一种分段式之字形穿流挡板及搅拌装置

本技术属于搅拌设备，涉及一种分段式之字形穿流挡板及搅拌装置。

背景技术：

1、搅拌作为工业生产中的一种常见单元操作，用于物料的混合及反应，常用的搅拌装置基本上是通过桨叶对混合物的搅动来实现搅拌，使得混合物内部不同的物料能够充分地相互接触，从而达到较好的混合或反应效果。搅拌装置内除了基本的搅拌轴、桨叶外，通常还可设置挡板，挡板通常固定在内壁上，作为搅拌装置的一个重要内构件，可以在不改变叶片形式和操作条件的情况下，强化搅拌装置内的混合，对流体的流动有重要影响，因此，挡板的构型及装配方式是影响搅拌装置性能的重要因素。

2、搅拌装置内挡板的作用是避免搅拌轴旋转产生的离心力所引起的涡流的形成，使切向流转换成向上和向下的轴向流，改善主体循环；同时还能降低搅拌载荷的波动，使功率消耗保持稳定。挡板的结构和数量对混合效果的影响很大，过多的挡板将减少搅拌装置内流体的流动，把混合限制在局部区域，导致内部物料的混合效果较差。一般情况下使用的标准矩形挡板，会在挡板背面形成死区，影响流体的整体流动性。

3、为了提升搅拌效率，降低搅拌功耗，研究者对搅拌装置内的挡板进行了优化设计和改进，开发了多种新构型挡板。cn 206199042u公开了一种减少搅拌槽内物料聚集堆积的挡板装置，所述挡板装置包括：上部开孔直挡板、下部圆弧挡板，其中，上部开孔直挡板上的若干个挡板方孔均匀等距分布，将上部开孔直挡板与下部圆弧挡板进行上下连接固定。该挡板的结构能够有效优化搅拌槽内流场，减少物料在挡板迎流面和槽底的聚集堆积，改善搅拌混合的效果。cn 204656471u公开了一种半圆管形挡板及搅拌槽，所述挡板呈半圆管形，所述挡板轴向的两端连接端盖，所述挡板的半圆管形面向搅拌槽内壁，与搅拌槽内壁紧贴扣合，与标准平直挡板相比，半圆管形挡板能提高流体速度分布的均匀程度，增大流体的轴向速度以及湍动程度，减小死区。

4、cn 108714388a公开了一种搅拌槽，所述搅拌槽包括槽体、搅拌轴、桨叶和挡板；搅拌轴的轴线与槽体的轴线重合；桨叶设置在搅拌轴上；挡板设置在槽体内且位于搅拌轴的外周，挡板上设有穿流孔，挡板的横截面呈波浪形。所述挡板的结构设置，可改善挡板与槽体内壁间死区的流动状况，提高流体的混合效果。但上述专利虽能够在一定程度上降低功耗，减小挡板后方死区，但仍存在搅拌功耗高、混合效率低的问题。

5、综上所述，对于搅拌装置中挡板结构的设置，还需要对挡板的结构进行改进，使之能够更好地提高挡板附近流体的湍动程度，降低搅拌能耗，提高混合效率。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种分段式之字形穿流挡板及搅拌装置，通过将穿流挡板设计为之字形结构并沿轴向分为多段，设置不同的开口方向，可以增加流体在挡板区域的切向流动与湍动程度，强化混合效果，促进流体的整体循环，同时降低搅拌功耗。

2、为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一方面，本实用新型提供了一种分段式之字形穿流挡板，所述穿流挡板设置在搅拌装置的内壁上，所述穿流挡板的数量至少为两块，沿内壁周向均匀布置；所述穿流挡板上设有穿流孔，所述穿流挡板的横截面呈之字形，每块穿流挡板沿轴向包括至少两段开口方向相反的之字形挡板交替排列。

4、本实用新型中，对于搅拌装置内挡板结构的设置，基于传统的标准矩形挡板存在的缺陷，通过将挡板设计为之字形，并在挡板上设置穿流孔，使得穿过穿流孔的流体在挡板背面形成撞击流或分散流，同时将穿流挡板沿轴向分为多段，相连两段的之字形挡板的开口方向相反，使得在不同的区域形成不同的流体混合方式，有效增加挡板区域内流体的湍动程度，提高流体的混合效果和搅拌装置的混合效率，同时也可以降低搅拌的功率消耗；所述挡板结构设计合理，效果提升显著，改进成本较低，应用范围广。

5、以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

6、作为本实用新型优选的技术方案，所述穿流挡板的数量为2～8块，例如2块、3块、4块、5块、6块、7块或8块等，所述穿流挡板的数量与搅拌装置的规模尺寸、挡板的结构尺寸及流体的混合要求等有关。

7、作为本实用新型优选的技术方案，所述穿流挡板的之字形横截面由2～6段折线构成，例如2段、3段、4段、5段或6段等。

8、相邻两段折线的夹角，即所述穿流挡板的之字形开口的夹角为20～160°，例如20°、45°、60°、75°、90°、120°、150°或160°等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

9、作为本实用新型优选的技术方案，每块所述穿流挡板沿轴向包括2～8段之字形挡板，例如2段、3段、4段、5段、6段、7段或8段等。

10、作为本实用新型优选的技术方案，每段之字形挡板沿径向上的宽度独立地为搅拌装置直径的1/15～1/10，例如1/15、1/14、1/13、1/12、1/11或1/10等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、作为本实用新型优选的技术方案，每块穿流挡板的总长度独立地为搅拌装置高度的20～100％，例如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、每段之字形挡板沿轴向上的长度独立地为搅拌装置高度的10～50％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、作为本实用新型优选的技术方案，所述穿流孔的形状为圆形或多边形，不同穿流挡板以及同一穿流挡板上不同段的之字形挡板上穿流孔的形状和大小独立设置。

14、作为本实用新型优选的技术方案，所述穿流孔的直径或穿流孔的外接圆直径为3～10mm，例如3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；相邻两个穿流孔的中心点之间的距离为3～20mm，例如3mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm或20mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

15、作为本实用新型优选的技术方案，所述穿流孔的内壁与垂直于挡板平面的方向的夹角为0～45°，例如0°、10°、20°、30°、40°或45°等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

16、本实用新型中，所述穿流孔不局限于垂直穿流挡板设置，也可倾斜于挡板的壁面，有助于穿过穿流孔的流体形成分散流，提高湍流程度。

17、另一方面，本实用新型提供了一种搅拌装置，所述搅拌装置包括槽体、搅拌轴、桨叶以及上述分段式之字形穿流挡板，所述搅拌装置中搅拌轴和桨叶为搅拌装置的常规结构，搅拌轴与槽体的轴线重合，桨叶设置于搅拌轴上。

18、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

19、(1)本实用新型通过将穿流挡板设计为之字形结构并沿轴向分为多段，设置不同的开口方向，使得穿过不同开口方向挡板上穿流孔的流体会在挡板背面形成撞击流或分散流，增加流体在挡板区域的切向流动与湍动程度，强化混合效果，促进流体的整体循环，同时降低搅拌功耗；

20、(2)本实用新型所述挡板结构设计合理，效果提升显著，改进成本较低，应用范围广。