CN110479152A - 一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置。由搅拌轴1、二次曲面式桨叶2、桨叶导流板3、壁面导流板4、搅拌容器5、物料进口6、物料出口7和密封构件8和驱动机构9组成。其搅拌桨叶为带条形开孔的二次曲面，桨面上焊接条形导流板，搅拌容器5上配合有螺旋上升型的导流板。当搅拌桨旋转时，二次曲线桨叶2引导流体从搅拌轴1附近的低剪切去向搅拌容器5器壁附近的高剪切区流动，与此同时桨叶导流板3以及壁面导流板4引导流体由搅拌容器5底部向上流动，加快主体流体的循环流动。该结构搅拌装置，能同时实现流体在搅拌容器5内的径向流动、圆周流动和上下循环流动，加强了流体在搅拌容器5内的对流扩散和涡流扩散，大大缩短了搅拌混合时间。
Description
技术领域
本发明涉及流体混合技术领域，特别是一种用于高粘度流体混合的搅拌装置，这种搅拌装置在结构上对液体具有导流作用，能实现高粘度流体快速混合，广泛应用于化工、食品等行业。
背景技术
搅拌混合过程是化工和食品行业中一个非常重要的单元操作过程，它主要通过强制手段将多种流体混合均匀，例如气泡和液体的混合、液体与液滴混合、液体与固体颗粒的混合等。搅拌混合性能的好坏直接影响到最终产品的性能。混合过程是流体对流扩散、涡流扩散和分子扩散三种扩散机理的综合作用。对流扩散是把不同物料分解为较大团块迅速分散开来，涡流扩散便在较大团块和液流界面之间进行，最后通过分子扩散，达到溶液的均匀一致。上述三种扩散机理，分子扩散是微观尺度上的分散，分散速度的快慢主要与待分散液本身物理性质有关，外界物理方法对其作用不大。而通过改变搅拌桨型式能够强化对流扩散和涡流扩散。
高粘流体是石油化工、轻工、食品和医药行业中的一种特殊流体，其粘度较高，可高达几十到几千帕秒的范围，而且多数为非牛顿流体。由于粘度较高，其流动速度较慢，在搅拌容器中，搅拌桨的转速一般也较其他低粘流体小，流体所受离心作用较弱，很难像低粘流体搅拌时液面呈现“凹”形状。在某些特殊用途中，高粘流体需要在较短时间内达到混合均匀，这就为搅拌装置，特别是搅拌桨的设计开发提出了挑战。
传统的用于高粘度流体的搅拌桨为偏框式、螺带式、螺杆式等。这些搅拌桨的突出特点是直径大，与搅拌容器的壁面和底部非常接近，主要是防止高粘度流体在搅拌容器的壁面和底部产生滞留区，形成结块，需经常清洗和维修，最终影响设备的有效使用率。搅拌桨在搅拌容器内做旋转运动，桨叶传输给液体的切向力非常大，进而流体主要做切向圆周运动，或者说与圆周运动是主导作用，影响流体的混合速度。另一方面，搅拌桨在旋转运动时，桨叶端部流体受到的切向力较大，流体流速快，而在搅拌轴部分流体的扰动低，流速慢。如若能开发一种搅拌装置，能使得流体在做圆周运动的同时能上下循环流体，同时能使流体流向桨叶端区，将在很大程度上缩短高粘流体的混合时间。
本发明基于以上分析，提出一种对高粘流体具有导流作用的搅拌装置。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适用于高粘度流体快速混合的搅拌装置。这种搅拌装置在搅拌桨做旋转运动时，在桨叶和搅拌容器壁的双重作用下，使流体产生径向流动和上下循环流动，能显著提高搅拌混合速率。
本发明的一种用于聚合物分散溶解的搅拌装置，均为金属材质，如碳素钢、合金钢、铸钢等。
本发明技术方案如下：
一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，由搅拌轴1、二次曲面式桨叶2、桨叶导流板3、壁面导流板4、搅拌容器5、物料进口6、物料出口7和密封构件8和驱动机构9组成。
所述的二次曲线式桨叶2有两个，从上往下看，二次曲线式桨叶2呈“s”形状，“s”形状中的拐弯部分，弯曲曲率不大；从侧面看，二次曲线桨叶2的上部和下部为水平直线，两端为竖直直线。二次曲线式桨叶2通过焊接与搅拌轴1相连。二次曲线式桨叶2主要采用一定厚度的钢板，根据需要的弯曲曲率卷制而成，二次曲线桨叶2上开有2～3条形开孔，开空率约为50％，两开孔距离以不影响强度为宜。
所述的桨叶导流板3有多条，一般不超过5条，具体为一定厚度和宽度的钢板，厚度视具体使用强度而定，宽度一般为5-20cm。从侧面看，桨叶导流板3与搅拌轴1呈10°～40°，并通过焊接与二次曲线式桨叶2相连。
所述的桨叶导流板3，在二次曲线式桨叶2的叶面存在，而叶背无。
所述的壁面导流板4，为一定厚度和宽度的钢板条，从上往下看，钢板条呈螺旋式上升布置，并通过焊接与搅拌容器5连接。
所述的搅拌轴1，通过密封构件8与搅拌容器5相连；在工作时，搅拌轴1从上往下看为顺时针转动。
所述的搅拌容器5，为圆柱型筒体，筒体的上下部均为标准椭圆型封头，封头与筒体之间通过法兰连接。
所述的料液进口6在搅拌容器5的上封头位置，料液出口7在搅拌容器5的下封头位置，但不限于这两个位置，可根据具体需要，安装在搅拌容器5的其他位置。
所述的驱动装置9的具体参数，可根据具体处理物料的物性、处理量和转速等确定。
本发明的创新之处在于开发了一种具有一定结构的搅拌桨和搅拌容器5，两者配合使用，使得桨叶在旋转时，能引导高粘流体从搅拌容器5中心的低流速区到搅拌容器壁面附近的高流速区的转移，同时，促进了高粘流体从搅拌容器底部向搅拌容器上部的流动，实现了高粘流即径向流动又上下流动的双重运动。
本发明为高粘度流体提供了一条不易结块、搅拌时间短的混合策略。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实例的搅拌装置主视图
图2是本申请实例的搅拌装置俯视图
图3是本申请实例的搅拌桨三维视图
图4是本申请实例的搅拌槽三维视图
图1-图4中，1.搅拌轴、2.二次曲面式桨叶、3.桨叶导流板、4.壁面导流板、5.搅拌容器、6.物料进口、7.物料出口、8.密封构件、9.驱动机构。
具体实施方式
本发明提出了一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置。其搅拌桨叶为带条形开孔的二次曲面，桨面上焊接条形导流板，搅拌容器上配合有螺旋上升型导流挡板。当搅拌桨旋转时，二次曲面式桨叶将流体由搅拌容器中心向搅拌外围的高剪切速率区引导，桨叶上的导流板引导液体在搅拌槽内有下向上螺旋上升。实现了高粘流体在搅拌容器5内的径向流动和上下循环流动，加强了流体在搅拌容器内的对流扩散和涡流扩散。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图4所示，一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，包括搅拌轴1、二次曲面式桨叶2、桨叶导流板3、壁面导流板4、搅拌容器5、物料进口6、物料出口7和密封构件8和驱动机构9。其中二次曲面式桨叶2有两个，对称安装在搅拌轴1两侧，二次曲面式桨叶2从上往下看为呈“s”型的二次曲面，从侧面看，二次曲线桨叶2上部和下部均为直线，两侧为竖直直线；二次曲线桨叶2的两侧与搅拌容器5器的壁间留有缝隙，缝隙大小约为二次曲线桨叶2直径的十分之一。二次曲面式桨叶2的叶面上焊接有多条桨叶导流板3，而桨叶背面无；桨叶导流板3形状为一定厚度的细长钢板，在搅拌轴1成5°-20°的斜向上方向。搅拌容器5的内壁面上有螺旋上升状的壁面导流板4。
其中，二次曲面式桨叶2的直径约为搅拌容器5直径的90％，高度约为搅拌容器5去除上封头以外后的高度的70％-90％；二次曲面式桨叶2由一定厚度钢板卷制而成，上面开有2-3个条形孔，开孔率约在50％-70％之间，两开孔之间的距离不小于20cm。
其中，桨叶导流板3由一定厚度钢板切割而成，宽度约为5-20cm，厚度约为3-10mm，每个桨叶导流板3上安装3-5条，桨叶导流板3与二次曲面式桨叶2垂直焊接连接。
其中，壁面导流板4，由一定厚度钢板切割而成，宽度为5-20cm，厚度与为3-10mm，在搅拌容器5的内壁面呈螺旋上升状焊接，螺距一般为二次曲面式桨叶2直径的1-2倍。壁面导流板4与搅拌容器5的内壁面垂直焊接。
其中，搅拌容器5为圆柱型筒状结构，上下两端均为椭球型封头，封头与筒体间通过法兰连接，封头上开有物料进口6和物料出口7，物料进口6和物料出口7在封头上的具体位置视具体情况而定。
其中，在实际应用中，从上往下看，搅拌轴1、二次曲面式桨叶2和桨叶导流板3均为顺时针转动，在二次曲面式桨叶2和桨叶导流板3的作用下，高粘流体从搅拌容器5中心处的低剪切区向搅拌容器5壁面附近的高剪切区流动，并在桨叶端部的高剪切力作用下进行对流分散和涡流分散。部分高粘流体在桨叶导流板3和壁面导流板4的共同作用下，沿搅拌容器5的内壁面螺旋上升到液面，然后再由液面流向搅拌容器5的中间。实现了高粘流体在搅拌槽内的径向运动、圆周运动和上下运动，实现了流体的整体循环。
其中，在实际应用中，二次曲面式桨叶2的直径和高度均较大，与搅拌容器5的内壁面和底部留有的空隙比较小，能够及时清理壁面出沉积的高粘团块，避免聚集结块。
其中，在实际应用中，二次曲面式桨叶2上的条形开孔，开孔位置与搅拌轴有一定距离，在相同转速下，这部分开孔为高粘流体团块提供较高的剪切力，强化了高粘流体的对流扩散和涡流扩散，加速高粘流体的分散混合，降低了搅拌混合时间。
以上所述，仅是本发明新型的较佳实施例而已，并非对本发明新型作任何形式上的限制，虽然本发明新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明新型技术方案的内容，依据本发明新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明新型技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，包括搅拌轴1、二次曲面式桨叶2、桨叶导流板3、壁面导流板4、搅拌容器5、物料进口6、物料出口7和密封构件8和驱动机构9。其中二次曲面式桨叶2有两个，对称安装在搅拌轴1两侧，二次曲面式桨叶2从上往下看为呈“s”型的二次曲面，从侧面看，二次曲线桨叶2上下为水平直线，桨叶端部为竖直直线；二次曲线桨叶2的端部和下部均与搅拌容器5留有缝隙，缝隙大小约为二次曲线桨叶2直径的十分之一。二次曲面式桨叶2的叶面上焊接有多条桨叶导流板3，而叶背无；桨叶导流板3形状为一定厚度的细长钢板，在搅拌轴1成5°-20°的方向。搅拌容器5的内壁面上有螺旋上升状的壁面导流板4。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，其特征在于，二次曲面式桨叶2的直径约为搅拌容器5直径的90％，高度约为搅拌容器5去除上封头以外后的高度的70％-90％；二次曲面式桨叶2由一定厚度钢板卷制而成，上面开有2～3个条形孔，开孔率约在50％-70％之间，两开孔之间的距离不小于20cm。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，其特征在于，桨叶导流板3由一定厚度钢板切割而成，宽度约为5-20cm，厚度约为3-10mm，每个桨叶导流板3上安装3-5条，桨叶导流板3与二次曲面式桨叶2垂直焊接连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高粘流体混合的导流式搅拌装置，其特征在于，壁面导流板4，由一定厚度钢板切割而成，宽度为5-20cm，厚度为3-10mm，在搅拌容器5的内壁面呈螺旋上升状焊接，螺距一般为二次曲面式桨叶2直径的1-2倍。壁面导流板4与搅拌容器5的内壁面垂直焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |