一种具有水力空化效应的搅拌器及其应用的制作方法

本发明涉及搅拌装置及其应用领域。

背景技术：

搅拌器在工业生产中的应用非常广泛，尤其是化工生产领域，几乎所有的化工操作单元中都需要有搅拌器。搅拌过程是在流动场中进行动量传递或者是包括动量、热量、质量传递及化学反应的过程。搅拌器的功能部件是搅拌浆，它是由电动机带动的带有叶片的转动轴，通过不同的叶片结构，如螺带式、锚式、锯齿圆盘式等，达到不同的均匀混合效果。但是这些搅拌器的混合效果都比较温和，无法达到可发生化学反应的剧烈程度。

技术实现要素：

本发明就是要解决现有的搅拌器混合效果差的技术问题，而提供一种具有水力空化效应的搅拌器及其应用。

本发明的具有水力空化效应的搅拌器包括壳体、两片制动板、叶片、搅拌轴、电动机和控制器；其中壳体为圆柱形；两片制动板以壳体的轴为对称轴对称并列设置在壳体的同一轴截面上，并且两片制动板固定在壳体的顶部；控制器与电动机连接；搅拌轴与电动机连接；叶片固定在搅拌轴的下端；叶片位于壳体的底面与制动板的下缘之间。

上述的具有水力空化效应的搅拌器的应用是用该搅拌器对互不相溶的液体的乳化处理，或者对悬浊液、乳浊液的均质处理。

利用具有水力空化效应的搅拌器进行乳化或均质处理的方法，按如下步骤进行：

一、将待处理的物料加入到壳体中，待处理的物料占壳体容积的10％～60％；

二、启动电动机，使搅拌轴的转速到10000～15000转/分，处理1～5分钟，完成物料的乳化或均质处理。

本发明的具有水力空化效应的搅拌器的工作过程：将待混合的原料装入壳体内，通过控制器控制电动机的旋转速度，电动机带动搅拌轴及叶片旋转，腔体内的混合流体在制动板的制动作用下，混合流体不随着叶片旋转，这时混合流体同叶片之间存在速度差，当叶片中间位置的这个速度差大于25m/s时，在叶片后端面将产生水力空化现象——形成气体区域，在气液界面处产生水力空化效应，将产生局部高温(微点区域温度可达3000k以上)、高压冲击波(微点区域压强可达100mpa以上)、高速水射流(微点水射流速度可达100m/s以上)。混合流体在高温、高压冲击波、高速水射流作用下，发生碰撞、破碎、化学反应等一系列变化，来实现混合流体均质、乳化等功能。可用于纯液体或含有固体颗粒的液体的均质、乳化。

本发明的具有水力空化效应的搅拌器利用叶片与制动板产生水力空化效应，从而提高纯液体或含有固体颗粒的液体的均质、乳化效果，可快速形成稳定的混合流体，处理后的混合流体更加稳定，且粘度降低，具有更好的流动性，搅拌器的结构简单，优于现有的高剪切机或搅拌器，可用于化学化工领域。

附图说明

图1是本发明的具有水力空化效应的搅拌器的结构示意图；图中1为壳体，2为制动板，3为叶片，4为搅拌轴，5为电动机，6为控制器。

具体实施方式

具体实施方式一：本发明的具有水力空化效应的搅拌器包括壳体1、两片制动板2、叶片3、搅拌轴4、电动机5和控制器6；

其中壳体1为圆柱形；

两片制动板2以壳体1的轴为对称轴对称并列设置在壳体1的同一轴截面上，并且两片制动板2固定在壳体1的顶部；

控制器6与电动机5连接；搅拌轴4与电动机5连接；叶片3固定在搅拌轴4的下端；叶片3位于壳体1的底面与制动板2的下缘之间。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是制动板2与壳体1内壁的间隙为0.2～2毫米；其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是叶片3的下缘与壳体1底面的间隙为5～20毫米；其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是叶片3的上缘与制动板2下缘的间隙为5～20毫米；其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是叶片3的截面为三角形、矩形、梯形或圆形；其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：利用具体实施方式一所述的具有水力空化效应的搅拌器进行乳化或均质处理的方法，按如下步骤进行：

一、将待处理的物料加入到壳体中，待处理的物料占壳体容积的10％～60％；

二、启动电动机，使搅拌轴的转速到10000～15000转/分，处理1～5分钟，完成物料的乳化或均质处理。

用下面的实施例验证本发明有的有益效果：

实施例1：本实施例1的具有水力空化效应的搅拌器由壳体1、两片制动板2、截面为正三角形的叶片3、搅拌轴4、电动机5和控制器6组成；其中壳体1为圆柱形，圆柱形内腔的直径为100毫米，高为150毫米，容积是1170毫升；两片制动板2以壳体1的轴为对称轴对称并列设置在壳体1的同一轴截面上，并且两片制动板2固定在壳体1的顶部；控制器6与电动机5连接；搅拌轴4与电动机5连接；叶片3固定在搅拌轴4的下端；叶片3位于壳体1的底面与制动板2的下缘之间；制动板2与壳体1内壁的间隙为1毫米；叶片3的下缘与壳体1底面的间隙为10毫米；叶片3的上缘与制动板2下缘的间隙为10毫米。

利用实施例1所述的具有水力空化效应的搅拌器对煤粉与水形成的悬浊液进行均质处理的步骤如下：

一、按煤粉和水的质量比为2:1将煤粉和水进行混合并装入壳体1内，煤粉和水的总体积为500毫升；

二、通过控制器控制电动机旋转，电动机带动搅拌轴及叶片旋转，搅拌轴的转速度达到10000转/分，腔体内的混合流体在制动板的制动作用下，混合流体不随着叶片旋转，这时混合流体同叶片之间存在速度差，当叶片中间位置的速度差大于25m/s时，在叶片后端面将产生水力空化现象——形成气体区域，在气液界面处产生水力空化效应，产生局部高温、高压冲击波和高速水射流，微点区域温度达3000k以上，微点区域压强可达100mpa以上，微点水射流速度达100m/s以上；混合流体在高温、高压冲击波、高速水射流作用下，发生碰撞、破碎、化学反应等一系列变化；处理3分钟时间后，煤粉和水形成均质的流体，即水煤浆。

本实施例制备的水煤浆正反向剪切粘度曲线重合，说明水煤浆这种均质流体的稳定性增强，水煤浆放置2个月不产生分层和沉淀。

实施例2：本实施例1的具有水力空化效应的搅拌器由壳体1、两片制动板2、截面为三角形的叶片3、搅拌轴4、电动机5和控制器6组成；其中壳体1为圆柱形，圆柱形内腔的直径为100毫米，高为150毫米，容积是1170毫升；两片制动板2以壳体1的轴为对称轴对称并列设置在壳体1的同一轴截面上，并且两片制动板2固定在壳体1的顶部；控制器6与电动机5连接；搅拌轴4与电动机5连接；叶片3固定在搅拌轴4的下端；叶片3位于壳体1的底面与制动板2的下缘之间；制动板2与壳体1内壁的间隙为2毫米；叶片3的下缘与壳体1底面的间隙为20毫米；叶片3的上缘与制动板2下缘的间隙为20毫米。

利用实施例2所述的具有水力空化效应的搅拌器对水和柴油乳浊液进行乳化处理的步骤如下：

一、将按水和柴油的体积比为1:3将水和柴油装入壳体1内，水和柴油混合液的总体积为650毫升；

二、通过控制器控制电动机的旋转速度达到10000转/分，电动机带动搅拌轴及叶片旋转，腔体内的混合流体在制动板的制动作用下，混合流体不随着叶片旋转，这时混合流体同叶片之间存在速度差，当叶片中间位置的速度差大于25m/s时，在叶片后端面将产生水力空化现象——形成气体区域，在气液界面处产生水力空化效应，产生局部高温、高压冲击波和高速水射流，微点区域温度达3000k以上，微点区域压强达100mpa以上，微点水射流速度达100m/s以上，混合流体在高温、高压冲击波、高速水射流作用下，发生碰撞、破碎、化学反应等一系列变化。处理3分钟后，水和柴油形成均质的乳白色流体，该乳白色流体放置1个月，不分层，均质效果良好。