CN118403592B - 反应釜搅拌轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搅拌轴技术领域，提出了反应釜搅拌轴，包括转轴、套管和活塞，所述转轴内开设有气道，其周侧上沿其轴向开设有多组出气口；所述套管的一端密封转动在所述转轴上，并与所述气道相连通；所述套管和所述转轴同轴设置，并分别贯穿釜体的底侧和顶侧，所述套管与所述釜体固定连接；所述活塞以能够滑动的方式固定设置在所述气道内，并与其密封连接。本发明通过让搅拌轴和套管分别贯穿釜体的顶侧和底侧，使搅拌轴的驱动机构和进气机构分别位于釜体的两端，以避免多个构件之间发生相互干扰，通过在气道内设置活塞，可以避免高压气流直接进入至釜体内物料上方的空腔内，使高压气流与物料进行充分混合，从而提升了反应釜的搅拌效率。

Description

反应釜搅拌轴

技术领域

本发明涉及搅拌轴技术领域，尤其涉及反应釜搅拌轴。

背景技术

反应釜是一种常见的化工设备，是物料进行物理或化学反应的容器，搅拌轴作为反应釜的重要组成部分之一，起到混合搅拌化工物料、促进物料反应效率的作用。

专利公开号为CN105478047B的发明专利公开了一种轴通气式高效搅拌机，它包括机座轴下端通过圆锥定心联轴装置连接搅拌杆；搅拌杆上设置有上下两层搅拌叶轮；上下两层搅拌叶轮的搅拌叶片上下相互对称安装；搅拌叶片包括呈夹角100-170°相连的基板和翻板；基板与水平面呈倾斜10-70°设置；搅拌杆底端固定有空气喷头；搅拌杆为空心管，其内设置有导气管；导气管上端穿过机座垫板与进气接头连通，下端与空气喷头连通；空气喷头上均匀设置有出气孔；设置在空气喷头圆周面上的出气孔与直径线呈α角度倾斜，α为5-45°。它改变传统的只局限于从容器壁周围通过管道压入空气的模式弥补了容器中部区域空气缺少的缺憾，促使化合效果更好，大大提高湿法冶金的质量和效率。

上述技术方案中，为了提升物料的搅拌效率，在搅拌杆上设置了导气管和空气喷头，让高压空气由上至下依次经导气管和空气喷头进入至容器内的物料中，然而，搅拌杆的顶部需要设置驱动搅拌杆转动的搅拌电机以及用于连通导气管和高压气体供给设备的进气接头和输气管路，导致搅拌杆顶部的多个构件容易发生相互干扰，与此同时，搅拌杆在转动时还会带动导气管进行转动，因此进气接头需要选用密封性能较好的旋转接头，导致装置的加工成本和维护成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了反应釜搅拌轴，在提升反应釜搅拌效率的前提下，对装置进行合理布局，避免多个构件之间发生相互干扰。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了反应釜搅拌轴，包括转轴、套管和活塞，其中，

所述转轴内开设有气道，其周侧上沿其轴向开设有多组出气口；所述气道贯穿至所述转轴的一端，并与多组所述出气口相连通；

所述套管的一端密封转动在所述转轴上，并与所述气道相连通，另一端用于与高压气体供给设备相连通；所述套管和所述转轴同轴设置，并分别贯穿釜体的底侧和顶侧，所述套管与所述釜体固定连接，所述转轴与所述釜体转动连接，且多组所述出气口位于所述釜体内；

所述活塞以能够滑动的方式固定设置在所述气道内，并与其密封连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括混合管，所述混合管的一端密封固定在所述转轴的周侧上，所述混合管内开设有混合流道，所述混合流道的一端与所述出气口相连通；

所述混合管的周侧上开设有回流孔，所述回流孔与所述混合流道相连通，且所述回流孔的中心线与所述气道的中心线的距离沿所述混合管中心线至所述回流孔的方向逐渐减小；

所述回流孔设置有多个，且多个所述回流孔靠近所述混合流道一端至所述气道中心线的距离均不相同。

更进一步优选的，还包括细分器，所述细分器包括连接管和破碎芯，其中，

所述连接管的一端密封固定在所述混合管远离所述转轴的一端，所述连接管的内部开设有破碎流道，所述破碎流道的一端与混合流道相连通，另一端与所述釜体的内部或中空的搅拌叶片相连通；

所述破碎芯固定设置在所述破碎流道内，用于将所述破碎流道内的气流和物料分割成多股。

更进一步优选的，所述破碎芯包括内芯和破碎杆，其中，

所述内芯同轴设置在所述破碎流道内，并与所述连接管间隔设置；

所述破碎杆的两端分别与所述内芯和所述连接管固定连接；所述破碎杆沿所述连接管的轴向间隔设置有多组，每组设置有多个，同一组的多个所述破碎杆绕所述内芯的中心线圆周阵列设置，且相邻两组的多个所述破碎杆交替设置。

更进一步优选的，所述破碎杆的横截面呈菱形，且所述破碎杆的横截面的其中一条对角线与所述破碎流道的中心线相平行。

更进一步优选的，所述出气口的横截面和所述混合流道横截面为规格相等的长圆形，所述破碎流道的横截面为圆形；

所述内芯的外径沿所述连接管的轴向先增大后减小，且其靠近所述混合管一端的外径大于所述混合流道的横截面的宽度，小于所述混合流道的横截面的长度，并且所述破碎流道的内径大于所述混合流道横截面的长度。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括驱动机构，所述驱动机构包括伸缩缸和连接杆，其中，

所述伸缩缸与所述转轴或所述釜体固定连接；

所述连接杆贯穿所述转轴远离所述套管的一端，并与其滑动连接，且所述连接杆的两端分别与所述活塞和所述伸缩缸的输出端固定连接；

所述活塞的上端呈中间高、边缘底的锥形状。

更进一步优选的，所述连接杆包括多个分杆和螺柱，所述分杆的一端开设有连接孔，另一端固定设置有所述螺柱，且一个所述分杆上的所述螺柱通过螺纹配合连接在与其相邻的所述分杆上的所述连接孔内。

在以上技术方案的基础上，优选的，每组所述出气口设置有两个，且同一组的两个所述出气口关于所述转轴的中心线对称设置；

相邻两组的所述出气口的中心线相互垂直。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述套管为L形的管状结构。

本发明的反应釜搅拌轴相对于现有技术具有以下有益效果：

（1）通过让搅拌轴和套管分别贯穿釜体的顶侧和底侧，使搅拌轴的驱动机构和进气机构分别位于釜体的两端，以避免多个构件之间发生相互干扰，通过在气道内设置活塞，可以避免高压气流直接进入至釜体内物料上方的空腔内，使高压气流与物料进行充分混合，从而提升了反应釜的搅拌效率；

（2）通过设置混合管，并在混合管上设置回流孔，可以让釜体内的物料流入至混合流道内与高压气流进行混合，通过在每个混合管上设置多个回流孔，并设置细分器，可以使得物料与高压气流形成稳定的气液相流体，从而使反应釜的搅拌效率再次得到提升；

（3）通过设置驱动机构，不仅可以根据实际需求调节活塞的位置，还可以在反应釜运行时对活塞进行往复滑动，以使得高压气流的流速不断地发生变化，有助于提升气流的冲击搅拌效果。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的反应釜搅拌轴的剖视图；

图2为本发明的反应釜搅拌轴的立体图；

图3为本发明的反应釜搅拌轴与釜体的剖视图；

图4为本发明的反应釜搅拌轴中混合管处的立体图；

图5为本发明的反应釜搅拌轴中混合管处的爆炸图；

图6为本发明的反应釜搅拌轴中混合管处的横向剖视图；

图7为本发明的反应釜搅拌轴中混合管处的纵向剖视图；

图8为本发明的反应釜搅拌轴中混合管的立体图；

图9为本发明的反应釜搅拌轴中混合管的剖视图；

图10为本发明的反应釜搅拌轴中细分器的立体图；

图11为本发明的反应釜搅拌轴中细分器的主视图；

图12为本发明的反应釜搅拌轴中驱动机构处的立体图；

图13为本发明的反应釜搅拌轴中连接杆的爆炸图。

其中：1、转轴；101、气道；102、出气口；2、套管；3、活塞；4、混合管；401、混合流道；402、回流孔；5、细分器；51、连接管；52、破碎芯；521、内芯；522、破碎杆；501、破碎流道；6、驱动机构；61、伸缩缸；62、连接杆；621、分杆；622、螺柱；601、连接孔；7、釜体。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施方式，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-13所示，本发明的反应釜搅拌轴，包括转轴1、套管2、活塞3、混合管4、细分器5和驱动机构6，主要应用于多种液相物料的搅拌。

其中，转轴1为搅拌轴的主体结构，转轴1与反应釜顶侧的减速机相连，且转轴1上固定设置有搅拌叶片，利用减速机带动转轴1进行转动，从而使搅拌叶片对釜体7内的物料进行搅拌，促进其反应效率。

套管2用于向转轴1内供应高压气体，转轴1内开设有气道101，其周侧上沿其轴向开设有多组出气口102；气道101贯穿至转轴1的一端（远离与减速机相连的一端），并与多组出气口102相连通；套管2的一端密封转动在转轴1上，并与气道101相连通，另一端用于与高压气体供给设备相连通；套管2和转轴1同轴设置，并分别贯穿釜体7的底侧和顶侧，套管2与釜体7固定连接，转轴1与釜体7转动连接，且多组出气口102位于釜体7内；如图3所述，高压气体供给设备输出的高压气体经套管2进入至气道101内，再经过多个出气口102以分散的形式进入至釜体7内的物料中，对物料进行冲击，以促进物料移动，加快多种物料的搅拌效率；在实际应用过程中，可以遵循现有技术将反应釜的减速机安装在釜体7顶侧的方式，而套管2位于釜体7的底侧与高压气体供给设备相连通，使得反应釜的空间布局更加合理，有助于避免多个构件之间发生相互干扰。

除此之外，此结构无需使用旋转接头，且套管2和转轴1的密封性能要求相对较小，有利于降低装置的生产成本及维护成本。

由于反应釜通常为落地式结构，其底侧与地面间距较小的距离，因此，套管2为L形的管状结构，以便在反应釜的侧壁对套管2和高压气流供给设备进行连通。

活塞3用于控制高压气流进入至釜体7内的范围，活塞3以能够滑动的方式固定设置在气道101内，并与其密封连接；如图3所示，当釜体7内的液相物料的液面位于釜体7的中间位置时，气道101内的高压气流会受到物料的阻力，从而使大部分气流从物料液面以上的出气口102排出，影响高压气流对物料的搅拌效率，而在此时，将活塞3进行下移，使活塞3处于物料的液面高度处，则可以有效解决此问题。

混合管4用于使高压气流与液相物料进行充分混合，混合管4的一端密封固定在转轴1的周侧上，混合管4内开设有混合流道401，混合流道401的一端与出气口102相连通；混合管4的周侧上开设有回流孔402，回流孔402与混合流道401相连通，为了避免出气口102内的高压气流沿回流孔402排至釜体7内，回流孔402的中心线与气道101的中心线的距离沿混合管4中心线至回流孔402的方向逐渐减小，如图9所示，即让回流孔402与气道101呈一定的夹角，使出气口102排出的高压气流沿混合流道401排至釜体7内的同时，让釜体7内的液相物料通过回流孔402内进入至混合流道401内与高压气体进行混合，形成气液相流体，此气液相流体不仅具有一定的冲击力，可以扰动釜体7内的物料，加快其搅拌效率，且气液相流体内存在气孔间隙，气液相流体流入至釜体7内时，釜体7内的物料可以填入气孔间隙内与气液相流体进行融合，且气泡会向上浮动，以对上方的物料进行冲击搅拌。

如图9所示，回流孔402设置有多个，且多个回流孔402靠近混合流道401一端至气道101中心线的距离均不相同，即每个混合管4上设置有多个倾斜的回流孔402，以提升釜体7内物料进入至混合流道401内的量，而多个回流孔402位于混合管4内部的一端的位置不相同，从而不会让多股流动的液相物料之间发生冲击，提升了气液相流体的混合效果。

细分器5用于提升气液相流体的混合均匀性，细分器5包括连接管51和破碎芯52，其中，连接管51的一端密封固定在混合管4远离转轴1的一端，连接管51的内部开设有破碎流道501，破碎流道501的一端与混合流道401相连通，另一端与釜体7的内部相连通；破碎芯52固定设置在破碎流道501内，用于将破碎流道501内的气流和物料分割成多股；液相物料与高压气体在混合流道401内混合后排至破碎流道501内，经过破碎芯52的破碎细化，可以使得气液相流体内气泡的外径变得更小，从而让气液相流体更加均匀稳定，稳定的气液相流体流入至釜体7内时，可以与釜体7内的物料进行充分融合；当然，也可以让破碎流道501与中空的搅拌叶片进行连通，中空的搅拌叶片上设有一个进口和多个均布的出口，如图5所示，最右侧的板状结构为中空搅拌叶片的进口构件，气液相流体由其进口流入至搅拌叶片内部后，再由多个出口均布流至釜体7内，从而提升物料的混合效果。

如图10所示，破碎芯52包括内芯521和破碎杆522，其中，内芯521同轴设置在破碎流道501内，并与连接管51间隔设置；破碎杆522的两端分别与内芯521和连接管51固定连接；破碎杆522沿连接管51的轴向间隔设置有多组，每组设置有多个，同一组的多个破碎杆522绕内芯521的中心线圆周阵列设置，且相邻两组的多个破碎杆522交替设置；如图6所示，示出了三组破碎杆522，当混合流道401内的气液相流体向右流动至破碎流道501内后，先经过第一组破碎杆522，被第一组的多个破碎杆522分割成多股流体，多股流体在第一组破碎杆522和第二组破碎杆522之间的空间再进行混合，然后再经过第二组破碎杆522再次被分割多股流体，且第二组破碎杆522的分割位置与第一组破碎杆522的分割位置不同，有助于提升气液相流体的分割效果，接着气液相流体在第二组破碎杆522的后方空间进行融合、在第三组破碎杆522处进行分割以及在第三组破碎杆522后方的空间进行融合，利用此分割-融合-分割-融合-分割-融合的过程以及分割位置交替变化的方式，可以有效提升对气液相流体内的气泡进行粉碎细化，提升气液相流体的混合稳定性。

如图10所示，破碎杆522的横截面呈菱形，且破碎杆522的横截面的其中一条对角线与破碎流道501的中心线相平行，即破碎杆522周侧的棱边朝向破碎流道501内气液相流体的流动方向，从而提升破碎杆522对气泡的分割细化效果。

如图5所示，出气口102的横截面和混合流道401横截面为规格相等的长圆形，破碎流道501的横截面为圆形；如图6和图7所示，内芯521的外径沿连接管51的轴向先增大后减小，且其靠近混合管4一端的外径大于混合流道401的横截面的宽度，小于混合流道401的横截面的长度，并且破碎流道501的内径大于混合流道401横截面的长度；高压气流从气道101内进入出气口102时，由于出气口102呈长圆形的扁嘴状，可以提升高压气体进入出气口102内的量，然后高压气流从出气口102均匀地流动至混合流道401内，与液相物料进行融合形成气液相流体，由于内芯521的外径先逐渐增大，气液相流体被内芯521逐步挤压成截面呈圆环形的流体环柱，而又由于内芯521的外径又逐渐减小，则使得连接管51内流体环柱的中间区域存在一个流动盲区，釜体7内的液相物料可以流入至此流动盲区内，并顺着内芯521的侧壁以涡流的形式与流体环柱进行再次融合，提升了气液相流体与物料的融合效果。

对于活塞3位置的固定，可以根据高压气流的压力选用不同材质或重量的活塞3，使活塞3的重力和沿上方出气口102进入气道101内且位于活塞3上方的物料的重力的和等于高压气流对活塞3的冲击力，利用此平衡，让活塞3悬浮在釜体7内液相物料的液面位置上，但是，活塞3的更换较为不便，且活塞3的悬浮状态还要考虑不同物料的密度，以及物料渗入等因素，导致此方式的难度相对较大。

驱动机构6用于提升活塞3位置固定的便利性，驱动机构6包括伸缩缸61和连接杆62，如图3和图12所示，伸缩缸61与转轴1或釜体7固定连接；连接杆62贯穿转轴1远离套管2的一端，并与其滑动连接，且连接杆62的两端分别与活塞3和伸缩缸61的输出端固定连接；利用伸缩缸61输出端的伸缩，控制连接杆62带动活塞3的位置进行改变，以使活塞3处于釜体7内物料的液面处。

通过设置驱动机构6，还可以在反应釜运行过程中，让活塞3在最下方的出气口102和釜体7内物料的液面之间的区域进行上下移动，活塞3的移动会使高压气流的气压发生变化，从而让进入至釜体7内的气液相流体的流速变得无序，以提升对物料的搅拌效果。

当釜体7内液面较低时，物料会沿上方的出气口102进入至气道101内，在反应釜使用完毕后，利用上移活塞3的方式即可将气道101内的物料排出，而为了提升物料排出气道101的效果，活塞3的上端呈中间高、边缘底的锥形状。

随着釜体7内物料液面高度的不同，连接杆62的长度也存在一定的差异，为了方便对连接杆62的长度进行调节，如图13所示，连接杆62包括多个分杆621和螺柱622，分杆621的一端开设有连接孔601，另一端固定设置有螺柱622，且一个分杆621上的螺柱622通过螺纹配合连接在与其相邻的分杆621上的连接孔601内；从而根据所需连接杆62的长度选用不同数量的分杆621；之所以让分杆621之间通过螺纹配合连接，是因为搅拌轴的运行需要转动，如若使用榫卯等卡接方式进行连接，分杆621转动所产生的横向剪切力会压弯甚至损坏分杆621之间的连接结构，而此螺纹配合可以让螺柱622和连接孔601的拧紧方向与搅拌轴的转动方向相同，当搅拌轴转动时，可以使螺柱622与连接孔601更加紧固，避免分杆621之间发生松动，保证其固定效果。

如图1所示，每组出气口102设置有两个，且同一组的两个出气口102关于转轴1的中心线对称设置，相邻两组的出气口102的中心线相互垂直，此种布置方式类似于搅拌叶片的布置方式，不仅可以提升气液相流体的冲击、混合和搅拌效果，还可以更好地与搅拌叶片进行搭配使用。

本发明的反应釜搅拌轴的工作原理如下：

如图3所示，利用驱动机构6将活塞3移动至釜体7内液相物料的液面高度处时，启动高压气流供给设备，让高压气流依次经套管2、气道101和出气口102流入至混合流道401内，与此同时，釜体7内的液相物料受到压力影响会通过回流孔402流入至混合流道401内与高压气流进行混合，形成气液相流体，此气液相流体流入至细分器5后，形成稳定均匀的气液相流体，并最终排入至釜体7内的物料中，气液相流体对釜体7的物料进行冲击搅拌的同时，釜体7内的物料还会填充气液相流体内的气孔间隙，使二者进行融合，提升搅拌效果；与此同时，还可以利用驱动机构6带动活塞3上下移动，以让气液相流体的流速变得无序，提升物料的搅拌效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.反应釜搅拌轴，其特征在于：包括转轴（1）、套管（2）和活塞（3），其中，

所述转轴（1）内开设有气道（101），其周侧上沿其轴向开设有多组出气口（102）；所述气道（101）贯穿至所述转轴（1）的一端，并与多组所述出气口（102）相连通；

所述套管（2）的一端密封转动在所述转轴（1）上，并与所述气道（101）相连通，另一端用于与高压气体供给设备相连通；所述套管（2）和所述转轴（1）同轴设置，并分别贯穿釜体（7）的底侧和顶侧，所述套管（2）与所述釜体（7）固定连接，所述转轴（1）与所述釜体（7）转动连接，且多组所述出气口（102）位于所述釜体（7）内；

所述活塞（3）以能够滑动的方式固定设置在所述气道（101）内，并与其密封连接；

还包括混合管（4），所述混合管（4）的一端密封固定在所述转轴（1）的周侧上，所述混合管（4）内开设有混合流道（401），所述混合流道（401）的一端与所述出气口（102）相连通；

所述混合管（4）的周侧上开设有回流孔（402），所述回流孔（402）与所述混合流道（401）相连通，且所述回流孔（402）的中心线与所述气道（101）的中心线的距离沿所述混合管（4）中心线至所述回流孔（402）的方向逐渐减小；

所述回流孔（402）设置有多个，且多个所述回流孔（402）靠近所述混合流道（401）一端至所述气道（101）中心线的距离均不相同；

还包括细分器（5），所述细分器（5）包括连接管（51）和破碎芯（52），其中，

所述连接管（51）的一端密封固定在所述混合管（4）远离所述转轴（1）的一端，所述连接管（51）的内部开设有破碎流道（501），所述破碎流道（501）的一端与混合流道（401）相连通，另一端与所述釜体（7）的内部或中空的搅拌叶片相连通；

所述破碎芯（52）固定设置在所述破碎流道（501）内，用于将所述破碎流道（501）内的气流和物料分割成多股；

所述破碎芯（52）包括内芯（521）和破碎杆（522），其中，

所述内芯（521）同轴设置在所述破碎流道（501）内，并与所述连接管（51）间隔设置；

所述破碎杆（522）的两端分别与所述内芯（521）和所述连接管（51）固定连接；

所述破碎杆（522）沿所述连接管（51）的轴向间隔设置有多组，每组设置有多个，同一组的多个所述破碎杆（522）绕所述内芯（521）的中心线圆周阵列设置，且相邻两组的多个所述破碎杆（522）交替设置；

所述破碎杆（522）的横截面呈菱形，且所述破碎杆（522）的横截面的其中一条对角线与所述破碎流道（501）的中心线相平行。

2.如权利要求1所述的反应釜搅拌轴，其特征在于：所述出气口（102）的横截面和所述混合流道（401）横截面为规格相等的长圆形，所述破碎流道（501）的横截面为圆形；

所述内芯（521）的外径沿所述连接管（51）的轴向先增大后减小，且其靠近所述混合管（4）一端的外径大于所述混合流道（401）的横截面的宽度，小于所述混合流道（401）的横截面的长度，并且所述破碎流道（501）的内径大于所述混合流道（401）横截面的长度。

3.如权利要求1所述的反应釜搅拌轴，其特征在于：还包括驱动机构（6），所述驱动机构（6）包括伸缩缸（61）和连接杆（62），其中，

所述伸缩缸（61）与所述转轴（1）或所述釜体（7）固定连接；

所述连接杆（62）贯穿所述转轴（1）远离所述套管（2）的一端，并与其滑动连接，且所述连接杆（62）的两端分别与所述活塞（3）和所述伸缩缸（61）的输出端固定连接；

所述活塞（3）的上端呈中间高、边缘底的锥形状。

4.如权利要求3所述的反应釜搅拌轴，其特征在于：所述连接杆（62）包括多个分杆（621）和螺柱（622），所述分杆（621）的一端开设有连接孔（601），另一端固定设置有所述螺柱（622），且一个所述分杆（621）上的所述螺柱（622）通过螺纹配合连接在与其相邻的所述分杆（621）上的所述连接孔（601）内。

5.如权利要求1所述的反应釜搅拌轴，其特征在于：每组所述出气口（102）设置有两个，且同一组的两个所述出气口（102）关于所述转轴（1）的中心线对称设置；

相邻两组的所述出气口（102）的中心线相互垂直。

6.如权利要求1所述的反应釜搅拌轴，其特征在于：所述套管（2）为L形的管状结构。