冷 菊，李 亮

（清遠(yuǎn)市互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展促進(jìn)中心，廣東 清遠(yuǎn) 511518）

0 引言

金屬加工液主要是金屬加工用的液體，主要起潤(rùn)滑和冷卻作用，兼有防銹清洗等作用，一般的金屬加工液包括切削液、切削油、乳化液、沖壓油、淬火劑、高溫油、極壓切削液、磨削液、防銹油、清洗劑、發(fā)黑劑、拉深油等[1-3]。金屬加工液在使用時(shí)需要反應(yīng)釜進(jìn)行加熱和攪拌[4]。

反應(yīng)釜是一種物理或化學(xué)反應(yīng)的容器，通過(guò)對(duì)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻及低高速的混配功能。反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過(guò)程，例如反應(yīng)器、反應(yīng)鍋、分解鍋、聚合釜等；材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾、因康鎳）合金及其他復(fù)合材料。但現(xiàn)有的金屬加工液反應(yīng)釜存在以下問(wèn)題[5-7]：無(wú)法對(duì)金屬加工液均勻加熱，反應(yīng)釜內(nèi)部反應(yīng)液最大溫差可達(dá)8～10 ℃，導(dǎo)致部分需要進(jìn)行加熱的金屬加工液無(wú)法更好地進(jìn)行反應(yīng)混合，工作時(shí)間長(zhǎng)、效率低、消耗更多的人工成本；現(xiàn)有的反應(yīng)釜在對(duì)金屬加工液的攪拌效果較差，使得無(wú)法更好地進(jìn)行攪拌。

為了解決反應(yīng)釜對(duì)金屬加工液攪拌和加熱不均勻?qū)е滦实偷膯?wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種高效金屬加工液加熱攪拌反應(yīng)釜。

1 反應(yīng)釜設(shè)計(jì)

1.1 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)特征

所設(shè)計(jì)的高效金屬加工液加熱攪拌反應(yīng)釜如圖1 和圖2 所示，反應(yīng)釜主要結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、電機(jī)、攪拌裝置、金屬柱、第一錐齒輪、連接棒、扇葉以及第二錐齒輪等。各結(jié)構(gòu)的特征在于以下幾點(diǎn)。

圖1 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)

圖2 攪拌裝置的連接結(jié)構(gòu)

1）金屬柱固定連接在內(nèi)膽內(nèi)壁，這樣可以使金屬柱保持穩(wěn)固狀態(tài)。金屬柱上固定連接有兩個(gè)第一錐齒輪和金屬管。第一錐齒輪活動(dòng)連接有第二錐齒輪，第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合傳動(dòng)。第二錐齒輪與連接棒固定連接，連接棒貫穿金屬管并與金屬管轉(zhuǎn)動(dòng)連接，位于金屬管外部的連接棒一端與扇葉固定連接。

2）機(jī)體的頂部和底部分別固定連接有進(jìn)油口和出油口，進(jìn)油口用來(lái)添加導(dǎo)熱油，出油口用來(lái)排出導(dǎo)熱油；機(jī)體外壁底部固定連接有支撐腿，其中支撐腿使反應(yīng)釜在工作時(shí)能夠穩(wěn)定的站立在地面上。機(jī)體內(nèi)壁固定連接有隔熱層，防止了加熱裝置對(duì)人的燙傷。

3）加熱裝置包括電熱絲、導(dǎo)熱油和加熱器，加熱器和電熱絲固定連接，加熱器開(kāi)啟后使電熱絲加熱提升溫度，使電熱絲固定連接在內(nèi)膽上。

4）導(dǎo)熱油填充在內(nèi)膽和隔熱層之間，電熱絲讓導(dǎo)熱油溫度提高傳遞給內(nèi)膽熱能，從而達(dá)到了對(duì)金屬加工液均勻加熱的效果；內(nèi)膽兩端分別貫穿機(jī)體固定連接有進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口用來(lái)倒入所需加熱攪拌的金屬加工液，出液口用來(lái)排出完成加熱攪拌的金屬加工液。

1.2 設(shè)計(jì)原理

本文設(shè)計(jì)的高效反應(yīng)釜可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬加工液進(jìn)行均勻的加熱和充分?jǐn)嚢璧男Ч?/p>

高效加熱攪拌反應(yīng)釜的加熱器設(shè)計(jì)在機(jī)體上，加熱器與電熱絲固定連接，電熱絲鋪設(shè)在內(nèi)膽上，機(jī)體內(nèi)壁固定連接有隔熱層。電熱絲其作用在于通過(guò)導(dǎo)熱油將熱能傳遞給內(nèi)膽，內(nèi)膽用于盛裝反應(yīng)材料金屬加工液，隔熱層即可防止熱量的損失，也能防止加熱裝置對(duì)人的燙傷。出液口用來(lái)排出完成加熱攪拌的金屬加工液，出油口用來(lái)排出導(dǎo)熱油。

高效加熱攪拌反應(yīng)釜的攪拌裝置包括金屬柱、第一錐齒輪、連接棒、扇葉和對(duì)稱設(shè)置的第二錐齒輪，金屬柱上套設(shè)有金屬管，金屬管與電機(jī)的輸出端連接，第二錐齒輪與連接棒固定連接，連接棒貫穿金屬管并與金屬管轉(zhuǎn)動(dòng)連接，位于金屬管外部的連接棒一端與扇葉固定連接，第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合傳動(dòng)。金屬柱起支撐攪拌裝置的作用；金屬管的作用在于電機(jī)與攪拌裝置的傳動(dòng)，并通過(guò)第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)扇葉；上部和底部?jī)山M扇葉用于對(duì)金屬液進(jìn)行攪拌。整個(gè)攪拌裝置通過(guò)上部和底部?jī)山M扇葉的攪拌作用對(duì)金屬加工液進(jìn)行攪拌，以確保金屬液的均勻性。

高效加熱攪拌反應(yīng)釜對(duì)金屬加工液均勻加熱的工作原理為：首先，從進(jìn)液口倒入金屬加工液，開(kāi)啟電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)金屬管轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扇葉在內(nèi)膽內(nèi)攪拌金屬加工液。接著從進(jìn)油口倒入導(dǎo)熱油，開(kāi)啟加熱器，讓電熱絲升溫加熱導(dǎo)熱油，從而達(dá)到對(duì)金屬加工液進(jìn)行均勻加熱的目的。工作完成后從出液口和出油口分別排出金屬加工液和導(dǎo)熱油。

高效加熱攪拌反應(yīng)釜對(duì)金屬加工液充分?jǐn)嚢韫ぷ髟頌椋弘姍C(jī)帶動(dòng)金屬管旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)扇葉繞著金屬管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且金屬管內(nèi)套設(shè)有固定在內(nèi)膽內(nèi)部的金屬柱，金屬柱上固定連接的第一錐齒輪與扇葉通過(guò)連接棒固定連接的第二錐齒輪嚙合，這樣金屬管在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)扇葉繞著連接棒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)Ψ磻?yīng)釜內(nèi)部的金屬加工液進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?/p>

2 應(yīng)用效果

2.1 加熱溫度

為測(cè)試高效反應(yīng)釜內(nèi)部受熱均勻性情況，分別測(cè)試金屬加工液的底部、中部以及上部反應(yīng)溫度，測(cè)試開(kāi)始時(shí)間為反應(yīng)溫度達(dá)到設(shè)置溫度后至反應(yīng)結(jié)束，詳細(xì)結(jié)果如表1 所示。從表1 中可以看出，高效反應(yīng)釜內(nèi)部金屬加工液最大相差溫度為4.6 ℃，反應(yīng)液受熱均勻性明顯優(yōu)于普通反應(yīng)釜。

表1 受熱均勻性測(cè)試

2.2 攪拌效果

為測(cè)試反應(yīng)釜對(duì)金屬加工液攪拌效果，分別測(cè)試金屬加工液的底部、中部以及上部的40 ℃下的運(yùn)動(dòng)黏度，詳細(xì)結(jié)果如表2 所示。從表2 中可以看出，高效反應(yīng)釜內(nèi)部金屬加工液不同部位的運(yùn)動(dòng)黏度最大差值為2.1 mm/s2，而普通反應(yīng)釜不同部位的運(yùn)動(dòng)黏度最大差值為5.5 mm/s2，說(shuō)明所設(shè)計(jì)的高效反應(yīng)釜其攪拌效果明顯優(yōu)于普通反應(yīng)釜。

表2 攪拌效果測(cè)試

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的高效金屬加工液加熱攪拌反應(yīng)釜，采用電機(jī)帶動(dòng)金屬管旋轉(zhuǎn)，金屬管在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)扇葉繞著連接棒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)Ψ磻?yīng)釜內(nèi)部的金屬加工液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，采用電熱絲鋪設(shè)在內(nèi)膽上，并在內(nèi)膽和隔熱層之間填充導(dǎo)熱油，這樣電熱絲加熱導(dǎo)熱油后，導(dǎo)熱油對(duì)金屬加工液起到了均勻加熱的效果，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬加工液進(jìn)行均勻加熱和充分?jǐn)嚢?，提高了工作效率，降低了人工成本?/p>