一種兩腔式雙轉子聚合物反應器的制作方法

本發明涉及一種兩腔式雙轉子聚合物反應器，屬于高粘聚合物生產制造設備技術領域。

背景技術：

傳統的聚合物增粘反應器包括臥式的外筒體，外筒體的內腔設有盛放物料的內筒體，內筒體和外筒體的左、右端口被左、右端蓋封閉，內筒體和外筒體之間為熱媒介質腔，內筒體的頂部連接有氣相出口，內筒體的左端連接有物料進口，內筒體的右端底部連接有物料出口，內筒體中沿軸向設有攪拌轉子，內筒體的底部約三分之一的高度為液相空間，內筒體的上部為氣相空間，氣相空間頂部設有抽真空口。在熱媒介質腔中通入高溫導熱油對物料進行加熱，攪拌轉子不斷將液相空間的物料攪拌并帶至氣相空間中以脫除揮發分。在攪拌脫揮過程中，如果內筒體底部或葉形盤片表面的物料不能得到及時更新，滯留的物料就會粘結在內筒體的筒壁上，或者粘結在攪拌轉子上，物料失去流動性后時間一長就會逐漸碳化，最終落入物料當中產生黑點料，經常需要停車洗釜，產品質量不穩定，運行周期短。

技術實現要素：

本發明的目的在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種兩腔式雙轉子聚合物反應器，脫揮效果好，產品質量穩定。

為解決以上技術問題，本發明的一種兩腔式雙轉子聚合物反應器，包括臥式的外筒體，所述外筒體的內腔設有盛放物料的內筒體，所述內筒體和外筒體的左、右端口被左、右端蓋封閉，所述內筒體和外筒體之間為熱媒介質腔，所述內筒體的頂部連接有氣相出口，所述內筒體的左端連接有物料進口，其特征在于：所述右端蓋的右端連接有出料室，所述內筒體的右端底部通過右端蓋上的出料孔與所述出料室連通，所述內筒體的右端上部通過右端蓋上的透氣孔與所述出料室連通，所述出料室的底部連接有物料出口，所述內筒體的內腔設有兩根相互平行的轉子軸，兩所述轉子軸的兩端分別支撐在所述左、右端蓋上，兩所述轉子軸的軸線與所述外筒體的軸線相平行且位于同一個水平面上，兩轉子軸的軸線對稱位于外筒體軸線的兩側；所述轉子軸上沿軸向均勻分布有多個葉形盤片，兩根轉子軸上的葉形盤片成對設置且相互嚙合構成一對相互嚙合的葉形轉子；各所述葉形盤片的頂弧中心分別連接有沿軸向對稱延伸的刮刀，各所述刮刀的刀鋒分別與所在葉形盤片的頂弧最高點平齊；所述內筒體的上半周為半圓形，所述內筒體的下半周與兩葉形轉子的回轉輪廓相吻合。

相對于現有技術，本發明取得了以下有益效果：一對相互嚙合的葉形轉子在同步轉動過程中相互之間始終保持較小的間隙，內筒體的下半周為兩段相交的圓弧，使整個內筒體的截面呈現倒置的心形或水蜜桃形，液相物料位于內筒體的雙弧形底部。熱媒介質腔中通入高溫熱媒介質例如導熱油，對內筒體內腔的聚合物物料進行加熱，物料從物料進口進入內筒體，一邊軸向流動一邊被加熱攪拌，聚合物在高溫作用下揮發分溢出并產生聚合反應，粘度逐漸增大；隨著葉形盤片的轉動，兩組刮刀持續掃過內筒體的弧形底部，不斷攪動物料并將物料帶至氣相空間進行揮發，完成增粘后的物料從右端蓋上的出料孔進入出料室，從物料出口流出。增粘過程中，刮刀可以對內筒體的下半周及相嚙合的葉形盤片進行刮料，使內筒體底部和葉形盤片表面的物料不斷更新，不會滯留產生粘結，避免產生黑點料，提高了產品質量，延長了連續工作的時間，提高了生產效率。

作為本發明的改進，各所述葉形盤片分別設有呈正三角星形分布的三個葉瓣，每個葉瓣的頂弧中心分別設有所述刮刀。采用三葉型葉形盤片，每根轉子軸旋轉一周，對內筒體底部、相鄰葉形盤片表面刮料三次，一對葉形盤片相互嚙合，確保刮料均勻且刮刀相互避讓。

作為本發明的進一步改進，各所述葉形盤片的每個葉瓣上分別對稱設有物料通孔。物料通孔便于物料沿軸線方向更加便捷地流動，葉形盤片上對稱設置物料通孔有利于葉形盤片的動平衡。

作為本發明的進一步改進，各所述刮刀的刀鋒運行軌跡線與所述內筒體內壁及相嚙合的葉形盤片之間的間隙為3～15mm，軸向相鄰的刮刀側面之間的間隙為3～8mm。在此間隙下，可以保證刮料的效果，又能滿足熱脹冷縮的需要，且易于加工。

作為本發明的進一步改進，所述熱媒介質腔中設有沿螺線方向延伸的導流筋板，每道導流筋板的底部分別設有熱媒介質通孔。導流筋板既起到支撐內筒體和加強筋的作用，又使得大部分導熱油沿內筒體的外周螺旋狀前進，延長了導熱油的流動行程，加熱均勻且換熱效率高，每道導流筋板上的熱媒介質通孔使得部分導熱油沿軸向流動，有利于破壞導熱油的環流，提高換熱效果，停車時可以通過熱媒介質通孔將熱媒介質腔內的導熱油泄放干凈。

作為本發明的進一步改進，各所述葉形盤片面向物料出口的端面上呈中心對稱分布有推流條，各所述推流條沿葉形盤片的各葉瓣邊沿分布，且各所述推流條在所在葉形盤片旋轉時逐漸向物料出口方向傾斜。由于高粘度聚合物的流動性比較差，葉形盤片在旋轉刮料的同時，推流條持續將物料推向出口方向，有利于提高物料在軸向的流動性；葉形盤片旋轉時，推流條凸出葉形盤片較薄的一側先切入物料，再逐步過渡至凸出葉形盤片較厚的一側，有利于減小運轉中的阻力。

作為本發明的進一步改進，兩所述轉子軸的兩端穿過左、右端蓋的部位分別設有螺紋密封段，所述螺紋密封段的旋向與所在轉子軸的旋轉方向相反。泄漏的物料在螺紋密封段的反螺旋導向下，流回內筒體中，可以減輕轉子軸端部機械密封的負荷。

作為本發明的進一步改進，所述螺紋密封段的外側分別設有軸套，所述軸套通過鍵固定在所述轉子軸上且軸套的外端頭內周通過O形圈與轉子軸實現密封，所述軸套的外端面壓有擋圈，所述擋圈上設有軸向貫通的擋圈銷孔，所述擋圈銷孔中插接有短銷，所述短銷的內端頭插入所述軸套外端面的沉孔中，所述擋圈的外端面壓有鎖緊螺母，所述鎖緊螺母旋接在所述轉子軸上；所述軸套的外周通過軸承支撐在左端蓋上。通過在轉子軸上套裝軸套，可以延長轉子軸的壽命，降低轉子軸的加工難度；由于軸套易于加工和更換，降低了維修成本；軸套的內端頭通過密封墊抵靠在螺紋密封段的端面上，軸套的外端頭通過擋圈和鎖緊螺母實現軸向定位，短銷實現了軸套和擋圈的徑向定位，軸套通過軸承實現與端蓋之間的相對轉動。

作為本發明的進一步改進，所述左端蓋的中心孔處分別焊接有端蓋密封座，所述端蓋密封座的底孔位于所述螺紋密封段的外周，所述端蓋密封座的密封函中安裝有密封套；所述密封套的內腔與所述轉子軸之間安裝有多道密封裝置，所述密封套的外周設有沿徑向向外伸出的密封套凸緣，所述密封套凸緣的內端面壓在所述端蓋密封座的外端口上；所述軸承的內圈通過卡簧固定在所述軸套的外周，所述軸承的外圈固定于軸承支架中，所述軸承支架的內端面壓在所述密封套凸緣的外端面上，所述軸承的外圈外側壓有壓蓋，所述壓蓋的外緣壓在所述軸承支架上，所述壓蓋、軸承支架和密封套凸緣通過長桿螺柱固定在所述端蓋密封座上。端蓋密封座的底孔與螺紋密封段外周之間較小的間隙，有利于發揮螺紋密封段反螺旋的密封作用；端蓋密封座底孔外側的環狀空間形成密封函，在端蓋密封座的密封函中安裝密封套和多道密封裝置，可以完全杜絕反應釜的泄漏，防止反應釜內的真空遭到破壞；卡簧實現軸承內圈的定位，壓蓋、軸承支架和密封套凸緣實現軸承外圈的定位，長桿螺柱依次穿過壓蓋、軸承支架和密封套凸緣并旋接在端蓋密封座上，實現以上各件的固定。

作為本發明的進一步改進，所述密封套中設有密封液孔道，所述密封套的內腔由內向外依次設有鋸齒形徑向迷宮密封、油封一、油封二、油封三、油封四和油封五，各油封之間通過隔油環相互隔開，油封一和油封四的開口向內，油封二、油封三和油封五的開口向外，油封二與油封三之間的隔油環上設有與所述密封液孔道相通的隔油環通孔，所述油封三與油封四之間的隔油環上也設有與所述密封液孔道相通的隔油環通孔；所述壓蓋與所述軸套之間的環槽中安裝有開口向內的油封六，所述壓蓋中設有與軸承所在腔室相通的潤滑油孔。工作時，旋掉潤滑油孔外端頭的螺塞，通過潤滑油齒輪泵向下方的潤滑油孔中注入潤滑油，潤滑油向上進入軸承所在空間，再從上方的潤滑油孔流出，油封五和油封六位于軸承的兩側且油封唇邊的開口相向構成一對，在潤滑油的壓力作用下，油封五和油封六的唇邊張開抱緊在轉子軸上，阻止潤滑油向兩側泄漏，同時將轉子軸傳導而來的熱量帶走，延長油封五和油封六的使用壽命。旋掉密封液孔道外端頭的螺塞，通過密封液齒輪泵向下方的密封液孔道中注入密封液，密封液向上進入油封三與油封四之間，再從上方的密封液孔道流出，油封三與油封四的唇邊開口相向構成一對，在密封液的壓力作用下，油封三與油封四的唇邊張開抱緊在轉子軸上，阻止密封液向兩側泄漏，同時將轉子軸傳導而來的熱量帶走，延長油封三與油封四的使用壽命。同理，密封液進入油封二與油封三之間，油封二的唇邊開口張開抱緊在轉子軸上，阻止密封液向反應釜方向泄漏，同時將熱量帶走，延長油封二的使用壽命，通過多道密封液腔將潤滑油與反應釜隔開。油封一的唇邊開口向內和鋸齒形徑向迷宮密封共同阻止反應釜內的介質向外泄漏。由于油封一與油封二安裝于同一個隔油環兩側，在油封二得到良好冷卻的情況下，油封一的工作溫度也不會很高。通過以上結構使轉子軸的端頭部位實現了可靠密封，可以防止反應釜內的真空遭到破壞，杜絕介質、潤滑油和密封液泄漏，同時各油封的工作溫度比較低，使用壽命長。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。

圖1為本發明兩腔式雙轉子聚合物反應器的主視圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1的橫截面示意圖。

圖4為圖1中A部位的放大圖。

圖中：1.外筒體；1a.外筒體熱媒進口；1b.外筒體熱媒出口；2.內筒體；2a.物料進口；2b.氣相出口；3.左端蓋；4.右端蓋；4a.出料孔；4b.透氣孔；5.熱媒介質腔；6.轉子軸；6a.反向螺紋密封段；7.葉形盤片；7a.物料通孔；7b.推流條；8.刮刀；9.導流筋板；9a.熱媒介質通孔；10.出料室；10a.物料出口；10b.出料室熱媒進口；10c.出料室熱媒進口；11.擋圈；11a.短銷；12.鎖緊螺母；13.端蓋密封座；14.密封套；14a.密封套凸緣；14b.密封液孔道；15.卡簧；16.軸承；17.軸承支架；18.壓蓋；18a.潤滑油孔；19.長桿螺柱；20.鋸齒形徑向迷宮密封；21.油封一；22.油封二；23.油封三；24.油封四；25.油封五；26.油封六；27.隔油環；27a.隔油環通孔；28.軸套；28a.軸套密封圈。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本發明的兩腔式雙轉子聚合物反應器包括臥式的外筒體1，外筒體1的內腔設有盛放物料的內筒體2，內筒體2和外筒體1的左、右端口被左端蓋3、右端蓋4封閉，內筒體2和外筒體1之間為熱媒介質腔5，外筒體1的底部設有外筒體熱媒進口1a，外筒體1的頂部設有外筒體熱媒出口1b。內筒體2的頂部連接有氣相出口2b，內筒體2的左端連接有物料進口2a，右端蓋4的右端連接有出料室10，內筒體2的右端底部通過右端蓋4上的出料孔4a與出料室連通，內筒體的右端上部通過右端蓋上的透氣孔4b與出料室10連通，出料室10的底部連接有物料出口10a。出料室10的外周設有半管加熱器，半管加熱器的下端設有出料室熱媒進口10b，半管加熱器的上端設有出料室熱媒進口10c。

內筒體2的內腔設有兩根相互平行的轉子軸6，兩轉子軸6的兩端分別支撐在左端蓋3、右端蓋4上，兩轉子軸6的軸線與外筒體1的軸線相平行且位于同一個水平面上，兩轉子軸6的軸線對稱位于外筒體軸線的兩側；轉子軸6上沿軸向均勻分布有多個葉形盤片7，兩根轉子軸6上的葉形盤片7成對設置且相互嚙合構成一對相互嚙合的葉形轉子；各葉形盤片7的頂弧中心分別連接有沿軸向對稱延伸的刮刀8，各刮刀8的刀鋒分別與所在葉形盤片7的頂弧最高點平齊；內筒體2的上半周為半圓形，內筒體2的下半周與兩葉形轉子的回轉輪廓相吻合。

一對相互嚙合的葉形轉子在同步轉動過程中相互之間始終保持較小的間隙，內筒體2的下半周為兩段相交的圓弧，使整個內筒體2的截面呈現倒置的心形或水蜜桃形，液相物料位于內筒體2的雙弧形底部。

熱媒介質腔5中通入高溫熱媒介質例如導熱油，對內筒體內腔的聚合物物料進行加熱，物料從物料進口2a進入內筒體2，一邊軸向流動一邊被加熱攪拌，聚合物在高溫作用下揮發分溢出并產生聚合反應，粘度逐漸增大，隨著葉形盤片7的轉動，兩組刮刀持續掃過內筒體2的弧形底部，不斷攪動物料并將物料帶至氣相空間進行揮發，完成增粘后的物料從右端蓋4上的出料孔4a進入出料室10，從物料出口10a流出。

增粘過程中，刮刀8可以對內筒體2的下半周及相嚙合的葉形盤片7進行刮料，使內筒體底部和葉形盤片7表面的物料不斷更新，不會滯留產生粘結。

各刮刀8的刀鋒分別為斜向切口。斜向切口的根部比較厚，保證了刮刀8的強度，斜向切口的端頭比較鋒利，有利于提高刮料效果。

各葉形盤片7分別設有呈正三角星形分布的三個葉瓣，每個葉瓣的頂弧中心分別設有刮刀8。采用三葉型葉形盤片，每根轉子軸旋轉一周，對內筒體底部、相鄰葉形盤片表面刮料三次，一對葉形盤片相互嚙合，確保刮料均勻且刮刀相互避讓。

各葉形盤片7的每個葉瓣上分別對稱設有物料通孔7a。物料通孔7a便于物料沿軸線方向更加便捷地流動，葉形盤片7上對稱設置物料通孔7a有利于葉形盤片的動平衡。

各刮刀8的刀鋒運行軌跡線與內筒體內壁及相嚙合的葉形盤片7之間的間隙為3～15mm，優選為8mm。軸向相鄰的刮刀側面之間的間隙為3～8mm，優選為5mm。既保證刮料的效果，又能滿足熱脹冷縮的需要，且易于加工。

熱媒介質腔5中設有沿螺線方向延伸的導流筋板9，每道導流筋板9的底部分別設有熱媒介質通孔9a。導流筋板9既起到支撐內筒體2和加強筋的作用，又使得大部分導熱油沿內筒體2的外周螺旋狀前進，延長了導熱油的流動行程，加熱均勻且換熱效率高，每道導流筋板9上的熱媒介質通孔9a使得部分導熱油沿軸向流動，有利于破壞導熱油的環流，提高換熱效果，停車時可以通過熱媒介質通孔9a將熱媒介質腔5內的導熱油泄放干凈。

各葉形盤片7面向物料出口2b的端面上均勻設有多個推流條7b，各推流條7b呈扇形均勻分布，且各推流條7b在所在葉形盤片旋轉時逐漸向物料出口2b方向傾斜。由于高粘度聚合物的流動性比較差，葉形盤片7在旋轉刮料的同時，推流條7b持續將物料推向出口方向，有利于提高物料在軸向的流動性；葉形盤片7旋轉時，推流條7b凸出葉形盤片7較薄的一側先切入物料，再逐步過渡至凸出葉形盤片7較厚的一側，有利于減小運轉中的阻力。

兩轉子軸6的兩端穿過左端蓋3的部位分別設有螺紋密封段6a，螺紋密封段6a的旋向與所在轉子軸6的旋轉方向相反。泄漏的物料在螺紋密封段6a的反螺旋導向下，流回內筒體2中，可以減輕轉子軸端部機械密封的負荷。

如圖4所示，螺紋密封段6a的外側分別設有軸套28，軸套28通過鍵固定在轉子軸6上且軸套28的外端頭內周通過O形圈與轉子軸6實現密封，軸套28的外端面壓有擋圈11，擋圈11的內端面將最外側的軸套密封圈28a壓緊在軸套28與轉子軸上，擋圈11上設有軸向貫通的擋圈銷孔，擋圈銷孔中插接有短銷11a，短銷11a的內端頭插入軸套28外端面的沉孔中，擋圈11的外端面壓有鎖緊螺母12，鎖緊螺母12旋接在轉子軸6上；軸套28的外周通過軸承16支撐在左端蓋3上。通過在轉子軸6上套裝軸套28，可以延長轉子軸6的壽命，降低轉子軸6的加工難度；由于軸套28易于加工和更換，降低了維修成本；軸套28的內端頭通過密封墊抵靠在螺紋密封段6a的端面上，軸套28的外端頭通過擋圈11和鎖緊螺母12實現軸向定位，短銷11a實現了軸套28和擋圈11的徑向定位，軸套28通過軸承16實現與左端蓋3之間的相對轉動。

左端蓋3的中心孔處分別焊接有端蓋密封座13，端蓋密封座13的底孔位于螺紋密封段6a的外周，端蓋密封座13的密封函中安裝有密封套14；密封套14的內腔與轉子軸6之間安裝有多道密封裝置，密封套14的外周設有沿徑向向外伸出的密封套凸緣14a，密封套凸緣14a的內端面壓在端蓋密封座13的外端口上；軸承16的內圈通過卡簧15固定在軸套28的外周，軸承16的外圈固定于軸承支架17中，軸承支架17的內端面壓在密封套凸緣14a的外端面上，軸承16的外圈外側壓有壓蓋18，壓蓋18的外緣壓在軸承支架17上，壓蓋18、軸承支架17和密封套凸緣14a通過長桿螺柱19固定在端蓋密封座13上。

端蓋密封座13的底孔與螺紋密封段6a外周之間較小的間隙，有利于發揮螺紋密封段6a反螺旋的密封作用；端蓋密封座底孔外側的環狀空間形成密封函，在端蓋密封座13的密封函中安裝密封套14和多道密封裝置，可以完全杜絕反應釜的泄漏，防止反應釜內的真空遭到破壞；卡簧15實現軸承內圈的定位，壓蓋18、軸承支架17和密封套凸緣14a實現軸承外圈的定位，長桿螺柱19依次穿過壓蓋18、軸承支架17和密封套凸緣14a并旋接在端蓋密封座13上，實現以上各件的固定。

密封套14中設有密封液孔道14b，密封套14的內腔由內向外依次設有鋸齒形徑向迷宮密封20、油封一21、油封二22、油封三23、油封四24和油封五25，各油封之間通過隔油環27相互隔開，油封一21和油封四24的開口向內，油封二22、油封三23和油封五25的開口向外，油封二22與油封三23之間的隔油環27上設有與密封液孔道14b相通的隔油環通孔27a，油封三23與油封四24之間的隔油環上也設有與密封液孔道14b相通的隔油環通孔27a；壓蓋18與軸套28之間的環槽中安裝有開口向內的油封六26，壓蓋18中設有與軸承16所在腔室相通的潤滑油孔18a。

工作時，旋掉潤滑油孔18a外端頭的螺塞，通過潤滑油齒輪泵向下方的潤滑油孔18a中注入潤滑油，潤滑油向上進入軸承16所在空間，再從上方的潤滑油孔18a流出，油封五25和油封六26位于軸承16的兩側且油封唇邊的開口相向構成一對，在潤滑油的壓力作用下，油封五25和油封六26的唇邊張開抱緊在轉子軸6上，阻止潤滑油向兩側泄漏，同時將轉子軸傳導而來的熱量帶走，延長油封五25和油封六26的使用壽命。

旋掉密封液孔道14b外端頭的螺塞，通過密封液齒輪泵向下方的密封液孔道14b中注入密封液，密封液向上進入油封三23與油封四24之間，再從上方的密封液孔道14b流出，油封三23與油封四24的唇邊開口相向構成一對，在密封液的壓力作用下，油封三23與油封四24的唇邊張開抱緊在轉子軸6上，阻止密封液向兩側泄漏，同時將轉子軸傳導而來的熱量帶走，延長油封三23與油封四24的使用壽命。同理，密封液進入油封二22與油封三23之間，油封二22的唇邊開口張開抱緊在轉子軸6上，阻止密封液向反應釜方向泄漏，同時將熱量帶走，延長油封二22的使用壽命，通過多道密封液腔將潤滑油與反應釜隔開。

油封一21的唇邊開口向內和鋸齒形徑向迷宮密封20共同阻止反應釜內的介質向外泄漏。由于油封一21與油封二22安裝于同一個隔油環兩側，在油封二22得到良好冷卻的情況下，油封一21的工作溫度也不會很高。通過以上結構使轉子軸6的端頭部位實現了可靠密封，可以防止反應釜內的真空遭到破壞，杜絕介質、潤滑油和密封液泄漏，同時各油封的工作溫度比較低，使用壽命長。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例而已，非因此局限本發明的專利保護范圍。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，例如左右的方向可以互換，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。本發明未經描述的技術特征可以通過或采用現有技術實現，在此不再贅述。