一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，包括筒體、永磁直驅(qū)電機及配套變頻調(diào)速器、剪切力攪拌槳、筒體內(nèi)部增強剪切力導(dǎo)流板、筒體頂部防飛濺擋板以及相關(guān)的固定支架、進料口、出料口等機構(gòu)。本發(fā)明與已有的攪拌裝置相比，同時利用到了強剪切力的攪拌槳及導(dǎo)流板、大轉(zhuǎn)矩的永磁直驅(qū)電機，具有攪拌強度高、剪切力強的優(yōu)點，同時降低了攪拌設(shè)備的能耗及維修成本。
【專利說明】一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的攪拌裝置一般是電動機通過利用皮帶傳動或者齒輪組傳達，這類攪拌裝置的機械傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附加設(shè)備較多，與此同時增加了設(shè)備的能耗也降低了系統(tǒng)的效率。更為突出的是普通電動機的轉(zhuǎn)矩較低，無法帶動攪拌裝置對黏度相對較高、需要強攪拌、強剪切力處理的物料進行攪拌，或者達不到理想的攪拌效果。此外大部分?jǐn)嚢柩b置無法調(diào)節(jié)攪拌的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的大小，造成了設(shè)備空轉(zhuǎn)的損耗和能耗的浪費。為了增強攪拌的剪切力，目前所采用的方法一般是通過增大攪拌器的高徑比、選擇如鋸齒邊緣葉片攪拌槳一類能夠提供強剪切力的攪拌槳、提高攪拌機轉(zhuǎn)速等，這些措施主要目的是提供更多更強的循環(huán)流，但高徑比和葉片邊緣的剪切面都有一定的限制，增大高徑比可以提高剪切力強度，但同時葉片直徑需要隨著筒體的直徑減少，因此葉片提供的剪切力強度將減少；反之，提高了葉片的直徑，葉片提供的剪切力強度將增加，但將造成筒體高徑比的減少，最終總體剪切力的強度提高得十分有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種克服現(xiàn)有裝置之不足而且設(shè)備簡單、操作方便、可以提供高攪拌、強剪切力、可變頻調(diào)速的流體攪拌器。
[0004]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，包括中空的筒體、電機、攪拌槳、導(dǎo)流板、進料管和出料管，所述的電機通過固定支架固定于筒體的頂部，所述的攪拌槳的轉(zhuǎn)軸一端連接電機，另一端伸入至筒體內(nèi)，轉(zhuǎn)軸處于筒體內(nèi)的部分上設(shè)有豎直安裝的攪拌葉片，攪拌葉片的外側(cè)邊緣上設(shè)有攪拌葉片導(dǎo)流孔，所述的導(dǎo)流板通過支撐架水平固定于筒體的內(nèi)壁上并與攪拌葉片錯位設(shè)置，導(dǎo)流板上開有導(dǎo)流板導(dǎo)流孔，所述的進料管設(shè)置于筒體頂部，所述的出料管設(shè)置于筒體側(cè)壁上且處于導(dǎo)流板上方，距導(dǎo)流板的距離為筒體總高度的5%?15%。
[0005]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，攪拌槳上沿轉(zhuǎn)軸的軸線方向設(shè)置有N組攪拌葉片，每組包括2-6片攪拌葉片，筒體內(nèi)壁上沿筒體的軸線方向設(shè)有N-1組導(dǎo)流板，每組包括2-6片導(dǎo)流板，每組導(dǎo)流板設(shè)置于兩組攪拌葉片豎直間距的中間處，N取2-5。
[0006]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，每個攪拌葉片的水平長度為筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3，N個攪拌葉片的總豎直高度為筒體總高度的30%?60%，每個攪拌葉片上設(shè)有1-4個攪拌葉片導(dǎo)流孔，攪拌葉片導(dǎo)流孔設(shè)置于攪拌葉片由外沿起占攪拌葉片水平長度的1/5?1/3處，攪拌葉片導(dǎo)流孔的總面積占攪拌葉片總面積的5%?50%。
[0007]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，每個導(dǎo)流板的水平長度為筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3，每個導(dǎo)流板上開有的導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的總面積占導(dǎo)流板總面積的30%?80%，每個導(dǎo)流板上導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的個數(shù)為10?200個。[0008]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，還包括防飛濺擋板，所述的防飛濺擋板安裝于筒體內(nèi)壁上，且距筒體底部的高度為筒體總高度的70%?90%處，防飛濺擋板的安裝方向與水平面呈0-10°夾角。
[0009]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，所述的電機為設(shè)有變頻調(diào)速器的永磁直驅(qū)電機，電機的額定轉(zhuǎn)矩為5000Nm-35000Nm，額定轉(zhuǎn)速為100_800rpm。
[0010]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板是由錳鋼、鉻鑰鋼、鉻錳鑰釩鋼、雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體鋼、復(fù)相鋼、熱成形鋼、孿晶誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體時效鋼或沉淀硬化不銹鋼制成。
[0011]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板外包被有玻璃鋼、聚異丁烯橡膠或二氧化硅板。
[0012]所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板外涂覆有環(huán)氧樹脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或環(huán)氧樹脂涂料。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用剪切力攪拌槳、增強剪切力導(dǎo)流板和各種相關(guān)導(dǎo)流孔等流體動力學(xué)方面的造型優(yōu)勢，同時結(jié)合了永磁直驅(qū)電機大轉(zhuǎn)矩和可變頻調(diào)速的優(yōu)點，能夠有效地進行普通流體或高粘度流體的高攪拌和強剪切力攪拌，同時較大的降低了設(shè)備的能耗以及運行費用，大幅度降低勞動強度，系統(tǒng)效率得到較大提高，維修故障點少、維護成本低，調(diào)速平滑并易于實現(xiàn)對攪拌轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；1:筒體，2:永磁直驅(qū)電機，3:攪拌葉片，31:攪拌葉中的導(dǎo)流孔，4:導(dǎo)流板，41導(dǎo)流板中的導(dǎo)流孔，42導(dǎo)流板安裝支撐裝置，5:防飛濺擋板，6:固定支架，7:進料管，8:出料管。
[0015]圖2為筒體AA’ -BB ’截面間的俯視圖結(jié)構(gòu)；1:筒體，3:攪拌槳，31:攪拌葉片導(dǎo)流孔，4:導(dǎo)流板，41導(dǎo)流板導(dǎo)流孔，42導(dǎo)流板安裝支撐裝置。
[0016]圖3為具有不同導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板；41導(dǎo)流板導(dǎo)流孔，42支撐架。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括筒體1，在筒體I的頂部設(shè)有永磁直驅(qū)電機2和進料口 7，永磁直驅(qū)電機2直接與攪拌槳的轉(zhuǎn)軸連接，同時有固定支架6將永磁直驅(qū)電機2固定于筒體I之上，電機的控制端與變頻調(diào)速控制機相連接，進料口 7用于與上游設(shè)備連接。直接相連的永磁直驅(qū)電機2使得攪拌器的轉(zhuǎn)矩大大提高，同時降低了能耗和維護成本。
[0019]流體物料經(jīng)過進料口 7進入筒體I后，在攪拌槳的剪切力和攪拌作用下沿軸心向下流動，再沿著筒體內(nèi)部的導(dǎo)流板中的導(dǎo)流孔，沿側(cè)壁向上流動。
[0020]部分流體物料從出料口 8進入下游設(shè)備中，其他物料在頂部防飛濺擋板5的作用返回筒體I軸心繼續(xù)攪拌調(diào)漿。
[0021]本實施例的攪拌槳轉(zhuǎn)軸上安裝有3組攪拌葉片，每片攪拌葉片的水平長度為筒體內(nèi)半徑的1/2，3個攪拌葉片的總豎直高度為筒體總高度的35%，根據(jù)具體的使用情況，也可以安裝2-5組攪拌葉片，攪拌葉片水平長度可取筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3，攪拌葉片的總豎直高度為筒體總高度的30%?60%。在攪拌槳中的每一個攪拌葉片上均設(shè)置有一定數(shù)量的攪拌葉片導(dǎo)流孔31，本實施例設(shè)置了兩個攪拌葉片導(dǎo)流孔，根據(jù)需要也可設(shè)置1-4個中的任意數(shù)量。攪拌葉片導(dǎo)流孔設(shè)置于攪拌葉片由外沿起占攪拌葉片水平長度的1/5?1/3處，本實施例設(shè)置在1/5處。同時為了保證攪拌葉片導(dǎo)流孔起到產(chǎn)生較佳剪切力的作用，攪拌葉片導(dǎo)流孔的總面積占攪拌葉片總面積的5%?50%，本實施例采用了 30%。
[0022]本實施例在筒體側(cè)壁上安裝有2組導(dǎo)流板，導(dǎo)流板與攪拌葉片錯位設(shè)置，每組導(dǎo)流板設(shè)置于兩組攪拌葉片豎直間距的中間處，每個導(dǎo)流板的水平長度為筒體內(nèi)半徑的2/3，根據(jù)具體的使用情況，也可以安裝1-4組攪拌葉片，攪拌葉片水平長度可取筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3。在導(dǎo)流板靠近筒體I部分設(shè)置有支撐架42。多組水平放置的導(dǎo)流板和多組垂直放置的攪拌葉使得攪拌的剪切力和強度大大提高。
[0023]圖2為本實施例的筒體I沿著AA’ -BB’截面間的俯視圖結(jié)構(gòu)，此圖以“ + ”字形攪拌槳和導(dǎo)流板空隙為例加以說明。筒體I的內(nèi)側(cè)均勻安裝著4片導(dǎo)流板，通過導(dǎo)流板安裝支撐裝置42與筒體I固定，在每一個導(dǎo)流板中均勻分布著多個導(dǎo)流板導(dǎo)流孔41，為了達到較佳的剪切力效果，每個導(dǎo)流板上導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的個數(shù)為10?200個，同時每個導(dǎo)流板上開有的導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的總面積占導(dǎo)流板總面積的30%?80%。筒體I中心位置是與導(dǎo)流板空隙相對應(yīng)的“ + ”字形攪拌槳3，在攪拌槳3的攪拌葉片外沿設(shè)置有攪拌葉中的導(dǎo)流孔31，通過多組導(dǎo)流孔達到進一步加強攪拌的剪切力。攪拌過程中永磁直驅(qū)電機帶來的大轉(zhuǎn)矩使得流體在葉片的切向上產(chǎn)生攪拌的攪拌強度，流體將具有很大的切向和徑向向外的動量，在與攪拌器筒體接觸后，將產(chǎn)生一個軸向沿筒壁向上的動量，導(dǎo)流板及導(dǎo)流孔的設(shè)置一方面使流體這一軸向上與導(dǎo)流孔邊緣的強烈摩擦，提高了對流體的剪切作用，另一方面導(dǎo)流板上非孔部分增加了筒體內(nèi)流體的擾動，提高了流體的攪拌。
[0024]圖3為具有不同導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板的示例，導(dǎo)流板導(dǎo)流孔41以及攪拌葉片導(dǎo)流孔均可根據(jù)實際情況設(shè)置成各種形狀，做到既保證流體物料收到足夠的剪切力，又能夠保證流體物料適當(dāng)?shù)牧鲃有浴?br> [0025]為了保證攪拌桶在工作時所產(chǎn)生的高攪拌強度及高剪切力不會對筒體及筒體內(nèi)相關(guān)部件產(chǎn)生不良影響，故筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板是由高強度鋼，如錳鋼、鉻鑰鋼、鉻錳鑰釩鋼等，或者先進高強度鋼，如雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體鋼、復(fù)相鋼、熱成形鋼、孿晶誘導(dǎo)塑性鋼等，或者超高強度鋼，如馬氏體時效鋼、沉淀硬化不銹鋼等制成。在攪拌物質(zhì)為腐蝕性物料的情況下，為了防止攪拌器發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板外包被有玻璃鋼、聚異丁烯橡膠或二氧化硅板，根據(jù)具體情況，也可涂覆環(huán)氧樹脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或環(huán)氧樹脂涂料。
[0026]在具體實施時，導(dǎo)流板及頂部擋板可采用上部固定，每組各導(dǎo)流板及頂部擋板之間保留有足夠的空間，各組導(dǎo)流板及頂部擋板在水平方向上均勻安裝，根據(jù)每組的具體片數(shù)，分別留有“一”、“Y”、“+”，狀的空間空隙，空隙寬度為攪拌葉厚度的6?12倍，攪拌槳也安裝為對應(yīng)的“一”、“Υ”、“+”，形狀，這樣能使得攪拌槳能夠順利安裝及拆卸，配套的變頻調(diào)速器可至于電機部分，也可位于攪拌桶外部的電源輸入控制設(shè)備中。
[0027]最后說明的是，雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了詳細地描述，但不應(yīng)理解為對本專利的保護范圍的限定。在權(quán)利要求書所描述的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改和變形仍屬于本專利的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，包括中空的筒體、電機、攪拌槳、導(dǎo)流板、進料管和出料管，所述的電機通過固定支架固定于筒體的頂部，所述的攪拌槳的轉(zhuǎn)軸一端連接電機，另一端伸入至筒體內(nèi)，轉(zhuǎn)軸處于筒體內(nèi)的部分上設(shè)有豎直安裝的攪拌葉片，攪拌葉片的外側(cè)邊緣上設(shè)有攪拌葉片導(dǎo)流孔，所述的導(dǎo)流板通過支撐架水平固定于筒體的內(nèi)壁上并與攪拌葉片錯位設(shè)置，導(dǎo)流板上開有導(dǎo)流板導(dǎo)流孔，所述的進料管設(shè)置于筒體頂部，所述的出料管設(shè)置于筒體側(cè)壁上且處于導(dǎo)流板上方，距導(dǎo)流板的距離為筒體總高度的5% ?15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，攪拌槳上沿轉(zhuǎn)軸的軸線方向設(shè)置有N組攪拌葉片，每組包括2-6片攪拌葉片，筒體內(nèi)壁上沿筒體的軸線方向設(shè)有N-1組導(dǎo)流板，每組包括2-6片導(dǎo)流板，每組導(dǎo)流板設(shè)置于兩組攪拌葉片豎直間距的中間處，N取2-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，每個攪拌葉片的水平長度為筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3，N個攪拌葉片的總豎直高度為筒體總高度的30%?60%，每個攪拌葉片上設(shè)有1-4個攪拌葉片導(dǎo)流孔，攪拌葉片導(dǎo)流孔設(shè)置于攪拌葉片由外沿起占攪拌葉片水平長度的1/5?1/3處，攪拌葉片導(dǎo)流孔的總面積占攪拌葉片總面積的5%?50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，每個導(dǎo)流板的水平長度為筒體內(nèi)半徑的1/5?2/3，每個導(dǎo)流板上開有的導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的總面積占導(dǎo)流板總面積的30%?80%，每個導(dǎo)流板上導(dǎo)流板導(dǎo)流孔的個數(shù)為10?200個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，還包括防飛濺擋板，所述的防飛濺擋板安裝于筒體內(nèi)壁上，且距筒體底部的高度為筒體總高度的70%?90%處，防飛濺擋板的安裝方向與水平面呈0-10°夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，所述的電機為設(shè)有變頻調(diào)速器的永磁直驅(qū)電機，電機的額定轉(zhuǎn)矩為5000Nm-35000Nm，額定轉(zhuǎn)速為100-800rpmo
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板是由錳鋼、鉻鑰鋼、鉻錳鑰釩鋼、雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體鋼、復(fù)相鋼、熱成形鋼、孿晶誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體時效鋼或沉淀硬化不銹鋼制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板外包被有玻璃鋼、聚異丁烯橡膠或二氧化硅板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種高攪拌強度及高剪切力攪拌器，其特征在于，所述的筒體、攪拌槳、導(dǎo)流板和防飛濺擋板外涂覆有環(huán)氧樹脂耐酸漆、聚氨基甲酸酯漆或環(huán)氧樹脂涂料。
【文檔編號】B01F7/18GK103877894SQ201410125336
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】孫偉, 唐鴻鵠, 劉文莉, 韓海生 申請人:中南大學(xué)