一种高效卧式双轴轴向流连续搅拌器的制作方法

本发明涉及连续流搅拌器领域，具体而言是一种高效卧式双轴轴向流连续搅拌器。

背景技术：

轴向流搅拌桨广泛用于化工和干燥冷却等工业过程中，是搅拌式反应器的重要内部构件，一般由轮毂和叶片组成且叶片设计是搅拌桨设计的关键。在化工钛白粉的连续酸解工序中得到积极地推广应用，实现连续作业生产。

目前，化工工业上较常用的轴向流搅拌桨有三种，即对称平直叶桨、圆管螺旋桨和非对称平直叶螺旋桨。将前述的三种搅拌桨应用于轴向连续搅拌器中，目前存在着搅拌切力不足、效果差，特别是在中、高黏度的牛顿流体和非牛顿流体中较难达到好的效果，限制了生产效率，使得运行成本提高。

技术实现要素：

本发明提供了一种高效式双轴轴向流连续搅拌器，其通过对桨叶布局结构进行调整，并配以适当的输送原理，能在输送搅拌中形成较强的剪切力，提高搅拌效果，有助于实现提高生产效率，降低运行成本的目的。

本发明为实现其目的所采取的技术方案如下：

一种高效卧式双轴轴向流连续搅拌器，包括轴线相对平行设置的第一主轴和第二主轴，以及相间地安装在各主轴上的多个桨叶。所述第一主轴的中心线与所述第二主轴的中心线在一条直线上。优选使得两个主轴的轴线处于同一平面上。

所述第一主轴上布置的桨叶基本按照每相邻的两个桨叶的分布方向为相交错的要求设置，同时特别地要求于中心线两侧对称设置一对桨叶且使得所设的该对桨叶的分布方向相一致。

所述第二主轴上布置的桨叶按照每相邻的两个桨叶的分布方向为相交错的要求设置，且在中心线处设有一个桨叶并要求该桨叶的分布方向与所述第一主轴中心线两侧所设的一对桨叶的分布方向相交错。

所述第一主轴上的每个桨叶分别对应在所述第二主轴上每相邻的两个桨叶的间距之间，且两主轴同向旋转时所述第一主轴上的桨叶叶片端面能够与其对应的所述第二主轴上的相邻的两个桨叶中的一个桨叶的叶片端面在两主轴的径向间隔区间部分地相对。

该双轴轴向流连续搅拌器是通过驱动装置带动设备的两根主轴旋转，主轴上带分布交错成一定角度和数量的桨叶，伴随着主轴的旋转使物料在设备筒体内作混合运动，并产出瞬间失重状态，在桨叶达到一定圆周速度时，由于存在对物料的上抛作用力，而使得物料在筒体内形成流动层，在筒体的每一个环状截面内物料的运动速度都不相等，不同截面的物料通过相互对流来使物料不断充分混合。同时，由于两根主轴上的桨叶间存在交错运动，使物料流动层在不同的环状截面内形成不同的压缩比，进而促使物料逐渐向压缩比小的方向推移来达到轴向出料的目的。

采用的桨叶为平直叶片，桨叶垂直于主轴的轴线，两根主轴相对平行布置同向旋转带动物料在圆周方向运动而被搅拌混合，混合时搅拌作用具有较强的剪切力，对颗粒的分散效果良好。双主轴构成的搅拌系统的双桨叶转动速度和方向可以分别进行控制，使得操作更为自由和灵活，在中、高黏度牛顿流体和非牛顿流体搅伴中能具有较好的应用。第一主轴的轴中心位置，一对桨叶同向布置，并对应在中心线的两侧形成对称结构，而能实现中间给料向(轴向)两侧搅拌输送的功能，提高了生产效率，降低了运行成本。双主轴上的这种桨叶相对分布设计的形式，使双轴在相对旋转运动过程中物料得到充分搅拌混合的同时，在双轴桨叶交错运动过程中也会始终有部分物料受到挤压形成轴向推动力使物料沿轴线方向运动，实现物料的连续进给。

部分实施例中，所述第一主轴上，于第一主轴中心线两侧所设的一对桨叶的左、右侧分别相间地设有分布方向相一致的且分布方向与中心线两侧的一对桨叶的分布方向相交错的多个桨叶；同时，于相对中心线两侧所设的一对桨叶相交错的每相邻的两个桨叶中间设置一个分布方向与中心线两侧所设的一对桨叶的分布方向相一致的桨叶。所述第二主轴上，相间地分布设有多个分布方向相一致的且分布方向相对所述第一主轴中心线两侧所设的一对桨叶的分布方向相交错的桨叶，该多个桨叶中处于中部的一个桨叶对应在所述第二主轴的中心线处；同时，于每相邻的两个分布方向与所述第一主轴中心线两侧所设的一对桨叶的分布方向相交错的两桨叶中间设置一个分布方向与所述第一主轴中心线两侧所设的一对桨叶的分布方向相一致的桨叶。所述第一主轴上的每个桨叶分别对应在所述第二主轴上每相邻的两个分布方向相交错的桨叶的间距之间；两主轴同向旋转时，两主轴上分布方向相一致的两桨叶的叶片端面能够部分地相对。

关于前述方案，换言之，即该种高效卧式双轴轴向流连续搅拌器，包括轴线相对平行设置的第一主轴和第二主轴，以及相间地安装在各主轴上的多个桨叶。所述第一主轴上，于第一主轴的轴体中部相间地设有一对分布方向一致的桨叶，于该对桨叶的左、右侧依次相间地设有分布方向与该对桨叶分布方向相交错的多个桨叶，同时，于相对中部所设的一对桨叶相交错的每相邻两个桨叶中间设置一个分布方向与中部的一对桨叶分布方向一致的桨叶。所述第二主轴上相间地分布设有多个分布方向相对所述第一主轴中部所设的一对桨叶的分布方向相交错的桨叶，且该多个桨叶中处于中间的一个桨叶与所述第一主轴中部所设的一对桨叶之间的间距中线处相对应。所述第二主轴上，于每相邻的两个分布方向与所述第一主轴中部所设的一对桨叶的分布方向相交错的桨叶中间设置一个分布方向与所述第一主轴中部所设的一对桨叶的分布方向相一致的桨叶。所述第一主轴上的每个桨叶分别对应在所述第二主轴上每相邻的两个桨叶的间距之间。所述第一主轴与所述第二主轴作同向旋转时，两主轴上分布方向相一致的两桨叶的叶片端面能够在两主轴的径向间距区内部分地相对。

需要说明是，上述关于第二主轴上的桨叶相对第一主轴上的桨叶相交错的陈述，理解时是意想着把第二主轴的轴线对准第一主轴的轴线后观察而言的，沿该意想重合的轴线方向观察，第二主轴上设置的部分桨叶是相对第一主轴上的某部分桨叶(如中心线两侧的一对桨叶)呈相交错布置的形式。

部分实施例中，所述桨叶的端面为平面。其他实施例中，所述桨叶的一侧端面为螺旋面或近似螺旋面，在本专利的理解中无论是螺旋面还是近似螺旋面均理解为螺旋面。还有部分实施例中，所述桨叶的端面为外凸的曲面。

进一步，所述桨叶的侧面为相对平行的平面，或者，所述桨叶的侧面为向外凸起或向内凹的弧面。

进一步，所述桨叶以其与轴相配合的位置为界分为两个半叶，各半叶的侧面为向外凸起或向内凹的弧面，或者，各半叶的侧面为自外端向内且向外侧延伸的斜面。

部分实施例中，所述第一主轴上的相邻两桨叶之间的轴向间距相一致，所述第二主轴上的相邻两桨叶之间的轴向间距相一致。优选地，同时使得所述第一主轴上相邻两桨叶之间的轴向间距与所述第二主轴上相邻两桨叶之间的轴向间距也相一致。

部分实施例中，所述的各桨叶的厚度一致。

部分实施例中，所述第一主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈十字状或x状。

部分实施例中，所述第二主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈十字状或x状。

优选地，所述第一主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈现出的投影形状与所述第二主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈现出的投影形状相同。比如，所述第一主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈十字状，所述第二主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影亦相交叉呈十字状；或者，所述第一主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影相交叉呈x状，所述第二主轴上所设置的分布方向相对交错的桨叶的投影亦相交叉呈x状。呈x状时，投影形状相同指的是x状图形的夹角大小也是一致的。

有益效果：

本专利的方案主要涉及物料输送原理和结构的创新，核心创新点在于桨叶在轴上的特别布局，该创新方案能在实现物料搅拌混合和连续进、出料功能的时候，在输送搅拌过程中形成较强的剪切力，有助提高搅拌效果，而实现提高生产效率，降低运行成本的目的。

双主轴构成的搅拌系统的双桨叶转动速度和方向可以分别进行控制，使得操作更为自由和灵活，在中、高黏度牛顿流体和非牛顿流体搅伴中能具有较好的应用。

第一主轴的轴中部位置，一对桨叶同向布置，并对应在中心线的两侧形成对称结构，而实现中间给料向两侧搅拌输送的功能，提高了生产效率，降低了运行成本。

双主轴上的这种桨叶相对分布设计的形式，使双轴在相对旋转运动过程中物料得到充分搅拌混合的同时，在双轴桨叶交错运动过程中也会始终有部分物料受到挤压形成轴向推动力使物料沿轴线方向运动，实现物料的连续进给。

采用的桨叶为平直叶片，桨叶垂直于主轴的轴线，两根主轴相对平行布置同向旋转带动物料在圆周方向运动而被搅拌混合，将物料进行混合的过程中，搅拌作用具有较强的剪切力，对颗粒的分散效果良好。

附图说明

图1为本专利的结构示意图；

图2为桨叶的实施例示意图。

图中：10第一主轴，20第二主轴；

1一号桨叶，2二号桨叶，3三号桨叶，4四号桨叶。

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示一种高效卧式双轴轴向流连续搅拌器，包括轴线处于同一平面上且相对平行设置的第一主轴10和第二主轴20，以及分别沿各轴向相间地安装在各个主轴10、20上的多个桨叶1、2、3、4，将图示中所述第一主轴10上安装的桨叶按照相对主轴的分布设置方向分别被命名为一号桨叶1和二号桨叶2，所述第二主轴20上安装的桨叶按照相对主轴的分布设置方向分别被命名为三号桨叶3和四号桨叶4。

所述第一主轴10上，于第一主轴10的中部相间地设有一对分布方向一致的一号桨叶1，于该对一号桨叶1的左、右侧分别相间地设有分布方向与该对一号桨叶1的分布方向相交错的多个二号桨叶2，同时于每相邻的两个二号桨叶2中间设置一个一号桨叶1。所述第一主轴10中部设置的两个一号桨叶1以主轴中心线(图1中的虚线)作为中心轴是相对称的。

本专利中，关于主轴的中心线，其并不必然为过主轴轴线中点的垂直中线，理解时，包含过安装在搅拌器筒体内部分的轴向中点的垂直中线。换言之，该中心线的位置判断，可从主轴与桨叶等相对配合安装的角度就相关联部分来断定。

图1所示的实施方案中，所述一号桨叶1与所述二号桨叶2在所述第一主轴10上的分布方向相交错，沿第一主轴10的轴向方向看(投影)是相互交叉的，且呈现为十字状。而且沿轴向看，各个一号桨叶1(的投影)相重叠，各个二号桨叶2(的投影)相重叠。在其他的实施方案中，还可以使得所述一号桨叶1与所述二号桨叶2的分布方向相交错形成，沿第一主轴10的轴向方向看，一号桨叶1与二号桨叶2(的投影)是相互交叉的且呈现为x状的样式，此时的各个一号桨叶1(的投影)也可以是相重叠的，各个二号桨叶2(的投影)同时也可以是相重叠。

所述一号桨叶1与所述二号桨叶2的分布方向相交错形成，沿第一主轴10的轴向方向看，一号桨叶1与二号桨叶2(的投影)是相互交叉的且呈现为x状的样式时，各个一号桨叶1(的投影)也可以是部分重叠的，各个二号桨叶2(的投影)同时也可以是部分重叠，也就是说不同的一号桨叶与二号桨叶交错形成的x状的夹角是不一样的。所以，在本专利中，关于桨叶的分布方向一致的理解，包含了沿轴向看(轴向投影)完全重叠的情形和(轴向投影)大部分重叠的情形。本专利下，如分布设置在主轴上的两个桨叶，沿轴向看两桨叶(投影)有一半以上的叶片面积是重叠的，就可以理解为两个桨叶的分布方向是一致的。某些应用环境中，理解分布方向相一致的各桨叶，更高的要求是它们的桨叶有2/3或3/4以上的投影面积能够重合方可。

如图1所示，所述第二主轴20上相间地分布设有多个分布方向相对所述第一主轴10中部所设的一对一号桨叶1的分布方向相交错的四号桨叶4，且该多个四号桨叶4中处于中间的一个四号桨叶4与所述第一主轴10中部所设的一对一号桨叶1之间的间距中线处相对应，即第二主轴20上所设四号桨叶4中，处于中间的那一个对应在主轴中心线(图1中的虚线)处，也即对应在处于第一主轴10中部的一对一号桨叶1的轴向间距垂直中线的位置处。

所述第二主轴20上，于每相邻的两个四号桨叶4中间设置一个分布方向与所述第一主轴10中部所设的一对一号桨叶1的分布方向相一致的三号桨叶3。

图1所示的实施方案中，所述三号桨叶3与所述四号桨叶4在所述第二主轴20上的分布方向相交错，沿第二主轴20的轴向方向看(投影)是相互交叉的，且呈现为十字状。而且沿轴向看，各个三号桨叶3(的投影)相重叠，各个四号桨叶4(的投影)相重叠。同样，在其他的实施方案中，还可以使得所述三号桨叶3与所述四号桨叶4的分布方向相交错形成，沿第二主轴20的轴向方向看，三号桨叶3与四号桨叶4(的投影)是相互交叉的且呈现为x状的样式，此时的各个三号桨叶3(的投影)也可以是相重叠的，各个四号桨叶4(的投影)同时也可以是相重叠。

所述三号桨叶3与所述四号桨叶4的分布方向相交错形成，沿第二主轴20的轴向方向看，三号桨叶3与四号桨叶4(的投影)是相互交叉的且呈现为x状的样式时，各个三号桨叶3(的投影)也可以是部分重叠的，各个四号桨叶4(的投影)同时也可以是部分重叠，也就是说不同的三号桨叶与四号桨叶交错形成的x状的夹角是不一样的。所以，在本专利中，关于桨叶的分布方向一致的理解，包含了沿轴向看完全重叠的情形和大部分重叠的情形。如分布设置在主轴上的两个桨叶，沿轴向看两桨叶有一半以上的叶片面积是重叠的，就可以理解为两个桨叶的分布方向是一致的。

同时，在判定第二主轴上的某部分桨叶是否与第一主轴上的某部分桨叶分布方向一致时，也是按照上述关于同一主轴上桨叶分布方向是否一致的理解方式来理解的。

如图1所示，所述第一主轴10上的每个一号桨叶1和二号桨叶2分别对应在所述第二主轴20上彼此相邻的一个三号桨叶3和一个四号桨叶4两个桨叶的间距之间。所述第一主轴10与所述第二主轴20作同向旋转(都沿逆时针旋转)时，两主轴10、20上分布设置的一号桨叶1与三号桨叶3的叶片端面、二号桨叶2与四号桨叶4的叶片端面分别能够在径向上部分地相对。图示状态下，(直接)相邻的一号桨叶1与三号桨叶3的叶片端面在两主轴的轴间距之间(即径向上)相对，形成间隙s'，此时的二号桨叶2和四号桨叶4处于相对纸面垂直的方向上，在两主轴都沿逆时针方向旋转90度的过程中，(直接)相邻的二号桨叶2与四号桨叶4的叶片端面在两主轴的轴间距之间(即径向上)也会相对，而形成间隙s'。

分布在所述第一主轴10中心线两侧的所有桨叶(一号桨叶1和二号桨叶2)是关于中心线对称分布的。

该双轴轴向流连续搅拌器(或称搅拌混合机)是通过驱动装置带动设备的两根主轴旋转，主轴上带分布交错成一定角度和数量的(搅拌)桨叶，伴随着主轴的旋转使物料在设备筒体内作混合运动，并产出瞬间失重状态，在桨叶达到一定圆周速度时，由于存在对物料的上抛作用力，而使得物料在筒体内形成流动层，在筒体的每一个环状截面内物料的运动速度都不相等，不同截面的物料通过相互对流来使物料不断充分混合。

由于两根主轴上的桨叶间存在相互交错运动，使物料流动层在不同的环状截面内形成不同的压缩比，进而促使物料逐渐向压缩比小的方向推移来达到出料的目的。

图1所示结构下，物料的进料口在第一主轴中部，中心线所处的位置，物料在筒体内沿轴向被输送到筒体的两端。采用的桨叶为平直叶片，桨叶垂直于主轴的轴线，两根主轴相对平行布置同向旋转带动物料在圆周方向运动而被搅拌混合，混合时搅拌作用具有较强的剪切力，对颗粒的分散效果良好。

双主轴构成的搅拌系统的双桨叶转动速度和方向可以分别进行控制，使得操作更为自由和灵活，在中、高黏度牛顿流体和非牛顿流体搅伴中能具有较好的应用。

第一主轴的轴中心位置，一对桨叶同向布置，并对应在中心线的两侧形成对称结构，而能实现中间给料向(轴向)两侧搅拌输送的功能，提高了生产效率，降低了运行成本。

双主轴上的这种桨叶相对分布设计的形式，使双轴在相对旋转运动过程中物料得到充分搅拌混合的同时，在双轴桨叶交错运动过程中也会始终有部分物料受到挤压形成轴向推动力使物料沿轴线方向运动，实现物料的连续进给；

如图1所示，所述的各个桨叶的端面均为平面，各个桨叶的厚度σ的大小是一致的。所述第一主轴10上的相邻两桨叶(一号桨叶1与二号桨叶2或一号桨叶1与一号桨叶1)之间的轴向间距s的大小是一致的，所述第二主轴20上的相邻两桨叶(三号桨叶3与四号桨叶4)之间的轴向间距s的大小是一致。而且，两个主轴上的间距s相互也是大小一致的。

以在化工钛白粉的连续酸解工序中的应用为例，第一主轴10与第二主轴20轴向之间的垂直间距d最优取值为760mm，上下浮动区间在200mm内。相邻的两个一号桨叶1、相邻的一号桨叶1与二号桨叶2、相邻的三号桨叶3与四号桨叶4之间的轴向间距s最优取值为110mm，上下浮动区间在30mm内。直接相邻的，于第一主轴10上所设的一号桨叶1与于第二主轴上20上所设的三号桨叶3之间相对形成的间隙s'最优取值为35mm，上下浮动在8mm内。

其他实施例中，可使得桨叶的一侧端面为螺旋面或近似螺旋面，在本专利的理解中无论是螺旋面还是近似螺旋面均理解为螺旋面。还有部分实施例中，所述桨叶的端面为外凸的曲面。

如图2所示，为桨叶1、2、3、4的多种实施方式的正视图(端面朝上)。图示中：

(a)所示实施方案下，桨叶的侧面为相对平行的平面。(b)所示实施方案下，桨叶的侧面为向外凸起的弧面，相对地，(d)所示实施方案下，桨叶的侧面为向内凹的弧面。

所示桨叶以其与主轴相配合的位置为界分为两个半叶时，(c)所示实施方案下，各半叶的侧面为向外凸起的弧面，相对地，(e)所示实施方案下，各半叶的侧面为向内凹的弧面。(f)所示实施方案下，各半叶的侧面为自外端向内且向外侧延伸的斜面(正视方向上展示呈梯形)。

需要指出的是在本专利的实施方案下，桨叶的结构样式除图1、图2所示的形式外，也能够适用于现有的某些样式的桨叶。原则上，各主轴末端的两个桨叶的布置方向应趋于一致，如图1所示，第一主轴10的两末端桨叶a1和a2均为二号桨叶2，第二主轴20的两末端桨叶b1和b2均为四号桨叶4，即桨叶a1、a2、b1、b2的布置方向均是大致一样的(包含完全一样的情形，此时将四个桨叶想象着置于同一轴上，沿轴向看四个桨叶的轴向投影是至少大部分能够重叠的，如果四个桨叶的外形轮廓一样大，则投影能够相互地完全重合)。其他实施例下，不排除桨叶a1与a2的布置方向不一致，或桨叶b1与b2的布置方向不一致，或者桨叶a1和a2的布置方向与桨叶b1和b2的布置方向不一致的情况。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。