CN102935350A - 一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，它是由驱动装置通过联轴器驱动搅拌轴，它还包括筒体盖板，研磨内筒，冷却夹套，衬板，漏斗式物料进料口，物料出料口以及研磨球，所述的搅拌轴上装有倾斜板式桨叶和S型螺旋式桨叶组成的搅拌桨叶组，所述的倾斜板式桨叶平行安装在搅拌轴上，所述的S型螺旋式桨叶上下安装在搅拌轴上；所述的倾斜板式桨叶设有若干可供研磨内筒内研磨球通过的通孔。在本发明中，通过增加了搅拌桨叶组，使得物料能够均匀混合，从而提高了生产质量。同时，将搅拌轴和S型螺旋桨叶制成中空结构，其中通入的冷却物质有助于保持温度均匀和恒温的反应场；研磨内筒底部为半球状，避免研磨死角的产生。

Description

一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器

技术领域

本发明涉及涉及一种立式搅拌球磨机，具体地说，是一种适用于强化多糖高聚物改性的搅拌球磨反应器。

背景技术

多糖高聚物主要指淀粉、植物纤维、壳聚糖等，从结构上看，植物纤维中的纤维素（淀粉、壳聚糖等多糖高聚物有类似的结构）可分为外层的无定形区和内层的结晶区。一般认为，大多数反应试剂只能到达无定形区，而不能到达结晶区。因此要想有效解决多糖高聚物多相化学反应中所存在问题，需要进行一定的机械活化，即给固体物质施加机械能量后，使得固体物质的固体形态、晶格结构等发生变化并诱导其产生物理、化学变化。研究表明，在固相反应过程中由于机械力的作用，纤维素等得以细化，无定形区增加，强化了纤维素等结构的反应性。

搅拌球磨机是一种常被用于例如在液相中粉碎或者分散固体的机械加工设备，广泛适用于生物、食品、化妆品、医药、陶瓷、材料及农药等行业中。在搅拌球磨机中，存在与驱动装置相连的搅拌轴，被填装在研磨内筒内的研磨球，通过搅拌机构而得以加速，从而使位于研磨球之间的研磨物料被粉碎或者分散，从而得出产物。搅拌球磨机也适用于多糖高聚物改性中。在此类反应中，搅拌球磨机的主要功能：一是可以是纯物理改性，如制备预胶化淀粉就是利用机械力的作用破坏淀粉结晶结构从而达到冷水可溶的目的；二是化学改性，用化学试剂和高聚物在球磨机进行反应，利用机械力的作用强化化学反应。

专利CN202191938.U公开了一种湿法球磨机，包括电机及变速装置、立式磨筒、立式搅拌轴、机体以及料浆泵，立式搅拌轴的下端设置有1~8根搅拌臂，立式搅拌轴与立式磨筒同心并垂直于水平面，立式磨筒的侧壁上设置有水冷夹套。此球磨机的磨筒无需运动降低了球磨电耗，整个过程减少了人工操作，降低了生产成本，而且作业间几乎无粉尘，进出料周期可有效缩短，提高了生产效率。

然而，它仍存在着很多缺陷：

一是，平板式桨叶随搅拌轴旋转后虽然能够搅动研磨内筒内的研磨球，提高研磨球的扰动性和活跃性，但同时却会在一定程度上阻挡研磨球在研磨内筒内的活动，尤其是纵向活动，降低了物料与研磨体的接触几率，大大降低了研磨效率。同时，研磨球的量比较大，尤其是固相反应时，易导致反应物之间混合不均匀。

二是，球磨机在运转时，由于大量的研磨球之间的冲击，通常容易在短时间内产生大量的热量，从而使得搅拌球磨机温度升高较快。虽然该湿法球磨机，在磨筒侧壁的水冷夹套中安装有螺旋式阻流板，一定程度上加强了水冷夹套对研磨内筒的冷却效果。但是对于多糖高聚物来说，有可能存在着热敏性，而水冷夹套的方式仍然解决不了此类反应物温度不均匀的问题。

三是，在物料研磨反应的过程中，立式磨筒易出现死角，被研磨的反应物易停滞在死角处，降低了研磨效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，使其结构得以优化，能将物料均匀混合反应。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，驱动装置通过联轴器与搅拌轴连接，搅拌轴穿过筒体盖板上的通孔插入到研磨内筒中，研磨内筒外侧包裹着通有冷却介质的夹套，研磨内筒内侧设置有衬板，筒体盖板上设置有漏斗式进料口，出料口设置在筒体底部研磨内筒底部以及填装在研磨内筒中的研磨球，所述的搅拌轴上装有由倾斜板式桨叶和S型螺旋式桨叶组成的搅拌桨叶组，所述的倾斜板式桨叶平行安装在搅拌轴上，所述的S型螺旋式桨叶上下安装在搅拌轴上，所述的倾斜板式桨叶设有若干可供研磨内筒内研磨球通过的通孔。

本发明的工作原理是：驱动装置输出的动力通过联轴器驱动搅拌轴，当搅拌轴转速一定时，通过漏斗式进料口向研磨内筒加入所需的反应物。在搅拌轴所加的S型螺旋桨叶的螺旋螺距尺寸可以依据研磨内筒的直径进行适当调整，以达到最佳效果，通过电机的正反转控制S型螺旋桨叶的推进方向。反应物顺着S型螺旋桨叶的轴向推进，均匀的进入反应场。当固液反应时，固相反应物密度大时，推进方向向上，这样反应物不容易快速下沉；当固相反应物密度小时，推进方向向下，这样固相反应物就不容易快速上浮，也就很好的实现了混合的均匀性。搅拌轴上安装的倾斜版式桨叶，用于搅动研磨内筒内的研磨球，在倾斜板式桨叶上设有的通孔能供研磨球的灵活通过，从而进一步提高了研磨球在研磨内筒内的扰动性和活跃性，从此增大了研磨球与反应物的接触率。研磨球间碰撞产生的能量使得反应物得以充分研磨反应，形成了有效的生成物。

本发明中，作为进一步改进，所述的搅拌轴和S型螺旋桨叶均为中空结构，向其中空部分通入冷却介质，通过增大了搅拌轴及S型螺旋桨叶与研磨球及反应物的有效换热面积，有效避免局部热量的产生，保证了温度均匀和恒温的反应场。

本发明中，作为进一步改进，所述的研磨内筒底部为半球状。由于将研磨内筒底部从平底形状改成半球形状，因而消除了研磨反应死角，被研磨的反应物不会停滞在死角处，而是依靠反应物自身的重力，从圆弧形的周边滑向底部被反复研磨，使被研磨的反应物更为均匀。

本发明中，作为更进一步改进，在所述的物料出料口设置有带着条状筛孔的筛板，方便出料，使得反应物与研磨球容易分离。

优选的，所述的筛板上的筛孔包括产品进料口和产品出料口，产品进料口小于产品出料口，筛孔截面形状呈喇叭形，能够有效地减少筛孔的堵塞现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明搅拌轴上装有由倾斜板式桨叶和S型螺旋式桨叶组成的搅拌桨叶组，其中设有若干通孔的倾斜板式桨叶能增强研磨球的扰动性和活跃性，有助于均匀有效地搅拌研磨球；S型螺旋式桨叶对于物料，尤其是具有黏性的物料，具有良好的运输和均匀混合功能，使得物料能够有效的均匀混合。

2、本发明的搅拌轴和S型螺旋桨叶均为中空状，有效避免了反应场中的局部高温的产生，保证了研磨内筒内的温度均匀和恒温的反应环境。

3、本发明的研磨内筒为半球状，从而消除了研磨反应死角，使被研磨的反应物更加均匀。

4、本发明的筛板，其条形筛孔的进料口小于出料口，筛板整体截面形状呈喇叭形，方便出料，并且能够有效的减少筛孔堵塞现象。

附图说明

图1为本发明一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器的结构示意图。

图2为本发明一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器的筛板结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

附图标记：

1-驱动装置，2-联轴器，3-筒体盖板，4-搅拌轴，5-衬板，6-研磨内筒，7-夹套，8-物料出料口，9-研磨球，10-倾斜板式桨叶，11-S型螺旋式桨叶，12-物料进料口，13-筛孔，14-安装孔，15-产品进料口，16-产品出料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，它由驱动装置1通过联轴器2驱动搅拌轴4，研磨内筒6外侧包裹着通有冷却水的夹套7，研磨内筒内侧设置有衬板5，筒体盖板3上设置有漏斗式进料口12，出料口8设置在研磨内筒6底部以及研磨球9填装在研磨内筒6中，其中，搅拌轴4上装有由倾斜板式桨叶10和S型螺旋式桨叶11组成的搅拌桨叶组，倾斜板式桨叶10平行安装在搅拌轴4上并与搅拌轴4相垂直，S型螺旋式桨叶11上下安装在搅拌轴4上，倾斜板式桨叶10设有若干可供研磨内筒6内研磨球9通过的通孔。

该反应器的基本工作过程是：按一定比例将研磨球加入搅拌球磨反应器中，反应物通过物料进料口进入研磨内筒中，反应物可以是固体，也可以是液体。研磨反应时间根据反应物和生成的产品的要求来决定。开启电机，所驱动的搅拌轴带着倾斜板式桨叶及S型螺旋桨叶作同步转动，反应物顺着S型螺旋桨叶做轴向推进，设有通孔的倾斜板式桨叶带动研磨球，反应物和研磨球做圆周运动，研磨球因重力而形成自由落体运动，两种运动形式的动能和势能使研磨球产生冲击力和剪切力，其中的反应物因此被研磨球冲击和剪切而进行研磨反应。

实施例2

与实施例1不同之处在于，搅拌轴4和S型螺旋桨叶11制成中空结构，向其中空部分通入冷却水，从而弥补了夹套7降温不均匀的不足，保证了研磨反应场的温度均匀和恒温的反应环境，有效的保证了具有热敏性反应物的反应。

实施例3

与实施例2不同之处在于，研磨内筒6底部为半球状，被研磨的反应物不会停滞在死角处，而是依靠反应物自身的重力，从圆弧形的周边滑向底部被反复研磨，避免了研磨反应过程中出现的死角。

实施例4

如图2所示，与实施例3不同之处在于，在物料出料口8设置有带着条状筛孔的筛板，它包括筛孔13和安装孔14，筛板通过安装孔14安装在物料出料口12处。

如图3所示，筛孔13包括产品进料口15和产品出料口16，产品进料口15小于产品出料口16，筛孔13截面形状呈喇叭形。安装时筛板的产品进料口15和产品出料口16不可装反，否则更易引起物料堵塞。

Claims (5)

1.一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，驱动装置（1）通过联轴器（2）与搅拌轴（4）连接，搅拌轴（4）穿过筒体盖板（3）上的通孔插入到研磨内筒（6）中，研磨内筒（6）外侧包裹着通有冷却介质的夹套（7），研磨内筒（6）内侧设置有衬板（5），筒体盖板（3）上有漏斗式物料进料口（12），物料出料口（8）设置在研磨内筒底部以及研磨球（9）填装在研磨内筒（6）中，其特征在于：所述的搅拌轴（4）上装有由倾斜板式桨叶（10）和S型螺旋式桨叶（11）组成的搅拌桨叶组，所述的倾斜板式桨叶（10）平行安装在搅拌轴（4）上并与搅拌轴（4）相垂直，所述的S型螺旋式桨叶（11）上下安装在搅拌轴（4）上；所述的倾斜板式桨叶（10）设有若干可供研磨内筒内研磨球（9）通过的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的搅拌轴（4）及S型螺旋式桨叶（11）均为中空结构。

3.根据权利要求1所述的一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的研磨内筒（6）底部为半球状。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：在所述的物料出料口（8）设置有带着条状筛孔的筛板。

5.根据权利要求4所述的一种立式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的筛板上的筛孔包括产品进料口（15）和产品出料口（16），产品进料口（15）小于产品出料口（16），筛孔截面形状呈喇叭状。

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