CN115382441A - 一种多维度液料搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多维度液料搅拌装置，有效的解决了单轴搅拌设备搅拌效率低、多轴搅拌设备结构复杂的问题；解决的技术方案包括罐体，罐体内设有一个上圆板和一个下圆板和多个搅拌单元，每个搅拌单元包括一个沿圆板径向设置的搅拌杆，每个搅拌杆上固定有若干搅拌爪，每个搅拌杆的内端均固定有一个圆球体，圆球体夹在上圆板和下圆板之间，罐体的顶部装有一个类凸轮体，每个搅拌杆的中部均安装有一个铰接单元，铰接单元能随搅拌单元公转但不能上下移动，圆板转动会搓动搅拌单元自转并公转，类凸轮体带动圆板上下移动会使搅拌单元上下摆动；本发明可同时实现搅拌单元的自转、公转和摆动，能够对罐体内部的横向和竖向进行全方位的搅拌。

Description

一种多维度液料搅拌装置

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体是一种多维度液料搅拌装置。

背景技术

在化工领域，液体原料之间混合反应是极为常见的，为了加快其混合速度，促进其迅速且充分的完成化学反应，常常将各组分原料置于搅拌罐内搅拌；目前的搅拌罐的搅拌单元大多绕固定单轴转动，搅拌的自由度少，搅拌死角多，效率较低，对于流动性较好的稀料该缺陷还不是很明显，但是对于一些比较粘稠、流动性差的或一些胶状原料来说，这种缺陷就尤为明显了。

为了解决上述缺陷，也出现了一些多轴搅拌设备，增加了搅拌单元转动的自由度，但是都是各轴运动相互叠加，即后一转动轴集成在前一转动轴上，这样就造成了设备结构复杂，且后一转动轴的驱动电机始终处于随前一转动轴转动的状态，线路容易缠绕，且将驱动电机置于物料中也不切实际，需要延长传动轴或设置传动机构将驱动电机外移；上述布置方式类似于塔吊原理—吊臂水平转动，电动葫芦安装在吊臂上沿吊臂移动，电动葫芦的电源线设置有专门的收放装置，这种方式的优点是各运动相互独立，灵活性好，但是这一优点对于搅拌来说意义不大，该方式的缺点却尤为明显；鉴于此，技术人员转换思路驱动搅拌装置的罐体，通过罐体的运动和罐内搅拌单元的运动叠加，实现物料的全方位搅拌，但是罐体大多非常笨重，驱动罐体所需功率大，且罐体的惯性大，启停都比较缓慢，另外罐体属于设备的暴露部分，转动起来后容易发生事故。

现有技术中还存在利用行星齿轮机构或锥齿轮机构实现多轴搅拌或变角度搅拌的装置，但由于齿轮啮合和传动的确定性，其角度和路径依然为固定的，灵活性不足，搅拌效果有待提高，且行星齿轮和锥齿轮叠加的机构过于冗杂。

发明内容

为了解决单轴搅拌设备搅拌效率低、多轴搅拌设备结构复杂的问题，本发明提供了一种多维度液料搅拌装置。

其解决的技术方案是，一种多维度液料搅拌装置，包括罐体，罐体顶部设有若干加料管，罐体底部设有一个排料管，罐体内设有一个上圆板和一个下圆板，上圆板和下圆板均水平且上下间隔布置，罐体的轴线穿过两个圆板的圆心，罐体内圆周均布多个搅拌单元，每个搅拌单元包括一个沿圆板径向设置的搅拌杆，每个搅拌杆上固定有若干搅拌爪，每个搅拌杆的内端均固定有一个圆球体，圆球体夹在上圆板和下圆板之间；上圆板的上表面固定有一个第一竖轴，第一竖轴的上端穿出罐体外，通过第一竖轴可驱动上圆板转动，罐体的顶部装有一个类凸轮体，上圆板上表面安装有竖向的顶杆，顶杆上端与类凸轮体接触，下圆板的下表面固定有一个轴套，罐体的内底部固定有一个第二竖轴，第二竖轴穿入轴套内且经滑键与轴套配合，下圆板下方设有一个压簧；每个搅拌杆的中部均安装有一个铰接单元，罐体的内顶面上安装有一个与其同轴的转套，每个铰接单元均经连接杆固定在转套上，从而使铰接单元能随搅拌单元公转但不能上下移动。

所述的铰接单元包括一个外壳体，连接杆与外壳体固定，外壳体内装有一个内转体，内转体经前后方向的转轴可转动的安装在外壳体内，内转体可绕转轴转动，搅拌杆穿过内转体且与内转体转动配合。

所述的类凸轮体的形状如下：将一个圆柱体沿平行于其轴线的某个截面剖切成大小不同的两部分，其中较小的一部分即为类凸轮体；类凸轮体的矩形面朝上，弧形面朝下，且第一竖轴穿过矩形面的中心，顶杆上端与弧形面接触。

所述的类凸轮体的上端固定有一个竖管，竖管上端穿出罐体外，通过竖管可驱动类凸轮体转动，竖管与第一竖轴同轴，第一竖轴从竖管中穿出。

所述的第一竖轴的上端固定有一个第一齿轮，所述的竖管的上端安装有一个第二齿轮，罐体的外顶面设有一根第三竖轴，第三竖轴上安装有第三齿轮和第四齿轮，第一齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第四齿轮啮合；所述的第三竖轴上安装有一个第五齿轮，第五齿轮啮合有一个第六齿轮，第六齿轮连接有驱动电机。

所述的顶杆布置有两个，两个顶杆关于上圆板的圆心中心对称，上圆板上表面沿其直径开有一个滑槽，两个顶杆的下端置于滑槽内且可沿槽滑动，两个顶杆之间穿有一根丝杠，丝杆与两个顶杆配合处的螺纹旋向相反；所述的第一竖轴上开有避让孔，丝杠从避让孔中穿过。

所述的罐体顶部旋装有一个螺纹管，螺纹管与竖管同轴，竖管经轴承安装在螺纹管内，竖管可在螺纹管内自由转动但不能相对螺纹管轴向移动，转动螺纹管可调节竖管和类凸轮体的高度。

所述的第三齿轮和第四齿轮均为长齿轮，第一竖轴上下移动时第一齿轮始终与第三齿轮啮合，竖管上下移动时第二齿轮始终与第四齿轮啮合。

搅拌杆与内转体之间、转套与罐体之间、螺纹管与竖管之间、第三竖轴与罐体之间均安装有轴承。

所述的罐体的母线为圆弧形，铰接单元位于该母线的圆心处。

本发明可同时实现搅拌单元的自转、公转和摆动，能够对罐体内部的横向和竖向进行全方位的搅拌，同时降低了设备成本。

附图说明

图1为圆板处于中位时本发明的主视剖视图；图中右侧的顶杆所在的部分区域未剖视。

图2为圆板处于最低位时本发明的主视剖视图；图中顶杆所在的部分区域未剖视，图中弧形箭头为罐内液体流动方向。

图3为圆板处于最高位时本发明的主视剖视图；图中弧形箭头为罐内液体流动方向。

图4为图1中A位置的放大图。

图5为铰接单元的左视剖视图。

图6为图2中B位置的放大图。

图7为图2中C位置的放大图。

图8为图3中D位置的放大图。

图9为类凸轮体的仰视图，虚线为顶杆运动路径。

图10为类凸轮体的立体图一，虚线为顶杆运动路径。

图11为类凸轮体的立体图二，虚线为顶杆运动路径。

具体实施方式

参照图1至图11，本发明包括罐体1，罐体1顶部设有若干加料管2，罐体1底部设有一个排料管3，罐体1内设有一个上圆板4和一个下圆板5，上圆板4和下圆板5均水平且上下间隔布置，罐体1的轴线穿过两个圆板的圆心，罐体1内圆周均布多个搅拌单元，每个搅拌单元包括一个沿圆板径向设置的搅拌杆6，每个搅拌杆6上固定有若干搅拌爪7，每个搅拌杆6的内端均固定有一个圆球体8，圆球体8夹在上圆板4和下圆板5之间；当上圆板4转动，下圆板5不动时，上圆板4会搓动圆球体8转动从而带动搅拌单元自转，对罐体1内的物料进行搅拌，而圆球体8在转动时又会在下圆板5上滚动，从而带动搅拌单元绕罐体1轴线公转，进行圆周向的全面搅拌；上圆板4的上表面固定有一个第一竖轴9，第一竖轴9的上端穿出罐体1外，通过第一竖轴9可驱动上圆板4转动，罐体1的顶部装有一个类凸轮体10，上圆板4上表面安装有竖向的顶杆11，顶杆11上端与类凸轮体10接触，下圆板5的下表面固定有一个轴套12，罐体1的内底部固定有一个第二竖轴13，第二竖轴13穿入轴套12内且经滑键与轴套12配合，从而使下圆板5能随上圆板4同步上下移动但不能转动，下圆板5下方设有一个压簧14，上圆板4转动过程中，在类凸轮体10的推动作用和压簧14的弹力作用下，上圆板4和下圆板5会上下往复运动；每个搅拌杆6的中部均安装有一个铰接单元15，罐体1的内顶面上安装有一个与其同轴的转套16，每个铰接单元15均经连接杆17固定在转套16上，从而使铰接单元15能随搅拌单元公转但不能上下移动，在上圆板4和下圆板5上下移动时，夹在两个圆板之间的圆球体8即搅拌杆6内端会随之上下移动，搅拌杆6便会绕铰接单元15转动，从而使搅拌杆6外端上下摆动，保证罐体1内轴向上的全面搅拌。

所述的铰接单元15包括一个外壳体18，连接杆17与外壳体18固定，外壳体18内装有一个内转体19，内转体19经前后方向的转轴20可转动的安装在外壳体18内，内转体19可绕转轴20转动，搅拌杆6穿过内转体19且与内转体19转动配合，外壳体18与内转体19配合使搅拌杆6可上下摆动，搅拌杆6与内转体19配合使搅拌杆6可自转。

所述的类凸轮体10的形状如下：将一个圆柱体沿平行于其轴线的某个截面剖切成大小不同的两部分，其中较小的一部分即为类凸轮体10；类凸轮体10的矩形面朝上，弧形面朝下，且第一竖轴9穿过矩形面的中心，顶杆11上端与弧形面接触；顶杆11随上圆板4转动时，便会随类凸轮体10的弧形面上下起伏，进而带动两个圆板上下移动。

所述的类凸轮体10的上端固定有一个竖管21，竖管21上端穿出罐体1外，通过竖管21可驱动类凸轮体10转动，竖管21与第一竖轴9同轴，第一竖轴9从竖管21中穿出；类凸轮体10与上圆板4保持非同步转动，使二者之间既有相对角速度，类凸轮体10的角度又处于动态变化中，这样可避免圆板转动到某一角度时搅拌单元上摆或下摆的角度始终恒定。

所述的第一竖轴9的上端固定有一个第一齿轮22，所述的竖管21的上端安装有一个第二齿轮23，罐体1的外顶面设有一根第三竖轴33，第三竖轴33上安装有第三齿轮24和第四齿轮25，第一齿轮22与第三齿轮24啮合，第二齿轮23与第四齿轮25啮合，第三竖轴33转动时，会通过两组齿轮组带动第一竖轴9和竖管21转动，且竖管21转动的角速度小于第一竖轴9转动的角速度，从而实现类凸轮体10与上圆板4的非同步转动；所述的第三竖轴33上安装有一个第五齿轮26，第五齿轮26啮合有一个第六齿轮27，第六齿轮27连接有驱动电机28，驱动电机28通过第六齿轮27和第五齿轮26组成的减速齿轮组带动第三竖轴33转动。

所述的顶杆11布置有两个，两个顶杆11关于上圆板4的圆心中心对称，上圆板4上表面沿其直径开有一个滑槽29，两个顶杆11的下端置于滑槽29内且可沿槽滑动，两个顶杆11之间穿有一根丝杠30，丝杆与两个顶杆11配合处的螺纹旋向相反，转动丝杠30时，可带动两个顶杆11同步相向运动会相背运动，两个顶杆11向中间移动时，则两个顶杆11相对类凸轮体10转动一周过程中与类凸轮体10的弧形面接触的最高点位置降低，即圆板上下运动的行程减小，进而使搅拌单元上下摆动的幅度减小，反之，两个顶杆11向外运动，则搅拌单元上下摆动的幅度增大；当液料的流动性较差时，将搅拌单元的摆动幅度调大，进行更大区域的搅拌，当液料的流动性较好时，将搅拌单元的摆动幅度调小，使驱动电机28功率更小，更为节能高效；所述的第一竖轴9上开有避让孔31，丝杠30从避让孔31中穿过。

所述的罐体1顶部旋装有一个螺纹管32，螺纹管32与竖管21同轴，竖管21经轴承安装在螺纹管32内，竖管21可在螺纹管32内自由转动但不能相对螺纹管32轴向移动，转动螺纹管32可调节竖管21和类凸轮体10的高度，在通过两个顶杆11调节圆板的最高位时，通过转动螺纹管32调节类凸轮体10的最低点的高度，即调节圆板的最低位，这样可以在调节两个圆板上下移动的幅度的同时，圆板的运动的中位基本保持不变，即处于罐体1高度的中心位置；具体的，当两个顶杆11向中间移动时，将类凸轮体10向上调节，当两个顶杆11向外运动时，将类凸轮体10向下调节。

所述的第三齿轮24和第四齿轮25均为长齿轮，第一竖轴9上下移动时第一齿轮22始终与第三齿轮24啮合，竖管21上下移动时第二齿轮23始终与第四齿轮25啮合。

搅拌杆6与内转体19之间、转套16与罐体1之间、螺纹管32与竖管21之间、第三竖轴33与罐体1之间均安装有轴承。

所述的罐体1的母线为圆弧形，铰接单元15位于该母线的圆心处，这样搅拌单元上下摆动时，搅拌单元的外端始终能紧靠罐体1内壁。

使用本发明进行液态化工原料搅拌作业时，将各组分原料经加料管2按各自比例加入到罐体1内，然后启动驱动电机28，驱动电机28通过第六齿轮27和第五齿轮26带动第三竖轴33转动，第三竖轴33通过第三齿轮24和第一齿轮22带动第一竖轴9转动，通过第四齿轮25和第二齿轮23带动竖管21转动，第一竖轴9转动时会带动上圆板4转动，上圆板4转动时通过摩擦力搓动搅拌杆6内端的圆球体8转动，圆球体8带动搅拌杆6和搅拌爪7自转对原料进行搅拌，圆球体8转动的同时，由于下圆板5不转，因此圆球体8会在下圆板5上滚动，从而带动搅拌单元绕罐体1的轴线公转，实现罐体1圆周方向上的全面搅拌，在圆球体8与圆板之间没有相对滑动的情况下，上圆板4转动一周，搅拌单元公转一周，自转若干周，因此搅拌单元的自转速度远大于其公转速度，符合搅拌常理。

上圆板4与类凸轮体10之间的相对转动，使类凸轮体10通过顶杆11推动上圆板4和下圆板5周期性上下往复移动，上圆板4和下圆板5向下运动，压簧14压缩，搅拌杆6的内端也向下运动，则搅拌杆6的外端将绕铰接单元15向上摆动，同理，上圆板4和下圆板5在压簧14的作用下向上运动，搅拌杆6的内端向上运动，搅拌杆6的外端绕铰接单元15向下摆动，从而实现搅拌单元的上下往复摆动，对罐体1竖向上进行全面搅拌。

在上圆板4和下圆板5上下运动时，会促进罐体1中心和罐体1外围液体的流动交换，圆板向下运动时，圆板下方的液体会向外翻涌至外围，罐体1外围的液体会向圆板上方补充，反之，圆板向上运动时，圆板上方的液体会向外翻涌至外围，罐体1外围的液体会向圆板下方补充，从而促进罐体1中心和外围液体的对流交换，使搅拌更充分。

本发明独特的搅拌单元和驱动方式设计，可同时实现搅拌单元的自转、公转和摆动，能够对罐体1内部的横向和竖向进行全方位的搅拌，且可根据液料的流动性调节搅拌单元摆动的幅度，同时，圆板的上下移动还可以促进罐体1中心区域和外围区域的液体对流交换，从而使罐体1内的多种原料进行充分的混合和反应，提高了搅拌效率，具有更好的搅拌效果；另外，本发明搅拌单元各方位轴上的运动是相互关联相辅相成的，只需一个驱动输入，使设备更为精简，降低了布置难度和设备成本，相比于驱动罐体1也大大降低了设备功率。

Claims (10)

1.一种多维度液料搅拌装置，包括罐体（1），罐体（1）顶部设有若干加料管（2），罐体（1）底部设有一个排料管（3），其特征在于，罐体（1）内设有一个上圆板（4）和一个下圆板（5），上圆板（4）和下圆板（5）均水平且上下间隔布置，罐体（1）的轴线穿过两个圆板的圆心，罐体（1）内圆周均布多个搅拌单元，每个搅拌单元包括一个沿圆板径向设置的搅拌杆（6），每个搅拌杆（6）上固定有若干搅拌爪（7），每个搅拌杆（6）的内端均固定有一个圆球体（8），圆球体（8）夹在上圆板（4）和下圆板（5）之间；上圆板（4）的上表面固定有一个第一竖轴（9），第一竖轴（9）的上端穿出罐体（1）外，通过第一竖轴（9）可驱动上圆板（4）转动，罐体（1）的顶部装有一个类凸轮体（10），上圆板（4）上表面安装有竖向的顶杆（11），顶杆（11）上端与类凸轮体（10）接触，下圆板（5）的下表面固定有一个轴套（12），罐体（1）的内底部固定有一个第二竖轴（13），第二竖轴（13）穿入轴套（12）内且经滑键与轴套（12）配合，下圆板（5）下方设有一个压簧（14）；每个搅拌杆（6）的中部均安装有一个铰接单元（15），罐体（1）的内顶面上安装有一个与其同轴的转套（16），每个铰接单元（15）均经连接杆（17）固定在转套（16）上，从而使铰接单元（15）能随搅拌单元公转但不能上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的铰接单元（15）包括一个外壳体（18），连接杆（17）与外壳体（18）固定，外壳体（18）内装有一个内转体（19），内转体（19）经前后方向的转轴（20）可转动的安装在外壳体（18）内，内转体（19）可绕转轴（20）转动，搅拌杆（6）穿过内转体（19）且与内转体（19）转动配合。

3.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的类凸轮体（10）的形状如下：将一个圆柱体沿平行于其轴线的某个截面剖切成大小不同的两部分，其中较小的一部分即为类凸轮体（10）；类凸轮体（10）的矩形面朝上，弧形面朝下，且第一竖轴（9）穿过矩形面的中心，顶杆（11）上端与弧形面接触。

4.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的类凸轮体（10）的上端固定有一个竖管（21），竖管（21）上端穿出罐体（1）外，通过竖管（21）可驱动类凸轮体（10）转动，竖管（21）与第一竖轴（9）同轴，第一竖轴（9）从竖管（21）中穿出。

5.根据权利要求4所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的第一竖轴（9）的上端固定有一个第一齿轮（22），所述的竖管（21）的上端安装有一个第二齿轮（23），罐体（1）的外顶面设有一根第三竖轴（33），第三竖轴（33）上安装有第三齿轮（24）和第四齿轮（25），第一齿轮（22）与第三齿轮（24）啮合，第二齿轮（23）与第四齿轮（25）啮合；所述的第三竖轴（33）上安装有一个第五齿轮（26），第五齿轮（26）啮合有一个第六齿轮（27），第六齿轮（27）连接有驱动电机（28）。

6.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的顶杆（11）布置有两个，两个顶杆（11）关于上圆板（4）的圆心中心对称，上圆板（4）上表面沿其直径开有一个滑槽（29），两个顶杆（11）的下端置于滑槽（29）内且可沿槽滑动，两个顶杆（11）之间穿有一根丝杠（30），丝杆与两个顶杆（11）配合处的螺纹旋向相反；所述的第一竖轴（9）上开有避让孔（31），丝杠（30）从避让孔（31）中穿过。

7.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的罐体（1）顶部旋装有一个螺纹管（32），螺纹管（32）与竖管（21）同轴，竖管（21）经轴承安装在螺纹管（32）内，竖管（21）可在螺纹管（32）内自由转动但不能相对螺纹管（32）轴向移动，转动螺纹管（32）可调节竖管（21）和类凸轮体（10）的高度。

8.根据权利要求5所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的第三齿轮（24）和第四齿轮（25）均为长齿轮，第一竖轴（9）上下移动时第一齿轮（22）始终与第三齿轮（24）啮合，竖管（21）上下移动时第二齿轮（23）始终与第四齿轮（25）啮合。

9.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，搅拌杆（6）与内转体（19）之间、转套（16）与罐体（1）之间、螺纹管（32）与竖管（21）之间、第三竖轴（33）与罐体（1）之间均安装有轴承。

10.根据权利要求1所述的一种多维度液料搅拌装置，其特征在于，所述的罐体（1）的母线为圆弧形，铰接单元（15）位于该母线的圆心处。

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