CN102725061B - 搅拌器和设置于该搅拌器中的搅拌钩 - Google Patents

搅拌器和设置于该搅拌器中的搅拌钩 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种搅拌器和设置于该搅拌器中的搅拌钩。所述搅拌器包括：转轴，可旋转地安装在反应器中；转子叶片，安装在所述转轴的外圆周并和该转轴一起旋转以搅拌其中的物料；和搅拌钩，由在所述反应器的内壁上彼此间隔的一对构件构成，且所述转子叶片从该搅拌钩中穿过。在本发明中，所述搅拌钩之间的间隙在所述转子叶片离开的出口处比在该转子叶片进入的入口处大。由于压力从转子叶片进入的入口到该转子叶片离开的出口均匀地施加，所以使施加到搅拌钩上的扭矩最小化。因此，可以改善搅拌钩的耐久性和提高产品的可靠性。

Description

搅拌器和设置于该搅拌器中的搅拌钩
技术领域
本发明涉及一种搅拌器和设置于该搅拌器中的搅拌钩，更具体而言，涉及一种搅拌器，该搅拌器能够改善用于与转子叶片一起搅拌高粘度物料的搅拌钩的耐久性。
背景技术
一般而言，聚合反应是指一种反复添加小分子以形成单一的长连续链的反应。此处，小单元分子被称为单元体。在进行聚合反应的聚合反应器中需要搅拌器，以搅拌具有比预定水平高的粘度的高粘度流体或凝胶型物料。
图1是显示常规搅拌器的结构的透视图，图2是图1所示的搅拌器的局部放大透视图。
如附图所示，所述搅拌器的形状大体上为圆柱形，其中安装有搅拌构件。圆筒中可以安装多个图1所示的搅拌器以进行搅拌。转轴3可旋转地安装在由搅拌器的内壁1所限定的内部空间的中心。转轴3从例如电动机的动力源接收动力来旋转。
多个转子叶片5安装在转轴3的外圆周上。该多个转子叶片5可以以预定间隔安装在转轴3的外圆周上。转子叶片5可以和转轴3一起旋转以充分搅拌高粘度物料。转子叶片5大体上为扇形。
另外，搅拌肋(agitating rib)7分别形成于转子叶片5的末端。该搅拌肋7从转子叶片5的末端垂直地突出。参照图3，搅拌肋7从转子叶片5的末端沿两个方向垂直地延伸。同时，搅拌肋7穿过肋穿过部(rib passing part)13，这将在下文进行描述。
搅拌钩10安装在内壁1上以搅拌和粉碎高粘度物料。在内壁1的周围可以设置多个搅拌钩10。如图2所示，搅拌钩10由彼此间隔预定距离的一对对称构件形成。另外，转子叶片5和搅拌肋7穿过搅拌钩10以搅拌和粉碎高粘度物料。
参照图2，搅拌钩10包括支撑部12、连接部14和平行部16，支撑部12从反应器的内壁1突出且彼此间隔预定间隙，连接部14从支撑部12的顶端沿面对方向延伸，平行部16从连接部14的顶端平行延伸。
另外，搅拌肋7从中穿过的肋穿过部13形成于支撑部12之间，转子叶片5从中穿过的叶片穿过部17形成于平行部16之间。因为搅拌肋7的宽度大于转子叶片5的宽度，所以肋穿过部13具有比叶片穿过部17相对更大的宽度。
为了防止在旋转过程中搅拌钩10和转子叶片5之间的干扰，在两者之间必须形成预定间隙。搅拌肋7也如此。这很好地示于图3中。即，高粘度物料穿过搅拌钩10和转子叶片5之间形成的间隙而被碾碎。
具体描述搅拌钩10的搅拌和碾碎操作，首先，高粘度流体或凝胶型物料被引入搅拌器中。一般地，在搅拌器中搅拌的高粘度物料的粘度为10,000cp以上。这样的物料有可能从液相转变成固相，使得其体积急剧膨胀。
当加入高粘度物料时，该物料从入口被传送至出口，并依次从液相转化成凝胶型和从凝胶型转化成固相。特别地，如上所述，当凝胶型转变成固相时体积急剧膨胀。固体块穿过搅拌钩10，由于转子叶片5的旋转而被搅拌和碾碎。
然而，如上所述的常规技术具有如下问题。
如图3和4所示，转子叶片5从中穿过的搅拌钩10从转子叶片5进入的入口到转子叶片5离开的出口具有恒定的间隙。由于转子叶片5和搅拌钩10之间的间隙是恒定的，所以如图4所示，施加到搅拌钩10上的压力从入口到出口增大。
当施加到搅拌钩10上的压力不是恒定的并随着朝着出口移动而增大时，由于压力差而导致扭矩施加于搅拌钩10上。即，搅拌钩10在图5所示的箭头方向上受到转动的力。
由于每当转子叶片5连续地穿过搅拌钩10，力矩反复地施加于搅拌钩10，搅拌钩10可能由于疲劳而损坏。特别地，当力矩连续地施加于搅拌钩10的支撑部12上时，搅拌钩10可能损坏而从内壁1脱离。
最终，当搅拌钩10损坏时，由于搅拌器不能正常运行，所以搅拌效率下降且维修费用增加。
发明内容
为了解决这些问题，本发明涉及一种搅拌器，该搅拌器具有能够使施加于搅拌钩上的扭矩最小化的结构，以及涉及一种设置于该搅拌器中的搅拌钩。
本发明的另外的方面和优点部分将在随后的说明书中进行阐述，部分将从本说明书变得显而易见，或者可以从本发明的实施而获知。
在示例性实施方案中，搅拌器包括：转轴，可旋转地安装在反应器中；转子叶片，安装在所述转轴的外圆周并与该转轴一起旋转以搅拌其中的物料；和搅拌钩，在所述反应器的内壁上彼此间隔且所述转子叶片穿过其中。此处，所述搅拌钩之间的间隙在转子叶片离开的出口处比在转子叶片进入的入口处大。
所述搅拌钩之间的间隙可以从所述转子叶片进入的入口朝所述出口逐渐增大。
倾斜表面可以形成于所述搅拌钩的相对表面上，使得所述间隙从所述转子叶片进入的入口朝所述出口逐渐增大。
所述转子叶片可以还包括从该转子叶片的末端垂直延伸的搅拌肋。
所述转子叶片从中穿过的叶片穿过部和所述搅拌肋从中穿过的肋穿过部可以在搅拌钩之间形成，且所述叶片穿过部的宽度可以小于肋穿过部的宽度。
所述搅拌钩可以包括：支撑部，从反应器的内壁以预定间隔突出且在该支撑部之间形成有肋穿过部；连接部，从所述支撑部的顶端沿面对方向延伸；和平行部，从所述连接部的顶端平行延伸并在该连接部之间形成有叶片穿过部。
倾斜表面可以形成于所述平行部的相对表面上，使得所述间隙从转子叶片进入的入口朝出口逐渐增大。
所述平行部可以还包括从该平行部的顶端沿相反方向垂直延伸的延伸部。
所述出口的宽度是所述入口的宽度的1.0～2.0倍。
所述出口的宽度是所述入口的宽度的1.3～1.5倍。
所述搅拌钩可以由不锈钢材料形成。
一种搅拌钩，包括：支撑部，从反应器的内壁以预定间隔突出；连接部，从所述支撑部的顶端沿面对方向延伸；平行部，从所述连接部的顶端平行延伸而具有比所述支撑部小的宽度。
安装于反应器上的转子叶片可以穿过所述支撑部之间，且该转子叶片离开的出口的宽度可以是该转子叶片进入的入口的宽度的1.0～2.0倍。
所述出口的宽度可以是所述入口的宽度的1.3～1.5倍。
倾斜表面可以形成于所述搅拌钩的相对表面上，使得所述宽度从转子叶片进入的入口朝所述出口逐渐增大。
有益效果
从上述内容可以看出，转子叶片从中穿过的本发明的搅拌钩，包括宽度大于入口宽度的出口。由于压力从转子叶片进入的搅拌钩的入口到转子叶片离开的出口均匀地施加，所以可以使施加到搅拌钩上的扭矩最小化。因此，可以改善搅拌钩的耐久性和提高产品的可靠性。
附图说明
图1是显示常规搅拌器的结构的透视图；
图2是图1所示的搅拌器的放大透视图；
图3是显示转子叶片穿过常规搅拌器的搅拌钩的状态的透视图；
图4是显示当转子叶片穿过常规搅拌器的搅拌钩时流体流动的平面图；
图5是显示常规搅拌器的搅拌钩产生扭矩的透视图；
图6是显示根据本发明示例性实施方案的搅拌钩和转子叶片的透视图；
图7是显示根据本发明的搅拌钩的透视图；
图8和9是显示根据本发明的搅拌钩的其它实施方案的透视图；
图10是显示根据本发明的搅拌钩的实际设计的透视图；
图11显示用于比较根据本发明的搅拌钩和常规搅拌钩的应力分布的照片；和
图12是显示用于比较根据本发明的搅拌钩和常规搅拌钩的应变分布的照片。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的示例性实施方案。然而，本发明不限于下面公开的实施方案，而可以以多种形式实施。描述下面实施方案以使得本领域普通技术人员能够体现和实施本发明。
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的搅拌器和在该搅拌器中设置的搅拌钩的示例性实施方案。另外，本发明的类似构件由图1～5所示的常规技术的类似附图标记来表示。
图6是显示根据本发明的示例性实施方案的搅拌钩和转子叶片的透视图，图7是显示根据本发明的搅拌钩的透视图。
如所显示的，根据本发明的搅拌钩20包括：支撑部22，从反应器的内壁1以预定间隔突出且限定在其间形成的肋穿过部23；连接部24，从所述支撑部22的顶端沿面对方向延伸；和平行部26，从所述连接部24的顶端平行延伸且限定在其间形成的叶片穿过部27。
在这个实施方案中，在平行部26的相对表面上形成倾斜表面28。形成倾斜表面28以使施加到搅拌钩20上的扭矩最小化，并且使施加到平行部26的相对表面上的压力均匀分布。
换言之，在转子叶片5穿过平行部26之间的过程中，转子叶片5进入的入口的宽度小于转子叶片5离开的出口的宽度，以大幅抵消施加到出口上的压力(见图4)。倾斜表面28配置成其间的间隙从转子叶片5穿过的入口朝着出口逐渐增大，即，沿着直的表面逐渐增大。另外，平行部26之间的叶片穿过部27的宽度从转子叶片5穿过的入口朝着出口逐渐增大。
同时，倾斜表面28不必为如上所述的直的表面，而可以仅具有宽度在转子叶片5穿过的出口处比在转子叶片5穿过的入口处更大。
对于这点，图8和图9显示了根据本发明的搅拌钩的其它实施方案。参照图8和图9，在平行部26的相对表面上形成的倾斜表面28’和28”可以具有图8和图9所示的弯曲形状，使得所述宽度从入口朝着出口以凹形或凸形逐渐增大。当然，除了附图中所示的实施方案之外，倾斜表面28可以设计成具有不同的形状。
图10显示了根据本发明的搅拌钩的实际设计以供参考。此处，将不再重复与图6对应的结构的详细描述。
参照图10，搅拌钩120的整体形状和图6的整体形状相似。观察不同部分，不同于图6的是，搅拌钩120的连接部124相对于支撑部122以预定角度斜向延伸，而不是相对于支撑部122垂直延伸。另外，延伸部130还从平行部126的顶端沿相反方向延伸。当然，图10仅显示了实际设计的一个例子，但本发明不限于此。
此外，在根据本发明的搅拌钩20中，转子叶片5离开的出口的宽度是入口的宽度的1.0～2.0倍。另外，转子叶片5离开的出口的宽度可以是入口的宽度的1.3～1.5倍。这是因为在所述入口和出口具有上述比例的宽度的条件下，高粘度物料可以被更有效地搅拌和碾碎，并且施加到搅拌钩20上的扭矩可以被最小化。
同时，根据本发明的搅拌钩20可以由下面材料形成。搅拌钩20可以由不锈钢(例如，SUS)形成。不锈钢是一种具有良好的耐腐蚀性、机械加工性和焊接性的钢成员。在这个实施方案中，使用在不锈钢中具有良好的强度和耐腐蚀性的双相不锈钢(duplex)。双相不锈钢是一种广泛用于例如船舶动力装置等领域中的材料，在船舶动力装置中由于盐而可能发生腐蚀。
接着，图11和12显示用于比较根据本发明的搅拌钩和常规搅拌钩的应力分布和应变分布的图。(a)显示常规搅拌钩，(b)显示根据本发明的搅拌钩，以供参考。
参考数据，在图11中，(a)显示支撑部22的两端均具有非常高的应力，(b)显示仅邻近出口的一端具有高应力。另外，将观察到(b)显示出整体应力较低。
另外，在图12中，可以看出与(a)相比，(b)中支撑部22的外侧产生的应变显著降低。另外，将观察到与(a)相比，(b)中由平行部26的倾斜表面28产生的应变降低。
实际上，通过分析图11和12，将观察到与常规搅拌钩相比，根据本发明的搅拌钩的应力降至70%，应变也降至10%。
尽管已经参照本发明的特定示例性实施方案显示和描述了本发明，但本领域技术人员应理解，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围下，可以在形式和细节上对本发明做出各种改变。

Claims (10)

1.一种搅拌器，包括：
转轴，可旋转地安装在反应器中；
转子叶片，安装在所述转轴的外圆周并和该转轴一起旋转以搅拌其中的物料；和
搅拌钩，在所述反应器的内壁上彼此间隔，且所述转子叶片从该搅拌钩中穿过，
其中，所述搅拌钩之间的间隙在所述转子叶片离开的出口处比在该转子叶片进入的入口处大，和
其中，所述转子叶片还包括从该转子叶片的末端垂直延伸的搅拌肋，
其中，所述转子叶片从中穿过的叶片穿过部和所述搅拌肋从中穿过的肋穿过部形成于所述搅拌钩之间，且该叶片穿过部的宽度小于该肋穿过部的宽度，和
其中，所述搅拌钩包括：
支撑部，从所述反应器的内壁以预定间隔突出，且所述肋穿过部形成于该支撑部之间；
连接部，从所述支撑部的顶端沿面对方向延伸；和
平行部，从所述连接部的顶端平行延伸，且所述叶片穿过部形成于该平行部之间。
2.根据权利要求1所述的搅拌器，其中，所述搅拌钩之间的间隙从所述转子叶片进入的入口朝所述出口逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的搅拌器，其中，倾斜表面形成于所述搅拌钩的相对表面上，使得所述间隙从所述转子叶片进入的入口朝出口逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的搅拌器，其中，倾斜表面形成于所述平行部的相对表面上，使得所述间隙从所述转子叶片进入的入口朝所述出口逐渐增大。
5.根据权利要求4所述的搅拌器，其中，所述平行部还包括从该平行部的顶端沿相反方向垂直延伸的延伸部。
6.根据权利要求1所述的搅拌器，其中，所述出口的宽度是所述入口的宽度的1.3～1.5倍。
7.根据权利要求1所述的搅拌器，其中，所述搅拌钩由不锈钢材料形成。
8.一种搅拌钩，包括：
支撑部，从反应器的内壁以预定间隔突出；
连接部，从所述支撑部的顶端沿面对方向延伸；
平行部，从所述连接部的顶端平行延伸而具有比所述支撑部的宽度小的宽度，以及
其中，所述支撑部之间或者所述平行部之间的间隙在转子叶片离开的出口处比在转子叶片进入的入口处大。
9.根据权利要求8所述的搅拌钩，其中，所述出口的宽度是所述入口的宽度的1.3～1.5倍。
10.根据权利要求8所述的搅拌钩，其中，所述平行部具有形成于其相对表面上的倾斜表面，使得宽度从所述转子叶片进入的入口朝该转子叶片离开的出口逐渐增大。
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