本發(fā)明涉及高剪切分散設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著鋰離子電池電極材料的發(fā)展，對(duì)鋰離子電池電極材料的攪拌均質(zhì)化程度要求越來越高?，F(xiàn)有的電極漿料攪拌裝置是采用雙行星動(dòng)力混合裝置，研究者們也嘗試其他形式設(shè)備(例如：乳化泵、膠體磨、分散抣質(zhì)機(jī)等)來提高均勻化效果。現(xiàn)有的設(shè)備存在著不足之處，如：制漿時(shí)間過長，生產(chǎn)效率低；對(duì)細(xì)粉體在制漿過程易形成團(tuán)聚物，傳統(tǒng)的行星式混合機(jī)無法將其完全分解；傳統(tǒng)分散設(shè)備運(yùn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高越好，但是，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高是有限制的，過高的轉(zhuǎn)速不僅需要更大功率的電機(jī)提供動(dòng)力，導(dǎo)致成本過高，而且明顯帶來一系列諸如轉(zhuǎn)齒變形等應(yīng)力應(yīng)變問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起定轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，使得設(shè)備無法正常工作。申請(qǐng)?zhí)?01520332344.2公開了一種新型鋰電池電極漿料的分散設(shè)備，該設(shè)備中使用的帶齒圈的轉(zhuǎn)子、定子的分散結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的單一旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子的剛度問題，故其轉(zhuǎn)速不能過大，因此使得定轉(zhuǎn)子之間剪切應(yīng)變率的增加受到限制，因而使用范圍也有所約束，一般只適用于微觀分散的場(chǎng)合，一旦被分散物料顆粒較大，就會(huì)受損；除此之外，設(shè)備的利用率較低，成本較高。因此，亟需設(shè)計(jì)一種分散效率高、均質(zhì)效果好的物料的分散設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備。傳動(dòng)裝置的三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸通過一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，三根軸之間層層嵌套，通過齒輪逐級(jí)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)動(dòng)力源輸入，多個(gè)不同轉(zhuǎn)速和方向的輸出，減少了輸入動(dòng)力源個(gè)數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約了成本，減少能源的耗散。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括傳動(dòng)裝置、雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、雙行星分散結(jié)構(gòu)、上部架體、支撐板、攪拌罐和冷卻裝置；所述傳動(dòng)裝置包括輸入軸、主動(dòng)圓柱齒輪、主動(dòng)錐齒輪、第一從動(dòng)錐齒輪、中心軸、第二從動(dòng)錐齒輪、內(nèi)層空心軸、第三從動(dòng)錐齒輪、外層空心軸、錐齒輪、二級(jí)減速軸和從動(dòng)圓柱齒輪；所述雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括反轉(zhuǎn)子和正轉(zhuǎn)子；所述雙行星分散結(jié)構(gòu)包括行星架、行星架密封蓋、攪拌軸、太陽輪和行星輪；

所述輸入軸和二級(jí)減速軸通過軸承安裝在上部架體上；輸入軸上安裝有主動(dòng)圓柱齒輪和主動(dòng)錐齒輪；所述二級(jí)減速軸上安裝有從動(dòng)圓柱齒輪和錐齒輪；主動(dòng)圓柱齒輪與從動(dòng)圓柱齒輪嚙合；所述中心軸的一端安裝在上部架體的一端面上，其上安裝有第一從動(dòng)錐齒輪；所述內(nèi)層空心軸嵌套在中心軸外表面，內(nèi)層空心軸一端安裝有第二從動(dòng)錐齒輪；所述主動(dòng)錐齒輪分別與第一從動(dòng)錐齒輪和第二從動(dòng)錐齒輪嚙合；所述外層空心軸嵌套在內(nèi)層空心軸外表面，外層空心軸一端安裝有第三從動(dòng)錐齒輪；所述第三從動(dòng)錐齒輪與錐齒輪嚙合；上部架體的另一端面分別與支撐板和攪拌罐的一端面連接，支撐板位于上部架體與攪拌罐中間；中心軸、內(nèi)層空心軸和外層空心軸穿過支撐板，外層空心軸的另一端固定連接有行星架，內(nèi)層空心軸的另一端安裝有反轉(zhuǎn)子，中心軸的另一端安裝有正轉(zhuǎn)子；外層空心軸中部通過深溝球軸承和推力軸承與支撐板連接；行星架通過深溝球軸承與攪拌罐連接；行星架密封蓋中部具有通孔，嵌套在中心軸和內(nèi)層空心軸外，行星架密封蓋外緣與行星架固定連接；兩根攪拌軸對(duì)稱安裝在行星架密封蓋上，連接處通過攪拌軸密封蓋密封；攪拌軸端部安裝有行星輪；所述太陽輪固定在內(nèi)層空心軸中部，位于攪拌罐內(nèi)；行星輪與太陽輪嚙合傳動(dòng)；攪拌罐的另一端面上開有進(jìn)料口；攪拌罐上開有出料口；攪拌罐外部嵌套有冷卻裝置，所述冷卻裝置上開有冷卻液入口和冷卻液出口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

1.傳動(dòng)裝置的三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸通過一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，三根軸之間層層嵌套，通過齒輪逐級(jí)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)動(dòng)力源輸入，多個(gè)不同轉(zhuǎn)速和方向的輸出，減少了輸入動(dòng)力源個(gè)數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約了成本，減少能源的耗散。傳動(dòng)裝置將電機(jī)輸入的動(dòng)力分成三個(gè)部分，分別帶動(dòng)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(正轉(zhuǎn)子、反轉(zhuǎn)子和太陽輪、行星架)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料攪拌的一致性和均勻性。

2.雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由于正轉(zhuǎn)子和反轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，導(dǎo)致正轉(zhuǎn)子和反轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高，降低了對(duì)動(dòng)力源輸入轉(zhuǎn)速的要求。通過較小的輸入轉(zhuǎn)速改變，能得到較大的轉(zhuǎn)子速度差梯度，使得腔體內(nèi)分散流場(chǎng)更強(qiáng)烈，提高了對(duì)物料的剪切作用力。物料受到強(qiáng)烈的層流和湍流剪切作用而分散，從而使其達(dá)到更小尺度的混合分散。實(shí)現(xiàn)對(duì)物料快速高效的攪拌，提高了物料的均質(zhì)性和分散效率，達(dá)到物料均質(zhì)化的標(biāo)準(zhǔn)，提高鋰離子電池的質(zhì)量和使用壽命。

3.雙行星分散結(jié)構(gòu)將宏觀混合分散(攪拌軸對(duì)物料的攪拌)與微觀混合分散(正轉(zhuǎn)子與反轉(zhuǎn)子對(duì)物料的剪切分散)共同應(yīng)用于設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使得設(shè)備能夠處理各種不同粒徑的物料，應(yīng)用范圍更加廣泛。雙行星分散結(jié)構(gòu)整體上是一個(gè)增速機(jī)構(gòu)，既能公轉(zhuǎn)也能自轉(zhuǎn)，因此，物料的循環(huán)也隨之加快，混合分散過程更充分。

4.與傳統(tǒng)的行星式分散設(shè)備相比，雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剪切速率是現(xiàn)有行星混合分散的1000倍。與現(xiàn)有的核心部件為定轉(zhuǎn)子的rs剪切式分散設(shè)備相比，雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的剪切應(yīng)力以及剪切應(yīng)變率均為定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的2倍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視示意圖；

圖2是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備一種實(shí)施例的雙行星分散結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備一種實(shí)施例的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備一種實(shí)施例的正轉(zhuǎn)子軸測(cè)示意圖；

圖5是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備一種實(shí)施例的反轉(zhuǎn)子軸測(cè)示意圖；

圖6是本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備圖1中a部分的放大示意圖；(圖中：1、輸入軸；2、主動(dòng)圓柱齒輪；3、主動(dòng)錐齒輪；4、第一從動(dòng)錐齒輪；5、中心軸；6、上部架體；7、第二從動(dòng)錐齒輪；8、內(nèi)層空心軸；9、第三從動(dòng)錐齒輪；10、外層空心軸；11、支撐板；12、行星架；13、行星架密封蓋；14、攪拌軸；15、反轉(zhuǎn)子；16、正轉(zhuǎn)子；17、攪拌罐；18、進(jìn)料口；19、出料口；20、太陽輪；21、行星輪；22、冷卻裝置；23、錐齒輪；24、二級(jí)減速軸；25、從動(dòng)圓柱齒輪；26、冷卻液入口；27、冷卻液出口)

具體實(shí)施方式

下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備(參見圖1-6，簡稱設(shè)備)，其特征在于該設(shè)備包括傳動(dòng)裝置、雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、雙行星分散結(jié)構(gòu)、上部架體6、支撐板11、攪拌罐17和冷卻裝置22；所述傳動(dòng)裝置包括輸入軸1、主動(dòng)圓柱齒輪2、主動(dòng)錐齒輪3、第一從動(dòng)錐齒輪4、中心軸5、第二從動(dòng)錐齒輪7、內(nèi)層空心軸8、第三從動(dòng)錐齒輪9、外層空心軸10、錐齒輪23、二級(jí)減速軸24和從動(dòng)圓柱齒輪25；所述雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括反轉(zhuǎn)子15和正轉(zhuǎn)子16；所述雙行星分散結(jié)構(gòu)包括行星架12、行星架密封蓋13、攪拌軸14、太陽輪20和行星輪21；

所述輸入軸1和二級(jí)減速軸24通過軸承安裝在上部架體6上；外部動(dòng)力裝置與輸入軸1連接，輸入軸1上安裝有主動(dòng)圓柱齒輪2和主動(dòng)錐齒輪3；所述二級(jí)減速軸24上安裝有從動(dòng)圓柱齒輪25和錐齒輪23；主動(dòng)圓柱齒輪2與從動(dòng)圓柱齒輪25相互嚙合，傳遞力和速度；所述中心軸5的一端安裝在上部架體6的一端面上，其上安裝有第一從動(dòng)錐齒輪4；所述內(nèi)層空心軸8嵌套在中心軸5外表面，內(nèi)層空心軸8一端安裝有第二從動(dòng)錐齒輪7；所述主動(dòng)錐齒輪3分別與第一從動(dòng)錐齒輪4和第二從動(dòng)錐齒輪7相互嚙合；所述外層空心軸10嵌套在內(nèi)層空心軸8外表面，外層空心軸10一端安裝有第三從動(dòng)錐齒輪9；所述第三從動(dòng)錐齒輪9與錐齒輪23嚙合；第一從動(dòng)錐齒輪4與第二從動(dòng)錐齒輪7的轉(zhuǎn)向相反，第一從動(dòng)錐齒輪4帶動(dòng)中心軸5正向轉(zhuǎn)動(dòng)，第二從動(dòng)錐齒輪7帶動(dòng)內(nèi)層空心軸8反向轉(zhuǎn)動(dòng)；第三從動(dòng)錐齒輪9帶動(dòng)外層空心軸10正向轉(zhuǎn)動(dòng)；上部架體6的另一端面通過螺栓分別與支撐板11和攪拌罐17的一端面連接，支撐板11位于上部架體6與攪拌罐17中間；中心軸5、內(nèi)層空心軸8和外層空心軸10穿過支撐板11，外層空心軸10的另一端固定連接有行星架12，內(nèi)層空心軸8的另一端安裝有反轉(zhuǎn)子15，中心軸5的另一端安裝有正轉(zhuǎn)子16；正轉(zhuǎn)子16與反轉(zhuǎn)子15的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；外層空心軸10中部通過深溝球軸承和推力軸承與支撐板11連接，深溝球軸承和推力軸承用來承受軸向與徑向力，確保外層空心軸10在旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性；行星架12通過深溝球軸承與攪拌罐17連接，深溝球軸承自帶密封裝置，可以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，減少震動(dòng)；行星架密封蓋13中部具有通孔，嵌套在中心軸5和內(nèi)層空心軸8外，行星架密封蓋13外緣與行星架12固定連接；兩根攪拌軸14對(duì)稱安裝在行星架密封蓋13上，連接處通過攪拌軸密封蓋密封；攪拌軸14一端安裝有行星輪21，另一端用于攪拌；所述太陽輪20固定在內(nèi)層空心軸8中部，位于攪拌罐17內(nèi)；行星輪21與太陽輪20嚙合傳動(dòng)；攪拌罐17的另一端面上開有進(jìn)料口18，用于作為待攪拌物料的輸送口；攪拌罐17上開有出料口19；攪拌罐17外部嵌套有冷卻裝置22，工作時(shí)位于攪拌軸14、反轉(zhuǎn)子15、正轉(zhuǎn)子16與工作腔內(nèi)壁之間受到由強(qiáng)大的剪切力引起的攪拌作用的物料，由于摩擦產(chǎn)生的熱而升溫，故應(yīng)設(shè)置冷卻水循環(huán)適度冷卻，防止溶劑的過渡蒸發(fā)及物料的變質(zhì)；所述冷卻裝置22上開有冷卻液入口26和冷卻液出口27；

所述中心軸5和內(nèi)層空心軸8中部均通過深溝球軸承和推力軸承與連接板連接，連接板固定在上部架體6上；深溝球軸承和推力軸承用來承受軸向與徑向力，確保外層空心軸10在旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性。

正轉(zhuǎn)子16和反轉(zhuǎn)子15上有很多細(xì)小徑向槽，物料在這狹小的間隙內(nèi)形成極大的速度梯度，物料受到強(qiáng)烈的層流和湍流剪切作用而分散，從而使其達(dá)到更小尺度的混合分散，實(shí)現(xiàn)物料的細(xì)小化，提高物料的均勻性和一致性。

所述攪拌軸14上安裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控物料的溫度，更好的保護(hù)原物料性質(zhì)。

本發(fā)明用于固液混合相的雙轉(zhuǎn)子均質(zhì)化分散設(shè)備的工作原理和工作流程是：外部動(dòng)力裝置與輸入軸1連接，外部動(dòng)力裝置以電機(jī)為例，物料以鋰離子電池漿料為例。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輸入軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過主動(dòng)圓柱齒輪2與從動(dòng)圓柱齒輪25相互嚙合，將運(yùn)動(dòng)分散傳遞到二級(jí)減速軸24上。同時(shí)通過主動(dòng)錐齒輪3將輸入軸1的動(dòng)力分別傳遞給第一從動(dòng)錐齒輪4和第二從動(dòng)錐齒輪7。第一從動(dòng)錐齒輪4帶動(dòng)中心軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，中心軸5帶動(dòng)正轉(zhuǎn)子16順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。第二從動(dòng)錐齒輪7將帶動(dòng)內(nèi)層空心軸8轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)層空心軸8帶動(dòng)太陽輪20以及反轉(zhuǎn)子15逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪20驅(qū)動(dòng)行星輪21轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪21驅(qū)動(dòng)攪拌軸14，實(shí)現(xiàn)了攪拌軸14的自轉(zhuǎn)，對(duì)鋰離子電池漿料進(jìn)行攪拌。二級(jí)減速軸24驅(qū)動(dòng)外層空心軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，外層空心軸10驅(qū)動(dòng)行星架12轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了攪拌軸14的公轉(zhuǎn)，即攪拌軸14圍繞中心軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。中心軸5驅(qū)動(dòng)正轉(zhuǎn)子16順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)層空心軸8驅(qū)動(dòng)反轉(zhuǎn)子15逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了正轉(zhuǎn)子16與反轉(zhuǎn)子15的共軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得腔體內(nèi)分散流場(chǎng)更強(qiáng)烈，剪切作用更加劇烈。

該設(shè)備可以適用于鋰離子電池漿料、油漆、乳液、涂料等固液混合相的均質(zhì)化分散。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。