釜具有構造簡單、運行穩定、效率高等優點，因而廣泛應用于實際生產 制造中。但是，現有的軸流式聚合釜大多適用于攪拌中低粘度的物質，在物質粘度較高的 情況下，特別是攪拌過程中放熱也較大的情況下，物質常常會粘附到攪拌釜壁及釜中的各 部件上(以下簡稱為“粘壁效應”)，使聚合釜無法正常進行工作。例如，碳纖維的聚合反應 中，反應前期物質粘度很小，僅為水的粘度(0.001Pa s)的一半，而反應后期物質粘度達 IOOPa · s以上，整個反應過程中物質粘度變化非常大，反應中后期物質粘度變大時極易出 現粘壁效應。另一方面，碳纖維聚合反應是強放熱反應，攪拌過程中溫度會非常高。過高的溫度 會加劇物質的粘壁效應，使物質更容易粘附到攪拌釜壁及釜中的各部件上，因而，需要在攪 拌的同時及時進行冷卻，帶走反應產生的熱量，以確保反應的順利進行。若僅從冷卻效果的 角度考慮，在攪拌釜中設置冷卻機構可以得到良好的冷卻效果，但是，這樣會使攪拌釜中的 構成變得復雜，從而更容易出現粘壁效應。而且，會使攪拌釜中溫度分布不均勻，例如，攪拌 釜中靠近冷卻機構的地方溫度會相對較低，從而導致攪拌釜中物質分布不均勻，進而影響 例如聚合反應等反應的效果，造成產品無法達到要求。
實用新型內容本實用新型提供一種軸流式聚合釜，該聚合釜既能夠實現在攪拌釜內部設置冷卻 機構，得到較好的冷卻效果，又能夠在物質粘度較大的情況下避免粘壁效應的發生，使物質 分布均勻，得到較好的攪拌效果。為解決上述問題，本實用新型提供一種軸流式聚合釜，其包括攪拌釜；驅動機 構；攪拌軸、插設在所述攪拌釜中并與所述驅動機構連接；攪拌機構，一體設置在所述攪拌 軸的位于所述攪拌釜中的一段上，具有至少一個葉片組；外冷卻機構，設置在所述攪拌釜的 外壁上；以及內冷卻機構，設置在所述攪拌釜的內壁側。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述葉片組包括輪轂，具有貫通的通孔，并通過該 通孔套裝到所述攪拌軸上；葉片柄，連接在所述輪轂上；葉片，連接在所述葉片柄上。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述葉片的與所述葉片柄相連的一邊沿為根部，所 述葉片所述根部的與垂直于所述攪拌軸軸向的平面所成的角度范圍為5° 90°。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述葉片的與所述葉片柄相連的一邊沿為根部， 與所述根部相對的一邊沿為端部，所述葉片的所述根部與所述端部所成的角度小于等于 30°。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述葉片的與所述葉片柄相連的一邊沿為根部，與 所述根部相對的一邊沿為端部，所述葉片中連接所述根部和所述端部的邊沿的長度為所述攪拌釜直徑的30% 70%。 可選地，所述軸流式聚合釜中，還包括用于改變攪拌釜中物質的流動方向的擋板。 可選地，所述軸流式聚合釜中，所述擋板為兼具冷卻作用的板式換熱器。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述外冷卻機構為盤管。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述內冷卻機構為盤管。可選地，所述軸流式聚合釜中，所述攪拌釜內的內壁和設置在所述攪拌釜內的部 件和/或機構的表面粗糙度在0. 1 μ m以下。與現有技術相比，本實用新型的優點在于通過在攪拌釜內設置冷卻機構，可以得到非常好的冷卻效果，及時帶走反應中產 生的熱量，降低攪拌釜中的溫度，為例如聚合反應等的反應提供良好的工作溫度，同時避免 因溫度過高而發生粘壁效應。另一方面，本實用新型的軸流式聚合釜的攪拌能力強，快速地攪拌也可以防止粘 壁反應的發生，促使物質充分、均勻地混合在一起，以得到較好的攪拌效果。
圖1為本實用新型一實施方式中的軸流式聚合釜的結構示意圖；圖2為本實用新型一實施方式中軸流式聚合釜的葉片組的結構示意圖；圖3為本實用新型一實施方式中軸流式聚合釜的葉片組的分解示意圖。
具體實施方式
下面，結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。下述實施例僅為舉 例說明，本實用新型的并不僅限于實施例中的方案，除此之外，本領域技術人員可以在現有 技術范圍內進行的簡單變換而得到的技術方案都在本實用新型的保護范圍內。實際生產中，軸流式聚合釜會在溫度較高的條件下攪拌粘度較大的物質，例如碳 纖維聚合反應中放熱較多，物質溫度會比較高；且聚合反應的中后期，物質粘度非常大。在 高溫、高粘度的情況下順利地進行攪拌，使物質均勻地混合在一起，是確保反應效果的關鍵 所在。為此，本實用新型提供一種軸流式聚合釜(以下簡稱“聚合釜”)，圖1為本實用新 型一實施方式中的軸流式聚合釜的結構示意圖，圖2為本實用新型一實施方式中軸流式聚 合釜的葉片組的結構示意圖，圖3為本實用新型一實施方式中軸流式聚合釜的葉片組的分 解示意圖。如圖1所示，在本實施方式的聚合釜中，攪拌釜100中插設有攪拌軸200，所述攪拌 軸200從攪拌釜100中伸出并連接到驅動機構500上；在所述攪拌軸200的插設在所述攪 拌釜100中的一段上一體連接有攪拌機構；所述攪拌釜100的外壁上設有外冷卻機構410 ； 所述攪拌釜100的內壁上設有內冷卻機構420。此外，所述攪拌釜100的內壁上還設有兼具 擋板作用和冷卻作用的換熱擋板430。下面，結合附圖，對本實施方式中的軸流式聚合釜進行詳細地說明。攪拌釜100，呈筒形，具有供插設所述攪拌軸200的釜口(圖中未標識)、以及物料 入口 101和物料出口 102。[0027]此外，在實際應用中，根據具體情況及需要，還可以在攪拌釜100上開設用于控制 釜內壓力的壓力調節口、用于安裝溫度計的溫度計口、用于安裝壓力計的壓力計口等各附 件安裝口。攪拌軸200，一段從所述攪拌釜100的釜口插設在攪拌釜100中，另一段位于所述 攪拌釜100外部并與所述驅動機構500相連，驅動機構500驅動所述攪拌軸200轉動，由此 將驅動機構500的驅動力傳遞到攪拌釜100中進行攪拌作業。在本實施方式中，所述攪拌軸200為一體形成的一整根軸，但是，這并不構成對實 用新型的限制，在實際應用中，也可以通過例如聯軸器等將分別形成的幾段軸連接在一起 構成攪拌軸，在例如攪拌軸的長度較長的情況下，這樣可以降低攪拌軸的制造難度，降低攪 拌軸的成本。攪拌機構，包括三個葉片組，分別套裝在所述攪拌軸200上并能夠與其呈一體轉 動，如圖3所示，所述葉片組包括輪轂310、葉片柄320、以及葉片330，其中，所述輪轂310呈筒形，具有沿其軸向貫通的通孔，通過該通孔套裝到所述攪拌軸 200上并與其呈一體地卡接在一起進行轉動等運動。此外，所述輪轂310上還開設有與所述 葉片柄320相適應的安裝槽，用于安裝所述葉片柄320。在本實施方式中，所述輪轂310卡套在攪拌軸200上，但是，根據具體情況，也可以 使輪轂310通過例如螺紋連接等方式連接到攪拌軸200上。所述葉片柄320的一個邊沿焊接在輪轂310上，能夠與所述輪轂310呈一體地進 行轉動等運動。這里，將所述葉片330的與所述葉片柄320相連的一個邊沿稱為“根部”，將 與所述根部相對的一個邊沿稱為“端部”。在本實施方式中，所述葉片柄320焊接在輪轂310上，但是，在實際應用中，根據具 體情況，也可以使葉片柄320通過例如卡接等方式連接到輪轂310上。所述葉片330鉚接在葉片柄320上，能夠與所述葉片柄320 —體地進行轉動等運動。這里，將所述葉片330的根部與端部所構成的角度稱為扭轉角，所述扭轉角的大 小與葉片330的扭轉程度存在對應關系，應根據攪拌強度等實際需求進行選擇，扭轉角越 大則扭轉程度越大，葉片攪拌能力越強。然而，在攪拌過程中，葉片330的扭轉角較大，所受 到的流體阻力越大，對葉片330的強度等性能要求更高，因而會導致制造難度變大，成本變 高。因此，優選所述扭轉角角度小于等于30°，例如5°、10°、15°、20°、25°、30°。此外，所述葉片330根部與垂直于所述攪拌軸200軸向的平面所成的角度也與所 述葉片330的攪拌能力相關，該角度越大則葉片330攪拌能力越強，尤其適于攪拌粘度較 高的物質。因此，優選所述葉片330根部與垂直于所述攪拌軸200軸向的平面所成的角度 為 5° 90°，例如 5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、 65° 、70° 、75° 、80° 、85° 、90° 。這里，將葉片中連接根部和端部的兩個邊沿之間的寬度稱為“葉片寬度”，參考圖 2，所述葉片330的寬度為B，該寬度B越大，則所述葉片330的面積越大，相應地攪拌能力就 會越強，然而，葉片寬度B過大，也會阻礙被攪拌物質的翻滾運動，因此，在能夠使被攪拌物 質充分翻滾的情況下，應當盡量將葉片330的寬度B設置得較大。本實用新型的發明人發 現，葉片330的寬度B也可以根據攪拌釜100的直徑進行選擇，優選葉片330的寬度B為所
5述攪拌釜100直徑的30% 70%，例如為所述攪拌釜100直徑的30%、35%、40%、45%、 50%、55%、60%、65%、70%。此外，在本實施方式中，所述葉片330鉚接在葉片柄320上，但是，根據具體情況， 也可以使葉片330通過例如焊接、卡接等方式連接到葉片柄320上。在本實施方式中，每個葉片組具有三個葉片330，但是，在實際應用中可以根據實 際需要改變每個葉片組所包含的葉片的數量，例如，可以設置為每個葉片組具有兩個葉片。特別地，在實際應用中，也可以將所述葉片柄320與所述葉片330形成為一體，即 在葉片330上一體形成用于與所述輪轂310連接的葉片柄320。此外，在本實施方式中，所述葉片組直接卡接在所述攪拌軸200上，但是這并不構 成對本實用新型的限制，在實際應用中，還可以在所述葉片組與攪拌軸200之間設置用于 保護攪拌軸200、以減輕磨損等損耗的軸套，即使所述葉片組通過軸套一體安裝到所述攪拌 軸200上并與其一起進行轉動等運動。另外，在實際應用中，在聚合釜的攪拌軸上的葉片組的數量至少為一個，其可以根 據攪拌釜的大小、要求的攪拌能力等實際需要進行設置，例如，通常為2個 5個，因為葉片 組過少則攪拌能力不足；葉片組過多，則攪拌軸所承受的扭矩等較大，磨損較大，壽命較短。在本實施方式中，所述外冷卻機構410為盤管結構，焊接在所述攪拌釜100的外壁 上，通過在盤管中流通的冷卻水進行冷卻，以帶走攪拌釜100中的熱量。但是，這僅是外冷卻機構410的一種實施方式，并不構成對本實用新型的限制，在 實際應用中，所述外冷卻機構410還可以構成為例如板式換熱結構等其他結構；其與所述 攪拌釜100的連接方式也可以為焊接之外的其他連接方式，例如還可以連接為分別在所述 外冷卻機構410、攪拌釜100上設置連接件、通過所述連接件的配合進行連接。此外，所述外 冷卻機構410的冷卻方式也不限冷卻水冷卻，也可以根據實際情況選擇其他冷卻方式。在本實施方式中，所述內冷卻機構420，焊接在所述攪拌釜100的內壁上，并具有 穿過攪拌釜100壁面伸出到所述攪拌釜100外部的冷卻入口及冷卻出口(圖中未標識)，所 述內冷卻機構420通過在盤管中流通的冷卻水進行冷卻，以帶走攪拌釜100中的熱量。而且，在本實施方式中，葉片330是根據攪拌釜100的直徑等進行設置的，其所具 有的攪拌能力非常大，且內冷卻機構420為盤管結構，故本實施方式的聚合釜中雖然設有 內冷卻機構420，但是攪拌過程中的攪拌死區非常小，故對攪拌效果的影響也比較小。但是，這僅是內冷卻機構420的一種實施方式，并不構成對本實用新型的限制，在 實際應用中，所述內冷卻機構420還可以構成為例如板式換熱結構等其他結構；其與所述 攪拌釜100的連接方式也可以為焊接之外的其他連接方式，例如還可以連接為分別在所述 內冷卻機構420、攪拌釜100上設置連接件、通過所述連接件的配合進行連接。此外，所述內 冷卻機構420的冷卻方式也不限于冷卻水冷卻，也可以根據實際情況選擇其他冷卻方式。此外，所述聚合釜還具有兼具擋板和冷卻作用的換熱擋板430，其設置在攪拌釜 100的內壁上。所述換熱擋板430既具有作為擋板，使攪拌釜100內流體的流動方向從圓周 運動變成翻滾運動，以加強攪拌效果的作用；又具有作為冷卻機構對因攪拌產生的熱量進 行冷卻的作用。在本實施方式中，所述換熱擋板430為板式換熱器，其具有穿過攪拌釜100 壁面伸出到所述攪拌釜100外部的冷卻入口及冷卻出口(圖中未標識)。然而，在實際應用 中，還可以在所述聚合釜中設置其他兼具擋板和冷卻作用的結構，例如冷卻水管等。
6[0050]而且，在本實施方式中，根據攪拌釜100的直徑等設置葉片330，其所具有的攪拌 能力非常大，因而在本實施方式的聚合釜中雖然設有擋板，但是攪拌過程中的攪拌死區非 常小，故對攪拌效果的影響也比較小。另外，在本實施方式中，所述換熱擋板430為板式換熱器，兼具擋板和冷卻機構的 作用，但是，根據具體情況，例如為抑制攪拌死去的產生而盡量減小擋板體積的情況下，也 可以將其設置為例如平板、角鋼等僅具有擋板作用的結構。此外，如果釜內壁和/或設置在攪拌釜內部的機構表面不光滑，例如帶有凹坑、麻 點等，則極易發生粘壁效應。粘壁效應一方面會造成攪拌不均勻，在進行例如聚合反應時使 反應質量下降；另一方面也會影響其他機構的正常工作，例如物質粘結在內冷卻機構上，會 使換熱效率下降，冷卻能力變低，從而無法及時帶走反應釜中因攪拌或發生反應所產生的 熱量而造成釜內過熱，進而加劇粘壁效應，且在進行例如聚合反應時溫度過高也會使反應 質量下降。為使攪拌釜100中的物質不粘結在攪拌釜100的內壁、及設置在所述攪拌釜100 內的部件和/或機構上，所述部件和/或機構包括例如攪拌軸200、攪拌機構、內冷卻機構 420、擋板(例如換熱擋板430)等，應該使用例如化學拋光、機械拋光等進行拋光，使釜內壁 及設置在所述攪拌釜100內的其他機構的表面粗糙度達到一定程度，優選所述攪拌釜100 的釜內壁及設置在該攪拌釜100內的各部件和/或機構(例如攪拌軸200、攪拌機構、內冷 卻機構420、擋板)的表面粗糙度在0. 1 μ m以下，例如0. 1 μ m、0. 08 μ m。驅動機構500主要包括電機和減速機，其構成和作用與其他聚合釜、攪拌裝置中 的相似，已為本領域技術人員所熟知，故在此不做贅述。綜上所述，軸流式聚合釜的葉片可以根據攪拌釜100的直徑等進行設置，故攪拌 能力很強，雖然在軸流式聚合釜中設置了內冷卻機構、擋板等機構，但是攪拌過程中攪拌釜 100內的攪拌死區非常小，故對攪拌效果的影響也比較小；且能夠抑制粘壁效應的發生。另一方面，通過在攪拌釜內設置冷卻機構，可以得到非常好的冷卻效果，及時帶走 反應中產生的熱量，降低攪拌釜中的溫度，為例如聚合反應等的反應提供良好的工作溫度； 而且，由此可以避免因釜內溫度過高而發生粘壁效應，防止因物質粘附在例如釜內壁、內冷 卻機構上而使冷卻效果下降，影響攪拌效果及利用攪拌進行的反應的質量。雖然本實用新型已以較佳實施方式披露如上，但本實用新型并非限定于此。任何 本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本實 用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求一種軸流式聚合釜，其特征在于，包括攪拌釜；驅動機構；攪拌軸、插設在所述攪拌釜中并與所述驅動機構連接；攪拌機構，一體設置在所述攪拌軸的位于所述攪拌釜中的一段上，具有至少一個葉片組；外冷卻機構，設置在所述攪拌釜的外壁上；以及內冷卻機構，設置在所述攪拌釜的內壁側。
2.根據權利要求1所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述葉片組包括 輪轂，具有貫通的通孔，并通過該通孔套裝到所述攪拌軸上；葉片柄，連接在所述輪轂上； 葉片，連接在所述葉片柄上。
3.根據權利要求2所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述葉片的與所述葉片柄相 連的一邊沿為根部，所述葉片的根部與垂直于所述攪拌軸軸向的平面所成的角度范圍為5° 90°。
4.根據權利要求2所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述葉片的與所述葉片柄相連 的一邊沿為根部，與所述根部相對的一邊沿為端部，所述葉片的所述根部與所述端部所成 的角度小于等于30°。
5.根據權利要求2所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述葉片的與所述葉片柄相連 的一邊沿為根部，與所述根部相對的一邊沿為端部，所述葉片中連接所述根部和所述端部 的邊沿的長度為所述攪拌釜直徑的30% 70%。
6.根據權利要求1所述的軸流式聚合釜，其特征在于，還包括用于改變攪拌釜中物質 的流動方向的擋板。
7.根據權利要求6所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述擋板為兼具冷卻作用的板 式換熱器。
8.根據權利要求1所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述外冷卻機構為盤管。
9.根據權利要求1所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述內冷卻機構為盤管。
10.根據權利要求1至9中任一所述的軸流式聚合釜，其特征在于，所述攪拌釜內的內 壁和設置在所述攪拌釜內的部件和/或機構的表面粗糙度在0. 1 μ m以下。
專利摘要一種軸流式聚合釜，其包括攪拌釜；驅動機構；攪拌軸、插設在所述攪拌釜中并與所述驅動機構連接；攪拌機構，一體設置在所述攪拌軸的位于所述攪拌釜中的一段上，具有至少一個葉片組；外冷卻機構，設置在所述攪拌釜的外壁上；以及內冷卻機構，設置在所述攪拌釜的內壁側。所述葉片組包括輪轂，具有貫通的通孔，并通過該通孔套裝到所述攪拌軸上；葉片柄，一體連接在所述輪轂上；葉片，一體連接在所述葉片柄上。通過在攪拌釜內設置冷卻機構，可以得到非常好的冷卻效果，為攪拌作業及通過攪拌進行的反應提供良好的溫度條件，并抑制粘壁效應的發生，促使物質充分、均勻地混合在一起。
文檔編號B01J19/18GK201760281SQ20102025644
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者張文峰, 趙建明, 邵洪根, 黃宣東 申請人:杭州原正化學工程技術裝備有限公司