CN111229132A - 一种改进的细粉状催化剂计量配给装置 - Google Patents

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Abstract

一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，属于机械领域，包括中部法兰、底部法兰、过滤装置、螺旋搅拌器、计量组件、下料组件、驱动轴、轴支撑组件、驱动装置。中部法兰装置于底部法兰上部，底部法兰为分体式结构，过滤装置布置于中部法兰上部，螺旋搅拌器由驱动轴支撑并带动旋转，其内部设有中心孔，计量组件从上到下依次布置浮动盖板、浮动盘、计量盘、耐磨盘，下料组件由法兰本体支撑轴支撑组件由铜套环、盘根、调心轴承、弹性联轴器构成。本发明结构紧凑，在实现细粉状催化剂精确计量的同时降低了关键件底部法兰的加工难度。此外，通过消除驱动轴同轴度原理误差和增强装置运转对同轴度误差的适应性，降低了驱动轴同轴度误差对于装置运转的影响。

Description

一种改进的细粉状催化剂计量配给装置
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，主要应用于催化剂精确计量供给的气体烯烃聚合反应中，还涉及一种关键件底部法兰便于制造的催化剂计量配给装置，更涉及一种对驱动轴同轴度误差适应性好的催化剂计量配给装置。
背景技术
在涉及大量烯烃聚合反应的石油化工行业，能否长期稳定计量配给催化剂直接决定产品的质量和持续生产率。国内用于连续聚合反应的催化剂配给装置，已基本实现催化剂的计量供给，但装置关键件加工难度高、催化剂计量供给持续性差仍是两大技术性难题。
200610064918.8专利，公开了一种催化剂配给装置，该装置结构紧凑、装拆方便并可实现催化剂的精确调节。但装置关键件底部法兰3要求加工精度高成为其推广使用的一大障碍。其结构如图1所示。
200780045808.X专利，公开了一种国内广泛使用的进口催化剂配给装置，其通过旋转的螺旋搅拌器203带动计量盘205旋转，实现催化剂的计量供给，螺旋搅拌器203由与其配合的驱动轴217传递扭矩。但装置螺旋搅拌器203、计量盘205两者的驱动方式存在缺陷。其结构如图2所示。
(1)搅拌器203同时传递扭矩和切向力给计量盘205，附加的切向力会导致驱动轴217同轴度误差不断增大。
(2)随着计量盘与非旋转组件接触面215和接触面503低摩擦材料层的磨损，搅拌器203传递扭矩增大；因轴向密封件227为弹性元件，因此同轴度误差引起的驱动轴217的角度倾斜会使驱动轴217装配的安全销承受多余的剪切力；不断增大的传递扭矩、多余的剪切力会使安全销过早过载剪断，使固体供给装置提前失去安全保护。
不断增大的同轴度误差引发的弹性元件盘根227磨损、安全销的过早剪断将直接降低装置的长期运转可靠性。
由此可见，降低催化剂计量配给装置关键件加工难度、提升装置长期运转可靠性是当前固体催化剂加料装置的两大发展趋势。为降低装置关键件底部法兰的加工难度并同时提升催化剂持续计量配给的能力，本发明提出了一种更适合国产化推广的改进的细粉状催化剂计量配给装置。
发明内容
针对现有技术中存在的难题。本发明提供一种改进的催化剂计量配给装置，其降低了关键件底部法兰的加工难度，通过改进螺旋搅拌器、计量盘的驱动结构以及改善传动轴的支撑提升了装置运转对驱动轴同轴度误差的适应性，由此增强了催化剂持续计量配给的能力。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，包括中部法兰1、底部法兰2、过滤装置3、螺旋搅拌器5、计量组件6、下料组件9、驱动轴12、轴支撑组件、驱动装置。
所述的中部法兰1装置于底部法兰2的上部，是催化剂的中间过渡容器。
所述的底部法兰2为分体式结构，由吊耳201、法兰本体202、轴承固定板203、微调螺钉204、螺柱205、下支板206组合装配而成。具体结构为：所述吊耳201对称焊接于法兰本体202圆周表面；所述法兰本体202开有两个下料孔；所述轴承固定板203布置于底部法兰2中部，轴承固定板203与螺柱205实现孔轴配合；除轴承固定板203通过微调螺钉204保持合适的轴向位置外，其余各部分均焊为一体。
所述的过滤装置3布置于中部法兰1上部。
所述的螺旋搅拌器5由驱动轴12支撑并带动旋转，其底平面与耐磨盘604留有适当间隙；螺旋搅拌器5内部设有中心孔，其内孔上部与驱动轴12直接配合，其内孔下部为一段锥形孔。其下部圆周方向有2个用于存放驱动销7的销孔。对应地，与螺旋搅拌器5下部配合的计量盘603，其上部开有2个容纳驱动销7的凹槽6031。
所述的计量组件6包括浮动盖板601、浮动盘602、计量盘603、耐磨盘604。并从上到下依次布置，除计量盘603外，其余组件均为非旋转组件。具体结构为：所述浮动盖板601与法兰本体202固定；浮动盘602下表面覆有非金属耐磨材料；浮动盖板601与浮动盘602之间设有弹簧自动补偿装置，可保证运转过程中浮动盘602与计量盘603紧密贴合；所述计量盘603由螺旋搅拌器5通过驱动销7带动旋转；所述耐磨盘604装置于法兰本体202底部，其上表面覆有非金属耐磨材料。
所述的下料组件9由法兰本体202支撑，装设于法兰本体202下料孔处。
所述的驱动轴12为两段阶梯轴，轴肩位于驱动轴中部，用于确定锥形导套8轴向位置。驱动轴12依次穿过螺旋搅拌器5内孔、法兰本体202中心孔、轴承13内孔，在末端通过联轴器14与减速机15输出轴连接，驱动轴12尾端设有存放安全销4的贯通销孔。
所述的轴支撑组件包括铜套环10、盘根11、轴承13、联轴器14。其中：所述铜套环10、盘根11装设于法兰本体202中心孔，并与驱动轴12形成过盈配合；所述轴承13安放在轴承固定板203上，所述联轴器上半部分加工有用于存放安全销4的U形槽141。
所述的驱动装置包括安全销4、驱动销7、减速机15、电机16。所述安全销4装配在驱动轴12末端的贯通销孔内，可起到过载保护作用；驱动销7与螺旋搅拌器5下部圆柱体的销孔配合；减速机15和驱动轴12通过联轴器14、安全销4实现扭矩传递。所述电机16与减速机15连接。
进一步地，为在催化剂计量配给准确的同时降低底部法兰2的加工难度，所述底部法兰2各组成部件，法兰本体202由高精度机床保证加工精度，可保证其上下表面的平行度，以及下表面与下料组件9接触部分的局部粗糙度，其余组件按经济精度加工。装置试车前各部分简单装配，试车时根据运转需要调节底部法兰2各部分装配。所述轴承固定板203每个侧面各钻有两个螺纹孔，螺纹孔邻近竖直棱边布置；所述微调螺钉204与轴承固定板203侧壁的螺纹孔配合；所述螺柱205与轴承固定板203配合性质为间隙配合；通过调节微调螺钉204，可避免轴承13卡死，保证驱动轴12的回转精度。通过调节微调螺钉204确定组件合适位置后，再精确固定、焊为一体。
进一步地，为避免现有技术中安全销4因承受多余剪切力而过早折断，所述安全销4从贯通销孔的伸出部分在U形槽141的中部。
进一步地，为消除现有技术中驱动轴12相对于底部法兰2中心孔同轴度的原理误差。所述螺旋搅拌器5下部圆周体的销孔为对称销孔，对应地，与螺旋搅拌器5下部配合的计量盘603上部凹槽6031为对称式。此外，所述螺旋搅拌器5内部锥形孔与锥形导套8形成同轴度精度高的锥面配合。
进一步地，为增强装置运转对同轴度误差的适应性。所述轴承13为调心轴承，可对驱动轴12的同轴度误差进行补偿；所述联轴器14为梅花形弹性联轴器，可补偿驱动轴12与减速机15输出轴的相对偏移。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：所述的催化剂计量配给装置结构紧凑，在实现细粉状催化剂精确计量的同时降低了关键件底部法兰的加工难度。此外，通过消除驱动轴同轴度原理误差和增强装置运转对同轴度误差的适应性，大大降低了驱动轴同轴度误差对于装置运转的影响。
附图说明
图1为从200610064918.8专利复制的现有技术的催化剂计量配给装置局部剖视示意图；
图2为从200780045808.X专利复制的现有技术的催化剂计量配给装置的剖面图；
图3为本发明结构总体局部剖视示意图；
图4为计量部分放大剖面图；
图5为分体式底部法兰结构示意图；
图6为轴承固定板断面图；
图7为剪切销与U形槽配合示意图；
图8(a)为计量盘的主视图；
图8(b)为计量盘的俯视图；
图中：1中部法兰；2底部法兰，201吊耳，202法兰本体，203轴承固定板，204微调螺钉，205螺柱，206下支板；3过滤装置；4安全销；5螺旋搅拌器；6计量组件，601浮动盖板，602浮动盘，603计量盘，6031凹槽，604耐磨盘；7驱动销；8锥形导套；9下料组件；10铜套环；11盘根；12驱动轴；13轴承；14联轴器，141 U形槽；15减速机；16电机。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，一种改进的细粉状催化剂计量配给装置主要由中部法兰1、底部法兰2、过滤装置3、螺旋搅拌器5、计量组件6、下料组件9、驱动轴12、轴支撑组件、驱动装置组成。
所述中部法兰1是催化剂的中间过渡容器，装置于底部法兰2的上部。
所述底部法兰2为分体式结构，由吊耳201、法兰本体202、轴承固定板203、微调螺钉204、螺柱205、下支板206组合装配而成。具体结构为：所述吊耳201对称焊接于法兰本体202圆周表面；所述法兰本体202开有两个下料孔，当计量盘601上的计量孔与下料孔相对时，催化剂在重力作用下从计量孔掉落到下料组件9内。为保证催化剂计量准确，法兰本体202由高精度机床保证加工精度，由此保证其上下表面的平行度，以及下表面与下料组件接触部分的局部粗糙度，其余各组件按经济精度加工；所述轴承固定板203设置在底部法兰2中部，其侧壁钻有螺纹孔(4个侧壁共钻有8个螺纹孔)，螺纹孔邻近竖直棱边布置；所述微调螺钉204与轴承固定板203侧壁的螺纹孔配合；所述螺柱205与轴承固定板203配合性质为间隙配合，以实现微调螺钉204可调节；除轴承固定板203通过微调螺钉204保持合适的轴向位置外，其余各部分均焊为一体，焊缝位置参见图5。
所述的过滤装置3布置于中部法兰1上部，可防止大颗粒催化剂堵塞计量组件。
具体地，过滤能力大于催化剂加料速率。
所述的螺旋搅拌器5由驱动轴12支撑并带动旋转，主要起松动催化剂作用。其底平面与耐磨盘604留有适当间隙；其内孔上部与驱动轴12直接配合；其内部中心孔下部为一段锥形孔，该锥形孔与锥形导套8形成锥面配合，利用锥面配合同轴度精度高的特点，可减小运转过程中驱动轴12的同轴度误差；其下部圆周方向设于存放驱动销7的2个对称销孔。驱动销7对称布置可消除装置运转时驱动轴12相对于底部法兰2中心孔同轴度的原理误差。
所述的计量组件6包括浮动盖板601、浮动盘602、计量盘603、耐磨盘604。并从上到下依次布置，除计量盘603外，其余组件均为非旋转组件。其中：浮动盖板601与法兰本体202固定为一体；浮动盘602下表面覆有耐磨材料；浮动盖板601与浮动盘602之间设有弹簧自动补偿装置，可使运转过程中浮动盘602与计量盘603紧密贴合，避免催化剂强制加料现象；计量盘603由螺旋搅拌器5带动旋转，其上部对称开有2个容纳驱动销7的凹槽6031；耐磨盘604固定于法兰本体202底部，其与计量盘603下表面接触面覆有非金属耐磨材料。
所述的下料组件9由法兰本体202支撑，装设于法兰本体202下料孔处。可带动催化剂连续进入反应容器。
所述的驱动轴12为两段阶梯轴，轴肩位于驱动轴中部，可确定锥形导套8的轴向位置。驱动轴12上部支撑有螺旋搅拌器，并依次穿过螺旋搅拌器5内孔、法兰本体202中心孔，在中部由轴承13支撑，在末端通过联轴器14与减速机15输出轴连接，驱动轴12尾端设有存放安全销4的贯通销孔。
所述的轴支撑组件包括铜套环10、盘根11、轴承13、联轴器14。其中：铜套环10、盘根11装设于法兰本体202中心孔，并与驱动轴12形成过盈配合；轴承13为调心轴承，安放在轴承固定板203上，其调心性能可对驱动轴12同轴度误差进行补偿；联轴器14上半部分加工有用于存放安全销4的U形槽141。
所述的驱动装置包括安全销4、驱动销7、减速机15、电机16。装配在驱动轴12末端贯通销孔内的安全销4起过载保护作用，其伸出部分位于U形槽141中部，以保证安全销4仅受纯扭矩，避免承受多余剪切力；驱动销7与螺旋搅拌器5下部圆柱体的销孔配合；减速机15和驱动轴12通过联轴器14、安全销4实现扭矩传递。
具体地，通过调节微调螺钉204，可避免轴承13卡死，保证驱动轴12的回转精度。所述调心轴承13的内圈、球、保持架可相对外圈进行一定角度的旋转，具有自动调心能力，其调心能力可以对同轴度误差进行补偿。参见图5，因轴承固定板203与螺柱205实现的孔轴配合均为间隙配合，参见图6，因此可通过调节轴承固定板203侧壁的8个微调螺钉204，调节调心轴承13内外圈的相对倾斜程度，使内外圈相对倾斜程度在允许范围内，避免轴承卡死，以实现调心轴承13的自动调心功能，最终保证驱动轴12的回转精度。
优选地，所述联轴器14为梅花形弹性联轴器，其通过凸爪与弹性元件之间的挤压传递动力，弹性元件产生的弹性变形可补偿连接两轴相对偏移，实现减振缓冲。因此该型联轴器可削弱减速机15输出轴与驱动轴12相对偏移对驱动轴12同轴度误差的影响。
可知，本发明完全具备细粉状催化剂精确计量配给能力。装置运转时，催化剂在重力作用下，经过滤装置3进入中部法兰1内，驱动装置带动螺旋搅拌器5旋转，使催化剂落到计量盘603上，在浮动盖板601和浮动盘602作用下，催化剂填满计量盘603的每个计量孔，随着螺旋搅拌器5带动计量盘603不断旋转，计量孔中的催化剂通过底部法兰2上的下料孔进入下料组件9，最后供给反应容器。
又知，底部法兰2采用分体式结构，用较低的零件精度、很少的装配劳动量，降低了底部法兰2的加工难度，达到了配给装置正常运转所需的装配精度。并可通过调节微调螺钉204，避免轴承13卡死，保证驱动轴12的回转精度。
再知，由于在梅花形弹性联轴器14的上半部分加工有U形槽141，安全销4设置在U形槽141的中部，且直接与U形槽141侧壁接触，使安全销4在传递扭矩的过程中不会因驱动轴12的同轴度误差承受多余的轴向力，避免了现有技术中安全销4存在的过载折断现象。通过改进螺旋搅拌器5和计量盘603之间的驱动结构，加之，锥形导套8与螺旋搅拌器5锥形孔形成的锥面配合具有同轴度精度高的特点，消除了现有技术中驱动轴12相对于底部法兰2中心孔同轴度的原理误差；通过采用调心轴承13和梅花形弹性联轴器14，改善了驱动轴12的支撑，提升了催化剂配给装置对驱动轴12同轴度误差的适应能力。从而，大大减弱驱动轴同轴度误差对装置运转的影响。
本发明在满足装置运转需求的情况下通过分体式加工降低了关键件底部法兰加工难度；通过改进螺旋搅拌器和计量盘的驱动结构，消除驱动轴相对于底部法兰中心孔的原理性误差；通过改变安全销的放置方式，避免安全销的过早剪断；轴支撑组件改善驱动轴支撑，提升装置对驱动轴同轴度误差的适应性。综合来看，本发明有利于增强催化剂计量配给的持续性。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，其中部法兰(1)装置于底部法兰(2)上部，是催化剂的中间过渡容器，过滤装置(3)布置于中部法兰(1)上部，下料组件(9)由底部法兰(2)支撑；其特征在于，还包括底部法兰(2)、螺旋搅拌器(5)、计量组件(6)、驱动轴(12)、轴支撑组件、驱动装置；
所述的中部法兰(1)装置于底部法兰(2)的上部，是催化剂的中间过渡容器；
所述的底部法兰(2)为分体式结构，由吊耳(201)、法兰本体(202)、轴承固定板(203)、微调螺钉(204)、螺柱(205)组合装配而成；所述吊耳(201)对称设于法兰本体(202)圆周表面；所述法兰本体(202)开有两个下料孔；所述轴承固定板(203)布置于底部法兰(2)中部，轴承固定板(203)与螺柱(205)实现孔轴配合；除轴承固定板(203)通过微调螺钉(204)保持合适的轴向位置外，其余各部分均焊为一体；所述下料组件(9)由法兰本体(202)支撑，装设于法兰本体(202)下料孔处；
所述的过滤装置(3)布置于中部法兰(1)上部；
所述的螺旋搅拌器(5)由驱动轴(12)支撑并带动旋转，其底平面与耐磨盘(604)留有适当间隙；螺旋搅拌器(5)内部设有中心孔，中心孔上部与驱动轴(12)直接配合，中心孔下部为一段锥形孔，该锥形孔与锥形导套(8)形成同轴度精度高的锥面配合；螺旋搅拌器(5)下部圆周方向对称开有2个用于存放驱动销(7)的销孔；对应地，与螺旋搅拌器(5)下部配合的计量盘(603)，其上部开有2个对称的用于容纳驱动销(7)的凹槽(6031)；
所述的计量组件(6)包括浮动盖板(601)、浮动盘(602)、计量盘(603)、耐磨盘(604)；并从上到下依次布置，除计量盘(603)外，其余组件均为非旋转组件；所述浮动盖板(601)与法兰本体(202)固定；浮动盘(602)下表面覆有非金属耐磨材料；浮动盖板(601)与浮动盘(602)之间设有弹簧自动补偿装置，用于保证运转过程中浮动盘(602)与计量盘(603)紧密贴合；所述计量盘(603)由螺旋搅拌器(5)通过驱动销(7)带动旋转；所述耐磨盘(604)装置于法兰本体(202)底部，其上表面覆有非金属耐磨材料；
所述的驱动轴(12)为两段阶梯轴，轴肩位于驱动轴中部，用于确定锥形导套(8)轴向位置；驱动轴(12)依次穿过螺旋搅拌器(5)内孔、法兰本体(202)中心孔、轴承(13)内孔，在末端通过联轴器(14)与减速机(15)输出轴连接，驱动轴(12)尾端设有存放安全销(4)的贯通销孔；
所述的轴支撑组件包括铜套环(10)、盘根(11)、轴承(13)、联轴器(14)；所述铜套环(10)、盘根(11)装设于法兰本体(202)中心孔，并与驱动轴(12)形成过盈配合；所述轴承(13)安放在轴承固定板(203)上，所述联轴器上半部分加工有用于存放安全销(4)的U形槽(141)；
所述的驱动装置包括安全销(4)、驱动销(7)、减速机(15)、电机(16)；所述安全销(4)装配在驱动轴(12)末端的贯通销孔内，起到过载保护作用；减速机(15)和驱动轴(12)通过联轴器(14)、安全销(4)实现扭矩传递。
2.根据权利要求1所述的一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，其特征在于，为在催化剂计量配给准确的同时降低底部法兰(2)的加工难度，所述底部法兰(2)各组成部件，法兰本体(202)由高精度机床保证加工精度，其余组件按经济精度加工；装置试车前各部分简单装配，试车时根据运转需要调节底部法兰各部分装配；所述轴承固定板(203)每个侧面各钻有两个螺纹孔；所述微调螺钉(204)与轴承固定板(203)侧壁的螺纹孔配合；所述螺柱(205)与轴承固定板(203)配合性质为间隙配合；通过调节微调螺钉(204)，能够避免轴承(13)卡死，保证驱动轴(12)的回转精度；通过调节微调螺钉(204)确定组件合适位置后，再精确固定、焊为一体。
3.根据权利要求1所述的一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，其特征在于，所述安全销(4)从贯通销孔的伸出部分在U形槽(141)的中部。
4.根据权利要求1所述的一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，其特征在于，所述轴承(13)为调心轴承，用于对驱动轴(12)的同轴度误差进行补偿。
5.根据权利要求1所述的一种改进的细粉状催化剂计量配给装置，其特征在于，所述联轴器(14)为梅花形弹性联轴器，用于补偿驱动轴(12)与减速机(15)输出轴的相对偏移。
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