本發(fā)明屬于攪拌器領(lǐng)域，涉及一種用于攪拌混合均勻多種液態(tài)物質(zhì)的裝置，特別是一種攪拌器的制備。

技術(shù)背景：

攪拌混合設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品、環(huán)保、污水處理等領(lǐng)域。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多個方面，攪拌器是攪拌混合設(shè)備中的關(guān)鍵部件之一，是將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)的動能，使介質(zhì)獲得適宜的流動場的裝置。攪拌器有兩大功能：①使液體產(chǎn)生強大的總體流動，以保證裝置內(nèi)不存在靜止區(qū)，達到宏觀均勻；②產(chǎn)生強大的湍動，使液體微團尺寸減??；攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，攪拌器的流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切，一直是攪拌過程所研究的主要課題；攪拌器容器內(nèi)的流型取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等因素，對于攪拌機頂插式中心安裝的立式容器，有三種基本流型；分別是徑向流、軸向流和切向流。徑向流是指流體的流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，碰到容器壁面分成兩股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上下兩個循環(huán)流動；軸向流是指流體的流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動，使流體向下流動，遇到容器底面再翻上，形成上下循環(huán)流動；切向流是指無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)流動，高速時液體表面會形成漩渦，此時流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差；上述三種流型通常同時存在，其中軸向流與徑向流對混合起主要作用，而切向流應(yīng)加以抑制，采用擋板可削弱切向流，增強軸向流和徑向流；攪拌器的型式很多，但使用中均受局限。槳式攪拌器是攪拌器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種攪拌器，攪拌器直徑d與 釜徑D之比d/D為0.35～0.8,其運轉(zhuǎn)速度為10～100r/min,為大型低速攪拌器,適用于低、中等粘度物料的混合、促進傳熱及可溶固體的混合與溶解等場合。在實際生產(chǎn)中,會遇到釜深液高的情況,此時單層槳式攪拌器難以攪拌均勻。推進式攪拌器(又稱船用推進器)常用于低粘度液體中，標準推進式攪拌器有三瓣葉片，其螺距與槳直徑d相等。攪拌時，流體由槳葉上方吸入，下方排出，流體至容器底再沿壁面返至槳葉上方，形成軸向流動；推進式攪拌器攪拌時的流體湍動程度不高，但循環(huán)量大；容器內(nèi)裝擋板、攪拌軸偏心安裝或攪拌器傾斜，可防止漩渦形成。攪拌器直徑d與釜徑D之比d/D為0.2～0.5,轉(zhuǎn)速較高,為100～800r/min。運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較大的軸向循環(huán)流量,宏觀混合效果較好,適用于均相液體混合等攪拌不是非常強烈的以宏觀混合為目的的攪拌場合,常用于低粘度料液(小于2000m Pa·s)的混合；利用其較小的攪拌功率，通過高速轉(zhuǎn)動的槳葉能獲得較好的攪拌效果，主要用于液—液系混合、使溫度均勻，在低濃度固—液系中防止淤泥沉降等；渦輪式攪拌器(又稱透平式葉輪)，是應(yīng)用廣泛的一種攪拌器。攪拌器直徑d與釜徑D之比d/D為0.17～0.5,轉(zhuǎn)速為30～500r/min。旋轉(zhuǎn)時有較高的局部剪切作用,能得到高分散度微團,適用于氣—液混合及液—液混合或強烈攪拌的場合,常用于低中等粘度物料；錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速為1～100r/min,為低速攪拌器,只產(chǎn)生切向流,剪切作用小,無軸向混合,適用于粘度在100Pa·s以下的流體攪拌，錨式或框式槳葉的混合效果并不理想,只適用于對混合效果要求不太高的場合；螺帶式攪拌器是把一定螺距的螺旋形鋼帶固定在攪拌軸上,螺帶外緣很接近釜壁。攪拌時,物料沿釜壁上升,沿軸向下運動。適用于高粘度料液的混合；綜上所述，現(xiàn)有的液態(tài)物質(zhì)混合用攪拌器普遍存在應(yīng)用場合單一，結(jié)構(gòu)原理簡單，制作成本高，使用操作不靈活，難以在各種不同濃度液體混合時實現(xiàn)節(jié)省能源和時間的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，尋求設(shè)計一種結(jié) 構(gòu)原理可靠，適應(yīng)范圍廣，節(jié)省能源且攪拌均勻度好的筒式攪拌器，該攪拌器能較好的改善容器內(nèi)的液體流場，適用于中、高速攪拌，釜高與釜徑之比為0.8～5的容器，用于深液面的攪拌效果更佳，是一種綜合性能好、高效節(jié)能、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的新型葉輪。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)由傳動軸、聯(lián)結(jié)件、筋骨架、聯(lián)結(jié)套、葉輪、葉齒、筒體和緊固裝置等部件組合而成，圓柱內(nèi)空式筒體內(nèi)頂部和中部平行結(jié)構(gòu)與筒體固連制有筋骨架，筋骨架中心處豎向制有中空式聯(lián)結(jié)套，聯(lián)結(jié)套中空間中活動式制有傳動軸，傳動軸頂端與外傳動力對接，底端與轉(zhuǎn)動式葉輪固連形成連動結(jié)構(gòu)，多齒式葉輪作為一個整體結(jié)構(gòu)其四周均勻分布制有非直線式葉齒，聯(lián)結(jié)套與筋骨架之間形成可轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)，傳動軸與聯(lián)結(jié)套由聯(lián)結(jié)件固定為一體，底端制有緊固裝置，用于鎖緊并承重，葉輪套制在聯(lián)結(jié)套外體上。

本發(fā)明的圓筒形葉輪上對稱開有方型孔2～8個，圓筒內(nèi)側(cè)對應(yīng)裝有葉齒，葉齒切線與圓筒切線夾角范圍為15°～90°，圓筒下部高度大于或等于上部高度，圓筒所開方孔面積的總和與圓筒橫截面積之比應(yīng)為0.1～0.6。筒式攪拌器直徑與容器直徑之比為0.12～0.75。當(dāng)圓筒旋轉(zhuǎn)時，在葉輪的作用下，流體通過槽隙向外流出，在攪拌器附近形成高湍動的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流和高壓頭，推動液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動，在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從筒的頂部和底部吸入筒內(nèi)，形成循環(huán)。徹底改變了傳統(tǒng)攪拌器的流場單一的缺點，使介質(zhì)在低轉(zhuǎn)速下同時產(chǎn)生較好的徑向流和軸向流，介質(zhì)混合更均勻，反應(yīng)時間降低；當(dāng)筒式攪拌器旋轉(zhuǎn)時，在葉輪和離心力的作用下，筒內(nèi)的介質(zhì)通過筒體的槽隙被拋向筒外，在攪拌器附近形成高湍動的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流和較高的壓頭。高流速的液體在攪拌容器內(nèi)徑向流動，在介質(zhì)阻力的作用下部分動能被轉(zhuǎn)化為靜壓能，在筒體中心形成低壓。在圓筒體的導(dǎo)流和管道連通器的作用下，介質(zhì)從筒體的頂部和底部流入筒內(nèi)，極大地提高了液體的排出量，更好的改善了液體在釜內(nèi)的流動場，從筒式攪拌器的軸向截面數(shù)值模擬速度 矢量圖和橫向截面數(shù)值模擬速度矢量圖可以看出，筒式攪拌器徹底消除了攪拌器攪拌過程中的攪拌死角，使流場均勻，液體混合時間縮短；

本發(fā)明適用于液體粘度范圍為0～3000m Pa·s。

本發(fā)明與現(xiàn)有的攪拌器相比，其結(jié)構(gòu)原理新穎，適用范圍廣泛，傳動力強，攪拌效果好，特別是在攪拌過程中，液體物質(zhì)形成的渦流結(jié)構(gòu)有利于混合均勻度的增加。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明：

實施例：

本實施例的主體結(jié)構(gòu)由傳動軸1、聯(lián)結(jié)件2、筋骨架3、聯(lián)結(jié)套4、葉輪5、葉齒8、筒體6和緊固裝置7等部件組合而成，圓柱內(nèi)空式筒體6內(nèi)頂部和中部平行結(jié)構(gòu)與筒體6固連制有筋骨架3，筋骨架3中心處豎向制有中空式聯(lián)結(jié)套4，聯(lián)結(jié)套4中空間中活動式制有傳動軸1，傳動軸1頂端與外傳動力對接，底端與轉(zhuǎn)動式葉輪5固連形成連動結(jié)構(gòu)，多齒式葉輪5作為一個整體結(jié)構(gòu)其四周均勻分布制有非直線式葉齒8，聯(lián)結(jié)套4與筋骨架3之間形成可轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)，傳動軸1與聯(lián)結(jié)套4由聯(lián)結(jié)件2固定為一體，底端制有緊固裝置7，用于鎖緊并承重，葉輪5套制在聯(lián)結(jié)套4外體上；傳動軸1主要用于傳遞動力；聯(lián)結(jié)件2用于傳遞扭矩；筋骨架3用于聯(lián)結(jié)套4與筒體6的聯(lián)接；對稱焊接安裝在筒體6和聯(lián)結(jié)套4的上下兩端，可根據(jù)筒體6直徑和扭矩大小各端設(shè)置3～5根，并保證筒體6與聯(lián)結(jié)套4的同軸度；聯(lián)結(jié)套4與傳動軸1配合并傳遞扭矩，聯(lián)結(jié)套4與傳動軸1的配合為過渡配合，并借助聯(lián)結(jié)件2和緊固裝置7將聯(lián)結(jié)套4固緊在傳動軸1上；葉輪5將機械能傳遞給液體，葉輪5可單獨沖壓成型，再與筒體6焊接，或利用筒體6開孔部分的材料直接制作，葉輪5與筒體6的焊接應(yīng)對稱安裝，角度準確統(tǒng)一；筒體6用于傳遞扭矩并承載葉輪5，同 時起導(dǎo)流筒的作用，用無縫鋼管或鋼板卷焊而成，筒體6上的開孔要均勻?qū)ΨQ；緊固裝置7用于鎖緊并承重；

筒式攪拌器與目前所有使用的攪拌器結(jié)構(gòu)型式不同，因此工作原理和介質(zhì)流型也不同。筒式攪拌器有傳動軸1和筒體6(也稱圓筒)構(gòu)成，后者是其核心部分，圓式筒體6上對稱開2～8個長方型孔，在筒體6開口處內(nèi)側(cè)對應(yīng)裝有葉片。葉片切線與圓形筒體切線夾角范圍為15°～90°，葉輪5端部與圓形筒體6內(nèi)壁的直線距離DE為(0.1～0.7)R(R為筒體半徑)，圓形筒體6下部高度OA大于或等于上部高度BC,且OA:OB＝1:0.1～5,圓形筒體6所開長方孔面積的總和與圓筒橫截面積之比應(yīng)為0.1～0.6。

實施例2：

筒式攪拌器的直徑d為45mm，圓筒高度為52mm，開孔長度為32mm，開孔寬度為12mm，葉片長度為32mm，葉片寬度為12mm，葉片角度為30°，攪拌介質(zhì)為水，粘度為1m Pa·s進行數(shù)值模擬，得到筒式攪拌器的軸向截面數(shù)值模擬速度矢量圖和橫向截面數(shù)值模擬速度矢量圖。速度矢量圖與實驗觀察結(jié)果十分吻合：筒式攪拌器的流型包含了徑向流、軸向流和切向流三種基本的流體流型，這三種流體流型徹底消除了攪拌過程中的攪拌死角，使液體混合達到充分均勻。

實施例3：

筒式攪拌器的直徑為50mm，圓筒高度為52mm，開孔長度為32mm，開孔寬度為12mm，葉片長度為32mm，葉片寬度為12mm，葉片角度為30°，粘度為450m Pa·s。攪拌功率比推進式、渦輪式攪拌器的功率略??；但攪拌時間與推進式、渦輪式的相比，攪拌時間縮短了一半左右，效率提高了100％以上。