CN111394227A - 一种位置连续可调的搅拌器 - Google Patents

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Abstract

一种位置连续可调的搅拌器，其特征在于包括底部支撑装置及位于所述底部支撑装置上方的传动装置；在所述底部支撑装置及传动装置间设置有丝杆及至少两根导轨，所述导轨位于所述丝杆外侧；在所述丝杆与所述导轨上设置有可沿所述丝杆与导轨上下位移或水平摆动的桨叶装置；所述丝杆与所述导轨在所述传动装置驱动下可同步或异步转动。其优点在于可多方式搅拌，避免搅拌过程导致池内或罐内顶部物料结壳，底部沉砂。

Description

一种位置连续可调的搅拌器
技术领域
本发明属于物料混匀技术领域，具体涉及物料混匀的搅拌器，尤其是指一种位置连续可调的搅拌器。
背景技术
农业是第一产业，主要由农业种植业和畜禽养殖业组成。传统农业种植模式下，秸秆作为废弃物直接焚烧或丢弃到田间地头，造成环境污染和资源浪费，随着环保政策的日趋严格及人们环保意识的增强，农作物秸秆已逐渐被资源化利用，如直燃发电、厌氧发酵制备沼气等。我国养殖产业目前已逐渐向集约化、产业化、规模化方向发展，同时环境保护要求的越趋严格，畜禽粪污已逐步实现集中处理和资源化利用，如通过集中存储和厌氧发酵后制备沼气或提纯生物天然气。同时，将秸秆与畜禽粪污混合原料作为厌氧发酵制备沼气或提纯天然气工程原料，目前已尤为常见。
在秸秆与畜禽粪污等混合原料发酵制备沼气的工程中，秸秆与畜禽粪污经破碎均质化处理后，送入厌氧发酵罐内，通过搅拌形成稳定流场。厌氧发酵工程中，常用搅拌方式为固定式搅拌器，如公开号为CN110055167A的专利，提供了一种沼气发酵罐搅拌器，该搅拌器采用固定式顶搅拌形式，该发明装置由搅拌轴、搅拌桨和破壳架构成，该发明理论上可实现物料的均匀搅拌，但固定搅拌轴和搅拌桨作用下形成的流场为稳定流场，不利于物料的充分均匀搅拌，同时该发明采用蛇形栅条结构的破壳架，用于解决发酵罐结壳问题，但厌氧发酵罐内液面随工况变化是动态波动的，该破壳架固定后，对变动液面的破壳效果有限，对液面波动的使用能力较低。
常用固定式搅拌器，由于搅拌作用下形成的流场稳定，在工程运行中经常出现诸多问题，如物料混合不够充分，长期搅拌作用下，结壳严重，进出料困难，管道堵塞等，严重影响厌氧发酵产气效率及系统的稳定运行。具体存在问题如下：(1)发酵罐液面处结壳：预处理后的秸秆与畜禽粪污等混合原料进入发酵罐后，如搅拌不均匀，随着原料在发酵罐内停留时间的增长，会形成轻重物质分层，在液面处形成轻物质漂浮层，严重时造成液面处出现结壳现象，降低厌氧发酵效率，甚至造成厌氧发酵无法继续；(2)发酵罐底沉砂：发酵罐内物料搅拌不充分，轻重物质分层的同时，会在发酵罐罐底形成沉砂层，沉砂层的形成，减小了发酵罐的有效容积，同时增加了发酵罐的运行和维修成本；(3)运行维护困难：传统的固定式搅拌器，通过轴承、支撑架、托架等形式固定在发酵罐顶部或侧壁，在搅拌器出现故障时，通常需要将发酵罐内沼气排出，并确保安全后打开发酵罐顶，清除反应物料，方可进行维修，维修成本高、难度大。
基于上述分析，本申请人之前发明了一种链条式搅拌器，通过链条带动桨叶做上下运动。但是其存在比较大的弊端：链条使用环境在杂质较高的液体环境下，特别是液料中会出现秸秆等长纤维物质，长期使用会导致异物缠绕，易造成链条与链轮的脱离或者卡阻而无法继续正常工作。。因此，急需开发一种传动更稳定的搅拌器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位置连续可调的搅拌器，以解决厌氧发酵过程中厌氧发酵罐装置中原料浆液搅拌不充分的问题，防止浆液出现浮渣、结壳、沉砂而导致需要停机维护等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是一种位置连续可调的搅拌器，其特征在于包括底部支撑装置及位于所述底部支撑装置上方的传动装置；在所述底部支撑装置及传动装置间设置有丝杆及至少两根导轨，所述导轨位于所述丝杆外侧；在所述丝杆与所述导轨上设置有可沿所述丝杆与导轨上下位移或水平摆动的桨叶装置；所述丝杆与所述导轨在所述传动装置驱动下可同步或异步转动。
所述桨叶装置包括导向螺母支座，所述导向螺母支座套设在所述丝杆及导轨上；在所述导向螺母支座上固定安装有桨叶电机，在所述桨叶电机上安装有桨叶。
传动装置包括相互啮合的主动齿轮与从动齿轮盘轴；所述导轨固定在从动齿轮盘轴上。
所述从动齿轮盘轴套设在所述丝杆的端部，在所述丝杆与所述从动齿轮盘轴间设置有轴承；所述导轨一端固定在所述从动齿轮盘轴上；所述丝杆端部与丝杆驱动电机转轴固定连接；所述丝杆驱动电机固定连接在所述从动齿轮盘轴上。
所述从动齿轮盘轴包括齿轮部及位于所述齿轮部中的轴部，在所述齿轮部与轴部之间设置有凹槽；在所述轴部外周的凹槽中嵌入有顶部保持架，在所述顶部保持架与所述轴部间设置有轴承；所述丝杆穿设在所述轴部中。
述主动齿轮为锥齿轮，所述从动齿轮盘轴为锥齿轮盘轴
所述底部支撑装置包括底部支座及设置在所述底部支座上且可相对其转动的密封盖；所述丝杆下端穿过所述密封盖可转动地安装在所述底部支座上；所述导轨端部固定在所述密封盖上。
所述底部支座具有突出的带有中空部的圆柱状结构，在所述中空部上部开设有限位台阶，在所述中空部内的底部及限位台阶处分别安装有推力轴承，所述丝杆下端固定连接有旋转端轴，所述旋转端轴穿过所述密封盖设置在位于所述中空部的底部的推力轴承上，所述密封盖套设在所述圆柱状结构上，且所述密封盖固定在位于所述限位台阶处的推力轴承上。
在所述中空部的底部的推力轴承上方的旋转端轴与所述中空部之间设置有至少一个轴承。
所述密封盖与丝杆接触面间、所述密封盖与所述底部支座的接触面间分别设置有密封圈。
本发明的搅拌器，桨叶可随着丝杆及导轨做螺旋上升、螺旋下降、或直线上下位移、或水平摆动四种方式的的搅拌动作。可立体全方位进行搅拌，实现搅拌无死角，无顶部结壳、无底部沉砂；且物料混合均匀。由于具有四种方式的搅拌动作，可适用于不同行业针对液体、粉料等的搅拌，具有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步解释：
图1，为本发明的总装结构示意图。
图2，为图1的总装侧视结构示意图。
图3，为本发明底部支撑装置立体结构示意图。
图4，为本发明底部支撑装置结构示意图。
图5，为本发明桨叶装置结构示意图。
图6，为本发明传动装置立体结构示意图。
图7，为本发明传动装置结构示意图。
附图标记说明：1.底部支座，101.小圆柱滚子推力轴承，102.深沟球轴承1，103.轴套1，104.O型密封圈1，105大圆柱滚子推力轴承，106.O型密封圈2，107.旋转端轴，2.导轨，201.密封盖，3.丝杆，4.导向螺母支座，401.桨叶电机，402.桨叶，5.顶部保持架，501.双列深沟球轴承，6.电机支座，601.转动控制电机，602.锥齿轮，7锥齿轮盘轴，701.深沟球轴承2，702.轴套2，8.竖直运动控制电机。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
本发明的位置连续可调的搅拌器，参看图1和图2，包括底部支撑装置、位于底部支座上方的传动装置、在底部支撑装置与传动装置之间连接的导轨2、丝杆3，在丝杆及导轨上设置的桨叶装置，具体结构如下：
参看图3及图4，底部支撑装置包括底部支座1，在底部支座1具有向上突出的空心圆柱状结构，在圆柱状结构的空心部的上部开设有限位台阶。在在圆柱状结构的空心部的底部安装有小圆柱滚子推力轴承101，小圆柱滚子推力轴承101中间层和底层与该空心部的底部固定连接，其顶层与设置在该空心部中的旋转端轴107固定连接。在限位台阶下方的空心部中，位于小圆柱滚子推力轴承101的上方，还安装有两个深沟球轴承102，两个深沟球轴承102内圈之间安装有轴套103。深沟球轴承102套设在旋转端轴107的外周，其内圈与旋转端轴107固定连接，深沟球轴承102外圈与该空心部内部固定连接，旋转端轴107与底部支座1可实现相对转动。
在圆柱状结构的空心部上部的限位台阶处安装有一个大圆柱滚子推力轴承105，在大圆柱滚子推力轴承及底部支座的圆柱状结构外周设置有可转动的密封盖201。大圆柱滚子推力轴承105中间层和顶层与密封盖2固定连接，其底层固定连接在限位台阶上。旋转端轴107上端穿过大圆柱滚子推力轴承105内圈及密封盖，在旋转端轴107与密封盖接触面处设置有密封圈106，在密封盖与底部支座的圆柱状结构的接触面处设置有至少一圈密封圈104，在本实施例中，该密封圈为O型密封圈，且设置有两圈。通过密封圈及密封盖，可防止外物及污水进入密封盖内部的各结构中。密封盖与底部支座可相对转动。
丝杆3的下端通过螺栓与旋转端轴107上端连接，位于丝杆的外周的密封盖201上对称设置有四根导轨2。
桨叶装置，参看图5，包括导向螺母支座4，导向螺母支座包括可套设在丝杆上的螺母部及位于螺母部外周的套穿设在导轨上的导向套筒部。导向螺母支座4套设在丝杆3及四根导轨上。当丝杆与导轨不同步转动时，导向螺母支座4可在丝杆的转动带动下，沿丝杆及导轨做上下位移；当丝杆与导轨同步转动时，导向螺母支座4可随丝杆及导轨进行水平的圆周运动。在导向螺母支座上安装有桨叶电机401，桨叶电机401上安装有桨叶402。桨叶电机401与电缆(未图示)连接，电缆位于导轨2的外侧。桨叶在桨叶电机401带动下，可转动进行搅拌。
传动装置，参看图6及图7，包括相互啮合的作为主动齿轮的锥齿轮602和作为从动齿轮的锥齿轮盘轴7。锥齿轮602与转动控制电机601连接，转动控制电机601安装在电机支座6上。电机支座6可固定安装在污水池池壁上或污水罐罐壁上，也可以安装在污水池或污水罐的顶盖上。丝杆3上端与竖直运动控制电机8通过花键连接。
锥齿轮盘轴7包括齿轮部及突出于齿轮部，且位于齿轮部中的轴部，轴部为中空的圆环部结构，在齿轮部与轴部间留有凹槽。齿轮部及轴部之间的凹槽中嵌入安装有顶部保持架5，顶部保持架5可固定安装在污水池池壁上或污水罐罐壁上，也可以安装在污水池或污水罐的顶盖上。
顶部保持架5为中空环状结构，在其与锥齿轮盘轴轴部外周间安装有双列深沟球轴承501。双列深沟球轴承501外圈与顶部保持架5固定连接，其内圈与锥齿轮盘轴7固定连接，锥齿轮盘轴7与顶部保支架5可实现相对转动。
锥齿轮盘轴7，套设在丝杆3的上端部的外周，在丝杆与锥齿轮盘轴7之间安装有三个深沟球轴承701，三个深沟球轴承701之间由两个轴套702隔开。深沟球轴承701内圈在丝杆3的上端部外周，深沟球轴承701外圈固定在锥齿轮盘轴7上。导轨2的上端固定连接在锥齿轮盘轴的下面。竖直运动控制电机8固定在锥齿轮盘轴7的上面。在竖直运动控制电机8的带动下，丝杆3可相对锥齿轮盘轴7及导轨2转动；在锥齿轮盘轴7的带动下，丝杆3及导轨可同步转动。
通过锥齿轮啮合的传动装置其结构紧凑，当然，也可以通过其他齿轮啮合方式来实现传动。
本发明的技术方案的工作原理是：转动控制电机601带动锥齿轮602做定轴转动，锥齿轮602作为主动轮与作为从动轮的锥齿轮盘轴7相啮合，带动锥齿轮盘轴7以及与其直接固定连接的竖直运动控制电机8、导轨2做定轴转动，间接带动丝杆3、导向螺母支座4、桨叶电机401和旋转端轴107做相同的定轴转动，实现桨叶402的水平摆动。
竖直运动控制电机8通过花键与丝杆3连接，并带动丝杆3及与其固定连接的旋转端轴107做定轴转动，导向螺母支座4与丝杆3螺纹啮合，丝杆3的旋转使得导向螺母支座4沿其中心轴线方向，在旋转导向支座2的导引下做竖直方向的支线运动，实现桨叶402的上下运动。
当锥齿轮盘轴不转动时，仅有竖直运动控制电机转动时，桨叶做上下直线运动，同时，桨叶在搅拌器电机的驱动下进行转动进行上下不同深度层的搅拌。
当竖直运动控制电机不转动时，锥齿轮盘轴做正反转动时，桨叶可做水平圆周摆动运动或水平按照一定角度做摆动运动，同时，桨叶在搅拌器电机的驱动下进行转动，在水平不同深度层进行搅拌。
当锥齿轮盘轴及竖直运动控制电机同时转动时，桨叶可做上下螺旋摆动运动，同时，桨叶在搅拌器电机的驱动下进行转动，进行立体全方位搅拌。
由上述结构及工作原理可知，本发明的搅拌器可多个角度，多个模式进行搅拌，避免了顶部结壳、底部沉砂等不良现象，使物料更易混匀，提高了搅拌效率及搅拌品质。本发明的搅拌器可适应于各种液体、粉料需搅拌混匀的搅拌场所。

Claims (10)

1.一种位置连续可调的搅拌器，其特征在于包括底部支撑装置及位于所述底部支撑装置上方的传动装置；在所述底部支撑装置及传动装置间设置有丝杆及至少两根导轨，所述导轨位于所述丝杆外侧；在所述丝杆与所述导轨上设置有可沿所述丝杆与导轨上下位移或水平摆动的桨叶装置；所述丝杆与所述导轨在所述传动装置驱动下可同步或异步转动。
2.根据权利要求1所述的搅拌器，其特征在于所述桨叶装置包括导向螺母支座，所述导向螺母支座套设在所述丝杆及导轨上；在所述导向螺母支座上固定安装有桨叶电机，在所述桨叶电机上安装有桨叶。
3.根据权利要求1所述的搅拌器，其特征在于传动装置包括相互啮合的主动齿轮与从动齿轮盘轴；所述导轨固定在从动齿轮盘轴上。
4.根据权利要求3所述的搅拌器，其特征在于所述从动齿轮盘轴套设在所述丝杆的端部，在所述丝杆与所述从动齿轮盘轴间设置有轴承；所述导轨一端固定在所述从动齿轮盘轴上；所述丝杆端部与丝杆驱动电机转轴固定连接；所述丝杆驱动电机固定连接在所述从动齿轮盘轴上。
5.根据权利要求4所述的搅拌器，其特征在于所述从动齿轮盘轴包括齿轮部及位于所述齿轮部中的轴部，在所述齿轮部与轴部之间设置有凹槽；在所述轴部外周的凹槽中嵌入有顶部保持架，在所述顶部保持架与所述轴部间设置有轴承；所述丝杆穿设在所述轴部中。
6.根据权利要求1至5任一所述的搅拌器，其特征在于所述主动齿轮为锥齿轮，所述从动齿轮盘轴为锥齿轮盘轴。
7.根据权利要求1所述的搅拌器，其特征在于所述底部支撑装置包括底部支座及设置在所述底部支座上且可相对其转动密封盖；所述丝杆下端穿过所述密封盖可转动地安装在所述底部支座上；所述导轨端部固定在所述密封盖上。
8.根据权利要求7所述的搅拌器，其特征在于所述底部支座具有突出的带有中空部的圆柱状结构，在所述中空部上部开设有限位台阶，在所述中空部内的底部及限位台阶处分别安装有推力轴承，所述丝杆下端固定连接有旋转端轴，所述旋转端轴穿过所述密封盖设置在位于所述中空部的底部的推力轴承上，所述密封盖套设在所述圆柱状结构上，且所述密封盖固定在位于所述限位台阶处的推力轴承上。
9.根据权利要求8所述的搅拌器，其特征在于在所述中空部的底部的推力轴承上方的旋转端轴与所述中空部之间设置有至少一个轴承。
10.根据权利要求7至9任一所述的搅拌器，其特征在于所述密封盖与丝杆接触面间、所述密封盖与所述底部支座的接触面间分别设置有密封圈。
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