一种立式混合传动装置及立式混合机实验台

本发明涉及物料混合设备技术领域，具体涉及一种立式混合传动装置及立式混合机实验台。

背景技术：

混合机是化工等领域中常用的混合设备，立式混合机一般用于高粘度流体和固体粉末物料的混合，它具有搅拌均匀、无死角捏合、混合效率高等优点。立式混合机内部通常有两个相互啮合的桨叶，两桨叶既能自转又可绕中心轴线公转。其产生的强烈的剪切作用可使复合材料的各组分快速混合，并获得均匀的混合产品。

传动装置是立式混合机主机系统的核心部分，其传动性能的好坏直接影响到混合机的混合质量和混合效率，甚至直接关乎混合设备的安全状态。齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、工作寿命长和传动比稳定等特点，广泛应用于各种传动系统中。行星齿轮传动系统更因其体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、运动平稳、抗冲击和抗振能力强等优点而适用于混合设备的传动箱中。

现有技术中的立式混合机，大多数传动系统是行星齿轮系带动两个搅拌桨叶进行混合，但是对于三桨式混或者三桨式和双桨式的混合模式，目前仍没有较好的传动方案。

技术实现要素：

基于上述表述，本发明提供了一种立式混合传动装置，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种立式混合传动装置，包括传动箱和齿轮传动机构，所述传动箱包括第一转轴和箱体，所述箱体可绕所述第一转轴转动，所述齿轮传动机构安装于所述传动箱的内部并包括驱动齿轮和传动链，所述驱动齿轮与所述箱体内侧的内齿圈传动连接，用于驱动所述箱体转动，所述驱动齿轮具有用于动力输入的第一输入端，所述传动链具有用于动力输入的第二输入端和三个动力输出端，每个所述动力输出端均可用于连接混合桨，所述第一输入端对应所述箱体上端设置，所述第二输入端对应所述第一转轴，所述动力输出端对应所述箱体下端设置。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请通过驱动齿轮和内齿圈的配合驱动箱体的转动，实现了传动链整体绕第一转轴的公转，进而实现了三个动力输出端的公转，另外通过传动链的设置，使从第一输入端输入的动力经传动链带动三个动力输出端上对应混合桨的转动，实现了三个动力输出端的自转，本领域技术人员可以根据实际需要，选择在传动箱的下端安装两个或者三个混合桨，以实现三桨式和双桨式的混合模式，从而丰富了立式混合传动的功能性，让使用者在混合时有了更多混合选择。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述传动链包括主动齿轮、第一行星齿轮系和第二行星齿轮系，所述传动箱还包括动力座，所述主动齿轮同轴固定连接于所述第一转轴，所述第一行星齿轮系和所述第二行星齿轮系均与所述主动齿轮驱动连接，所述第一行星齿轮系具有第一动力输出轴，所述第二行星齿轮系具有第二动力输出轴和第三动力输出轴，所述动力座的上端中部形成有滑槽，所述滑槽内安装有三个第一滑块，所述第一动力输出轴、所述第二动力输出轴和所述第三动力输出轴分别穿设于三个所述第一滑块，且所述第一动力输出轴位于所述第二动力输出轴和所述第三动力输出轴之间。

进一步的，所述第一行星齿轮系包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第二转轴、第三转轴、第四转轴和第一行星架，所述传动箱还包括安装板，所述安装板水平间隔固定于所述动力座的上方，所述安装板上对应所述滑槽形成有条形滑孔，所述条形滑孔内可滑动的安装有三个与所述第一滑块对应设置的第二滑块，所述第一动力输出轴、所述第二动力输出轴和所述第三动力输出轴的上端分别穿设于三个所述第二滑块，所述第二转轴和所述第三转轴竖直安装于所述安装板和所述动力座之间，所述第二转轴和所述第三转轴位于所述滑槽的同一侧，所述第一齿轮固定套设于所述第二转轴的上端并与所述主动齿轮啮合传动，所述第二齿轮固定套设于所述第二转轴的下端，所述第三齿轮固定套设于所述第三转轴并与所述第二齿轮啮合传动，所述第四转轴通过所述第一行星架连接于所述第三转轴，所述第四齿轮固定套设于所述第四转轴并与所述第三齿轮啮合传动，所述第五齿轮固定套设于所述第一动力输出轴并与所述第四齿轮啮合传动。

进一步的，所述第二行星齿轮系包括第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮、第五转轴、第六转轴、第七转轴、第三行星架和第四行星架，所述第五转轴竖直安装于所述安装板和所述动力座之间，且所述第五转轴与所述第二转轴位于所述滑槽的不同侧，所述第五齿轮固定套设于所述第五转轴的上端并与所述主动齿轮啮合传动，所述第六齿轮固定套设于所述第五转轴的下端，所述第六转轴通过所述第三行星架连接于所述第五转轴，所述第七齿轮固定套设于所述第六转轴并与所述第六齿轮啮合传动，所述第八齿轮固定套设于所述第二动力输出轴并与所述第七齿轮啮合传动；所述第七转轴通过所述第四行星架连接于所述第五转轴，所述第九齿轮固定套设于所述第七转轴并与所述第六齿轮啮合传动，所述第十齿轮固定套设于所述第三动力输出轴并与所述第九齿轮啮合传动。

进一步的，所述第一行星齿轮系和第二行星齿轮系的齿轮配比满足所述第二动力输出轴和所述第三动力输出轴的转速均为所述第一动力输出轴的两倍。

进一步的，还包括输出轴位置调节机构，所述输出轴位置调节机构包括至少一个调节组件，所述调节组件包括调节螺杆和三个螺母，三个所述螺母依次安装于三个所述第一滑块，所述调节螺杆可转动的安装于所述动力座，所述调节螺杆沿所述滑槽的长度方向依次穿过三个所述第一滑块，并分别与三个所述螺母可活动的螺纹连接，所述调节螺杆的至少一端伸出所述滑槽。

进一步的，所述输出轴位置调节机构还包括调节齿轮系，所述调节组件的数目为两个，两个所述调节组件的调节螺杆分别设置于三个第一滑块的两侧且旋向相反，所述调节齿轮系包括主动调节齿轮和两个从动调节齿轮，所述主动调节齿轮安装于所述动力座的外侧并位于所述滑槽的一端，两个所述从动调节齿轮分别安装于所述主动调节齿轮的两侧，两个所述调节螺杆伸出所述滑槽的一端与所述从动调节齿轮一一对应连接，所述主动调节齿轮的两侧分别与两个所述从动调节齿轮啮合传动。

另外，本申请还提供了一种包含上述立式混合传动装置的立式混合机实验台，包括支架、承载平台、导向柱、升降驱动装置、至少两个混合桨和如上所述的立式混合传动装置，所述承载平台安装于所述支架底部，所述导向柱竖直安装于所述承载平台的上端，所述立式混合传动装置可滑动的安装于导向柱，所述升降驱动装置用于驱动所述立式混合传动装置上升或下降，所述混合桨可拆卸的对应安装于所述动力输出端。

进一步的，所述升降驱动装置包括旋转驱动机构、丝杆和螺纹套，所述螺纹套固定安装于所述立式混合传动装置的外侧，所述丝杆可转动的安装于所述支架并与所述螺纹套螺纹连接，所述旋转驱动机构用于驱动所述丝杆转动。

进一步的，所述旋转驱动机构为步进电机或者伺服电机。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种立式混合传动装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种立式混合传动装置的正面示意图；

图3为本发明实施例一中传动链的动力传动示意图；

图4为图2中a-a截面的截面示意图；

图5为图2中h-h截面的截面示意图；

图6为图2中d-d截面的截面示意图；

图7为图2中k-k截面的截面示意图；

图8为本发明实施例一中传动链立体结构示意图；

图9为本实施例二提供的一种立式混合机实验台的立体结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、传动箱；11、箱体；12、动力座；13、安装板；121、滑槽；122、第一滑块；131、条形滑孔；132、第二滑块；

20、齿轮传动机构；21、驱动齿轮；22、传动链；22a、第二输入端；21a、第一输入端；111、内齿圈；221、主动齿轮；

x1、第一行星齿轮系；x2、第二行星齿轮系；d1、第一动力输出轴；d2、第二动力输出轴；d3、第三动力输出轴；z1、第一转轴；z2、第二转轴；z3、第三转轴；z4、第四转轴；z5、第五转轴；z6、第六转轴；z7、第七转轴；c1、第一齿轮；c2、第二齿轮；c3、第三齿轮；c4、第四齿轮；c5、第五齿轮；c6、第六齿轮；c7、第七齿轮；c8、第八齿轮；c9、第九齿轮；c10、第十齿轮；c11、第十一齿轮；j1、第一行星架；j2、第二行星架；j3、第三行星架；

30、输出轴位置调节机构；31、调节组件；32、调节齿轮系；311、调节螺杆；312、螺母；321、主动调节齿轮；322、从动调节齿轮；

100、立式混合机实验台；110、支架；120、承载平台；130、导向柱；140、升降驱动装置；150、混合桨；14、外套筒；141、导向套管；1401、旋转驱动机构；1402、丝杆；1403、螺纹套。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

如图1所示，本申请提供了一种立式混合传动装置，包括传动箱10和齿轮传动机构20。

结合图2所示，传动箱10包括第一转轴z1和箱体11，箱体11可绕第一转轴z1转动。

齿轮传动机构20安装于传动箱10的内部并包括驱动齿轮21和传动链22。

驱动齿轮21与箱体11内侧的内齿圈111传动连接，用于驱动箱体11转动，驱动齿轮21具有用于动力输入的第一输入端21a，可以理解的是，驱动齿轮21的轴线不与第一转轴z1重合，驱动齿轮21转动时只与内齿圈111啮合传动，进而带动箱体11自转。

传动链22具有用于动力输入的第二输入端22a和三个动力输出端，每个动力输出端均可用于连接混合桨，第一输入端22a对应箱体11上端设置，第二输入端22a对应第一转轴z1，动力输出端对应箱体11下端设置。

其中，在本申请的实施例中，如图3至图8所示，传动链22包括主动齿轮221、第一行星齿轮系x1和第二行星齿轮系x2，传动箱10还包括动力座12，主动齿轮221同轴固定连接于第一转轴z1，第一行星齿轮系x1和第二行星齿轮系x2均与主动齿轮221驱动连接，第一行星齿轮系x1具有第一动力输出轴d1，第二行星齿轮系x2具有第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3，动力座12的上端中部形成有滑槽121，滑槽121内安装有三个第一滑块122，第一动力输出轴d1、第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3分别穿设于三个第一滑块，且第一动力输出轴d1位于第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3之间。

即第一动力输出轴d1对应安装的混合桨为近心桨(靠近传动箱旋转中心的混合桨)，第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3对应安装的混合桨为远心桨(远离传动箱旋转中心的混合桨)。

具体的，在本实施例中，第一行星齿轮系x1包括第一齿轮c1、第二齿轮c2、第三齿轮c3、第四齿轮c4、第五齿轮c5、第二转轴z2、第三转轴z3、第四转轴z4、第一行星架j1。

其中，传动箱10还包括安装板13，安装板13水平间隔固定于动力座12的上方，所述安装板13上对应所述滑槽121形成有条形滑孔131，所述条形滑孔131内可滑动的安装有三个与所述第一滑块122对应设置的第二滑块132，所述第一动力输出轴d1、所述第二动力输出轴d2和所述第三动力输出轴d3的上端分别穿设于三个所述第二滑块132，第二转轴z2和第三转轴z3竖直安装于安装板13和动力座12之间，第二转轴z2和第三转轴z3位于滑槽121的同一侧，第一齿轮c1固定套设于第二转轴z2的上端并与主动齿轮221啮合传动，第二齿轮c2固定套设于第二转轴z2的下端，第三齿轮c3固定套设于第三转轴z3并与第二齿轮c2啮合传动，第四转轴z4通过第一行星架j1连接于第三转轴z3，第四齿轮c4固定套设于第四转轴z4并与第三齿轮c3啮合传动，第五齿轮c5固定套设于第一动力输出轴d1并与第四齿轮c4啮合传动。

当第一转轴z1经外力驱动转动时带动主动齿轮221同步转动时，第一转轴z1的动力经第一齿轮c1与主动齿轮221的啮合传动传递至第二转轴z2，由于第二齿轮c2和第三齿轮c3的啮合关系，第二转轴z2的动力传动使第三转轴z3转动，然后依次传动进而驱动第五齿轮c5的转动，实现第一动力输出轴d1的自转；由于第二齿轮c2、第三齿轮c3和第四齿轮c4之间形成类似行星齿轮结构，可调节并固定，这样就使得第三转轴z3有一个自由度(可自转并可靠地固定)，第四转轴z4有两个自由度(可自转及可绕第三转轴z3旋转并固定)，从而可以实现在保证平稳转动的情况下实现第一动力输出轴d1位置的调节。

第二行星齿轮系x2包括第十一齿轮c11、第六齿轮c6、第七齿轮c7、第八齿轮c8、第九齿轮c9、第十齿轮c10、第五转轴z5、第六转轴z6、第七转轴z7、第二行星架j2和第三行星架j3。

其中，第五转轴z5竖直安装于安装板13和动力座12之间，且第五转轴z5与第二转轴z2位于滑槽121的不同侧，第十一齿轮c11固定套设于第五转轴z5的上端并与主动齿轮221啮合传动，第六齿轮c6固定套设于第五转轴z5的下端，第六转轴z6通过第三行星架j3连接于第五转轴z5，第七齿轮c7固定套设于第六转轴z6并与第六齿轮c6啮合传动，第二动力输出轴d2通过第三行星架j3连接于第五转轴z5，第八齿轮c8固定套设于第二动力输出轴d2并与第七齿轮c7啮合传动；第七转轴z7通过第四行星架j4连接于第五转轴z5，第九齿轮c9固定套设于第七转轴z7并与第六齿轮c6啮合传动，第三动力输出轴d3通过第四行星架j4连接于第七转轴z7，第十齿轮c10固定套设于第三动力输出轴d3并与第九齿轮c9啮合传动。

当第一转轴z1经外力驱动转动时带动主动齿轮221同步转动时，第一转轴z1的动力经第十一齿轮c11主动齿轮221的啮合传动传递至第五转轴z5，第六齿轮c6、第七齿轮c7、第八齿轮c8、第九齿轮c9和第十齿轮c10之间形成一个以第六齿轮c6为太阳轮，第七齿轮c7和第九齿轮c9为行星轮的行星轮系结构，进而带动第八齿轮c8和第十齿轮c10的转动，实现第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3的自转；这样就使得第六转轴z6和第七转轴z7有两个自由度(可自转及均可绕第五转轴z5旋转并固定)，从而可以实现在保证平稳转动的情况下实现第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3位置的调节。

通过上述两个齿轮系的设计，就可以在有效的实现第一动力输出轴d1、第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3自转的同时，满足三者绕随传动箱10绕第一转轴z1公转的运动模式，以实现立式混合的动力传动。

在本申请优选的实施例中，第一行星齿轮系x1和第二行星齿轮系x2的齿轮配比满足第二动力输出轴d2和第三动力输出轴d3的转速均为第一动力输出轴d3的两倍，即实现远心桨的转速是近心桨转速的两倍。

在实际操作中，一般需要满足在保证稳定传动的基础上实现中心距和偏心距的调节，因而在本申请优选的实施例中，该立式混合传动装置还包括输出轴位置调节机构30。

其中，输出轴位置调节机构30包括至少一个调节组件31，具体的，调节组件31包括调节螺杆311和三个螺母312，三个螺母312依次安装于三个第一滑块122，调节螺杆311可转动的安装于动力座12，调节螺杆311沿滑槽121的长度方向依次穿过三个第一滑块122，并分别与三个螺母312可活动的螺纹连接，调节螺杆311的至少一端伸出滑槽121。

更优选的，输出轴位置调节机构30还包括，调节组件31的数目为两个，两个调节组件31的调节螺杆311分别设置于三个第一滑块的两侧且旋向相反，调节齿轮系32包括主动调节齿轮321和两个从动调节齿轮322，主动调节齿轮321安装于动力座12的外侧并位于滑槽121的一端，两个从动调节齿轮322分别安装于主动调节齿轮321的两侧，两个调节螺杆311伸出滑槽121的一端与从动调节齿轮322一一对应连接，主动调节齿轮321的两侧分别与两个从动调节齿轮322啮合传动。

在实际操作时，可以在主动调节齿轮321的外端采用内六角螺丝刀或者其他齿轮转动工具转动主动调节齿轮321，然后在调节螺杆311的带动下通过调节螺杆311转动时，螺母312不转动但移动的形式对三个动力输出轴进行位置调节，进而实现中心距和偏心距的调节。

可以理解的是，在本申请的实施例中，由于系统运行负载较大，为提高传动系统的承载能力，所有的齿轮副采用高性能合金钢，并采用锻件毛坯。

该实施例通过上述结构设计，实现了传动链整体绕第一转轴z1的公转，即实现了三个动力输出端的公转，另外通过第一行星齿轮系x1和第二行星齿轮系x2的设置，使从第一转轴z1输入的动力经两个行星齿轮系带动三个动力输出轴上对应的混合桨的转动，即实现了三个动力输出端的自转；因此，本领域技术人员可以根据实际需要，选择在传动箱10的下端安装两个或者三个混合桨，实现三桨共线式并兼容双桨式的混合模式，从而丰富了立式混合传动的功能性，让使用者在混合时有了更多混合选择，另外，本申请采用的传动方案所采用的的行星齿轮系结构在保证结构紧凑且空间利用率高的前提下，还能很好的保证动力传输准确，是一种极佳的动力传输方案，可以广泛应用于其他动力传输领域，再次不做赘述。

实施例二

基于上述立式混合传动装置，如图9所示，本实施例提供了一种立式混合机实验台100，其包括支架110、承载平台120、导向柱130、升降驱动装置140、至少两个混合桨150和如上述的立式混合传动装置。

其中，所述承载平台120安装于所述支架底部，用于放置盛装有待混合物料的容器。

所述导向柱130竖直安装于所述承载平台120的上端，所述立式混合传动装置可滑动的安装于导向柱130，具体的，可以采用如下设计方式，在箱体11外侧安装一个外套筒14，箱体11通过轴承同轴可转动的安装于外套筒14的内侧并被限制在外套筒14的内部，外套筒14的外部安装有导向套管141，导向套管141可滑动套设在导向柱130上，进而实现了立式混合传动装置沿导向柱130的可滑动安装。

所述升降驱动装置140用于驱动所述立式混合传动装置上升或下降。

所述升降驱动装置140包括旋转驱动机构1401、丝杆1402和螺纹套1403，所述螺纹套1403固定安装于所述外套筒14的外侧，所述丝杆1402可转动的安装于所述支架110并与所述螺纹套1403螺纹连接，所述旋转驱动机构1401用于驱动所述丝杆1402转动。

当丝杆1402转动时，螺纹套1403在丝杆1402移动，进而实现立式混合传动装置的上升或下降。

所述混合桨150可拆卸的对应安装于所述动力输出端，根据上述立式混合传动装置的描述，混合桨150的数目可以根据实际情况进行选择，如采用三桨共线式的传动模式，则需要在三个动力输出端对应的输出轴上安装混合桨，其中，一般远心桨采用空心桨设计，近心桨采用实心桨设计。

由于混合对象一般是含能的复合材料，并需满足exeiict4安全等级，所述旋转驱动机构1401为防爆电机，控制方式上采用plc闭环控制回路，以对转速进行调节，使转速变化在技术要求范围内，优选为西门子的防爆电机。

本实施例的立式混合机实验台100，方式稳定可靠，整体刚度大、变形小，传动箱等组件的安装方便、拆卸简单，调节方便且精度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。