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CN110141984B - 一种新型车漆搅拌桨 - Google Patents

一种新型车漆搅拌桨 Download PDF

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CN110141984B
CN110141984B CN201910472523.9A CN201910472523A CN110141984B CN 110141984 B CN110141984 B CN 110141984B CN 201910472523 A CN201910472523 A CN 201910472523A CN 110141984 B CN110141984 B CN 110141984B
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Fuzhou University
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Fuzhou University
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Abstract

本发明提供一种新型车漆搅拌桨，包括包括中部搅拌轴，所述搅拌轴同轴固定连接有圆盘，所述圆盘沿外周侧均匀固定连接有桨叶，所述桨叶纵向截面呈叶型，桨叶外周为曲面，桨叶中部具有插入圆盘与圆盘固定连接的插口，本桨叶结构为将平面桨叶改成曲面桨叶，由流场仿真结果可知，这种桨叶相对于初始的桨叶能够在较低能耗的情况下获得较大的剪切速率和较强的主体对流扩散能力。

Description

一种新型车漆搅拌桨
技术领域
本发明涉及一种新型车漆搅拌桨。
背景技术
搅拌器是一种使液体、气体介质强制对流并均匀混合的器件。车漆搅拌器用于完成汽车油漆的搅拌作业，防止发生溶质沉淀，分散搅拌槽内气体，达到搅拌均匀的目的。
搅拌器有多种类型，主要有旋桨式搅拌器、推进式搅拌器、涡轮式搅拌器、锚式搅拌器等等。
目前，尚没有一种搅拌系统能够胜任所有领域的搅拌混合操作，这是因为搅拌系统的设计及优化一般仅仅针对具体的操作对象、条件及操作工艺。用于汽车油漆搅拌专用的搅拌器设计与研究，目前鲜有出现，车漆搅拌器的设计开发有待发展。搅拌器内流场结构主要由搅拌桨叶的形式决定，所以搅拌器的设计开发主要体现在桨叶形式的改进上。市面上的搅拌桨多为平面桨叶，其设计时没有考虑其流体动力学特性，曲面形式的桨叶中规则曲面（圆柱面、抛物线面等）又占绝大部分，鲜有针对涡轮圆盘式的曲面桨叶研究。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的市面上的搅拌桨多为平面桨叶，其设计时没有考虑其流体动力学特性，曲面形式的桨叶中规则曲面（如圆柱面、抛物线面等）又占绝大部分，鲜有针对涡轮圆盘式的曲面桨叶研究。
本发明的具体实施方案是：一种新型车漆搅拌桨，包括中部搅拌轴，所述搅拌轴同轴固定连接有圆盘，所述圆盘沿外周侧均匀固定连接有桨叶，所述桨叶纵向截面呈叶型，桨叶外周为曲面，桨叶中部具有插入圆盘与圆盘固定连接的插口。
进一步的，所述桨叶截面横置时包括最前端A点和最后端B点，A点和B点的直线距离为弦长C，叶型前端A处圆弧线的半径为R，以弦长作为x轴， 过且A点垂直于弦长方向作为y轴，截面弦长上方轮廓线为上弧线，截面弦长下方轮廓线为下弧线，上弧线点和下弧线点之间的垂直距离称为叶型的厚度t；
确定当x轴上距离位于x=x t 时，上弧线点和下弧线厚度t为最大值t max，即t max为叶型的最大厚度；
t max/C为叶型截面的最大相对厚度；
叶型截面的最大相对厚度所在的位置距离前缘A处的距离为弦长的20%～35%；
上弧线与下弧线关于弦长对称分布。
进一步的，最大相对厚度为10%～15%。
进一步的，所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角°为0°～50°。
进一步的，所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角°为3°~6°。
进一步的，所述弦长为60mm；R=3mm；x t =18mm，最大厚度为t max=8mm。
进一步的，所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角为4°。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明车漆搅拌桨能在更大的范围内产生较大的流体流动速度，对流体物料的泵送能力较强，有利于流体的主体对流循环，提高搅拌混合的效率；同时能够大幅度的提升流体的剪切速率，剪切水平更高，混合作用更激烈，混合效果更好；并且与初始Rushton涡轮桨相比，搅拌功率更低，搅拌过程所需的能耗也就更低。
附图说明
图1为本发明搅拌桨结构示意图。
图2为本发明搅拌桨桨叶结构示意图。
图3为本发明桨叶叶型结构示意图。
图4为本发明搅拌桨立体结构示意图。
图5为现有六直叶涡轮桨叶结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～5所示，如图1所示，车漆搅拌桨的结构为：圆盘20中间位置焊接有搅拌轴10，圆盘沿圆周方向均匀焊接有六个曲面桨叶30，桨叶关于搅拌轴成中心对称分布。图2为曲面桨叶的形状结构图，在桨叶上有个方形的插口310，使桨叶30能够安装并焊接在圆盘20上。
该车漆搅拌桨采用曲面桨叶，该桨在六直叶涡轮搅拌桨的基础上进行改进，桨叶由原来的平面桨叶改成曲面桨叶。本发明所设计的曲面桨叶30纵向截面是由两片对称的原始叶型沿其弦长旋转一定的扭角放样而成。桨叶叶型的几何参数中对流体动力学性能影响最大的是弦长、前缘半径、最大相对厚度及位置、弯曲程度等。原始叶型确定了，弦长、前缘半径、最大相对厚度及位置也就确定了，弯曲程度根据两叶型之间的相对转角来确定。这样形成的叶片，其形状符合流体动力学特性，流体阻力小、压比高，作为搅拌桨叶使用，具有较强的主体对流循环能力和较高的剪切速率，具体形状见图3，主要参数如下：
（1）弦长
如图3所示，连接曲面桨叶30截面叶型最前端A点和最后端B点的直线就是该叶型的弦长C,叶型的特征尺寸也就是该弦长C。本实施例中取弦长为60mm。
（2）前缘半径
叶型的前缘半径就是指叶型前端A处圆弧线的半径R，取R=3mm。
（3）最大相对厚度及位置
用直角坐标系来分析计算叶型，弦长与x轴重合，y轴过A点垂直于弦长向上，弦长上方的称之为上弧线，弦长下方的称之为下弧线。在相同的坐标x下，上弧线点和下弧线点之间的垂直距离称为截面叶型的厚度t。当x=x t 时，t取得最大值t max，称为叶型的最大厚度。t max/C是指叶型的最大相对厚度，x t 为取得最大相对厚度时在x轴上的位置点，其无量纲量`x t =x t /C。通常，叶型的最大相对厚度所在的位置距离前缘为弦长的20%～35%，本实施例中，取x t =18mm，相对厚度一般取10%～15%，本实施例中，取t max=8mm。
表1 改进前后相关混合性能参数
Figure 283306DEST_PATH_IMAGE001
两片对称的原始叶型沿其弦长旋转一定的扭角放样形成曲面叶片，利用理想点法与平方和加权法对扭角参数进行优化，求出较好的非劣解，桨叶扭角取值范围选择的是0°～50°，优化后的角度范围为3°～6°，本实施例中，桨叶扭角为4°时，搅拌桨拥有优良的综合性能。表1为改进前后相关混合性能参数对比流场仿真结果，改进后的搅拌桨综合性能比初始标准桨提高了28.2%。
该车漆搅拌桨使用时，由与伺服电机联接的搅拌轴转动带动桨叶旋转，在搅拌槽内运动的桨叶使车漆产生主体对流扩散和涡流扩散，减少了容器内溶质的沉淀，分散出介质里的空气，使车漆混合均匀，从而完成对车漆介质的搅拌作业
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种新型车漆搅拌桨，其特征在于，包括中部搅拌轴，所述搅拌轴同轴固定连接有圆盘，所述圆盘沿外周侧均匀固定连接有桨叶，所述桨叶纵向截面呈叶型，桨叶外周为曲面，桨叶中部具有插入圆盘与圆盘固定连接的插口；
所述桨叶截面横置时包括最前端A点和最后端B点，A点和B点的直线距离为弦长C，叶型前端A处圆弧线的半径为R，以弦长作为x轴，且过A点垂直于弦长方向作为y轴，截面弦长上方轮廓线为上弧线，截面弦长下方轮廓线为下弧线，上弧线点和下弧线点之间的垂直距离称为叶型的厚度t；
确定当x轴上距离位于x=x t 时，上弧线点和下弧线厚度t为最大值t max，即t max为叶型的最大厚度；
t max/C为叶型截面的最大相对厚度；
叶型截面的最大相对厚度所在的位置距离前缘A处的距离为弦长的20%～35%；
上弧线与下弧线关于弦长对称分布；
所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角为0°～50°；
最大相对厚度为10%～15%。
2.根据权利要求1所述的新型车漆搅拌桨，其特征在于，所述弦长为60mm；R=3mm；x t =18mm，最大厚度为t max=8mm。
3.根据权利要求1所述的新型车漆搅拌桨，其特征在于，所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角为3°～6°。
4.根据权利要求3所述的新型车漆搅拌桨，其特征在于，所述桨叶叶型沿弦长旋转的扭角为4°。
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