CN115591427A - 双向搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双向搅拌装置，涉及搅拌设备技术领域，包括：罐体，罐体用于盛放待搅拌的物料；双向搅拌器，双向搅拌器用于搅拌罐体中盛放的物料；双向搅拌器包括驱动装置、上层搅拌轴、下层搅拌轴、固设在上层搅拌轴上的上层桨叶和固设在下层搅拌轴上的下层桨叶，上层桨叶和下层桨叶由上至下分布于罐体内，驱动装置能够驱动下层搅拌轴转动，上层搅拌轴中空，且上层搅拌轴转动套设于下层搅拌轴上，下层搅拌轴的顶部和底部都伸出上层搅拌轴，下层搅拌轴与上层搅拌轴同轴，下层搅拌轴转动时能够通过传动机构带动上层搅拌轴转动，且上层搅拌轴的转动方向与下层搅拌轴的转动方向相反。本发明双向搅拌装置的搅拌效率高。

Description

双向搅拌装置

技术领域

本发明涉及搅拌设备技术领域，特别是涉及一种双向搅拌装置。

背景技术

随着现代化工业发展水平的提升，搅拌设备在化工、制药、食品、冶金以及造纸等过程工业中应用广泛，在乳化、发酵、结晶和聚合等场合中有着举足轻重的地位，通过使用搅拌设备达到均匀混合、促进传质、气液分离、固液悬浮等效果，是生产过程中所必需的关键设备。在化学工艺过程中的种种化学变化，都是以反应物的充分混合为前提的。在上述的应用场合中，搅拌设备多是作为化学反应的装置，例如在煤化工行业领域，如果水煤浆的浓度较高，在运输和存储的过程中就容易出现沉淀现象从而造成经济损失，在高浓度的水煤浆被运输之前使用搅拌设备对其进行搅拌则可以有效地避免沉淀现象的产生；在石油化工行业领域，原油在储罐中长时间静止，会形成半固体状的沉淀物，而在这些沉淀物中还有80％到95％的原油以及少量的潮气，沉淀物是完全可以继续使用的，所以为提高原油的利用率和储罐的使用寿命，防止沉淀物越积越厚，可用搅拌系统来解决这个问题，对原油进行搅拌操作使储罐内的原油保持在一个均匀的状态，防止原油沉淀造成经济损失；在生物发酵领域，微生物发酵过程需要充足的氧气进行呼吸作用，故使用搅拌设备可加速发酵进程，能使微生物与氧气充分接触，既提高了发酵效率，又保证了发酵反应器的运行稳定性。综上所述，搅拌系统应用于国民经济的方方面面，加之智能制造、智慧工业快速崛起，搅拌设备在工业应用中日益趋向智能化、大型化和高效节能化，因此提出一种自动化且高效节能的搅拌系统迫在眉睫。

搅拌器是搅拌设备最核心的部件，由搅拌轴和搅拌桨组合而成，其作用是通过高速旋转为搅拌槽内的流体提供能量，从而推动流体介质在搅拌槽内充分混合。往往搅拌器的结构和类型会影响流体介质在搅拌槽内的混合效果与效率。

对于搅拌设备来说，搅拌器的类型、尺寸及转速，与整体搅拌效果密切关联。截至目前对搅拌器的优化主要从搅拌器的尺寸、安装位置、层数和转速等方面入手，并按照不同生产需求设计不同类型的搅拌器。但实际工业生产过程中，多数搅拌设备仍存在高能耗、低效率等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向搅拌装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高搅拌效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种双向搅拌装置，包括：

罐体，所述罐体用于盛放待搅拌的物料；

双向搅拌器，所述双向搅拌器用于搅拌所述罐体中盛放的物料；所述双向搅拌器包括驱动装置、上层搅拌轴、下层搅拌轴、固设在所述上层搅拌轴上的上层桨叶和固设在所述下层搅拌轴的底部的下层桨叶，所述上层桨叶和所述下层桨叶由上至下分布于所述罐体内，所述驱动装置能够驱动所述下层搅拌轴转动，所述下层搅拌轴与所述驱动装置的输出轴固连，所述上层搅拌轴中空，且上层搅拌轴转动套设于所述下层搅拌轴上，所述下层搅拌轴的顶部和底部都伸出所述上层搅拌轴，所述下层搅拌轴与所述上层搅拌轴同轴，所述下层搅拌轴转动时能够通过传动机构带动所述上层搅拌轴转动，且所述上层搅拌轴的转动方向与所述下层搅拌轴的转动方向相反。

优选的，所述传动机构采用锥齿轮系，所述锥齿轮系包括轴向滑动套设在所述下层搅拌轴的顶部的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮和与所述第二锥齿轮啮合的第三锥齿轮，所述第三锥齿轮固定套设在所述上层搅拌轴上，且所述第三锥齿轮能够带动所述上层搅拌轴转动；所述第一锥齿轮、所述下层搅拌轴及所述第三锥齿轮同轴，所述第二锥齿轮的轴向与所述下层搅拌轴的轴向垂直。

优选的，还包括第一调节装置，所述第一调节装置能够用于驱动所述第二锥齿轮沿所述第二锥齿轮的轴向进行移动。

优选的，还包括移动支撑架和第二调节装置，所述第一调节装置固设在所述移动支撑架上，所述第二锥齿轮转动安装于所述第一调节装置的输出端，所述罐体的上方固设有安装支架，所述驱动装置和所述第二调节装置均固设在所述安装支架上，所述第二调节装置的输出端与所述移动支撑架固连，所述第二调节装置能够用于驱动所述移动支撑架沿所述下层搅拌轴的轴向进行移动；所述移动支撑架上固设有均套设在所述下层搅拌轴的顶部的第一套环和第二套环，且所述第一锥齿轮夹设在所述第一套环和所述第二套环之间；所述移动支撑架上还固设有套设在所述上层搅拌轴上的第三套环，所述上层搅拌轴的顶部设置有轴端螺母，所述第三锥齿轮位于所述轴端螺母和所述第三套环之间。

优选的，还包括上轴承、上端盖、下轴承和下端盖，所述上端盖和所述下端盖都固定安装在所述安装支架上，所述下层搅拌轴通过所述上轴承与所述上端盖转动配合，所述上层搅拌轴通过所述下轴承与所述下端盖转动配合。

优选的，还包括控制器和液位传感器，所述液位传感器用于检测所述罐体中的液体物料的液位高度，所述驱动装置、所述第一调节装置、所述第二调节装置和所述液位传感器分别与所述控制器信号连接。

优选的，所述第一锥齿轮的直径小于所述第二锥齿轮的直径，所述第二锥齿轮的直径小于所述第三锥齿轮的直径。

优选的，所述罐体顶部设置有主进料口和辅助进料口，所述罐体的底部设置有出料口。

优选的，所述上层桨叶和所述下层桨叶均采用翼型桨叶，所述上层桨叶与所述下层桨叶对称设置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明双向搅拌装置的搅拌效率高。本发明双向搅拌装置通过使上层桨叶和下层桨叶向不同的方向旋转，有效提高了搅拌物混合效率；相较于现有搅拌设备仅能够在某一时刻单方向旋转搅拌，本发明双向搅拌装置能够产生更为均匀的流场，减少了由于离心力产生的旋涡的可能性，并可有效解决因物料密度差异沉降导致物料分布不均的问题，使得物料的搅拌过程更加均匀和稳定，有效提高物料的混合效率，延长设备的使用寿命。

通过双层翼型桨叶的对称布置实现轴向力的抵消，延长使用寿命，同时桨叶末端增设弯折翼结构，可加速轴向与径向间介质的混合。采用翼型状桨叶设计，并将双层桨叶对称布置，改善了传统搅拌装置桨叶的单一性和局限性。将双层翼型桨叶对称布置于搅拌轴上，由于上下层翼型产生的升力方向相反，可相互抵消，极大减小桨叶旋转时产生的作用力，进一步延长搅拌器轴承的使用寿命。桨叶上“小翼”结构的存在可加速轴向与径向间介质的混合，提高混合效率。

通过液位传感器、第一调节装置、第二调节装置和锥齿轮系的配合使用，实现了单层桨叶和双层桨叶搅拌模式的转换和双层桨叶最佳间距的自动调节，拓宽应用范围。传统的搅拌器无法根据液位进行搅拌模式的选择，因此在使用过程中，单层桨叶搅拌和双层桨叶搅拌必须二选一，这使得搅拌器在使用过程中容易出现浪费和不匹配的情况，严重影响了搅拌器的应用范围。本发明中使用浮球液位传感器自动捕捉液位高度，通过单片机(即控制器)主程序与气动装置(指第一调节装置和第二调节装置)共同控制单双层桨叶的搅拌模式的转换，以及上层桨叶根据液位变化自动调整最佳间距，使得无论液位如何变化，搅拌器都能保持更高的搅拌效率和更好的搅拌效果，从而降低了能量损耗，拓宽了应用范围。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明双向搅拌装置的结构示意图；

图2为本发明双向搅拌装置的部分结构示意图；

图3为本发明双向搅拌装置的部分结构示意图；

图4为本发明双向搅拌装置的部分结构示意图；

图5为本发明双向搅拌装置的液位监测系统原理图；

其中，1、电动机；2、减速器；3、上轴承；4、锥齿轮系；5、下轴承；6、密封结构；7、辅助进料口；8、上层搅拌轴；9、罐体；10、上层桨叶；101、上弯折翼；11、下层搅拌轴；12、下层桨叶；121、下弯折翼；13、出料口；14、截止阀；15、浮球；16、单向阀；17、浮球式液位传感器；18、电磁阀；19、控制箱；20、第一调节装置；21、主进料口；22、第二调节装置；23、联轴器；24、导轨槽；25、第一锥齿轮；26、第二锥齿轮；27、第三锥齿轮；28、第二联轴器；29、轴端螺母；30、第一平键；31、第二平键；32、双头螺柱；33、固定螺母；34、第一套筒；35、上端盖；36、下端盖；37、固定螺钉；38、第二套筒；39、第一套环；40、第二套环；41、第三套环；42、移动支撑架；43、安装支架。

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。

本发明的目的是提供一种双向搅拌装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高搅拌效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，本实施例提供一种双向搅拌装置，包括罐体9和双向搅拌器。其中，罐体9用于盛放待搅拌的物料；双向搅拌器用于搅拌罐体9中盛放的物料。

于本实施例中，双向搅拌器包括驱动装置、上层搅拌轴8、下层搅拌轴11、固设在上层搅拌轴8上的上层桨叶10和固设在下层搅拌轴11的底部的下层桨叶12，上层桨叶10和下层桨叶12由上至下分布于罐体9内；驱动装置具体包括电动机1和减速器2，在罐体9上固设有安装支架43，电动机1和减速器2都固设在该安装支架43上，电动机1的输出轴通过第一联轴器23与减速器2的输入轴固连，减速器2的输出轴通过第二联轴器28与下层搅拌轴11的顶端固连；驱动装置能够驱动下层搅拌轴11转动。

于本实施例中，上层搅拌轴8中空，且上层搅拌轴8转动套设于下层搅拌轴11上，下层搅拌轴11的顶部和底部都伸出上层搅拌轴8，下层搅拌轴11与上层搅拌轴8同轴，下层搅拌轴11转动时能够通过传动机构带动上层搅拌轴8转动，且上层搅拌轴8的转动方向与下层搅拌轴11的转动方向相反。

于本实施例中，传动机构采用锥齿轮系4；具体的，锥齿轮系4包括轴向滑动套设在下层搅拌轴11的顶部的第一锥齿轮25、与第一锥齿轮25啮合的第二锥齿轮26和与第二锥齿轮26啮合的第三锥齿轮27，第三锥齿轮27固定套设在上层搅拌轴8上，第三锥齿轮27能够带动上层搅拌轴8转动，具体的，第三锥齿轮27与上层搅拌轴8通过第二平键31键连接。第一锥齿轮25、下层搅拌轴11及第三锥齿轮27同轴，第二锥齿轮26的轴向与下层搅拌轴11的轴向垂直。

于本实施例中，第一锥齿轮25仅与下层搅拌轴11周向固定连接，而第一锥齿轮25能够相对下层搅拌轴11进行轴向的移动，即第一锥齿轮25能够相对下层搅拌轴11上下移动，具体的，使第一锥齿轮25与下层搅拌轴11通过导轨槽24滑动配合，在下层搅拌轴11上设置有竖直的导轨槽24，第一锥齿轮25上固设有滑块，该滑块与导轨槽24滑动配合，从而实现第一锥齿轮25与下层搅拌轴11周向传动，且能够发生相对轴向位移的效果。

在本实施例中，第一锥齿轮25的直径小于第二锥齿轮26的直径，第二锥齿轮26的直径小于第三锥齿轮27的直径，这样锥齿轮系4就形成了减速机构，使得上层搅拌轴8的转速低于下层搅拌轴11的转速，实现上层桨叶10与下层桨叶12的正反向差速旋转，提高搅拌效率，搅拌介质的相向差速碰撞使得搅拌效果提升明显。

上层搅拌轴8与罐体9转动配合，且上层搅拌轴8与罐体9连接处设置有密封结构6。

本实施例的双向搅拌装置还包括第一调节装置20、第二调节装置22和移动支撑架42；第一调节装置20能够用于驱动第二锥齿轮26沿第二锥齿轮26的轴向进行移动。第二调节装置22能够用于驱动移动支撑架42沿下层搅拌轴11的轴向进行移动。

需要说明的是，在上层搅拌轴8的顶端和第一调节装置的输出轴的自由端均设置有轴端螺母29，以防止第三锥齿轮27和第二锥齿轮26的脱出。

第一调节装置20固设在移动支撑架42上，第二锥齿轮26转动安装于第一调节装置20的输出端，第二锥齿轮26通过第一平键30与套筒固定连接，套筒通过轴承与第一调节装置20的输出轴转动配合，且套筒在水平方向上与第一调节装置20的输出轴固定，第二锥齿轮26能够在第一调节装置20的输出端的带动下进行水平移动。

第二调节装置22固设在安装支架43上，第二调节装置22的输出端与移动支撑架42固连，第二调节装置22能够用于驱动移动支撑架42沿下层搅拌轴的轴向进行移动；移动支撑架42上固设有均套设在下层搅拌轴11的顶部的第一套环39和第二套环40，且第一锥齿轮夹设在第一套环39和第二套环40之间；移动支撑架42上还固设有套设在上层搅拌轴8上的第三套环41，第三锥齿轮位于第三套环41和上层搅拌轴顶部的轴端螺母之间。

在本实施例中，第一调节装置20和第二调节装置22均采用气动装置，如气缸；当然，也可以采用电动伸缩杆等直线驱动装置作为第一调节装置20和第二调节装置22。

本实施例的双向搅拌装置还包括上轴承、上端盖35、下轴承和下端盖36，上端盖35和下端盖36都固定安装在安装支架43上，具体的，上端盖35通过两个双头螺柱32与安装支架43固连，双头螺柱32一端与安装支架43螺纹连接，上端盖35套设在两个双头螺柱32上，双头螺柱32的底端螺纹连接有固定螺母33，下端盖36通过两个固定螺钉37与安装支架43固连；下层搅拌轴通过上轴承与上端盖35转动配合，在下层搅拌轴11上固设有第一套筒34，上轴承夹设在第一套筒34和上端盖35之间，上层搅拌轴8通过下轴承5与下端盖36转动配合，在上层搅拌轴上固设有第二套筒38，下轴承5夹设在第二套筒38和下端盖36之间。

本实施例的双向搅拌装置还包括控制器和液位传感器，控制器内置于控制箱19内，液位传感器用于检测罐体9中的液体物料的液位高度，驱动装置、第一调节装置20、第二调节装置22和液位传感器分别与控制器信号连接。液位传感器优选采用浮球式液位传感器17，浮球式液位传感器17的顶端和底端分别与罐体9连通，浮球式液位传感器17的顶端与罐体9之间的管路设置有单向阀16，浮球式液位传感器17的底端与罐体9之间的管路设置有截止阀14，浮球式液位传感器17内设置有浮球15。

罐体9顶部设置有主进料口21和辅助进料口7，罐体9的底部设置有出料口13，主进料口21上设置有电磁阀18，电磁阀18与控制器信号连接，通控制器能够控制电磁阀18的启闭。

上层桨叶10和下层桨叶12均采用翼型桨叶，上层桨叶10与下层桨叶12对称设置；使上层桨叶10和下层桨叶12对称分布，由于上层桨叶10的翼型与下层桨叶12的翼型产生的升力方向相反，可相互抵消，极大减小桨叶旋转时产生的作用力，进一步延长搅拌器轴承的使用寿命。

需要说明的是，第一，本实施例中所提到的翼型桨叶是指桨叶的轮毂处截面的形状采用“儒可夫斯基翼型”，“儒可夫斯基翼型”为一种现有的基础翼型，本实施例中不再对其展开赘述；第二，在上层桨叶10远离上层搅拌轴8的一端和下层桨叶12远离下层搅拌轴11的一端均设置有弯折翼，上层桨叶10上的弯折翼(上弯折翼101)朝下弯折，下层桨叶12上的弯折翼(下弯折翼121)朝上弯折，上层桨叶10和下层桨叶12上“弯折翼”结构的存在可加速轴向与径向间介质的混合。

本实施例的双向搅拌装置的具体工作原理如下：

当装置开始工作时，由浮球液位传感器实时监测出罐体9内液体的液位高度(H)，将信号传输至单片机与设定值相比较。如果测量值高于上限值(H＞H1)，则发出报警提示并关闭进口阀；如果测量值低于下限值(H＜H3)，则发出报警提示并开启进口阀；如果测量值在上限值与设定值之间(H1＞H＞H2)，则进行双桨叶搅拌模式，同时根据液位高度通过第二调节装置22自动调节上层桨叶10高度，使得两层桨叶的间距为最佳(间距调节为ΔL＝0.4(H-H2))，提高搅拌效率，提高上层桨叶10高度的具体过程如下：通过第二调节装置22驱动移动支撑架42上升，移动支撑架42通过第一套环39和第二套环40带动第一锥齿轮25沿下层搅拌轴向上滑动，同时，第三套环41带动上层搅拌轴8向上移动，从而带动上层桨叶10向上移动；降低上层桨叶10高度的具体过程如下：通过第二调节装置22驱动移动支撑架42下降，移动支撑架42通过第一套环39和第二套环40带动第一锥齿轮25沿下层搅拌轴向下滑动，同时，第三套环41向下移动，并带动带动上层搅拌轴8向下移动，从而带动上层桨叶10向下移动；

如果测量值在设定值与下限值之间(H2＞H＞H3)，此时双桨叶模式不再适用，则通过第一调节装置20，使得第二锥齿轮26与第一锥齿轮25、第三锥齿轮27分离，断开下层搅拌轴11与上层搅拌轴8之间的传动连接，使得下层桨叶12单独进行搅拌，上层桨叶10保持静止，有效避免上层桨叶10空转，造成输入功率增大。以上过程中罐体9内的液位高度亦可通过控制箱19的显示屏实时获取。本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.双向搅拌装置，其特征在于，包括：

罐体，所述罐体用于盛放待搅拌的物料；

双向搅拌器，所述双向搅拌器用于搅拌所述罐体中盛放的物料；所述双向搅拌器包括驱动装置、上层搅拌轴、下层搅拌轴、固设在所述上层搅拌轴上的上层桨叶和固设在所述下层搅拌轴的底部的下层桨叶，所述上层桨叶和所述下层桨叶由上至下分布于所述罐体内，所述驱动装置能够驱动所述下层搅拌轴转动，所述下层搅拌轴与所述驱动装置的输出轴固连，所述上层搅拌轴中空，且上层搅拌轴转动套设于所述下层搅拌轴上，所述下层搅拌轴的顶部和底部都伸出所述上层搅拌轴，所述下层搅拌轴与所述上层搅拌轴同轴，所述下层搅拌轴转动时能够通过传动机构带动所述上层搅拌轴转动，且所述上层搅拌轴的转动方向与所述下层搅拌轴的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的双向搅拌装置，其特征在于：所述传动机构采用锥齿轮系，所述锥齿轮系包括轴向滑动套设在所述下层搅拌轴的顶部的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮和与所述第二锥齿轮啮合的第三锥齿轮，所述第三锥齿轮固定套设在所述上层搅拌轴上，且所述第三锥齿轮能够带动所述上层搅拌轴转动。

3.根据权利要求2所述的双向搅拌装置，其特征在于：还包括第一调节装置，所述第一调节装置能够用于驱动所述第二锥齿轮沿所述第二锥齿轮的轴向进行移动。

4.根据权利要求3所述的双向搅拌装置，其特征在于：还包括移动支撑架和第二调节装置，所述第一调节装置固设在所述移动支撑架上，所述第二锥齿轮转动安装于所述第一调节装置的输出端，所述罐体的上方固设有安装支架，所述驱动装置和所述第二调节装置均固设在所述安装支架上，所述第二调节装置的输出端与所述移动支撑架固连，所述第二调节装置能够用于驱动所述移动支撑架沿所述下层搅拌轴的轴向进行移动；所述移动支撑架上固设有均套设在所述下层搅拌轴的顶部的第一套环和第二套环，且所述第一锥齿轮夹设在所述第一套环和所述第二套环之间；所述移动支撑架上还固设有套设在所述上层搅拌轴上的第三套环，所述上层搅拌轴的顶部设置有轴端螺母，所述第三锥齿轮位于所述轴端螺母和所述第三套环之间。

5.根据权利要求4所述的双向搅拌装置，其特征在于：还包括上轴承、上端盖、下轴承和下端盖，所述上端盖和所述下端盖都固定安装在所述安装支架上，所述下层搅拌轴通过所述上轴承与所述上端盖转动配合，所述上层搅拌轴通过所述下轴承与所述下端盖转动配合。

6.根据权利要求5所述的双向搅拌装置，其特征在于：还包括控制器和液位传感器，所述液位传感器用于检测所述罐体中的液体物料的液位高度，所述驱动装置、所述第一调节装置、所述第二调节装置和所述液位传感器分别与所述控制器信号连接。

7.根据权利要求5所述的双向搅拌装置，其特征在于：所述第一锥齿轮的直径小于所述第二锥齿轮的直径，所述第二锥齿轮的直径小于所述第三锥齿轮的直径。

8.根据权利要求1所述的双向搅拌装置，其特征在于：所述罐体顶部设置有主进料口和辅助进料口，所述罐体的底部设置有出料口。

9.根据权利要求1所述的双向搅拌装置，其特征在于：所述上层桨叶和所述下层桨叶均采用翼型桨叶，所述上层桨叶与所述下层桨叶对称设置。

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