一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，包括筒体、永磁直驱电机及配套变频调速器、剪切力搅拌桨、筒体内部增强剪切力导流板、筒体顶部防飞溅挡板以及相关的固定支架、进料口、出料口等机构。本发明与已有的搅拌装置相比，同时利用到了强剪切力的搅拌桨及导流板、大转矩的永磁直驱电机，具有搅拌强度高、剪切力强的优点，同时降低了搅拌设备的能耗及维修成本。
【专利说明】一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器。
【背景技术】
[0002]现有的搅拌装置一般是电动机通过利用皮带传动或者齿轮组传达，这类搅拌装置的机械传动结构复杂，附加设备较多，与此同时增加了设备的能耗也降低了系统的效率。更为突出的是普通电动机的转矩较低，无法带动搅拌装置对黏度相对较高、需要强搅拌、强剪切力处理的物料进行搅拌，或者达不到理想的搅拌效果。此外大部分搅拌装置无法调节搅拌的转矩及转速的大小，造成了设备空转的损耗和能耗的浪费。为了增强搅拌的剪切力，目前所采用的方法一般是通过增大搅拌器的高径比、选择如锯齿边缘叶片搅拌桨一类能够提供强剪切力的搅拌桨、提高搅拌机转速等，这些措施主要目的是提供更多更强的循环流，但高径比和叶片边缘的剪切面都有一定的限制，增大高径比可以提高剪切力强度，但同时叶片直径需要随着筒体的直径减少，因此叶片提供的剪切力强度将减少；反之，提高了叶片的直径，叶片提供的剪切力强度将增加，但将造成筒体高径比的减少，最终总体剪切力的强度提高得十分有限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供了一种克服现有装置之不足而且设备简单、操作方便、可以提供高搅拌、强剪切力、可变频调速的流体搅拌器。
[0004]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，包括中空的筒体、电机、搅拌桨、导流板、进料管和出料管，所述的电机通过固定支架固定于筒体的顶部，所述的搅拌桨的转轴一端连接电机，另一端伸入至筒体内，转轴处于筒体内的部分上设有竖直安装的搅拌叶片，搅拌叶片的外侧边缘上设有搅拌叶片导流孔，所述的导流板通过支撑架水平固定于筒体的内壁上并与搅拌叶片错位设置，导流板上开有导流板导流孔，所述的进料管设置于筒体顶部，所述的出料管设置于筒体侧壁上且处于导流板上方，距导流板的距离为筒体总高度的5%?15%。
[0005]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，搅拌桨上沿转轴的轴线方向设置有N组搅拌叶片，每组包括2-6片搅拌叶片，筒体内壁上沿筒体的轴线方向设有N-1组导流板，每组包括2-6片导流板，每组导流板设置于两组搅拌叶片竖直间距的中间处，N取2-5。
[0006]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，每个搅拌叶片的水平长度为筒体内半径的1/5?2/3，N个搅拌叶片的总竖直高度为筒体总高度的30%?60%，每个搅拌叶片上设有1-4个搅拌叶片导流孔，搅拌叶片导流孔设置于搅拌叶片由外沿起占搅拌叶片水平长度的1/5?1/3处，搅拌叶片导流孔的总面积占搅拌叶片总面积的5%?50%。
[0007]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，每个导流板的水平长度为筒体内半径的1/5?2/3，每个导流板上开有的导流板导流孔的总面积占导流板总面积的30%?80%，每个导流板上导流板导流孔的个数为10?200个。[0008]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，还包括防飞溅挡板，所述的防飞溅挡板安装于筒体内壁上，且距筒体底部的高度为筒体总高度的70%?90%处，防飞溅挡板的安装方向与水平面呈0-10°夹角。
[0009]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，所述的电机为设有变频调速器的永磁直驱电机，电机的额定转矩为5000Nm-35000Nm，额定转速为100_800rpm。
[0010]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板是由锰钢、铬钥钢、铬锰钥钒钢、双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、热成形钢、孪晶诱导塑性钢、马氏体时效钢或沉淀硬化不锈钢制成。
[0011]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板外包被有玻璃钢、聚异丁烯橡胶或二氧化硅板。
[0012]所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板外涂覆有环氧树脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或环氧树脂涂料。
[0013]本发明与现有技术相比，由于采用剪切力搅拌桨、增强剪切力导流板和各种相关导流孔等流体动力学方面的造型优势，同时结合了永磁直驱电机大转矩和可变频调速的优点，能够有效地进行普通流体或高粘度流体的高搅拌和强剪切力搅拌，同时较大的降低了设备的能耗以及运行费用，大幅度降低劳动强度，系统效率得到较大提高，维修故障点少、维护成本低，调速平滑并易于实现对搅拌转速和转矩的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图；1:筒体，2:永磁直驱电机，3:搅拌叶片，31:搅拌叶中的导流孔，4:导流板，41导流板中的导流孔，42导流板安装支撑装置，5:防飞溅挡板，6:固定支架，7:进料管，8:出料管。
[0015]图2为筒体AA’ -BB ’截面间的俯视图结构；1:筒体，3:搅拌桨，31:搅拌叶片导流孔，4:导流板，41导流板导流孔，42导流板安装支撑装置。
[0016]图3为具有不同导流孔结构的导流板；41导流板导流孔，42支撑架。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0018]图1为本发明实施例的结构示意图，包括筒体1，在筒体I的顶部设有永磁直驱电机2和进料口 7，永磁直驱电机2直接与搅拌桨的转轴连接，同时有固定支架6将永磁直驱电机2固定于筒体I之上，电机的控制端与变频调速控制机相连接，进料口 7用于与上游设备连接。直接相连的永磁直驱电机2使得搅拌器的转矩大大提高，同时降低了能耗和维护成本。
[0019]流体物料经过进料口 7进入筒体I后，在搅拌桨的剪切力和搅拌作用下沿轴心向下流动，再沿着筒体内部的导流板中的导流孔，沿侧壁向上流动。
[0020]部分流体物料从出料口 8进入下游设备中，其他物料在顶部防飞溅挡板5的作用返回筒体I轴心继续搅拌调浆。
[0021]本实施例的搅拌桨转轴上安装有3组搅拌叶片，每片搅拌叶片的水平长度为筒体内半径的1/2，3个搅拌叶片的总竖直高度为筒体总高度的35%，根据具体的使用情况，也可以安装2-5组搅拌叶片，搅拌叶片水平长度可取筒体内半径的1/5?2/3，搅拌叶片的总竖直高度为筒体总高度的30%?60%。在搅拌桨中的每一个搅拌叶片上均设置有一定数量的搅拌叶片导流孔31，本实施例设置了两个搅拌叶片导流孔，根据需要也可设置1-4个中的任意数量。搅拌叶片导流孔设置于搅拌叶片由外沿起占搅拌叶片水平长度的1/5?1/3处，本实施例设置在1/5处。同时为了保证搅拌叶片导流孔起到产生较佳剪切力的作用，搅拌叶片导流孔的总面积占搅拌叶片总面积的5%?50%，本实施例采用了 30%。
[0022]本实施例在筒体侧壁上安装有2组导流板，导流板与搅拌叶片错位设置，每组导流板设置于两组搅拌叶片竖直间距的中间处，每个导流板的水平长度为筒体内半径的2/3，根据具体的使用情况，也可以安装1-4组搅拌叶片，搅拌叶片水平长度可取筒体内半径的1/5?2/3。在导流板靠近筒体I部分设置有支撑架42。多组水平放置的导流板和多组垂直放置的搅拌叶使得搅拌的剪切力和强度大大提高。
[0023]图2为本实施例的筒体I沿着AA’ -BB’截面间的俯视图结构，此图以“ + ”字形搅拌桨和导流板空隙为例加以说明。筒体I的内侧均匀安装着4片导流板，通过导流板安装支撑装置42与筒体I固定，在每一个导流板中均匀分布着多个导流板导流孔41，为了达到较佳的剪切力效果，每个导流板上导流板导流孔的个数为10?200个，同时每个导流板上开有的导流板导流孔的总面积占导流板总面积的30%?80%。筒体I中心位置是与导流板空隙相对应的“ + ”字形搅拌桨3，在搅拌桨3的搅拌叶片外沿设置有搅拌叶中的导流孔31，通过多组导流孔达到进一步加强搅拌的剪切力。搅拌过程中永磁直驱电机带来的大转矩使得流体在叶片的切向上产生搅拌的搅拌强度，流体将具有很大的切向和径向向外的动量，在与搅拌器筒体接触后，将产生一个轴向沿筒壁向上的动量，导流板及导流孔的设置一方面使流体这一轴向上与导流孔边缘的强烈摩擦，提高了对流体的剪切作用，另一方面导流板上非孔部分增加了筒体内流体的扰动，提高了流体的搅拌。
[0024]图3为具有不同导流孔结构的导流板的示例，导流板导流孔41以及搅拌叶片导流孔均可根据实际情况设置成各种形状，做到既保证流体物料收到足够的剪切力，又能够保证流体物料适当的流动性。
[0025]为了保证搅拌桶在工作时所产生的高搅拌强度及高剪切力不会对筒体及筒体内相关部件产生不良影响，故筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板是由高强度钢，如锰钢、铬钥钢、铬锰钥钒钢等，或者先进高强度钢，如双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、热成形钢、孪晶诱导塑性钢等，或者超高强度钢，如马氏体时效钢、沉淀硬化不锈钢等制成。在搅拌物质为腐蚀性物料的情况下，为了防止搅拌器发生腐蚀现象，筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板外包被有玻璃钢、聚异丁烯橡胶或二氧化硅板，根据具体情况，也可涂覆环氧树脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或环氧树脂涂料。
[0026]在具体实施时，导流板及顶部挡板可采用上部固定，每组各导流板及顶部挡板之间保留有足够的空间，各组导流板及顶部挡板在水平方向上均匀安装，根据每组的具体片数，分别留有“一”、“Y”、“+”，状的空间空隙，空隙宽度为搅拌叶厚度的6?12倍，搅拌桨也安装为对应的“一”、“Υ”、“+”，形状，这样能使得搅拌桨能够顺利安装及拆卸，配套的变频调速器可至于电机部分，也可位于搅拌桶外部的电源输入控制设备中。
[0027]最后说明的是，虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，包括中空的筒体、电机、搅拌桨、导流板、进料管和出料管，所述的电机通过固定支架固定于筒体的顶部，所述的搅拌桨的转轴一端连接电机，另一端伸入至筒体内，转轴处于筒体内的部分上设有竖直安装的搅拌叶片，搅拌叶片的外侧边缘上设有搅拌叶片导流孔，所述的导流板通过支撑架水平固定于筒体的内壁上并与搅拌叶片错位设置，导流板上开有导流板导流孔，所述的进料管设置于筒体顶部，所述的出料管设置于筒体侧壁上且处于导流板上方，距导流板的距离为筒体总高度的5% ?15%。
2.根据权利要求1所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，搅拌桨上沿转轴的轴线方向设置有N组搅拌叶片，每组包括2-6片搅拌叶片，筒体内壁上沿筒体的轴线方向设有N-1组导流板，每组包括2-6片导流板，每组导流板设置于两组搅拌叶片竖直间距的中间处，N取2-5。
3.根据权利要求2所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，每个搅拌叶片的水平长度为筒体内半径的1/5?2/3，N个搅拌叶片的总竖直高度为筒体总高度的30%?60%，每个搅拌叶片上设有1-4个搅拌叶片导流孔，搅拌叶片导流孔设置于搅拌叶片由外沿起占搅拌叶片水平长度的1/5?1/3处，搅拌叶片导流孔的总面积占搅拌叶片总面积的5%?50%。
4.根据权利要求2所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，每个导流板的水平长度为筒体内半径的1/5?2/3，每个导流板上开有的导流板导流孔的总面积占导流板总面积的30%?80%，每个导流板上导流板导流孔的个数为10?200个。
5.根据权利要求1所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，还包括防飞溅挡板，所述的防飞溅挡板安装于筒体内壁上，且距筒体底部的高度为筒体总高度的70%?90%处，防飞溅挡板的安装方向与水平面呈0-10°夹角。
6.根据权利要求1所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，所述的电机为设有变频调速器的永磁直驱电机，电机的额定转矩为5000Nm-35000Nm，额定转速为100-800rpmo
7.根据权利要求1或5所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板是由锰钢、铬钥钢、铬锰钥钒钢、双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、热成形钢、孪晶诱导塑性钢、马氏体时效钢或沉淀硬化不锈钢制成。
8.根据权利要求1或5所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板外包被有玻璃钢、聚异丁烯橡胶或二氧化硅板。
9.根据权利要求1或5所述的一种高搅拌强度及高剪切力搅拌器，其特征在于，所述的筒体、搅拌桨、导流板和防飞溅挡板外涂覆有环氧树脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或环氧树脂涂料。
【文档编号】B01F7/18GK103877894SQ201410125336
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】孙伟, 唐鸿鹄, 刘文莉, 韩海生 申请人:中南大学