矿山膏体搅拌用双级卧式分流搅拌机的制作方法

本发明涉及搅拌器领域，具体是一种矿山膏体搅拌用双级卧式分流搅拌机。

背景技术：

搅拌装置是一种工业中常用的器件，它用于将物料混合为均匀的混合物并排往后续工艺中。混合质量的好坏直接影响使用性能。

现有技术中，搅拌装置的搅拌效果有限，大多只是进行机械式的搅拌过程，使用例如螺旋叶片或者圆周分布的平板在流体中进行搅动以使得物料混合，大多数的搅动无法触及未混合的粉末团块的核心位置，只是将这些未混合的团块周围的流体层来回扰动而已。

矿山充填项目大量用到搅拌机，高浓度搅拌机是制作充填用膏体的重要部件，混合效果的好坏直接影响充填，如何增强混合效果，制取高浓度的均匀混合液是急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿山膏体搅拌用双级卧式分流搅拌机，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿山膏体搅拌用双级卧式分流搅拌机，包括一级搅拌池、二级搅拌池和底座，一级搅拌池和二级搅拌池均设置在底座上，一级搅拌池高于二级搅拌池，一级搅拌池和二级搅拌池之间通过管路连接，一级搅拌池内设置一级搅拌轮，一级搅拌轮为螺旋绞龙，二级搅拌池内也设置搅拌组件；双级的搅拌过程，可以将物料添加混合和充分搅匀分开在两个区域进行，在一级搅拌池内进行原材料的添加，例如水泥粉灰和水，在一级搅拌池内进行初级搅拌，进行简单混合，一级混合池内尾端输出的浆料不够均匀，无法直接使用，二级搅拌池用于将浆料充分混合，二级搅拌池内置入比一级搅拌池更细密的搅拌组件。

进一步的，双级卧式分流搅拌机还包括注气组件，注气组件包括气箱和注气泵，气箱和注气泵固定在一级搅拌池上，注气泵将气箱内的气体注入一级搅拌池内的浆料中，气箱内存留的气体相对于待混合浆料是可溶性气体。

可溶性气体在注入浆料后溶解在浆料里，注入的量达到该温度下的饱和气体量，即，该温度下无法再行注入更多的气体，流体中，溶解的气体在压力降低或者温度升高时，气体组分会析出，而本发明就是利用的压力降低析出气体的原理，浆料内溶解一定量的气体物质，浆料在搅拌叶轮附近处，流速升高，根据流体力学的特性，连续性流动中，流速增大，压力降低的原理，即流动速度大的浆料部位气体组分会析出浆料成为一个个的小气泡，而且，气泡的析出大多发生在有固态物质依附的位置处，在待混合浆料内就是尚未混合的粉末物料，粉末物料成团块状分布在浆料流体中，周围流体中溶解的气体在随着搅拌轮搅动时，压力降低，在粉末团块附近析出成为气泡，之后的流动中，在流动至远离搅拌轮，流速降低，流体压力升高，或者在搅拌轮的处理方向上受到搅拌轮挤压时流体压力也是升高，流体对于该气体的溶解性回复到可以完成溶解的程度，从而，气泡快速破灭，气泡位置处的空腔由周围流体快速填补，以气泡所在位置产生冲击波，紧邻的未被搅匀的粉末团块受到冲击而被冲散，分散进入周围流体中，成为混合均匀的浆料，这一过程在注气完成后一直存在，而影响搅拌效率的是合适的气体选择，根据浆料组分的不同，具体的气体选择有所差异，选择的原则是：溶解性不大不小，大了的话，注入很多的气体也达不到饱和条件，例如水中注入氨气，会消耗掉很多的氨气，溶解性也不能太小，不然注入的气体很快达到饱和，多余的气体在注气位置处快速上浮，浆料中只有少量的气体，对于压力变化不敏感，压力降低后，只会析出一点点气泡，从而影响气泡溃灭的搅拌效果，例如水中注入氮气，氮气溶解性几乎没有，勉强融入水中的氮气，在水压变化很大时，也不能够析出多少的氮气气泡。

进一步的，双级卧式分流搅拌机还包括混合器，混合器设置在浆料的流动路径上，混合器包括外筒、内筒、锥口滤网和螺旋片，外筒与内筒同轴设置，外筒与内筒之间夹层的轴向一侧设置连接外筒内壁与内筒外壁的螺旋片，螺旋片轴线为内筒轴线，外筒与内筒之间夹层在螺旋片侧的进口处设置锥口滤网，内筒包括渐缩段、喉管和引流管，渐缩段设置在喉管的一侧，渐缩段大口朝外，锥口滤网斜度与渐缩段斜度相同，锥口滤网小口端与渐缩段大口端连接，引流管从喉管壁面上径向延伸，引流管远离喉管伸入外筒与内筒之间夹层中。

混合器是一个高效的混合部件，在流体浆料穿过的混合器时，未被混合均匀的大块粉料被锥口滤网拦截并将其导向内筒，已经均匀的浆料则能够较为顺畅的穿过锥口滤网而进入到内筒与外筒之间的夹层区域，进入夹层后，浆料随着螺旋片的导流而进行旋转流动，在旋转的过程中，浓度高的浆料粘度大，旋转速度低，而浓度低的浆料粘度小，旋转速度提升较多，旋转速度高的微团受到离心力较大，从而，在经历同一螺旋片旋转导向后，穿过锥口滤网的混合较充分的浆料也会在内外筒夹层内产生微量的分层作用，稀薄的浆料处于径向外端，即更加靠近外筒内壁，而较为浓稠的浆料处于径向内端，即更加靠近内筒的外壁，轻微分层的后的浆料沿轴向往后流动；而进入到内筒内的浆料，则因为有一个渐缩段的存在，流动速度会越来越高，在喉管内达到最大，流速大，压力小，压力小于内外筒夹层中的流体，所以，内外筒夹层内的流体会顺着引流管进入喉管，如前述，未搅匀的粉末团块会被锥口滤网过滤以及导向进入内筒内的流道，而引流管所伸入的也是靠近外筒内壁的位置处，从内外筒夹层内引流的是被离心分层的浓度较低的稀稠浆液，稀稠浆液进入喉管以垂直的流动方向冲击粉末团块，使其破碎并与之混合，成为浓度适宜的浆液，达到高效的搅拌效果。

作为一种优选方案，管路为虹吸管，混合器设置在虹吸管内的下降段。

虹吸管的存在可以让浆液内的气体在通过虹吸管时充分析出，浆液在虹吸管内上升时，压力是逐渐降低的，随浆料密度的不同，压力降低的速率也不相同，例如水，十米水柱对应的压力是一个大气压，而对于浆料内注入的气体来说，只需要压力轻微降低即可析出气泡，压力降低的越多，气泡析出地越多，虹吸管的上升段越长，则在最高点处气泡含量越多，之后，在下降段内，浆液压力逐渐升高，气泡溶解溃灭，进行气泡冲击搅匀，而设置在虹吸管下降段内的混合器，则能提升混合效果，因为，粉末团块在不仅会被锥口滤网过滤导向排往内筒内，也因为其外表面是浆液与粉末的分界面，这一分界上是气泡析出的首选位置，即，粉末团块随着浆液在上升段上升时，外表析出气体包裹自身，在下降段进入内筒时，粉末团块与四周的浆液已经被气体层隔开，从而被锥口滤网更好地过滤分离，进入到内筒后，粉末团块的外表被充分暴露，从而在内外筒夹层中稀薄的浆液经由引流管冲击自身时，可以产生充分接触，混合效果增强。虹吸管顶部设置抽空管和控制阀，用于虹吸过程的建立与断开。

进一步的，二级搅拌池内设置二级搅拌轮，二级搅拌轮包括内圈和外圈，内圈和外圈为同轴设置的螺旋方向相反的螺旋轮，内圈和外圈通过连接片固定在一起，二级搅拌轮带有加热部件，二级搅拌轮在搅拌二级搅拌池内的浆料时对其进行加热除气二级搅拌轮进行最终搅拌并在搅拌的同时加热除去浆料中注入的气体，如果气体对于浆料的后续工艺没有影响，也可以不进行去除。

作为另一种优选方案，双级卧式分流搅拌机还包括平移驱动，混合器尾靠尾对称连接且轴线相平行的层叠累积成为一个盘形部件，混合器构成的盘形部件置于二级搅拌池内，，平移驱动安装在二级搅拌池侧壁上，平移驱动驱动混合器在二级搅拌池内沿二级搅拌池的长度方向进行平移运动。

这是混合器的另一种运行方式，相比于单个混合器安装在虹吸管内只对浆料进行一次流动，本结构将混合器尾对尾连接从而可以允许双向流动，之后，通过平移驱动来带动一组层叠的混合器在二级搅拌池内来回移动，二级搅拌池内的浆液在穿过一次混合器即进行一次高效混合，充分发挥混合器的高效搅拌能力，而气体的析出在混合器内也是存在的，存在于进入内筒内的浆液在渐缩段流速升高压力降低的过程中，在该过程中，仍然是粉末团块的周围优先析出气体层，虽然压力降低的程度比不上虹吸管内的程度，但是，流体通过混合器的次数增加了，混合效果反而是更好的。

进一步的，气箱内存留的气体为二氧化碳，二氧化碳化学上的活性相对较低，溶解度适中，压力降低时快速析出，是大多数浆料混合的适用性气体选择。

一级搅拌池和二级搅拌池设置在一个统一的槽钢底座上。槽钢底座为装置的各个部件提供一个统一的安装位置，搬运与安装时只需要固定底座即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过注气组件往浆液注入溶解性气体，浆料在被翻滚搅拌时，流速较大位置处压力降低，气体析出成为气泡，在流动过程中压力升高而快速溃灭，周围浆液填补空穴而产生冲击力，将气泡附近未混合的粉末团块冲散弥漫，从而获得更加均匀的浆液；促进混合的混合器具有分流作用，将粉末团块、浓稠浆液、稀薄浆液分层流动，并将稀薄浆液引流至粉末团块的垂直流动路径上，撞击混合，在流出混合器时，具有均匀的浆液浓度，混合均匀的浆液在二级搅拌池的底部一侧排出装置；虹吸管构建大尺寸上的降压，析出更多气泡，使得气泡溃灭提供的混合效果更好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明使用虹吸管的结构示意图；

图2为本发明管路内安装混合器的结构示意图；

图3为本发明混合器的结构图；

图4为本发明混合器安装在二级搅拌池内的运行示意图；

图5为本发明混合器尾对尾连接的结构示意图。

图中：1-一级搅拌池、2-二级搅拌池、3-一级搅拌轮、4-注气组件、41-气箱、42-注气泵、5-二级搅拌轮、51-外圈、52-内圈、6-管路、7-混合器、71-外筒、72-内筒、721-渐缩段、722-喉管、723-引流管、73-锥口滤网、74-螺旋片、8-平移驱动、9-底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种矿山膏体搅拌用双级卧式分流搅拌机，包括一级搅拌池1、二级搅拌池2和底座9，一级搅拌池1和二级搅拌池2均设置在底座9上，一级搅拌池1高于二级搅拌池2，一级搅拌池1和二级搅拌池2之间通过管路6连接，一级搅拌池1内设置一级搅拌轮3，一级搅拌轮3为螺旋绞龙，二级搅拌池2内也设置搅拌组件；双级的搅拌过程，可以将物料添加混合和充分搅匀分开在两个区域进行，在一级搅拌池1内进行原材料的添加，例如水泥粉灰和水，在一级搅拌池1内进行初级搅拌，进行简单混合，一级混合池1内尾端输出的浆料不够均匀，无法直接使用，二级搅拌池2用于将浆料充分混合，二级搅拌池2内置入比一级搅拌池1更细密的搅拌组件。

如图1所示，双级卧式分流搅拌机还包括注气组件4，注气组件4包括气箱41和注气泵42，气箱41和注气泵42固定在一级搅拌池1上，注气泵42将气箱41内的气体注入一级搅拌池1内的浆料中，气箱41内存留的气体相对于待混合浆料是可溶性气体。

可溶性气体在注入浆料后溶解在浆料里，注入的量达到该温度下的饱和气体量，即，该温度下无法再行注入更多的气体，流体中，溶解的气体在压力降低或者温度升高时，气体组分会析出，而本发明就是利用的压力降低析出气体的原理，浆料内溶解一定量的气体物质，浆料在搅拌叶轮附近处，流速升高，根据流体力学的特性，连续性流动中，流速增大，压力降低的原理，即流动速度大的浆料部位气体组分会析出浆料成为一个个的小气泡，而且，气泡的析出大多发生在有固态物质依附的位置处，在待混合浆料内就是尚未混合的粉末物料，粉末物料成团块状分布在浆料流体中，周围流体中溶解的气体在随着搅拌轮搅动时，压力降低，在粉末团块附近析出成为气泡，之后的流动中，在流动至远离搅拌轮，流速降低，流体压力升高，或者在搅拌轮的处理方向上受到搅拌轮挤压时流体压力也是升高，流体对于该气体的溶解性回复到可以完成溶解的程度，从而，气泡快速破灭，气泡位置处的空腔由周围流体快速填补，以气泡所在位置产生冲击波，紧邻的未被搅匀的粉末团块受到冲击而被冲散，分散进入周围流体中，成为混合均匀的浆料，这一过程在注气完成后一直存在，而影响搅拌效率的是合适的气体选择，根据浆料组分的不同，具体的气体选择有所差异，选择的原则是：溶解性不大不小，大了的话，注入很多的气体也达不到饱和条件，例如水中注入氨气，会消耗掉很多的氨气，溶解性也不能太小，不然注入的气体很快达到饱和，多余的气体在注气位置处快速上浮，浆料中只有少量的气体，对于压力变化不敏感，压力降低后，只会析出一点点气泡，从而影响气泡溃灭的搅拌效果，例如水中注入氮气，氮气溶解性几乎没有，勉强融入水中的氮气，在水压变化很大时，也不能够析出多少的氮气气泡。

如图1~3所示，双级卧式分流搅拌机还包括混合器7，混合器7设置在浆料的流动路径上，混合器7包括外筒71、内筒72、锥口滤网73和螺旋片74，外筒71与内筒72同轴设置，外筒71与内筒72之间夹层的轴向一侧设置连接外筒71内壁与内筒72外壁的螺旋片74，螺旋片74轴线为内筒72轴线，外筒71与内筒72之间夹层在螺旋片74侧的进口处设置锥口滤网73，内筒72包括渐缩段721、喉管722和引流管723，渐缩段721设置在喉管722的一侧，渐缩段721大口朝外，锥口滤网73斜度与渐缩段721斜度相同，锥口滤网73小口端与渐缩段721大口端连接，引流管723从喉管722壁面上径向延伸，引流管723远离喉管722伸入外筒71与内筒72之间夹层中。

混合器7是一个高效的混合部件，在流体浆料穿过的混合器时，未被混合均匀的大块粉料被锥口滤网73拦截并将其导向内筒72，已经均匀的浆料则能够较为顺畅的穿过锥口滤网73而进入到内筒72与外筒71之间的夹层区域，进入夹层后，浆料随着螺旋片74的导流而进行旋转流动，在旋转的过程中，浓度高的浆料粘度大，旋转速度低，而浓度低的浆料粘度小，旋转速度提升较多，旋转速度高的微团受到离心力较大，从而，在经历同一螺旋片74旋转导向后，穿过锥口滤网73的混合较充分的浆料也会在内外筒夹层内产生微量的分层作用，稀薄的浆料处于径向外端，即更加靠近外筒71内壁，而较为浓稠的浆料处于径向内端，即更加靠近内筒72的外壁，轻微分层的后的浆料沿轴向往后流动；而进入到内筒72内的浆料，则因为有一个渐缩段721的存在，流动速度会越来越高，在喉管722内达到最大，流速大，压力小，压力小于内外筒夹层中的流体，所以，内外筒夹层内的流体会顺着引流管723进入喉管，如前述，未搅匀的粉末团块会被锥口滤网73过滤以及导向进入内筒72内的流道，而引流管723所伸入的也是靠近外筒71内壁的位置处，从内外筒夹层内引流的是被离心分层的浓度较低的稀稠浆液，稀稠浆液进入喉管722以垂直的流动方向冲击粉末团块，使其破碎并与之混合，成为浓度适宜的浆液，达到高效的搅拌效果。

如图1所示，管路6为虹吸管，混合器7设置在虹吸管内的下降段。

虹吸管的存在可以让浆液内的气体在通过虹吸管时充分析出，浆液在虹吸管内上升时，压力是逐渐降低的，随浆料密度的不同，压力降低的速率也不相同，例如水，十米水柱对应的压力是一个大气压，而对于浆料内注入的气体来说，只需要压力轻微降低即可析出气泡，压力降低的越多，气泡析出地越多，虹吸管的上升段越长，则在最高点处气泡含量越多，之后，在下降段内，浆液压力逐渐升高，气泡溶解溃灭，进行气泡冲击搅匀，而设置在虹吸管下降段内的混合器7，则能提升混合效果，因为，粉末团块在不仅会被锥口滤网73过滤导向排往内筒72内，也因为其外表面是浆液与粉末的分界面，这一分界上是气泡析出的首选位置，即，粉末团块随着浆液在上升段上升时，外表析出气体包裹自身，在下降段进入内筒72时，粉末团块与四周的浆液已经被气体层隔开，从而被锥口滤网更好地过滤分离，进入到内筒72后，粉末团块的外表被充分暴露，从而在内外筒夹层中稀薄的浆液经由引流管723冲击自身时，可以产生充分接触，混合效果增强。虹吸管顶部设置抽空管和控制阀，用于虹吸过程的建立与断开。

如图1所示，二级搅拌池2内设置二级搅拌轮5，二级搅拌轮5包括内圈51和外圈52，内圈51和外圈52为同轴设置的螺旋方向相反的螺旋轮，内圈51和外圈52通过连接片固定在一起，二级搅拌轮5带有加热部件，二级搅拌轮5在搅拌二级搅拌池2内的浆料时对其进行加热除气二级搅拌轮5进行最终搅拌并在搅拌的同时加热除去浆料中注入的气体，如果气体对于浆料的后续工艺没有影响，也可以不进行去除。

如图4、5所示，双级卧式分流搅拌机还包括平移驱动8，混合器7尾靠尾对称连接且轴线相平行的层叠累积成为一个盘形部件，混合器7构成的盘形部件置于二级搅拌池2内，，平移驱动8安装在二级搅拌池2侧壁上，平移驱动8驱动混合器7在二级搅拌池2内沿二级搅拌池2的长度方向进行平移运动。

这是混合器7的另一种运行方式，相比于单个混合器7安装在虹吸管内只对浆料进行一次流动，本结构将混合器7尾对尾连接从而可以允许双向流动，之后，通过平移驱动8来带动一组层叠的混合器7在二级搅拌池2内来回移动，二级搅拌池2内的浆液在穿过一次混合器7即进行一次高效混合，充分发挥混合器7的高效搅拌能力，而气体的析出在混合器7内也是存在的，存在于进入内筒72内的浆液在渐缩段流速升高压力降低的过程中，在该过程中，仍然是粉末团块的周围优先析出气体层，虽然压力降低的程度比不上虹吸管内的程度，但是，流体通过混合器7的次数增加了，混合效果反而是更好的。

气箱41内存留的气体为二氧化碳，二氧化碳化学上的活性相对较低，溶解度适中，压力降低时快速析出，是大多数浆料混合的适用性气体选择。

如图1所示，一级搅拌池1和二级搅拌池2设置在一个统一的槽钢底座9上。槽钢底座9为装置的各个部件提供一个统一的安装位置，搬运与安装时只需要固定底座9即可。

本装置的主要使用过程是：原料粉末与原料液体从一级搅拌池1远离管路6的一侧添加进一级搅拌池1内，注气组件4往内注入溶解性气体，浆料在被翻滚搅拌时，流速较大位置处压力降低，气体析出成为气泡，在流动过程中压力升高而快速溃灭，周围浆液填补空穴而产生冲击力，将气泡附近未混合的粉末团块冲散弥漫，从而获得更加均匀的浆液，混合器7具有分流作用，将粉末团块、浓稠浆液、稀薄浆液分层流动，并将稀薄浆液引流至粉末团块的垂直流动路径上，撞击混合，在流出混合器7时，具有均匀的浆液浓度，混合均匀的浆液在二级搅拌池2的底部一侧排出装置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。