CN102451632B - 一种分散装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分散装置，包括高速旋转轮、以及驱动所述高速旋转轮的分散主轴，还包括环绕设置在所述分散主轴外围的轴套，所述轴套内设置冷却水路，用于冷却所述分散主轴。通过在高速旋转的分散主轴周围设置轴套，在轴套内设置冷却水路，冷却水循环流过冷却水路，对分散主轴进行冷却。高速旋转的分散主轴产生大量的摩擦热是导致浆料温度升高的因素，轴套中的冷却水在分散主轴旋转过程中将其产生的废热带走，在热源产生的核心处进行冷却，能够从根本上解决浆料温度过高的问题。

Description

一种分散装置

技术领域

本发明涉及浆料分散装置，更具体地说，涉及一种适用于涂料、染料、油墨、颜料、化妆品、乳液、胶粘剂、医药、石油、精细化工等领域的浆料分散装置。

背景技术

分散机广泛应用于涂料、染料、油墨、颜料、化妆品、树脂、胶粘剂、乳液、医药、石油、等领域的液体及液-粉相浆料进行高速的搅拌、溶解和分散，其工作原理是：分散机的高速旋转轮在容器内高速旋转，强劲的离心力将浆料从径向甩入高速旋转轮与料桶壁之间狭窄精密的间隙中，同时受到离心挤压、液层摩擦、液力撞击等综合作用力，浆料被初步分散。分散机高速旋转的旋转轮产生至少50m/s以上的线速度，浆料分子的分子力在强烈的液力剪切、液层磨擦、撕裂碰撞等作用下被充分分散。

高速分散机在分散过程中，高速旋转轮高速旋转，产生大量摩擦热，浆料的温度是急剧升高。浆料温度的升高会产生不利的影响，即使很小的温升，就会明显地降低浆料黏度，使层流趋向变成湍流趋向，这种湍流的动能又转化成热能，进一步造成温升，导致恶性循环。另一方面，浆料温度的升高会造成助剂的组织结构破坏、改变性能、甚至出现烧糊烧结现象；离子型分散剂在水中的溶解度会随着温度的升高而增大，降低其使用效果；浆料温度高的情况下配制的乳胶漆容易产生发胀、贮存期间粒子返粗、以及施工性能差等弊病。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中分散机存在浆料冷却效果不佳、散热性能不好、浆料由于温度过高而出现组织结构的改变和烧结烧糊现象这一缺陷，提供一种分散装置，能够很好解决分散装置中浆料的冷却问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分散装置，包括高速旋转轮、以及驱动所述高速旋转轮的分散主轴，还包括环绕设置在所述分散主轴外围的轴套，所述轴套内设置冷却水路，用于冷却所述分散主轴。

本发明的一种分散装置，优选的，所述轴套包括设置在内层的靠近所述分散主轴的内套、以及设置在所述内套外侧的外套。

本发明的一种分散装置，优选的，所述外套包括外侧设置有轴套冷却水出口的上水套、外侧设置有轴套冷却水进口的中水套、以及与所述中水套通过隔层孔导通的下水套。

本发明的一种分散装置，优选的，所述内套沿环向设置了与所述中水套导通的进水孔；所述内套内部沿轴向设置了与所述进水孔连通的进水管。

本发明的一种分散装置，优选的，所述内套沿环向设置了与所述上水套导通的出水孔；所述内套内部沿轴向设置了与所述出水孔导通的出水管。

本发明的一种分散装置，优选的，所述进水管与所述出水管一一导通形成冷却水路。

本发明的一种分散装置，优选的，所述下水套通过两个隔层孔与所述中水套连通；所述下水套包括两个相互独立的半环形冷却水路；所述半环形冷却水路通过导水管连通所述上水套。

本发明的一种分散装置，优选的，所述内套上设置有与所述分散主轴连通的油路。

本发明可达到以下有益效果：通过在高速旋转的分散主轴周围设置轴套，在轴套内设置冷却水路，冷却水循环流过冷却水路，对分散主轴进行冷却。高速旋转的分散主轴产生大量的摩擦热是导致浆料温度升高的最重要的因素，轴套中的冷却水在分散主轴旋转过程中将其产生的废热带走，在热源产生的核心处进行冷却，能够从根本上解决浆料温度过高的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的一种分散装置的结构示意图；

图2是本发明的一种分散装置的料桶另一个实施例的剖视示意图；

图3是本发明的一种分散装置的料桶另一个实施例的另一剖视示意图；

图4是本发明的一种分散装置的轴套的仰视示意图；

图5是本发明的一种分散装置的轴套的主视示意图；

图6是本发明的一种分散装置的轴套的俯视示意图；

图7是本发明的一种分散装置的轴套的内套的主视示意图；

图8是本发明的分散装置的轴套的内套的俯视示意图；

图9是本发明的分散装置的轴套的内套的俯视示意图的A2-A2剖视图；

图10是本发明的分散装置的轴套的外套的中水套的主视示意图；

图11是本发明的分散装置的轴套的外套的下水套的主视示意图；

图12是本发明的分散装置的轴套的外套的下水套的主视图的A-A剖视图；

图13是本发明的分散装置的轴套的外套的上水套的主视示意图。

图14是本发明一种分散装置的冷却包的主视剖视示意图；

图15是本发明一种分散装置的冷却包的后视示意图；

图16是本发明一种分散装置的冷却包的俯视剖视示意图。

图中

1、料桶                                11、料桶第一冷却层

12、料桶第二冷却层                     13、料桶第三冷却层

14、料桶第四冷却层                     15、料桶外壁

16、料桶内壁                           17、第一入水口

18、第三入水口                         19、第一出水口

120、第三出水口                        121、第二出水口

122、第四出水口                        123、第二入水口

124、第四入水口                        125、料桶底板

126、冷却包出水管孔                    127、冷却包入水管孔

128、浆料入口                          2、高速旋转轮

3、冷却包                              31、冷却包入水管

32、冷却包出水管             4、分散主轴

51、内套                     6、电机

52、上水套                   53、中水套

54、下水套                   55进油管

56、进油管                   57、出气管

58、进水管                   59、出水管

510、进水管                  511、出水管

512、进水管                  513、出水管

514、进水管                  515、出水管

516、进水管                  517、出水管

518、进水管                  519、出水管

520、进气管                  521、隔层孔

522、导水管                  525、进水孔

526、出水孔                  527、出油管

7、机架固定板                8、浆料出口

33冷却包冷却管路             34、腰槽

35、料桶外套

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明提供的一个实施例，一种分散装置，包括料桶1，料桶1为浆料分散过程发生的容器；设置在料桶1内的高速旋转轮2，高速旋转轮2的外径比料桶1的内径略小；高速旋转轮2通过分散主轴4驱动，分散主轴4的上端与电机6连接，下端延伸至料桶1内并固定连接在高速旋转轮2中部；分散主轴4的外围设置有轴套，轴套上设置有浆料出口8；驱动分散主轴4的电机6设置在机架固定板7上。

本发明一种分散装置的料桶实施例一，料桶1包括料桶内壁、料桶外壁、料桶底板、以及料桶内壁与料桶外壁之间构成的封闭夹层，形成夹层冷却器。料桶1上设置有贯穿料桶外壁15的冷却水入口和冷却水出口，循环冷却水通过冷却水入口流入夹层，在夹层冷却器内与料桶内的浆料进行热交换，以冷却浆料，最后从冷却水出口流出。

进一步的，料桶1的封闭夹层被分层板分隔成第一冷却层11、第二冷却层12、第三冷却层13、以及第四冷却层14，四个冷却层独立进行冷却。

进一步的，为了便于夹层冷却器的入水和出水，四个冷却层设置有公共的冷却水入口和冷却水出口，如图1所示，在料桶1的外围设置有料桶外套35，料桶外套35的作用就是提供四个冷却层的入水口和出水口。料桶外套35设置有入水口17和入水口18、以及出水口19和出水口120。其中第一冷却层11和第二冷却层12共用入水口17和出水口19，第三冷却层13和第四冷却层14共用入水口18和出水口120。

如图2和图3所示，本发明提供一种分散装置的料桶另一个实施例，四个冷却层独立进行冷却，每个冷却层设置有各自的冷却水入口和冷却水出口。第一冷却层11的第一入水口17以及第一出水口19；第二冷却层12的第二入水口123以及第二出水口121；第三冷却层13的第三入水口18以及第三出水口120；第四冷却层14的第四出水口122以及第四入水口124。

进一步的，四个冷却层的入水口和出水口位置分布，第一冷却层11、第二冷却层12、第三冷却层13以及第四冷却层14依次相邻设置，其中第一冷却层11和第三冷却层13的入水口和出水口位置一致，第二冷却层12和第四冷却层14的入水口和出水口位置一致。

进一步的，根据分层流动逆流换热过程中热交换明显的原理，第一冷却层11和第二冷却层12的入水口和出水口的分布位置刚好相反，两层流体在流动过程中流向相反，各冷却层在与浆料进行独立热交换的同时，冷却层之间也相互有热交换。相邻冷却层之间冷却水的流向不同，能够保证各冷却层中冷却水的温度始终在一个相对较低的温度。通过合理设置冷却层的入水口和出水口的分布位置，最大限度的对浆料进行冷却。

进一步的，料桶1的四个冷却层的入水口和出水口均相对设置在料桶1的两侧，从入水口流入的冷却水流经半个圆周的流道就从出水口排出，冷却水在入口处进行分流，在出水口处汇聚流出。这样的入水口和出水口的位置设置保证了在单位时间内，与浆料进行热交换的冷却水量大大增加，进一步保证了冷却效果。

进一步的，为了保证被冷却的浆料温度的均匀性，同一冷却层中冷却水在入口处必须进行等量分流。等量分流后的冷却水在流道中能够保证同一层的浆料温度分布均匀，进一步保证了浆料冷却效果。

为了保证冷却水在入水口能够均匀分流成两股流体，在各个冷却层的入水口处设置了分流梭，分流梭的安装位置在入水管的内侧。分流梭为中空圆筒体，中空圆筒体的圆周侧面上相对设置有贯通的分流孔，冷却水通过中空圆筒体流入，经过分流孔进行分流。

在料桶1中高速旋转轮2与料桶地板125之间设置有对浆料进行预冷却的冷却包3。如图14～16所示，料桶底板125上设置有冷却包入水管孔127、与冷却包入水管孔127配套连接的冷却包入水管31、冷却包出水管孔126、以及与冷却包出水管孔126配套连接的冷却包出水管32。冷却包冷却管路33为圆环形管路，设置在料桶1内壁以内的空间里。

如图14～16所示，冷却包3中的冷却水从冷却包入水管31进入，在圆环形管路中被分流成两股流体，两股流体沿冷却包冷却管路33流动，此过程中冷却水与料桶中的浆料进行热交换，不断冷却浆料，两股冷却水流体在冷却包出水管32出汇聚流出，如此循环冷却。为了保证冷却水能够完成充满冷却包的圆环形管路，冷却包出水管32在竖直方向上的安装高度略高于冷却包入水管31在安装高度。

料桶1的料桶底板125上还设置有浆料入口128，浆料入口128延伸至冷却包3内。冷却包上设置有贯穿连通浆料入口128的腰槽34，腰槽为2个，对称设置。浆料入口128中设置有分流梭，分流梭的两个出口分别连通两腰槽。浆料被输送泵通过浆料入口128，流经分流梭，从腰槽34中流出，进入料桶1内。高速旋转轮2与料桶1的料桶内壁16之间具有狭窄精密的间隙，此间隙的径向长度大约为2～5mm。浆料从腰槽34中流出后内，受到高速旋转轮2的高速旋转，浆料均匀分散在高速旋转轮2的四周。在强劲的离心力作用下，浆料粘附在料桶1的内壁上，并在料桶1的内壁上形成很薄的一层中空圆柱形薄膜。浆料分子的分子力在强烈的剪切力、液层磨擦、撕裂碰撞等作用下被充分分散。

分散主轴4上端由电机6驱动，下端与高速旋转轮2中部固定，从而给高速旋转轮2提供旋转动力，以带动高速旋转轮2的高速旋转。分散机的高速旋转轮2要求有足够高的线速度进行旋转，线速度的一般大于15m/s，这样才能保证产生强劲的离心力对浆料分子进行分散，使浆料在离心力作用下沿料桶1的料桶内壁16紧贴，形成中空圆柱形薄膜形式的液层。

分散主轴4外围设置有轴套，轴套上设置有浆料出口8，轴套与料桶之间形成浆料出口通道。料桶中分散后的浆料通过浆料通道进入浆料出口8排出。

分散主轴的外围环绕设置有轴套，如图4～7所示，本发明提供的一种分散装置的轴套优选实施例。轴套环绕分散主轴设置，其内部为中空结构，供分散主轴安装。分散主轴沿轴向穿过轴套，其一端与电机相连，另一端与高速旋转轮连接以带动高速旋转轮转动。

轴套包括设置在内层的靠近分散主轴的内套51、以及设置在内套51外侧的外套。轴套的外套包括上水套52、中水套53、以及下水套54。

上水套52为圆环形封闭通道，其外表面上设置有轴套冷却水出口。中水套53为圆环形封闭通道，其外表面上设置有轴套冷却水进口；中水套53上还设置有开孔以导通下水套，便于冷却水进入下水套。下水套54沿径向设置有供浆料出口8安装的通道，下水套54的端面上设置有隔层孔521，通过隔层孔521连通中水套53。下水套54的端面上设置有两个隔层孔，相对设置在浆料出口8的两侧。下水套54由两个相互独立的半环形冷却水路组成；两个半环形冷却水路通过导水管522向上连通上水套52。

如图8～13所示，为本发明一种分散装置的内套51的优选实施例。内套51为中空圆筒体，其内部供分散主轴穿过并固定安装。内套51的外周面上设置有多个与上水套52连通的出水孔526、以及多个与中水套53连通的进水孔525。内套52内部设置有多对冷却水进出水管，用以对分散主轴进行冷却。

进一步的，内套51的内部设置有6对与进水孔525连通的进水管，以及6对与出水孔526连通的出水管。内套52的内部的进水管沿内套的轴向方向设置，从进水孔525处向下延伸至内套最下端，同样的，内套52的内部的出水管沿内套的轴向方向设置，从内套最下端向上延伸至出水孔526处。

内套51的内部设置的进水管分别为进水管58、进水管510、进水管512、进水管514、进水管516、以及进水管518；内套52的内部设置的出水管分别为出水管59、出水管511、出水管513、出水管515、出水管517、以及出水管519。进水管与出水管在内套51的最下端一一连通，优选的，本发明提供的分散装置中进水管58和出水管59配合形成一条冷却水路，进水管510与出水管511配合形成一条冷却水路，进水管512与出水管513配合形成一条冷却水路，进水管514与出水管515配合形成一条冷却水路，进水管516与出水管517配合形成一条冷却水路，进水管518与出水管519配合形成一条冷却水路。

上水套52和中水套53中冷却水的流向描述如下：循环冷却水从中水套53上的轴套冷却水进口流入中水套53内，通过进水孔525分流流入内套内部的冷却水路中；冷却水进入进水管58、进水管510、进水管512、进水管514、进水管516、以及进水管518中，然后再内套最下端转向进入出水管59、出水管511、出水管513、出水管515、出水管517、以及出水管519中；出水管中的冷却水从出水孔526流出，环向流入并汇聚在上水套52中；上水套52中的循环水从轴套冷却水出口中排出。

下水套54中循环冷却水的流向描述如下：循环冷却水从中水套53上的轴套冷却水进口流入中水套53内，通过隔层孔521流入下水套54中；下水套54中的循环冷水流经半个圆环形环路后，通过导水管522向上流入上水套52中；上水套52中的循环水从轴套冷却水出口中排出。上水套52是把冷冻水通过管孔分流到下水套54中，下水套54中的循环冷水流经半个圆环形环路时对高速旋转轮进行部分冷却。下水套54的主要作用是进一步冷却从高速旋转轮甩出后的浆料在没有从出料口出来之前这个过程中的散热。

本发明提供的分散装置的内套中还设置了油路系统，油路系统包括进油管55、进油管56、以及出油口527。进油管55和进油管56沿内套51的轴向设置在内套夹层内部，油从内套最下端流入供分散主轴安装的空间中，浸泡整个分散主轴，从设置在内套上端的出油口527中排出。轴套中冷却水的冷却对象是上下油封之间的浸泡旋转主轴和轴承的油，通过冷却油来实现对旋转主轴和轴承的冷却。

优选的，本发明提供的分散装置的内套中还设置了气路系统，气路系统包括设置在内套夹层内部的进气管520和出气管57。气路系统是为了排放废料所设置。

本发明一种分散装置的冷却原理为：轴套中的冷却水对循环油进行冷却，冷却循环油包裹在旋转主轴和轴承的周围，在对旋转主轴润滑的同时实现对其进行冷却。旋转主轴的下端部与高速旋转轮连接，进一步对旋转主轴进行冷却。冷却循环油带走的三个部位产生的热量：(1)轴承高速旋转产生的摩擦热；(2)轴本身和油封间的摩擦热；(3)与轴相连接的高速旋转轮的内外壁与浆料产生的摩擦热。上水套52是把冷冻水通过管孔分流到下水套54中，下水套54中的循环冷水流经半个圆环形环路时对高速旋转轮进行部分冷却。下水套54的主要作用是进一步冷却从高速旋转轮甩出后的浆料在没有从出料口出来之前这个过程中的散热。冷却包3对高速旋转主轴的下端进行冷却，同时分层冷却器对料桶内壁处的浆料进行冷却，进而冷却高速旋转主轴。通过上述的三种冷却方式现实了高速旋转轮的的内壁和外壁、料桶内壁、浆料通道中所有的接触面上都设置有冷却水，保证浆料被充分冷却。

本发明一种分散装置的分散原理为：浆料被输送泵通过浆料入口128送入料桶1内，在浆料的输送过程和分散过程中，浆料不断被冷却包3中的冷却水进行冷却。高速旋转轮2在料桶1内高速旋转，利用离心力完成固液分散、湿润、解聚、稳定过程。强劲的离心力将浆料从径向甩入高速旋转轮2与料桶内壁16之间狭窄精密的间隙中，形成中空圆柱形薄膜形式的液层。浆料液层同时受到离心挤压、液层摩擦、液力撞击等综合作用力，浆料分子被初步分散。分散机的高速旋转轮2产生至少50m/s以上的线速度，强劲的离心力使浆料在料桶内壁上形成薄膜形式的液层，浆料分子的分子力在强烈的剪切力、液层磨擦、撕裂碰撞等作用下被充分分散。分散机中浆料不断地从料桶1的径向高速射出，在浆料本身压力和容器壁的阻力下改变流向，浆料分子来回穿透高速旋转轮上的小孔中，经过数次循环，最终完成分散过程。

本发明一种分散装置的分散过程中浆料流向为：浆料从浆料入口128进入分散装置，首先从冷却包3上的腰槽34中喷出，流入料桶中。高速旋转轮2高速旋转，腰槽34中喷出的浆料迅速从高速旋转轮2内侧的小孔中射出，强劲的离心力使浆料在料桶内壁上形成薄膜形式的液层。浆料本身由输送泵送入具有一定压力和容器壁的阻力下，浆料分子来回穿透高速旋转轮上的小孔中，经过数次循环，进行分散过程。浆料受到高速旋转轮2线速度影响，薄膜形式的液层也呈一定速度绕轴旋转，浆料液层逐渐上升，最后从设置在轴套上的浆料出口8喷出。

本发明中分散装置的线速度的一般大于50m/s，高速旋转轮2的高速旋转会产生大量的摩擦热，这些大量的摩擦热转移给浆料。涂料、染料、油墨、颜料、化妆品、树脂、胶粘剂、乳液、医药、石油、等领域的浆料的温度要求不能高于温度上限值，一旦高于温度上限值浆料就会发生组织变性。本发明提供一种内外冷却的分散装置，充分冷却浆料，能够保证高转速下浆料温度仍然低于温度上限值。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种分散装置，包括高速旋转轮、以及驱动所述高速旋转轮的分散主轴，其特征在于：还包括环绕设置在所述分散主轴外围的轴套，所述轴套内设置冷却水路，用于冷却所述分散主轴；

所述轴套包括设置在内层的靠近所述分散主轴的内套、以及设置在所述内套外侧的外套；

所述外套包括外侧设置有轴套冷却水出口的上水套、外侧设置有轴套冷却水进口的中水套、以及与所述中水套通过隔层孔导通的下水套；

所述内套上轴向设置有与所述分散主轴连通的油路；所述内套沿环向设置了与所述中水套导通的多个进水孔；所述内套内部沿轴向设置了与所述多个进水孔一一连通的进水管；所述内套沿环向设置了与所述上水套导通的多个出水孔；所述内套内部沿轴向设置了与所述多个出水孔一一导通的出水管；所述进水管与所述出水管在内套的最下端一一导通形成冷却水路；

所述下水套沿径向设置有供浆料出口安装的通道；所述下水套通过两个隔层孔与所述中水套连通；所述下水套包括两个相互独立的半环形冷却水路；所述半环形冷却水路通过导水管连通所述上水套。

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