CN101594927B - 用于粘性材料的搅拌器 - Google Patents

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Abstract

提供构造用于连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，其包括轴，所述轴具有第一端并形成轴线；和连接到所述轴上并从所述轴径向地延伸的多个搅拌桨。所有的搅拌桨到轴的第一端的轴向距离都相同，搅拌桨构造用于绕着轴线在旋转方向上旋转。每个搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形。

Description

用于粘性材料的搅拌器
技术领域
本发明通常涉及用于混合粘性流体的搅拌器，特别涉及构造为能连接到动力工具上的搅拌器，用于混合粘性的建筑材料。
背景技术
已知的很多搅拌器是连接到动力工具上用于混合粘性的建筑材料，例如水泥和墙板混合物(compound)。现有的搅拌器通常具有一根连接到动力工具上的轴，和从轴径向地延伸的搅拌桨(paddle)，该动力工具例如是钻(drill)。当动力工具起动的时候，搅拌桨绕着轴的轴线旋转，将粘性材料混合。
现有搅拌器的使用者，例如干饰面内墙或墙板修整工，用搅拌器来搅动或搅拌墙板填缝混合料(joint compound)，然后再将其用于墙板上。填缝混合料是粘性很高的流体，它只有在很高的搅拌器转速下混合才能具有更薄和更光滑的粘稠度(consistency)以便均匀地涂抹。多数情况下，填缝混合料中必须加水来稀释混合物，并且帮助搅拌器的搅拌桨运动通过并翻卷(fold)粘性材料。
现有搅拌器具有几个缺点。现有搅拌器只能相对于搅拌器径向地搅拌粘性材料，而无法进行所需的径向和轴向混合。通常，当现有搅拌器被固定的时候，所加入的水不能拌入材料中，而是停留在材料顶部。为了获得所需的粘稠度，使用者必须操作钻，并且至少在轴线方向移动轴。而且，使用现有搅拌器要获得所需的粘稠度的效率很低，因为需要很多时间用来搅拌材料。现有搅拌器另一个缺点是明显的工作振动。当搅拌桨没有均匀地运动穿过粘性材料的时候，搅拌器和储存粘性材料的容器就会振动。为了防止或减轻容器的振动，使用者常常要用他们的腿和脚来稳定容器，常常导致别扭或不舒服的姿势。
并且，现有搅拌器以及容器的振动会引起材料飞溅，和/或在材料顶部积水的飞溅。因此，使用者必须保持警觉，以防止飞溅物落到工作区。当使用者在匆促的情形下使搅拌器高速运转的时候，这种情况就会恶化。
现有搅拌器的另一个问题是高速运转的搅拌桨的比较锋利的外围边缘会接触容器的侧面或底部，就会“削去”部分容器，这将污染材料，该容器通常是5加仑塑料桶。而且，这种接触会使得钻和搅拌器在使用者的手中向后跳，中断搅拌。
因此，需要一种改进的搅拌器，可以更均匀地搅拌粘性材料。
还需要一种改进的搅拌器，能在使用期间减少振动和飞溅。
进一步需要一种改进的搅拌器，可以减少容器引起的、在粘性材料中的污染物数量。
发明内容
本发明的搅拌器可以达到或超过上述目标，其可以更均匀地搅拌粘性流体，例如墙板填缝混合料，并且能减少在使用过程中的振动。这种搅拌器还可以减少来自材料容器的削片污染材料的可能性。
更具体地说，提供一种搅拌器，其构造为连接到动力工具上来搅拌粘性材料，该搅拌器包括：轴，所述轴具有第一端并形成轴线；和连接到所述轴上并从所述轴径向地延伸的多个搅拌桨。所有的搅拌桨到轴的第一端的轴向距离都相同，并且该些所述搅拌桨构造用于绕着轴线在旋转方向上旋转。每个搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面(leading surface)和后沿面(trailing surface)之间的大致“S”形。
在另一个实施方式中，提供构造为连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，其包括：轴，该轴具有第一端并形成轴线；和连接到所述轴上的多个搅拌桨。所有搅拌桨到轴的第一端的轴向距离都相同。搅拌桨从轴径向延伸并且构造用于绕着轴线在旋转方向旋转。每个搅拌桨具有沿着搅拌桨的长度的外表面，该外表面包括构成搅拌器的最外径向区域的延长部分，在此处，最外径向区域小于所述外表面的总长度。每个搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形。而且，每个搅拌桨形成大致平坦的”T”形，具有形成所述“T”形的腿部的支臂和具有所述”S”形并形成所述“T”的两个臂的桨叶。
在又一个实施方式中，提供构造为连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，其包括：轴，该轴具有第一端并形成轴线；和连接到所述轴并从所述轴径向地延伸的多个相同的搅拌桨。所有的搅拌桨到轴的第一端的轴向距离都相同，所述搅拌桨构造用于绕着轴线在旋转方向上旋转。每个搅拌桨具有形成搅拌器的最低区域的第一底表面，其中第一底表面延伸小于所述搅拌桨的整个径向长度。而且，每个搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形。每个搅拌桨形成大致平坦的“T”形，具有形成“T”形的腿部的支臂和具有所述“S”形并形成所述“T”的两个臂的桨叶。
在进一步的实施方式中，提供构造为连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，其包括：轴，该轴具有第一端并形成轴线；和连接到所述轴并从所述轴径向延伸的多个搅拌桨。所述搅拌桨构造为用于绕着轴线在旋转方向旋转。每个搅拌桨具有限定在在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形。每个搅拌桨形成大致平坦的“T”形，具有形成所述“T”形的腿部的支臂和具有所述“S”形并形成所述“T”形的两个臂的桨叶。所述桨叶到轴的第一端的轴向距离相同。
附图说明
图1是该搅拌器的局部顶部透视图；
图2是图1的搅拌器的前部平面图；
图3是图1的搅拌器的顶部平面图；
图4是图1的搅拌器另一个实施方式的截取(fragmentary)顶部透视图；
图5是图1和4的搅拌器另一个实施方式的截取顶部透视图；
图6是图5的搅拌器的轴和搅拌桨的部分剖视图。
具体实施方式
现在参照图1-3，搅拌器大致用10表示，其包括轴12和多个从轴下端16径向延伸的搅拌桨14。众所周知，轴12与动力工具(未示出)例如钻接合。当动力工具起动的时候，动力工具使轴12旋转，搅拌桨14绕着轴线“a”旋转。这样，优选地轴12是非圆形的，例如六角形、正方形等等。如果使用的是圆柱形轴，那就需要将其改变以便将搅拌桨14固定到轴，并将轴保持在工具中，这在现有技术中是众所周知的。搅拌桨14要放入到粘性材料的容器(未示出)中，将材料推出搅拌桨的轨迹从而搅拌材料。在优选实施例中，有四个搅拌桨14，它们在轴360度范围内彼此间隔90度。而且，四个搅拌桨14中每个搅拌桨结构相同，但是也可以采用具有类似或不同结构和间距的不同数量的搅拌桨。此外，搅拌桨14在轴上一个点处从轴12径向突出，在优选实施例中该点是位于或靠近轴的下端16。还可以想到的是搅拌桨14到端部16的轴向距离大致相同。也可以采用轴上其它位置。
优选的搅拌桨14大致为“T”形，该搅拌桨14带有支臂(support arm)18，该支臂18从轴12径向地延伸构成该“T”形的腿部，搅拌桨14还带有桨叶部分20，该桨叶部分20从该支臂大致垂直延伸构成该“T”形的两个臂。桨叶部分20通常由薄的但是刚性的板状部件制成，包括第一或前沿面22，和与第一表面相对的第二或后沿面24。桨叶部分20还包括顶端38和底端40，顶端38朝着旋转方向″r″弯曲，底端40朝反方向弯曲。
在优选实施方式中，驱动搅拌器10的动力工具(未示出)优选构造为能沿着旋转方向″r″来旋转搅拌桨。虽然优选的旋转方向″r″是顺时针方向(从轴12的顶部来观察)，但是可以想象旋转方向″r″也可以是逆时针方向的，但是如果搅拌器10(如图1所示)沿着与优选方向相反的方向旋转，则搅拌桨14就不能有效工作。然而，不管旋转的优选方向是顺时针方向或逆时针方向，优选要使得搅拌桨14的顶端38能朝着旋转方向“r”弯曲，而底端40朝反方向弯曲以提高效率。当动力工具驱动搅拌器10的时候，桨叶部分20的第一或前沿面22朝着旋转方向，桨叶部分的第二或后沿面24朝着相反的方向。
在大致“T”形中，第一底缘26沿着桨叶部分20的径向长度“rb”延伸。在支臂18上的第二底缘28优选在轴线方向与桨叶部分20的第一底缘26错开(offset)。第一底缘26优选与圆角或圆弧角29成线性关系(be linear with)，并与有角的或圆形的外围边缘成线性关系。
第一个底缘26的长度“rb”优选小于搅拌桨14的径向长度“rp”的一半，而且，更优选大约是径向长度的三分之一。第一个底缘26仅仅沿着搅拌桨14的一部分径向长度“rp”延伸，如果搅拌器10碰撞容器的底部，假设在使用过程中搅拌器10相对于容器优选大致为垂直导向(orientation)，则可能仅仅第一底缘26会与容器接触。在这种结构中，可以想象材料中的″削片(shavings)″的数量与现有搅拌器中的″削片″的数量相比就大大减少了，其中在现有搅拌器中底缘大体上沿着搅拌桨整个径向长度延伸。
从支臂18起的桨叶部分20的另一侧是外表面30。优选地，外表面30是非直线的，在优选实施方式中，外表面包括延长部分32，该延长部分32沿着桨叶部分14的长度“l”的一部分弯曲或凸起。优选地，延长部分32延伸长度小于桨叶部分20的整个长度“l”，而且，延长部分32的最外径向区域34延伸长度优选小于桨叶部分长度的1/4。
与具有直线外表面30的现有搅拌器相反，由于延长部分32的形状，当最外径向区域34在搅拌过程中碰撞容器侧面的时候，搅拌器10不会颠簸或从使用者的手中跳出。反而，由于外表面30的形状，当与容器侧面接触的时候，搅拌器10会从容器侧面弹回。这样，本搅拌器10就比现有搅拌器更能搅拌靠近容器侧面的材料。而且，当圆形的最外径向区域34碰撞容器时，很可能不会″削下″容器，从而消除了在粘性材料中的可能的容器污染物。虽然优选实施方式是向外弯曲的延长部分32，且弯曲部分上带有最外径向区域34，但是可以想到，也可以采用其它结构，该结构中最外径向区域小于桨叶部分20的长度“l”。
搅拌桨14的第一表面22和第二表面24所处的平面大致上沿着轴的径向延伸。在这种结构中，不管旋转方向如何，搅拌桨14的大部分表面面积(第一表面22和第二表面24)用来给粘性材料施加压力。在优选实施方式中，每个搅拌桨14的大致直线部分36都具有大约15度的轻微倾度(pitch)“p”。虽然斜度可以更大或更小，但斜度的优选范围是约0到30度。
从侧面(profile)上来看，桨叶部分20从顶端38到底端40构成一个大致“S”形，大致的直线部分36位于其间，并且该“S”形在第一个表面22和第二表面24之间。顶端38朝旋转方向“r”弯曲，底端40朝相反的方向弯曲。优选地，顶端38是圆形的，在内表面42处的半径为0.7英寸，外表面44处的半径为0.9英寸。底端40优选是圆形的，在内表面46处的半径为0.5英寸，外表面48处的半径为0.7英寸。但是，也可以采用具有其它尺寸的“S”形搅拌桨14。而且，可以想象，搅拌桨14可以仅仅具有一个弯曲端，或者替换地，沿着桨叶部分20的长度“l”具有额外的曲率。
在旋转方向上工作的时候，“S”形搅拌桨14通过形成旋涡将材料从搅拌的顶部拉到底部。顶端38向下推动材料，而底端40向上推动材料来翻卷材料。在这种结构中，搅拌器10会产生搅拌器自身的升力(lift)，这就可以抵抗地心引力和搅拌器靠在搅拌容器底部的趋势。因为搅拌器10不会靠在容器的底部，因此还减少了由于来自容器底部的削片造成的混合污染。
当搅拌器10沿着相反的方向工作的时候，并且如果搅拌桨14的结构没有改变，即底端40朝相反的方向弯曲，顶端38远离相反的方向弯曲，则不会产生升力，而是搅拌器会向下推动。为此，虽然搅拌器10可以沿着顺时针方向和逆时针方向搅拌工作，但是优选是使得搅拌器沿着使顶端38成为前端以产生升力的方向工作。
因为混合料以平滑的涡流分布流动，所以材料不会溅到容器外面。当材料保持在搅拌容器内部的时候，就可以大大减少把工作区弄乱的可能。
已经发现，搅拌器形状与最后的涡流分布相结合，就会使搅拌器相对于搅拌容器自动校正。特别的，当搅拌器10的轴12的定位(alignment)与容器(通常是圆柱形桶)的中心轴线不平行的时候，则在使用过程中，搅拌器就会趋于重新定位到与容器的轴线平行。
搅拌桨14从第一表面22到第二表面24的厚度是大约0.2英寸，但是该尺寸可以更大或更小。每个搅拌桨14的径向长度“rl”大约为4英寸，每个桨叶部分的高度“h”大约为3.5英寸，但是也可以采用其它尺寸。
搅拌桨14和轴12优选用合金钢、铸造材料或其它具有足够刚性和足够耐磨耐腐蚀的适于应用的材料制成。虽然也可以采用其它形状，但是轴12的横截面优选为六角形。优选地，搅拌桨14通过焊接到轮毂(hub)49或轴本身来装配到轴12上，但它们也可以采用硬焊或任何其它方法装配起来。
现在参照图4，搅拌器10的另一个实施方式大致用50来表示。与搅拌器10相同的部件用相同的附图标记表示。实施方式50和10之间的主要区别是：搅拌器50的搅拌桨54是成对模铸的，每对的部件都是在直径方向上彼此相对突出。每对搅拌桨54连接到中心套环(collar)56上。套环56具有一个非圆形的腔(bore)58用于容纳轴12，或者替换地在轴和腔58之间设置一个非圆形的衬套60。这样，套环56必须与轴12一起旋转。
套环56由两个部分56a、56b构成，每个部分连接有一对搅拌桨54。而且，套环56要构造成每个部分56a、56b具有互补的非平面的形状62，从而防止上述该些部分之间相对旋转。在优选实施方式中，非平面的形状62是相对地曲折的(serpentine)，且两个部分56a、56b彼此配对(mate)或嵌套来构成圆柱形结构的套环。套环部分56a、56b通过位于下部分56b之下的螺母(未示出)彼此固定，该下部分56b与轴12的端部螺纹啮合。
在装配过程中，每个搅拌桨54相对于邻近的搅拌桨间隔90度定位。而且，尽管有轻微的轴向偏移，在两个部分56a、56b上的搅拌桨54也被认为是具有到轴端16的大致相同的轴向距离。而且，套环56的上端优选地卷曲(crimped)到轴12周围，以获得额外的保持力(holding power)。
现在参照图5-6，搅拌器10、50的另一个实施方式大致用150来表示。与搅拌器10、50相同的部件用相同的附图标记表示。搅拌器150具有优选为成对模铸的搅拌桨154，并且搅拌桨连接到中心套环156上，套环156带有腔158(优选为非圆形)来容纳轴12使得套环与轴一起旋转。实施方式50和150之间的主要区别是搅拌桨154固定在轴12上的方式。
套环156由两个套环部分156a、156b构成。每个套环部分156a、156b优选与一对搅拌桨54联合(associated with)，该对搅拌桨54彼此间隔180度设置。套环部分156a、156b在彼此的顶部叠放来构成腔158。轴12插入腔158中，并可以从套环156的底表面160伸出。
每个套环部分156a、156b有一对孔(aperture)162a、162b，以形成穿过套环部分的通孔。套环部分156a、156b每个都固定到轴12上，优选是用弹簧销164a、164b来固定。弹簧销164插入到第一孔162a中，穿过一个穿过轴12的洞(hole)166，并伸到第二孔162b外面。或者，弹簧销164可以是固定销，可以带有螺纹、或者卷曲的或使用螺母固定以便保持额外的保持力。
优选地，每个搅拌桨154的支臂118是弯曲的。套环156a的支臂118a优选为向下弯曲，并从轴12朝着桨叶部分120a凹陷，套环156b的支臂118b向上弯曲，并从轴朝着桨叶部分120b(其中，向上方向是沿着轴远离搅拌桨154的轴线方向)凸起。在这种结构中，尽管套环156a、156b在轴12上轴向间隔，但是桨叶部分120a、120b通常位于同一平面内。此外，所有搅拌桨154到轴端16的轴向距离都相同。而且，套环部分156a、156b沿着一个大致平坦的表面162汇合。
本搅拌器10、50、150都可以使用很少的水或不用水就能将材料粉碎成具有适当粘性。而且，因为搅拌器10、50、150在翻卷材料的时候效率更高，因此使用者可以减少手工移动搅拌器的次数，从而可以减少带入搅拌中的空气。另外，搅拌器10、50、150可以消除或大大减少搅拌容器以及搅拌器本身的振动。与多数现有搅拌器相反，因为需要使用者用力较小，所以搅拌器10、50、150可以用单手操作。而且，已经发现搅拌器10、50、150比一些现有搅拌器搅拌速度快20％。
虽然已经图示和介绍了搅拌器10的特殊实施方式，但是本领域的普通技术人员可以想到，在不脱离本发明的更宽方面和权利要求书所设定的本发明的情况下，可以作出更多的变化和修改。

Claims (14)

1.构造成用于连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，包括：
轴，所述轴具有第一端并限定轴线；
连接到所述轴上并从所述轴径向地延伸的多个搅拌桨，所有所述搅拌桨到所述轴的所述第一端的轴向距离大致相同，这些所述搅拌桨构造成用于绕着所述轴线在旋转方向上旋转；
每个所述搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形；
其中，每个所述搅拌桨大致为平坦的“T”形，每个所述搅拌桨包括构成所述“T”形的腿部的支臂和具有所述“S”形并形成所述“T”的两个臂的桨叶，所述支臂从所述轴的轴线径向突出。
2.如权利要求1所述的搅拌器，其中，每个所述搅拌桨的所述顶端朝所述旋转方向弯曲，所述底端远离所述旋转方向弯曲。
3.如权利要求2所述的搅拌器，在所述顶端和所述底端之间还具有大致直线部分。
4.如权利要求1所述的搅拌器，其中，每个所述搅拌桨具有与所述轴线成0到30度的斜度。
5.如权利要求4所述的搅拌器，其中，每个所述搅拌桨具有与所述轴线成15度的斜度。
6.如权利要求1所述的搅拌器，还包括：所述搅拌桨中的四个在横向于所述轴的轴线的平面内彼此间隔90度。
7.如权利要求1所述的搅拌器，还包含每个所述搅拌桨的外表面，其中所述外表面具有弯曲的延长部分，该延长部分延伸小于所述搅拌桨的总长度。
8.如权利要求1所述的搅拌器，还包括一个套环部分，每个所述支臂连接到所述套环部分上，该套环部分具有用于容纳所述轴的非圆形的腔。
9.如权利要求8所述的搅拌器，其中，所述套环部分由两个部分制成，每个所述部分与一对彼此相对地在直径方向上突出的所述搅拌桨联合。
10.如权利要求9所述的搅拌器，其中，所述套环部分构造成使得每个所述部分具有互补的非平面的形状，用于防止所述部分的相对旋转。
11.构造成用于连接到动力工具上来搅拌粘性材料的搅拌器，包括：
轴，该轴具有第一端并限定轴线；
连接到所述轴上的多个搅拌桨，所有的所述搅拌桨到所述轴的所述第一端的轴向距离大致相同，所述搅拌桨从所述轴径向延伸并且构造成用于绕着所述轴线在旋转方向旋转；
每个所述搅拌桨具有沿着所述搅拌桨的长度的外表面，所述外表面包括构成所述搅拌器的最外径向区域的延长部分，其中，所述最外径向区域小于所述外表面的总长度；
每个所述搅拌桨具有限定在所述搅拌桨的顶端和底端之间、以及在所述搅拌桨的前沿面和后沿面之间的大致“S”形；以及
每个所述搅拌桨形成大致平坦的“T”形，包括形成所述“T”形的腿部的支臂和具有所述“S”形并形成所述“T”的两个臂的桨叶。
12.如权利要求11所述的搅拌器，其中，所述延长部分是大致弯曲的。
13.如权利要求11所述的搅拌器，还包括：朝旋转方向弯曲的所述搅拌桨的顶端，和远离旋转方向弯曲的底端。
14.如权利要求13所述的搅拌器，在所述顶端和所述底端之间还具有大致的直线部分。
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