CN1009165B - 搅拌机 - Google Patents

Abstract

本搅拌机的两个水平相对布置的带翼转子同步运动，以在它们间确定一个周期性的变化窗口，因而使搅拌效果得到改善，翼片从对角线两侧成对的配备，因此所有翼片的前端成对的通过窗口的水平面。

Description

本发明概括地说涉及了分批混合式搅拌机。该搅拌机中有两个反向转动的带翼转子。对由往复式活塞不断从送料室送入搅拌室的各批待搅拌的配料进行搅拌。搅拌结束，搅拌物就通过出料口排出。随后，出口盖关闭，搅拌室中进行下一批配料的搅拌。

本发明试图使配料的搅拌效果达到最佳，它是通过转子以相反的方向至少转一圈时，因带翼转子间的相互作用而出现的周期性重复窗口来实现的。

传统的高密度分批搅拌器有两个反向转动的带翼转子，通过连接齿轮以相同的或稍许不同的速度驱动。带翼转子作用于配料，把料从搅拌室的一处移到另一起。转子翼片也作用于配料，使料沿着每个转子的轴移动。在1971年10月5日发表的（专利权颁分给D.Macleod的，又转让给他人）， 该搅拌器专利US3610585中，用图说明了一种典型的现有技术的转子结构形式。可以看到，这些转子有一些互相不咬合的叶片或翼。因此，这些转子可以用稍许不同的或是相同的速度来驱动。

本发明总的目的是，通过在反向转动的转子互相作用的搅拌室内，在转子互相作用的窗口中形成一种周期性重复的流动形式，使搅拌器的搅拌性能最佳。

在本发明最佳实施例中的搅拌机包含有一个确定的搅拌室，更详细地说是一个开口互相对着的、水平对置的、不完整圆柱形的腔。搅拌室由把料通过输入口送入室内的活塞的下端面以及关闭低处输出口的，用铰链转动的门来确定。活塞、门和室内空腔一起确定了搅拌室。在每个不完整圆柱形腔内，装有反向转动的转子。每个转子至少有两个普通螺旋形的翼，每个翼有一个前端和一个尾端。转子在平行的两个轴上转动，这些轴与搅拌室的侧壁一起，在通过空腔和搅拌室的水平参考平面上确定了一个矩形。由于转子翼片通过该平面运动的结果，在参考平面上两个转子之间形成一个几何尺寸可变的窗口。对每个转子翼片进行安排，以使其前端位于搅拌室的一个侧壁附近。而其尾端位于侧壁的中间，在前端的后面沿轴向圆周间隔一个α角。此外，更详细地说，在相对的转子上成对地配置翼片。一对在矩形的对角线的两边，另一对在矩形另一条对角线的两边。因此，这些成对翼片的前端，最好在转子转动期间以预定的次数同步地通过参考平面。这样，在转子每一转期间，顺序形成的窗口形状和大小都可以重复。在本实施例中，搅拌机配有4对转子翼片。每一对相互作用，以使当带翼转子转90时，形成几何尺寸可变的窗口。

至少有一对长翼片，沿轴向互相重迭，共同确定窗口。在本实施例中，配有两对这种长翼片，周期性地作用于搅拌料上。它不仅当转子每转360度或一圈时进行重复，而且当转子每转180度时也重复。

图1是原理性视图。表示了整个搅拌机的垂直剖面;

图2是图1所示机器下面部分的垂直剖面图。图中显示出活塞在它的最低位置;

图3是沿图1的3-3直线所取的水平剖面图;

图3A是说明根据本发明所推荐的排列的两个反向旋转的转子之间关系的原理图;

图4是与图3A相类似的，但在两个转子相对于图3A所示位置转了90度后的瞬间所取的视图;

图5是与图3A及图4相类似的图，但是转子又转了90度，即从图3A的位置转了180度;

图6以原理形式通过展开包含转子翼片的柱形包络，说明图3A中转子翼片的方位;

图7与图6相类似，但它表明转子转过90度后的转子翼片方位，与图4相对应;

图8与图6和图7相类似，但它表明转子翼片在超过图7位置90度处和超过图6位置180度处，与图5相对应的转子翼片方位;

图9是转子稍偏离其基准0度，即其中一个转子从图3A、4和5所示的0度位置偏离了不同的角度时，对转子生产率（公斤/小时）的影响的图形说明。

图10用图形表示了图9所示转子间稍有非基准位置时，搅拌粘度的影响。图9和图10都具有转子旋转基准的同一水平的量纲（即0°为基准，+/-为非基准）。

现在，详细地介绍所示各图。图1和图2显示了搅拌机，它包括一个可在图1和图2所示位置之间移动的垂直往复式活塞10。把一个批量的待搅拌的配料从装料室11送入搅拌室17。两个有翼片的反向旋转的转子13和13A，作用于配料，从而获得完全的搅拌。读者可以参看前面提到的专利3，610，585和1960年11月29日发表的，颁布给G.F.Gottschalk的专利US2，962，186。以对这种搅拌机的总概念有一个较完整的了解。

配料开始被送入给料斗15。这时，活塞10位于升起位置（图1）。这样，配料向下进入室11中，在那里，配料由活塞10压入搅拌室17。一个批量的配料搅拌完毕后，与活塞10相对的，带铰链14的门打开，排出搅拌好的料。锁紧装置25用于保证在搅拌过程中，门14处在关紧的位置上。活塞10最好由可垂直往复的液压马达以执行机构16的形式来带动，执行机构16包括有装在气缸内的活塞18带动传动杆20运动。活塞10连在传动杆20的下端，在气缸外面，把空气压力加到管22中，用来推动活塞向下，从图1位置运动 到图2位置。活塞10由空气压力退回到与活塞18相对的位置上。

如图3所清楚显示的那样，转子13和13a由驱动马达通过普通的齿轮机构24反向转动。齿轮机构24可以具有相同的齿轮，以相同的速度驱动转子。或者作为选择，一个典型的搅拌机一般都有所谓摩擦变速齿轮，以不同的速度驱动转子。然而，对于本发明，齿轮机构只能以相同的转速反向驱动转子13和13a，从而实现本发明的优点。驱动马达可以是普通类型的，最好包含有能改变转子旋转速度的合适装置，该速度主要由待搅拌的配料来确定。

根据本发明，非互相咬合的转子13和13a，如图3A中箭头28和28a所示，反向转动。按对角线布置的成对排列的长翼片32和32a，作用于由转子轴30和30a所确定的水平面上的窗口中的配料。

虽然，普通的长、短轴向结构的螺旋形转子翼片从以前的技术就已经知道，如在前面提到的美国专利US3610585中可以很清楚地知道。本发明专门探讨相对的转子间的相位关系和螺旋形翼片的方位。因而，在图3A的两个转子中，每个翼片32和32a的前端34和34a分别移到搅拌室轴向两个侧壁36和38相近的地方。

首先调整翼片的方位，使每个翼片的前端同时通过由转子轴所确定的参考平面。也使各翼片的前端位于搅拌室侧壁附近。翼片不仅把配料从不完整圆柱形空腔的一处推进到另一处而获得横向和纵向搅拌，而且由于把配料沿轴向压入搅拌室的中心40而使搅拌强化（其中，中心40是由侧壁36和38，转子轴30和30a所确定的矩形的两条对角线的交点来确定的）。这样，得到了更好的搅拌。一条对角线42，含有一对装于图3A中两侧的转子翼片32和32a，该对角线被认为是转子的基准位置或0°位置。在图3A上用4个受力图说明了横向和轴向挤压搅拌的综合。转子翼片32和32a使得配料获得大致朝着上面确定的对角线42运动的倾向。搅拌器中心的料在翼片的作用下被送入不完整的圆柱形空腔，通过剪切作用而被搅拌。

根据本发明，分别在转子13和13a上装有第二对转子翼片52和52a，其前端位于由前面已说明的一对转子翼片32和32a的尾端所确定的轴向平面内。更详细地说，参考上述图形，第二对转子翼片52和52a至少位于一对长翼片之后90°的位置上。这些短转子翼片52和52a，以实质上与上述长翼片32和32a类似的方式作用于配料。短翼片52和52a的任一个翼片都有一个前端适应于在长转子翼片32和32a已经穿过基准平面时，同时与由轴30和30a所确定的基准面相交。转子周期的后面部分在图4中说明。注意，参看图3A，这些短转子翼片52和52a定位于前面叙述过的第二条对角线的两侧。图4也给出了类似的图，说明了翼片作用于配料，以达到轴向和横向流动，从而获得充分的搅拌。

图3、3A和5说明了水平对置的转子的位置。更详细地说，是在转子360°旋转期间，间隔为90°的转子翼片的位置。转子每转一圈，完成一个周期。在这些图中所说明的最佳转子形式，即在配置有两对长的和两对短的转子翼片的场合，很明显，由翼片和转子体在水平基准面上所确定的窗口几何尺寸的周期，在转子每一转期间将重复两次。例如，图5表示了在转子旋转180°后的转子13和13a的结构。虽然图5和图3相同，但应注意到，长转子叶片62和62a占据着与图3A中的一对长转子翼片32和32a所占据的同一位置。

在两个相对的转子之间，由本发明的转子翼片结构所获得的重复的窗口尺寸在图6、7和8中用图表示。这些图中表示的不同的方框与图3A、4和5所描述的转子位置相对应。在图6、7和8中，为清楚起见，做了恰当的注释。在图6中，两个标号为35和35a，在搅拌器中心线39两侧的相邻的方框，图示了安排在对角线42两侧的长转子翼片32和32a。相邻的方框描述了前面参照图4已讨论过的其它翼片52和52a以及参照图5讨论过的62和62a的结构。

图7简单地描述了方框35和35a从两个相对的转子所确定的中心窗口离开了，而窗口已由前述的、安排在对角线44两侧的转子翼片52和52a所确定。

图8描述的是由图7的位置又转过了90°，由于转子翼片62和62a向下运动的结果，中心方框确定了可变几何尺寸的窗口。因此，根据转子13和13a的定位，更详细地说，根据这些图中翼片的定位，图6对应于图3A，图7对应于图4， 图8对应于图5。

图9和图10必须一起解释，这些图表定性地表示了经过上述对准的转子，以相同的速度转动，在搅拌室中产生周期性重复的窗口几何尺寸而得到的结果。

每个图（图9和10）的垂直基线表示了在转子以互不相同的转速转动（更详细地说，摩擦减速比为1.21到1）情况下获得的生产率和粘度。

从图9中可以看出，根据上述推荐的安排，在转子校准零度的情况下的生产率（公斤/小时）要比使一个转子以不同于另一个转子的速度转动的随机校准情况下的生产率要稍好一些。事实上，如果转子以同样的转速旋转并以不同于零度的角度校准的话，我们甚至可以得到较大的生产率。然而，生产率不是唯一的判据。因为在这里不是象一个泵那样简单地传送料，而是搅拌料并提供最小粘度的料。所以，我们必须考虑粘度。

图10表示了在零度转子校准情况下，粘度的降低情况是最好的。对粘度和生产率试验的综合，说明了如上述使转子接近零度校准的话，本发明的优点可以实现。更明确地说，为获得最好效果，转子应定位在零度的正负20度内。

作为结论，如上所述，对非咬合的同步转子而言，转子的结构和上述的使用，已导致了粘度和生产率的改善。超过了人们对非同步转子所期望获得的。与以前的专利如US3610585号专利所用转子结构取得的结果相比，采用上述转子结构，配料在较短时间内就可呈现较小的粘度。

Claims (10)

1、一种分批型搅拌配料的搅拌机，它含有确定两个开口相对、水平对置的不完整圆柱形空腔和确定搅拌室的外壳装置，该外壳具有和搅拌室和空腔相连的，垂直放置的进料口和出料口，空腔和搅拌室的轴向对着外壳的侧壁，一个用来关闭进料口的活塞，一个用来关闭出料口的门盖，两对置的搅拌转子装在各自的空腔内，每个转子至少含有两个普遍螺旋形翼片，每个翼片都有前端和尾端；以及使安装在不完整柱形空腔内轴上的转子转动的装置，轴和侧壁在通过空腔和搅拌室的参考平面上确定了一个矩形，其特征在于：所说的相互不相咬合的转子以相同的速度反向转动，在转子间并在矩形内形成一个窗口，作为转子翼片在水平标准平面运动的结果，该窗口有周期性可变尺寸，每个翼片的前端位于一个侧壁附近，而其尾端在侧壁中间，在轴向圆周上，相对于转子转动方向位于前端后面一个角度(α)，两个成对的翼片相向成对布置，第一对对置的转子翼片在矩形的第一条对角线的两侧，当每个转子处于第一标准位置时，该对对置的翼片有几乎在第一个时间内同时通过基准平面的前端，第二对转子翼片位于矩形第二条对角线的两侧，因此，第二对相对的翼片前端也几乎是在第二个时间内同时通过基准平面，第一对与第二对转子翼片分别以互相间有一个安装角来定位，因此，各对翼片一起依次地确定窗口形状和大小，它们在转子每转一圈期间可以重复出现，其中搅拌室内的配料被搅拌并从不完整圆柱形空间推至另一个不完整圆柱形空腔，混合料沿轴向被挤往矩形的第一和第二条对角线的交点。

2、如权利要求1所说的搅拌机，其特征在于：至少有一对长翼片，沿轴向互相重叠，共同确定窗口。

3、如权利要求2所说的搅拌机，其特征在于第二对对置转子翼片的轴向长度比第一对翼片短。

4、如权利要求3所说的搅拌机，其特征在于第一对转子翼片的每一个前端和尾端的角度关系（α）大约是90°。

5、如权利要求4所说的搅拌机，其特征在于第三对对置的转子翼片相对于第一条对角线定位，因此该第三对转子翼片和一对转子翼片相对应，然而第三对转子翼片的前端在每一转子处在第二个基准位置时几乎在第三个时间里同时穿过基准平面。

6、如权利要求5搅拌机，其特征为第四对对置的转子翼片相对于第二条对角线而定位，因此第四对转子翼片具有在第二基准位置和第一基准位置之间定位的翼片前端，第二对转子翼片相对轴的布置与转子上的第四对转子翼片相对，第二基准点离第一基准点180°的地方。

7、如权利要求6的搅拌机，其特征在于第二和第四对对置的转子翼片分别具有互相在径向上相对定位的前端，第一和第三对转子翼片分别具有互相在径向上相对定位的前端，成对前端的径向定位就是互相成合适的角度布置。

8、如权利要求1的搅拌机，其特征在于相对的转子确定了翼片间转子体部分，第一对转子翼片具有和第一对翼片相对的转子体部分以形成周期性可变窗口的尺寸和形状。

9、如权利要求1的搅拌机，其特征在于第二对转子翼片具有和第二对翼片相对的转子体部分以形成周期性的可变窗口尺寸和形状。

10、如权利要求5的搅拌机，其特征在于上述第一对和第三对转子翼片一起确定它们之间的转子体部分，并且上述一对和第三对转子翼片具有与上述一对和第三对转子翼片相对的转子体，以形成周期性的可变窗口的尺寸和形状。

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