專利名稱：處理容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及化學、石油化學和食品工業中供反應或攪拌用的容器(以下稱作“處理容器”)，具體涉及在處理過程中在容器上施加大量熱負載的處理容器，或涉及適合于生產這種產品的處理容器，在生產這種產品時，放出的熱量和加熱的熱量是生產這種產品生產率的主要因素。
下面敘述有關的技術。一般地講，以這樣的方式制造這種處理容器，使容器主體作成耐壓的密封容器，方法是將凹形的端板等部件焊接在圓筒形部件的相對端部上，并在容器主體中設置用于除去容器中熱量的溫度控制系統或用于加熱容器中物料的溫度控制系統。
作為常規的處理容器的熱量除去系統，已知的有例如
圖10所示的外套形系統，在這種系統中，外套30附設在容器主體1的外邊；例如圖11所示的內管道系統，在這種系統中，螺旋形管道31固定配置在容器主體1’的內表面上；例如圖12所示的另一種內管道系統，在這種系統中，管道32主要沿容器主體1’的縱方向延伸，其端部為彎頭連接，管道32沿容器主體的圓周方向彎曲地固定配置；例如圖13所示的內套系統，在該系統中，隔一定間隔配置分隔板33，使其垂直于容器主體1’的內表面，并設置內帶34，使其在分隔板33的內端部之間延伸，因而在內帶34和容器主體1’之間由于分隔板33的分隔而形成螺旋形流體通道35(未審的日本專利公報NO.57-147502)以及其它的系統。
如圖10所示，在外套系統中，熱量通過容器主體的壁進行交換，為了具有是以承受容器主體和外套中產生的壓力的大的結構強度，通常要增加構成容器主體的板的厚度，這樣，熱傳送速度便減少而不利。如果增加容器的尺寸，必須增大容器主體的壁，以便獲得必需的強度。因此對于大的容器，很難采用這種系統。
如圖11和12所示，在內管道系統中，熱量通過在容器主體1’內的管道31或32的壁進行交換，管道的厚度由管的直徑決定，與容器主體1’的內直徑相比，管道直徑小。因此管道厚度小，可以改善熱傳輸特性。但是其中所含的物料可能粘在管子上或粘在固定管道的支承上，而且粘附的材料還可能混在產品中，導致作業穩定性降低，效率穩定性降低和產品質量變壞。
在如圖13所示的熱量通過容器主體1’中內帶34進行交換的內套系統中，可以消除系統10至12的缺點。另外，因為內帶34的厚度由分隔板33之間的距離決定，而與容器主體1’的內直徑相比，分隔板33之間的距離小，因而內帶34的厚度小，改善了熱傳輸特性。但是在現場在容器內部進行裝配工作時，為將分隔板33逐一焊接在容器主體1’的內表面上，然后再焊接內帶34，使其連接分隔板33的端部，需要進行繁重的操作。而且在內帶34之間的許多焊接部分外露于內表面上，因此必需平滑精整焊接部分的表面。這樣制作工藝便很繁重和費時。
另外，如果焊接部分接觸腐蝕性溶液，還需要常常檢查腐蝕情況，如果需要還要修補腐蝕部分。因此必需經常進行維修工作。
由于上述的內套系統所存在的問題，本發明的目的是提供一種如此配置的處理容器，使得在容器主體1中的裝配工作量顯著減小，可以高效率地進行溫度控制部件的制造，高效率地將溫度控制部件裝配在容器中，而且普通的維修工作便足以滿足容器中部件的維修，具體是提供一種適合于這種用途的處理容器，在這種容器中，根據由放熱反應或吸熱反應引起的反應熱需要除去大量熱量和施加大量熱量，或除去顯熱和提供潛熱，或者在這種容器中，為了在高壓下操作，要求能夠承受熱傳輸部件壓力的高強度，但是又希望在增加承受壓力的強度而增加部件的厚度時，避免熱傳輸效率的降低。
按照本發明，形成一種溫度控制部件，該部件至少有一個在由板構成的內筒體的外表面上形成的流體通道，加熱的冷卻的溫度控制介質流過該流體通道。溫度控制部件的外直徑小于處理容器主體的內直徑。溫度控制部件對著容器主體的內表面配置。
在容器主體的內表面和溫度控制部件之間形成一定間隙，該溫度控制部件固定在容器主體中并具有溫度控制介質流體通道。此間隙與容器的內部不相通，形成一個密封室。壓力平衡系統在密封室的內部和容器主體之間提供一個通道用以平衡密封室和容器主體中的壓力。本發明的特征總的在于這種結構。
溫度控制部件的底部形成為圓錐形和截面為圓弧的形狀，例如半球形，使底部的直徑在對著處理容器的出口的方向逐漸減少。在溫度控制部件和容器主體的固定部分或容器主體中形成吸收熱應力的膨脹部分。
在制造處理容器時，只需采用定位和固定的方法，使溫度控制部件和容器主體之間形成需要的間隙，便可以將溫度控制部件設置在容器主體中。溫度控制部件的內表面作成為光滑的圓筒形表面，方法是用平板彎成圓筒形而不使焊接部分等露出。因此不需要特別精加工內表面。
在操作期間，容器中的處理液體通過構成溫度控制部件一部分的內筒體與在流體通道中流過的加熱介質或冷卻介質進行熱交換。此時，僅有相等的壓力加在溫度控制部件的兩個表面上，一個表面在內筒體一側，另一個表面在密封室一側。因此可以減小內筒體的厚度，使通過內筒體的熱傳輸阻力減小，從而改善了通過內筒體與溫度控制介質的熱交換效率。
因為溫度控制部件不與容器主體的內表面密接，所以溫度控制部件的要求制作精度不是很高，而且安裝溫度控制部件和將其裝在容器主體中的操作容易。
而且在溫度控制部件上可以設置許多例如螺旋形的環形流體通道。在這種情況下，如果流體通道數目是2，則繞在內筒體外圓周面上的一個流體通道的長度可以減少到1/2。或者流體通道的數目是3，則可以減少到1/3。另外，如果流體通道的截面積彼此相等，則總的流體通道截面等于一個通道的截面積乘以分開的流體通道數目。因此溫度控制介質停留在溫度控制部件內的時間周期減少了，溫度的變化也減小了。這樣便改善了熱交換效率，減小了流體通道中介質的壓力損失，從而可以減小介質的循環壓力。
另外，如果設置多個螺旋形環形流體通道，則從流體通道的入口到出口方向可以彼此相反，使整個溫度控制部件上的溫度分布均勻，并達到與容器主體中的物料進行均勻的熱交換。還可以使不同的溫度控制介質流過分開的流體通道，因而可以利用溫度控制介質的不同特性選擇最佳的熱交換條件。
因為溫度控制部件(內筒體)的底部可以形成為圓錐形，或在對著處理容器出口的方向形成直徑逐縮的形狀，所以容器中的所盛物可以可靠地排出，使維修操作例如清潔操作變得更為容易。
因為在固定溫度控制部件和容器主體的部分或容器主體中設置吸收熱應力的膨脹部分，所以由溫度控制部件因溫度控制介質而產生的熱形變等基本上不可能損壞處理容器。
圖1是本發明實施例的縱向剖視圖。
圖2是圖1主要部分的放大示意圖。
圖3是本發明流體通道配置另一例子的示意圖。
圖4是本發明的流體通道配置又一例子的示意圖。
圖5是本發明的流體通道配置再一例子的示意圖。
圖6是本發明的流體通道配置再一個例子的示意圖。
圖7是本發明另一個實施例的縱向剖視圖，示出溫度控制部件底部形狀的另一個例子。
圖8是本發明又一個實施例的縱向剖視圖。
圖9是本發明再一個實施例的縱向剖視圖。
圖10是常規處理容器的縱向剖視圖。
圖11是另一常規處理容器的縱向剖視圖。
圖12是又一常規處理容器的縱向剖視圖。
圖13是再一常規處理容器的縱向剖視圖。
下面參照圖1和2說明本發明的實施例。
在圖1示出的處理容器中，在圓筒形的內微筒體的外圓周面上形成螺旋形的流體通道，圖2是一個流體通道截面構形例子的主要部分的放大截面圖，參照圖1，端板3和4被焊接在容器主體1的兩個相對端部上，形成耐壓的密封容器，以這樣方式構成溫度控制部件5，使分隔板7隔一定距離配置在圓筒形的內筒體6的外表面上，用填角焊將分隔板7垂直地焊接在筒體的外表面上，用對焊接將外帶8焊接在分隔板7的外端部上，即與內筒體相反的端部上，每條帶8連接相鄰一對分隔板7的兩個相對端部，從而形成截面為矩形的一個螺旋形通道。
氣流體通道9還可以這樣形成，將預先成形的管形部件按照內筒體6的外直徑彎曲，然后與內筒體6整體焊接。流體通道9的截面形狀不限于矩形，可以選擇不同的形狀，例如多角形、半圓形和圓形等。
如圖1所示，溫度控制部件6(內筒體6)的底部使其對著處理容器出口12逐漸縮徑形成圓錐形5a，容器出口12位于處理容器1的下端。溫度控制部件5下端部的形狀不限于圖1的所示的例子，還可以形成凹形5b，例如圖3和4所示，其截面為圓弧，與容器主體1的底部形狀一致。下端部件還可以形成如圖7所示的截面為圓弧形的半球形5c或截面為半橢圓形的形狀(未示出)。即溫度控制部件5的底部形狀可以根據排放速度、容器主體的形狀和/或裝在容器中攪拌葉片的形狀選擇不同的形狀。
上面已經根據圖1所示的實施例說明了作為溫度控制部件5的流體通道9的螺旋形流體通道。另外還可以形成彼此平行螺旋形延伸的兩個或三個流體通道。如圖3所示，可以形成兩個流體通道91和92，該通道沿內筒體6彼此平行延伸，同時沿容器主體1的垂直方向成彎折形成或“Z”形。在這樣情況下，作為溫度控制部件5的流體通道，可以這樣結合兩個流體通道構形，使得在對著下部凹形端板3的溫度控制部件的部分形成螺旋形的流體通道91和92如圖1所示的配置情況。
另外，如圖4所示，流體通道可以沿圓周方向從頂部到底部或從底部到頂部繞在內筒體6上，彎曲形成“Z”字形。流體通道還可以是如圖5或圖6所示的配置，在這種配置中用傾斜的流體通道(圖5)或大體垂直的流體通道(圖6)根據流體通道的數目跳過一層(流體通道數目為2)或跳過n-1層(流體通道數目為n)將以多層方式繞在內筒體6上的流體通道91和92連接起來。
上述的溫度控制部件5預先與容器主體1分開，單獨制作，并按如下所述，將其插入容器主體1后進行固定，并使流體通道91和92的入口101和102以及出口111和112分別穿過容器主體1的底部和頂部向外伸出。
即溫度控制部件5的外直徑小于容器主體1的內直徑。溫度控制部件5插入到其上焊接下部凹形端板3的圓筒形體2中，溫度控制部件5的下端部固定在底部凹形端板3上。此時，在容器主體1的內表面和溫度控制部件5的外表面之間形成間隙Ⅱ。溫度控制部件5與容器主體1大體共軸配置，因而該間隙Ⅱ在圓周方向基本上是均勻的。
然后裝上流體通道9或流體通道91、92的入口或入口101、102和出口111、112之間的頂部底部關系可以倒過來。如果流體通道的數目是2或更多，則一個入口101和一個山口112可以配置在頂部或底部，而另一個入口102和出口111，則配置在底部或頂部。
溫度控制部件5和容器主體1彼此緊固，如圖1所示，溫度控制部件5的下端部直接連接在容器主體1的底部凹形端面板3上，使其緊靠處理容器出口12，而溫度控制部件5的上端部通過截面為S形的膨脹部分13a固定在頂部凹形端面板4上。或者，溫度控制部件5的上下端部都分別固定在頂部和底部凹形端面板3、4上，或者都通過膨脹部分13a固定在容器主體1的內表面上，吸收熱應力的膨脹部分基本上可以裝在溫度控制部件5和容器主體1(包括底部和頂部凹形端面板3、4)之間的連接部件上，或者可以這樣配置，使溫度控制部件5和容器主體1直接固定而不用膨脹部分13a，而膨脹部分裝在容器主體1中。
當溫度控制部件5以上述方式安裝在容器主體1中時，由容器主體1和溫度控制部件5之間的間隙Ⅱ構成的空間形成與容器內部分離的密封室14。參照圖1、8和9，內筒體6包括物料(液相)16，在內筒體6的上部分形成氣相。
下面說明密封室4和內筒體6之間的壓力平衡系統。
如果密封室14和內筒體6中的內含物可以彼此混和而不發生問題，則在密封室14和內筒體6之間裝配簡單的連通裝置。
即在圖1、8和9所示的實施例中，可以在分隔壁13或膨脹部分13a上形成通孔18，使其在密封14和內筒體6之間形成通路，由此平衡其中的壓力，分隔壁13和膨脹部分13a以密封的方式沿上部氣相部分17使密封室14和內筒體6的內部分離。類似地，如果溫度控制部件5的底部在另一種配置中(未示出)通過分隔壁固定在底部凹形端板3上，則通孔也形成在該分隔壁上。
另外，如圖1所示，還可以在一端通向密封室14的管道19和一端通向內筒體6中氣相部分17的管道21，或和伸到內筒體6中液相部分16的管道22之間形成通路。即可以在圖1所示的管道19的端部a和管道21、22的端部b1、b2中的至少一個端部之間形成通路，以平衡密封室14和內筒體6中的壓力。
圖8示出本發明的第二實施例，它基本上與圖1所示的實施例相同，其中與第一實施例相同的部件用相同的參考數字表示，下面主要說明與第一實施例不同的地方。
在圖1所示的實施例中，在密封室14和內筒體6之間形成簡單的連通裝置，條件是密封室14和內筒體6中的內容物允許相混合。與此相反，在本實施例中，盡管密封室14和內筒體6基本上彼此相通，但是可以避免其內容物相混。
在此實施例中裝有平衡活塞型平衡機構23，在該機構中于一端通向密封室14的連通管道19的中間部分安裝平衡活塞24。如果在內筒體6和密封室14中的壓力產生壓差，則在壓力通過平衡活塞的移動自動平衡。即像圖1所示實施例的情況一樣，在其中間部分安裝平衡活塞型壓力平衡機構23的管道19和一端通向內筒體6中的氣相部分17的管道21，或和伸到內筒體6中的液相部分16的管道22之間形成通路。換言之，在管道19的端部a和管道21、22的端部b1、b2中的至少一個端部之間形成通路。
此時因為平衡活塞24使內筒體6和密封室4的內部保持彼此關閉的狀態，所以在內筒體6中氣體等物基本上不可能進入密封室14。因此即使在處理不同物料的情況下，也可以防止混入外來物質。
圖9所示實施例是另一個配置例子，該配置中在密封室14和內筒體6之間配置主要的壓力通道而避免其中容物的混合。
圖9所示實施例與圖8實施例不同之處僅在用于隔膜25代替圖8所示的平衡活塞型壓力平衡機構23。
即在圖9所示的實施例中，如果密封室14和內筒體6中的壓力產生壓差，則高壓側的壓力將通過隔膜25傳到低壓側，使密封室14和內筒體6中的壓力達到平衡，而隔膜25可防止密封室14和內筒體6中的所容物相通。
如果處理容器1在正常壓力下使用，則不需要壓力平衡機構23。本發明的壓力平衡機構不限于上述的實施例。例如如圖1、8或9所示，可以配置壓力增加/降低系統26。用壓力檢測裝置27a、27b分別檢測內筒體6和密封室14中的壓力，使壓力檢測裝置的檢測信號輸送到壓力表示/檢制裝置28，如果在密封室14中的壓力高于內筒體6中的壓力，則操作壓力控制閥29a降低密封室14的壓力，或者如在密封室14中的壓力較低時，則操作壓力控制閥29b增加密封室14中的壓力，因此可以控制密封室14和內筒體6中的壓力，使壓力彼此相等或大致相等。
上述實施例的處理容器中可容易地裝設在一攪拌器(未示出)不用多說，若裝設攪拌器則更能改善熱傳輸效果。根據本發明，溫度控制部件5的內筒體6的內表面被作成光滑的圓筒形表面，方法是利用平板彎曲成圓柱形。因此不需要特別精加工內表面，粘附在內表面上的處理流體也很少，因而改進了處理效能。因為溫度控制部件與容器主體隔著恒定的間隙，所以要求的制造精度不高，將溫度控制部件焊接在容器主體上操作也比較容易。因為基本上相等的壓力被加在容器中的溫度控制部件的內外表面上，所以不需要增加溫度控制部件的強度來維持容器中的壓力。因此可以減小溫度控制部件的結構件的厚度和重量，可以改進熱量穿過內筒體與加熱的或冷卻的溫度控制介質進行熱交換的效率。當本發明用于各種其中產生熱量的化學合成反應容器時是很有效的。
使溫度控制部件的底部形成對著容器出口的圓錐形可使容器中的所容物方便地排出，而且易于清潔容器。
在溫度控制部件和容器主體之間的連接部分或者在容器主體中設置吸收熱應力的膨脹部分可以防止溫度控制部件的熱應力對容器主體產生壞影響。
另外，設置多個流體通道使得可以選擇多種溫度控制介質送入溫度控制部件，并可以選擇溫度控制介質流動方向。因此可以采用溫度控制介質的最佳結合，而且還可以均勻加熱整個溫度控制部件。如果設置多個流體通道，則大大增加了總的流體通道中溫度控制介質的壓力損失，而且也減小的溫度控制介質穿過流體通道的時間周期。結果改進了熱交換效率，在整個容器主體上熱量分布變得均勻。如上所述，與常規的處理容器相比，本發明的處理容器效率高、維護容易。而且改進了操作效率和產品質量。
權利要求
1.一種處理容器，其特征在于該容器包括容器主體、溫度控制部件、固定裝置和密封裝置，容器主體在其下端部具有排放孔；溫度控制部件由內筒體和至少一個流體通道構成，處理物料裝在內筒體中，至少一種用于加熱的或用于冷卻的溫度控制介質通過流體通道流動；固定裝置用于將上述溫度控制部件固定在和上述容器主體中在溫度控制部件和上述容器主體的內表面之間形成一個間隙；密封裝置用于使上述容器主體和上述溫度控制部件之間的空間形成密封室。
2.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，其中流過溫度控制介質的上述至少一個流體通道螺旋形繞在上述內筒體的圓周面上。
3.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，像上述至少一條流體通道一樣，形成兩條流體通道，溫度控制介質以相反的方向分別流過兩條流體通道。
4.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，上述至少一個溫度控制介質的流體通道包括許多流過不同溫度控制介質的流體通道。
5.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，上述內筒體、至少一個分隔板和至少一個條帶形成上述至少一個溫度控制介質的流體通道，上述分隔板這樣螺旋形繞在和焊接在上述內筒體的外表面上，使得該分隔板垂直于該表面；上述條帶焊接在上述分隔板的螺旋形外端部的部分之間。
6.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，上述溫度控制部件的底部是圓錐形和截面為圓弧形中的一種形狀，其底部的直徑在對著上述容器主體下端部上的出口方向逐漸減小。
7.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，上述溫度控制部件的固定裝置具有能夠吸收熱應力的膨脹部分。
8.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，在上述內筒體的內部和上述密封室之間形成通路，因此可使上述內筒體和上述密封室中的壓力彼此相等或大體相等。
9.如權利要求1所述的處理容器，其特征在于，在上述內筒體的內部和上述密封室之間形成通過壓力傳送裝置的通路，壓力傳送裝置具有平衡活塞和隔膜中的一種部件，因此可使上述內筒體和上述密封室中的壓力彼此相等或大致相等。
10.一種如權利要求1所述的處理容器，其特征是該容器還包括檢測上述內筒體中壓力的第一檢測器；檢測上述密封容器中壓力的第二檢測器；控制上述內筒體中壓力的第一壓力控制閥；控制上述密封室中壓力的第二壓力控制閥；壓力表示和控制裝置，該裝置響應上述第一和第二檢測器的檢測信號操縱上述第一和第二壓力控制閥，使上述內筒體中的壓力大體上等于上述密封室中的壓力。
全文摘要
在處理容器中，溫度控制部件配置在容器主體中。在溫度控制部件內筒體的外表面上形成螺旋形的流體通道。內筒體包含處理液體，加熱的或冷卻的溫度控制介質流過流體通道。在溫度控制部件和容器主體的內表面之間形成間隙。上述間隙在某一位置被封閉形成密封室。最好提供使內筒體和密封室中的壓力大致相等的機構。溫度控制部件在容器主體的外邊制造，然后裝入容器主體中，因此制作處理容器的效率高，在容器內進行通常的維修操作便可維護處理容器。
文檔編號B01J19/24GK1108965SQ9410762
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月27日 優先權日1993年12月27日
發明者松木信雄, 西見晴行 申請人:住友重機械工業株式會社