CN113769624A - 一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法，属于机械工程领域，包括搅拌桶，所述搅拌桶内转动设置有搅拌组件，所述搅拌组件上连接有电机，所述搅拌桶内设置若干个检测涂料的检测器，若干个所述检测器之间具有高度差，所述检测器电信连接处理器；可显著提升效率、搅拌均匀度；由于外部机械结构的设计使得搅拌桶可以做多个自由度的晃动，即在支撑座往复的摆动的过程中，会使搅拌组件跟随晃动，增强了内部涂料的晃荡，加速了涂料与搅拌齿条的相对运动，使得涂料可以更好地被搅拌均匀。

Description

一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法

技术领域

本发明属于机械工程领域，具体为一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法。

背景技术

涂料搅拌机是将原材料进行搅拌均匀形成匀质涂料的一种机械结构装置，在工厂中，有很大一部分使用的是人工与机器合作的工作混合模式，也有一部分单独使用机器进行搅拌，大大减少了人工成本，针对该模式有部分专利采用不同的搅拌机构如搅拌刀、搅拌杆等装置进行改进，提高了工作效率，除此之外，有部分专利选择从涂料本身出发，在涂料中添加了某些材料，使得更好地搅拌涂料，提高效率。

如对比专利文件200610036625.9公开了一种环保型干粉涂料及其制备方法，其主要是对涂料本身进行改进以方便度提高搅拌效率；对比文件201810867265.X公开了一种用于喷漆的粉末涂料调制装置，对比文件201821568359.9公开了一种涂料搅拌更加均匀的涂料搅拌设备；对比文件201810099211.3公开了装饰涂料搅拌装置，对比文件201821816373.6公开了一种便于涂料搅拌均匀并且易收集杂质的涂料搅拌机，以上对比文件既有对搅拌设备的改进，也有对涂料本身的改进，但是没有解决本申请中的技术问题。

搅拌机在工作中，影响搅拌效率的因素有涂料成分、搅拌装置以及搅拌桶外部机械结构。如专利文件200610036625.9所公开的技术内容，仅仅针对搅拌机内部组件或者涂料本身进行了改进与发明，并未针对搅拌机外部结构进行创新，未设置专门装置。除此之外，鲜有对搅拌机内部涂料均匀程度进行检测的装置。不足之处如下：

1.仅针对搅拌桶内部的搅拌装置进行改进，未充分考虑各类涂料与搅拌装置的充分配合；传统的只有一个旋转搅拌，这种方式会导致搅拌桶内部涂料的不均匀。因为在离心作用下，大密度涂料成分会分布在四周、小密度成分更靠近中间区域。

2.没有充分考虑如何检测涂料是否搅拌均匀，无法实时获取涂料均匀度的数据，从而可能出现涂料未搅拌均匀或搅拌过渡浪费时间、电能、增加成本等缺陷；

3.搅拌装置内部结构复杂，不方便清洗、维修。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法，提高搅拌效率高，实时检测搅拌刀效率，使涂料搅拌更加的均匀。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种喷漆涂料搅拌装置，包括搅拌桶，所述搅拌桶内转动设置有搅拌组件，所述搅拌组件上连接有电机，所述搅拌桶内设置若干个检测涂料的检测器，若干个所述检测器之间具有高度差，所述检测器电信连接处理器；

所述搅拌桶的外侧面上销轴连接支撑座，所述支撑座下侧设置底座，所述支撑座和所述底座之间活动设置连接件，所述连接件上连接有驱动支撑座以及搅拌桶摆动摇晃的驱动源，搅拌桶摇晃使搅拌均匀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述搅拌组件包括与所述搅拌桶之间相互转动设置的连接部，所述连接部的顶部固定设置若干个向上散开的第一搅动件和竖直向上的第二搅动件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一搅动件为圆弧状的杆件，所述第一搅动件和所述第二搅动件上设置向上的凸起部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述搅拌桶的顶部设置封盖，所述检测器的顶部固定设置天线，所述天线向上穿过所述封盖，并与所述封盖之间相互固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接件包括相互固定在一起的圆柱杆和固定设置在所述圆柱杆下方的圆球，所述底座的顶面上设置有与所述圆球相转动配合的连接台，

所述圆球的表面上设置有开口向外的插孔，所述插孔的中心轴线穿过所述圆球的球心，且与所述支撑座在同一竖向平面内，所述插孔内可拆卸的插接驱动轴，所述驱动轴与驱动源相固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接件为杆件，所述连接件的顶部与所述支撑座之间相互固定连接，所述连接件的下端与所述底座之间以转轴连接，所述转轴与所述连接件相互固定，且与驱动源相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接件为杆件，所述连接件的顶部与所述支撑座之间相互固定连接，所述连接件的下端与所述底座之间以转轴连接，所述底座的顶部设置传动座，所述传动座上转动设置飞轮，所述飞轮朝向所述支撑座的一面上固定设置拨动销，所述支撑座的侧面上设置与所述拨动销相滑动的滑槽，所述驱动源与所述飞轮连接。

作为上述技术方案的进一步改进，喷漆涂料搅拌装置的搅拌方法，包括以下步骤：

步骤1：在处理器里设置浓度阈值、电机转速等参数；

c、使用流体仿真软件建立搅拌器数值仿真模型：选择水为搅拌介质；设置涂料原材料为主相，水为副相，对搅拌器数值模型进行求解得到浓度阀值，求解基本方程如下：

1)质量守恒方程

3)动量守恒方程

3)湍流模型流动方程(使用RNG k-ε模型)

d、由电机功率与转速基本公式：

求解电机转速；

步骤2：将涂料原材料倒入到搅拌桶中；

步骤3：控制连接件连接驱动源启动，控制搅拌组件连接的电机启动；搅拌组件所连接的电机启动时，驱动搅拌组件旋转，对涂料进行搅拌，连接件连接的驱动源启动时，驱动支撑座往复的摆动，支撑座带动搅拌桶往复的摆动，使搅拌桶与支撑座之间相对摇晃；以增强了内部涂料的晃荡，加速涂料与搅拌组件的相对运动，使涂料被搅拌均匀；

步骤4：若干个检测器发出的信号均与处理器初始设定的涂料浓度阈值相近时，处理器会将信号反馈给整个搅拌系统，使得该装置逐渐停止工作，搅拌组件所连接的电机以及连接件连接的驱动源同步停止工作，整个装置逐渐平稳。

本发明的有益效果：

1、本发明提供了一种喷漆涂料搅拌装置及搅拌方法，可显著提升效率、搅拌均匀度；由于外部机械结构的设计使得搅拌桶可以做多个自由度的晃动，即在支撑座往复的摆动的过程中，会使搅拌组件跟随晃动，增强了内部涂料的晃荡，加速了涂料与搅拌齿条的相对运动，使得涂料可以更好地被搅拌均匀；

2、可大大降低能耗、耗时，减少人力；由于添加了传感器结构，可以实现在电脑上上设定阈值，当三个位于不同位置的检测器发出的信号均与阈值相近时，电脑会将信号反馈给整个搅拌系统，使得该装置逐渐停止工作，故减少了人力操作，也节省了能耗，防止过多冗余的搅拌不符合节约能耗的理念；

3、可显著提升效率、搅拌均匀度；由于在工作中，第一搅动件周围流场速度较快，局部压力过小，在涂料重力、离心力与压强的作用下，涂料可以更好地与第一搅动件进行耦合，增强了搅拌作用，同时第一搅动件上的凸起部可以破碎固态的涂料，可以增加搅拌齿条与涂料的接触面积，中央增加的一条第二搅动件也可有利于充分搅拌涂料，更好的保证涂料搅拌的均匀度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的剖视结构示意图；

图2为本发明第一实施例的整体结构示意图；

图3为搅拌组件的结构示意图；

图4为本发明第2实施例的结构示意图；

图5为本发明第3实施例的结构示意图；

图6为电机转速与功率曲线图。

图中所述文字标注表示为：10、搅拌桶；11、搅拌组件；111、连接部；112、第一搅动件；113、第二搅动件；114、凸起部；12、检测器；13、支撑座；14、底座；141、连接台；15、连接件；151、圆柱杆；152、圆球；153、插孔；16、封盖；17、天线；18、驱动轴；19、传动座；20、飞轮；21、拨动销；22、滑槽。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1：

如说明书附图1-5所示，作为本发明的一个具体实施例，本发明的具体结构为：一种喷漆涂料搅拌装置，包括搅拌桶10，搅拌桶10为上侧开口的圆柱形桶，所述搅拌桶10内转动设置有搅拌组件11，所述搅拌组件11上连接有电机，电机驱动搅拌组件11转动对搅拌桶10内的涂料进行搅拌，在搅拌桶10的底面上固定设置封闭座，电机固定设置在驱座上，电机和搅拌组件11之间通过锥齿轮进行传动连接，所述搅拌桶10内设置若干个检测涂料的检测器12，若干个所述检测器12之间具有高度差，即检测器12是用上到下依次的进行布置，从而使检测器12能够测试到各个高度的涂料浓度，本实施例中，检测器12设置了上中下三个，所述检测器12电信连接处理器，本实施例中处理器为电脑，主要是用于将信号传输给电脑，电脑接受信号之后对整个搅拌装置的运动状态进行控制；

所述搅拌桶10的外侧面上销轴连接支撑座13，支撑座13为叉状，搅拌桶10和支撑座13之间可以相互摆动，支撑座13在摆动的时候是在支撑座13的两个叉杆所处平面的垂直平面内进行摆动，不能够随意的无规则的摆动，且在摆动的过程中支撑座13是由驱动源驱动主动往复的摆动，在支撑座13的带动下，搅拌桶10跟随支撑座13进行摇晃，从而不断的调整搅拌桶10内的涂料的液面，所述支撑座13下侧设置底座14，所述支撑座13和所述底座14之间活动设置连接件15，所述连接件15上连接有驱动其摆动的驱动源，驱动源主要通过驱动连接件15或者支撑座13，使支撑座13相对底座14进行摆动，而当支撑座13发生摆动的时候，会带动搅拌组件11跟随一起进行晃动，增强了内部涂料的晃荡，加速了涂料与搅拌齿条的相对运动，使得涂料可以更好地被搅拌均匀。

如说明书附图1、3、4、5所示，在上述实施例的基础上进一步优化：所述搅拌组件11包括与所述搅拌桶10之间相互转动设置的连接部111，连接部111为圆柱杆，所示连接部111转动设置在搅拌桶10的底壁上，且穿过搅拌桶10的底壁，与搅拌组件11连接的电机直接与连接部111连接进行驱动，连接部111和搅拌桶10之间设置密封橡胶圈，可以防止搅拌桶10内的涂料泄漏，所述连接部111的顶部固定设置若干个向上散开的第一搅动件112和竖直向上的第二搅动件113，所述第一搅动件112为圆弧状的杆件，所述第一搅动件112和所述第二搅动件113上设置向上的若干个凸起部114，凸起部114为尖齿，当电脑发出机器启动信号时，搅拌组件11所连接的电机开始工作，驱动第一搅动件112和第二搅动件113进行旋转运动，涂料上方会形成漩涡，局部压强降低，在压强的作用下，涂料会向搅拌桶10中间聚集，增加涂料与第一搅动件112的接触，提高搅拌效率；同时，第一搅动件112上的凸起部114可以破碎固态的涂料，可以增加搅第一搅动件112与涂料的接触面积；在第一搅动件112中央增加了一条第二搅动件113，有利于充分搅拌涂料，更好的保证涂料搅拌的均匀度。

如说明书附图1、2、4、5所示，在上述实施例的基础上进一步优化：所述搅拌桶10的顶部设置封盖16，封盖16和搅拌桶10之间通过螺纹连接，封盖16的顶部固定设置便于将其打开的提手，所述检测器12的顶部固定设置天线17，所述天线17向上穿过所述封盖16，并与所述封盖16之间相互固定连接,天线17的位于封盖16外侧一端与电脑通过无线信号相互传递与反馈。

如说明书附图1所示，在上述实施例的基础上进一步优化：所述连接件15包括相互固定在一起的圆柱杆151和固定设置在所述圆柱杆151下方的圆球152，所述底座14的顶面上设置有与所述圆球152相转动配合的连接台141，圆球152扣合在连接台141内后，连接件15可以相对连接台141进行摆动，

所述圆球152的表面上设置有开口向外的插孔153,插孔153为具有棱边的槽，即插孔153的截面形状为多边形，本实施例中为六边形，所述插孔153的中心轴线穿过所述圆球152的球心，且与所述支撑座13在同一竖向平面内，这样可以使连接件15能够在连接台141内正常的转动，所述插孔153内可拆卸的插接驱动轴18，所述驱动轴18与驱动源相固定连接，在本实施例中，驱动源为伺服电机，通过电脑控制实现连续性的正反转切换，伺服电机在进行启动的时候，带动驱动轴18转动，驱动轴18转动时驱动圆球152转动，进而能够带动连接件15、支撑座13、检测器12发生转动，当伺服电机反向转动时，驱动连接件15、支撑座13、检测器12反向转动，连续性的换向既可以实现往复的摆动。

实施例2：

如说明书附图4所示，与实施例1相比，在本实施例中，所述连接件15为杆件，所述连接件15的顶部与所述支撑座13之间相互固定连接，所述连接件15的下端与所述底座14之间以转轴连接，本实施例中是使用的铰链连接，所述转轴与所述连接件15相互固定，且与驱动源相连接，本实施例中驱动源也是伺服电机，伺服电机能够直接往复转动的时候，带动连接件15、支撑座13、检测器12进行往复的摆动。

实施例3：

如说明书附图5所示，与实施例2相比，在本实施例中，所述连接件15为杆件，所述连接件15的顶部与所述支撑座13之间相互固定连接，所述连接件15的下端与所述底座14之间以转轴连接，本实施例中是使用铰链进行连接，所述底座14的顶部设置传动座19，所述传动座19上转动设置飞轮20，所述飞轮20朝向所述支撑座13的一面上固定设置拨动销21，所述支撑座13的侧面上设置与所述拨动销21相滑动的滑槽22，此时支撑座13与飞轮20之间形成曲柄摆杆机构，在飞轮20进行旋转的时候，会直接驱动支撑座13往复的进行摆动，所述驱动源与所述飞轮20连接，在本实施例中驱动源为普通的电机，电机通过皮带驱动飞轮20进行传动。

喷漆涂料搅拌装置的搅拌方法，包括以下步骤：

步骤1：在电脑里设置浓度阈值、电机转速等参数；

a、仿真研究表明，齿条周围流场速度较快，局部压力过小，在涂料重力、离心力与压强的作用下，涂料可以更好地与齿条进行耦合，增强搅拌作用；结合FLUENT用户手册中的旋转机械原理建立搅拌器数值仿真模型在ICEM CFD专业网格软件中建立动网格模型，在FLUENT数值计算软件中选择水为搅拌介质；设置涂料原材料为主相，水为副相，通过FLUENT中的两相流欧拉模型、湍流模型和SIMPLE算法共同对搅拌器数值模型进行求解得到浓度阀值，经过计算能够得到第一搅动件112在搅拌时的搅拌工作效率，求解基本方程如下：

1)质量守恒方程

2)动量守恒方程

3)湍流模型流动方程(使用RNG k-ε模型)

b、基于电机功率与转速的表达式，开发了程序并用于电机的工作；同时基于传感器无线信号传输理论，形成传感器-电机-搅拌设备整合闭环系统，当传感器传出的信号达到事先设定阈值时，整个系统开始减缓工作速度直至停止；

由电机功率与转速基本公式：

求解电机转速；

其中，P是额定功率(KW),T是额定转矩(N.m),n是额定转速(分/转)

由该公式可以得到电机转速与功率曲线(如说明书附图6所示)，按照该曲线进行设计计算，配置电机参数；

步骤2：将涂料原材料倒入到搅拌桶10中，原料倒入的过程中，缓慢倒入，减少涂料中的气泡；

步骤3：控制连接件15连接驱动源启动，控制搅拌组件11连接的电机启动；搅拌组件11所连接的电机启动时，驱动搅拌组件11旋转，对涂料进行搅拌，连接件15连接的驱动源启动时，驱动支撑座13往复的摆动，支撑座13带动搅拌桶10往复的摆动，使搅拌桶10与支撑座13之间相对摇晃；在摆动的过程中会不断的调整涂料的自由液面，加强与涂料第一搅动件112之间的相对运动，增强了内部涂料的晃荡，加速了涂料与搅拌组件的相对运动，使得涂料可以更好地被搅拌均匀，从而提高搅拌及效率；

步骤4：若干个检测器12发出的信号均与电脑初始设定的涂料浓度阈值相近时，电脑会将信号反馈给整个搅拌系统，使得该装置逐渐停止工作，搅拌组件11所连接的电机以及连接件15连接的驱动源同步停止工作，当电机停止工作时，随着惯性，晃动会慢慢停止；整个装置逐渐平稳，装置平稳之后，即可将涂料取出。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种喷漆涂料搅拌装置，包括搅拌桶(10)，其特征在于：所述搅拌桶(10)内转动设置有搅拌组件(11)，所述搅拌组件(11)上连接有电机，所述搅拌桶(10)内设置若干个检测涂料的检测器(114)，若干个所述检测器(114)之间具有高度差，所述检测器(114)电信连接处理器；

所述搅拌桶(10)的外侧面上销轴连接支撑座(13)，所述支撑座(13)下侧设置底座(14)，所述支撑座(13)和所述底座(14)之间活动设置连接件(15)，所述连接件(15)上连接有驱动支撑座(13)以及搅拌桶(10)摆动摇晃的驱动源，搅拌桶(10)摇晃使搅拌均匀。

2.根据权利要求1所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述搅拌组件(11)包括与所述搅拌桶(10)之间相互转动设置的连接部(111)，所述连接部(111)的顶部固定设置若干个向上散开的第一搅动件(112)和竖直向上的第二搅动件(113)。

3.根据权利要求2所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述第一搅动件(112)为圆弧状的杆件，所述第一搅动件(112)和所述第二搅动件(113)上设置向上的凸起部(114)。

4.根据权利要求3所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述搅拌桶(10)的顶部设置封盖(16)，所述检测器(114)的顶部固定设置天线(17)，所述天线(17)向上穿过所述封盖(16)，并与所述封盖(16)之间相互固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述连接件(15)包括相互固定在一起的圆柱杆(151)和固定设置在所述圆柱杆(151)下方的圆球(152)，所述底座(14)的顶面上设置有与所述圆球(152)相转动配合的连接台(141)，

所述圆球(152)的表面上设置有开口向外的插孔(153)，所述插孔(153)的中心轴线穿过所述圆球(152)的球心，且与所述支撑座(13)在同一竖向平面内，所述插孔(153)内可拆卸的插接驱动轴(18)，所述驱动轴(18)与驱动源相固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述连接件(15)为杆件，所述连接件(15)的顶部与所述支撑座(13)之间相互固定连接，所述连接件(15)的下端与所述底座(14)之间以转轴连接，所述转轴与所述连接件(15)相互固定，且与驱动源相连接。

7.根据权利要求4所述的一种喷漆涂料搅拌装置，其特征在于：所述连接件(15)为杆件，所述连接件(15)的顶部与所述支撑座(13)之间相互固定连接，所述连接件(15)的下端与所述底座(14)之间以转轴连接，所述底座(14)的顶部设置传动座(19)，所述传动座(19)上转动设置飞轮(20)，所述飞轮(20)朝向所述支撑座(13)的一面上固定设置拨动销(21)，所述支撑座(13)的侧面上设置与所述拨动销(21)相滑动的滑槽(22)，所述驱动源与所述飞轮(20)连接。

8.使用如权利要求1-7任意一项所述的喷漆涂料搅拌装置的搅拌方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在处理器里设置浓度阈值、电机转速等参数；

a、使用流体仿真软件建立搅拌器数值仿真模型：选择水为搅拌介质；设置涂料原材料为主相，水为副相，对搅拌器数值模型进行求解得到浓度阀值，求解基本方程如下：

1)质量守恒方程

2)动量守恒方程

3)湍流模型流动方程(使用RNG k-ε模型)

b、由电机功率与转速基本公式：

求解电机转速；

步骤2：将涂料原材料倒入到搅拌桶(10)中；

步骤3：控制连接件(15)连接驱动源启动，控制搅拌组件(11)连接的电机启动；搅拌组件(11)所连接的电机启动时，驱动搅拌组件(11)旋转，对涂料进行搅拌，连接件(15)连接的驱动源启动时，驱动支撑座(13)往复的摆动，支撑座(13)带动搅拌桶(10)往复的摆动，使搅拌桶(10)与支撑座(13)之间相对摇晃；以增强内部涂料的晃荡，加速涂料与搅拌组件(11)的相对运动，使涂料被搅拌均匀；

步骤4：若干个检测器(114)发出的信号均与处理器初始设定的涂料浓度阈值相近时，处理器会将信号反馈给整个搅拌系统，使得该装置逐渐停止工作，搅拌组件(11)所连接的电机以及连接件(15)连接的驱动源同步停止工作，整个装置逐渐平稳。

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