CN110756083A - 搅拌装置及电池浆料储存装置 - Google Patents

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李根雨
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Hunan Lingpai New Energy Technology Co Ltd
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Lingpa New Energy Technology Shanghai Co Ltd
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Hunan Xinminya New Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种搅拌装置及电池浆料储存装置。所述搅拌装置包括：传动机构、驱动机构和搅拌机构；其中，传动机构包括主动锥齿轮以及与主动锥齿轮配合的第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；驱动机构包括伺服电机和减速器，伺服电机与主动锥齿轮连接，以驱动主动锥齿轮带动第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮同轴反向旋转；减速器用于伺服电机的功率控制；搅拌机构包括同心的第一搅拌轴和第二搅拌轴以及连接第一搅拌轴的第一搅拌桨和连接第二搅拌轴的第二搅拌桨，第一搅拌轴与第一从动锥齿轮联动，第二搅拌轴与第二从动锥齿轮联动。本申请有效提高了搅拌效率，提升产品的稳定性和均匀性，进而也提升了产品批次间的稳定性和一致性。

Description

搅拌装置及电池浆料储存装置
技术领域
本申请涉及锂离子电池制造设备领域，特别涉及一种应用于缓存罐内的搅拌装置，以及包括该搅拌装置的电池浆料储存装置。
背景技术
随着传统能源紧缺及环境保护需要等因素影响，锂离子电池应用越来越广泛，尤其是电动汽车领域，在过去几年中呈飞速发展之势。因此，锂离子电池的质量是电动汽车能够长足发展的重要保证。而在锂离子电池生产环节中的第一环也是关键一环就是浆料制作工艺，浆料制备的均匀性、一致性直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。
现有对锂离子电池浆料一致性的改善措施中，更多的集中在制浆罐内提升改造上，而忽略了浆料制备后在缓存罐及中转过程的改善。目前浆料缓存罐因设备体积、结构及功率等方面因素影响，单靠一个搅拌桨在罐内绕搅拌器做一个旋转运动，由于浆料非牛顿流体的特性，浆料很容易在罐体周壁、罐中心发生沉降、团聚等现象。搅拌效果差，并不能对浆料进行充分的混合。那么不同批次间浆料的一致性更是难以保证，这就严重影响着最终电池产品的质量。
发明内容
本申请要解决的技术问题是现有的电池浆料在缓存罐内搅拌效果的稳定性和均匀性差，且不同批次间的浆料一致性差。
为解决上述技术问题，本申请公开了一种搅拌装置，应用于电池浆料缓存罐内，包括：传动机构、驱动机构和搅拌机构；其中，所述传动机构包括主动锥齿轮以及与所述主动锥齿轮配合的第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；所述驱动机构包括伺服电机和减速器，所述伺服电机与所述主动锥齿轮连接，以驱动所述主动锥齿轮带动所述第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮同轴反向旋转；所述减速器用于所述伺服电机的功率控制；所述搅拌机构包括同心的第一搅拌轴和第二搅拌轴以及连接所述第一搅拌轴的第一搅拌桨和连接所述第二搅拌轴的第二搅拌桨，所述第一搅拌轴与所述第一从动锥齿轮联动，所述第二搅拌轴与所述第二从动锥齿轮联动。
可选的，所述搅拌装置还包括：箱体；以及，分别安装于所述箱体上且分别支撑所述主动锥齿轮、第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮的主动锥齿轮轴承组件、第一从动锥齿轮轴承组件和第二从动锥齿轮轴承组件。
可选的，各轴承组件分别包括轴承支座、分别置于所述轴承支座两端的端盖和轴封、以及置于所述轴承支座中且连接锥齿轮的轴承。
可选的，所述第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮尺寸相同且平行布置。
可选的，所述第一搅拌轴为实心轴，所述第二搅拌轴为空心轴，所述第一搅拌轴穿过所述第二搅拌轴；所述第一从动锥齿轮套接于所述第一搅拌轴，所述第二从动锥齿轮套接于所述第二搅拌轴。
可选的，所述第一搅拌轴为变径实心轴，所述第一搅拌轴穿过所述第一从动锥齿轮的部分的轴径与所述第一从动锥齿轮的内径匹配且大于所述第一搅拌轴穿过所述第二搅拌轴的部分的轴径。
可选的，所述第一搅拌桨和第二搅拌桨分别在外圈和内圈转动。
可选的，所述第一搅拌桨为锚式桨，所述第二搅拌桨为麻花框式桨，所述锚式桨布置在所述麻花框式桨外侧；所述搅拌装置还包括：将所述锚式桨连接于所述第一搅拌轴的锚式桨固定套以及将所述麻花框式桨连接于所述第二搅拌轴的麻花框式桨固定套。
可选的，所述麻花框式桨底部设有供所述第一搅拌轴穿过的中心圆环套。
可选的，所述搅拌装置还包括：安装于所述第二搅拌轴的旋转密封件及旋转密封支座。
本申请还公开了一种电池浆料储存装置，包括：缓存罐以及上述的搅拌装置。
与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果：
传统方案中由于一个搅拌桨搅拌效果不理想，很多缓存罐考虑增加分散装置，增加了制作成本和后期使用能耗。本申请技术方案用一个伺服电机组驱动锥齿轮组合，实现两个搅拌桨同轴反向等速旋转，充分提高了搅拌效率，节约了能量消耗；且两个搅拌桨转动方向相反，其搅动的浆料会形成相互的反作用力，使浆料之间充分碰撞混合，有效提高了搅拌效率，提升产品的稳定性和均匀性，进而也提升了产品批次间的稳定性和一致性。
传统方案中使用一个搅拌桨，搅拌过程沿一个方向旋转，更多地起到维持浆料稳定性的作用，而浆料是非牛顿流体特性，会在罐壁由于离心力作用或者罐中心的涡流作用使部分浆料团聚、沉降，严重影响产品的均匀性。本申请技术方案使用同轴反向旋转的两个桨组合，在搅拌过程中，充分扩大了搅拌范围，且由于转动方向相反，会形成相互的反作用力，使浆料之间充分碰撞混合，有效提高搅拌效率，提升产品的均匀性。
具体实施例中，在容积较小的缓存罐中，实现锚式桨和麻花框式桨的组合共同工作，充分利用空间，增大了搅拌范围；且由于内圈和外圈浆料转动方向相反，会形成相互的反作用力，使浆料之间充分碰撞混合，有效提高搅拌效率，提升产品的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的搅拌装置的整体结构示意图；
图2为本申请实施例的搅拌装置的局部放大的剖面结构示意图。
以下对附图作补充说明：
11-主动锥齿轮；12-第一从动锥齿轮；13-第二从动锥齿轮；2-驱动机构；31-第一搅拌轴；32-第二搅拌轴；41-第一搅拌桨；42-第二搅拌桨；
5-箱体；110-主动锥齿轮轴承组件；120-第一从动锥齿轮轴承组件；130-第二从动锥齿轮轴承组件；131-轴承支座；132-端盖；133-轴封；134-轴承；
61-锚式桨固定套；62-麻花框式桨固定套；63-中心圆环套；
70-密封组件；71-旋转密封件；72-旋转密封支座。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请技术方案提供一种应用于电池浆料缓存罐的低速搅拌装置，能够保证浆料在缓存及转运过程中充分均匀的混合，实现不同批次产品的一致性。以下结合附图和实施例对本申请技术方案进行详细说明，通过对装置的结构分析及对现有材料强度的考虑，本申请实施例的搅拌装置的搅拌对象为浆料制备后在缓存罐中进行低速搅拌。需要说明的是，附图中并未显示常规用于固定或连接的螺丝、销键及其相互配合的部件，本领域技术人员可以理解，根据实际需要选用相适应的固定及配合部件等。
请参考图1，本申请实施例的搅拌装置包括：传动机构、驱动机构和搅拌机构；其中，所述传动机构包括主动锥齿轮11以及与所述主动锥齿轮11配合的第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13；所述驱动机构2包括伺服电机和减速器，所述伺服电机与所述主动锥齿轮11连接，以驱动所述主动锥齿轮11带动所述第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13同轴反向旋转；所述减速器用于所述伺服电机的功率控制；所述搅拌机构包括同心的第一搅拌轴31和第二搅拌轴32以及连接所述第一搅拌轴31的第一搅拌桨41和连接所述第二搅拌轴32的第二搅拌桨42，所述第一搅拌轴31与所述第一从动锥齿轮12联动，所述第二搅拌轴32与所述第二从动锥齿轮13联动。
所述传动机构为三个锥齿轮组合，其中主动锥齿轮11由所述驱动机构2连接驱动，同时驱动另外两个从动锥齿轮12、13反向旋转，进而实现两个联动的搅拌轴31、32的同轴反转。本实施例中，第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13尺寸相同(大小相等)且平行布置，主动锥齿轮11垂直设置在第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13之间，并分别与第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13啮合。
驱动机构2包括伺服电机和减速器，伺服电机驱动主动锥齿轮11，减速器与伺服电机连接，用于控制伺服电机的运作，伺服电机和减速器可以集成安装为一体。计算搅拌作业功率与罐径、浆径、桨叶宽度、浆料粘度有关，参考公式为：功率＝功率准数*浆料密度*转数的3次方*浆径的5次方。然后选择电机功率，考虑到效率后的计算值应大于或等于1.5倍的搅拌作业功率即可，相应地，即可以选择合适的伺服电机。
进一步，为了使搅拌装置的搅拌机构能够平稳地置于缓存罐内，本实施例的搅拌装置，还可以包括：箱体5；以及，分别安装于所述箱体5上且分别支撑所述主动锥齿轮11、第一从动锥齿轮12和第二从动锥齿轮13的主动锥齿轮轴承组件110、第一从动锥齿轮轴承组件120和第二从动锥齿轮轴承组件130。
所述箱体5用于固定及支撑其他机构及对应组件，其可拆卸，便于安装和更换内部组件。如图1所示，伺服电机轴穿过箱体5与锥齿轮组合中的主动锥齿轮11连接，提供动力。两个大小相等的从动锥齿轮12、13在同一竖直线上相对平行布置，同时与主动锥齿轮11配合。这样在锥齿轮11转动的过程中，两个从动锥齿轮12、13将向相反的方向旋转，能够实现同轴反转。
在箱体5的一侧安装有主动锥齿轮轴承组件110，用于提供伺服电机和主动锥齿轮11工作的支撑转动及密封；在箱体5的上下两侧分别安装有第一从动锥齿轮轴承组件120和第二从动锥齿轮轴承组件130，第一从动锥齿轮轴承组件120用于支撑转动第一从动锥齿轮12及其联动的第一搅拌轴31，第二从动锥齿轮轴承组件130用于支撑转动第二从动锥齿轮13及其联动的第二搅拌轴32
各轴承组件的结构组成相同，均分别包括：轴承支座、端盖、轴承及轴封。以第二从动锥齿轮轴承组件130为例，请参考图2，包括轴承支座131、分别置于所述轴承支座131两端(图示中为相对的上下两端)的端盖132和轴封133、以及置于所述轴承支座131中且连接第二从动锥齿轮13的的轴承134。对于高度较高的缓存罐，其第一搅拌轴31(实心轴)还可以考虑增加支撑，例如再增加一组轴承组件。
请结合参考图1和图2，本实施例中，所述第一搅拌轴31为实心轴，所述第二搅拌轴32为空心轴，所述第一搅拌轴31穿过所述第二搅拌轴32；所述第一从动锥齿轮12套接于所述第一搅拌轴31，使第一从动锥齿轮12固定于第一搅拌轴(实心轴)31，实现第一从动锥齿轮12与第一搅拌轴31联动；所述第二从动锥齿轮13套接于所述第二搅拌轴31，使第二从动锥齿轮13固定于第二搅拌轴(空心轴)32，实现第二从动锥齿轮13与第二搅拌轴32联动。
进一步，所述第一搅拌轴31为变径实心轴，所述第一搅拌轴31穿过所述第一从动锥齿轮12的部分的轴径与所述第一从动锥齿轮12的内径匹配且大于所述第一搅拌轴31穿过所述第二搅拌轴31的部分的轴径。
如图2所示，为了便于和两个大小相等的从动锥齿轮12、13稳定配合，第一搅拌轴31可以为阶梯轴(或变径轴)，轴径较粗处与第二搅拌轴32外径相等，轴径较细处穿过第二搅拌轴32，实现两轴共中心线。由于两个从动锥齿轮12、13大小相等，对应匹配的轴径需相等，所以第一搅拌轴31为变径实心轴，其与第一从动锥齿轮12装配(即穿过第一从动锥齿轮12)的部分的轴径与第二搅拌轴(空心轴)32的外径相等，其穿过第二搅拌轴(空心轴)32的部分的轴径略小于第二搅拌轴32的内径，第二搅拌轴32的外径与第二从动锥齿轮13的内径匹配。
进一步，可以使第一搅拌桨41和第二搅拌桨42分别在内圈和外圈转动，例如，所述第一搅拌轴31带动所述第一搅拌桨41在外圈转动，所述第二搅拌轴32带动所述第二搅拌桨42在内圈转动；或者，所述第一搅拌轴31带动所述第一搅拌桨41在内圈转动，所述第二搅拌轴32带动所述第二搅拌桨42在外圈转动。
具体地，第一搅拌轴31和第二搅拌轴32可以分别驱动两个不同结构形式的搅拌桨，以实现缓存罐内的内圈和外圈的同时搅拌。本实施例中，所述第一搅拌桨41为锚式桨，所述第二搅拌桨42为麻花框式桨，所述锚式桨布置在所述麻花框式桨外侧；所述搅拌装置还包括：将所述锚式桨连接于所述第一搅拌轴31的锚式桨固定套61以及将所述麻花框式桨连接于所述第二搅拌轴32的麻花框式桨固定套62。如图1所示，第一搅拌轴31的下端安装有锚式桨41及其固定套61，第二搅拌轴32的下端安装有麻花框式桨42及其固定套62。
利用两个搅拌轴分别带动两个搅拌桨转动，充分扩大了搅拌范围；并且，一个搅拌桨在外圈转动搅拌，另一个搅拌桨在内圈转动搅拌，由于内圈和外圈浆料转动方向相反，会形成相互的反作用力，使浆料之间充分碰撞混合，有效提高了搅拌效率，提升了产品的均匀性。
针对所述锚式桨布置在所述麻花框式桨外侧的设计，麻花框式桨42的横臂设有中心通孔，麻花框式桨42的水平壁(即底部)还设有中心圆环套63，使得第一搅拌轴31能够穿过麻花框式桨42与锚式桨41连接。
需要说明的是，第一搅拌桨和第二搅拌桨的结构形式并不限于上述的锚式桨和麻花框式桨，本领域技术人员可以理解，在保证同轴反转、搅拌均匀的前提下，可以根据需求选用不同结构形式的搅拌桨组合和密封组合，例如，第一搅拌桨还可以选用框式搅拌桨等，第二搅拌桨还可以选用叶片式搅拌桨、螺旋式搅拌桨、涡轮式搅拌桨等，在此不再展开说明。
请结合参考图1和图2，为了防止浆料外漏于空心轴而污染搅拌机构，本实施例的搅拌装置还可以包括：安装于所述第二搅拌轴32的密封组件70。所述密封组件70具体可以包括旋转密封件71及旋转密封支座72。如图所示，第二搅拌轴(空心轴)32的下端安装有旋转密封件71及旋转密封支座72，考虑到浆料对异物排斥，选用的旋转密封组件的尺寸稳定性好，耐高压，耐磨损，耐高温，耐受大部分介质，抗化学性强，安装空间小，且不限仅使用一组密封。在工作过程中，定时更换，保证完好的密封性能。
基于上述的搅拌装置，本申请实施例还提供一种电池浆料储存装置，包括：缓存罐以及上述的搅拌装置。实际应用时，搅拌装置可拆卸地安装于同缓存罐罐径相匹配的桶盖上，箱体、驱动机构和传动机构可置于桶盖上，搅拌机构的搅拌轴穿过桶盖中心，搅拌轴和搅拌桨伸入缓存罐内，工作时整个装置可通过缓存罐上的桶盖的上下移动来实现搅拌装置与缓存罐的分合。
本申请实施例的搅拌装置使用一个驱动源驱动锥齿轮组合，以驱动两个不同搅拌轴分别带动两个搅拌桨同轴反向旋转，充分利用空间，不受制于缓存罐体积、功率等因素限制，实现搅拌过程中更均匀地混合；并且，充分考虑密封的选择和布置，保护浆料免受污染。
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。
此外，本申请中的某些术语已被用于描述本公开的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本公开的一个或多个实施例中适当地组合。
应当理解，在本公开的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本公开的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本申请的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
在一些实施方案中，表达用于描述和要求保护本申请的某些实施方案的数量或性质的数字应理解为在某些情况下通过术语“约”，“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“约”，“近似”或“基本上”可表示其描述的值的±20％变化。因此，在一些实施方案中，书面描述和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据特定实施方案试图获得的所需性质而变化。在一些实施方案中，数值参数应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本申请的一些实施方案列出了广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中都列出了尽可能精确的数值。
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的哪些实施例。

Claims (11)

1.一种搅拌装置，应用于电池浆料缓存罐内，其特征在于，包括：传动机构、驱动机构和搅拌机构；其中，
所述传动机构包括主动锥齿轮以及与所述主动锥齿轮配合的第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；
所述驱动机构包括伺服电机和减速器，所述伺服电机与所述主动锥齿轮连接，以驱动所述主动锥齿轮带动所述第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮同轴反向旋转；所述减速器用于所述伺服电机的功率控制；
所述搅拌机构包括同心的第一搅拌轴和第二搅拌轴以及连接所述第一搅拌轴的第一搅拌桨和连接所述第二搅拌轴的第二搅拌桨，所述第一搅拌轴与所述第一从动锥齿轮联动，所述第二搅拌轴与所述第二从动锥齿轮联动。
2.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，还包括：箱体；以及，分别安装于所述箱体上且分别支撑所述主动锥齿轮、第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮的主动锥齿轮轴承组件、第一从动锥齿轮轴承组件和第二从动锥齿轮轴承组件。
3.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，各轴承组件分别包括轴承支座、分别置于所述轴承支座两端的端盖和轴封、以及置于所述轴承支座中且连接锥齿轮的轴承。
4.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮尺寸相同且平行布置。
5.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌轴为实心轴，所述第二搅拌轴为空心轴，所述第一搅拌轴穿过所述第二搅拌轴；所述第一从动锥齿轮套接于所述第一搅拌轴，所述第二从动锥齿轮套接于所述第二搅拌轴。
6.根据权利要求5所述的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌轴为变径实心轴，所述第一搅拌轴穿过所述第一从动锥齿轮的部分的轴径与所述第一从动锥齿轮的内径匹配且大于所述第一搅拌轴穿过所述第二搅拌轴的部分的轴径。
7.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨和第二搅拌桨分别在外圈和内圈转动。
8.根据权利要求7所述的搅拌装置，其特征在于，所述第一搅拌桨为锚式桨，所述第二搅拌桨为麻花框式桨，所述锚式桨布置在所述麻花框式桨外侧；所述搅拌装置还包括：将所述锚式桨连接于所述第一搅拌轴的锚式桨固定套以及将所述麻花框式桨连接于所述第二搅拌轴的麻花框式桨固定套。
9.根据权利要求8所述的搅拌装置，其特征在于，所述麻花框式桨底部设有供所述第一搅拌轴穿过的中心圆环套。
10.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，还包括：安装于所述第二搅拌轴的旋转密封件及旋转密封支座。
11.一种电池浆料储存装置，其特征在于，包括：缓存罐以及权利要求1至10任一项所述的搅拌装置。
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