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CN110013774B - 一种双轴搅拌器的搅拌结构及其搅拌方法 - Google Patents

一种双轴搅拌器的搅拌结构及其搅拌方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双轴搅拌器的搅拌结构，包括第一旋转轴和第二旋转轴；第一旋转轴和第二旋转轴均设置有三条旋转臂；搅拌棒二、搅拌棒三和搅拌棒四分别安装在三条旋转臂上，搅拌棒一安装在与搅拌棒二同一条旋转臂上，并位于搅拌棒二与第一旋转轴或第二旋转轴之间；搅拌棒一和搅拌棒三的搅拌有效半径相同，搅拌棒二和搅拌棒四的搅拌有效半径相同；搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反；搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反。本发明可实现搅拌过程中物料流动更加顺畅，并使物料的量在搅拌器内各部分分布更加均匀。本发明还提供一种可靠高效的双轴搅拌机的搅拌方法。

Description

一种双轴搅拌器的搅拌结构及其搅拌方法
技术领域
本发明涉及双轴搅拌器技术领域，更具体地说，涉及一种双轴搅拌器的搅拌结构及其搅拌方法。
背景技术
搅拌机广泛应用于：涂料化工、化妆品、生物医药、石油化工及食品等领域，主要用于搅拌和混匀物料。而现有搅拌机中双轴搅拌器的功能一般是将物料搅拌均匀，使其不同成分的物质充分混合，而很多情况下，双轴搅拌器还需让物料在搅拌容腔内均匀分布，以便于进行下一步的工艺，比如多模腔均匀布料等。
现有多模腔均匀布料的相关搅拌机包括搅拌容腔、设置于搅拌容腔内部的双轴搅拌器、以及设置于搅拌容腔和双轴搅拌器下部的多个模腔，多个模腔用于盛装粉料，在双轴搅拌器搅拌的同时，粉料由搅拌容器分别进入多个模腔内。在实际使用中，由于双轴搅拌器搅拌过程中物料流动性差使得搅拌效果差，以及搅拌器搅拌均匀度低，因此会存在粉料颗粒往一侧堆积的现象，导致多个模腔内堆积的粉料无法均匀，从而影响下一步工艺的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种双轴搅拌器的搅拌结构，该搅拌结构可实现搅拌过程中物料流动更加顺畅，并使物料的量在搅拌器内各部分分布更加均匀，从而提高搅拌效果和下一步的工艺质量。本发明还提供一种可靠和高效的双轴搅拌机的搅拌方法，以提高物料的搅拌效果和搅拌均匀度。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种双轴搅拌器的搅拌结构，其特征在于：包括设置在搅拌容腔内的第一旋转轴和第二旋转轴；第一旋转轴和第二旋转轴均设置有三条旋转臂；
所述第一旋转轴的旋转臂和第二旋转轴的旋转臂分别安装有用于促进物料流场顺畅的搅拌棒一和搅拌棒四，以及用于促进物料在搅拌容腔内均匀分布的搅拌棒二和搅拌棒三；所述搅拌棒二、搅拌棒三和搅拌棒四分别安装在三条旋转臂上，搅拌棒一安装在与搅拌棒二同一条旋转臂上，并位于搅拌棒二与第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心之间；所述搅拌棒一和搅拌棒三的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二和搅拌棒四的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同；
所述搅拌棒二靠近搅拌外围，搅拌棒三位于搅拌中心和搅拌外围之间，且搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反；所述搅拌棒四靠近搅拌外围，并与旋转臂垂直安装；所述搅拌棒一位于搅拌中心和搅拌外围之间，搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反。
在上述方案中，本发明通过在旋转臂上反向安装搅拌棒二和搅拌棒三，可使得物料的量在搅拌器内各部分分布更加均匀，以解决粉料颗粒往一侧堆积的问题，从而使得粉料由搅拌容器进入多个模腔内堆积的粉料均匀。同时通过在旋转臂上相对于搅拌棒二反向安装搅拌棒一，以及垂直安装搅拌棒四，可实现搅拌过程中物料流动更加顺畅，从而提高搅拌效果和下一步的工艺质量。
具体地说，所述搅拌棒二在旋转臂的安装角度是指：搅拌棒二中心线与旋转臂垂线之间的夹角β1；所述搅拌棒三在旋转臂的安装角度是指：搅拌棒三中心线与旋转臂垂线之间的夹角β2。
所述搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反是指：夹角β1由旋转臂的垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的顺时针方向旋转至搅拌棒二的中心线形成；夹角β2由旋转臂的垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的逆时针方向旋转至搅拌棒三的中心线形成；所述夹角β1的度数与夹角β2的度数相等。
当第一旋转轴和第二旋转轴以相同转速和旋转方向相反的方式旋转工作时，本发明将搅拌棒二和搅拌棒三的安装角度方向相反设置会使得物料向两个不同的方向运动，从而使两半部分的物料更加均匀。若双轴搅拌器的对应位置的搅拌棒二和搅拌棒三安装角度方向相同，则双轴搅拌器在转动时，两个相同位置的搅拌棒二和搅拌棒三会促使物料向同一方向运动，从而使某半部的物料量大于另一半部的物料量，左右两半部分的物料量不均匀。
所述搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反是指：搅拌棒一中心线与旋转臂连接处垂线之间的夹角α1；所述夹角α1由旋转臂连接处的垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的逆时针方向旋转至搅拌棒一的中心线形成。
本发明搅拌棒一和搅拌棒四对搅拌容腔内左右两半部分的粉料影响不大，但是对整个搅拌器搅拌容腔内部流场有极大的影响。当第一旋转轴和第二旋转轴以相同转速和旋转方向相反的方式旋转工作时，本发明搅拌棒一具有安装角度方向的设计实现促进搅拌中心和搅拌外围之间的物料加入搅拌流场，以避免搅拌中心处产生堆积，而搅拌棒四垂直安装的设计，可实现使靠近搅拌容腔壁的物料加入搅拌流场，以促进物料流场顺畅。
所述夹角β1与夹角β2的度数大于夹角α1的角度。
所述夹角β1与夹角β2为15°～25°；所述夹角α1为5°～15°。由于搅拌棒一和搅拌棒四主要影响搅拌容腔左右两半部分粉料的分布，故搅拌棒一和搅拌棒四的安装角度应大于搅拌棒一的安装角度，一般控制在15°～25°。
所述搅拌棒一和搅拌棒四均为阶梯形；所述搅拌棒二和搅拌棒三均为矩形。
对于搅拌棒的形状，由于一个旋转轴上，有且只有一个搅拌棒一负责使搅拌中心和搅拌外围之间的物料加入搅拌流场中，所以搅拌棒一所影响的区域较大，需要设计成阶梯形，使其径向跨度更大。搅拌棒四也是如此。而负责促进物料在双轴搅拌器内均匀分布的搅拌棒二和搅拌棒三，可在位置介于搅拌中心和搅拌外围之间以及靠近搅拌外围设置多个，为了更好促进物料进行径向运动，因此，该功能的叶片形状为矩形。
所述搅拌棒四的底端设置有用于提高搅拌范围的折弯板；所述折弯板为开口朝外的“V”形折弯板。
本发明一种双轴搅拌器的搅拌方法，其特征在于：在搅拌容腔内安装均设置有三条旋转臂的第一旋转轴和第二旋转轴；在第一旋转轴和第二旋转轴的三条旋转臂上分别安装有搅拌棒二、搅拌棒三和搅拌棒四，在与搅拌棒二同一条旋转臂上安装有搅拌棒一，该搅拌棒一位于搅拌棒二与第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心之间；所述搅拌棒一和搅拌棒三的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二和搅拌棒四的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同；
所述搅拌棒二靠近搅拌外围，搅拌棒三位于搅拌中心和搅拌外围之间，且搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反；所述搅拌棒四靠近搅拌外围，并与旋转臂垂直安装；所述搅拌棒一位于搅拌中心和搅拌外围之间，搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反；
通过控制第一旋转轴和第二旋转轴以相同转速和旋转方向相反的方式旋转，带动安装角度方向相反的搅拌棒二和搅拌棒三分别在靠近搅拌外围以及搅拌中心和搅拌外围之间相反的方向运动，实现促进物料在搅拌容腔内均匀分布；同时，带动与搅拌棒二安装角度方向相反的搅拌棒一在搅拌中心和搅拌外围之间运动，实现促进搅拌中心和搅拌外围之间的物料加入搅拌流场，以避免搅拌中心处产生堆积；同时，带动垂直安装的搅拌棒四分别在靠近搅拌外围运动，实现使靠近搅拌容腔壁的物料加入搅拌流场，以促进物料流场顺畅。
在上述方案中，本发明的搅拌方法可靠和高效，可大大提高物料的搅拌效果和搅拌均匀度。
所述搅拌棒二安装角度和搅拌棒三安装角度的度数相等且反向；所述搅拌棒二安装角度的度数比搅拌棒一安装角度的度数大且反向。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明双轴搅拌器的搅拌结构可实现搅拌过程中物料流动更加顺畅，并使物料的量在搅拌器内各部分分布更加均匀，从而提高搅拌效果和下一步的工艺质量。
2、本发明双轴搅拌机的搅拌方法可靠和高效，可提高物料的搅拌效果和搅拌均匀度。
附图说明
图1是实施例一中双轴搅拌机的搅拌结构示意图；
图2是实施例一中第一旋转轴的示意图；
图3是实施例一中搅拌棒二和搅拌棒三的示意图；
图4是实施例一中搅拌棒一的示意图；
图5是实施例一中搅拌棒四的示意图；
图6是实施例二中双轴搅拌机的搅拌结构示意图；
其中，1为第一旋转轴、2为第二旋转轴、3为搅拌容腔、4为旋转臂、5为搅拌棒一、6为搅拌棒四、6.1为折弯板、7为搅拌棒二、8为搅拌棒三、10为第一旋转臂、11为第二旋转臂、12为第三旋转臂。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例以第一旋转轴和第二旋转轴均设置有三条长度相等的旋转臂为例进行说明。
如图1至图5所示，本发明双轴搅拌器的搅拌结构包括设置在搅拌容腔3内的第一旋转轴1和第二旋转轴2，该第一旋转轴1和第二旋转轴2均设置有三条长度相等的旋转臂4。
其中，第一旋转轴1的旋转臂4和第二旋转轴2的旋转臂4分别安装有用于促进物料流场顺畅的搅拌棒一5和搅拌棒四6，以及用于促进物料在搅拌容腔3内均匀分布的搅拌棒二7和搅拌棒三8，该搅拌棒二7、搅拌棒三8和搅拌棒四6分别安装在三条旋转臂4上，搅拌棒一5安装在与搅拌棒二7同一条旋转臂4上，并位于搅拌棒二7与第一旋转轴1轴心或第二旋转轴2轴心之间。同时，搅拌棒一5和搅拌棒三8的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二7和搅拌棒四6的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，并比搅拌棒一5和搅拌棒三8的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离长。
本发明搅拌棒二7靠近搅拌外围，搅拌棒三8位于搅拌中心和搅拌外围之间，且搅拌棒二7在旋转臂4的安装角度方向与搅拌棒三8在旋转臂4的安装角度方向相反。搅拌棒四6靠近搅拌外围，并与旋转臂4垂直安装，搅拌棒一5位于搅拌中心和搅拌外围之间，搅拌棒一5在旋转臂4的安装角度方向与同一旋转臂4上搅拌棒二7的安装角度方向相反。
具体地说，搅拌棒二7在旋转臂4的安装角度是指：搅拌棒二7中心线与旋转臂4垂线之间的夹角β1。搅拌棒三8在旋转臂4的安装角度是指：搅拌棒三8中心线与旋转臂4垂线之间的夹角β2。上述搅拌棒二7在旋转臂4的安装角度方向与搅拌棒三8在旋转臂4的安装角度方向相反是指：夹角β1由旋转臂4的垂线以第一旋转轴1或第二旋转轴2的顺时针方向旋转至搅拌棒二7的中心线形成；夹角β2由旋转臂4的垂线以第一旋转轴1或第二旋转轴2的逆时针方向旋转至搅拌棒三8的中心线形成，夹角β1的度数与夹角β2的度数相等。
上述搅拌棒一5在旋转臂4的安装角度方向与同一旋转臂4上搅拌棒二7的安装角度方向相反是指：搅拌棒一5中心线与旋转臂4连接处垂线之间的夹角α1，该夹角α1由旋转臂4连接处的垂线以第一旋转轴1或第二旋转轴2的逆时针方向旋转至搅拌棒一5的中心线形成。
本发明夹角β1与夹角β2的度数大于夹角α1的角度。夹角β1与夹角β2为15°～25°，夹角α1为5°～15°。本实施例中，夹角β1与夹角β2取20°，夹角α1取10°。
本发明搅拌棒一5和搅拌棒四6均为阶梯形，搅拌棒二7和搅拌棒三8均为矩形。搅拌棒四6的底端设置有用于提高搅拌范围的折弯板6.1，该折弯板6.1为开口朝外的“V”形折弯板。
本发明的搅拌方法是这样的：在搅拌容腔3内安装均设置有三条旋转臂4的第一旋转轴1和第二旋转轴2；在第一旋转轴1和第二旋转轴2的三条旋转臂4上分别安装有搅拌棒二7、搅拌棒三8和搅拌棒四6，在与搅拌棒二7同一条旋转臂4上安装有搅拌棒一5，该搅拌棒一5位于搅拌棒二7与第一旋转轴1或第二旋转轴2之间，其中，搅拌棒一5和搅拌棒三8的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二7和搅拌棒四6的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同。
本发明通过控制第一旋转轴1和第二旋转轴2以相同转速和旋转方向相反的方式旋转，带动安装角度方向相反的搅拌棒二7和搅拌棒三8分别在靠近搅拌外围以及搅拌中心和搅拌外围之间相反的方向运动，实现促进物料在搅拌容腔3内均匀分布；同时，带动与搅拌棒二7安装角度方向相反的搅拌棒一5在搅拌中心和搅拌外围之间运动，实现促进搅拌中心和搅拌外围之间的物料加入搅拌流场，以避免搅拌中心处产生堆积；同时，带动垂直安装的搅拌棒四6分别在靠近搅拌外围运动，实现使靠近搅拌容腔壁的物料加入搅拌流场，以促进物料流场顺畅。
在上述方法中，搅拌棒二7安装角度和搅拌棒三8安装角度的度数相等且反向，搅拌棒二7安装角度的度数比搅拌棒一5安装角度的度数大且反向。
实施例二
本实施例与实施例一不同之处仅在于：如图6所示，本实施例的第一旋转轴和第二旋转轴均设置有三条旋转臂，其中，第一旋转臂10与第二旋转臂11长度相等，第三旋转臂12比第一旋转臂10长度短。
搅拌棒二7和搅拌棒四6的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同：搅拌棒四6垂直安装在第一旋转臂10远离第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的一端，搅拌棒二7安装在第二旋转臂11远离第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的一端。搅拌棒一5和搅拌棒三8的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同：搅拌棒三8安装在第三旋转臂12远离第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的一端，搅拌棒一5安装在第二旋转臂11上，并位于搅拌棒二7与第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心之间。搅拌棒一5到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离与搅拌棒三8到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相等。
本实施例中搅拌棒一、搅拌棒二和搅拌棒三的安装角度以及其它结构均与实施例一一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双轴搅拌器的搅拌结构，其特征在于：包括设置在搅拌容腔内的第一旋转轴和第二旋转轴；第一旋转轴和第二旋转轴均设置有三条旋转臂；
所述第一旋转轴的旋转臂和第二旋转轴的旋转臂分别安装有用于促进物料流场顺畅的搅拌棒一和搅拌棒四，以及用于促进物料在搅拌容腔内均匀分布的搅拌棒二和搅拌棒三；所述搅拌棒二、搅拌棒三和搅拌棒四分别安装在三条旋转臂上，搅拌棒一安装在与搅拌棒二同一条旋转臂上，并位于搅拌棒二与第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心之间；所述搅拌棒一和搅拌棒三的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二和搅拌棒四的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同；
所述搅拌棒二靠近搅拌外围，搅拌棒三位于搅拌中心和搅拌外围之间，且搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反；所述搅拌棒四靠近搅拌外围，并与旋转臂的旋转平面垂直安装；所述搅拌棒一位于搅拌中心和搅拌外围之间，搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反；
所述搅拌棒二在旋转臂的安装角度是指：搅拌棒二中心线与旋转臂垂线之间的夹角β1；所述搅拌棒三在旋转臂的安装角度是指：搅拌棒三中心线与旋转臂垂线之间的夹角β2；
所述搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反是指：夹角β1由旋转臂的垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的顺时针方向旋转至搅拌棒二的中心线形成；夹角β2由旋转臂的垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的逆时针方向旋转至搅拌棒三的中心线形成；所述夹角β1的度数与夹角β2的度数相等；
所述搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反是指：搅拌棒一中心线与旋转臂连接处垂线之间的夹角α1；所述夹角α1由旋转臂垂线以第一旋转轴或第二旋转轴的逆时针方向旋转至搅拌棒一的中心线形成；
所述搅拌棒一和搅拌棒四均为阶梯形；所述搅拌棒二和搅拌棒三均为矩形；
夹角β1、夹角β2、夹角α1、搅拌棒一中心线、搅拌棒二中心线、搅拌棒三中心线和旋转臂垂线均位于旋转臂的旋转平面上。
2.根据权利要求1所述的双轴搅拌器的搅拌结构，其特征在于：所述夹角β1与夹角β2的度数大于夹角α1的角度。
3.根据权利要求2所述的双轴搅拌器的搅拌结构，其特征在于：所述夹角β1与夹角β2为15°～25°；所述夹角α1为5°～15°。
4.根据权利要求1所述的双轴搅拌器的搅拌结构，其特征在于：所述搅拌棒四的底端设置有用于提高搅拌范围的折弯板；所述折弯板为开口朝外的“V”形折弯板。
5.一种双轴搅拌器的搅拌方法，其特征在于：采用权利要求1至4中任一项所述的双轴搅拌器的搅拌结构进行搅拌；在搅拌容腔内安装均设置有三条旋转臂的第一旋转轴和第二旋转轴；在第一旋转轴和第二旋转轴的三条旋转臂上分别安装有搅拌棒二、搅拌棒三和搅拌棒四，在与搅拌棒二同一条旋转臂上安装有搅拌棒一，该搅拌棒一位于搅拌棒二与第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心之间；所述搅拌棒一和搅拌棒三的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同，搅拌棒二和搅拌棒四的安装处到第一旋转轴轴心或第二旋转轴轴心的距离相同；
所述搅拌棒二靠近搅拌外围，搅拌棒三位于搅拌中心和搅拌外围之间，且搅拌棒二在旋转臂的安装角度方向与搅拌棒三在旋转臂的安装角度方向相反；所述搅拌棒四靠近搅拌外围，并与旋转臂垂直安装；所述搅拌棒一位于搅拌中心和搅拌外围之间，搅拌棒一在旋转臂的安装角度方向与同一旋转臂上搅拌棒二的安装角度方向相反；
通过控制第一旋转轴和第二旋转轴以相同转速和旋转方向相反的方式旋转，带动安装角度方向相反的搅拌棒二和搅拌棒三分别在靠近搅拌外围以及搅拌中心和搅拌外围之间相反的方向运动，实现促进物料在搅拌容腔内均匀分布；同时，带动与搅拌棒二安装角度方向相反的搅拌棒一在搅拌中心和搅拌外围之间运动，实现促进搅拌中心和搅拌外围之间的物料加入搅拌流场，以避免搅拌中心处产生堆积；同时，带动垂直安装的搅拌棒四分别在靠近搅拌外围运动，实现使靠近搅拌容腔壁的物料加入搅拌流场，以促进物料流场顺畅。
6.根据权利要求5所述的双轴搅拌器的搅拌方法，其特征在于：所述搅拌棒二安装角度和搅拌棒三安装角度的度数相等且反向；所述搅拌棒二安装角度的度数比搅拌棒一安装角度的度数大且反向。
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