CN103071417B - 变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机 - Google Patents
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Abstract
一种变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机，涉及一种搅拌装置，变截面搅拌桨包括轴套、连接在轴套两侧的桨肩、分别连接在桨肩两底端的桨臂，桨臂的最顶端横截面为三角形，中间段横截面为五形边，最底端横截面为五边形，该桨臂由顶端向下的横截面积逐渐变小，桨臂底端为无底杆相连的自由端。行星搅拌机包括机架、动力装置、传动装置、至少两个搅拌桨等，所述的搅拌桨为上述的变截面搅拌桨，两个变截面搅拌桨之间的捏合角度α为12°～16°，两个变截面搅拌桨之间参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小，未参与捏合的面积N由顶端向下逐渐变大。本发明可更有效地带动物料搅拌，其搅拌效率较高，大大提升了桨与桨之间对物料的捏合效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种搅拌装置，特别是一种应用于石油化工、生物化工、精细化工、医药食品等工业领域的变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机。
背景技术
应用于石油化工、生物化工、精细化工、医药食品等工业领域的搅拌桨，是搅拌机的核心部件，搅拌机搅拌物料时，是通过搅拌桨将动能传递到物料中，驱动搅拌桨周围物料进行混合运动。所以，在动能一定的情况下，物料的运动方向、形式及混合程度都跟搅拌桨的样式及运动轨迹有着直接的联系。现有搅拌桨的整根桨臂其作用截面都是不变的，因此，搅拌时参与物料的上部、中部及下部的搅拌的作用面也是一致的。但由于物料受重力的作用，越是底部的物料越是难于搅动，因此，在输出动能一定的情况下，对物料作用截面不变的搅拌桨不利于物料的高效搅拌；对于粘度越高的物料，不良影响就越明显，直接导致搅拌时间大大加长，能耗较高，还很难保证物料的均质性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机，以提高搅拌效率和搅拌效果。
解决上述技术问题的技术方案是：一种变截面搅拌桨，包括轴套、连接在轴套两侧的桨肩、分别连接在桨肩两底端的桨臂，所述桨臂的最顶端横截面为三角形，中间段横截面为五形边，最底端横截面为五边形，该桨臂由顶端向下的横截面积逐渐变小。
本发明的进一步技术方案是：所述的桨臂底端为无底杆相连的自由端。
本发明的另一技术方案是：一种带变截面搅拌桨的行星搅拌机，包括机架、升降部件、动力装置、传动装置、横梁、主轴、行星轮系、至少两根搅拌轴、至少两个搅拌桨、搅拌桶，所述的搅拌桨为权利要求1所述的变截面搅拌桨，该变截面搅拌桨包括轴套、连接在轴套两侧的桨肩、分别连接在桨肩两底端的桨臂，所述桨臂的最顶端横截面为三角形，中间段横截面为五形边，最底端横截面为五边形，该桨臂由顶端向下的横截面积逐渐变小。
本发明的进一步技术方案是：所述的桨臂底端为无底杆相连的自由端。
所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间的捏合角度α为12°～16°。
所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小。
所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间未参与捏合的面积N由顶端向下逐渐变大。
由于采用上述结构，本发明之变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 搅拌效率高：
由于本发明的变截面搅拌桨桨臂的最顶端横截面为三角形，中间段横截面为五形边，最底端横截面为五边形，而且变截面搅拌桨桨臂由顶端向下的横截面积逐渐变小，使得搅拌机的输出动能能够配合变化的截面更有效地在沉积的物料底部带动物料搅拌，因此，本发明的搅拌效率较高。
此外，由于本发明通过将搅拌桨设计成变截面搅拌桨，其桨臂的强度较高，因此，本发明将桨臂底端设计为无底杆相连的自由端，还可减少搅拌时底杆对物料的阻力，其受力更合理，从而还可进一步提高搅拌效率。
2. 搅拌效果好：
由于本行星搅拌机的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间的捏合角度α为12°～16°，而且变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小，未参与捏合的面积N由顶端向下逐渐变大。通过流体力学计算和受力分析可知，本发明的受力比较合理，大大提升了搅拌桨与搅拌桨之间对物料的捏合效果。
3. 可降低能耗和保证物料的均质性：
由于本发明的搅拌效率高，搅拌效果好，不仅可大大缩短搅拌时间，降低动力装置输出的能耗，还可保证物料的均质性。
4. 由于本发明的搅拌效率高，搅拌效果好，还可减少粘弹性流体或处于半流体向粘弹性流体过渡的过程中的爬杆现象。
下面，结合附图和实施例对本发明之变截面搅拌桨及带该变截面搅拌桨的行星搅拌机的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1～图6：实施例一所述本发明之变截面搅拌桨的结构示意图，其中，
图1：主视图， 图2：图1的俯视图，
图3：图1的左视图， 图4：图1的F向视图，
图5：图1的A-A剖视图， 图6：图1的B-B剖视图， 图7：立体图；
图8：实施例二所述本发明之带变截面搅拌桨的行星搅拌机的结构示意图，
图9：实施例二所述两个变截面搅拌桨之间的捏合界面变化示意图，
图10～图12：实施例二所述两个变截面搅拌桨之间的捏合过程示意图，其中，
图10：两个变截面搅拌桨之间的捏合过程Ⅰ示意图，
图11：两个变截面搅拌桨之间的捏合过程Ⅱ示意图，
图12：两个变截面搅拌桨之间的捏合过程Ⅲ示意图，
图13～图15：现有行星搅拌机的两个搅拌桨之间的捏合过程示意图，其中，
图13：两个搅拌桨之间的捏合过程Ⅰ示意图，
图14：两个搅拌桨之间的捏合过程Ⅱ示意图，
图15：两个搅拌桨之间的捏合过程Ⅲ示意图。
在上述附图中，各元件的标号如下：
1-变截面搅拌桨， 101-轴套， 102-桨肩， 103-桨臂，
1031-最顶端横截面， 1032-中间段横截面， 1033-最底端横截面，
2-机架， 3-升降部件， 4-动力装置， 5-传动装置， 6-横梁，
7-主轴， 8-行星轮系， 9-搅拌轴， 10-搅拌桶， 11-物料，
X-液流方向， Y-主轴回转方向。
具体实施方式
实施例一：
图1～图7中公开的是一种变截面搅拌桨1，包括轴套101、连接在轴套101两侧的桨肩102、分别连接在桨肩102两底端的桨臂103，所述的桨臂103为螺旋麻花爪式桨臂，该桨臂103的最顶端横截面1031为三角形，中间段横截面1032为五形边，最底端横截面1033为五边形，该桨臂103由顶端向下的横截面积逐渐变小，并且桨臂103底端为无底杆相连的自由端。
实施例二：
图8中公开的是一种带变截面搅拌桨的行星搅拌机，该搅拌机包括机架2、升降部件3、动力装置4、传动装置5、横梁6、主轴7、行星轮系8、两根搅拌轴9、两个搅拌桨、搅拌桶10，所述的搅拌桨为实施例一所述的变截面搅拌桨1，该变截面搅拌桨1包括轴套101、连接在轴套101两侧的桨肩102、分别连接在桨肩102两底端的桨臂103，所述的桨臂103为螺旋麻花爪式桨臂，该桨臂103的最顶端横截面1031为三角形，中间段横截面1032为五形边，最底端横截面1033为五边形，该桨臂103由顶端向下的横截面积逐渐变小，并且桨臂103底端为无底杆相连的自由端。
所述的两个变截面搅拌桨1之间的捏合角度α为14°，该两个变截面搅拌桨1之间参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小，未参与捏合的面积N由顶端向下逐渐变大（参见图9）。
将本实施例二所述带变截面搅拌桨的行星搅拌机的两个变截面搅拌桨进行流体力学计算和受力分析如下：
1、由于挤压作用，虽然大部分液体可压缩性不大，但参与捏合的区域作用力＞不参与捏合部分的区域作用力；
2、由于参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小，假设该区域作用力F不变，则该区域对受搅拌物料产生的压强P（垂直搅拌桨轴线）从上到下逐渐变小；
3、未参与捏合部分的面积N由顶端向下逐渐变大，假设该区域作用力F不变，则该区域受搅拌物料产生的阻力（垂直搅拌桨轴线）从上到下逐渐变大。
此外，将本实施例二所述带变截面搅拌桨的行星搅拌机的两个变截面搅拌桨进行捏合轨迹模拟演示，其捏合过程如图10～图12所示；同时也将现有行星搅拌机捏合角β为18°的两个搅拌桨进行捏合轨迹模拟演示，其捏合过程如图13～图15所示，由该图10～图12与图13～图15之间的对比可看出，本发明的两个变截面搅拌桨之间捏合时的缝隙L1比现有两个搅拌桨之间的缝隙L2要小，而且还可以保证液流分子和物料11分子顺利通过，因此，本发明的捏合效果较好。
作为本实施例一～实施例二的一种变换，所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨1之间的捏合角度α为可以不是14°，而是12°或是13°或是15°或是16°。
作为本实施例一～实施例二的又一种变换，所述的桨臂103也可以不是螺旋麻花爪式桨臂，而是直框式桨臂或其它结构形式的桨臂。
作为本实施例一～实施例二的又一种变换，所述的搅拌轴9也可以不止是两根，而是三根、四根、五根、六根……
作为本实施例一～实施例二的又一种变换，所述的搅拌桨也可以不止是两个，而是三个、四个、五个、六个……
Claims (4)
1.一种带变截面搅拌桨的行星搅拌机，包括机架、升降部件、动力装置、传动装置、横梁、主轴、行星轮系、至少两根搅拌轴、至少两个搅拌桨、搅拌桶，其特征在于：所述的搅拌桨为变截面搅拌桨，该变截面搅拌桨包括轴套、连接在轴套两侧的桨肩、分别连接在桨肩两底端的桨臂，所述桨臂的最顶端横截面为三角形，中间段横截面为五边形，最底端横截面为五边形，该桨臂由顶端向下的横截面积逐渐变小；所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间的捏合角度α为12°～16°。
2.根据权利要求1所述的带变截面搅拌桨的行星搅拌机，其特征在于：所述的桨臂底端为无底杆相连的自由端。
3.根据权利要求2所述的带变截面搅拌桨的行星搅拌机，其特征在于：所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间参与捏合的面积M由顶端向下逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的带变截面搅拌桨的行星搅拌机，其特征在于：所述的变截面搅拌桨与变截面搅拌桨之间未参与捏合的面积N由顶端向下逐渐变大。
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