CN115055083A - 一种变速变向旋转搅拌装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变速变向旋转搅拌装置及工作方法，涉及搅拌设备技术领域，针对目前搅拌设备双向交替转动搅拌时对驱动机构负荷较大的问题，通过多级行星减速器进行动力传递，并对至少一级行星减速器配置离合器来调整轮架的状态，在调整轮架状态时能够对其传动比进行快速调节，从而满足搅拌组件对搅拌转速的需求，通过分时啮合达到搅拌组件交替变向转动的需求。

Description

一种变速变向旋转搅拌装置及工作方法
技术领域
本发明涉及搅拌设备技术领域，具体涉及一种变速变向旋转搅拌装置及工作方法。
背景技术
搅拌设备是化工行业中典型的过程设备，在完成搅拌混合操作中有着重要地位。搅拌设备可以通过搅拌器，运用机械作用对气液、液液、固液等形式的介质进行混合，或是通过搅拌作用促进物质之间的反应。
目前，大部分的搅拌设备受限于传动装置的结构，搅拌器多采用单向转动，搅拌介质易形成较稳定的流场，出现流动性差、不利于物质混合的混合隔离区，因此混合效果较差；在搅拌粘度较高的介质或对搅拌转速有限制的情况下尤为明显，通过双向转动正转和反转交替的方式，能够提高物质混合度。可以通过调节驱动机构输出正转和反转的方式来实现，但正转和翻转的频繁、长时间交替运行，需要驱动机构频繁启停以改变转动方向，对驱动机构产生较大负荷；目前存在利用传动机构来将单向转动转化为双向交替转动的方案，但是其转速的调节仍依赖于对驱动机构的调整，导致驱动机构难以保持稳定工作状态，转速波动可能超出驱动机构的正常工作区间，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种变速变向旋转搅拌装置及工作方法，通过多级行星减速器进行动力传递，并对至少一级行星减速器配置离合器来调整轮架的状态，在调整轮架状态时能够对其传动比进行快速调节，从而满足搅拌组件对搅拌转速的需求，通过分时啮合达到搅拌组件交替变向转动的需求。
本发明的第一目的是提供一种变速变向旋转搅拌装置，采用以下方案：
包括依次连接的驱动件、传动组件和搅拌组件，传动组件包括传动机构和依次传动的多级行星减速器，至少一级行星减速器的轮架连接有离合器，离合器控制轮架锁定或轮架随太阳轮同步转动；传动机构包括带有输出齿轮的输出轴和两个异向转动的传动齿轮，传动齿轮接入多级行星减速器输出端，两个传动齿轮与输出齿轮分时啮合，以驱动输出轴带动搅拌组件交替变向转动。
进一步地，所述传动组件安装于支架，支架对应离合器位置设有制动器，制动器与离合器共同控制轮架状态。
进一步地，所述轮架连接第一转臂，行星减速器太阳轮轴上安装有同步转动的摩擦盘，离合器安装于摩擦盘，第一转臂位于离合器与制动器之间并接受离合器和制动器作用。
进一步地，所述传动齿轮分别配合有传动轴，每个传动轴上均配合有同步齿轮，两个传动轴上对应的同步齿轮啮合，其中一个传动轴配合多级行星减速器输出端。
进一步地，所述传动齿轮为不完全齿轮，两个不完全齿轮布置在传动轴轴线的异侧，同一时刻至多一个不完全齿轮与输出齿轮啮合。
进一步地，所述两个传动齿轮等速转动。
进一步地，所述搅拌组件包括搅拌罐、搅拌器，搅拌器一端对接输出轴，另一端穿过搅拌罐壁后延伸至搅拌罐内部腔体。
进一步地，所述搅拌罐包括依次对接的筒体上封头、筒体筒节和筒体下封头，搅拌罐上设置有加料管、液位计和卸料管。
本发明的第二目的是提供一种如第一目的所述变速变向旋转搅拌装置的工作方法，包括：
驱动件通过传动组件带动搅拌组件工作，对搅拌组件内部物料进行扰动搅拌；
调节离合器状态，使轮架锁定，行星减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第一速度转动；
调节离合器状态，使轮架随太阳轮转动，减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第二速度转动；
两个传动齿轮分时啮合输出齿轮，以交替驱动输出轴，从而带动搅拌组件交替变向转动。
进一步地，对多个行星减速器配置离合器，通过调节不同行星减速器的离合器状态，改变输出轴的转动速度。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)针对目前搅拌设备双向交替转动搅拌时对驱动机构负荷较大的问题，通过多级行星减速器进行动力传递，并对至少一级行星减速器配置离合器来调整轮架的状态，在调整轮架状态时能够对其传动比进行快速调节，从而满足搅拌组件对搅拌转速的需求，通过分时啮合达到搅拌组件交替变向转动的需求。
(2)采用不完全齿轮机构，两个转向相反的不完全齿轮交替地与输出齿轮轴啮合，能够使搅拌器正反向转动，破坏搅拌过程中产生的混合隔离区，增强搅拌介质的循环作用，从而获得较好的搅拌效果。
(3)采用行星齿轮变速机构，配有电磁离合器、电磁制动器，通过电磁离合器与电磁制动器的结合、分离，使正反转变速装置具有多个档位的输出参数，实现搅拌器正转和反转时的速度大小可调，换向频率可调，以适应不同工作状况。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1或2中变速变向旋转搅拌装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1或2中变速变向旋转搅拌装置的俯视示意图。
图3为本发明实施例1或2中正反转变速装置的内部结构示意图。
图4为本发明实施例1或2中搅拌器的结构示意图。
图5为本发明实施例1或2中搅拌器的俯视结构示意图。
图中，1.电动机，2.正反转变速装置，3.联轴器，4.机架，5.凸缘法兰，6.视镜，7.筒体上封头，8.筒体筒节，9.耳式支座，10.夹套筒节，11.温度计口，12.夹套下封头，13.冷却水进口管，14.卸料管，15.筒体下封头，16.搅拌器，16-1.轮毂，16-2.圆盘，16-3.桨叶，17.搅拌轴，18.挡板，19.冷却水出口管，20.加料管，21.液位计口，22.吊耳，23.输入轴，24.摩擦盘，25.第一电磁离合器，26.第一转臂，27.第一电磁制动器，28.第一行星轮，29.第一太阳轮，30.第一内齿轮，31.第二电磁制动器，32.第二内齿轮，33.第二电磁离合器，34.第二转臂，35.圆锥销，36.齿轮b，37.齿轮c，38.齿轮e，39.第五轴，40.输出齿轮轴，41.第六轴，42.齿轮g，43.齿轮d，44.第四齿轮轴，45.第三转臂，46.第三内齿轮，47.第三太阳轮，48.第三行星轮，49.第三轴，50.第二太阳轮，51.第二行星轮，52.第二轴。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中，如图1-图5所示，给出一种变速变向旋转搅拌装置。
如图1所示变速变向旋转搅拌装置，用于对物料进行搅拌，并能够对搅拌方向、搅拌速度进行调节，通过多级行星减速器进行动力传递，并对至少一级行星减速器配置离合器来调整轮架的状态，在调整轮架状态时能够对其传动比进行快速调节，从而满足搅拌组件对搅拌转速的需求，提高物料混合度，降低驱动机构的负载。
结合图1、图3，变速变向旋转搅拌装置主要包括依次连接的驱动件、传动组件和搅拌组件，传动组件包括正反转变速调节装置，驱动件可以选用电动机1，搅拌组件包括罐体，罐体顶端轴心处装有机架4，机架4上连接有正反转变速装置2、电动机1，电动机1通过正反转变速调节装置驱动搅拌组件动作，正反转变速装置2输出轴通过联轴器3与搅拌轴17相连接，所述搅拌轴17上安装有两个型式相同的搅拌器16；搅拌组件能够对其内部承载的物料进行搅拌。
正反转变速装置2能够将电动机1输出的单向旋转运动转换为正反向旋转运动，正反转变速调节装置包括传动机构和依次传动的多级行星减速器，至少一级行星减速器的轮架连接有离合器，离合器控制轮架锁定或轮架随太阳轮同步转动。多级行星减速器的输入端接入驱动件，输出端接入传动组件。
传动机构包括带有输出齿轮的输出轴和两个异向转动的传动齿轮，传动齿轮接入多级行星减速器输出端，两个传动齿轮与输出齿轮分时啮合，以驱动输出轴带动搅拌组件交替变向转动。
如图1、图2所示，搅拌罐体包括筒体筒节8，筒体筒节8顶部装有可拆卸的椭圆形筒体上封头7，筒体筒节8底部连接有不可拆卸的椭圆形筒体下封头15，筒体筒节8内壁均布有多块挡板18，可减少搅拌过程中介质的切向流动；筒体上封头7开设有加料管20、液位计口21、凸缘法兰5、视镜6、吊耳22，筒体下封头15开设有卸料管14，加料管20与筒体内部空间连通，需要进行搅拌操作的料液可通过该管被注入筒体内，液位计口21用于安装液位计，以监测筒体内料液的液位高度，凸缘法兰5用于安装传动装置，视镜6用于观察筒体内部的工作状况，吊耳22用于吊装筒体上封头7；卸料管14与筒体内部空间连通，料液完成搅拌操作后可从该管排出。
搅拌罐体还包括夹套筒节10，夹套筒节10底部连接有不可拆卸的椭圆形夹套下封头12，夹套筒节10上开设有冷却水出口管19、温度计口11且安装有耳式支座9，夹套下封头12开设有冷却水进口管13。用于与筒体内料液进行热交换的冷却水，从冷却水进口管13注入，充满夹套内部空间，完成热交换后从冷却水出口管19排出。温度计口11可安装测温装置，监测工作中料液的温度，搅拌设备通过耳式支座9固定在基础或其它结构上。加料管20、卸料管14及冷却水进、出口管19上均设置有阀门，用于控制其导通和关闭。
搅拌罐体顶部设有机架4，机架4顶部连接有正反转变速装置2，正反转变速装置2与电动机1相连接，正反转变速装置2的输出轴通过联轴器3与搅拌轴17相连接。搅拌轴17与筒体上封头7之间设有轴封，使筒体内部保持密封状态。电动机1输出的单向旋转运动经正反转变速装置2转换为正反向旋转运动，再通过联轴器3的作用，将运动传递到搅拌轴17，使搅拌器16完成正反转搅拌
如图4、图5，搅拌器16包括圆盘16-2，圆盘16-2与轮毂16-1相连接，轮毂16-1与搅拌轴17相连接，圆盘16-2上有多个桨叶16-3；桨叶16-3为平直叶片，各桨叶16-3在圆盘16-2上沿圆周均匀分布。
如图3所示，正反转变速装置2采用行星齿轮变速机构和不完全齿轮机构，正反转变速装置2包括箱体，箱体内部依次布置有输入轴23、第二轴52、第三轴49、第四齿轮轴44、第五轴39、第六轴41以及输出齿轮轴40。
输入轴23上装有摩擦盘24、第一行星排，第一行星排作为第一级行星减速器，第一行星排包括第一太阳轮29、第一行星轮28、第一内齿轮30及第一转臂26。第一转臂26能够与摩擦盘24或箱体结合与分离，第一太阳轮29通过键联接固定在输入轴23上，将输入轴23从电动机1传递来的运动，通过与第一行星轮28啮合，将动力传递给与第一行星轮28啮合的第一内齿轮30，第一行星轮28与第一内齿轮30相啮合，第一内齿轮30通过键联接再带动第二轴52转动。
第二太阳轮50通过键联接固定在第二轴52上，第二行星排作为第二级行星减速器，第二行星排包括第二太阳轮50、第二行星轮51、第二内齿轮32及第二转臂34。第二内齿轮32能够与箱体或第二转臂34结合与分离，第二太阳轮50固定在第二轴52上，与第二行星轮51相啮合，第二行星轮51与第二内齿轮32相啮合，第二轴52的运动通过齿轮啮合，从第二太阳轮50传递给第二行星轮51，再通过齿轮啮合传递给第二转臂34，第二转臂34的键联接带动第三轴49转动。
第三轴49上装有第三行星排，第三行星排作为第三级行星减速器，第三行星排包括第三太阳轮47、第三行星轮48及第三转臂45，第三行星排的第三内齿轮46通过圆锥销35固定在箱体上。第三太阳轮47通过键联接固定在第三轴49上，与第三行星轮48相啮合，第三行星轮48与第三内齿轮46相啮合，通过啮合作用，动力从第三轴49经第三太阳轮47、第三行星轮48传递到第三转臂45，再通过第三转臂45的键联接，将动力传递到第四齿轮轴44上。
第四齿轮轴44与第五轴39上的齿轮b36相啮合，第五轴39上的齿轮c37与第六轴41上的齿轮d43相啮合，第五轴39上的不完全齿轮e38和第六轴41上的不完全齿轮g42，两者的转向相反，齿数均小于或等于正常齿轮的一半，即至多一半圆周上有轮齿，一半圆周光滑，两不完全齿轮交替地与输出齿轮轴40相啮合，能够使输出齿轮轴40正反向转动。
摩擦盘24装有第一电磁离合器25，第一电磁离合器25能够使摩擦盘24与第一转臂26结合在一起转动。箱体装有第一电磁制动器27，第一电磁制动器27能够使第一转臂26与箱体结合，从而使第一转臂26被制动。
箱体装有第二电磁制动器31，第二电磁制动器31能够使第二内齿轮32与箱体结合，从而使第二内齿轮32被制动。第二转臂34装有第二电磁离合器33，第二电磁离合器33能够使第二转臂34与第二内齿轮32结合在一起转动。
通过多级行星减速器进行动力传递，并对至少一级行星减速器配置离合器来调整轮架的状态，在调整轮架状态时能够对其传动比进行快速调节，从而满足搅拌组件对搅拌转速的需求，通过分时啮合达到搅拌组件交替变向转动的需求。
实施例2
本发明的另一典型实施方式中，如图1-图5所示，给出一种变速变向旋转搅拌装置的工作方法。
利用实施例1中的变速变向旋转搅拌装置的工作方法，包括：
驱动件通过传动组件带动搅拌组件工作，对搅拌组件内部物料进行扰动搅拌；
调节离合器状态，使轮架锁定，行星减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第一速度转动；
调节离合器状态，使轮架随太阳轮转动，减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第二速度转动；
两个传动齿轮分时啮合输出齿轮，以交替驱动输出轴，从而带动搅拌组件交替变向转动。
对多个行星减速器配置离合器，通过调节不同行星减速器的离合器状态，改变输出轴的转动速度。
结合实施例1，该工作方法能够实现多档位变速。
第一档：第一电磁制动器27和第二电磁制动器31通电，第一转臂26与第二内齿轮32被制动，输入轴23的动力从输入轴23经第一太阳轮29传递给第一行星轮28，再经第一内齿轮30、第二轴52、第二太阳轮50、第二行星轮51、第二转臂34、第三轴49、第三太阳轮47、第三行星轮48、第三转臂45、第四齿轮轴44、齿轮b36传递给第五轴39。此时动力分两路传递，一路经不完全齿轮e38传递给输出齿轮轴40，一路经齿轮c37、齿轮d43、第六轴41、不完全齿轮g42传递给输出齿轮轴40。
第二挡：第一电磁离合器25和第二电磁制动器31通电，第一转臂26与摩擦盘24结合在一起，整个第一行星排变成一个整体旋转，第二内齿轮32被制动。输入轴23动力经第一行星排、第二轴52、第二太阳轮50、第二行星轮51、第二转臂34、第三轴49、第三太阳轮47、第三行星轮48、第三转臂45、第四齿轮轴44、齿轮b36传递给第五轴39。此时动力分两路传递，一路经不完全齿轮e38传递给输出齿轮轴40，一路经齿轮c37、齿轮d43、第六轴41、不完全齿轮g42传递给输出齿轮轴40。
第三挡：第一电磁制动器27和第二电磁离合器33通电，第一转臂26被制动，第二内齿轮32与第二转臂34结合在一起，整个第二行星排变成一个整体旋转。输入轴23动力经第一太阳轮29、第一行星轮28、第一内齿轮30、第二轴52、第二行星排、第三轴49、第三太阳轮47、第三行星轮48、第三转臂45、第四齿轮轴44、齿轮b36传递给第五轴39。此时动力分两路传递，一路经不完全齿轮e38传递给输出齿轮轴40，一路经齿轮c37、齿轮d43、第六轴41、不完全齿轮g42传递给输出齿轮轴40。
第四挡：第一电磁离合器25和第二电磁离合器33通电，第一行星排和第二行星排变成一个整体旋转。输入轴23动力经第一行星排、第二轴52、第二行星排、第三轴49、第三太阳轮47、第三行星轮48、第三转臂45、第四齿轮轴44、齿轮b36传递给第五轴39。此时动力分两路传递，一路经不完全齿轮e38传递给输出齿轮轴40，一路经齿轮c37、齿轮d43、第六轴41、不完全齿轮g42传递给输出齿轮轴40。
控制搅拌器16能够正反向转动，且正转和反转时速度的大小可调，换向频率可调。正反向转动的搅拌模式，促进介质混合，增强搅拌效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，包括依次连接的驱动件、传动组件和搅拌组件，传动组件包括传动机构和依次传动的多级行星减速器，至少一级行星减速器的轮架连接有离合器，离合器控制轮架锁定或轮架随太阳轮同步转动；传动机构包括带有输出齿轮的输出轴和两个异向转动的传动齿轮，传动齿轮接入多级行星减速器输出端，两个传动齿轮与输出齿轮分时啮合，以驱动输出轴带动搅拌组件交替变向转动。
2.如权利要求1所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述传动组件安装于支架，支架对应离合器位置设有制动器，制动器与离合器共同控制轮架状态。
3.如权利要求2所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述轮架连接第一转臂，行星减速器太阳轮轴上安装有同步转动的摩擦盘，离合器安装于摩擦盘，第一转臂位于离合器与制动器之间并接受离合器和制动器作用。
4.如权利要求1所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述传动齿轮分别配合有传动轴，每个传动轴上均配合有同步齿轮，两个传动轴上对应的同步齿轮啮合，其中一个传动轴配合多级行星减速器输出端。
5.如权利要求1所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述传动齿轮为不完全齿轮，两个不完全齿轮布置在传动轴轴线的异侧，同一时刻至多一个不完全齿轮与输出齿轮啮合。
6.如权利要求5所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述两个传动齿轮等速转动。
7.如权利要求1所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述搅拌组件包括搅拌罐、搅拌器，搅拌器一端对接输出轴，另一端穿过搅拌罐壁后延伸至搅拌罐内部腔体。
8.如权利要求7所述的变速变向旋转搅拌装置，其特征在于，所述搅拌罐包括依次对接的筒体上封头、筒体筒节和筒体下封头，搅拌罐上设置有加料管、液位计和卸料管。
9.一种如权利要求1-8任一项所述变速变向旋转搅拌装置的工作方法，其特征在于，包括：
驱动件通过传动组件带动搅拌组件工作，对搅拌组件内部物料进行扰动搅拌；
调节离合器状态，使轮架锁定，行星减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第一速度转动；
调节离合器状态，使轮架随太阳轮转动，减速器的太阳轮通过行星轮带动齿圈转动，齿圈带动下级行星减速器运动，从而使输出轴以第二速度转动；
两个传动齿轮分时啮合输出齿轮，以交替驱动输出轴，从而带动搅拌组件交替变向转动。
10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，对多个行星减速器配置离合器，通过调节不同行星减速器的离合器状态，改变输出轴的转动速度。
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