專利名稱：筒式攪拌器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于塑料、纖維、橡膠及高分子材料的合成、 乳化、醫藥、涂料、農藥、化肥、染料、食品、冶金、廢水處理等領 域中的液態物質混合裝置，特別是一種筒式攪拌器。 技術背景
攪拌混合設備廣泛應用于化工、冶金、醫藥、食品、環保、污水 處理等領域。攪拌操作是工業反應過程的重要環節，它的原理涉及流 體力學、傳熱、傳質及化學反應等多個方面，攪拌器是攪拌混合設備 中的關鍵部件之一，是將機械能轉變為介質的動能，使介質獲得適宜 的流動場的裝置。攪拌器有兩大功能:①使液體產生強大的總體流動， 以保證裝置內不存在靜止區，達到宏觀均勻；②產生強大的湍動，使 液體微團尺寸減小。
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。
攪拌器容器內的流型取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內構件幾 何特征，以及流體性質、攪拌器轉速等因素。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 環流動；切向流是指無擋板的容器內，流體繞軸作旋轉流動，高速時 液體表面會形成漩渦，此時流體從槳葉周圍周向巻吸至槳葉區的流量 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
結構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， 但循環量大。容器內裝擋板、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 ，轉速較 高，為100 800i"/ min。運轉時產生較大的軸向循環流量，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2000 m Pa，s)的混 合。利用其較小的攪拌功率，通過高速轉動的槳葉能獲得較好的攪拌 效果，主要用于液一液系混合、使溫度均勻，在低濃度固一液系中防 止淤泥沉降等。
渦輪式攪拌器(又稱透平式葉輪)，是應用廣泛的一種攪拌器。 攪拌器直徑d與釜徑D之比d/D為O. 17 0. 5，轉速為30 500r/ min。旋轉時有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團，適用于 氣一液混合及液一液混合或強烈攪拌的場合，常用于低中等粘度物 料。
錨式攪拌器結構簡單，轉速為l 100r/min,為低速攪拌器，只 產生切向流，剪切作用小，無軸向混合，適用于粘度在100 Pa' 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蠊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，現有的液態物質混合用攪拌器普遍存在應用場合單 一，結構原理簡單，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節省能源和時間的目的。 發明內容
本實用新型的目的在于克服現有攪拌器技術中存在的缺點，尋求 設計一種結構原理可靠，適應范圍廣，節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、高效節能、轉動平穩、結構簡單、制造成 本低的新型葉輪。
為了實現上述發明目的，本實用新型的主體結構由傳動軸、聯結 件、筋骨架、聯結套、葉輪、葉齒、筒體和緊固裝置等部件組合而成， 圓柱內空式筒體內頂部和中部平行結構與筒體固連制有筋骨架，筋骨 架中心處豎向制有中空式聯結套，聯結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，底端與轉動式葉輪固連形成連動結 構，多齒式葉輪作為一個整體結構其四周均勻分布制有非直線式葉 齒，聯結套與筋骨架之間形成可轉動式結構，傳動軸與聯結套由聯結 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 結套外體上。
本實用新型的圓筒形葉輪上對稱開有方型孔2 8個，圓筒內側 對應裝有葉齒，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。 當圓筒旋轉時，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，并產生一股高速射流和高壓頭，推動 液體在攪拌容器內循環流動，在圓筒的導流作用下，介質從筒的頂部 和底部吸入筒內，形成循環。徹底改變了傳統攪拌器的流場單一的缺 點，使介質在低轉速下同時產生較好的徑向流和軸向流，介質混合更
均勻，反應時間降低。
本實用新型適用于液體粘度范圍為0 3000 m Pa s。 當筒式攪拌器旋轉時，在葉輪和離心力的作用下，筒內的介質通 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， 并產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徑向 流動，在介質阻力的作用下部分動能被轉化為靜壓能，在筒體中心形 成低壓。在圓筒體的導流和管道連通器的作用下，介質從筒體的頂部 和底部流入筒內，極大地提高了液體的排出量，更好的改善了液體在 釜內的流動場，從筒式攪拌器的軸向截面數值模擬速度矢量圖和橫向 截面數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。
本實用新型與現有的攪拌器相比，其結構原理新穎，適用范圍廣 泛，傳動力強，攪拌效果好，特別是在攪拌過程中，液體物質形成的 渦流結構有利于混合均勻度的增加。
圖1為本實用新型的結構原理示意圖。
圖2為本實用新型的俯視結構原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的主體結構由傳動軸l、聯結件2、筋骨架3、聯結 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 內空式筒體6內頂部和中部平行結構與筒體6固連制有筋骨架3，筋 骨架3中心處豎向制有中空式聯結套4，聯結套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，底端與轉動式葉輪5固 連形成連動結構，多齒式葉輪5作為一個整體結構其四周均勻分布制 有非直線式葉齒8，聯結套4與筋骨架3之間形成可轉動式結構，傳 動軸1與聯結套4由聯結件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套制在聯結套4外體上。
傳動軸1主要用于傳遞動力；聯結件2用于傳遞扭矩；筋骨架3 用于聯結套4與筒體6的聯接；對稱焊接安裝在筒體6和聯結套4的
上下兩端，可根據筒體6直徑和扭矩大小各端設置3 5根，并保證 筒體6與聯結套4的同軸度；聯結套4與傳動軸1配合并傳遞扭矩， 聯結套4與傳動軸1的配合為過渡配合，并借助聯結件2和緊固裝置 7將聯結套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的焊接應對稱安裝，，角度準確統一；筒體 6用于傳遞扭矩并承載葉輪5，同時起導流筒的作用，用無縫鋼管或 鋼板巻焊而成，筒體6上的開孔要均勻對稱；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構型式不同，因此工作原 理和介質流型也不同。筒式攪拌器有傳動軸1和筒體6 (也稱圓筒) 構成，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開口處內側對應裝有葉片。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內壁的直線距離DE為(O. l 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二 1:0. 1 5,圓形筒體6所開長方孔面積的總和與圓 筒橫截面積之比應為0. 1 0. 6。
實施例l:采用本實用新型，筒式攪拌器的直徑d為45mm，圓筒 高度為52咖，開孔長度為32mm，開孔寬度為12mm，葉片長度為32,， 葉片寬度為12mm，葉片角度為30° ，攪拌介質為水，粘度為1 mPa s 進行數值模擬，得到筒式攪拌器的軸向截面數值模擬速度矢量圖和橫 向截面數值模擬速度矢量圖。速度矢量圖與實驗觀察結果十分吻合 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2:采用本實用新型，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12咖，葉片角度為30。，粘度為450 m Pa's 。攪拌功 率比推進式、渦輪式機拌器的功率略小；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。
實施例3:采用本實用新型，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32,， 葉片寬度為12mm，葉片角度為30。，粘度范圍為450 m Pa s 。當 d/D為0. 34時，渦輪式和推進式攪拌器已經發現反應物料部分沉淀， 不能完全參加反應。而筒式攪拌器的d/D在0. 155時反應還繼續進行， 我們以筒式攪拌器與容器直經比為0.155時單次操作循環的時間為 標準，計算在相同的液面高度，相同的攪拌時間下，所能攪拌的液體 體積的比較筒式攪拌器是渦輪式的1.96倍，是推進式的2.21倍。
權利要求1.一種筒式攪拌器，主體結構由傳動軸、聯結件、筋骨架、聯結套、葉輪、葉齒、筒體和緊固裝置組合而成，其特征在于圓柱內空式筒體內頂部和中部平行結構與筒體固連制有筋骨架，筋骨架中心處豎向制有中空式聯結套，聯結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，底端與轉動式葉輪固連形成連動結構，多齒式葉輪作為一個整體結構其四周均勻分布制有非直線式葉齒，聯結套與筋骨架之間形成可轉動式結構，傳動軸與聯結套由聯結件固定為一體，底端制有緊固裝置，用于鎖緊并承重，葉輪套制在聯結套外體上。
2. 根據權利要求1所述的筒式攪拌器，其特征在于圓筒形葉輪上 對稱開有方型孔，圓筒內側對應裝有葉齒，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為0.1 0.6。
3. 根據權利要求1所述的筒式攪拌器，其特征在于適用于液體粘 度范圍為0 3000 m Pa s。
專利摘要本實用新型涉及一種用于塑料、纖維、橡膠及高分子材料的合成、乳化及廢水處理等領域中的液態物質混合裝置，特別是一種筒式攪拌器，主體結構由傳動軸、聯結件、筋骨架、聯結套、葉輪、葉齒、筒體和緊固裝置組合而成，圓柱內空式筒體內頂部和中部平行結構與筒體固連制有筋骨架，筋骨架中心處豎向制有中空式聯結套，聯結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，底端與轉動式葉輪固連形成連動結構，葉輪作為一個整體結構其四周均勻分布制有非直線式葉齒，聯結套與筋骨架之間形成可轉動式結構，葉輪套制在聯結套外體上，其結構原理新穎，適用范圍廣，傳動力強，攪拌效果好，特別是液體物質形成的渦流結構有利于混合均勻度的增加。
文檔編號B01F7/16GK201006410SQ20072001871
公開日2008年1月16日 申請日期2007年2月8日 優先權日2007年2月8日
發明者宋君萍, 楊洪順, 趙越超, 陳明義 申請人:青島科技大學