CN115121155B - 多位搅拌设备及其搅拌桨 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多位搅拌设备及其搅拌桨，其中搅拌桨包括轴套，用于连接驱动搅拌桨绕中心轴线转动的驱动轴；搅拌桨还包括：若干桨叶，至少部分相对轴套悬空设置以使轴套周边形成多个至少由桨叶环绕而成的过流通道；其中，桨叶以周向阵列的方式重复设置在轴套的外侧。本申请的有益之处在于：提供了一种形成有过流通道的桨叶对流经的浆料主动施加轴向的作用力以增大轴向流速和轴向流动区域的多位搅拌设备及其搅拌桨。

Description

多位搅拌设备及其搅拌桨

技术领域

本申请涉及搅拌设备领域，具体而言，涉及一种多位搅拌设备及其搅拌桨。

背景技术

搅拌机广泛应用于新能源行业、涂料行业、化妆品行业、食品行业、LED涂膜行业、柔性电路制造等。尤其对锂离子电池正负材料的分散制浆及各种纳米材料(如纳米氧化铝、纳米钛酸锂)等的分散，具有较高的分散效率及优异的分散品质。

相关技术中，采用锯齿状的分散盘进行高速匀浆，其提供径向的分散能力及部分的轴向分散力，然而分散盘轴向的分散力是分散盘处的浆料沿径向甩出后，浆料被动填充至分散盘位置所形成的浆料流动，其形成的轴向流动区域和轴向流速受限，在轴向上的混炼效果不佳。

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多位搅拌设备及其搅拌桨，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搅拌桨，包括：轴套，用于连接驱动搅拌桨绕中心轴线转动的驱动轴；搅拌桨还包括：若干桨叶，至少部分相对轴套悬空设置以使轴套周边形成多个至少由桨叶环绕而成的过流通道；其中，桨叶以周向阵列的方式重复设置在轴套的外侧。

进一步的，桨叶被构造为具有至少一个桨面，过流通道形成于桨面和轴套之间，其中，桨面被定义为一母线沿一根导线延伸形成。

进一步的，桨叶还被构造为至少具有正桨面和逆桨面，正桨面和逆桨面设置在一个桨叶相对的两侧且均与中心轴线倾斜相交。

进一步的，桨叶还被构造为具有内桨面和外桨面，内桨面和外桨面均分别与正桨面和逆桨面相交；其中，桨叶至少由内桨面、外桨面、正桨面及逆桨面合围而成。

进一步的，桨叶包括：悬空部，设置于相对轴套相异的径向位置；第一连接部，用于将悬空部的一端连接至轴套；第二连接部，用于将悬空部的另一端连接至轴套。

进一步的，第一连接部和轴套的接合处与第二连接部和轴套的接合处位于相异的轴向位置。

进一步的，第一连接部和轴套的接合处与第二连接部和轴套的接合处位于相异的周向位置。

进一步的，第二连接部在平行于中心轴线的投影面上所形成的投影边缘轮廓至少具有一个与中心轴线垂直的平直轮廓。

进一步的，第一连接部形成有内分流面，悬空部形成有内扰流面，第二连接部形成有内导流面；其中，至少由内分流面、内扰流面及内导流面构成内桨面，且内分流面的法向量与内导流面的法向量之间的夹角为钝角；

第一连接部形成有外分流面，悬空部形成有外扰流面，第二连接部形成有外导流面；其中，至少由外分流面、外扰流面及外导流面构成外桨面，且外分流面的法向量与外导流面的法向量之间的夹角为钝角。

作为本申请的第二方面，本申请的一些实施例提供了一种多位搅拌设备，包括：搅拌罐体，形成有用于容纳浆料的罐内空间；若干搅拌捻刀，可转动地设置于搅拌空间内以搅动罐内空间中的浆料；驱动器，用于驱动搅拌捻刀以使搅拌捻刀自转的同时围绕一个公转轴线转动；多位搅拌设备还包括：如上述任一项的搅拌桨；驱动轴，连接至搅拌桨以带动搅拌桨自转且环绕公转轴线公转；分散盘，设置于搅拌空间以在其转动时高速匀浆；分散轴，连接至分散盘以带动分散盘自转且环绕公转轴线公转；其中，搅拌桨与分散盘位于相异的周向位置。

本申请的有益效果在于：提供了一种形成有过流通道的桨叶对流经的浆料主动施加轴向的作用力以增大轴向流速和轴向流动区域的多位搅拌设备及其搅拌桨。

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的搅拌桨的整体示意图；

图2是图1所示的搅拌桨的正视图；

图3是图1所示的搅拌桨的俯视图；

图4是根据本申请一种实施例的多位搅拌设备的整体示意图；

图5是图4所示的多位搅拌设备的一部分的局部放大图；

图6是图4所示的多位搅拌设备中搅拌捻刀的整体示意图；

图7是图4所示的多位搅拌设备的一部分的结构示意图；

图8是本申请中分散盘的速度流线仿真图；

图9是本申请中搅拌桨的速度流线仿真图。

附图标记的含义为：

100、多位搅拌设备；

101、搅拌罐体；

102、搅拌盖体；103、升降装置；

104、搅拌捻刀；1041、联动轴；1042、横切部；1043、竖切部；

105、分散盘；106、分散轴；

107、驱动轴；

200、搅拌桨；200a、过流通道；

201、轴套；201a、中心孔；201b、销孔；201c、第一基面；201d、第二基面；

202、桨叶；

202a、正桨面；202b、逆桨面；202c、内桨面；202d、外桨面；

2021、悬空部；2021a、内扰流面；2021b、外扰流面；

2022、第一连接部；2022a、内分流面；2022b、外分流面；

2023、第二连接部；2023a、内导流面；2023b、外导流面；

2024、第一弧部；2024a、内过渡面；2024b、外过渡面；

2025、第二弧部；2025a、内连接面；2025b、外连接面。

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4至图7所示，本申请的多位搅拌设备100包括：搅拌罐体101、搅拌盖体102、升降装置103、搅拌捻刀104、驱动器、分散盘105及分散轴106等。

具体而言，搅拌罐体101形成有用于容纳浆料的罐内空间；搅拌捻刀104设置有多个，这些搅拌捻刀104环绕一个公转轴线间隔设置，其转动时对罐内空间中的浆料进行搅动以促进混匀。驱动器(未图示)用于驱动搅拌捻刀104，使得搅拌捻刀104自转的同时围绕一个公转轴线转动(这里的驱动器驱动搅拌捻刀104自转加公转的采用常规的传动方式，如行星齿轮传动)；分散盘105设置于搅拌空间，且其与搅拌捻刀104位于公转轴线相异的周向位置；分散盘105被构造为锯齿状，其高速转动时提供公转轴线径向分散能力；分散轴106连接至分散盘105，带动分散盘105自转且环绕公转轴线转动；具体的，分散轴106和搅拌捻刀104至少由一驱动器控制。

具体的，搅拌捻刀104成对使用，且这些搅拌捻刀104同时开启和关闭，保证搅拌捻刀104公转时的离心力平衡。搅拌捻刀104包括：联动轴1041、横切部1042及竖切部1043，联动轴1041连接至竖切部1043，横切部1042和竖切部1043相连接形成闭环结构。

本申请的多位搅拌设备100具体运行时，首先搅拌捻刀104低速运转，对组成浆料的粉体和液体进行初步混合。待运行至设定时间后，分散盘105高速运转对浆料提供离心方向的作用力，离心方向的作用力将一部分浆料推向搅拌罐体101内壁，提供径向分散能力，而分散盘105上方和下方附近的浆料势必填充至分散盘105位置，进而提供部分的轴向分散力，在分散盘105附近形成微循环，促进罐内空间中浆料的流动性，提高混炼效果。

实际混炼过程中，锯齿状的分散盘105仅能在其设置的高度区域提供较强径向的分散能力及部分的轴向分散力，然而由于此轴向的分散力是浆料被动填充至分散盘105位置所形成的浆料流动，其形成的轴向流动区域和轴向流速受限。

为解决分散盘105作用区域的局限性，在同一根分散轴106安装有多个分散盘105，这些分散盘105位于公转轴线相异的轴向位置，进而对罐内空间的不同轴向区域的浆料进行分散，增大分散盘105的作用区域，减少混炼时间。然而，如图8所示，不同轴向位置的分散盘105仅能促进其各自能作用区域内的浆料循环流动，对于罐内空间内整体浆料在轴向上的混匀效果并不理想，且多个分散盘105的成本高。

如图4和图5所示，作为优选的方案，本申请的多位搅拌设备100还包括：搅拌桨200及驱动轴107；驱动轴107连接至搅拌桨200以带动搅拌桨200自转且环绕公转轴线公转，搅拌桨200与分散盘105位于公转轴线相异的周向位置；具体的，在公转轴线的圆周位置上，分散盘105与搅拌桨200相距180度圆弧设置，分散盘105和搅拌桨200同时开启和关闭，保证在两者公转时离心力能平衡。

如图1至图3所示，作为具体的方案，本申请的搅拌桨200包括轴套201及桨叶202；轴套201用于连接驱动搅拌桨200绕中心轴线转动的驱动轴107，其被构造为具有可供至少部分的驱动轴107插入的中心孔201a；轴套201沿其自身旋转中心的径向形成有销孔201b，销钉穿过销孔201b并插入至驱动轴107以实现驱动轴107与轴套201的止转配合，并限制驱动轴107与轴套201在周向上的相对移动导致脱离。可选的，驱动轴107与轴套201通过键连接以止转配合。

作为优选的方案，桨叶202设置有多个，这些桨叶202以圆周阵列的方式重复设置在轴套201的外侧，至少部分桨叶202相对轴套201悬空设置以使轴套201周边形成多个至少由桨叶202环绕而成的过流通道200a。这些过流通道200a的入口角和出口角可根据需求作相应的设计。

采用这样的方案，桨叶202在高速转动时强制剪切打散浆料，在离心力作用下一部分的浆料沿径向甩出，并且此时桨叶202附近区域的另一部分浆料在桨叶202的搅动下流经过流通道200a，这部分的浆料在流经过流通道200a时被桨叶202主动施加部分沿轴向的作用力，使得这部分浆料获得较大的沿轴向的流速，进而获得轴向上更大的流动区域，提高混炼效果。如图9所示，仅设置一个搅拌桨200即可提供整个罐内空间内浆料沿轴向循环流动的轴向分散力。通过搅拌桨200和分散盘105的配合使用，保证径向的分散能力不降低的同时增加轴向分散能力。

如图3所示，优选的，桨叶202在周向上均匀间隔布置有三个，且各桨叶202在垂直于中心轴线的投影面上的投影轮廓互不重合，避免各桨叶202之间相互影响而降低对浆料的作用效果。

如图1至图2所示，作为优选的方案，桨叶202被构造为至少具有一个正桨面202a和一个逆桨面202b，正桨面202a和逆桨面202b设置在一个桨叶202相对的两侧且均与中心轴线倾斜相交；当搅拌桨200正向转动(此“正向”定义为图2中搅拌桨200顺时针转动的方向)时，正桨面202a对罐内空间中的浆料施加一个沿轴向向下的作用力，增加浆料在轴向上的流动性，逆桨面202b在其转动时将一部分的混合物沿轴向导引，增加混合物的流动性。当搅拌桨200反向转动(此“反向”定义为图2中搅拌桨200逆时针转动的方向)时，正桨面202a和逆桨面202b的作用相互调换。具体的，正桨面202a和逆桨面202b均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。

如图1至图2所示，作为优选的方案，桨叶202还被构造为具有内桨面202c和外桨面202d，内桨面202c和外桨面202d均分别与正桨面202a和逆桨面202b相交，过流通道200a至少形成于内桨面202c和轴套201之间，内桨面202c对流经过流通道200a的浆料进行导向施加一部分的轴向力，促进浆料的流动；桨叶202至少由内桨面202c、外桨面202d、正桨面202a及逆桨面202b合围而成。具体的，内桨面202c、外桨面202d、正桨面202a及逆桨面202b分别由各自的母线沿一根导线延伸形成。

如图1至图3所示，作为具体的方案，桨叶202包括：悬空部2021、第一连接部2022及第二连接部2023；悬空部2021设置于相对轴套201相异的径向位置，第一连接部2022将悬空部2021的一端连接至轴套201，第二连接部2023将悬空部2021的另一端连接至轴套201；第一连接部2022和轴套201的接合处与第二连接部2023和轴套201的接合处位于相异的轴向位置。采用这样的方式，使得悬空部2021沿中心轴线的轴向具有跨度，保证桨叶202对浆料的搅动效果。

如图1至图3所示，作为优选的方案，第一连接部2022和轴套201的接合处与第二连接部2023和轴套201的接合处位于相异的周向位置。采用这样的方案，使得至少部分的悬空部2021与中心轴线倾斜相交，使得桨叶202转动时对一部分的浆料提供轴向上的作用力，增大这部分的浆料沿轴向的流速。另外，在此设置的基础上，使得正桨面202a和逆桨面202b相对中心轴线倾斜设置。

如图1至图3所示，作为优选的方案，第一连接部2022形成有内分流面2022a，悬空部2021形成有内扰流面2021a，第二连接部2023形成有内导流面2023a；内桨面202c至少由内分流面2022a、内扰流面2021a及内导流面2023a构成；内分流面2022a的法向量与内导流面2023a的法向量之间的夹角为钝角，即内分流面2022a斜向下设置，内导流面2023a斜向上设置，且内分流面2022a和内导流面2023a面向相反的旋转方向；而且，内扰流面2021a部分扭转后两端分别与内分流面2022a、内导流面2023a相接。采用这样的方案，当搅拌桨200正向转动时，内导流面2023a和至少部分靠近内导流面2023a的内扰流面2021a对流经过流通道200a的浆料施加轴向的作用力；当搅拌桨200反向转动时，内分流面2022a和至少部分靠近内分流面2022a的内扰流面2021a对流经过流通道200a的浆料施加轴向的作用力；通过对内分流面2022a、内扰流面2021a及内导流面2023a安装角度的限定，进一步提高轴向方向的流速和流动区域。

第一连接部2022形成有外分流面2022b，悬空部2021形成有外扰流面2021b，第二连接部2023形成有外导流面2023b；外桨面202d至少由外分流面2022b、外扰流面2021b及外导流面2023b构成；外分流面2022b的法向量与外导流面2023b的法向量之间的夹角为钝角，即外分流面2022b斜向上设置，外导流面2023b斜向下设置，且外分流面2022b和外导流面2023b面向相反的旋转方向；而且，外扰流面2021b部分扭转后两端分别与外分流面2022b、外导流面2023b相接。采用这样的方案，当搅拌桨200正向转动时，外分流面2022b和至少部分靠近外分流面2022b的外扰流面2021b对流经过流通道200a的浆料施加轴向的作用力；当搅拌桨200反向转动时，外导流面2023b和至少部分靠近外导流面2023b的内扰流面2021a对流经过流通道200a的浆料施加轴向的作用力；通过对外分流面2022b、外扰流面2021b及外导流面2023b安装角度的限定，进一步提高轴向方向的流速和流动区域。

如图2所示，作为进一步的方案，第二连接部2023在平行于中心轴线的投影面上所形成的投影边缘轮廓至少具有一个与中心轴线垂直的平直轮廓。采用这样的方式，使得经第二连接部2023施加轴向力而甩向搅拌罐体101的底部的浆料具有近似相同的速度矢量，进而搅拌桨200与搅拌罐体101底部之间形成的均匀地循环流动区域，避免形成紊流而影响持续混匀效果。

作为优选的方案，桨叶202还包括第一弧部2024及第二弧部2025；第一弧部2024连接在第一连接部2022和悬空部2021之间，进而在第一连接部2022和悬空部2021之间形成平滑过渡；第二弧部2025连接在第二连接部2023和悬空部2021之间以在第二连接部2023和悬空部2021之间形成平滑过渡。

如图1至图3所示，作为进一步的方案，第一弧部2024形成有内过渡面2024a及外过渡面2024b；内过渡面2024a位于内分流面2022a和内扰流面2021a之间，同样的，内过渡面2024a在搅拌桨200反向转动时对浆料施加沿轴向的作用力；外过渡面2024b位于外分流面2022b和外扰流面2021b之间，外过渡面2024b在搅拌桨200正向转动时对浆料施加沿轴向的作用力。通过内过渡面2024a及外过渡面2024b的设置，进一步提高搅拌桨200的轴向分散能力。

第二弧部2025形成有内连接面2025a和外连接面2025b；内连接面2025a位于内导流面2023a和内扰流面2021a之间，内连接面2025a在搅拌桨200正向转动时对浆料施加沿轴向的作用力；外连接面2025b位于外导流面2023b和外扰流面2021b之间，外连接面2025b在搅拌桨200反向转动时对浆料施加沿轴向的作用力。通过内连接面2025a和外连接面2025b的设置，进一步提高搅拌桨200的轴向分散能力。

如图2所示，作为优选的方案，轴套201在轴向上具有相对的第一基面201c和第二基面201d，以一个平行于中心轴线的平面建立投影面，以第一基面201c在投影面上的投影至第二基面201d在投影面上的投影之间的距离为L1，以第一弧部2024在投影面至第二基面201d在投影面上的投影之间的最大距离为L2，其中L2＞L1。采用这样的方案，使得至少部分的第一弧部2024突出于第一基面201c，使得桨叶202对浆料具有更大的作用表面，浆料获得更大的轴向流速。

具体的，搅拌盖体102与搅拌罐体101配合使用，搅拌捻刀104、驱动器、驱动轴107及分散轴106等分别安装在搅拌盖体102；搅拌罐体101在升降装置103的驱动下与搅拌盖体102盖合或分离，其中升降装置103采用常规方式(如液压缸与导轨配合驱动升降)。

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 (6)

1.一种搅拌桨，包括：

轴套，用于连接驱动所述搅拌桨绕中心轴线转动的驱动轴；

其特征在于：

所述搅拌桨还包括：

若干桨叶，至少部分相对所述轴套悬空设置以使所述轴套周边形成多个至少由所述桨叶环绕而成的过流通道；

其中，所述桨叶以周向阵列的方式重复设置在所述轴套的外侧；

所述桨叶还被构造为具有内桨面和外桨面；

所述桨叶包括：

悬空部，设置于相对所述轴套相异的径向位置；

第一连接部，用于将所述悬空部的一端连接至所述轴套；

第二连接部，用于将所述悬空部的另一端连接至所述轴套；

所述第一连接部和轴套的接合处与所述第二连接部和轴套的接合处位于相异的轴向位置；

所述第一连接部和轴套的接合处与所述第二连接部和轴套的接合处位于相异的周向位置；

所述第一连接部形成有内分流面，所述悬空部形成有内扰流面，所述第二连接部形成有内导流面；其中，至少由所述内分流面、内扰流面及内导流面构成内桨面，所述内分流面的法向量与内导流面的法向量之间的夹角为钝角；内扰流面部分扭转后两端分别与内分流面、内导流面相接；

所述第一连接部形成有外分流面，所述悬空部形成有外扰流面，所述第二连接部形成有外导流面；其中，至少由所述外分流面、外扰流面及外导流面构成所述外桨面，所述外分流面的法向量与外导流面的法向量之间的夹角为钝角；外扰流面部分扭转后两端分别与外分流面、外导流面相接。

2.根据权利要求1所述的搅拌桨，其特征在于：

所述桨叶被构造为具有至少一个桨面，所述过流通道形成于所述桨面和所述轴套之间，其中，所述桨面被定义为一母线沿一根导线延伸形成。

3.根据权利要求2所述的搅拌桨，其特征在于：

所述桨叶还被构造为至少具有正桨面和逆桨面，所述正桨面和所述逆桨面设置在一个所述桨叶相对的两侧且均与所述中心轴线倾斜相交。

4.根据权利要求3所述的搅拌桨，其特征在于：

所述内桨面和所述外桨面均分别与正桨面和逆桨面相交；其中，所述桨叶至少由内桨面、外桨面、正桨面及逆桨面合围而成。

5.根据权利要求1所述的搅拌桨，其特征在于：

所述第二连接部在平行于所述中心轴线的投影面上所形成的投影边缘轮廓至少具有一个与中心轴线垂直的平直轮廓。

6.一种多位搅拌设备，包括：

搅拌罐体，形成有用于容纳浆料的罐内空间；

若干搅拌捻刀，可转动地设置于所述搅拌空间内以搅动所述罐内空间中的浆料；

驱动器，用于驱动所述搅拌捻刀以使所述搅拌捻刀自转的同时围绕一个公转轴线转动；

其特征在于：

所述多位搅拌设备还包括：

如权利要求1至5任一项所述的搅拌桨；

驱动轴，连接至所述搅拌桨以带动所述搅拌桨自转且环绕所述公转轴线公转；

分散盘，设置于所述搅拌空间以在其转动时高速匀浆；

分散轴，连接至所述分散盘以带动所述分散盘自转且环绕所述公转轴线公转；

其中，所述搅拌桨与所述分散盘位于相异的周向位置。