磁力驱动搅拌器的发展和应用

书磁力驱动搅拌器的发展和应用陈士清*1施光明1李泉2王袁隆1刘姣1(1．四川大学化学工程工学院;2．成都英德工业设备安装有限公司)摘要根据近年来的有关资料，主要介绍了磁力驱动搅拌器的原理、分类、特点及国内外发展和应用情况，总结了磁力搅拌器在设计和使用中出现的问题及解决措施，并展望了其发展前景。关键词磁力驱动搅拌器卫生级磁力搅拌器涡流效应滑动轴承中图分类号TQ051．7文献标识码A文章编号0254-6094(2013)04-0415-05随着医药、食品、有机合成、石油化工以及核工业等行业的发展，工业中对一些易燃、易爆、有毒、强腐蚀性和贵重介质的搅拌或搅拌反应过程的要求越来越严格，对反应设备清洗和灭菌的要求也十分苛刻［1］。因此，在上述工况中所使用的搅拌釜或搅拌反应釜，其密封要求是应做到零泄漏。在此背景下，磁力密封技术已成为必然的选择，磁力釜(或磁力搅拌器)应运而生［2］。磁力釜以静密封结构取代动密封，该结构无接触传递力矩，能彻底解决机械密封与填料密封的泄漏问题，并且搅拌部件处于绝对密封状态，是石油化工、有机合成、食品加工、生物制药过程中进行硫化、氢化、氧化及发酵等反应的选择趋势。1磁力搅拌器的原理及分类1．1原理及结构磁力搅拌器是磁力联轴器与搅拌装置的结合，是磁力传动技术的成功应用之一。所谓磁力传动是指以现代磁学为基础，利用永磁材料之间的磁力耦合作用实现无接触传递力矩的一种实用技术。磁力传动由磁力联轴器来完成［1］。磁力搅拌器的结构主要包括马达、搅拌装置、主动磁转子、从动磁转子以及隔离套等零部件。其中马达通过传动轴将动力传递给主动磁转子，在磁力耦合的作用下从动磁转子开始转动，从而带动与从动磁转子联接在一起的搅拌装置转动，以达到搅拌的目的［3］。1．2分类磁力搅拌器可依据不同的方法分类。按磁力传动装置的结构可将其分为圆筒式磁力搅拌器和圆盘式磁力搅拌器;按其应用领域可分为工业用磁力搅拌器和实验室用磁力搅拌器;按放置方式可分为顶入式磁力搅拌器、底入式磁力搅拌器和旁入式磁力搅拌器。1．2．1圆筒式磁力搅拌器圆筒式磁力耦合传动搅拌器是以外磁环套内磁环，并在内外磁环之间设置隔离套，三者同心安装，工作面均为圆柱面，磁体呈瓦形。该传动形式传递力矩较大，对高黏度的物料也有足够的力矩进行充分搅拌，适用于高转速场合［4］。因此，生产用设备主要采用该形式的磁力传动搅拌器。1．2．2圆盘式磁力搅拌器圆盘式磁力耦合传动搅拌器中两磁环相向安装，工作面为互相平行的平面，磁体呈扇形。在耦合传动的两磁环之间，通常需设隔离密封罩。该传动形式可简化磁钢的几何尺寸和磁力传动装置的轴向尺寸，但传递的力矩较小，故通常只适用于实验室进行气、液相混合反应的小型反应釜等低转速场合［4］。1．2．3实验室用磁力搅拌器目前实验室中使用的搅拌器主要有电动搅拌器和磁力搅拌器两种。实验室用磁力搅拌器主要用于加热或加热搅拌同时进行，适用于黏稠度不514第40卷第4期化工机械*陈士清，女，1987年8月，硕士研究生。四川省成都市，610065。是很大的液体或固液混合物。使用时，先将液体放入容器中，再将搅拌子放入液体中，当底座产生磁场后，利用磁力耦合和漩涡的原理，带动搅拌子做圆周循环运动，从而达到搅拌液体的目的。与电动搅拌器相比磁力搅拌器的优点有:a．噪音小，调速平稳;b．可以在密闭的容器中进行混合，使用方便;c．搅拌子是由优质磁钢包覆聚四氟乙烯精制而成的，耐热、耐磨、耐腐蚀;d．可与底部温度控制装置配合，使液体受热更均匀。故可根据具体的实验要求控制并维持样本温度，极大地提高了实验的重复性。1．2．4工业用磁力搅拌器工业用磁力搅拌器主要包括:顶入式磁力搅拌器、底入式磁力搅拌器和旁入式磁力搅拌器。顶入式磁力搅拌器是将磁力搅拌装置安装在立式设备筒的中心线上或在立式容器上偏心安装，有时为了防止涡流的产生可将搅拌轴斜插入筒体内。顶入式磁力搅拌器由电机、减速器、传动轴、主动磁钢、隔离套、从动磁钢、联轴器、搅拌轴和桨叶组成，有的还设有冷却结构。这种结构的优点是:主动磁体与从动磁体间无轴向吸引力，且永磁耦合部分远离被搅拌的液体，磁体受高温或腐蚀的影响小，搅拌液体中允许夹带颗粒物。然而，随着工业的快速发展，设备有向大型化发展的趋势，容器的大型化使釜型由细长型向矮胖型发展，这使得工业应用中对搅拌设备的需求也越来越趋向于大型化，但大型化顶入式磁力搅拌器又存在以下问题:a．搅拌轴悬臂过长、轴临界转速低、抗弯能力差，搅拌时容易弯曲变形甚至折断，影响搅拌效果;当产生摆动时，会导致内磁钢转子与隔离套内壁发生摩擦，缩短设备的使用寿命;b．搅拌轴直径一般都很大，所传递的扭矩很大，而轴承、磁力耦合装置的制造均受到限制。由于顶入式磁力搅拌器存在上述缺陷，许多新技术的工程设计需采用底入式磁力搅拌器，特别对于那些在搅拌或反应中物料容易