一种加强流体混合的行星式刚柔组合搅拌系统

技术领域

本发明属于流体混合技术领域，特别是涉及一种加强流体混合的行星式刚柔组合搅拌系统。

背景技术

搅拌反应器广泛应用于湿法冶金、石油、制药等化工过程工业。它是常见的主要生产设备，可将机械能通过搅拌桨旋转传递至槽内流体，从而使流体混合，强化过程传递行为。传统的单轴刚性搅拌桨主要依靠剪切作用实现混合，对于大体量和高粘度流体并不能有效的发挥其强化混合的作用。学者们针对实际生产中遇到的这些问题,提出了单轴多桨叶和多轴多桨叶等来提高流体的混合效率。虽然这些方法都能改善混合效果,但缺点是对驱动设备要求高，桨叶之间相互作用引起的能耗较大，不利于长时间稳定操作。本技术在已有技术的基础上,采用双轴搅拌反应器，可以满足大规模的生产需求。并进一步对搅拌桨的结构进行优化,提出了能够发生弹性形变的行星式刚-柔组合桨。利用刚性桨叶的剪切作用、柔性片的抖动行为对搅拌反应器内的流体进行扰动混合。通过该现有技术可以将搅拌能量传递到远离搅拌桨区域，从而减少混合隔离区，提高混合效果。并且可以极大的降低内部由于搅拌桨之间相互作用导致的强涡区出现，较大程度的减少不必要的流场能量损耗。该技术能够实现在较低的转速下更加高效的混合,且能满足大体量的工业生产，更加适用于高粘度工质，并降低生产成本。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种适用于高粘流体(如润滑脂的混合)，并可消除原有刚性多轴搅拌桨不同轴桨叶之间因相互作用引起的流场能量内部消耗现象、并可降低单轴扭矩以达到可长时间安全稳定运行的行星式刚柔组合搅拌系统。

为了达到上述技术目的，本发明提供一种加强流体混合的行星式刚柔组合搅拌系统，包括：第一搅拌轴、第二搅拌轴、圆形搅拌池、以及沿圆形搅拌池的圆周内侧径向环绕设置的4个挡板；所述4个挡板呈辐射状地均匀分布在圆形搅拌池的圆周内壁上；

所述第一搅拌轴和第二搅拌轴(8)设置在圆形搅拌池内；所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的上端分别与两个电机的转轴固定连接；

所述第一搅拌轴上具有两个节点；其中一个节点连接若干刚性搅拌桨叶Ⅰ，这些刚性搅拌桨叶Ⅰ组成刚性搅拌桨Ⅰ；另一个节点连接若干刚性搅拌桨叶Ⅱ，这些刚性搅拌桨叶Ⅱ组成刚性搅拌桨Ⅱ；

所有的刚性搅拌桨叶Ⅰ呈辐射状地分布在搅拌轴的周围；所有的刚性搅拌桨叶Ⅱ呈辐射状地分布在搅拌轴的周围；

所述刚性搅拌桨Ⅰ和刚性搅拌桨Ⅱ在搅拌轴的长度方向上对齐；

所述刚性搅拌桨Ⅰ和刚性搅拌桨Ⅱ之间连接有若干柔性叶片；每对齐的一片刚性搅拌桨叶Ⅰ和一片刚性搅拌桨叶Ⅱ之间具有一根柔性叶片；所述柔性叶片的上端与刚性搅拌桨叶Ⅰ固定连接；所述柔性叶片的下端与刚性搅拌桨叶Ⅱ固定连接；

所述第二搅拌轴上具有1个节点，节点上连接若干刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ，这些刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ组成刚性搅拌桨ⅠIⅠ；所有的刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ呈辐射状地分布在第二搅拌轴的周围。

优选地，所述刚性搅拌桨叶Ⅰ、刚性搅拌桨叶Ⅱ和刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ的形状相同，大小相等。

优选地，所述第一搅拌轴上下节点两个之间的间距为H，圆形搅拌池的深度为2-2.5倍H；第一搅拌轴下方的节点距离圆形搅拌池池底的垂直距离为1/3-1/2倍H。

优选地，所述柔性叶片为长条状，所述柔性叶片的长度为1.2-1.5倍H。

优选地，所述柔性叶片的材质为高强度不锈钢片，厚度2～5mm。

优选地，所述两片刚性搅拌桨叶Ⅱ的长度和搅拌轴的直径之和为刚性搅拌桨Ⅱ的直径

优选地，所述第一搅拌轴与第二搅拌轴的间距为

优选地，所述搅拌轴上的节点与搅拌轴上两个节点的轴向位置差分别为H/2。

本发明至少具有以下有益效果

本发明的技术方案不仅适用于搅拌反应器内单相混合物的搅拌，也适用于多相流体混合物，且适用于处理大体量化学品的生产方案，并在高粘流体的混合下具有更显著的混合效果。首先，第一搅拌轴与第二搅拌轴的间距为搅拌桨直径

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的机构俯视图；

图中：1、电机，2、第一搅拌轴，3、刚性搅拌桨叶Ⅰ，4、柔性叶片，5、挡板，6、刚性搅拌桨叶Ⅱ，7、圆形搅拌池，8、第二搅拌轴，9、刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1和图2，本发明提供一种加强流体混合的行星式刚柔组合搅拌系统，包括：第一搅拌轴2、第二搅拌轴8、圆形搅拌池7、以及沿圆形搅拌池7的圆周内侧径向环绕设置的4个挡板(5)；所述4个挡板(5)呈辐射状地均匀分布在圆形搅拌池7的圆周内壁上；

所述第一搅拌轴2和第二搅拌轴8设置在圆形搅拌池7内；所述第一搅拌轴2和第二搅拌轴8的上端分别与两个电机1的转轴固定连接；

所述第一搅拌轴2上具有两个节点；其中一个节点连接若干刚性搅拌桨叶Ⅰ3，这些刚性搅拌桨叶Ⅰ3组成刚性搅拌桨Ⅰ；另一个节点连接若干刚性搅拌桨叶Ⅱ6，这些刚性搅拌桨叶Ⅱ6组成刚性搅拌桨Ⅱ；

所有的刚性搅拌桨叶Ⅰ3呈辐射状地分布在搅拌轴2的周围；所有的刚性搅拌桨叶Ⅱ6呈辐射状地分布在搅拌轴2的周围；

所述刚性搅拌桨Ⅰ和刚性搅拌桨Ⅱ在搅拌轴2的长度方向上对齐；

所述刚性搅拌桨Ⅰ和刚性搅拌桨Ⅱ之间连接有若干柔性叶片4；每对齐的一片刚性搅拌桨叶Ⅰ3和一片刚性搅拌桨叶Ⅱ6之间具有一根柔性叶片4；所述柔性叶片4的上端与刚性搅拌桨叶Ⅰ3固定连接；所述柔性叶片4的下端与刚性搅拌桨叶Ⅱ6固定连接；

所述第二搅拌轴8上具有1个节点，节点上连接若干刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ9，这些刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ9组成刚性搅拌桨ⅠIⅠ；所有的刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ9呈辐射状地分布在第二搅拌轴8的周围。

在本实施例中，刚性搅拌桨Ⅰ由6片刚性搅拌桨叶Ⅰ3组成，刚性搅拌桨Ⅱ由6片刚性搅拌桨叶Ⅱ6组成，刚性搅拌桨ⅠIⅠ由6片刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ9组成，所述柔性叶片4的数量为6。

在本实施例中柔性叶片4是通过高强度螺栓与刚性搅拌桨Ⅰ和刚性搅拌桨Ⅱ固定连接。

优选地，所述刚性搅拌桨叶Ⅰ3、刚性搅拌桨叶Ⅱ6和刚性搅拌桨叶ⅠIⅠ9的形状相同，大小相等。

优选地，所述第一搅拌轴2上下节点两个之间的间距为H，圆形搅拌池的深度为2-2.5倍H；第一搅拌轴2下方的节点距离圆形搅拌池池底的垂直距离为1/3-1/2倍H。

优选地，所述柔性叶片4为长条状，所述柔性叶片4的长度为1.2-1.5倍H。

在本实施例中柔性叶片4能够将搅拌能量传递的更远，通过工质粘度调整柔性叶片长度，以保证柔性叶片充分抖动。

优选地，所述柔性叶片4的材质为高强度不锈钢片，厚度2～5mm。

优选地，所述两片刚性搅拌桨叶Ⅱ6的长度和搅拌轴2的直径之和为刚性搅拌桨Ⅱ的直径

优选地，所述第一搅拌轴2与第二搅拌轴8的间距为

优选地，所述搅拌轴(8)上的节点与搅拌轴(2)上两个节点的轴向位置差分别为H/2。

在本实施例中挡板5为长条状，共有4个挡板。挡板5宽度为圆形搅拌池直径的1/10，厚度为挡板宽度的1/5。

在实际操作过程中，第一搅拌轴2和第二搅拌轴8的转向可相同也可不同，根据实际的生产情况决定，根据试验情况来看，对于低粘流体来说转向为异向，对于高粘流体来说转向为同向。第一搅拌轴2和第二搅拌轴8的转速可保持相同也可不同，为了提高混合性能并保证设备的安全性，搅拌轴2为低速轴，搅拌轴8为高速轴，且转速差不能超过低速轴所对应的转速。

在工质(甘油和水)、电机输出功率和操作条件均相同的情况下进行试验。若去掉柔性叶片4，搅拌过程中桨叶之间相互作用增强，搅拌轴2和8偏心严重，扭矩迅速增加，宏观混合时间提高10％左右。若去掉搅拌轴8，搅拌轴2扭矩迅速增加，并且柔性叶片4抖动程度降低，柔性叶片能量传递性能降低，宏观混合时间提高20％左右，并且伴有混合死区出现。综上所述，本发明的组合搅拌系统相对于传统的搅拌反应器具有提高混合性能的优越性，并且该配置具有结构上的唯一性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。