Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до шестеренних гідромашин з зовнішнім зачепленням зубів, та може бути використаний в гідросистемах машин різного призначення.

Відомі шестеренні гідромашини по а. с. СРСР №1312950. кл F 04 С 2/04, 1986p. та а. с. СРСР №1624203, кл F 04 С 2/04, які складаються з корпусу, у взаємопересічних розточках якого розміщені шестерні зовнішнього зачіплення з цапфами, що обертаються в отворах підшипників сковзання і бокові поверхні шестерень контактують з торцевими компенсаторами з еластичними манжетами, установленими в вибірках, виконаних на неробочих поверхнях торцевих компенсаторів, а кільцеві канавки виконані на робочих поверхнях компенсаторів і розташовані вони концентрично відносно отворів згідно співвідношень між діаметрами впадин зубів шестерень та отворів під установку цапф шестерень, а глибина кільцевих канавок більше сумарного торцевого зносу компенсаторів.

Недоліком вказаних шестеренних гідромашин є те, що кільцеві канавки занадто малі і зменшення тертя на бокових поверхнях шестерень з компенсаторами незначне і останні надмірно нагріваються, тепло передається від компенсаторів на гумові манжети, які передчасно виходять з ладу і таким чином знижується довговічність та надійність гідромашини.

Найбільш близькою за сукупністю ознак відома також шестеренна гідромашина по а.с. СРСР №1613684, кл F 04 С 2/04, Бюл. №46 від 15.12.90p., яка складається з корпусу, з торцевою кришкою, а між ними розташовано ущільнююче кільце та в циліндричних розточках установлені шестерні з цапфами, які обертаються в підшипниках сковзання, а бокові поверхні шестерень контактують з компенсаторами, на робочих поверхнях яких виконані напіввідкриті канавки, а еластичні манжети розташовані в вибірках з протилежної сторони компенсаторів, причому кромки напіввідкритих канавок виконуються з однієї сторони кожного компенсатора і кутова протяжність їх обчислюється відносно отворів високого та низького тиску в корпусі.

Недоліком вказаної шестеренної гідромашини є те, що площа тертя на бокових поверхнях шестерень, які контактують з робочими поверхнями компенсаторів, занадто велика і за рахунок тертя між ними виділяється тепло та нагріваються, як правило, більше компенсатори, що виготовляються із легких антифрикційних сплавів на основі міді, олова та алюмінію, а тепло від них передається на еластичні ущільнюючі манжети, які від перегріву виходять передчасно з ладу і таким чином знижується надійність та довговічність гідромашини та крім того від площі тертя залежить і потужність гідромашини, а при роботі в режимі гідродвигуна важливим показником є номінальний крутильний момент та крутильний момент пуску, що в відомих гідромашинах мають занадто низькі показники.

Задачею винаходу є підвищення надійності та довговічності, гідромеханічного ККД та ефективної потужності, одночасне зменшення тіршйдної потужності та металоємкості гідромашини, що досягаються за рахунок виконання на робочій поверхні компенсаторів заниження зі сторони розповсюдження високого тиску робочої рідини завдяки якому зменшується площа тертя зубчатих вінців шестерень, що позитивно впливає на збільшення гідромеханічного ККД та зменшення температури нагрівання компенсаторів, що підвищує стійкість ущільнюючих гумових манжет та надійність і довговічність гідромашини в цілому.

Поставлене завдання вирішується за рахунок того, шо на робочій поверхні компенсаторів виконується вибірка в вигляді заниження не більше ніж радіус впадин зубчастого зачіплення та має залежність від модуля зубчастого зачіплення та кількості зубів шестерень, а глибина заниження виконується із розрахунку більше можливого зносу робочої поверхні компенсаторів, при чому воно може виконуватись прямокутної форми, або під кутом а, що дозволяє зменшити матеріалоємність гідромашини в цілому.

При здійснені винаходу за умови виконання заниження на компенсаторах, яке виконується на стороні дії високого тиску робочої рідини, на ряду з відомими ознаками в вигляді напіввідкритих канавок на робочих поверхнях компенсаторів, збільшує гідромеханічний ККД за рахунок зменшення площі тертя на бокових поверхнях (торців) шестерень з компенсаторами, а також їх нагрівання, особливо при роботі гідромащини на максимальній частоті обертання та на малов'язких робочих рідинах і при цьому здійснюється інтенсивне омивання компенсаторів рідиною з відводом від них тепла і таким чином підвищується стійкість гумових ущільнюючих манжет, а також надійність та довговічність гідромашини в цілому.

Заниження δ на компенсаторах виконується до розміру величини розташування радіуса впадин зубів шестерень тільки на стороні дії високого тиску та відносно отворів під установку цапф шестерень, має сполучені поверхні по радіусу, які переходять до зовнішнього діаметру в прямолінійні дільниці, між кромками яких розмір становить величину "В", що знаходиться в залежності від величини модуля "m" зубчастого зачіплення та числа "z" зубів шестерень, тобто В³2mz, а відносно загальної вісі сполучені поверхні не доходять до неї на величину "b" не менше ніж величина модуля зачіплення, тобто b³m. В сукупності цих ознак, запропонована конструкція компенсаторів дає можливість одержати суттєві покращення умов їх роботи за рахунок чого підвищується гідромеханічний ККД, надійність та збільшується термін служби гідромашини, а також зменшується її питома матеріалоємкість.

Дане технічне рішення винаходу пояснюється малюнками, на яких зображено:

фіг.1 - повздовжній розріз гідромашини;

фіг.2 - розріз мал. 1 по А-А;

фіг.3 - компенсатор з ущільнюючою манжетою;

фіг.4 - розріз Б-Б, фіг.3, з варіантами виконання заниження;

фіг.5 - вид компенсатора з конфігурацією заниження:

Шестеренна гідромашина складається з корпусу 1 з взаємопересічними розточками 2 і 3 де є підвідний, та відвідний отвори робочої рідини (на фігурі 2 показані пунктирними лініями), ведучої 4 та веденої 5 шестерень, цапфи 6 яких обертаються в підшипниках сковзання 7 та між боковими поверхнями 8 шестерень 4 і 5 і робочими поверхнями 9 підшипників сковзання 7 розташовані компенсатори 10 з напіввідкритою вибіркою 11 під установку ущільнюючої гумової манжети 12, які утворюють качаючий вузол, а кришка 13 з центруючим буртом 14 герметично його закриває. На робочій поверхні 15 компенсаторів 10 виконано заниження 16, що має розміри обмежені прямолінійними 17 та 18 поверхнями, які сполучені з радіальними поверхнями 19 та 20 відносно отворів під розташування цапф 6 шестерень 4 і 5, при чому радіальні поверхні 19 і 20 виконуються розміром більше радіуса впадин зубчастих вінців, тобто .Радіальні поверхні 19 та 20 сполучені між собою вільно та відстань від загальної вісі симетрії становить величину "b" більше величини модуля зубчастого зачіплення, тобто b³m.

Шестеренна гідромашина в режимі насоса працює слідуючим чином:

При обертанні шестерень 4 та 5 робоча рідина захоплюється зубами шестерень і міжзубовими впадинами переноситься з порожнини низького тиску в порожнину високого тиску. Межею розповсюдження високого тиску є заниження 16, між прямолінійними поверхнями 17 та 18 яких є розмір "В" та вони сполучаються з радіальними поверхнями 19 та 20. Таким чином на указаній дільниці заниження 16 на компенсаторах 10 бокові поверхні 8 зубчастих вінців шестерень 4 та 5 не контактують між собою при обертанні останніх, а це значить, що із-за відсутності тертя на даній дільниці компенсатори 10 не нагріваються, а виділення тепла зменшується від тертя в зоні розповсюдження низького тиску, так як площа його становить значно меншу частину загальної площі робочої поверхні 15 компенсаторів 10 і таким чином на ущільнюючі гумові манжети 12 передається менше тепла, збільшуючи їх довговічність і надійність. При цьому підвищується гідромеханічний ККД гідромашини в цілому, зменшується її матеріалоємкість і збільшується строк служби гідромашини.

Впровадження даного технічного рішення випробувано авторами в насосах, що серійно виготовляються на ВАТ "Вінницький завод тракторних агрегатів" і при щорічному обсязі виробництва дозволить досягти економії антифрикційного алюмінієвого сплаву з якого виготовляються компенсатори в розмірі близько 50000грн. та крім цього підвищуються основні показники технічних характеристик насосів, що дасть можливість розширити експортування їх в зарубіжні країни та виконувати замовлення зарубіжних фірм.

Текст

1. Спосіб одержання фталатів етерифікацією фталевого ангідриду аліфатичним спиртом, в присутності кислотного каталізатору з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії, з рециркуляцією аліфатичного спирту в процесі етерифікації та виділенням аліфатичного спирту і води із реакційної суміші, що містить сирий фталат, відрізняється тим, що процес здійснюється циклічно, в декілька повторюваним циклів, послідовно здійснюючи в кожному циклі процес етерифікації з рециркуляцією аліфатичного спирту та наступне виділення аліфатичного спирту і води. 2. Спосіб за п. 1 відрізняється тим, що цикл здійснюють таким чином: процес переводять в режим рециркуляції, аліфатичного спирту, добавляють свіжу порцію аліфатичного спирту, здійснюють етерифікацію з рециркуляцією аліфатичного спир A (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ФТАЛАТІВ 33932 дають в такі апарати каскаду. З одержаного сирого фталату відганяють, лишок спирту, після чого сирий фталат нейтралізують 5-ти % розчином гідроксиду натрію, відділяють від водно-сольового шару, промивають водою, обробляють гострим перегрітим паром для виведення решти спирту та летючих, відбілюють активним вугіллям 1 фільтрують [2]. Недоліком відомого способу є складність апаратурного обладнання та обслуговування процесу, а також висока енергоємність. Це пояснюється тим, що для одержання високого виходу ефіру використовують секційні зони реакції за допомогою каскаду реакторів. Відомий також безперервний або періодичний спосіб етерифікації кислот або їх ангідридів одноатомним спиртом або полігідроксі-сполученням, який включає нагрівання вихідних компонентів в присутності або відсутності каталізатору, при підтриманні тиску, для забезпечення кипіння реакційної суміші, отримання складного ефіру і виділення води у вигляді пару при безперервному помішуванні, в якому збільшення швидкості конверсії досягають за рахунок рециркуляції реакційної суміші в середині реактору в кількості щонайменше близько 2,5 об'ємів реакційної суміші на хвилину [3]. Недоліком відомого способу є складність апаратурного обладнання та технологічного обслуговування, зв'язаних з використанням спеціального засобу для перемішування, виконаного у вигляді турбінної мішалки, щонайменше, однієї перегородки та тягової труби або гріючого змійовика, в якому вода перемішується із, щонайменше, однієї не киплячої нижньої зони в верхню киплячу зону за рахунок вимушеної конвекції з використанням вищезгаданої турбінної мішалки, яка здібна понизити до мінімуму внутрішньою рециркуляцію реакційної суміші таким чином, що згадана реакційна суміш із нижньої зони реакційного апарату рециркулює в верхню зону до того, як вона вертається до вищезгаданої турбінної мішалки. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутому результату є спосіб одержання фталатів етерифікацією фталевого ангідриду аліфатичним спиртом в присутності кислотного каталізатору з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії, з рециркуляцією аліфатичного спирту в процесі етерифікації та виділенням аліфатичного спирту і води із реакційної суміші, що містить, сирий фталат [4]. Відомий спосіб включає також стадії: охолодження, нейтралізації, відділення від водно-сольового шару, промивки та відбілювання сирого фталату. Недоліком відомого способу є невисокий вихід фталату. Це пояснюється тим, що процес етерифікації закінчується при досягненні конверсії фталевого ангідриду близько 60-64%, тому що в цих умовах досягається рівновага реакції і відсутня рушійна сила процесу. Задача запропонованого винаходу заключається в тому, щоб шляхом зміни умов виконання процесу, забезпечити можливість зрушення досягнутої рівноваги реакції в бік утворення фталату, тобто відновити рушійну силу процесу. Ця задача вирішується тим, що у відомому способі одержання фталатів - етерифікацією фта левого ангідриду аліфатичним спиртом, в присутності кислотного каталізатору з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії, з рециркуляцією аліфатичного спирту в процесі етерифікації, та виділенням аліфатичного спирту і води із реакційної суміші, що містить сирий фталат, процес здійснюють циклічно, в кілька повторюваних циклів, послідовно здійснюючи в кожному циклі процес етерифікації з рециркуляцією аліфатичного спирту та наступне виділення аліфатичного спирту і води. Поставлена задача вирішується також тим, що цикл здійснюють таким чином: процес переводять в режим рециркуляції аліфатичного спирту, добавляють свіжу порцію аліфатичного спирту, здійснюють етерифікацію з рециркуляцією аліфатичного спирту, процес переводять в режим виділення аліфатичного спирту і води, виділяють їх і знову цикл повторюють. В якості кислотного каталізатору використовують сірчану або бензолсульфо-кислоту. В якості аліфатичного спирту використовують, метиловий спирт. Перший цикл здійснюють з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії рівним 2,2-2,5 моля і температурі 60-110оС, другий цикл здійснюють з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії рівним 1,0-1,25 моля і температурі 60120оС, третій і наступні цикли здійснюють з надлишком аліфатичного спирту проти стехіометрії рівним 0,25-0,5 моля і температурі 60-120оС. Спосіб додатково включає, щонайменше, одну або кілька таких стадій: а) одержаний сирий фталат охолоджують до температури 50-70оС; б) нейтралізують розчином кальцинованої соди або гідроксиду натрію, відстоюють та відділяють від водно-сольового шару; в) промивають водою, відстоюють і відділяють від водного шару; г) сушать. В разі необхідності після стадії нейтралізації сирий фталат відбілюють розчином перекису водню. Запропонований спосіб забезпечує можливість відновлювати рушійну силу процесу шляхом циклічного повторення в одному і тому ж апараті процесу етерифікації, з рециркуляцією аліфатичного спирту та наступного виділення надлишку аліфатичного спирту і води з реакційної суміші, що містить сирий фталат. Запропонований спосіб дозволяє кожний цикл здійснювати в найбільш вигідних умовах, змінюючи температуру, тиск, співвідношення реагентів та інші умови, які можна змінювати в кожному циклі, та регулювати вихід фталату. Запропонований спосіб дозволяє збільшити вихід фталату, який зі збільшенням кількості циклів наближається до 98%. Пошук, проведений за джерелами науковотехнічної та патентної інформації показав, що запропонована сукупність ознак є новою, тому що вона не відома з рівня техніки. 3апропонований винахід має винахідницький рівень, тому що відмітна ознака в такій якості та з таким результатом, які досягнуті заявником в запропонованій сукупності ознак, не використовува 2 33932 лась ні в способах-аналогах, ні в інших, відомих заявникові, способах. Таким чином, запропонований заявником спосіб характеризується новою сукупність ознак, яка забезпечує одержання нового технічного результату, а саме, зрушує досягнуту рівновагу реакції етерифікації в бік утворення фталату, тобто відновлює рушійну силу процесу. Запропонований спосіб здійснюють в реакційному апараті, який має мішалку, виносний теплообмінник, вихід якого по лінії розчину з'єднаний через вентиль з реакційним апаратом та зі збірником аліфатичного спирту. В реакційний апарат завантажують аліфатичний спирт, каталізатор - сірчану або бензолсульфо-кислоту, і при перемішуванні та нагріванні добавляють необхідну кількість фталевого ангідриду. Процес етерифікації здійснюють циклічно, в кілька повторюваних циклів, послідовно здійснюючи в кожному циклі процес етерифікації, з рециркуляцією аліфатичного спирту та наступне виділення аліфатичного спирту і води. А саме: - процес переводять в режим рециркуляції аліфатичного спирту, добавляють аліфатичний спирт із розрахунку його надлишку проти стехіометрії реакції з фталевим ангідридом у кількості 2,22,5 моля на один моль фталевого ангідриду і при температурі етерифікації здійснюють етерифікацію фталевого ангідриду, потім процес переводять в режим виділення аліфатичного спирту і води та виділяють їх (перший цикл); - другий цикл здійснюють так само: процес переводять в режим рециркуляції аліфатичного спирту, добавляють аліфатичний спирт із розрахунку його надлишку проти стехіометрії реакції з фталевим ангідридом, рівним 1,0-1,25 моля, на один моль фталевого ангідриду і при температурі етерифікації здійснюють етерифікацію фталевого ангідриду аліфатичним спиртом, потім процес переводять в режим виділення аліфатичного спирту і води та виділяють їх; - третій та наступні цикли здійснюють так само, тільки надлишок спирту проти стехіометрії становить 0,25-0,5 моля на моль фталевого ангідриду та дещо підвищують температуру етерифікації. Кількість циклів залежить від бажаного виходу фталату та обмежується бажаним кислотним числом складного ефіру - фталату та економічною доцільністю повторювання циклів. Умови (температура, тиск) етерифікації фталевого ангідриду та виділення аліфатичного спирту повною мірою залежать від виду аліфатичного спирту. Одержаний таким чином фталат можна використовувати у вигляді сирого фталату або після здійснення, щонайменше, однієї або кількох наступних стадій: а) охолодження до температури 50-70оС; б) нейтралізація розчином кальцинованої соди або гідроксиду натрію з наступним відстоюванням та відділенням від водно-сольового шару; в) промивка водою та відділенням від водного шару; г) сушіння. В разі необхідності, після стадії нейтралізації сирий фталат відбілюють розчином перекису водню. Запропонований спосіб одержання фталату пояснюється конкретним прикладом одержання складного ефіру - діметилфталату з використанням в якості аліфатичного спирту метилового спирту (метанолу), а в якості кислотного каталізатору - сірчаної або бензолсульфо-кислоти. Спосіб здійснюють в реакційному апараті, який обладнаний мішалкою та виносним теплообмінником, вихід якого по лінії розчину з'єднаний через вентиль з реакційним апаратом та збірником метанолу. Приклад. В реакційний апарат завантажують 1903,52163,1 кг метилового спирту з розрахунку 2,2-2,5 моля метилового спирту на 1 моль фталевого ангідриду і 5,9-15,4 кг каталізатору - сірчаної кислоти (d=1,98 г/смЗ) або бензолсульфо-кислоти з розрахунку 0,1-0,25% від реакційної маси. Включають мішалку і при перемішуванні та нагріванні добавляють 400 кг фталевого ангідриду. Процес етерифікації здійснюють циклічно, в вісім циклів, послідовно здійснюючи в кожному циклі процес етерифікації з рециркуляцією метилового спирту та наступне виділення метилового спирту і води. А саме, перший цикл здійснюють таким чином: процес переводять в режим рециркуляції метилового спирту, для чого вентиль на лінії виходу метилового спирту із теплообмінника закривають і теплообмінник працює як "обратний", реакційну масу нагрівають до температури слабкого кипіння (60-110оС) і здійснюють етерифікацію протягом 5-10 годин. Потім процес переводять в режим виділення метанолу і води, для чого вентиль на лінії виходу метилового спирту з теплообмінника відкривають, тобто з'єднують зі збірником метилового спирту (через холодильник або без нього) і здійснюють виділення метанолу і води з реакційної маси. Теплообмінник при цьому працює як "прямий", тобто метанол і вода стікають в збірник метанолу. Виділення метанолу і води здійснюють шляхом відгону при вакуумі не менше мінус 0,8 кг/см2 і температурі 50-140оС. Після виділення метанолу і води вакуум виключають і здійснюють другий цикл. Процес переводять в режим рециркуляції метанолу, тобто вентиль на виході теплообмінника закривають, добавляють 865-1081 кг свіжого метанолу, з розрахунку 1,0-1,25 моля на моль фталевого ангідриду, здійснюють етерифікацію при температурі 60-120оС протягом 4-8 годин, після чого процес переводять в режим виділення метанолу та води, тобто вентиль на лінії виходу із теплообмінника відкривають і метанол з водою відганяють при тих же параметрах, що і в першому циклі. Після виділення метанолу і води вакуум виключають і послідовно здійснюють наступні (третій-восьмий) цикли. При цьому в кожному (третьому-восьмому) циклі добавляють 216,3-432,6 кг метанолу з розрахунку 0,25-0,5 моля надлишку метанолу на моль фталевого ангідриду і етерифікацію здійснюють при температурі 60-120оС, а відгін метанолу при вакуумі мінус,0,8 кг/см2 і температурі 50-140оС. 3 33932 Починаючи з п'ятого циклу визначають кислотне число реакційної маси. Етерифікацію продовжують до одержання кислотного числа 5 мг КОН/г. Вихід діметилфталату становить 98%. Одержаний діметилфталат-сирець охолоджують до температури 50-770оС і нейтралізують 1015% водним розчином кальцинованої соди (Na2СОЗ) або 5% розчином гідроксиду натрію до кислотного числа 0,05-0,07 мг КОН/г і рН не

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A method for the preparation of phtalates

Автори англійською

Volokhov Ivan Vasyliovych, Shatokhin Vitalii Fedorovych, Vakulenko Anatolii Leonidovych, Kulyk Vasyl Mykolaiovych

Назва патенту російською

Способ получения фталатов

Автори російською

Волохов Иван Васильевич, Шатохин Виталий Федорович, Вакуленко Анатолий Леонидович, Кулик Василий Николаевич

МПК / Мітки

МПК: C07C 67/48, C07C 67/08, C07C 69/80

Мітки: спосіб, фталатів, одержання

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-33932-sposib-oderzhannya-ftalativ.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання фталатів</a>

Подібні патенти