CN111530330B - 一种高粘度纳米粉体浆料混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，属于流体混合的技术领域。该高粘度纳米粉体浆料混合装置中筒体的顶端与底端分别设有驱动顶部搅拌桨、底部搅拌桨转动的驱动装置；顶部搅拌桨与底部搅拌桨沿同一轴心转动且为相互交错穿插布置，顶部搅拌桨顶端的高度高于底部搅拌桨顶端的高度；筒体设有进料口及出料口；浆料由进料口进入筒体内，顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互逆向转动，通过相互逆向转动方式对浆料进行剪切混合后由出料口排出。本发明采用的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其采用的顶部搅拌桨和底部搅拌桨为相互逆向运动，消除第二搅拌轴附近的死区。两个搅拌桨旋转方向相反，能使得浆料产生明显的流体剪切，有助于高粘度液体与纳米粉体的混合。

Description

一种高粘度纳米粉体浆料混合装置

技术领域

本发明涉及一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，属于流体混合的技术领域。

背景技术

通常把粒径在0.1~100 nm范围的粉末材料叫做纳米材料。由于颗粒尺寸的微细化，使它的许多物理、化学性能产生了特殊的变化，人们将这些超细粉末应用在化工、轻工、冶金、电子、复合材料、医药等领域。可以说，纳米材料正在大面积应用到工业部门和高科技领域。

目前存在的流体混合方法包括射流混合、管道混合，搅拌混合等。射流混合在工业上主要用于低粘度液体相互混合；管道混合也主要用于低粘度液体和气体的混合；搅拌混合是将固体、液体或气体分散到液体中的最常用的方法。在化工涂料、医药、食品等行业常常需要将超细粉体分散到高粘度的液体中，形成高粘度的浆料。由于高粘度的浆料中，液体粘度高，因此纳米粉体和高粘度液体要实现均匀混合是很困难的。目前的高粘度物料混合装置仍存在如下缺陷：

剪切效果不明显、搅拌死区多、混合效率低。在公告号为CN 208287942 U的专利中，袁森等人提供了一种高粘度液体混合装置，主要包括多腔储液罐，预混合管和搅拌室，主要通过第一搅拌桨与搅拌槽之间的相对运动增强物料相对滑动和桨叶与壁面之间的压缩和剪切来实现高粘度液体的混合。高粘度液体的混合机理主要是剪切混合和对流混合，由于第一搅拌桨与搅拌槽壁面之间的剪切混合效果不明显，且第二搅拌桨未能与搅拌室内的装置配合形成剪切和对流从而使得搅拌死区增多，导致混合效率低。流动性差、搅拌混合时间长。在公告号为CN 204607992 U的专利中，王章存等人提供了一种高粘度液体搅拌装置，包括搅拌桶，搅拌轴及叶片，所述搅拌轴有多个，主轴与环向布置的辅助轴旋转方向相反，各轴搅拌叶片运行有轨迹重叠，上下位置错开，以减少层流状态的出现。由于高粘度液体的流动性差，上下错开设置的搅拌桨叶能够搅拌的区域有限，且多搅拌轴的存在严重限制了搅拌桨叶的尺寸，导致在相同高度上未安装搅拌桨叶的搅拌轴附近区域高粘度液体的流动性差从而使得搅拌时间增加，混合效率降低。

因此有必要开发一种能够产生强烈剪切效果、混合死区少、混合效率高、促进浆料充分循环的高粘度浆料混合装置。

发明内容

本发明针对上述不足提供了一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，该装置利用顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互交错穿插布置和旋转方向相反的特点，增强了物料剪切混合的效果;底部搅拌桨上的导流筒既能促进流体循环，又能利于产生湍流，实现了纳米粉体与高粘度液体的高效混合。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，包括筒体，该筒体为上下连通式结构，筒体内设有顶部搅拌桨、底部搅拌桨；筒体的顶端与底端分别设有驱动顶部搅拌桨、底部搅拌桨转动的驱动装置；所述的顶部搅拌桨与底部搅拌桨沿同一轴心转动，顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互交错穿插布置，顶部搅拌桨顶端的高度高于底部搅拌桨顶端的高度；所述的筒体的顶端设有端盖；筒体的端盖设有进料口，筒体的底端面设有出料口。

在混料工况下：浆料由进料口进入筒体内，顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互逆向转动，通过相互逆向转动方式对浆料进行剪切混合后由出料口排出。本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的顶部搅拌桨由第一旋转轴、外框、第一轮毂、搅拌臂、叶片一、圆柱销一组成；所述的外框的顶端中心处设有第一轮毂，第一轮毂通过第一转轴与顶部驱动装置相连；第一轮毂与第一旋转轴通过圆柱销一相互连接；框架内设若干个搅拌臂，若干个所述的搅拌臂依次分层排列形成多层状结构；处于同一层面相邻的搅拌臂之间设有分隔间隙；每个所述搅拌臂上分别设有多个叶片一，每两个叶片一垂直于搅拌臂成上下直线相对布置，每组上下直线布置的叶片一之间设有一定间隔；

所述的底部搅拌桨由第二旋转轴、斜叶片、导流筒、叶片二、第二轮毂、圆柱销二组成；所述的第二旋转轴的轴体上沿轴向依次设有多个第二轮毂，第二轮毂通过圆柱销二与第二旋转轴相互固定；每个所述的第二轮毂沿径向设有斜叶片；沿所述斜叶片的延伸方向依次设有若干导流筒；导流筒的上下直线设置叶片二；

所述的底部搅拌桨的第二旋转轴置于顶部搅拌桨的分隔间隙中，底部搅拌桨的斜叶片置于顶部搅拌桨中相邻的搅拌臂之间；转动时底部搅拌桨的叶片二与顶部搅拌桨的叶片一相互交错。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的底部搅拌桨中若干个斜叶片以第二轮毂为中心相互为轴向错位方式布置，若干个斜叶片之间的轴向错位角度范围在10°~90°；所述的斜叶片沿第二轮毂的轴向倾斜，倾斜角度为40°~50°；所述的斜叶片沿第二轮毂的径向向两侧延伸；每个第二轮毂两侧的斜叶片的倾斜面为相互反向布置；底部搅拌桨中导流筒与叶片二和斜叶片或第二轮毂与斜叶片相互焊接固定。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的底部搅拌桨的导流筒上开有轴向、径向和环向三个方向的孔道。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的筒体端盖的进料口分别进料口一及进料口二；位于筒体端盖与顶部搅拌桨之间设有与顶部搅拌桨同轴转动的挡料装置。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的挡料装置由圆锥薄片、圆环薄片组成；所述的圆锥薄片上设有圆环薄片；圆锥薄片的直径大于圆环薄片的直径；圆锥薄片延展至进料口一及进料口二的下方。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的顶部搅拌桨的驱动机构第一搅拌电机、第一减速机、第一联轴器、轴承座组成；所述的第一搅拌电机驱动第一减速机转动，第一减速机通过第一联轴器驱动顶部搅拌桨转动；筒体的端盖上端设有轴承座，第一减速机的驱动端延伸至轴承座内，通过第一联轴器与筒体内与顶部搅拌桨相连接；

所述的底部搅拌桨的驱动机构由万向联轴器、第二联轴器、第二搅拌电机、第二减速机组成；所述的第二搅拌电机驱动第二减速机转动，第二减速机通过第二联轴器驱动底部搅拌桨转动；第二减速机的驱动端通过万向联轴器与底部搅拌桨相连接。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的圆锥薄片的母线与第一旋转轴的夹角为50°~70°。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的筒体的内壁、顶部搅拌桨、底部搅拌桨、进料口、挡料装置上均涂有聚四氟乙烯层。

本发明所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，所述的顶部搅拌桨与底部搅拌桨的转速为30~90 rpm。

有益效果：

（1）剪切混合效果强烈。本发明采用的高粘度纳米粉体浆料混合装置，该装置中顶部搅拌桨与底部搅拌桨能剪切上下循环的流场并且顶部搅拌桨和底部搅拌桨上相互交错的叶片能够产生强烈的剪切混合作用，提高了高粘度浆料的混合均匀度。

（2）搅拌死区少。本发明采用的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其采用的顶部搅拌桨和底部搅拌桨沿同一轴心相互逆向运动，顶部搅拌桨能消除第二搅拌轴附近的死区。顶部搅拌桨与底部搅拌桨上相互交错的叶片能增强各层搅拌桨之间的流动性，使得整个流体域没有明显的死区。

（3）混合效率高。顶部搅拌桨与底部搅拌桨旋转方向相反，能使得浆料产生明显的对流。两个搅拌桨在筒体内旋转时作用面广，能够让筒体内的浆料快速混合，且两个搅拌桨相互运动时还有强烈的剪切混合效果，使得混合效率大大提高。

（4）高粘度浆料流动性好。底部搅拌桨能产生轴向流，促进靠近筒体内壁的浆料上下循环流动，并且能抵消搅拌时产生的中央漩涡，有助于高粘度纳米粉体浆料更好地混合。底部搅拌桨上的导流筒上开有轴向、径向和环向的孔道，有利于靠近筒体中心部分高粘度浆料的循环，且浆料在流经狭孔时利于湍流的产生，增强了传质效果。

（5）进料稳定。进料时，随旋转轴一起转动的挡料装置能将物料均匀分散到筒体内部，实现了稳定均匀进料，有利于提升高粘度浆料的混合效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的挡料装置结构示意图；

图3是本发明的顶部搅拌桨与底部搅拌桨组合结构示意图；

图4是本发明的顶部搅拌桨结构示意图；

图5是本发明的底部搅拌桨结构示意图；

图中1-第一搅拌电机；2-第一减速机；3-第一联轴器； 4-轴承座；5-进料口一；6-端盖；7-第一旋转轴；8-筒体；9-顶部搅拌桨；901-外框；902-第一轮毂；903-搅拌臂；904-叶片一；905-圆柱销一；10-出料口；11-万向联轴器；12-第二联轴器；13-第二搅拌电机；14-底座；15-第二减速机；16-机械密封装置； 17-底部搅拌桨；171-斜叶片；172-导流筒；173-叶片二；174-第二轮毂、175-圆柱销二；18-第二旋转轴；19-支座；20-挡料装置；201-圆锥薄片；202-圆环薄片； 21-进料口二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，包括筒体8，该筒体8为上下连通式结构，筒体8内设有顶部搅拌桨9、底部搅拌桨17；筒体8的顶端与底端分别设有驱动顶部搅拌桨9、底部搅拌桨17转动的驱动装置；顶部搅拌桨9与底部搅拌桨17沿同一轴心转动，顶部搅拌桨9与底部搅拌桨17为相对转动方式；筒体8的顶端设有端盖6；筒体8的端盖6设有进料口一5及进料口二21，筒体8的底端面设有出料口10。

如图2所示：高粘度纳米粉体浆料混合装置，位于筒体端盖6与顶部搅拌桨9之间设有与顶部搅拌桨9同轴转动的挡料装置20。挡料装置20由圆锥薄片201、圆环薄片202组成；挡料装置20随第一旋转轴7一起转动，物料可均匀分布在圆锥薄片201上，而后由离心力作用落入筒体8内。圆环薄片202与进料口出口可形成密封作用，防止物料进入上方的传动装置。圆锥薄片201的直径大于圆环薄片202的直径；圆锥薄片201延展至进料口一5及进料口二21的下方。圆锥薄片201的母线与第一旋转轴7的夹角为50°~70°。

如图3、图4、图5所示：高粘度纳米粉体浆料混合装置，该顶部搅拌桨9由第一旋转轴7、外框901、第一轮毂902、搅拌臂903、叶片一904、圆柱销一905组成；外框901的顶端中心处设有第一轮毂902，第一轮毂902通过第一旋转轴7与顶部驱动装置相连；第一轮毂902与第一旋转轴7通过圆柱销一905相互连接；框架内设若干个搅拌臂903，若干个搅拌臂903依次分层排列形成多层状结构；处于同一层面相邻的搅拌臂903之间设有分隔间隙；每个搅拌臂903上分别设有多个叶片一904，每两个叶片一904垂直于搅拌臂904成上下直线相对布置，每组上下直线布置的叶片一904之间设有一定间隔。顶部搅拌桨9由第一搅拌电机1驱动，传动装置为第一减速机2和第一联轴器3，轴承座4用以支撑上述传动装置。

该底部搅拌桨17由第二旋转轴18、斜叶片171、导流筒172、叶片二173、第二轮毂174、圆柱销二175组成；第二旋转轴18的轴体上沿轴向依次设有多个第二轮毂174，第二轮毂174通过圆柱销二175与第二旋转轴18相互固定；每个第二轮毂174沿径向设有斜叶片171；沿斜叶片171的延伸方向依次设有若干导流筒172；导流筒172的上下直线设置叶片二173。底部搅拌桨17中若干个斜叶片171以第二轮毂174为中心相互为轴向错位方式布置，若干个斜叶片171之间的轴向错位角度范围在10°~90°；斜叶片171沿第二轮毂174的轴向倾斜，倾斜角度为40°~50°；所述的斜叶片171沿第二轮毂174的径向向两侧延伸；每个第二轮毂174两侧的斜叶片171的倾斜面为相互反向布置；底部搅拌桨17中第二轮毂174的数量布置为2至4个；底部搅拌桨17中导流筒172与叶片二173和斜叶片171或第二轮毂174与斜叶片171相互焊接固定，底部搅拌桨中第二轮毂的数量布置为2至4个。底部搅拌桨17由第二搅拌电机13驱动，其传动装置为第二联轴器12、第二减速机15和万向联轴器11，底部搅拌桨的传动装置安装在底座14上。第二旋转轴18与筒体8之间采用机械密封装置16密封。底部搅拌桨17的第二旋转轴18置于顶部搅拌桨9的分隔间隙中，底部搅拌桨17的斜叶片171置于顶部搅拌桨9中相邻的搅拌臂903之间；转动时底部搅拌桨17的叶片二173与顶部搅拌桨9的叶片一904相互交错。

纳米粉体和溶液分别从位于端盖6的第一进料口5和第二进料口21加入。物料流出管道后落在挡料装置20的圆锥薄片201上。挡料装置20随第一旋转轴7一起转动，物料由离心力的作用均匀落入筒体8底部。在连续进料的同时，顶部搅拌桨9与底部搅拌桨17相互逆向搅拌物料，两个搅拌桨旋转方向相反，转速均控制在30~90 rpm。顶部搅拌桨9的叶片一904和底部搅拌桨17的叶片二173相互交错，有很好的剪切混合效果。混合过程中，浆料可在底部搅拌桨17上导流筒172的轴向、径向、环向三个方向的孔道中流动。在加入一定量的纳米粉体和溶液后停止加料，直至搅拌完成。支座19用以支撑筒体8，用以保持搅拌时筒体8的平衡，减轻震动。搅拌完成后，物料由出料口10流出。

工作时：顶部搅拌桨9和底部搅拌桨17旋转方向相反，能使浆料得到较强的对流，两个搅拌桨相互逆向运动，抵消了第二旋转轴18附近的死区，提高了混合效率。顶部搅拌桨9和底部搅拌桨17上均布的叶片一904和叶片二173相互交错，在搅拌桨搅拌时能形成强烈的剪切混合大大提高了高粘度浆料的混合效率，提升了混合的均匀度。底部搅拌桨17由于斜叶片171的作用能产生明显的轴向流，有助于高粘度纳米粉体浆料更好地混合，且能抵消搅拌时产生的中央漩涡。导流筒172开设有轴向、径向、环向3个方向的导流孔道，利于流体的循环，且浆料在流经狭孔时利于湍流的产生，增强了传质效果。筒体8内壁、顶部搅拌桨9、底部搅拌桨17、第一进料口5、第二进料口21和挡料装置20上均涂有聚四氟乙烯，防止出现高粘度物料粘附，难以清理的现象。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：包括筒体，该筒体为上下连通式结构，筒体内设有顶部搅拌桨、底部搅拌桨；筒体的顶端与底端分别设有驱动顶部搅拌桨、底部搅拌桨转动的驱动装置；所述的顶部搅拌桨与底部搅拌桨沿同一轴心转动，顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互交错穿插布置，顶部搅拌桨顶端的高度高于底部搅拌桨顶端的高度；所述的筒体的顶端设有端盖；筒体的端盖设有进料口，筒体的底端面设有出料口；

在混料工况下：浆料由进料口进入筒体内，顶部搅拌桨与底部搅拌桨为相互逆向转动，通过相互逆向转动方式对浆料进行剪切混合后由出料口排出；

所述的顶部搅拌桨由第一旋转轴、外框、第一轮毂、搅拌臂、叶片一、圆柱销一组成；所述的外框的顶端中心处设有第一轮毂，第一轮毂通过第一转轴与顶部驱动装置相连；第一轮毂与第一旋转轴通过圆柱销一相互连接；框架内设若干个搅拌臂，若干个所述的搅拌臂依次分层排列形成多层状结构；处于同一层面相邻的搅拌臂之间设有分隔间隙；每个所述搅拌臂上分别设有多个叶片一，每两个叶片一垂直于搅拌臂成上下直线相对布置，每组上下直线布置的叶片一之间设有一定间隔；

所述的底部搅拌桨由第二旋转轴、斜叶片、导流筒、叶片二、第二轮毂、圆柱销二组成；所述的第二旋转轴的轴体上沿轴向依次设有多个第二轮毂，第二轮毂通过圆柱销二与第二旋转轴相互固定；每个所述的第二轮毂沿径向分别设有斜叶片；沿所述斜叶片的延伸方向依次设有若干导流筒；导流筒的上下直线设置叶片二；

所述的底部搅拌桨的第二旋转轴置于顶部搅拌桨的分隔间隙中，底部搅拌桨的斜叶片置于顶部搅拌桨中相邻的搅拌臂之间；转动时底部搅拌桨的叶片二与顶部搅拌桨的叶片一相互交错运动；

所述的底部搅拌桨中若干个斜叶片以第二轮毂为中心相互为轴向错位方式布置，若干个斜叶片之间的轴向错位角度范围在10°~90°；所述的斜叶片沿第二轮毂的轴向倾斜，倾斜角度为40°~50°；所述的斜叶片沿第二轮毂的径向向两侧延伸，每个第二轮毂两侧的斜叶片的倾斜面为相互反向布置；底部搅拌桨中导流筒与叶片二和斜叶片或第二轮毂与斜叶片相互焊接固定；所述的底部搅拌桨的导流筒上开有轴向、径向和环向三个方向的孔道。

2.根据权利要求1所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的筒体端盖的进料口分别进料口一及进料口二；位于筒体端盖与顶部搅拌桨之间设有与顶部搅拌桨同轴转动的挡料装置。

3.根据权利要求2所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的挡料装置由圆锥薄片、圆环薄片组成；所述的圆锥薄片上设有圆环薄片；圆锥薄片的直径大于圆环薄片的直径；圆锥薄片延展至进料口一及进料口二的下方。

4.根据权利要求1所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的顶部搅拌桨的驱动机构由第一搅拌电机、第一减速机、第一联轴器、轴承座组成；所述的第一搅拌电机驱动第一减速机转动，第一减速机通过第一联轴器驱动顶部搅拌桨转动；筒体的端盖上端设有轴承座，第一减速机的驱动端延伸至轴承座内，通过第一联轴器与筒体内与顶部搅拌桨相连接；

所述的底部搅拌桨的驱动机构由万向联轴器、第二联轴器、第二搅拌电机、第二减速机组成；所述的第二搅拌电机驱动第二减速机转动，第二减速机通过第二联轴器驱动底部搅拌桨转动；第二减速机的驱动端通过万向联轴器与底部搅拌桨相连接。

5.根据权利要求3所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的圆锥薄片的母线与第一旋转轴的夹角为50°~70°。

6.根据权利要求1所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的筒体的内壁、顶部搅拌桨、底部搅拌桨、进料口、挡料装置上均涂有聚四氟乙烯层。

7.根据权利要求1所述的高粘度纳米粉体浆料混合装置，其特征在于：所述的顶部搅拌桨与底部搅拌桨的转速为30~90 rpm。

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