专利名称：搅拌器性能测试平台的制作方法
技术领域：
本发明属于测试领域，特别涉及一种测试搅拌器性能的装置，具体来讲是一套由搅拌系统，搅拌器升降更换系统，数据采集控制及后处理系统组成的测试搅拌器性能的平台。
背景技术：
搅拌设备在工业生产中应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少的应用着搅拌操作。过去有很多文献论述了搅拌设备的动力消耗，并给出了不少情况下的计算公式，但是由于使用介质操作条件的不同，物理化学性能的差异，正确确定搅拌功率是十分困难的。除了功率问题，有关搅拌的流体力学研究也具有重要意义。这方面已做过许多工作，但大部分仅停留在模拟阶段，尚无扩大和深入。搅拌是一种广泛应用的单元操作，它的复杂性在于它的原理要涉及流体力学、传质、传热及化学反应等多种过程。搅拌器就是通过使搅拌介质获得适宜的流动场的装置，因此流动场问题和搅拌能量问题一直是搅拌过程所研究的主要方向。不同操作目的的搅拌过程需要什么样的流动场，供给多大的能量以及各种搅拌器在不同工况下的流场和功耗等性能是研究搅拌器的首要问题。测试搅拌器性能的平台比较少，而且存在以下不足(1)搅拌轴起降人工化，不能保证每次实验时搅拌器都处在中心轴线上；(2)搅拌轴的垂直位置比较固定，不能根据搅拌釜的变化在垂直方向上进行搅拌器高度的调整；(3)不能在带有腐蚀性及具有一定压力的介质中进行搅拌器搅拌性能测试；(4)测试过程较为复杂，不能实时检测浆液的粘度、密度；(5)搅拌釜的下封头多为平底封头，不能模拟实际工业应用较广的椭圆形封头，(6)釜体材料为全玻璃，玻璃材料不易密封且易打碎，不利于测试；(7)釜径较小，釜体的容积与实际工业应用的搅拌釜相差较大，导致在应用放大技术时出现较大偏差。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一套能快速、方便测试搅拌器性能的实验平台。主要测试不同搅拌器的混合时间，混合效率，实际功率等性能参数，并能利用示踪粒子技术观察不同搅拌器在不同介质中的流场及速度场。本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是搅拌器性能测试平台，该平台由搅拌系统和数据采集控制系统组成；搅拌系统由釜体、搅拌器、搅拌轴、调速电机和减速器组成；数据采集控制系统由控制柜、密度传感器、温度传感器和粘度传感器组成；
釜体和支撑架通过螺栓与底座连接，支撑架的顶端设有横梁，调速电机、减速器和联轴器均通过螺栓与横梁连接在一起，联轴器设置在釜体的上方，联轴器和搅拌轴连接，搅拌轴下端连接有搅拌器，调速电机通过减速器利用带传动形式带动搅拌轴转动；调速电机由控制柜控制，密度传感器、温度传感器和粘度传感器设在釜体中，密度传感器、温度传感器和粘度传感器的电讯号传回控制柜，调速电机的转速及功率信号通过变频器输入控制柜。
作为本发明的进一步改进，所述釜体由筒体、上封头和下封头组成，筒体为透明的钢化玻璃，下封头为标准椭圆型封头，下封头带有支腿。上、下封头分别与不锈钢上法兰及下法兰连接。上封头设有带有阀门的进液管，下封头上设有带有阀门的排液管。上封头由嵌套的密封板一和密封板二组合而成。釜体部分采用厚度为15毫米的透明钢化玻璃制成， 透明的容器方便了实验时观察釜内的搅拌状态，以及利用粒子图像测速技术(PIV)和数字粒子图像测速技术(DPIV)等观察筒体内液体的流场及速度场。根据搅拌介质及工况的要求，不同规格釜体(最大直径为600mm)可以更换。为了保证釜体的密封性，同时方便利用利用示踪粒子技术，所述的连接筒体、上法兰、下法兰的螺栓为8个。为了保证釜体的密封性所述的筒体和上法兰、下法兰之间的密封采用聚四氟乙烯圈。为了方便升降搅拌轴以及更换搅拌器，所述支撑架采用液压升降架，液压升降电机安装在底座上，由控制柜控制，通过控制液压动力电机，实现搅拌轴的升降，以改变搅拌器在釜中的停留位置。为测试搅拌器的混合时间，所述的筒体中安装的温度传感器为3个，3个温度传感器置于釜体不同位置。通过此三根置于釜体不同位置上的温度传感器，将三点的温度实时传送到控制柜，利用温差法得到搅拌时间。本发明的技术效果体现在以下方面
1、利用液压升降电机，实现了对搅拌器的快速升降，定位。2、利用变频器，实现了对各种搅拌器的实际消耗功率的检测。3、实现了对密度、粘度的在线测量。4、在同一工况下，实现了对各种搅拌器混合时间的检测、对比。5、在不同工况下，实现了对一种搅拌器混合时间的检测、对比。6、实现了对各种搅拌器的理论功率，混合效率数等各性能参数的计算。7、实现了模拟不同的工况，可以通过更换不同直径的釜体，加入粘性物料来改变工况。8、利用示踪粒子技术，测出搅拌过程中的流场，速度场。
图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明的釜体结构剖面图； 附图标记
1-搅拌器，2-釜体，3-搅拌轴，4-联轴器，5-减速器，6-调速电机，7-液压升降架，8-液压升降电机，9-底座，10-控制柜；201-密度传感器，202-螺栓，203-上法兰，204-钢化玻璃筒体，205-下法兰，206-下封头，207-温度传感器，208-排液管，209-支腿，210-粘度传感器，211-密封板一，212-密封板二，213-进液管，上封头-214。
具体实施例方式实施例1如图1所示，一种用于测试搅拌器性能的平台，该平台由搅拌系统、搅拌器升降系统和数据采集控制系统组成；搅拌系统由釜体2、搅拌器1、搅拌轴3、调速电机6和减速器5组成；搅拌器升降系统由液压升降架7、联轴器4、液压动力电机8和底座9组成；数据采集控制系统由控制柜10、2个密度传感器201、3个温度传感器207和2个粘度传感器210组成。釜体2、液压升降架7和液压升降电机8安装在底座9上，通过螺栓与底座9连接； 液压升降架7的顶端设有横梁11，调速电机6、减速器5和联轴器4均通过螺栓与横梁11 连接在一起，联轴器4设置在釜体2的上方，联轴器4和搅拌轴3连接，搅拌轴3下端连接有搅拌器1，搅拌轴3伸入釜体2中，调速电机6通过减速器5利用带传动形式带动搅拌轴 3转动；调速电机6、液压升降电机8均由控制柜10控制，密度传感器201、温度传感器207 和粘度传感器210设在釜体2中，密度传感器201、温度传感器207和粘度传感器210的电讯号传回控制柜10，调速电机6的转速及功率信号通过变频器输入控制柜。如图2所示，釜体2由筒体204、上封头214、下封头206组成，筒体204部分为透明的钢化玻璃，下封头206为标准椭圆型封头，下封头206带有支腿209。上封头214由嵌套的密封板一 211和密封板二 212组合而成。密封板二 212上设有带有阀门的进液管213， 下封头206上还设有带有阀门的排液管208。上、下封头206分别与不锈钢上法兰203及下法兰205连接，通过螺栓202来达到压紧密封的目的。用于测试搅拌器性能的平台，测试水溶液中搅拌时间的步骤如下
开启控制采集系统，校正三个温度传感器207的温度值，以实际温度值(温度计测量值) 为基准进行校正，保证三点传感器的初始温差在5%之内。卸下密封板一 211、密封板二 212，将搅拌轴3升至釜体2上方，通过进液管213向釜体2内倒入一定量的水，装上要测定的搅拌1，并在控制软件中设置相应的搅拌器类型、 参数，在输入转速，待功率值稳定后，测定并记录空转功率。将转速设置为0，点击确定，然后将搅拌器1下降到釜体2内规定位置，通过进液口 213注入一定量的开水溶液至筒体80%标签的上边沿，设定特定的转速，点击速度确定按钮，然后点击计时按钮开始记录搅拌时间。当搅拌时间不再变化后，点击总功率后的保存按钮，测定并记录总功率。然后将转速降为0，点击数据后处理模块的计算按钮，开始进行数据后处理，保存并记录计算后的数据。用于测试搅拌器性能的平台，测定牛顿流体(以CMC溶液为例)中搅拌功率的步骤如下
开启控制采集系统，将搅拌轴3升至釜体2上方，按规定通过进液管213向釜体2内注入一定量的CMC溶液，装上要测定的搅拌器1，并设置相应的搅拌器类型、参数，输入转速， 测定并记录空转功率。将转速设置为0，然后将搅拌器1下降到釜内规定位置，设置转速，待总功率不再变化后，保存功率数据。开始进行数据后处理，保存并记录计算后的数据。用于测试搅拌器性能的平台，在一定内压下测试搅拌器性能参数的步骤如下 开启控制采集系统，.将搅拌轴3升至釜体2上方，按规定通过进液管213向釜体2内
注入一定量的溶液A，装上要测定的搅拌器1，并设置相应的搅拌器类型、参数，输入转速，测定并记录空转功率。将转速设置为0，点击确定，将搅拌器1下降到釜内规定位置，装上密封板一 211、 密封板二 212，通过进液口 213向釜体2内注入一定量的待测溶液B，关好进液管阀门。设置需要的转速，开始搅拌，待总功率不再变化后，保存总功率数据。进行数据后处理，保存并记录计算后的数据。
权利要求
1.搅拌器性能测试平台，其特征是，该平台由搅拌系统和数据采集控制系统组成；搅拌系统由釜体、搅拌器、搅拌轴、调速电机和减速器组成；数据采集控制系统由控制柜、密度传感器、温度传感器和粘度传感器组成；釜体和支撑架通过螺栓与底座连接，支撑架的顶端设有横梁，调速电机、减速器和联轴器均通过螺栓与横梁连接在一起，联轴器设置在釜体的上方，联轴器和搅拌轴连接，搅拌轴下端连接有搅拌器，调速电机通过减速器利用带传动形式带动搅拌轴转动；调速电机由控制柜控制，密度传感器、温度传感器和粘度传感器设在釜体中，密度传感器、温度传感器和粘度传感器的电讯号传回控制柜，调速电机的转速及功率信号通过变频器输入控制柜。
2.2.根据权利要求1所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述釜体由筒体、上封头和下封头组成，筒体为透明的钢化玻璃，下封头为标准椭圆型封头，下封头带有支腿；上、下封头分别与不锈钢上法兰及下法兰连接。
3.根据权利要求1所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述上封头设有带有阀门的进液管，下封头上设有带有阀门的排液管。
4.根据权利要求1所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述上封头由嵌套的密封板一和密封板二组合而成。
5.根据权利要求1所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述支撑架采用液压升降架，液压升降电机安装在底座上，由控制柜控制，通过控制液压动力电机，实现搅拌轴的升降，以改变搅拌器在釜中的停留位置。
6.根据权利要求1所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述的筒体中安装的温度传感器为3个，3个温度传感器置于釜体不同位置，将三点的温度实时传送到控制柜，利用温差法得到搅拌时间。
7.根据权利要求2所述的搅拌器性能测试平台，其特征是，所述的筒体和上法兰、下法兰之间的密封采用聚四氟乙烯圈。
全文摘要
搅拌器性能测试平台，该平台由搅拌系统和数据采集控制系统组成；搅拌系统由釜体、搅拌器、搅拌轴、调速电机和减速器组成；数据采集控制系统由控制柜、密度传感器、温度传感器和粘度传感器组成；釜体和支撑架通过螺栓与底座连接，支撑架的顶端设有横梁，调速电机、减速器和联轴器均通过螺栓与横梁连接在一起，联轴器设置在釜体的上方，联轴器和搅拌轴连接，搅拌轴下端连接有搅拌器，调速电机通过减速器利用带传动形式带动搅拌轴转动；调速电机由控制柜控制，密度传感器、温度传感器和粘度传感器设在釜体中，密度传感器、温度传感器和粘度传感器的电讯号传回控制柜，调速电机的转速及功率信号通过变频器输入控制柜。
文档编号G01M99/00GK102323101SQ20111014826
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者周勇军, 朱廷风, 蒋宾伟, 闫伟 申请人:南京工业大学