CN210993907U - 一种粉体打散组件及使用该组件的固体和液体混合设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种粉体打散组件及使用该组件的固体和液体混合设备，本体与主轴相连，本体外表面从上至下形成有至少两层打散叶片，打散叶片在周向方向是不连续的，并且在轴向方向的投影没有间隙，打散叶片在轴向方向的投影叠加之后完全覆盖了主轴和打散叶片最外端之间的圆环形区域。本实用新型目的在于提供一种实现粉体高效分散且结构简单、能耗低、处理能力强、不易堵塞的混合设备，特别是超细粉体与液体混合生成高粘度或高浓度悬混液的设备。

Description

一种粉体打散组件及使用该组件的固体和液体混合设备

技术领域

本实用新型涉及固体和液体混合设备领域，特别是超细粉体与液体混合生成高粘度或高浓度液体的设备，本实用新型还涉及一种用于固体和流体混合设备的粉体打散组件。

背景技术

在工业领域，很多液体原材料是由粉体和液体混合制成的，特别是超细粉体如纳米级的粉体在少量液体中的混合分散、或者混合分散为高粘度的混合液，比如应用于锂离子电池正负极领域的浆料。通常来讲，整个混合过程可以分为三个阶段，打散、浸润和分散。在打散阶段，粉体从大的团块经过叶片等结构的搅拌，变为分散在空气或其它气体中的弥散状态。在浸润阶段，弥散状的粉体与液体接触。在分散阶段，会对经过浸润或预混合的悬混液再进行分散处理，让粉体颗粒在悬混液中的分散状态达到生产的要求。现有技术中通常利用打散叶片的高速旋转将粉体中的团块打散，有利于液体对粉体的快速浸润，以期达到更好的固液混合效果。

本公司另一专利CN108465388A公开了一种用于混合固体和液体的设备，参见附图1，包括有液体分布模块，粉体分散模块、固液混合模块及排出模块，液体分布模块将待混合液体，输送至混合模块，粉体分散模块用于对待混合的粉体进行分散和/或粉碎后，进入固液混合模块；待混合液体与待混合粉体在固液混合模块中进行混合并进行快速旋转，然后由排出模块排出。所述的粉体分散模块，包括粉体分散室及设于其中的螺旋锥形冲击模块，所述的螺旋锥形冲击模块包括有锥形本体及设置在锥形本体表面，螺旋向上的切割片。在具体实施方式部分，该发明也给出了两种打散叶片的设置方式，如附图2和3所示。但是经过本实用新型人的持续研究，发现图1中所示的连续型打散叶片运送作用较强，对粉体切割作用不强，打散效果不理想。而图2和图3中的打散叶片，由于采用了间隔式设置，对粉体的切割作用有所增强，但是粉体的下落速度较快，部分粉体未经过叶片的击打即穿过打散模块，还是会有团块进入固液混合室，最终的打散效果并不是非常好。

因此，在固体(粉体)和液体混合的领域，尤其是液体与超细粉体混合形成高粘度和高浓度悬混液的领域亟需一种实现粉体被充分打散，固液混合效果好、结构简单、能耗低、处理能力强的混合设备。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种粉体打散组件，包括本体，本体与主轴相连，本体外表面从上至下形成有至少两层打散叶片，打散叶片在周向方向是不连续的，并且在轴向方向的投影没有间隙。

优选的，打散叶片在轴向方向的投影叠加之后完全覆盖了主轴和打散叶片最外端之间的圆环形区域。

优选的，打散叶片最外端与固液混合设备的壳体的间隙为1-5mm。

优选的，打散叶片最外端与固液混合设备的壳体的间隙为1-2mm。

优选的，打散叶片呈水平排列。打散叶片呈单层螺旋状排列，双层螺旋状排列或者多层螺旋状排列。打散叶片由倾斜叶片组成，且倾斜的方向使得打散叶片旋转时可以将粉体沿给料方向推进。

还提供了一种使用前述打散组件的固体和液体混合设备，还包括：壳体；

至少一个粉体供给装置，将粉体经粉体输送室输送到混合室；

至少一个液体供给装置，将液体经液体分配室输送到混合室；

混合室，由叶轮与壳体相应的部分所限定，利用叶轮旋转将固体与液体混合以形成悬混液。

优选的，还包括分散室，设置于混合室下部流道出口和排出机构之间，利用多孔板的剪切作用分散混合室流出的悬混液。

实施本实用新型的混合设备和打散组件，具有以下有益效果：1、本实用新型在固体输送装置的末端设置了多层打散叶片，并且在轴向方向上的投影没有间隙，也就是说在竖直方向上没有形成任何一条直通通道，同时在水平方向总能找到承接下落粉体的叶片，所有的粉体部分都会被打到，因此，含有大量团块的粉体在相对封闭的空间内反复进行打散，使其可以以微小颗粒的状态进入混合室与液体混合，提高了混合效率和混合效果。2、采用在周向上间隔设置的打散叶片，相当于在水平方向上形成了打散通道，在主轴高速旋转时，叶片的阻力和负载明显减少，打散叶片边缘对粉体的剪切作用大大加强，克服了现有技术中一体式打散叶片输送作用明显打散作用较弱的缺陷，实现了对含有大量团块粉体的高速剪切打散，对超细粉体与少量液体混合生成的高粘度液体时的分散效果提升明显。3、打散叶片外端和壳体间隙非常小，在叶片高速旋转的状态下，在相对密闭的空间内形成了负压，使得粉体的供给速度和在被打散之后的排出速度有一定提高。4、充分利用了现有混合设备的结构和工艺特点，在现有预混设备打散装置基础上，无需对现有结构做出大的改变，只需对打散叶片进行重新设计后就可以实现性能提升，大幅节约了成本。5、经过打散叶片打散的粉体不会重新回到打散组件的顶部区域，不会在粉体输送室内部滞留，在保证打散质量的同时，提高了处理速度。6、通过粉体打散组件打散的粉体可以进一步与流动的液体充分混合，形成巨大的固液接触面积，实现液体对粉体的快速浸润，从而高效地制造出均匀的固液混合物。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中固体和液体混合设备打散叶片组件的示意图；

图2为现有技术中打散叶片的示意图；

图3为现有技术中打散叶片的示意图；

图4为本实用新型一实施方式中水平打散叶片的侧视图和立体图；

图5为本实用新型图4实施方式中水平打散叶片的俯视图；

图6为本实用新型一实施方式中斜打散叶片的侧视图和立体图；

图7为本实用新型图6实施方式中斜打散叶片的俯视图；

图8为本实用新型一实施方式中多层螺旋打散叶片的侧视图和立体图；

图9为本实用新型图8实施方式中多层螺旋打散叶片的俯视图；

图10为本实用新型一实施方式中混合设备的整体示意图。

具体实施方式

为了使发明的目的、原理、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，正如本实用新型内容部分所述，此处所描述的具体实施例用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要特别说明的是，根据说明书的文字或者技术内容可以确定的连接或位置关系，为了图画的简洁进行了部分的省略或者没有画出全部的位置变化图，本说明书未明确说明省略的或者没有画出的位置变化图，不能认为没有说明，为了阐述的简洁，在具体阐述时不再一一进行说明，在此统一说明。

如图4-9所示，本实用新型提供了一种在固液混合设备中使用的打散组件，包括本体2，本体2与主轴3相连，本体2外表面从上至下形成有至少两层打散叶片4，打散叶片4在周向方向是不连续的，并且在轴向方向的投影没有间隙。本实用新型在固体输送装置的末端设置了打散组件1，打散组件1包括多层打散叶片，理论上来讲这些打散叶片4在周向方向上是要间隔开一定的距离，并且在轴向方向上的投影没有间隙，也就是说在竖直方向上没有形成任何一条直通通道，从正上方向下看去，不能看到打散叶片4之间存在间隙。当然，这种间隙是指比较明显的缝隙，会一直延伸到本体2的缝隙。因为叶片的形状多种多样，边缘也不一定是标准的圆形，因此，有些打散叶片4重叠地方的投影，会存在一些不是平滑过渡的地方，这通常是不会影响本实用新型的使用效果。比如附图6中的倾斜叶片，如果叶片的高度不一致，则在一些弧度不同的叶片重叠的地方，轴向方向的投影就会存在一些凸出部分或者凹陷部分，这是难以避免的，只要不是大的缝隙就不会影响其技术效果。因为在水平方向总能找到承接下落粉体的打散叶片4，所有的粉体部分都会被打到，因此，含有大量团块的粉体在相对封闭的空间内反复进行打散，容易以微小颗粒的状态进入混合室与液体混合，提高了混合效率和混合效果。

如图5、7和9所示，优选的，打散叶片4在轴向方向的投影叠加之后完全覆盖了主轴3和打散叶片4最外端之间的圆环形区域。这还是为了尽量压缩粉体自由坠落的空间，使尽量多的粉体逐层穿过多层打散叶片4，使打散叶片4可以充分的剪切落下的粉体。并且通过壳体5内壁和打散叶片4外缘的配合，可以使得粉体粉末在一个相对封闭的空间内被充分打散，并且经过打散叶片打散的粉体不会重新回到打散组件的顶部区域，不会在粉体输送室内部滞留，在保证打散质量的同时，提高了处理速度。

此外，打散组件1采用在本体2外壁周向上间隔设置的打散叶片4，相当于在水平方向上也形成了打散通道，也就是说，在水平方向的投影中，存在延伸到本体2上的间隙或者缝隙，以便粉体充分打散，不会出现一直被打散叶片4推着走，相对速度保持为零的不能打散的状态。本发明对间隔的距离和单个打散叶片4的延伸长度并没有严格限制，但是通常不会太长，在主轴高速旋转时，叶片的阻力和负载明显减少，打散叶片边缘对粉体的剪切作用大大加强，克服了现有技术中整体式打散叶片输送作用明显而打散作用较弱的缺陷，实现了对含有大量团块粉体的高速剪切打散，对超细粉体与少量液体混合生成的高粘度悬混液的分散效果提升明显。

打散叶片4最外端与固液混合设备的壳体5的间隙为1-5mm，优选为1-2mm。实际上，打散叶片外端和壳体间隙是非常小的，所有的粉体几乎都要从一层层的打散叶片4的间隙中穿过。

如图4和5所示，打散叶片4呈水平排列。叶片的层数可以根据实际情况确定，如果对粉体的目数要求较高，应该相应增加打散叶片4的层数，这样虽然处理速度会受到一定影响，但总体打散效果有所上升。如图6和7所示，打散叶片4由倾斜叶片组成，且倾斜的方向使得打散叶片旋转时可以将粉体沿给料方向推进。如果叶片厚度不一致，通常位于旋转方向前方的叶片边缘比较薄，这样容易打散团块。如图8和9所示，打散叶片4呈单层螺旋状排列，双层螺旋状排列或者多层螺旋状排列。本发明对叶片的螺旋角不做具体限制，但通常情况下，打散叶片4的螺旋角不会太大，一般不超过45°，因为在转动过程中如果倾角过大，会造成打散叶片4与粉体的接触面积过大，接近角过大，负载增加，在推动粉体旋转的过程中有可能形成新的团块；同时在相同本体长度内，也减少了打散叶片的层数，影响打散效果。此外，在满足本实用新型技术和效果要求的基础上，其他叶片排布方式也是可以的。

如图10所示，本实用新型提供一种固体和液体混合设备，包括：打散组件1；壳体5；至少一个粉体供给装置6，将粉体经粉体输送室7输送到混合室8；至少一个液体供给装置9，将液体经液体分配室10输送到混合室8；混合室8，由叶轮14与壳体5相应的部分所限定，利用叶轮14旋转将固体与液体混合以形成悬混液；分散室11，设置于混合室8下部流道出口和排出机构12之间，利用多孔板13的剪切作用分散混合室8流出的悬混液。

混合设备的壳体5，主要起支撑和作为腔室外壳的作用，比如用来承托和安装电机、主轴3、粉体供给装置6、液体供给装置9等，壳体5通常是由几个部分拼接而成，因为在壳体5内部需要安装叶轮14、多孔板13、主轴3等部件。在混合设备组装完成后，壳体5和安装于其上的各个部件，从上至下大致限定出了粉体输送室7、液体分配室10、混合室8、分散室11这几个核心腔室。但是，这种限定仅仅代表一种人为地划分，主要是从完成功能的角度来限定。实际的混合设备，可能这几个腔室的具体分界线并不明显，无法用具体的形状来限定分散室等，但是，从这几个腔室的位置关系、由哪些部件构成以及所实现的功能看，这几个腔室又是非常清楚的。重点来讲，混合室8大致包括叶轮14，以及包围叶轮14的这部分壳体，这两部分大致限定出了一个截锥筒的空间，在这个空间里，被喷射而出的液体和被打散的粉体互相接触，并在混合叶片的旋转搅拌下完成了初步的混合。分散室11可以包括底板、多孔板13、排料叶片等叶轮组件的其他部件，以及包围这些部件的这部分壳体，这两部分大致限定出了一个圆筒的空间，在这个空间里，从混合室8甩出的悬混液，穿过底板、多孔板13、顶板等组成的通道，在排料叶片的作用下，被旋转带至排出机构12，完成对悬混液的进一步剪切和分散。

粉体供给装置6用于将需要混合的固体从进料位置运送到混合室8。粉体供给装置6通过螺杆喂料装置将固体原料(通常是各种粉体原料)从料斗或者料仓经粉体输送室7输送到混合室8。螺杆喂料装置可以将固体连续的、均匀的送入混合室8，从而避免固体与液体在混合室8接触的时候，出现固体过多或者过少的情况。本实用新型通过螺杆喂料装置对固体的输送，一方面可以避免混合室8的抽吸效应对固体的抽吸产生的影响，一方面可以连续的、均匀的将固体输送进入混合室8与液体混合，实现固体和液体的均匀浸润和混合，减少循环次数。

液体供给装置9用于存储并供给液体，其中，所述液体包括指悬混液的情况，所述悬混液是指液体与固体混合后的液体。液体供给装置9可以是多个，一部分液体供给装置供给液体，一部分液体供给装置用于液体变成悬混液之后的悬混液的供给。液体分配室10用于将液体供给装置9所供给的液体以预定流量进行分配。所述将液体以预定流量进行分配可以使得液体分配室10中的液体流量充足并且分布均匀。

混合室8用于将进入的固体与液体浸润、混合以形成悬混液。在本实用新型中，为使得混合设备的粉体输送室7和混合室8与外界空气隔离，可以通过在粉体供给装置6设置阀门的方式实现与设备外部空气隔离。固体通过螺杆喂料装置连续的、均匀的输入混合室8，液体分配室10以预定的流量将液体足量、连续和均匀的输入混合室8。由于螺杆喂料装置及其输入口的密封，当叶轮旋转使得液体加速通过混合室8并排出时，混合室8产生了抽吸效应，使得粉体输送室7和混合室8前部的空气快速进入混合室8后部并排出，从而使得输送室10和混合室8前部形成负压，粉体输送室7中固体表面的空气在真空环境中脱离固体表面，使得固体在与液体接触之前部分去除了表面的空气，从而使得液体更加容易浸润固体。

混合室8包括环形间隙，该环形间隙由截锥状叶轮本体和与之相对应的壳体5的一部分环形壁限定构成。截锥状本体的截面直径，沿着从的混合室8入口到排出口的方向整体逐渐增加，截锥状本体在主轴3带动下，其表面的悬混液实现从上至下加速运动，在此加速运动过程中产生混合室8出口区的抽吸效应，使得悬混液中固体表面空气进一步的离开固体，实现固体和液体更加均匀的浸润混合。

分散室11，由叶轮组件除去本体2之外的部分与相对应的壳体5的一部分所限定，设置于混合室8的下部流道出口和排出机构12之间。由本实用新型的工作过程和工作原理可知，粉体输送室7、液体分配室10、混合室8以及分散室11，都不是一个个独立的腔室，而是互相连通的，只是由于工艺的需要，液体和固体从进入混合设备开始，顺序进入上述不同的腔室，完成相应的处理，得到相应的处理效果。分散室11与混合室8以及排出机构12连接在一起，互相之间在结构界限上的区分并不明显，但是它们的功能却完全不一样。在混合室8的出口处，固体已经和液体进行了浸润和一定程度的混合，形成了带有粉体颗粒的悬混液。而由于叶轮14下部边缘的旋转速度远大于上部，因此，从混合室8排出的悬混液的运动速度也就非常快。经验证，在其下游的位置设置多孔板13，利用多孔板13的剪切作用分散混合室8流出的高速运动悬混液，可以基本达到现有技术中使用独立高速分散机的效果，并且不容易堵塞分散孔25。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粉体打散组件(1)，包括本体(2)，所述本体(2)与主轴(3)相连，所述本体(2)外表面从上至下形成有至少两层打散叶片(4)，其特征在于，所述打散叶片(4)在周向方向是不连续的，并且在轴向方向的投影没有间隙。

2.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)在轴向方向的投影叠加之后完全覆盖了所述主轴(3)和所述打散叶片(4)最外端之间的圆环形区域。

3.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)最外端与固液混合设备的壳体(5)的间隙为1-5mm。

4.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)最外端与固液混合设备的壳体(5)的间隙为1-2mm。

5.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)呈水平排列。

6.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)呈单层螺旋状排列，双层螺旋状排列或者多层螺旋状排列。

7.如权利要求1所述的打散组件(1)，其特征在于，所述打散叶片(4)由倾斜叶片组成，且倾斜的方向使得所述打散叶片(4)旋转时可以将粉体沿给料方向推进。

8.一种使用如权利要求1-7中任意一项所述的打散组件(1)的固体和液体混合设备，还包括：

壳体(5)；

至少一个粉体供给装置(6)，将所述粉体经粉体输送室(7)输送到混合室(8)；

至少一个液体供给装置(9)，将所述液体经液体分配室(10)输送到混合室(8)；

混合室(8)，由叶轮(14)与所述壳体(5)相应的部分所限定，利用所述叶轮(14)旋转将所述固体与所述液体混合以形成悬混液。

9.如权利要求8所述的固体和液体混合设备，其特征在于，还包括分散室(11)，设置于所述混合室(8)下部流道出口和排出机构(12)之间，利用多孔板(13)的剪切作用分散所述混合室(8)流出的悬混液。

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