一種小型超重力反應器實驗裝置的製作方法

2023-06-05 01:09:36

專利名稱：一種小型超重力反應器實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種超重力反應器實驗裝置，屬於化工技術領域。
背景技術：
應用於傳統氣、液反應的裝置或反應器，往往具有體積大、重量大、效率低、操作及 維護不便等諸多缺點，不能廣泛滿足工業應用條件，其低能、低效更是制約工藝應用的重大 因素。

發明內容
本發明的目的是提供一種小型超重力反應器實驗裝置，以解決傳統氣、液反應的 裝置或反應器存在體積大、重量大、效率低、操作及維護不便等諸多缺點，不能廣泛滿足工 業應用條件的問題。本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是本發明的一種小型超重力反應器 實驗裝置包括氣體出管、液體進管、拉筋和三根外伸管；所述裝置還包括旋轉填料裝置、密 閉殼體總成、支撐構件總成、第一軸承和第二軸承；旋轉填料裝置包括填料層、轉鼓、轉軸和 空心軸；密閉殼體總成包括殼體、殼體端蓋、空心軸端蓋、轉軸端蓋、第一密封圈和第二密 封圈；支撐構件總成包括第一軸承支座、第二軸承支座、第一軸承端蓋和第二軸承端蓋；轉 鼓和殼體的內腔均為槽形形狀，轉軸的一端與轉鼓的底端面固接，轉軸與轉鼓同軸設置，轉 鼓設置在殼體的內腔中，轉鼓的側壁上開有多個軸向長孔，轉軸的另一端穿過殼體的側壁 設置在殼體外，轉軸端蓋套裝在轉軸上，第二密封圈置於殼體的側壁與轉軸端蓋之間且三 者可拆卸連接，第二軸承支座上設有第二臺肩孔，第二軸承套裝在轉軸上且置於第二軸承 支座的第二臺肩孔內，第二軸承通過第二軸承端蓋和第二軸承支座的第二臺肩孔的臺肩端 面軸向限位，第二軸承端蓋和第二軸承支座二者可拆卸連接，填料層設置在轉鼓的內腔中， 填料層上設有軸向中心孔，轉鼓的敞口端與空心軸的一端可拆卸連接，空心軸的另一端依 次穿過殼體端蓋和空心軸端蓋設置在殼體外，殼體端蓋與殼體的敞口端可拆卸連接，空心 軸端蓋與殼體端蓋之間設置有第一密封圈，且三者可拆卸連接，第一軸承支座上設有第一 臺肩孔，第一軸承套裝在空心軸上且置於第一軸承支座的第一臺肩孔內，第一軸承通過第 一軸承端蓋和第一軸承支座的第一臺肩孔的臺肩端面軸向定位，第一軸承端蓋與第一軸承 支座可拆卸連接，液體進管和氣體出管內外相套在一起，且二者的一端均置於殼體內，二者 的另一端均置於殼體外，氣體出管置於殼體內的一端通過拉筋與液體進管固接，氣體出管 置於殼體外的另一端為封閉端，氣體出管的下端側壁上位於殼體外的另一端上設有氣體出 孔，液體進管置於殼體內的一端為封閉端，液體進管置於殼體外的另一端為液體進入端，液 體進管的側壁上位於殼體內的一端上設有多個出液孔，殼體的上端面、下端面及側壁上均 分別固裝有一個與殼體的內腔相通的外伸管。本發明的有益效果是超重力技術是強化多相流傳遞及反應過程的新技術，其基 本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨特流動行為，強化相與相之間的相對速度和相互接觸，從而實現高效的傳質傳熱過程和化學反應過程。本發明是基於超重力技術發明的 高效氣、液反應器實驗裝置。該裝置通過填料層的旋轉使參與反應的物質獲得離心加速度， 在離心力場(超重力場)作用下，氣、液傳質過程得到強化，從而成倍提高化學反應速率和 效率。本發明特點是結構簡單而緊湊(體積小)，傳質及化學反應效率高，便於操作和維護， 尤其能夠強化受傳質因素制約的氣、液兩相反應，可運行於惡劣環境。


圖1是本發明裝置的整體結構的主視圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1的左視 圖，圖4是本發明裝置的軸測圖，圖5是圖1的A向視圖，圖6是圖1的B部放大圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖6說明，本實施方式的一種小型超重力反應器實驗 裝置包括氣體出管5、液體進管4、拉筋6和三根外伸管13 ；所述裝置還包括旋轉填料裝置、 密閉殼體總成、支撐構件總成、第一軸承3和第二軸承19 ；旋轉填料裝置包括填料層20、轉 鼓22、轉軸16和空心軸21 ；密閉殼體總成包括殼體12、殼體端蓋10、空心軸端蓋7、轉軸端 蓋15、第一密封圈8和第二密封圈14 ；支撐構件總成包括第一軸承支座1、第二軸承支座 17、第一軸承端蓋2和第二軸承端蓋18 ；轉鼓22和殼體12的內腔均為槽形形狀，轉軸16的 一端與轉鼓22的底端面固接，轉軸16與轉鼓22同軸設置，轉鼓22設置在殼體12的內腔 中，轉鼓22的側壁上開有多個軸向長孔22-1 (便於液體甩出)，轉軸16的另一端穿過殼體 12的側壁設置在殼體12外，轉軸端蓋15套裝在轉軸16上，第二密封圈14置於殼體12的 側壁與轉軸端蓋15之間且三者可拆卸連接(第二密封圈14起到密閉殼體12的作用)，第 二軸承支座17上設有第二臺肩孔，第二軸承19套裝在轉軸16上且置於第二軸承支座17 的第二臺肩孔內，第二軸承19通過第二軸承端蓋18和第二軸承支座17的第二臺肩孔的臺 肩端面軸向限位，第二軸承端蓋18和第二軸承支座17 二者可拆卸連接，填料層20設置在 轉鼓22的內腔中，填料層20上設有軸向中心孔20-1，轉鼓22的敞口端與空心軸21的一端 可拆卸連接，空心軸21的另一端依次穿過殼體端蓋10和空心軸端蓋7設置在殼體12夕卜， 殼體端蓋10與殼體12的敞口端可拆卸連接(便於殼體12內部部件的裝配)，空心軸端蓋 7與殼體端蓋10之間設置有第一密封圈8 (起到密閉殼體12的作用)，且三者可拆卸連接， 第一軸承支座1上設有第一臺肩孔，第一軸承3套裝在空心軸21上且置於第一軸承支座1 的第一臺肩孔內，第一軸承3通過第一軸承端蓋2和第一軸承支座1的第一臺肩孔的臺肩 端面軸向定位，第一軸承端蓋2與第一軸承支座1可拆卸連接，液體進管4和氣體出管5內 外相套在一起，且二者的一端均置於殼體12內，二者的另一端均置於殼體12外，氣體出管5 置於殼體12內的一端通過拉筋6與液體進管4固接，氣體出管5置於殼體12外的另一端 為封閉端，氣體出管5的下端側壁上位於殼體12外的另一端上設有氣體出孔5-1，液體進管 4置於殼體12內的一端為封閉端，液體進管4置於殼體12外的另一端為液體進入端，液體 進管4的側壁上位於殼體12內的一端上設有多個出液孔4-1，殼體12的上端面、下端面及 側壁上均分別固裝有一個與殼體12的內腔相通的外伸管13 (用於氣體進出和各種傳感器 的連接)。裝置運行過程中，參與反應的液體沿高速轉動的填料層20徑向，由內向外流過填料層20 ；參與反應的氣體則由相反方向，逆流流經填料層20。在高速旋轉產生的離心力作 用場下，液體液膜變薄，氣、液接觸面積增加，湍流程度增大，傳質阻力減小，最終強化了傳 質過程，氣、液體在填料層20內部充分混合，進而進行充分的反應。本實施方式的密閉殼體 總成起到集液、匯流的作用。
具體實施方式
二 結合圖1說明，本實施方式的轉鼓22和轉軸16 二者製成一體。 如此設置，可保證同軸度。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明，本實施方式的殼體12、殼體端蓋10、氣體出管5、 液體進管4和三根外伸管13均分別由有機玻璃材料製成。如此設置，便於觀察反應狀態。 其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖1說明，本實施方式的填料層20由不鏽鋼金屬絲製成。 如此設置，避免被腐蝕。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖1說明，本實施方式的第一軸承3和第二軸承19均為深 溝球軸承。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六結合圖1說明，本實施方式的液體進管4側壁上的多個出液孔 4-1沿液體進管4側壁的圓周均布設置。如此設置，可使參與反應的液體由出液孔4-1均勻 噴向填料層20。其它與具體實施方式
四或五相同。工作過程是以電機驅動轉軸16 ( 二者通過鍵連接)和轉鼓22轉動，填料層20在 密閉腔體內以一定轉速旋轉。參與反應的液、氣兩相物質分別從填料層20內、外兩個方向 送入，經過逆流過程後再分別由填料層20外、內兩側導出。氣、液逆流過程中，液體隨填料 層20高速旋轉產生的離心力以及填料層20對液體的剪切作用下，液膜變薄，氣、液接觸面 積增加，湍流程度增大，傳質阻力減小，最終強化了傳質。氣體和液體在填料層20處充分混 合，進而充分反應。該裝置設計轉速可根據需要於200 1000轉/分鐘內調節，設計液氣比可根據不 同實驗目的於1 100L/Nm3範圍內調節。殼體12與轉軸16接觸部分採用密封圈密封(也 可以採用骨架油封密封)，內部可承受一定壓力。參與反應的氣體由設置在殼體12上端面的外伸管13進入裝置內部，在微正壓作 用下通過轉鼓22上的軸向長孔22-1及填料層20流向空心軸21，後由氣體出管5引出；參 與反應的液體由液體進管4進入裝置內部，出液孔4-1噴向填料層20，通過填料層20的轉 動將液體甩向殼體12的內壁，後在重力作用下匯流並通過設置在殼體12下端面上的外伸 管13流出。
權利要求
1.一種小型超重力反應器實驗裝置，所述裝置包括氣體出管(5)、液體進管(4)、拉筋(6)和三根外伸管(13)；其特徵在於所述裝置還包括旋轉填料裝置、密閉殼體總成、支撐 構件總成、第一軸承(3)和第二軸承(19)；旋轉填料裝置包括填料層20、轉鼓22、轉軸16和 空心軸21 ；密閉殼體總成包括殼體(12)、殼體端蓋(10)、空心軸端蓋(7)、轉軸端蓋(15)、 第一密封圈(8)和第二密封圈(14)；支撐構件總成包括第一軸承支座(1)、第二軸承支座 (17)、第一軸承端蓋(2)和第二軸承端蓋(18)；轉鼓(22)和殼體(12)的內腔均為槽形形 狀，轉軸(16)的一端與轉鼓(22)的底端面固接，轉軸(16)與轉鼓(22)同軸設置，轉鼓(22) 設置在殼體(12)的內腔中，轉鼓(22)的側壁上開有多個軸向長孔(22-1)，轉軸(16)的另 一端穿過殼體(12)的側壁設置在殼體(12)外，轉軸端蓋(15)套裝在轉軸(16)上，第二密 封圈(14)置於殼體(12)的側壁與轉軸端蓋(15)之間且三者可拆卸連接，第二軸承支座 (17)上設有第二臺肩孔，第二軸承(19)套裝在轉軸(16)上且置於第二軸承支座(17)的第 二臺肩孔內，第二軸承(19)通過第二軸承端蓋(18)和第二軸承支座(17)的第二臺肩孔的 臺肩端面軸向限位，第二軸承端蓋(18)和第二軸承支座(17) 二者可拆卸連接，填料層(20) 設置在轉鼓(22)的內腔中，填料層(20)上設有軸向中心孔(20-1)，轉鼓(22)的敞口端與 空心軸(21)的一端可拆卸連接，空心軸(21)的另一端依次穿過殼體端蓋(10)和空心軸端 蓋(7)設置在殼體(12)外，殼體端蓋(10)與殼體(12)的敞口端可拆卸連接，空心軸端蓋(7)與殼體端蓋(10)之間設置有第一密封圈(8)，且三者可拆卸連接，第一軸承支座⑴上 設有第一臺肩孔，第一軸承(3)套裝在空心軸(21)上且置於第一軸承支座(1)的第一臺肩 孔內，第一軸承(3)通過第一軸承端蓋(2)和第一軸承支座(1)的第一臺肩孔的臺肩端面 軸向定位，第一軸承端蓋(2)與第一軸承支座(1)可拆卸連接，液體進管(4)和氣體出管 (5)內外相套在一起，且二者的一端均置於殼體(12)內，二者的另一端均置於殼體(12)夕卜， 氣體出管(5)置於殼體(12)內的一端通過拉筋(6)與液體進管(4)固接，氣體出管(5)置 於殼體(12)外的另一端為封閉端，氣體出管(5)的下端側壁上位於殼體(12)外的另一端 上設有氣體出孔(5-1)，液體進管(4)置於殼體(12)內的一端為封閉端，液體進管(4)置於 殼體(12)外的另一端為液體進入端，液體進管(4)的側壁上位於殼體(12)內的一端上設 有多個出液孔(4-1)，殼體(12)的上端面、下端面及側壁上均分別固裝有一個與殼體(12) 的內腔相通的外伸管(13)。
2.根據權利要求1所述的一種小型超重力反應器實驗裝置，其特徵在於轉鼓(22)和 轉軸(16) 二者製成一體。
3.根據權利要求1或2所述的一種小型超重力反應器實驗裝置，其特徵在於殼體 (12)、殼體端蓋(10)、氣體出管(5)、液體進管(4)和三根外伸管(13)均分別由有機玻璃材 料製成。
4.根據權利要求1所述的一種小型超重力反應器實驗裝置，其特徵在於填料層(20) 由不鏽鋼金屬絲製成。
5.根據權利要求1所述的一種小型超重力反應器實驗裝置，其特徵在於第一軸承(3) 和第二軸承(19)均為深溝球軸承。
6.根據權利要求4或5所述的一種小型超重力反應器實驗裝置，其特徵在於液體進 管(4)側壁上的多個出液孔(4-1)沿液體進管(4)側壁的圓周均布設置。
全文摘要
一種小型超重力反應器實驗裝置，它涉及一種超重力反應器實驗裝置。針對氣、液反應裝置或反應器體積大、重量大、效率低、操作及維護不便問題。轉軸與轉鼓固接，轉鼓設置在殼體內，轉鼓上開有多個軸向長孔，第二密封圈置於殼體與轉軸端蓋之間，第二軸承套裝在轉軸上，填料層設置在轉鼓內，轉鼓與空心軸可拆卸連接，殼體端蓋與殼體可拆卸連接，空心軸端蓋與殼體端蓋之間設置有第一密封圈，第一軸承套裝在空心軸上，第一軸承端蓋與第一軸承支座可拆卸連接，液、氣進出管內外相套且一端置於殼體內，氣體出管上設有氣體出孔，液體進管的側壁位於殼體內的一端上設有出液孔，殼體的上下端面及側壁上固裝有外伸管。本發明用於氣、液兩相反應及後續的分離。
文檔編號B01J19/18GK102000539SQ20101027927
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者吳少華, 孫龍, 李振男, 柴政, 王悅新, 謝敏, 高建民 申請人:哈爾濱工業大學