一種板式攪拌葉片及搪玻璃攪拌器的製造方法
2023-06-27 05:29:36 2
一種板式攪拌葉片及搪玻璃攪拌器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種板式攪拌葉片及搪玻璃攪拌器，本發明板式攪拌葉片包括攪拌軸、第一葉片和第二葉片，第一葉片包括第一水平板、第二水平板和豎直板；第二葉片包括上連接板、下連接板和豎直板；第一葉片和第二葉片之間的夾角為30度至90度；第一葉片和第二葉片之間的距離是安裝攪拌葉片的攪拌容器的直徑的0.05到0.2倍。攪拌器包括攪拌器容器以及上述攪拌葉片，攪拌葉片安裝在攪拌器容器中。有益效果為：上葉片和下葉片促使形成上下循環流，縱向隔離板隔成的柵格增加了攪拌容器中間流體的流動性能和剪切效果，折邊增加了放射流的排出。
【專利說明】一種板式攪拌葉片及搪玻璃攪拌器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種板式攪拌葉片以及包括該葉片的搪玻璃攪拌器。
[0003]【背景技術】
[0004]目前搪玻璃攪拌器包括錨式、框式、槳式和葉輪式攪拌器，現有技術中的攪拌器需要根據工作介質的需要，只能按HG/T2051《搪玻璃攪拌器》選用。槳式和葉輪式攪拌器一般用於低粘度流體的攪拌，錨式和框式攪拌器主要用於高粘度流體的攪拌。但是，對於粘度變化的物料體系，現有標準的搪玻璃攪拌器不能始終保持很好的混合效果。
[0005]隨著石油化工、醫藥、農藥及國防等工業的技術進步，化學反應的條件越來越苛亥IJ，反應過程越來越複雜，物理化學參數(例如粘度、溫度、壓力等)的變化範圍也越來越寬，依靠目前的攪拌器不能很好滿足現代化學反應的需要。例如在某些反應過程中，開始時物料的粘度很低，一般為0.02Pa.S左右，但是隨著反應的進行粘度變得越來越大，反應結束時最高會達到IOPa.s以上，在這種粘度變化的情況下，傳統的搪玻璃攪拌器就不能在整個反應過程中保持高效的混合性能，甚至有時還會導致副產品的增加，嚴重影響產品的質量和生產的安全。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於，針對現有技術中對於物料體系粘度變化時搪玻璃攪拌器不能始終保持很好的混合效果以及必須採用管子製造的缺點，提供一種在物料體系的粘度變化時混合效率更高並且不必採用管子製造的攪拌葉片和攪拌器。本發明的技術方案如下:一種板式搪玻璃攪拌葉片，包括攪拌軸1、第一葉片2和第二葉片3 ；
所述第一葉片2包括第一水平板21、第二水平板22和第一豎直板23，第一水平板21在第二水平板22的上方；所述第一水平板21的第一端連接至攪拌軸I並且第二端連接至第一豎直板23 ;所述第二水平板22的第一端連接至攪拌軸I並且第二端連接至所述第一豎直板23 ;所述第二水平板22的第二端與所述第一豎直板23的連接點之下的部分是延長板25 ;所述第一水平板21、第二水平板22、第一豎直板23以及攪拌軸I在同一平面，該平面設為面α ；
所述第二葉片3包括上連接板31、下連接板32和第二豎直板33 ;所述上連接板31和下連接板32的第一端分別連接至所述攪拌軸1，所述上連接板31和下連接板32的第二端分別與所述第二豎直板33的兩端相連；所述上連接板31、下連接板32和第二豎直板33以及攪拌軸I在同一平面，該平面設為面β ;
面α和面β之間的夾角為30度至90度； 設第一葉片2和第二葉片3之間的距離為上連接板31的中軸線與第二水平板22中軸線之間的距離d ;在攪拌軸I轉動狀態下，所述第一葉片2和第二葉片3轉動的軌跡構成圓筒形狀，兩個圓筒形狀的徑向截面所在圓形的直徑相同，設為Φ I ;d為Φ I的0.05?0.2倍。
[0008]所述第一葉片2和/或第二葉片3的邊緣設有折邊40 ；
對於第一葉片2，折邊40位於在第一豎直板23的外緣；折邊40所在平面與面α所成夾角為30至60度，且折邊40指向第一葉片2轉動的反向；
對於第二葉片3，折邊40位於在第二豎直板33的外緣；折邊40所在平面與面β所成夾角為30至60度，且折邊40指向第二葉片3轉動的反向。
[0009]所述第一葉片2中第一水平板21和第二水平板22之間還連接有至少一個縱向隔離板41 ;所述第二葉片3中上連接板31和下連接板32之間還連接有至少一個縱向隔離板41。
[0010]所述第一葉片2有I個或多個；多個第一葉片2圍繞攪拌軸成軸對稱,它們構成上葉片；
所述第二葉片3有I個或多個；多個第一葉片3圍繞攪拌軸成軸對稱，它們構成下葉片。
[0011]所述延長板25的長度等於Φ I的0.1至0.25倍；所述延長板25的底部為圓弧形狀。
[0012]一種搪玻璃攪拌器，包括攪拌器容器以及上述的攪拌葉片，攪拌葉片安裝在攪拌器容器中。
[0013]在攪拌軸I轉動狀態下:第一葉片2轉動的軌跡構成的圓筒形狀，其軸向截面積設為SI ;第二葉片3轉動的軌跡構成圓筒形狀，其軸向截面積設為S2 ；
設攪拌容器的軸向截面積為S3 ；S1與S2之和為S3的0.7至0.9倍；
設攪拌容器徑向截面的直徑為Φ2，01為02的0.6至0.8倍。
[0014]第二葉片3轉動的軌跡構成圓筒形狀的底面的形狀與攪拌容器封頭的內壁形狀對應。
[0015]本發明攪拌葉片和搪玻璃攪拌器的有益效果為:由於在攪拌容器的縱剖面上的投影面積佔容器的縱剖面積的比例大，不僅適合於固液、懸浮及晶析等操作，也適合於液液混合以及使氣體從液面吸入的氣液傳質過程；上、下葉片之間的夾角為30?90度，促使形成上下循環流，上葉片下端其延長的延長板長度為0.1?0.25倍攪拌器直徑，連接了上葉片和下葉片之間流體的流動作用。縱向隔離板隔成的柵格，可增加攪拌容器中間流體的流動性能和剪切效果，還降低了攪拌功率消耗。折邊40所在的平面與主體部分所在的平面之間的夾角為30度至60度，增加了放射流的排出。
[0016]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明板式攪拌器葉片的立體示意圖；
圖2是本發明板式攪拌器葉片的正視示意圖；
圖3是本發明板式攪拌器葉片的俯視示意圖； 圖4是本發明板式攪拌器葉片中折邊夾角的示意圖；
圖5是本發明板式攪拌器葉片中攪拌軸與上、下葉片連接的示意圖；
圖6是本發明板式攪拌器葉片中上葉片的正視示意圖；
圖7是本發明板式攪拌器葉片中下葉片的正視示意圖；
圖8是物料粘度為0.8Pa.s時本發明攪拌器與MIG攪拌器、螺帶式攪拌器在兩種物料混合時的混合性能評價曲線；
圖9是物料粘度為5Pa.s時本發明攪拌器與MIG攪拌器、螺帶式攪拌器在兩種物料混合時的混合性能評價曲線。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]圖1-3顯示了本發明的板式搪玻璃攪拌葉片的結構示意圖，包括攪拌軸1、上葉片和下葉片，上葉片和下葉片分別焊接在攪拌軸I上。上葉片包括一個或多個第一葉片2(下文中採用兩個第一葉片為例)，下葉片包括一個或多個第二葉片3 (下文中採用兩個第二葉片為例)。如下文詳細描述的，攪拌軸I採用鋼管制造，上葉片和下葉片採用搪玻璃專用鋼板(該專用鋼板說明見後文介紹)製造，然後與攪拌軸焊接組成。通過動力機構帶動攪拌軸I旋轉，攪拌軸I帶動上葉片或下葉片旋轉，通過上葉片和下葉片的旋轉實現攪拌功能。
[0021]圖6顯示了第一葉片2的結構示意圖，第一葉片包括第一水平板21、第二水平板22以及第一豎直板23。第一水平板21的第一端和攪拌軸I相連，第一水平板21的第二端和第一豎直板23相連，第二水平板22的第一端和攪拌軸I相連，第二鹽析22的第二端和第一豎直板23相連，第一豎直板23的兩端分別與第一水平板21的第二端和第二水平板22的第二端相連。
[0022]第二水平板22可以與第一水平板21平行、也可以成一定角度(例如5度)，第二水平板22的第一端與第一水平板21的第一端間隔一定距離而第二水平板22的第二端與第一水平板21的第二端也間隔一定距離，這兩個距離可以相等也可以不相等，從而第一直板
21、第一豎直板23和第二水平板22限定出一個格柵，當攪拌時攪拌器中的流體可以從格柵中流過。
[0023]第一葉片還包括延長板25，當延長板25和第一豎直板23 —體成型時，延長板25是第一豎直板23的延長部分，也就是第二水平板22的第二端與第一豎直板23的連接點將一塊板分成兩部分:第一豎直板23和延長板25，即連接點之下的部分是延長板25。在一個實施例，延長板25也可以作為獨立的部件連接至第一豎直板23。
[0024]圖7顯示第二葉片的結構示意圖，第二葉片3包括上連接板31、下連接板32和第二豎直板33，這三部分限定出一個格柵，當攪拌時攪拌器中的流體可以從格柵中流過。上連接板31的第一端連接至攪拌軸I而第二端連接至第二豎直板33的頂端，下連接板32的第一端連接至攪拌軸I而第二端連接至第二豎直板33的底端，即第二豎直板33的兩端分別與上連接板31的第二端和下連接板32的第二端相連。[0025]當第二葉片3包括延長板時，其結構和連接類似與第一葉片中延長板的結構和連接。當第二葉片3不包括延長板時，上連接板31、下連接板32和第二豎直板33可以一體成型。當然，上連接板31、下連接板32和第二豎直板33也可以作為兩個或三個獨立的部分相連。
[0026]此外，下葉片的底端的形狀與攪拌容器封頭的形狀相對應。當下葉片包括兩個第二葉片3時，兩個第二葉片3中的下連接板32構成的形狀與攪拌容器封頭的形狀相對應。在一個實例中，兩個下連接板32的縱向剖面為弧形，攪拌容器封頭的形狀也為弧形，這有利於底部物料的均勻混合。
[0027]第一葉片2和第二葉片3中還分別包括至少一個縱向隔離板41。在第一葉片2中，縱向隔離板41連接在第一水平板21和第二水平板22之間，。在第二葉片3中，縱向隔離板41連接在上連接板31和下連接板32之間。
[0028]在一個實施例中，第一葉片2包括I個縱向隔離板41，當攪拌軸1、第一水平板21、第二水平板22和第一豎直板23之間的格柵為矩形時，縱向隔離板41將第一葉片2分成面積相等的兩個小格柵，即兩個小格柵對稱分布在縱向隔離板41的兩側；第二葉片2也包括I個縱向隔離板41，當攪拌軸1、上連接板31、下連接板32和第二豎直板33之間的格柵為矩形時，縱向隔離板41將第二葉片3分布面積相等的兩個小格柵，即兩個小格柵對稱分布在縱向隔離板41的兩側。上葉片和下葉片中的格柵為矩形柵格，可以增加攪拌容器中間流體的流動性能和剪切效果，還降低了攪拌功率消耗。
[0029]如圖4所示，第一葉片2和第二葉片3中的至少一者包括折邊40，本發明優選將折邊40設置在下葉片(即包括兩個第二葉片3)上。折邊40的面積可以根據需要進行選擇。在一個實施例中，當第一葉片2包括折邊40時，折邊40是豎直部23的一部分；當第二葉片3包括折邊40時，折邊40是豎直部33的一部分。在另一個示例中，折邊40可以作為單獨的部件連接至第一葉片2和第二葉片3。當僅下葉片包括折邊40時，折邊的寬度為30?100毫米，優選40毫米，長度為第二豎直板33的長度。
[0030]從而，第一葉片2或者第二葉片3可以分為兩部分:折邊40以及除折邊40之外的主體部分，折邊40所在的平面與主體部分所在的平面之間的夾角(本發明中也稱為折邊傾斜角)為30度至60度，優選40度。由於折邊傾斜角為30度到60度，從而增加了放射流的排出。
[0031]第一葉片2和第二葉片3可以一體成型，也可以由上文所描述的多個部件組合而成。如下文詳細描述的，本發明攪拌葉片採用搪玻璃專用鋼板製造，易於對葉片進行各種裁剪，所以優選對第一葉片2和第二葉片3採用一體成型的製造方式，通過裁剪形成上文所描述的格柵。
[0032]圖5顯示了第一葉片2和第二葉片3分別與攪拌軸I連接的示意圖。本發明中第一葉片2和第二葉片3中的所有部件都在一個平面上。安裝時，在一個實施例中，第一葉片2和第二葉片3可以都不傾斜安裝，這時第一葉片2中的第一豎直板23與攪拌軸I的軸線成之間的夾角為O度，第二葉片3中的第二豎直板33與攪拌軸I的軸線之間的夾角為O度。在另一個實施例中，第一葉片2和第二葉片3中的至少一者可以與攪拌軸I成一定角度，這時第一葉片2中的第一豎直板23可以與攪拌軸I的軸線成一定角度(例如5度至30度)，第二葉片3中的第二豎直板33也可以與攪拌軸I的軸線成一定角度(例如5度至30度)。[0033]第一葉片2和第二葉片3的數量可以根據需要進行選擇。例如，攪拌葉片可以分別包括一個、兩個、三個或更多個第一葉片2和第二葉片3 (本例中採用兩個)。在一個實施例中，包括兩個第一葉片2和兩個第二葉片3，兩個第一葉片2分別位於攪拌軸I的兩側並且在一條直線上(即兩個第一葉片2之間的夾角為180度)，兩個第二葉片3分別位於攪拌軸I的兩側並且也在一條直線上(即兩個第二葉片3之間的夾角為180度)；任意一個第一葉片2與任意一個第二葉片3的夾角為90度，即上葉片(包括兩個第一葉片2)與下葉片(包括兩個第二葉片3)垂直。
[0034]第一葉片2和第二葉片3之間的夾角為任意夾角(即O度至360度)，本發明優選30度至90度。該夾角是第一葉片2中的第一水平板21與第二葉片3中的上連接板31或者下連接板32之間的夾角。可替代地,該夾角是第一葉片2中的第一水平板21與第二葉片3中上連接板31或者下連接板32之間的夾角。
[0035]由於上葉片和下葉片之間的夾角為30至90度，以促使形成上下循環流，上葉片延長板的長度為0.1?0.25倍攪拌器直徑，從而起到連接上、下葉片之間流體的流動作用。
[0036]上葉片下端和下葉片上端之間的距離:可以根據需要進行選擇，該距離為上連接板31的中軸線與第二水平板22中軸線之間的距離d。所述第一葉片2和第二葉片3轉動的軌跡構成圓筒形狀，兩個圓筒形狀的徑向截面所在圓形的直徑相同，設為Φ1 ;(1為01的
0.05?0.2倍。本例中,第一葉片2和第二葉片3之間的距離是25mm。
[0037]葉片與攪拌容器之間的比例關係:攪拌葉片安裝在攪拌容器中，在攪拌軸I轉動狀態下:第一葉片2轉動的軌跡構成的圓筒形狀，其軸向截面積設為SI ;第二葉片3轉動的軌跡構成圓筒形狀，其軸向截面積設為S2 ;設攪拌容器的軸向截面積為S3 ；S1與S2之和為S3的0.7至0.9倍；設攪拌容器徑向截面的直徑為Φ2，Φ I為Φ2的0.6至0.8倍。
[0038]所述延長板25的長度等於Φ I的0.1至0.25倍；所述延長板25的底部為圓弧形狀。
[0039]採用上述攪拌葉片的搪玻璃攪拌器，包括攪拌器容器以及上述的攪拌葉片，攪拌葉片安裝在攪拌器容器中。
[0040]由於在攪拌容器的縱剖面上的投影面積佔容器的縱剖面積的比例大，不僅適合於液液、固液及懸浮等操作，也適合於使氣體從液面吸入的氣液傳質過程，同時上下葉片不僅使容器壁面的局部傳熱膜係數較均勻，也提高了整體傳熱膜係數。
[0041]本發明的攪拌葉片採用專用鋼板進行製造，是因為我國「搪玻璃壓力容器用熱軋鋼板Q/ASB 203-2012」的研製成功並投入應用的結果。搪玻璃壓力容器用熱軋鋼板的開發，使得搪玻璃攪拌器的製造和一般壓力容器製造一樣簡單、方便。搪玻璃攪拌器的製造過程如下:由於葉片的形狀有彎曲、凹凸和平面等各種形狀，採用搪玻璃專用鋼板易於對葉片進行各種裁剪，然後葉片與葉片、葉片與攪拌軸之間採用焊接連接，使攪拌軸和葉片成為一體，經多次高溫燒結，使玻璃質瓷釉牢固地密著於專用鋼板表面上，成為光滑、耐腐蝕的搪玻璃攪拌器。這樣就擺脫了傳統搪玻璃攪拌器必須使用管子來製造的缺點。
[0042]當攪拌軸運轉時，工作介質在攪拌器作用下，其上下槳葉都產生很強的徑向流，在到達容器壁面後分成兩部分流體，一部分到達自由液面後改變方向並聚集在軸周圍，由於上下槳葉中柵格的存在，以及交錯配置的上下槳葉間存在的壓力梯度而引發流體沿軸向下流動，另一部分流體向下流動，在筒底封頭的作用下，最後沿軸向上流動，形成總體區域的循環流，下葉片的折邊的作用是增加放射流的排出，這樣不僅使容器壁面的局部傳熱膜係數較均勻，也提高了整體傳熱膜係數。
[0043]經過大量的實驗研究，無論是低粘體系還是中高粘體系，當兩種物料混合時，和傳統的攪拌器相比，在消耗相同的單位體積功率下，新型攪拌器的混合時間數最少，混合速率最快。說明發明的新型搪玻璃攪拌器在消耗較少的能量下就能達到預期的混合效果，其節能效果明顯。
[0044]工業上常在同種物料下，通過比較不同攪拌器在消耗相同的單位體積功率下的混合時間數的大小來評價攪拌器混合性能的好差。以粘度μ =0.8Pa.s和μ =5Pa.s兩種粘度體系進行攪拌混合實驗，所得結果如圖8和圖9所示。實驗結果表明:本發明的新型搪玻璃攪拌器和傳統的適合於低粘體系的MIG攪拌器及適合中高粘體系的螺帶式攪拌器比較，無論是低粘體系還是中高粘體系，在消耗相同的單位體積功率下，新型攪拌器的混合時間數最小，混合速率最快。說明新型搪玻璃攪拌器在消耗較少的能量下就能達到預期的混合效果，和傳統攪拌器相比具有明顯的節能效果。
[0045]本發明還提供了一種搪玻璃攪拌器，包括攪拌器容器和上文所述的攪拌葉片，攪拌葉片安裝在攪拌器容器中。該攪拌器允許液面有較大的波動，保持高效的混合性能，提高了設備的安全性，採用搪玻璃壓力容器用熱軋鋼板製造，其結構比較簡單，加工方便，且易於進行工業放大。
[0046]應理解，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種板式搪玻璃攪拌葉片，包括攪拌軸(I)、第一葉片(2)和第二葉片(3)，其特徵在於: 所述第一葉片(2)包括第一水平板(21)、第二水平板(22)和第一豎直板(23)，第一水平板(21)在第二水平板(22)的上方；所述第一水平板(21)的第一端連接至攪拌軸(I)並且第二端連接至第一豎直板(23);所述第二水平板(22)的第一端連接至攪拌軸(I)並且第二端連接至所述第一豎直板(23);所述第二水平板(22)的第二端與所述第一豎直板(23)的連接點之下的部分是延長板(25);所述第一水平板(21)、第二水平板(22)、第一豎直板(23)以及攪拌軸(I)在同一平面，該 平面設為面α ； 所述第二葉片(3)包括上連接板(31)、下連接板(32)和第二豎直板(33);所述上連接板(31)和下連接板(32)的第一端分別連接至所述攪拌軸(1)，所述上連接板(31)和下連接板(32)的第二端分別與所述第二豎直板(33)的兩端相連；所述上連接板(31)、下連接板(32)和第二豎直板(33)以及攪拌軸(I)在同一平面，該平面設為面β ； 面α和面β之間的夾角為30度至90度； 設第一葉片(2)和第二葉片(3)之間的距離為上連接板(31)的中軸線與第二水平板(22)中軸線之間的距離d;在攪拌軸(I)轉動狀態下，所述第一葉片(2)和第二葉片(3)轉動的軌跡構成圓筒形狀，兩個圓筒形狀的徑向截面所在圓形的直徑相同，設為Φ1 ;d為Φ1的0.05~0.2倍。
2.根據權利要求1所述的攪拌葉片，其特徵在於，所述第一葉片(2)和/或第二葉片(3)的邊緣設有折邊(40)； 對於第一葉片(2)，折邊(40)位於在第一豎直板(23)的外緣；折邊(40)所在平面與面α所成夾角為30至60度,且折邊(40)指向第一葉片(2)轉動的反向； 對於第二葉片(3)，折邊(40)位於在第二豎直板(33)的外緣；折邊(40)所在平面與面β所成夾角為30至60度，且折邊(40)指向第二葉片(3)轉動的反向。
3.根據權利要求2所述的攪拌葉片，其特徵在於，所述第一葉片(2)中第一水平板(21)和第二水平板(22)之間還連接有至少一個縱向隔離板(41);所述第二葉片(3)中上連接板(31)和下連接板(32)之間還連接有至少一個縱向隔離板(41)。
4.根據權利要求3所述的攪拌葉片，其特徵在於， 所述第一葉片(2)有I個或多個；多個第一葉片(2)圍繞攪拌軸成軸對稱，它們構成上葉片； 所述第二葉片(3)有I個或多個；多個第一葉片(3)圍繞攪拌軸成軸對稱，它們構成下葉片。
5.根據權利要求14所述的攪拌葉片，其特徵在於，所述延長板(25)的長度等於Φ1的0.1至0.25倍；所述延長板(25)的底部為圓弧形狀。
6.一種搪玻璃攪拌器，包括攪拌器容器以及權利要求1~5中任一權利要求所述的攪拌葉片，所述攪拌葉片安裝在攪拌器容器中。
7.根據權利要求6所述攪拌器，其特徵在於，在攪拌軸(I)轉動狀態下:第一葉片(2)轉動的軌跡構成的圓筒形狀，其軸向截面積設為SI ;第二葉片(3)轉動的軌跡構成圓筒形狀，其軸向截面積設為S2 ； 設攪拌容器的軸向截面積為S3 ；S1與S2之和為S3的0.7至0.9倍；設攪拌容器徑向截面的直徑為Φ2，01為02的0.6至0.8倍。
8.根據權利要求6所 述攪拌器，其特徵在於，第二葉片(3)轉動的軌跡構成圓筒形狀的底面的形狀與攪拌容器封頭的內壁形狀對應。
【文檔編號】B01J19/18GK103962041SQ201410141846
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】張建, 林興華, 潘俊傑, 雍兆銘 申請人:江蘇省溧陽市雲龍設備製造有限公司