CN114570228A - 一种双轴搅拌设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴搅拌设备，包括筒体和两条空心轴，筒体内具有两个连通且平行的回转腔，两条空心轴分别设置在两个回转腔内，两条空心轴的旋转方向相反，两条空心轴的外周均设有圆盘，两条空心轴的圆盘在垂直空心轴平面内的投影部分相重叠，圆盘的外侧部设有用以搅拌物料的叶片。两条空心轴外周的圆盘投影部分重叠，两条空心轴的旋转方向相反。在重叠部分，两条空心轴外周的圆盘上的叶片相互啮合，实现物料的搅拌和圆盘的清理。两个圆盘上的叶片的相对速度较小，可以减少叶片啮合时承受的弯矩和空心轴的扭矩。圆盘两侧的叶片错位设计，有效防止叶片应力集中，叶片受力减小，使设备能适应更高粘度的物料甚至物料相变。

Description

一种双轴搅拌设备

技术领域

本发明涉及搅拌设备技术领域，特别涉及一种双轴搅拌设备。

背景技术

精馏是化工生产最重要的单元之一，其利用混合物中各组分挥发度不同对各组进行分离，各种轻组分在不同的塔顶得到提纯与收集，而重组分富集在塔底。这种重组分不仅含有大量有用的成分，而且还含有高沸物、焦油、固体催化剂等，精馏后剩余的重组分形成精馏残渣。

精馏残渣的资源化处理是将精馏残渣中的有用组分尽可能全部蒸出回收。资源化处理不仅可以大幅度减少固废的焚烧量，还可以回收大量有用的组分，从环保上、经济利益上都有十分重要的意义。精馏残渣的资源化处理需要应用到搅拌设备，搅拌设备要适合从低粘液态—高粘液态—面团状—湿粉—干粉的全过程搅拌。搅拌超高粘度、含相态变化的物料时，搅拌设备要承受很大扭矩，现有的搅拌设备很难在该工况下长时间运行。

因此，如何提供一种使用上述工况的搅拌设备是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双轴搅拌设备，其通过两根空心轴反向转动，并带动叶片搅拌物料，两根空心轴的叶片的搅拌区域部分重叠，两个圆盘上的叶片相对速度较小，可以减少啮合时叶片的弯矩和空心轴的扭矩。

为实现上述目的，本发明提供一种双轴搅拌设备，包括筒体和两条空心轴，所述筒体内具有两个连通且平行的回转腔，两条所述空心轴分别设置在两个所述回转腔内，两条所述空心轴的旋转方向相反，两条所述空心轴的外周均设有圆盘，两条所述空心轴的所述圆盘在垂直所述空心轴平面内的投影相重叠，所述圆盘的外侧部设有用以搅拌物料的叶片。

优选地，所述叶片包括分别安装在所述圆盘两侧盘面上的上叶片和下叶片，两条所述空心轴分别为第一空心轴和第二空心轴，设置于所述第一空心轴外周的圆盘为第一圆盘，设置于所述第二空心轴外周的圆盘为第二圆盘，所述第一圆盘和所述第二圆盘在所述筒体的轴向上交替设置。

优选地，所述第一圆盘和所述第二圆盘投影重叠部分在所述第一圆盘径向上的长度大于两片所述叶片在所述第一圆盘径向上的长度。

优选地，所述叶片和经过其靠近所在圆盘外周的端点的半径之间存在预设角度。

优选地，所述预设角度的取值范围为30～50°。

优选地，所述上叶片和所述下叶片的位置一一对应，相对应的所述上叶片和所述下叶片在所述圆盘上的投影关于该圆盘的半径对称分布。

优选地，所述空心轴内设有用以通入热媒的套管，所述圆盘内设有热媒腔，所述空心轴具有与所述热媒腔位置相对应的过孔，所述套管的外侧设有向所述过孔延伸、以将所述热媒腔与所述套管内部连通的连通管。

优选地，所述筒体外侧设有夹套，所述夹套和所述筒体的外侧壁间形成用以通入热媒的加热腔。

优选地，所述圆盘的外缘具有用以输送物料的螺旋槽，所述螺旋槽与该圆盘的轴线间具有输送夹角。

优选地，所述螺旋槽与所述叶片的位置相对应，并在所述圆盘的外缘沿所述圆盘的周向均匀分布。

本发明所提供的双轴搅拌设备，包括筒体和两条空心轴，筒体内具有两个连通且平行的回转腔，两条空心轴分别设置在两个回转腔内，两条空心轴的旋转方向相反，两条空心轴的外周均设有圆盘，两条空心轴的圆盘在垂直空心轴平面内的投影相重叠，圆盘的外侧部设有用以搅拌物料的叶片。

两条空心轴外周的圆盘投影重叠，两条空心轴的旋转方向相反。在重叠部分，两条空心轴外周的圆盘上的叶片相互啮合，实现物料的搅拌和圆盘的清理。两个圆盘上的叶片相对速度较小，可以减少啮合时叶片的弯矩和空心轴的扭矩，使设备能适应更高粘度的物料甚至物料相变。

另外，圆盘两侧的叶片错位设计，能有效防止叶片应力集中，减小叶片受力，进一步提高设备对物料的适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的双轴搅拌设备的轴剖图；

图2为图1中叶片啮合的轨迹图；

图3为图1中A-A的剖视图；

图4为图1中圆盘的结构示意图；

图5为图4中圆盘的侧视图。

其中，图1至图5中的附图标记为：

筒体1、第一空心轴2、第一圆盘3、套管4、第一下叶片5、夹套6、出液口7、连通管8、过孔9、第一上叶片10、螺旋槽11、第二空心轴12、第二圆盘13、第二下叶片14、第二上叶片15、运动轨迹16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明所提供的双轴搅拌设备的轴剖图；图2为图1中叶片啮合的轨迹图；图3为图1中A-A的剖视图；图4为图1中圆盘的结构示意图；图5为图4中圆盘的侧视图。

本发明所提供的双轴搅拌设备，结构如图1所示，包括筒体1和两条空心轴。筒体1呈近似“∞”字型结构，其内具有两个平行设置的回转腔，两个回转腔的侧部连通形成搅拌腔体。两条空心轴分别沿两个回转腔的回转中心设置。两条空心轴的外周均设有圆盘，圆盘的外侧部设有用于搅拌物料的叶片。两条空心轴沿相反的方向等速旋转，进而带动圆盘上的叶片绕其所在的空心轴转动。另外，两条空心轴的圆盘在垂直空心轴平面内的投影相重叠，即两条空心轴的圆盘在两个回转腔连通区域内重叠，圆盘上的叶片可同时对重叠区域内的物料进行搅拌。为避免叶片发生碰撞，同一圆盘上相邻的两片叶片之间的间距需要保证安装在另一空心轴圆盘上的叶片能够通过。

可选的，如图1所示，叶片包括上叶片和下叶片。上叶片和下叶片分别安装在圆盘两侧的盘面上。两条空心轴分别为第一空心轴2和第二空心轴12，设置在第一空心轴2外周的圆盘为第一圆盘3，设置于第二空心轴12外周的圆盘为第二圆盘13。第一圆盘3两侧盘面分别设有第一上叶片10和第一下叶片5，第二圆盘13两侧盘面分别设有第二上叶片15和第二下叶片14。每根空心轴上可焊接7-21个圆盘，圆盘等间距地分布在两根空心轴上。

可选的，第一圆盘3和第二圆盘13在筒体1的轴向上交替设置，相邻两第一圆盘3之间的距离大于圆盘厚度、上叶片高度以及下叶片高度三者之和。相邻的第一圆盘3和第二圆盘13之间的距离略大于叶片的高度。当然，用户可在满足运转需求的前提下减小叶片与圆盘之间的间隙，进而提高叶片搅拌的空间在整个搅拌腔体的占比，进而提高搅拌效率。需要说明的是，本申请中的上叶片和下叶片仅代表叶片在图1中与圆盘之间的相对位置，并非要求或者暗示叶片在实际工况中的位置。

可选的，如图3所示，第一圆盘3和第二圆盘13的直径相等。圆盘的半径r2和回转腔的半径r的比值为95％～99％，叶片设置在圆盘的外侧部，叶片最外缘的侧面与其所在的回转腔内壁的间隙控制在2-6mm。叶片的长度为叶片在经过其最外缘端点的圆盘半径上的投影长度，叶片长度与圆盘半径r3的比值为0.25～0.35。第一圆盘3和第二圆盘13在二者圆心连线上重叠的长度大于叶片长度的2倍。两根空心轴转动过程中，第一上叶片10会从两个第二下叶片14之间穿过，同时第一上叶片10的顶面会清理第二圆盘13的侧面，第一上叶片10可清理的面积在第二圆盘13安装第二下叶片14的侧面占比大于80％。相应的，第一下叶片5、第二上叶片15以及第二下叶片14均会清理其相邻的圆盘。双轴搅拌设备通过叶片的布局达到圆盘的自清理，减少物料在圆盘上的附着。

可选的，叶片之间也可进行相互清理。在经过第一圆盘3和第二圆盘13重叠区域时，两圆盘上的叶片进行交错，即第一圆盘3上的叶片会从第二圆盘13上的两片叶片之间穿过，反之亦然，运动轨迹16可参考图3。叶片和经过其最外缘端点的圆盘半径之间存在预设角度。预设角度可选的取值范围为30～50°。另外，预设角度存在正负，以经过叶片最外缘端点的圆盘半径为基准线，以圆盘旋转方向为正方向，叶片位于基准线的前方，则预设角度为负，反之为正。图3中第一下叶片5和第二下叶片14的预设角度为正，第一上叶片10和第二上叶片15的预设角度为负。

相互交错的两组叶片称为共轭叶片，交错的同时，共轭叶片可相互清理叶片侧面。如图1和图3所示，第一下叶片5和第二上叶片15为共轭叶片，第一上叶片10与第二下叶片14为共轭叶片。共轭的两组叶片在其所在的圆盘上的投影，经过转动和平移后可相互重叠。进入圆盘的重叠区域时，第二上叶片15沿弧线掠过第一下叶片5的侧面；离开圆盘的重叠区域时，第一下叶片5沿弧线掠过第二上叶片15的侧面。为配合清理，叶片均呈弧形，叶片的曲率半径r1与圆盘的半径r2的比值在0.6～1.2之间，叶片的侧面相互清理且间距在3-10mm。叶片和经过其最外缘端点的圆盘半径之间存在预设角度。预设角度的取值范围为30～50°。

可选的，上叶片和下叶片的位置一一对应，如图3所示，相对应的上叶片和下叶片在圆盘上的投影关于该圆盘的半径对称分布。

本实施例中，双轴搅拌设备的两根空心轴以相同的速度反向旋转，带动圆盘上的叶片等速反向啮合。两个相啮合的叶片相对速度较低，可以减少啮合时叶片的弯矩和空心轴的扭矩。圆盘两侧的叶片错位设计，能有效防止叶片的应力集中，叶片受力减小，使双轴搅拌设备能适应更高的粘度甚至相变。另外，叶片的布局可使双轴搅拌设备完成自清洁。

可选的，如图1所示，空心轴内设有套管4，套管4的直径小于空心轴的内径。圆盘内设有热媒腔，空心轴具有过孔9，过孔9与热媒腔的位置相对应，套管4的外侧设有向过孔9延伸的连通管8，连通管8的出液口7与过孔9的位置相对应。热媒进入套管4中，再穿过连通管8的出液口7和空心轴的过孔9，进入热媒腔中。回流的热媒进入套管4与空心轴内部之间，并沿空心轴流出双轴搅拌设备。为方便热媒回流，过孔9可采用沿空心轴周向延伸的条形孔。套管4可随空心轴转动，套管4与驱动设备或传动设备之间的连接方式可参考现有技术，在此不再赘述。

可选的，筒体1外侧设有夹套6，夹套6和筒体1的外侧壁间形成加热腔。加热腔通入热媒，对双轴搅拌设备中的物料进行加热，提高加热面积。

本实施例中，双轴搅拌设备的圆盘为空心结构，筒体1外侧还设置了夹套6。空心轴、圆盘以及中均通入了热媒，相比于单夹套6结构传热面积显著提升，同时传热系数也得到显著提高。

本申请中的双轴搅拌设备可采用卧式结构，即空心轴沿水平方向设置。圆盘的外缘具有螺旋槽11，螺旋槽11与该圆盘的轴线间具有输送夹角。圆盘随空心轴转动时，螺旋槽11对物料施加轴向的作用力，推动物料沿双轴搅拌设备的轴向移动。其原理可参考现有技术中的螺杆泵，在此不再赘述。

可选的，螺旋槽11与叶片的位置相对应，如图4和图5所示，两个相邻的下叶片之间设有一个螺旋槽11。上叶片和下叶片均沿圆盘的周向均匀分布，螺旋槽11也沿圆盘的外缘均匀分布。叶片和螺旋槽11的分布方式可提高空心轴受力的均匀性。螺旋槽11的深度、宽度与螺距等可根据物料的流量进行设定，在此不做限定。第一圆盘3和第二圆盘13上的螺旋槽11深度、宽度与螺距等参数一致但旋转相反，螺旋槽11的推力方向与物料流动方向一致。螺旋槽11的参数确定的情况下，物料的输送量仍可以通过空心轴的旋转速度在一定的范围内调节。

本实施例中，双轴搅拌设备中相邻两个圆盘之间形成一个相对独立的空间，圆盘通过螺旋槽11推动物料移动。双轴搅拌设备接近平推流模型，物料在双轴搅拌设备中的停留时间分布得到优化，适合连续工艺。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的双轴搅拌设备进行了详细介绍。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，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双轴搅拌设备，其特征在于，包括筒体(1)和两条空心轴，所述筒体(1)内具有两个连通且平行的回转腔，两条所述空心轴分别设置在两个所述回转腔内，两条所述空心轴的旋转方向相反，两条所述空心轴的外周均设有圆盘，两条所述空心轴的所述圆盘在垂直所述空心轴平面内的投影相重叠，所述圆盘的外侧部设有用以搅拌物料的叶片。

2.根据权利要求1所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述叶片包括分别安装在所述圆盘两侧盘面上的上叶片和下叶片，两条所述空心轴分别为第一空心轴(2)和第二空心轴(12)，设置于所述第一空心轴(2)外周的圆盘为第一圆盘(3)，设置于所述第二空心轴(12)外周的圆盘为第二圆盘(13)，所述第一圆盘(3)和所述第二圆盘(13)在所述筒体(1)的轴向上交替设置。

3.根据权利要求2所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述第一圆盘(3)和所述第二圆盘(13)投影重叠部分在所述第一圆盘(3)径向上的长度大于两片所述叶片在所述第一圆盘(3)径向上的长度。

4.根据权利要求3所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述叶片和经过其靠近所在圆盘外周的端点的半径之间存在预设角度。

5.根据权利要求4所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述预设角度的取值范围为30～50°。

6.根据权利要求5所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述上叶片和所述下叶片的位置一一对应，相对应的所述上叶片和所述下叶片在所述圆盘上的投影关于该圆盘的半径对称分布。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述空心轴内设有用以通入热媒的套管(4)，所述圆盘内设有热媒腔，所述空心轴具有与所述热媒腔位置相对应的过孔(9)，所述套管(4)的外侧设有向所述过孔(9)延伸、以将所述热媒腔与所述套管(4)内部连通的连通管(8)。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述筒体(1)外侧设有夹套，所述夹套和所述筒体(1)的外侧壁间形成用以通入热媒的加热腔。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述圆盘的外缘具有用以输送物料的螺旋槽(11)，所述螺旋槽(11)与该圆盘的轴线间具有输送夹角。

10.根据权利要求9所述的双轴搅拌设备，其特征在于，所述螺旋槽(11)与所述叶片的位置相对应，并在所述圆盘的外缘沿所述圆盘的周向均匀分布。

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