CN114345171A - 搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制轴的磨损从而延长轴的寿命的搅拌装置。搅拌装置(10)具备：搅拌槽(12)；搅拌叶片，配置于搅拌槽(12)内并在搅拌槽(12)内进行旋转；轴(14)，构成搅拌叶片的旋转轴；驱动部，连接于轴(14)并驱动轴(14)以旋转轴为中心进行旋转；及轴承(36)，在搅拌叶片的与驱动部相反的一侧的被支承部将轴(14)支承为能够旋转，轴承(36)具备：壳体(42)，固定于搅拌槽(12)；及衬套(40)，配置于轴(14)与壳体(42)之间，在衬套(40)的内侧面或外侧面中的至少一方形成有使浆料从驱动部侧流向轴承侧的沟槽(48)。

Description

搅拌装置

本申请主张基于2020年10月14日申请的日本专利申请第2020-173532号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种搅拌装置。

背景技术

以往，已知有一种搅拌装置，其在搅拌槽内配置有搅拌叶片，在配置于搅拌槽的上部的马达的轴上安装有搅拌叶片，搅拌叶片在搅拌槽内进行旋转(例如，专利文献1)。

专利文献1：日本特开平9-108557号公报

若用搅拌叶片搅拌被处理流体，则剪切力会作用于轴导致轴有时会不稳定。因此，在专利文献1中提出了为了使轴稳定而用轴承支承轴的下部的技术。由于轴相对于轴承进行旋转，因此在轴承与轴之间存在微小的游隙(clea rance)。被处理流体中所含的浆料从上方进入到该游隙中并积蓄于此，可能会发生结晶。结晶的浆料可能会使轴或轴承发生磨损。根据情况，由于浆料的结晶，轴还有可能固定于轴承，从而会导致轴或轴承受损。

发明内容

本发明鉴于上述课题而作出，其目的在于提供一种抑制轴或轴承的磨损从而延长其寿命的搅拌装置。

根据本发明的一种实施方式，搅拌装置具备：搅拌槽；搅拌叶片，配置于搅拌槽内并在搅拌槽内进行旋转；轴，构成搅拌叶片的旋转轴；驱动部，连接于轴并驱动轴以旋转轴为中心进行旋转；及轴承，在搅拌叶片的与驱动部相反的一侧的被支承部将轴支承为能够旋转，轴承具备：固定部，固定于搅拌槽；及衬套，配置于轴与固定部之间，在衬套的内侧面或外侧面中的至少一方形成有使浆料从驱动部侧流向轴承侧的流路。

附图说明

图1表示基于实施方式的搅拌装置的局部剖切立体图。

图2是沿图1的AA线剖切而得到的剖面的剖视图。

图3是沿图2的BB线剖切而得到的剖面的剖视图。

图4是基于变形例的衬套的剖视图。

图5是基于变形例的衬套的展开图。

图6是基于变形例的衬套的剖视图。

图7是基于另一变形例的轴承的剖视图。

图中：10-搅拌装置，12-搅拌槽，14-轴，16-搅拌叶片，36-轴承，38-套筒，40-衬套，42-壳体，48-沟槽，140-衬套，148-沟槽。

具体实施方式

以下，对基于实施方式的搅拌装置进行说明。图1表示搅拌装置的局部剖切立体图。如图1所示，搅拌装置10具备搅拌槽12、轴14及搅拌叶片16。在以下的说明中，有时使用上下之类的表示方向的术语，这些术语表示将搅拌装置配置成可使用状态下的方向。并且，在以下的说明中，有时使用径向之类的术语，径向表示轴的径向。并且，在以下的说明中，有时使用旋转轴或轴之类的术语，这些是指轴14的旋转轴。

搅拌槽12具备空心的筒体18、封闭筒体18的上端的筒体上部20及封闭筒体18的下端的筒体下部22。筒体18、筒体上部20及筒体下部22形成为一体，并且在搅拌槽12内形成有用于搅拌被处理流体的密闭空间。在筒体18的内壁形成有沿上下方向延伸的多个挡板24。

轴14及搅拌叶片16配置于搅拌槽12的内部。搅拌叶片16固定于轴14。搅拌叶片16具备底部叶片26和格子叶片28。底部叶片26固定于轴14的下端附近，对搅拌槽12的底部附近(即，筒体下部22内)的被处理流体进行搅拌。在底部叶片26的下端与搅拌槽12的底部之间设置搅拌槽12的半径的1～10％左右的游隙为佳。通过这种结构，底部叶片26一边使被处理流体沿径向移动，一边刮取附着于搅拌槽12的底部的浆料。

格子叶片28固定于轴14的上端附近，对搅拌槽12的筒体18内的被处理流体进行搅拌。格子叶片28具备臂部30和板条(strip)32。臂部30由沿径向延伸的两个叶片形成。板条32由沿与臂部30正交的方向延伸的板棒状体形成。通过这种结构，格子叶片28一边切断被处理流体以使其细分化，一边利用在格子叶片28的旋转方向下游产生的微小的涡流来搅乱细分化的被处理流体。

俯视时，多个挡板24等间隔固定于筒体18的内壁。挡板24由在上下方向上遍及筒体18的全长而连续的板状体形成。在相邻的挡板24之间形成有环状流路。环状流路从搅拌叶片16的下端延伸到上端。环状流路不让被底部叶片26朝向径向挤出的被处理流体进行圆周运动而将其引导至搅拌叶片16的上侧。

在筒体上部20内置有用于驱动轴14及搅拌叶片16的驱动部34。驱动部34驱动轴14及搅拌叶片16以轴为中心进行转动。驱动部34在轴14的上端附近固定于搅拌槽12。驱动部34经由联轴器C固定于轴14。

在筒体下部22配置有用于将轴14的下端附近的被支承部侧支承为能够以轴为中心进行旋转的轴承36。轴14的上端被驱动部34支承，下端被轴承36支承。轴承36配置于搅拌槽12内。轴承36的固定侧固定于搅拌槽12的底部，旋转侧固定于轴14。关于轴承36的具体结构，将进行详细叙述。

图2是沿图1的AA线剖切而得到的剖面的剖视图。图3是沿图2的BB线剖切而得到的剖面的剖视图。另外，图2及图3是概略地表示各剖面的图，并不一定表示准确的尺寸。

如图2及图3所示，轴承36具备套筒38、衬套40及作为固定部的壳体42。套筒38与轴14一同进行旋转，衬套40及壳体42固定于搅拌槽12。套筒38具有包围轴14的下部的周围的筒状。也可以说套筒38具有将厚度均匀的圆筒形状的底部封闭的形状。套筒38例如由不锈钢等耐磨性高的金属材料形成。套筒38经由止动板52被螺栓44固定于轴14。因此，套筒38与轴14一起进行旋转，相对于轴14无法相对移动。通过松开螺栓44，能够将套筒38相对于轴14进行装卸，在套筒38发生了磨损时能够更换套筒38。另外，套筒38也可以具有包围轴14的下端的周围及底部的杯形状。

衬套40以不与套筒38接触的方式配置于套筒38的径向外侧。衬套40由内径比套筒38的外径大的圆筒体形成。衬套40由树脂材料、白合金(white metal)等硬度低的金属材料且耐磨性比套筒38或轴14低的材料形成。衬套40的厚度在其整周上均匀。衬套40的径向厚度大于套筒38的径向厚度。例如，在将套筒38的径向厚度设为7.5mm的情况下，衬套40的径向厚度为10mm。衬套40的上下方向上的长度短于套筒38的上下方向上的长度。由此，在将衬套40配置于套筒38的外侧的情况下，衬套40的内侧面整体与套筒38的外侧面对置。衬套40的内径稍大于套筒38的外径。例如，在将衬套40的内径设为111mm的情况下，套筒38的外径为110mm。由此，在将衬套40配置于套筒38的外侧的情况下，在套筒38与衬套40之间形成宽度0.5mm的环状的间隙46。圆筒形状的间隙46的径向厚度例如可以设定在0.3mm～0.9mm的范围内。在衬套40的内侧面形成有与间隙46连通的多个沟槽48。关于沟槽48，将在后面进行叙述。

间隙46是设置于套筒38与衬套40之间的圆筒形状的空间。也可以说间隙46形成于轴承36的旋转侧与固定侧之间。间隙46的上侧及下侧朝向搅拌槽12的内部空间开放。间隙46的上端朝向筒体上部20侧，间隙46的下端朝向搅拌槽12的底部侧。间隙46从上端连续延伸至下端，例如从上端接收被处理流体并从下端排出被处理流体。间隙46的宽度可以根据被处理流体的粘度、浆料的粒径、浆料的含量、搅拌装置10驱动时的转速等适当变更。若被处理流体填满搅拌槽12，则被处理流体还会流入到间隙46内，间隙46内的内压会升高。由此，衬套40与套筒38之间的径向上的相对位置得到固定。

壳体42由配置于衬套40的外侧的圆筒体形成。壳体42的内径与衬套40的外径相同，衬套40固定于壳体42的内周，衬套40相对于壳体42无法相对移动。壳体42经由三个脚部50固定于搅拌槽12。脚部50焊接于壳体42的外侧。壳体42相对于搅拌槽12定位并保持衬套40。

作为使浆料从驱动部34侧(上侧)流向轴承36侧(下侧)的流路，在衬套40的内侧面与轴14的外侧面(具体而言为套筒38的外侧面)之间形成有沟槽48。沟槽48沿轴14的轴向延伸。沟槽48形成于衬套40的内侧面，并朝向间隙46开口。因此，若被处理流体流入到间隙46内，则被处理流体填满沟槽48。在该例子中，形成有三个沟槽48，但沟槽48的数量并不只限于此。

沟槽48从衬套40的上端连续延伸至下端。即，沟槽48从轴承36的上侧的端面贯穿轴承36而延伸至下侧的端面。由此，形成沿上下方向贯穿轴承36的被处理流体的流动。在该例子中，沟槽48从衬套40的上端沿上下方向直线状延伸到下端。若从另一种观点进行说明，则也可以说衬套40在未形成有沟槽48的部位具有第1直径而在形成有沟槽48的部位具有比第1直径长的第2直径的扩径部。水平面上的沟槽48的剖面为矩形。也可以将在水平面上观察时的沟槽48的底部的角设为圆角。多个沟槽48在周向上等间隔配置。沟槽48的深度(径向上的尺寸)可以根据衬套40的厚度来确定。例如，当衬套40的厚度为10mm时，沟槽48的深度优选为至少5mm以上。沟槽48的深度能够在可保持衬套40的形状的范围内适当确定。当保持衬套40的形状最低限度需要3mm的厚度时，沟槽48的深度可以设为从衬套40的厚度减去3mm的值。沟槽48的深度也可以根据相对于衬套40的厚度的比率来确定，可以在衬套40的厚度的例如30～80％、更优选为40％～60％的范围内确定沟槽48的深度。

沟槽48的宽度可以根据衬套40的内侧面的表面积来确定。例如，假设保持衬套40与套筒38之间的径向上的相对位置关系所需的衬套40的内侧面的表面积为内侧面的总表面积的70％。此时，将剩余的30％分配给沟槽48。因此，剩余30％的表面积除以沟槽48的个数并除以沟槽48的长度的值成为沟槽的宽度。沟槽48的投影面积在保持衬套40的形状所需的衬套40的内侧面的表面积中所占比例为10％以上且30％以下为佳。这是因为，若沟槽48的投影面积过大，则难以保持衬套40的形状。此时，不将由沟槽48所占的表面积固定于衬套40的内侧面的一处而是将多个沟槽48沿周向等间隔分散为佳。

接着，对搅拌装置10的作用进行说明。

在使用搅拌装置10搅拌被处理流体时，将被处理流体放入搅拌槽12内，并且根据需要注入气体，并将搅拌槽12进行密封。接着，启动驱动部34使轴14旋转驱动。若轴14进行旋转，则固定于轴14的搅拌叶片16在搅拌槽12内进行旋转。由于轴14的下端被轴承36支承，因此，轴14受到被处理流体的阻力也不会摆动而稳定地旋转。被处理流体被搅拌叶片16挤出到径向外侧，并且基于重力流向搅拌槽12底部。到达搅拌槽12底部的被处理流体被从上侧流过来的被处理流体加压，从而流向搅拌槽12上部。

若在搅拌槽12中产生被处理流体的流动，则在轴承36的间隙46及沟槽48内也同时产生被处理流体的流动。若被处理流体填满间隙46，则固定侧的套筒38与旋转侧的衬套40之间的间隔被保持为恒定。由此，套筒38与衬套40不会接触，套筒38在衬套40内部进行旋转。

随着被处理流体的搅拌，被处理流体中所含的浆料有时会到达套筒38与衬套40之间。若浆料的直径大，则进入到套筒38与衬套40之间的浆料有时会使套筒38及衬套40发生磨损。并且，若浆料堵塞在套筒38与衬套40之间，则有时会随着轴14的旋转而发生振动。若振动长时间持续或振动变大，则还会导致例如相对容易受到应力的脚部50与壳体42的焊接部破损。

在基于实施方式的搅拌装置10中，即使浆料进入到套筒38与衬套40之间，浆料也会基于被处理流体的流动而流入到沟槽48内。沟槽48具有相对于浆料的粒径足够大的剖面。因此，流入到套筒38与衬套40之间的浆料伴随被处理流体的流动而流入到沟槽48内，并经由沟槽48被排出到轴承36的外部。由此，能够在浆料长时间滞留在轴承36内而结晶之前将浆料排出到轴承36的外部。通过将浆料排出到轴承36的外部，能够减少由浆料引起的套筒38及衬套40的磨损，能够实现套筒38及衬套40的长寿命化。并且，能够降低容易受到应力的部位的破损可能性。

并且，在基于实施方式的搅拌装置10中，能够在套筒38与衬套40之间形成围绕轴的被处理流体的流动(泰勒涡流)。由此，能够由被处理流体吸收套筒38和衬套40的驱动热。通过对套筒38和衬套40进行除热能够减少结晶，从而能够减少浆料的量。

本发明并不只限于实施方式，各结构可以根据需要而适当变更。在本发明的范围内，可设想以下的变形例。

图4是基于变形例的衬套的剖视图，图5是基于变形例的衬套的展开图。图4是衬套的沿轴的纵向剖视图。图5中示出了将衬套的一部分沿上下方向剖切并将其展开的衬套的内侧面。如图4及图5所示，可以将沟槽148设为相对于旋转轴倾斜。即，在该例子中，衬套140具有围绕轴回转的沟槽148。这种螺旋状的沟槽148也能够得到与实施方式相同的效果。

并且，在使用基于变形例的衬套140时，使沟槽148的回转方向和轴的旋转方向成为相反方向为佳。即，俯视衬套140时，若沟槽148朝相下方顺时针方向回转，则轴的旋转方向成为逆时针方向为佳。例如，使轴沿图5所示的箭头D方向旋转从而形成沿箭头D方向的被处理流体流。此时，浆料基于被处理流体的流动及重力的作用下，相对于衬套140的内侧面沿箭头E方向(朝向旋转方向下游且朝下)移动。由此，与将沟槽沿上下方向直线状形成的情况相比，浆料与沟槽148之间的距离缩短，浆料更快到达沟槽148，能够提高浆料的排出性能。

图6是基于变形例的轴承的剖视图。图6表示与图2相同的剖面。如图6所示，可以在轴14上安装树脂制的衬套40，并在壳体42上安装金属制的套筒38。此时，在安装于轴14的衬套40的外周面形成沟槽48为佳。通过这种结构，也能够得到与实施方式相同的效果。

图7是基于另一变形例的轴承的剖视图。图7的剖面表示与图2相同的剖面。在图7中示出了轴承的几个变形例。在以下的变形例中，为了便于说明，使用与实施方式相同的符号。

如图7中(A)所示，可以省略套筒。此时，沟槽48直接与轴14的外侧面对置。通过这种结构，也能够得到与实施方式相同的效果。

如图7中(B)所示，可以将沟槽48形成于套筒38上。此时，沟槽48并未形成于固定侧而形成于旋转侧。通过这种结构，也能够得到与实施方式相同的效果。此时，可以将套筒38与树脂制的衬套替换。即，可以将在外周面设置有沟槽48的衬套安装于轴14的外周。

如图7中(C)所示，可以在将沟槽48形成于套筒38并省略衬套。通过这种结构，也能够得到与实施方式相同的效果。

如图7所示，沟槽48只要设置在轴承36的旋转侧与固定侧之间即可，其可以设置于径向上的任何位置，且可以形成为与任意部件对置。

若将上述实施方式一般化，则除了权利要求中记载的发明以外，还可以有如下方式。

一种搅拌装置，其具备：

搅拌槽；

搅拌叶片，配置于所述搅拌槽内并在所述搅拌槽内进行旋转；

轴，构成所述搅拌叶片的旋转轴；

驱动部，连接于所述轴并驱动所述轴以旋转轴为中心进行旋转；及

轴承，在所述搅拌叶片的与所述驱动部相反的一侧的被支承部将所述轴支承为能够旋转，

所述轴承具备：固定侧结构部，固定于所述搅拌槽；及旋转侧结构部，与所述轴一同进行旋转，在所述固定侧结构部与所述旋转侧结构部之间形成有使浆料从所述驱动部侧流向所述轴承侧的流路。

Claims (8)

1.一种搅拌装置，其特征在于，具备：

搅拌槽；

搅拌叶片，配置于所述搅拌槽内并在所述搅拌槽内进行旋转；

轴，构成所述搅拌叶片的旋转轴；

驱动部，连接于所述轴并驱动所述轴以旋转轴为中心进行旋转；及

轴承，在所述搅拌叶片的与所述驱动部相反的一侧的被支承部将所述轴支承为能够旋转，

所述轴承具备：

固定部，固定于所述搅拌槽；及

衬套，配置于所述轴与所述固定部之间，

在所述衬套的内侧面或外侧面中的至少一方形成有使浆料从所述驱动部侧流向所述轴承侧的流路。

2.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，

所述衬套固定成相对于所述固定部无法相对移动，

所述流路形成于所述衬套的内侧面，以使浆料在其与所述轴的外侧面之间从所述驱动部侧流向所述轴承侧。

3.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，

所述衬套固定成相对于所述轴无法相对移动，

所述流路形成于所述衬套的外侧面，以使浆料在其与所述固定部之间从所述驱动部侧流向所述轴承侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌装置，其特征在于，

所述流路沿所述轴的轴向延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的搅拌装置，其特征在于，

所述搅拌装置具备多个所述流路。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的搅拌装置，其特征在于，

所述流路从所述轴承的驱动部侧的端面贯穿至被支承部侧的端面。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的搅拌装置，其特征在于，

所述流路随着从所述驱动部侧朝向所述被支承部侧而围绕所述轴回转延伸。

8.根据权利要求7所述的搅拌装置，其特征在于，

所述流路的回转方向与所述轴的旋转方向相反。

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