CN114733390B - 搅拌装置及其高效搅拌桨 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种搅拌装置及其高效搅拌桨，其中高效搅拌桨包括分散盘，被构造具有中心部以及若干桨块部；搅拌桨还包括：若干分散叶片，分别设置于桨块部；导流锥，设置于中心部的顶部；中心部被构造为相对一个中心轴线中心对称；分散叶片被构造为至少具有一个切面，切面与中心轴线倾斜相交；桨块部被构造具有一个正导流面和一个逆导流面，正导流面和逆导流面设置在一个桨块部相对的两侧且均与中心轴线倾斜相交；一个桨块部的正导流面与另一个桨块部的逆导流面之间形成一个在轴向倾斜延伸的导流通道。本申请的有益之处在于：提供了一种通过设置有切面的分散叶片在高速转动搅拌混合时切割混合液中的团聚物以实现分散的搅拌装置及其高效搅拌桨。

Description

搅拌装置及其高效搅拌桨

技术领域

本申请涉及搅拌领域，具体而言，涉及一种搅拌装置及其高效搅拌桨。

背景技术

固液混合通常需要混合和分散两个过程，混合的过程是让多种物质快速混合，混合结束后混合液中均匀分布着很多固体团聚颗粒，分散是利用高速旋转的桨叶切割团聚颗粒，令团聚状态的物质细分，最后输出状态是细小固体粒子均匀地悬浮在液体中而不沉淀。相关技术中，已经有多种用于多种固体和液体混合的搅拌桨，如以混合功能为主的麻花桨和以分散功能为主的锯齿桨、薄膜孔洞型高速分散桨(JP2007125454A)等。然而这些搅拌桨的功能都比较单一，实际生产时会根据混合液不同特点选择不同的搅拌桨。

在另一些技术中，对于高固量和高细度的固液混合，通常会同时设置混合和分散两种搅拌桨，比如立式行星式多轴搅拌机，然而两种搅拌桨同时工作时，混合液的混合流动轨迹和分散流动轨迹相互干扰，虽然能达到预定搅拌效果但是能耗高。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本申请的一些实施例提出了搅拌装置及其高效搅拌桨，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

作为本申请的第一方面，本申请的一些实施例提供了一种高效搅拌桨，包括：分散盘，被构造具有中心部以及设置在中心部周边的若干桨块部；搅拌桨还包括：若干分散叶片，分别设置于桨块部；导流锥，设置于中心部的顶部且形成有第一引流面；其中，中心部被构造为相对一个中心轴线中心对称；分散叶片被构造为至少具有一个切面，切面与中心轴线倾斜相交；桨块部被构造具有一个正导流面和一个逆导流面，正导流面和逆导流面设置在一个桨块部相对的两侧且均与中心轴线倾斜相交；一个桨块部的正导流面与另一个桨块部的逆导流面之间形成一个在轴向倾斜延伸的导流通道以使分散盘转动时将至少部分混合液引导至分散盘的底部。

进一步的，切面与高效搅拌桨的旋转方向之间的夹角为钝角。

进一步的，分散叶片的切面分为正切面和逆切面，正切面和逆切面分别设置于分散叶片相对的两侧。

进一步的，分散叶片被构造为具有一个正分流面和一个逆分流面，正分流面和逆分流面分别与中心轴线的径向方向倾斜相交。

进一步的，正分流面和逆分流面分别被构造为沿中心轴线的轴向延伸形成。

进一步的，分散叶片包括：上叶片部，设置于桨块部的上方；下叶片部，设置于桨块部的下方；其中，上叶片部和下叶片部位于相同的径向位置。

进一步的，桨块部沿中心轴线轴向相对的两侧分别被构造为具有一个与中心轴线垂直的安装面，上叶片部和下叶片部分别连接至安装面。

进一步的，桨块部的顶部被构造为一个弧形面；若干桨块部的顶部被构造为在一个弧形面上。

作为本申请的第二方面，本申请的一些实施例提供了一种搅拌装置，包括：搅拌罐体，形成有搅拌空间；搅拌装置还包括：如上述任意一项的搅拌桨，搅拌桨设置在搅拌罐体的搅拌空间中的底部。

进一步的，搅拌装置还包括：扰流板，用于在搅拌罐体的内壁处止挡被搅拌桨带动的混合液的周向流动。

本申请的有益效果在于：提供了一种通过设置有切面的分散叶片在高速转动搅拌混合时切割混合液中的团聚物以实现分散的搅拌装置及其高效搅拌桨。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1是根据本申请一种实施例高效搅拌桨的整体示意图；

图2是图1所示的高效搅拌桨的一部分的局部放大图；

图3是图1所示的高效搅拌桨的正视图；

图4是图1所示的高效搅拌桨的俯视图；

图5是图1所示的高效搅拌桨的仰视图；

图6是根据本申请一种实施例的搅拌装置的一部分的内部结构示意图；

图7是根据本申请一种实施例的搅拌装置中搅拌空间的流体仿真流动示意图；

图8是根据本申请一种实施例的搅拌装置中搅拌空间的流体仿真压力示意图；

附图标记的含义为：

100、搅拌装置；

101、搅拌罐体；101a、搅拌空间；

102、搅拌主轴；112、扰流板；

103、搅拌桨；103a、导流通道；

104、分散盘；104a、安装孔；

105、中心部；1051、凸台；1052、第二引流面；1053、导流外缘；

106、桨块部；1061、正导流面；1062、逆导流面；1063、连接面；1064、过渡外缘；

1065、安装面；1066、定位面；

107、分散叶片；1071、正切面；1072、逆切面；1073、正分流面；1074、逆分流面；

108、上叶片部；109、下叶片部；

110、导流锥；1101、第一引流面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关本申请相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图6所示，本申请的搅拌装置100包括搅拌罐体101、搅拌主轴102、搅拌桨103及搅拌电机(图中未示出)等。

具体而言，搅拌罐体101被构造为具有搅拌空间101a，搅拌桨103可转动的设置在搅拌空间101a中，对搅拌空间101a的混合液进行搅拌以混合均匀，搅拌主轴102至少部分伸入至搅拌空间101a并和搅拌桨103构成止转连接，搅拌主轴102在搅拌电机的驱动(直接驱动或间接驱动)下绕一个中心轴线转动，进而带动搅拌桨103转动对搅拌空间101a中混合液进行高速搅拌。

固液混合通常需要混合和分散两个过程，混合的过程是让多种物质快速混合，分散是利用高速旋转的桨叶切割混合液中的团聚颗粒，令团聚状态的物质细分；在实际生产中，通常会根据混合液的特点选择相应的搅拌桨103。

对于高固量和高细度的固液混合，通常会同时设置混合和分散两种搅拌桨103，然而两种不同功能的搅拌桨103同时工作时相互干扰，产生不必要的能耗。

如图1、图3至图5所示，作为具体的方案，本申请中的搅拌桨103包括：分散盘104、分散叶片107及导流锥110；分散盘104被构造具有中心部105以及设置在中心部105周边的多个桨块部106，中心部105被构造为相对一个中心轴线中心对称。中心部105形成有可供搅拌主轴102一端部分插入的安装孔104a，搅拌主轴102和安装孔104a形成过盈配合以靠摩擦力带动分散盘104转动，且分散盘104与搅拌主轴102的端部通过紧固件连接，防止两者分离。

分散叶片107设有多个，这些分散叶片107分别设置于桨块部106；分散盘104带动分散叶片107高速旋转，混合液被分散叶片107搅动，被迫高速甩向搅拌罐体101内壁；由于位于分散叶片107靠近中心轴线一侧的中间区域的转速低，搅拌空间上部的混合液势必下降填充中间区域，增加混合液在搅拌空间的流动性，促进混合液中各成分的快速混匀。导流锥110设置于中心部105的顶部且形成有第一引流面1101，引导分散盘104上部空间的混合液更加流畅的流向分散盘104，增加混合液的流动性。

中心部105形成有圆锥形的凸台1051，导流锥110安装于凸台1051，且凸台1051形成有第二引流面1052，第二引流面1052的锥度与第一引流面1101的锥度相同，使得混合液由导流锥110表面流畅的流向分散盘104。

如图1所示，具体而言，桨块部106被构造具有一个正导流面1061和一个逆导流面1062，正导流面1061和逆导流面1062设置在一个桨块部106相对的两侧且均与中心轴线倾斜相交；一个桨块部106的正导流面1061与另一个桨块部106的逆导流面1062之间形成一个在轴向倾斜延伸的导流通道103a，导流通道103a沿轴向贯通分散盘104，使得分散盘104转动时将至少部分混合液引导分散盘104的底部；具体的，导流面至少部分被构造为圆锥面的一部分，增进导流面的导流效果。

采用以上的方案，桨块部106在转动时，正导流面1061切割一部分混合液并推向搅拌空间底部，促进混合液的流动；逆导流面1062对经过导流通道103a的混合液进行引流。另外，导流通道103a在径向上敞开，使得混合液中夹杂的气泡能够从径向排出，而不会在导流通道103a内形成封闭的空腔造成大量气泡残留。

如图1至图5所示，作为优选的方案，正导流面1061与中心轴线的径向方向倾斜相交，其转动时对流经导流通道103a的混合液施加一个沿径向作用力以将混合液甩出，增加混合液的流动性。具体的，正导流面1061被构造为一个流线型的曲面。

逆导流面1062与中心轴线的径向方向倾斜相交，其在转动时将一部分流经导流通道103a的混合液沿径向导引，增加混合液的流动性。具体的，逆导流面1062被构造为一个流线型的曲面，流线型的曲面有助于降低阻力。

作为优选的方案，正导流面1061在垂直于中心轴线的投影面上的投影面积小于等于逆导流面1062在垂直于中心轴线的投影面的投影面积。这样能够让混合液进入导流通道103a时是逐渐被压缩导向分散盘104的底部的。

如图1和图2所示，作为优选的方案，正导流面1061与逆导流面1062通过连接面1063连接，使得正导流面1061与逆导流面1062的连接处具有一定的间距，保证导流通道103a中混合液的通过性。

第二引流面1052与分散盘104的顶面具有相交的导流外缘1053，连接面1063与分散盘104的顶面具有相交的过渡外缘1064，过渡外缘1064和至少部分的导流外缘1053重合，使得流经导流锥110的混合液直接被引流至导流通道103a，增强流动效果。

如图2所示，作为优选的方案，桨块部106的顶部被构造为一个弧形面；若干桨块部106的顶部被构造为在一个弧形面上。这样可以进一步降低分散盘104对混合液的阻力。

如图2和图6所示，作为优选的方案，分散盘104底面在垂直于分散轴线的投影面上的投影为一条平直的线段，且分散盘104底面接近搅拌罐体101体底面之间的间隙形成捏合区域；混合液在进入捏合区域时因空间骤然变小，混合液受分散盘104底部与搅拌罐体101底面的挤压进行捏合，提高混匀效果。

如图6所示，作为优选的方案，搅拌装置100还包括扰流板112，用于在搅拌罐体101的内壁处止挡被搅拌桨103带动的混合液的周向流动。在搅拌罐内壁相异的周向位置设置有若干扰流板112，且扰流板112沿轴向延伸，部分周向转动的混合液与扰流板112接触后在扰流板112的引导下向上攀爬，避免被混合液仅在分散盘104及分散叶片107作用下周向转动，加强了混合液的上下翻滚，上下翻动过程中实现混合，提高搅拌效果。

可选的，扰流板112固定或转动设置在搅拌罐体101内壁。其中转动设置可调节扰流板112的倾斜角度，适用于不同的搅拌转速。

如图1所示，作为优选的方案，分散叶片107被构造为具有一个正切面1071和一个逆切面1072，正切面1071和逆切面1072分别设置于分散叶片107相对的两侧，且分别与中心轴线倾斜相交；具体的，正切面1071和逆切面1072相互平行。当然，正切面1071和逆切面1072的形状不作具体限定，可采用平面、弧面等。

采用这样的方案，分散叶片107高速转动对混合液施加促进循环流动的离心力的同时，具有正切面1071的分散叶片107高速切割混合液中的团聚颗粒以对团聚颗粒进行分散，细分团聚颗粒，使得本申请的搅拌桨103同时具备搅拌混合和分散功能。而且，由于正切面1071分散的流迹顺应混合液流动轨迹，避免混合流动轨迹和分散流动轨迹相互干扰而导致不必要的能耗。

如图3所示，作为具体的方案，正切面1071、逆切面1072分别与高效搅拌桨103的旋转方向ω之间的夹角为钝角，减少混合液对分散叶片107的阻力。更具体的，正切面1071和逆切面1072分别与垂直于中心轴线的平面形成的夹角α的取值范围为60°至90°；更优的，α的取值范围为70°至80°。

如图1和图5所示，作为优选的方案，分散叶片107还被构造为具有一个正分流面1073和一个逆分流面1074，正分流面1073和逆分流面1074分别与中心轴线的径向方向倾斜相交；正分流面1073和逆分流面1074分别被构造为沿中心轴线的轴向延伸形成。具体的，正分流面1073和逆分流面1074相互平行；当然，正分流面1073和逆分流面1074的形状不作具体限定，可采用平面、弧面等。

采用这样的方案，被正切面1071切割后的混合液分别流向正分流面1073和逆分流面1074，其中正分流面1073向混合物施加径向的推力，将混合液甩出，增加混合液的流动性；逆分流面1074对流经的混合液进行引流。

如图1和图5所示，作为具体的方案，正分流面1073和逆分流面1074分别与中心轴线的径向形成的夹角β的取值范围为60°至90°；更优的，β的取值范围为70°至80°。

如图1和图3所示，作为优选的方案，桨块部106和分散叶片107的数量均设为奇数，负载降低且混合液保持较强的流动性，降低了无效能耗、共振及减少噪音；优选的，桨块部106和分散叶片107的数量均设为7个。作为具体的方案，分散叶片107包括：上叶片部108及下叶片部109；上叶片部108及下叶片部109均被构造为薄片结构；上叶片部108设置于桨块部106的上方，下叶片部109设置于桨块部106的下方，且上叶片部108和下叶片部109位于相同的径向位置。

采用这样的方案，下叶片部109高速转动时对分散盘104底部区域的混合液提供离心分散力，将混合液沿径向甩出，促进浆料的循环流动。

具体的，上叶片部108和下叶片部109分别处于分散盘104的外缘，减少分散对混合的影响，将更多的混合液引至分散盘104底部，加强混合的力度。

如图1和图4所示，作为具体的方案，桨块部106沿中心轴线轴向相对的两侧分别被构造为具有一个与中心轴线垂直的安装面1065，上叶片部108和下叶片部109分别连接至安装面1065。此安装面1065相对分散盘104的顶面或分散盘104的底面凹陷形成，且桨块部106形成有与安装面1065相互垂直的定位面1066，此定位面1066与中心轴线的径向方向倾斜相交，至少部分的逆分流面1074与定位面1066抵接，便于对分散叶片107在桨块部106进行定位，提高搅拌桨103的装配效率。

具体工作中，搅拌桨103首先采用低速运行，分散叶片107带动混合液自上而下流动，再被甩向搅拌罐体101内壁，受到扰流板112止挡后沿扰流板112上行，然后再从搅拌桨103旋转中心下行，实现了组成混合液的粉体和液体快速融合。而后，搅拌桨103逐渐加速至预设分散速度，高速运行的上叶片部108和下叶片部109不断打散团聚颗粒，混合物高速上下循环流动混合的同时进行分散。

图7为搅拌桨工作时搅拌空间中流体仿真流动示意图，其中流体的流动轨迹非常流畅，而且流体的整体速度分布趋于均匀，仅上叶片部和下叶片部周围出现了高速流动，即说明分散叶片在发挥高速分散功能。图8是搅拌桨工作时搅拌空间中流体仿真压力示意图，其中搅拌桨下部压力绝对值较高，有助于固液之间的快速混合。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种高效搅拌桨，包括：

分散盘，被构造具有中心部以及设置在所述中心部周边的若干桨块部；

其特征在于：

所述搅拌桨还包括：

若干分散叶片，分别设置于所述桨块部；

导流锥，设置于所述中心部的顶部且形成有第一引流面；

其中，所述中心部被构造为相对一个中心轴线中心对称；所述分散叶片被构造为至少具有一个切面，所述切面与所述中心轴线倾斜相交；所述桨块部被构造具有一个正导流面和一个逆导流面，所述正导流面和所述逆导流面设置在一个所述桨块部相对的两侧且均与所述中心轴线倾斜相交；一个所述桨块部的正导流面与另一个所述桨块部的逆导流面之间形成一个在轴向倾斜延伸的导流通道以使所述分散盘转动时将至少部分混合液引导至所述分散盘的底部；所述导流通道在径向上敞开；

所述正导流面与中心轴线的径向方向倾斜相交。

2.根据权利要求1所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述切面与所述高效搅拌桨的旋转方向之间的夹角为钝角。

3.根据权利要求1所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述分散叶片的切面分为正切面和逆切面，所述正切面和所述逆切面分别设置于所述分散叶片相对的两侧。

4.根据权利要求1所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述分散叶片被构造为具有一个正分流面和一个逆分流面，所述正分流面和所述逆分流面分别与所述中心轴线的径向方向倾斜相交。

5.根据权利要求4所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述正分流面和逆分流面分别被构造为沿所述中心轴线的轴向延伸形成。

6.根据权利要求1所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述分散叶片包括：

上叶片部，设置于所述桨块部的上方；

下叶片部，设置于所述桨块部的下方；

其中，所述上叶片部和下叶片部位于相同的径向位置。

7.根据权利要求6所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述桨块部沿所述中心轴线轴向相对的两侧分别被构造为具有一个与所述中心轴线垂直的安装面，所述上叶片部和下叶片部分别连接至所述安装面。

8.根据权利要求1所述的高效搅拌桨，其特征在于：

所述桨块部的顶部被构造为一个弧形面；若干桨块部的顶部被构造为在一个弧形面上。

9.一种搅拌装置，包括：

搅拌罐体，形成有搅拌空间；

其特征在于：

所述搅拌装置还包括：

如权利要求1至8任意一项所述的搅拌桨，所述搅拌桨设置在所述搅拌罐体的搅拌空间中的底部。

10.根据权利要求9所述的搅拌装置，其特征在于：

所述搅拌装置还包括：

扰流板，用于在所述搅拌罐体的内壁处止挡被所述搅拌桨带动的混合液的周向流动。

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