CN106215750B - 一种强化流体混合的组合式搅拌桨 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种生产成本低、混合效果好、可以长时间稳定连续操作的组合式搅拌桨，即一种强化流体混合的组合式搅拌桨，包括搅拌轴，以及若干刚性桨叶、若干柔性叶片、若干柔性钢丝。所述搅拌轴一端连接原动机的输出轴、另一端固定安装连接扣。所述搅拌轴上具有两个节点。若干刚性桨叶呈辐射状的连接在这两个节点上。所述柔性叶片为长条状。每一片柔性叶片的两端分别与处于不同节点的刚性桨叶连接。每一根柔性钢丝的一端连接刚性桨叶、另一端通过连接扣与搅拌轴连接。与现有技术相比较，本发明能够比较可靠的提高流体混合效率，在更低的转速下实现较好的混合效果。

Description

一种强化流体混合的组合式搅拌桨
技术领域
本发明涉及到化工产品生产过程中的搅拌装置。
背景技术
机械搅拌反应器广泛应用于化工、湿法冶金、炼油、制药等过程工业，其作用是向需要混合的流体提供所需要的能量和适宜的流场结构，以强化流体的混合。传统的刚性搅拌桨主要依靠剪切作用实现混合，在搅拌槽内容易形成两种不同的混合区域：混沌混合区和隔离区。在现代化工生产过程中，现有的搅拌装置很难将一些高粘度的流体或者传递能量较差的多相流体混合均匀。在混合过程中，搅拌槽的边缘地区和远离搅拌桨的地方容易出现混合隔离区，导致流体混合不均匀，降低了搅拌反应器的工作效率，提高了生产成本。针对实际生产中遇到的这些问题，学者们做出了许多探索，提出了往复搅拌、偏心搅拌和变速搅拌等，来减少混合隔离区，提高流体的混合效率。虽然这些方法都能改善混合效果，但缺点是对驱动设备的性能要求高，不利于长时间稳定操作。本技术在已有技术的基础上，进一步对搅拌桨的结构进行优化，创造性的提出了能够发生弹性形变的刚-柔组合桨，该现有技术可以利用刚性桨叶的剪切作用、柔性片的抖动行为、以及弹簧无规律的弹性形变作用，对搅拌反应器内的流体进行扰动。通过该现有技术可以将搅拌能量传递到远离搅拌桨的搅拌槽边缘地区，从而减少混合隔离区，提高混合效果。该技术能够在较低的转速下实现更加高效的混合，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低、混合效果好、可以长时间稳定连续操作的组合式搅拌桨。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:包括搅拌轴，以及若干刚性桨叶、若干柔性叶片、若干柔性钢丝。
所述搅拌轴一端连接原动机的输出轴、另一端固定安装连接扣。
所述搅拌轴上具有两个节点。若干刚性桨叶呈辐射状的连接在这两个节点上。
所述柔性叶片为长条状。每一片柔性叶片的两端分别与处于不同节点的刚性桨叶连接。
每一根柔性钢丝的一端连接刚性桨叶、另一端通过连接扣与搅拌轴连接。
进一步，所述的两个节点分别记为节点I和节点II。节点I靠近搅拌轴连接原动机的一端，节点II靠近搅拌轴固定安装连接扣的一端。
所述节点I和节点II连接的刚性桨叶数量相等。柔性叶片的数量与节点I上刚性桨叶数量相等。
进一步，所述柔性叶片是通过螺旋弹簧和螺栓与刚性桨叶连接的。所述螺旋弹簧位于刚性桨叶与柔性叶片之间。所述螺栓依次旋入柔性叶片、螺旋弹簧和刚性桨叶。
进一步，柔性片和柔性钢丝的长度是节点I和节点II之间距离H的1.2～1.5倍。
进一步，两片刚性桨叶的宽度和搅拌轴的直径之和为搅拌桨直径Ф。所述柔性片的宽度为搅拌桨直径Ф的1/40～1/10。
进一步，所述的柔性片材质为钢片、四氟乙烯、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅胶或PVC。
值得说明的是，本发明公开的技术方案尤其适用于搅拌反应器中待搅拌的单相或多相流体混合物。由于柔性片与上下层刚性桨叶间未重叠部分的长度是对应上层刚性桨叶下边沿和对应下层刚性桨叶上边沿之间距离的1.2～1.5倍，即上下两层(两个节点)刚性桨叶之间的柔性片呈现出松弛状态。在搅拌过程中，柔性片通过自身的“抖动”行为可以将搅拌桨的能量传递到搅拌槽的边缘地带。又因为柔性片连接上下两层刚性桨叶，它自身的“横扫”运动可以将流体粒子分散成更小的颗粒，并且破坏上下两层刚性桨叶之间的混合隔离区，强化流体的混合。在搅拌桨转动搅拌时，柔性片和刚性桨叶之间的弹簧发生弹性形变，由于柔性片附近的流体粒子受到无规则弹力的作用，流体粒子的无规则运动进一步加剧，从而强化了流体的混合。与现有技术相比较，本发明能够比较可靠的提高流体混合效率，在更低的转速下实现较好的混合效果。
附图说明
图1——本发明的搅拌桨在搅拌反应器中的安装示意图；
图2——本发明的结构示意图；
图3——图2的俯视图；
图4——现有技术搅拌桨的结构示意图。
图中：原动机 1、搅拌轴 2、刚性桨叶 3、容器 4、柔性叶片 5、螺旋弹簧 6、螺栓7、柔性钢丝 8、连接扣 9。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
参见图1，图中示意出了容器4(搅拌槽或浸取槽等)。本发明公开的一种强化流体混合的组合式搅拌桨的主要部分浸入所述容器4中。
所述的强化流体混合的组合式搅拌桨，包括搅拌轴2，以及十二片刚性桨叶3、六片柔性叶片5、六根柔性钢丝8。
所述搅拌轴2一端(上端)连接原动机1的输出轴、另一端(下端，即浸入容器4的一端)固定安装连接扣9。
所述搅拌轴2上具有两个节点。所述的两个节点分别记为节点I和节点II。节点I靠近搅拌轴2连接原动机1的一端，节点II靠近搅拌轴2固定安装连接扣9的一端。六片刚性桨叶3呈辐射状的连接在节点I上。同样地，六片刚性桨叶3呈辐射状的连接在节点II上，与节点I上的刚性桨叶3相对应。
进一步，如图所示，节点I和节点II均是固定在搅拌轴2上的圆盘体。刚性桨叶3均匀分布在圆盘体的四周(任意两片相邻的刚性桨叶3之间的角度相等)
柔性叶片5的数量与节点I上刚性桨叶3数量相等，同样为六片。
所述柔性叶片5为长条状。每一片柔性叶片5的两端分别与处于不同节点的刚性桨叶3连接。实施例中，所述柔性叶片5是通过螺旋弹簧6和螺栓7与刚性桨叶3连接的。所述螺旋弹簧6位于刚性桨叶3与柔性叶片5之间。所述螺栓7依次旋入柔性叶片5、螺旋弹簧6和刚性桨叶3。进一步地，可以用压板将弹簧6、柔性叶片5依次压在搅拌桨叶3的外端，之后再用螺栓7固定。
两片刚性桨叶3的宽度和搅拌轴2的直径之和为搅拌桨直径Ф。所述柔性片5的宽度为搅拌桨直径Ф的1/40～1/10。通过试验证明，当柔性片5的宽度窄一些时，抖动起来容易一些，但是传递的搅拌能量的范围变小；当柔性片5的当柔性片的宽度宽一些时，抖动起来困难一点，但一旦抖动起来传递搅拌能量的能力则强一些。更进一步讲，对于柔性片5的材料和厚度的选择，当柔性片5厚度较厚时，它的抖动能力减弱，搅拌能量传递的范围变小；当柔性片5的厚度较薄时，它的抖动能力提升，但它对桨叶附近流体的分散能力减弱，混合效果变差。柔性片5厚度选择时应当保证柔性片的厚度不要太厚，以保证能够出现抖动但分散能力又不会太弱。所述的柔性片5材质为钢片、四氟乙烯、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅胶或PVC。
带状柔性片5的实际长度(松弛程度)，应当以能够让它们抖动起来，且能够将搅拌能量传递的更远。实施例中，柔性片5的长度是节点I和节点II之间距离的1.2～1.5倍。
每一根柔性钢丝8的一端连接刚性桨叶3、另一端通过连接扣9与搅拌轴2连接。所述的柔性钢丝8的材料是由普通的刚性材料制成。实施例中，柔性钢丝8的长度是节点I和节点II之间距离的1.2～1.5倍。
在其他的搅拌装置特征、搅拌对象(如煤油和水)以及条件(如电机功率)均相同情况下，本发明搅拌装置相对于普通的刚性组合桨等现有技术，搅拌的流体充分混合时间缩短了10％～20％。

Claims (5)

1.一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:包括搅拌轴(2)，以及若干刚性桨叶(3)、若干柔性叶片(5)、若干柔性钢丝(8)；
所述搅拌轴(2)一端连接原动机(1)的输出轴、另一端固定安装连接扣(9)；
所述搅拌轴(2)上具有两个节点；若干刚性桨叶(3)呈辐射状的连接在这两个节点上；
所述柔性叶片(5)为长条状；每一片柔性叶片(5)的两端分别与处于不同节点的刚性桨叶(3)连接；
每一根柔性钢丝(8)的一端连接刚性桨叶(3)、另一端通过连接扣(9)与搅拌轴(2)连接；
所述柔性叶片(5)是通过螺旋弹簧(6)和螺栓(7)与刚性桨叶(3)连接的；所述螺旋弹簧(6)位于刚性桨叶(3)与柔性叶片(5)之间；所述螺栓(7)依次旋入柔性叶片(5)、螺旋弹簧(6)和刚性桨叶(3)。
2.根据权利要求1所述的一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:所述的两个节点分别记为节点I和节点II；节点I靠近搅拌轴(2)连接原动机(1)的一端，节点II靠近搅拌轴(2)固定安装连接扣(9)的一端；
所述节点I和节点II连接的刚性桨叶(3)数量相等；柔性叶片(5)的数量与节点I上刚性桨叶(3)数量相等。
3.根据权利要求2所述的一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:柔性叶片(5)和柔性钢丝(8)的长度是节点I和节点II之间距离的1.2～1.5倍。
4.根据权利要求2所述的一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:两片刚性桨叶(3)的宽度和搅拌轴(2)的直径之和为搅拌桨直径Ф；所述柔性叶片(5)的宽度为搅拌桨直径Ф的1/40～1/10。
5.根据权利要求1或2所述的一种强化流体混合的组合式搅拌桨，其特征在于:所述的柔性叶片(5)材质为钢片、四氟乙烯、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅胶或PVC。
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