雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置的製作方法

2023-05-10 15:20:46

專利名稱：雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及物料攪拌混合領域，具體來說是ー種能同時適用於不同粘稠度物料，尤其是適用於粘度變化範圍較大的物料的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置。
技術背景 攪拌器是使液體、氣體介質強迫對流並均勻混合的器件。攪拌器的類型、尺寸及轉速，對攪拌功率在總體流動和湍流脈動之間的分配都有影響。攪拌器廣泛應用於化工、石油、製藥、輕エ及儀器加工等領域。不同形態的物料在攪拌器作用下相互分散、均勻混合，實現傳質、傳熱的強化，使化學反應過程得到有效控制。而流體粘度是指流體對流動的阻抗能力，其定義為液體以lcm/s的速度流動時，在每Icm2平面上所需剪應力的大小，稱為動カ粘度，以Pa. s為單位。粘度是流體的ー種屬性。流體在管路中流動時，有層流、過渡流、湍流三種狀態，攪拌設備中同樣也存在這三種流動狀態，而決定這些狀態的主要參數之一就是流體的粘度。在攪拌過程中，一般認為粘度小於5Pa. s的為低粘度流體，例如水、蓖麻油、飴糖、果醬、蜂蜜、潤滑油重油、低粘乳液等；5-50Pa. s的為中粘度流體，例如油墨、牙膏等；50-500Pa. s的為高粘度流體，例如ロ香糖、增塑溶膠、固體燃料等；大於500Pa. s的為特高粘流體例如橡膠混合物、塑料熔體、有機矽生月父等。對於高粘度物料的攪拌，特別是在本體聚合過程中粘度變化範圍巨大的物料，其攪拌器設計至關重要。當聚合反應進行到後期時，物料流動性嚴重下降，傳熱傳質都出現困難。普通的攪拌器會產生爬杆現象，普通的單軸雙螺帶攪拌器也會出現物料完全脫離容器壁而附在攪拌器上，隨同攪拌器一起旋轉，完全產生不了混合效果。現有專利也有對於攪拌器的多鍾改進，如專利申請號為201020614615. 0，申請日為2010年11月19日，名稱為「ー種雙螺旋混凝土攪拌機」的實用新型專利，包括攪拌機本體以及連接於攪拌機本體的攪拌裝置，攪拌機本體上設有兩個轉軸軸端，所述攪拌裝置包括內、外螺旋進給單元，內、外螺旋返回單元以及分別套接於轉軸軸端的進給轉動部和返迴轉動部，所述攪拌裝置還包括一連接塊，所述內、外螺旋進給單元的一端與進給轉動部連接；所述內、外螺旋返回単元的一端與返迴轉動部連接，所述內、外螺旋進給單元和內、外螺旋返回単元的另一端均可拆卸地安裝於連接塊上。上述專利文件的攪拌機主要是針對混凝土的攪拌，雖然通過連接塊把外螺旋返回単元、外螺旋進給單元、內螺旋進給單元以及內螺旋返回單元連接起來，能夠使攪拌裝置內各部件的相互作用力互相抵消，減少了攪拌裝置的受カ變形，但是如果把上述裝置用作於粘度較高的物料攪拌時，由乾物料會附著在螺旋攪拌裝置上，造成物料不能充分攪拌，所以極大的影響了物料最後的攪拌效果。再如專利申請號為201020614273. 2，申請日為2010年11月18日，名稱為「ー種雙螺旋攪拌器和具有該攪拌器的單錐乾燥器」的實用新型專利，其技術方案為公開了ー種雙螺旋攪拌器和具有該攪拌器的單錐乾燥器，該雙螺旋攪拌器包括攪拌主軸、攪拌片和支撐構件，其中，攪拌片通過支撐構件固定在攪拌主軸上；攪拌片呈螺旋狀且數量為兩個，兩個攪拌片環繞攪拌主軸從攪拌主軸的上部螺旋延伸至攪拌主軸的下部，並且兩個攪拌片的螺旋半徑從上至下逐漸縮小。但是上述專利主要的改進目的是針對物料的乾燥，雖然將攪拌器的結構改進為雙螺旋結構，但是這個雙螺旋結構是固定在一根轉動軸的兩端，每根螺旋為傾斜設置，但是對於兩螺旋的位置關係沒有進ー步的介紹，所以兩螺旋結構只能簡單的實現攪拌或者加速乾燥的功能，並不能解決分子量大、粘度高物料存在的附著在攪拌裝置上的問題，由於上述原因，所以也不能用作本體聚合反應的反應器。又例如專利申請號為200710134494. 2，申請日為2007年10月30日，名稱為「ー種低羥值高溫硫化矽橡膠生膠的製備方法」的實用新型專利，其技術方案為採用在製備前將所有原料先進行脫水，再聚合反應；在催化劑分解 失去活性後再加入能與SiOH基團反應的物質反應的方法，以及還公開了ー種雙對螺帶刮壁式攪拌器。這裡的雙螺帶攪拌器雖然能夠解決物料在分子量還不夠大、還有一定流動性時的攪拌，但是在矽生膠合成的最後階段，需要升溫破媒並且真空脫低，物料平均分子量高達50萬甚至更高，基本上沒有流動性，物料會完全附在雙螺帶攪拌器及攪拌軸上，脫離與釜壁的接觸，幾乎完全失去了表面更新和直接傳熱，造成脫低不盡、分子量分布不勻的不良後果。
發明內容為了克服現有的攪拌裝置對於分子量高以及粘度高的物料，以及在攪拌混合中粘度會產生較大突變的物料存在的物料會附著在攪拌器的攪拌結構上，影響攪拌效果，導致物料失去了表面更新和直接傳熱，造成脫低不盡、分子量分布不勻的不良後果問題，現在特別提出ー種能同時適用於低粘度物料、高粘度物料以及在短時間內粘度變化範圍巨大的物料體系的、並且能夠實現自清潔功能的、可以用作本體聚合反應的反應器的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下ー種雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，包括電機、料缸以及安裝在料缸內的螺旋軸攪拌器，其特徵在於所述螺旋軸攪拌器的數量為兩個，每個螺旋軸式攪拌器包括中心軸、斜支撐軸、螺旋軸和底斜槳，中心軸下端通過斜支撐軸連接螺旋軸上端，螺旋軸下端與底斜槳連接，螺旋軸的橫截面形狀為水平線與垂直線及斜弧線組成的三角形或梯形，螺旋軸的水平寬度w為螺旋外沿半徑R的四分之一至二分之一，兩中心軸間距d為螺旋外沿半徑R的二分之一至五分之四。螺旋軸為反時針向下傾斜的螺旋結構，螺旋段無中心軸。所述螺旋軸垂直方向的厚度t與螺旋外沿半徑R、中心軸間距d、螺旋軸對水平面的斜角a的計算關係為f = 2#an^<S)-tga-A,其中A為螺旋外沿交匯處上螺旋軸的
下沿與下螺旋軸的上表面的設計間隙，為f 5mm，螺旋軸與水平面的斜角a為15 30度。所述兩螺旋軸攪拌器平行安裝，同步同向轉動，螺旋軸的轉動空間相互交疊。所述各螺旋軸攪拌器的中心軸穿過料缸上蓋並採取機械密封或填料密封，通過上軸承和下軸承固定，頂端與同步齒輪箱連接實現同步同向轉動，電機具體為變頻電機驅動同步齒輪箱。所述料缸的橫截面為扁圓形、底部為錐型，料缸底設計有出料ロ、測溫口和下開式平接釜底閥。所述料缸外表設計夾套，夾套外表設置支耳，料缸內長徑為2R+d加大2 10mm，內短徑為2R加大2 10mm。本實用新型的原理為料缸內加入一定粘度物料攪拌時，啟動電機帶動同步齒輪箱轉動，同步齒輪箱帶動兩中心軸、斜支撐槳、螺旋軸及底斜槳作同向同步轉動。螺旋軸的斜面帶動物料作橫切向和縱向向下運動，同時迫使 物料從軸間空隙上翻，起到混合及表面更新作用。由於螺旋軸相互交疊時的錯位剪切運動，相互剔除了攪拌軸上附著的粘稠物料，起到自清潔作用。底斜槳起到攪拌料缸錐底物料的作用，斜面向上推物料，並且在料缸長徑方向相互交疊時相互剪切，實現自清潔。由於攪拌器的自清潔功能及貼合料缸壁，整個料缸無死角，達到解決粘稠物料均勻混合的目的。本實用新型的優點在於I、可以實現對各種粘度物料體系的攪拌，尤其是適合於的短時間內粘度變化範圍巨大的物料體系。2、本實用新型的雙螺旋軸結構設計，中心軸間距d與螺旋外沿半徑之間的關係、螺旋軸厚度t與中心軸間距d、螺旋軸的螺旋外沿半徑R及傾斜角度a之間的關係，決定兩螺旋軸交疊時上螺旋軸的下沿與下螺旋軸的上表面之間的間隙△，使攪拌軸之間交匯剪切，並使粘附在攪拌軸上的粘稠物料被及時剔除，實現自清潔。3、螺旋軸的尺寸(螺旋半徑、螺旋軸厚度和斜角)及其與料缸結構和尺寸的嚴密配合，使整個料缸內無死角，特別適合於高粘稠物料的混合、有機矽生膠合成過程的後期分子量增長及脫低、脫揮。4、料缸設計為錐形底是為了便於向下卸料，底斜槳為配合錐形底而設計，結構形狀如圖6，其橫截面為下平上斜的三角形，是為了轉動時產生向上推料的推力。貼合缸底部位留ー缺ロ，避開測溫點探頭。

圖I是本實用新型整體結構示意圖。圖2是雙螺旋軸俯視與正視對照示意圖。圖3為螺旋軸兩種橫截面形狀放大視圖。圖4是料缸結構及其配置的下開式平接釜底閥俯視圖及正視圖。圖5是料缸結構及其配置的下開式平接釜底閥俯視圖及側視圖。圖6是底斜槳四面結構示意圖。其中附圖標記中心軸I，斜支撐軸2，螺旋軸3，底斜槳4，料缸5，機械密封或填料密封6，上軸承7，下軸承8，固定支撐座9，同步齒輪箱10，變頻電機11，出料ロ 12，釜底測溫ロ 13，下開式平接釜底閥14，螺旋軸交匯處15。
具體實施方式
實施例I雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置包括電機、料缸以及安裝在料缸內的螺旋軸攪拌器，螺旋軸攪拌器數量為兩個，每個螺旋軸式攪拌器包括中心軸、斜支撐軸、螺旋軸、底斜槳，中心軸下端通過斜支撐軸連接螺旋軸上端，螺旋軸下端與底斜槳連接，螺旋軸的橫截面形狀為水平線與垂直線及斜弧線組成的三角形或梯形(如圖2所示)，橫截面就是如果把螺旋軸垂直截斷所看見的截面。這裡的三角形即單指它有三個角，其中橫(上平)豎(螺旋外側)兩條線是直線，斜線可以是圓弧線也可以是直線。如果為梯形，則在螺旋軸的內側就還有一段垂直線，構成了四個角。即左右垂直線，上水平線，下斜線或斜弧線，螺旋軸的水平寬度w為螺旋外沿半徑R的四分之一，兩中心軸間距d為螺旋外沿半徑R的五分之四。螺旋軸垂直方向的厚度t取決於螺旋外沿半徑R、中心軸間距d、螺旋軸對水平面的斜角a，其計算關
係為/=2及arcsin(^).tg<2 —A ,其中A為螺旋外沿交匯處上螺旋軸的下沿與下螺旋軸的
上表面的設計間隙為1mm，上螺旋軸與下螺旋軸是指當兩個螺旋軸轉動至交匯處，必有ー個(左或右)螺旋軸在上，另ー個螺旋軸在下。但實際上螺旋軸轉動到任何ー個角度都總有ー段處於交匯位置，螺旋軸與水平面的斜角a為30度。兩螺旋軸攪拌器平行安裝，同步同向轉動，螺旋軸的轉動空間相互交疊。各螺旋軸攪拌器的中心軸穿過料缸上蓋並採取機械密 封，通過上軸承和下軸承固定，頂端與同步齒輪箱連接實現同步同向轉動，電機具體為變頻電機驅動同步齒輪箱。螺旋軸為反時針向下傾斜的螺旋結構，螺旋段無中心軸。料缸的橫截面為扁圓形、底部為錐型，料缸底設計有出料口和下開式平接釜底閥。料缸外表設計夾套，夾套外表設置支耳，料缸內長徑為2R+d再加大4mm，內短徑為2R再加大4mm o如圖f 6所示，具體設計吋，根據所需設備容積大小確定料缸高度和攪拌器螺旋半徑R及兩攪拌器之間的螺旋中心距d，再由料缸高度決定螺旋軸對水平面的傾斜角a，料缸高度決定了螺旋高度，即料缸高度略大於斜支撐軸的垂直高度加螺旋的垂直高度加底斜槳的垂直高度之和。如果設計為單層螺旋，螺旋總高度為h，螺旋外沿半徑為R，則傾斜角a=arc tg(h/2 n R)。n 層螺旋的話，則 a = arc tg(h/2n n R))，。具體工作時，依靠同步齒輪箱輸出的動カ實現同向同步轉動。轉動時兩螺旋外沿相交的兩處位置是攪拌器間最小間隙位置，因螺旋軸間運動方向的差異產生剪切，相互剔除螺旋軸上的物料，實現自清潔。螺旋軸的螺旋傾斜和下斜弧面，給物料向下向內的推力，迫使其翻動，實現強制混合及表面更新。底斜槳刮擦錐底物料，其斜面朝上，把錐底的物料向上擠壓，消除了錐底死角。兩底斜槳在料缸長徑方向上出現交匯，實現相互剪切運動的自清潔功能。料缸蓋上設計有進出口，用以添加物料和抽真空脫除低沸份。料缸的錐底設計便於放出物料。實施例2雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置包括電機、料缸以及安裝在料缸內的螺旋軸攪拌器，螺旋軸攪拌器數量為兩個，每個螺旋軸式攪拌器包括中心軸、斜支撐軸、螺旋軸、底斜槳，中心軸下端通過斜支撐軸連接螺旋軸上端，螺旋軸下端與底斜槳連接，螺旋軸的橫截面形狀為水平線與垂直線及斜弧線組成的三角形，螺旋軸的水平寬度w為螺旋外沿半徑R的二分之一，兩中心軸間距d為螺旋外沿半徑R的二分之一。螺旋軸垂直方向的厚度t取決於螺旋外沿半徑R、中心軸間距d、螺旋軸對水平面的斜角a，其計算關係為
權利要求1.一種雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，包括電機(11)、料缸(5)以及安裝在料缸(11)內的螺旋軸攪拌器，其特徵在於所述螺旋軸攪拌器數量為兩個，每個螺旋軸式攪拌器包括中心軸(I)、斜支撐軸(2)、螺旋軸(3)和底斜槳(4)，中心軸(I)下端通過斜支撐軸(2)連接螺旋軸(3)上端，螺旋軸(3)下端與底斜槳(4)連接，螺旋軸(3)的水平寬度為螺旋外沿半徑R的四分之一至二分之一，兩中心軸間距d為螺旋外沿半徑R的二分之一至五分之四。
2.根據權利要求I所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於螺旋軸(3)為反時針向下傾斜的螺旋結構，螺旋段無中心軸，螺旋軸(3)的橫截面為三角形或梯形。
3.根據權利要求2所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於所述螺旋軸(3)的垂直方向的厚度t與螺旋外沿半徑R、中心軸間距d、螺旋軸對水平面的斜角a的具體關係為
4.根據權利要求3所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於所述各螺旋軸攪拌器為平行安裝，同步同向轉動，螺旋軸(3)的轉動空間相互交疊。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於所述各螺旋軸攪拌器的中心軸(I)穿過料缸(5 )上蓋並採取機械密封或填料密封(6 )，通過上軸承(7)和下軸承和(8)固定，頂端與同步齒輪箱(10)連接實現同步同向轉動，電機(11)為變頻電機，驅動同步齒輪箱。
6.根據權利要求5所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於所述料缸(5)的橫截面為扁圓形、底部為錐型，料缸底設計有出料口(12)、測溫口(13)和下開式平接釜底閥(14)。
7.根據權利要求6所述的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，其特徵在於所述料缸外表設計夾套，夾套外表設置支耳，料缸內長徑為2R+d加大2 10mm，內短徑為2R加大2 10mm。
專利摘要本實用新型涉及物料攪拌混合領域，具體來說是一種能同時適用於不同粘稠度物料，尤其是適用於粘度變化範圍較大的物料的雙螺旋軸式自清潔攪拌裝置，包括電機、料缸以及安裝在料缸內的螺旋軸攪拌器，螺旋軸攪拌器的數量為兩個，每個螺旋軸式攪拌器包括中心軸、斜支撐軸、螺旋軸和底斜槳，中心軸下端通過斜支撐軸連接螺旋軸上端，螺旋軸下端與底斜槳連接，螺旋軸的橫截面形狀為水平線與垂直線及斜弧線組成的三角形或梯形，螺旋軸的水平寬度w為螺旋外沿半徑R的四分之一至二分之一，兩中心軸間距d為螺旋外沿半徑R的二分之一至五分之四。本實用新型的優點在於可以實現對各種粘度物料體系的攪拌，尤其是適合於的短時間內粘度變化範圍巨大的物料體系。
文檔編號B01F7/24GK202398318SQ20112055853
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者唐小鬥 申請人:中藍晨光化工研究設計院有限公司