спхфу Метода Расчет и проект аппаратов с мешалкой Иванов, Алферова 2016

Рис. 8. Рамная мешалка типа 9.

31

С помощью ступицы, конструкции и размеры [37] которой приведены на рис. 14 и в таблице 37 «Методических указаний и заданий», мешалка крепится к валу привода. При этом расстояние hм мешалки от эллиптического днища корпуса рекомендуется принимать следующим (рис. 16):

–для рамной мешалки (тип 9) hм = 0,05 dm;

–для лопастной мешалки (тип 3) hм = 0,3 dm;

–для трехлопастной (тип 1) и турбинной (тип 6)

мешалок hм = dм.

В аппаратах с коническими днищами рекомендуются принимать для рамной мешалки (тип 9) значения hм = 0,3 dм ; для лопастной (тип

3), трехлопастной (тип 1) и турбинной (тип 6) мешалок – hм = 1,5 dм.

3.2. Выбор привода к мешалке

Привод мешалки включает в себя мотор-редуктор, стойку, муфту, вал и уплотнение места его ввода в крышку аппарата (рис. 9–14). Мотор-ре- дуктор представляет собой электродвигатель в обычном или взрывозащитном исполнении в комплекте с редуктором [12, 13, 34]. Характеризуется мотор-редуктор мощностью электродвигателя и частотой вращения выходного вала редуктора.

Входными параметрами выбора мотор-редуктора являются приведенные в техническом задании мощность перемешивания Nм и частота вращения nм мешалки (Приложение 8). При этом стандартную частоту вращения принимают ближайшую (большую или меньшую) по отношению к заданной, а мощность Nд двигателя принимают только большую по отношению к Nм.

Мощность, затрачиваемая на перемешивание рабочей среды, пропорциональна частоте вращения вала nм3. Если выбирается мотор-редуктор с частотой вращения выходного вала nр, большей, чемзаданное значение nм то потребляемую мощность необходимо скорректировать:

Nм = (Nм)3 (nр/ nм)3,

где (Nм)3 – мощность перемешивания, указанная в задании.

3.2.1. Стойка привода

Стойка привода предназначена для размещения мотор-редуктора на крышке аппарата с механическим перемешивающим устройством. Основное требование к стойке привода – надежность, прочность и устойчивость расположения мотор-редуктора и валов. В стойке привода располагаются муфта, передающая крутящий момент от выходного вала

32

редуктора к валу мешалки, опорный и опорно-упорный подшипники, модуль уплотнения вала мешалки в месте выхода его из крышки аппарата. Габариты стойки привода обусловлены прежде всего мощностью, потребляемой мешалкой. Эта мощность определяет размеры мотор-редуктора, вала, муфты, подшипников. Размеры и конфигурация модуля уплотнения связаны с условиями эксплуатации.

Виброустойчивость вала мешалки зависит, в частности, от соот - ношения расстояния между опорами вала в стойке привода и длины консольной части вала. Конструкция стойки привода должна обе - спечивать удобство монтажа и эксплуатации узлов приводной части реактора с мешалкой. С этой целью в корпусе стойки выполняют - ся окна, обеспечивающие доступ к муфте, опорам вала и к модулю уплотнения.

Вкурсовом проекте необходимо показать конфигурацию стойки привода и узлы, располагающиеся внутри стойки. До недавнего времени стойки привода изготавливались в соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 26-01-109-85, который регламентировал типы, конструкции и основные размеры вертикальных стоек приводов для аппарата с перемешивающими устройствами на давление не более 1,6 МПа с диаметром вала в зоне уплотнительного устройства от 40 до 130 мм. В зависимости от объема аппарата и типа уплотнения ОСТом предлагалось пять типов стоек различного исполнения.

Внастоящее время срок действия ОСТа на стойки истек, стандартные стойки не выпускаются. Заводы-изготовители реакторов с мешалками проектируют и изготавливают стойки самостоятельно, причем присоединительные размеры стойки увязываются с размерами мотор-редукто- ров, выпускаемых в расширенной номенклатуре. Обычно такие стойки изготавливаются из трубы с приваренными фланцами присоединения к мотор-редуктору и к несущей опоре на крышке аппарата; внутри трубы стойкипривариваютсяперегородкидлякреплениямодулейопорно-упор- ного и опорного подшипника.

Упрощенный примертакого исполнения стойки показан на рис. 9. Мо- тор-редуктор 1 базируется на верхнем фланце стойки привода 2 и передает крутящий момент валу мешалки через муфту 3 (например, с продольным разъемом). Вал установлен на радиально-осевом (4) и радиальном (5) подшипниках. Модуль уплотнения 6 крепится на бобышке опоры 7, с которойстыкуетсянижний фланецспомощью,например,шпилеквколичестве 12 штук, расположенных на диаметре D. Для удобства монтажа и эксплуатации в трубе стойки выполняются окна шириной L.

При этом принять l1 = 300 мм; l = 400 мм, Hcm (высота стойки) принимается конструктивно.

33

ст

Рис. 9. Стойка привода.

34

В курсовом проекте размеры верхнего фланца стойки необходимо согласовать с присоединительными размерами выбранного мотор-редукто- ра. Для ориентации в конкретных размерах стойки можно использовать рекомендации ОСТ 26-01-109-85. Параметры уплотнений места выхода вала из корпуса аппарата должны соответствовать для торцевых – ОСТ

26-01-1243-81, для сальниковых уплотнений – ОСТ 26-01-1247-75.

3.2.2. Уплотнения валов

Наибольшее применение в аппаратах с перемешивающими устройствами находят сальниковые и торцовые уплотнения [36].

Всоответствии с РТМ 26-01-91-76 сальниковые уплотнения применяются при давлении до 0,6 МПа при температуре среды в аппарате от 30 до 250 ºС и частоте вращения вала от 5 до 320 об/мин. Среда в зоне уплотнения допускается парогазовая, жидкостная, абразивная, агрессивная.

Вкачестве сальниковой набивки используются [6] хлопчатобумажное, асбестовое сухое или пропитанное волокно, набивка из стружки, фторопласта, фторопластографитовая композиция. Также допускается применение пакета резиновых манжет. Не рекомендуется ставить сальниковые уплотнения на взрывопожароопасные, ядовитые, легколетучие

итоксичные среды. Схема сальникового уплотнения показана на рис. 10.

Рис. 10. Схема сальникового уплотнения.

1 – вал; 2 – втулка нажимная; 3 – болт, гайка; 4 – набивка; 5 – корпус сальника; 6 – крышка аппарата.

35

Если в аппарате отсутствует избыточное давление (он работает «под наливом»), то в качестве уплотнения применяют гидрозатвор [38]. Схема гидрозатвора представлена на рис. 11. Он состоит из кольцевой полости 2, приваренной к крышке 4 аппарата. Кольцевая полость заполнена жидкостью, в которую опущен кожух 3, герметично укрепленный на валу 1 и вращающийся вместе с ним. Таким образом, столб жидкости в кольцевой полости предотвращает попадание паров среды в атмосферу.

Рис. 11. Принципиальная схема гидрозатвора.

1 – вал; 2 – кольцевая полость; 3 – кожух; 4 – крышка.

С целью предотвращения вытекания масла в подшипниковых узлах применяются резиновые манжеты [23]. Они используются для работы в минеральных маслах, воде, дизельном топливе при избыточном давлении до 0,05 МПа, окружной скорости вала до 20 м/с и температуре в месте контакта с валом от –45 до +150 ºС. Изображение манжеты и схема манжетного уплотнения приведены соответственно на рис. 12 и 13.

В качестве уплотнения вала в месте выхода из крышки аппарата широко распространены торцевые уплотнения, что объясняется их следующими преимуществами:

–не требуют обслуживания в период нормальной работы;

–работают с малой утечкой газа или пара из аппарата или без утечки;

–при соблюдении нормальных условий эксплуатации отличаются большой долговечностью;

36

Рис. 12. Резиновая манжета.

1 – корпус; 2 – кольцевая пружина; 3 – резиновая манжета; 4 – каркас.

Рис. 13. Схема манжетного уплотнения.

1 – вал; 2 – подшипники; 3 – корпус; 4 – крышка; 5 – манжета.

37

–удовлетворительно работают в предельно тяжелых условиях: по давлению – до 45 МПа; по температуре – от 200 до 450 °C и выше (при наличии охлаждения); по скорости скольжения в парах трения – от 0 до 100 м/с и более; по агрессивности сред – в концентрированных кислотах, щелочах, радиоактивных средах; по абразивности перекачиваемых сред – содержат грунтовые, песковые, глинистые и другие примеси;

–могутбытьизготовленынавалыдиаметромотнесколькихмиллиметров до 1500 мм и более;

–мощность, которую потребляют торцевые уплотнения,

составляет 0,1 – 0,5 мощности, потребляемой сальниками;

– удовлетворительно работают при небольших радиальных биениях вала

исравнительно мало чувствительны к его небольшому осевому смещению. Для надежной работы при высоком давлении перекачиваемой среды

предназначено торцевое уплотнение (рис.14) вращающего вала насоса, содержащее невращающееся аксиально-подвижное относительно корпуса1кольцо5ивращающеесявместесваломнасосакольцо4парытрения, опирающееся на кольцо 2. Между опорным 2 и вращающимся 4 кольцами установлено резиновое кольцо 3, которое обеспечивает возможность углового поворота кольца 4 относительно кольца 2 за счет зазоров 0,05- 0,3 мм. Угловым поворотом кольца 4 обеспечивается его самоустановка относительно не вращающегося кольца 5. Аксиально-подвижное соединение между втулкой 7 и кольцом 5 уплотняется резиновым кольцом 8. Кольцо 5 прижимается в осевом направлении к кольцу 4 пружинами 6. При работе со средами с температурой выше 200 °C, уплотнительные кольца заменяют сильфонными уплотнениями.

При разработке новых технологических линий химических и нефтехимических производств учитываются:

1.рабочие параметры уплотнения и среды (скорость скольжения в паре трения, давление, температура, наличие абразива, смазывающая способность жидкости, вибрация и т.п.);

2.требования к уплотнению (допустимая утечка, потери, на трение, износ пары трения, надежность, ресурс работы);

3.место установки уплотнения;

4.категория помещения;

5.первоначальная стоимость уплотнения (при изготовлении требуется тщательное соблюдение технологии) и затраты на его установку (при соблюдении определенных требований по монтажу);

6.текущие расходы (потери тепла и давления вследствие утечки через уплотнение, повреждение деталей и узлов из-за постепенного вредного воздействия продуктов утечки, затраты на перемонтаж уплотнения при его замене и др.);

7.затраты из-за внезапной разгерметизации уплотнения.

38

Рис. 14. Схема торцевого уплотнения с самоустанавливающимся вращающимся кольцом пары трения.

1 – корпус; 2 – опорное кольцо; 3 – резиновое кольцо; 4 – кольцо пары трения, вращающееся вместе с валом; 5 – невращающееся аксиально– подвижное относительно корпуса кольцо; 6 – пружина; 7 – втулка; 8 – резиновое кольцо.

Высокую степень герметичности подвижного соединения вращающегося вала насоса в течение длительного времени обеспечивает торцевое уплотнение (рис.15) с изнашиваемым вращающимся кольцом пары трения. В корпусе 2 насоса установлено невращающееся кольцо 7 пары трения, а на валу 1 в уплотнительном элементе 3, обжатом кольцом 5, размещено вращающееся кольцо 6, поджатое пружинами 4 к невращающемусякольцу7.Кольцо6парытрениявыполненоизменееизносостойкого

39

материала,чемкольцо7,иимеетповерхностиА иБ,ограничивающиеего контактную площадь. Образующие этих поверхностей выполнены под углом к оси вращения так, что по мере изнашивания контактная площадь кольца 6 уменьшается.

Рис. 15. Торцевое уплотнение с изнашиваемым кольцом пары трения. 1 – вал; 2 – корпус; 3 – уплотнительный элемент; 4 – пружина;

5 – обжимное кольцо; 6 – кольцо пары трения; 7 – невращающееся кольцо пары трения.

40