磁力驱动搅拌器的发展和应用.pdf

第40卷第4期
化工机被
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磁力驱动搅拌器的发展和应用
陈士清施光明李泉2王隶陵刘
(1.四川大学化学工程工学院;2.成都英德工业投备安装有限公司)
摘冥根据迸年乘的有关資料,主要介绍了力驱劝搅持器的原理、分类、特点及国内外发帳和应用
椅,总结了力搅摔器在设计和使用中出现的问题及解决施,并展望了其发最前录。
关漏力惠动搅井器卫生缓力抚拌器涡流效应滑动承
中阳分号TQ051.7文标识A文拿编号02546094(2013)04041S-0
随着医药、食品、有机合成、石油化工以及核1.2分类
工业等行业的发展,工业中对一些易燃、易爆、有
磁力搅拌器可依据不同的方法分类。按磁力
译、强腐蚀性和贵重介质的攬拌或搅拌反应过程传动装置的结构可将其分为圆筒式磁力搅拌器和
的要求越来越严格,对反应设备清洗和灭菌的要圆盘式磁力搅拌器;按其应用領域可分为工业用
求也十分苛刻叫。因此,在上述工况中所使用的磁力搅拌器和实验室用磁力擻拌器:按放置方式
搅拌釜或搅拌反应釜,其密封耍求是应做到零泄可分为顶入式磁力搅拌器、底入式磁力搅拌器和
漏。在此背景下,磁力密封技术已成为必然的选旁人式磁力搅拌器。
择,磁力釜(或磁力搅拌器)应运而生以。磁力釜1.2.1圆筒式磁力搅拌器
以静密封结构取代动密封,该结构无接触传递力
圆筒式磁力耦合传动搅拌器是以外磁环套内
矩,能徇底解决机械密封与填料密封的泄问题,磁环,并在内外磁环之间设量隔离套,三者同心安
并且搅拌部件处于绝对密封状态,是石油化工、有装,工作面均为圆柱面,磁体星瓦形。该传动形式
机合成食品加工、生物制药过程中进行碗化、氢传递力矩较大,对高黏度的物料地有足够的力矩
化、氧化及发酵等反应的选择趋勢。
进行充分搅拌,适用于高转速场合。因此,生
磁力党拌、的原理及分类
产用设备主要采用该形式的磁力传动搅拌器。
1.1.原理及结构
1.2.2圆盘式磁力搅拌器
磁力搅拌器是磁力联轴器与搅拌装置的结
圆盘式磁力耦合传动搅拌器中两磁环相向安
合,是磁力传动技术的成功应用之一。所谓磁力装,工作面为互相平行的平面,磁体呈扇形。在耦
传动是指以现代磁学为基础,利用永磁材料之间合传动的两磁环之间,通常需设隔离密對罩。该
的磁力調合作用实现无接触传递力矩的一种实用传动形式可简化磁钢的几何尺寸和磁力传动装蟹
技术。磁力传动由磁力联轴器来完成り。磁力的轴向尺寸,但传递的力矩较小,故通常只适用于
拌器的结物主要包括马达、搅拌装置、主动磁转实验室进行气、液相混合反应的小型反应釜等低
子、从动藏转子以及隔离套等零部件。其中马达转速场合。
通过传动轴将动力传递给主动磁转子,在磁力1.2.3实验室用磁力境拌器
合的作用下从动磁转子开姈转动,从而带动与从
目前实验室中使用的搅拌器主要有电动搅拌
动磁转子联接在一起的搅拌装置转动,以达到搅器和磁力搅拌器两种。实验室用磁力搅拌器主要
拌的目的]。
用于如热或加热搅拌同时进行,适用于黏調度不
陈土,女,1987年8月,硕士研究生。四川省成都市,610065
万方数据
化工机械
2013年
是很大的液体或固液混合物。使用时,先将液体括轮毂轴承、定位轴承以及密封圈等。此种搅拌
放入容器中,再将搅拌子放入液体中,当底座产生装置的特点是:确保罐体完整性、底部安装、传动
磁场后,利用磁力耦合和漩涡的原理,带动搅拌子轴短、结枘紧凑、易拆卸;允许高转速,自润滑冷
做圆周循环运动,从而达到攬拌液体的目的。
却,低液位搅拌很出色,无颗粒物产生;可实现在
与电动搅拌器相比磁力搅拌器的优点有
线清洗和在线灭菌(CP/SIP),结构设计符合
a.噪音小,调速平稳
GMP要求。
b.可以在密闭的容器中进行混合,使用方
现代工业在快速发展的同时,保护环境、节约
便
能源越来越受到各个国家的关注,这也驱使技术
c.搅拌子是由优质磁钢包聚四氯乙烯精装备向大型化、高效能发展,但大容积磁力瓮中境
制而成的,耐热、耐磨、耐腐蚀;
拌效率明显降低。这是因为影响拌效率的因素比
d.可与底部温度控制装置配合,使液体受较复杂,并不是单一地遵从几何放大规律,在放大
热更均匀。故可根据具体的实验要求控制并维持常规的顶入式或底入式磁力搅拌装置时,设备造
样本温度,极大地提高了实验的重复性。
价、能耗和负荷成为主要的约束条件时。此时,
1.2.4工业用磁力搅拌器
一种高效能的搅拌装置一一旁入式磁力搅拌器出
工业用磁力搅拌器主要包括:顶入式磁力搅现在工业应用中。旁入式磁力搅拌器(亦称磁力
拌器、底人式磁力搅拌器和旁入式磁力搅拌器。传动侧搅拌)是将磁力搅拌装置安装在设备筒体
顶人式磁力搅拌器是将磁力搅拌装置安装在的側壁上适当的深度位置,同时采用多种搅拌楽
立式设备筒的中心线上或在立式容器上偏心安叶的组合形式,定向布置,使其达到最佳搅拌效
装,有时为了防止涡流的产生可将搅拌轴斜插入果。此形式在大型储棺中投入少量的功率便可以
简体内。顶入式磁力搅拌器由电机、减速器、传动得到适当的境拌效果,故被广泛采用?。
轴、主动磁钢、隔离套、从动磁钢、联轴器、搅拌轴2磁力搅拌器的发展历史与应用情况
和桨叶组成,有的还设有冷却结构。这种结构的
早在20世纪30年代,人们已经对磁力驱动
优点是;主动磁体与从动磁体间无轴向吸引力,且技术在搅拌反应釜中的应用问题进行了探讨和展
永磁耦合部分远离被搅拌的液体,磁体受高温或望,40年代出现了简易磁力驱动搅拌器(如美国
腐蚀的影响小,搅拌液体中允许夹带颗粒物
专利 Magnetic Stirrer),这种简易的搅拌器是在
然而,随着工业的快速发展,设备有向大型化个玻璃器皿底部的外侧装有水磁元件,器皿内部
发展的趋势,容器的大型化使釜型由细长型向矮放置一个磁性搅拌子,当外部永磁元件旋转时,带
胖型发展,这使得工业应用中对搅拌设备的崙求动磁性搅拌子运动,从而达到攬拌介质的目的。
也越来越趋向于大型化,但大型化顶人式磁力境
永磁传动技术用于化工搅拌的密封始于20世
拌器又存在以下问题
纪机年代,由于当时的磁性材料性能差,传动装置
a.搅拌轴悬臂过长、轴临界转速低、抗弯能体积大,形响了其在化王搅拌方面的应用。随着磁
力差,搅拌时容易弯曲变形甚至折断,影响搅拌效性材料的发展,20世纪70年代国际上开始重视对
果;当产生摆动时,会导致内磁钢转子与隔离套内磁力驱动技术的研究。80年代初,由于磁性材
壁发生摩擦,缔短设备的使用寿命;
料的快速发展,磁路设计也有一定进展。并出现了
b.境拌轴直径一般都很大,所传递的扭矩叶轮式下磁力搅拌器,美国专利 Magnetic Mixer 3就
很大,而轴承、磁力合装置的制造均受到限制。
是典型的叶轮式下磁力搅拌器。同时,德、日等国
由于顶入式磁力搅拌器存在上述缺陷,许多家也相继报道研制出了小型磁力驱动反应。90
新技术的工程设计需采用底入式磁力搅拌器,特年代,卫生级下磁力搅拌器逐渐发展起来,其结构
别对于那些在搅拌或反应中物料容易出现沉淀的更简单、更开放,搅拌桨叶与从动转子整体加工,且
工况下更能体现出该种形式的优越性。底入式磁推拉组合磁路已比较成熟,可传递更大的磁扭矩。
力搅拌器是将磁力搅拌装置安装在设备的底部,关键部件轴承,采用的是硬质合金。