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CN1309462C - 动力搅拌机 - Google Patents

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CN1309462C CNB038027739A CN03802773A CN1309462C CN 1309462 C CN1309462 C CN 1309462C CN B038027739 A CNB038027739 A CN B038027739A CN 03802773 A CN03802773 A CN 03802773A CN 1309462 C CN1309462 C CN 1309462C
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Abstract

本发明涉及一种搅拌机，它至少包括有一装填口(4)和一排料口(5)的外壳(1)、两个同向旋转的搅拌器(2，3)和用于驱动该搅拌器(2，3)的驱动装置，其特征在于，一个搅拌器(2)在该外壳(1)内居中布置，该搅拌器(2)至少包括一个驱动轴(6)、至少一个安装在该驱动轴上的横梁(7)和至少各自一个分别安装在该横梁的末端上的搅拌臂(8，9)，另一个搅拌器(3)至少包括一个驱动轴(11)和一个或多个搅拌桨叶(12)并且所述的另一个搅拌器被离心布置在该外壳(1)内，在由该驱动装置引起的所述搅拌器(2，3)旋转过程里，所述搅拌桨叶(12)和所述搅拌臂(8，9)除其端面以外彼此擦过，只要它们未被所述外壳(1)的内壁面擦过。

Description

动力搅拌机
技术领域
本发明涉及搅拌机，它至少包括一个有一个装填口和排料口的外壳、两个同向旋转的搅拌器和用于驱动搅拌器的驱动装置，其中，一个搅拌器在外壳内被安置于中央，该搅拌器包括至少一个驱动轴、至少一个安装在该驱动轴上的横梁和至少一个且最好是至少两个分别安装在横梁末端上的搅拌臂。
背景技术
为了混合液体和固体，通过混合件来完成表面运动清洁的搅拌机通常被用来避免在壁上和搅拌机械上出现沉积。这种装置的例子就是双螺杆同步压出机。
此外，对停留时间较长的作业来说，需要自由体积大的搅拌机。在EP 0917941A1中描述了一个满足这种要求的装置的例子。
为了尽量完全清洁表面，需要两个运动自由度。在根据EP 0917941A1的装置的情况下，这是通过两个驱动轴实现的。
在称作Buss-Ko搅拌机(参见1986年在杜塞尔多夫由德国工程师协会的VDI-Ges.Kunststofftechnik发表于第200页的Mischen beimHerstellen und Verarbeiten von Kunststoffen)的搅拌机中，搅拌机轴的轴向振动运动与旋转运动叠加。
对于高压作业而言，具有八边形外壳的装置(如参见EP 0917941A1)是不适用的。
此外，对于批量加工而言，需要良好的轴向混合。
发明内容
就是说，寻找一种具有圆柱形外壳的搅拌机，该圆柱形外壳在生产区中具有特别好的轴向混合效果并且尤其能尽量完全自动清洁。
本发明涉及一种搅拌机，它至少包括有一装填口和一排料口的外壳、两个同向旋转的搅拌器和用于驱动该搅拌器的驱动装置，其特征在于，一个搅拌器在该外壳内居中布置，该搅拌器至少包括一个驱动轴、至少一个安装在该驱动轴上的横梁和至少各自一个分别安装在该横梁的末端上的搅拌臂，另一个搅拌器至少包括一个驱动轴和一个或多个搅拌桨叶并且所述的另一个搅拌器被离心布置在该外壳内，在由该驱动装置引起的所述搅拌器旋转过程里，所述搅拌桨叶和所述搅拌臂除其端面以外彼此擦过，只要它们未被外壳的内壁面擦过。
这些搅拌臂尤其是在搅拌器轴的纵向上延伸。
优选搅拌桨叶和搅拌臂成螺旋形的搅拌机。这样，获得了良好的轴向混合。在这里，搅拌桨叶和搅拌臂的螺旋形或者都是右旋的，或者都是左旋的。
在一个优选的实施例中，搅拌器如下所述地成型为旋转对称的。
如果搅拌器的与搅拌器轴转速相关的对称性遵守下面的数学关系式(I)，则实现了实际上彻底的相互清洁：
        ω1/ω2＝n2j/n1i                    (I)
其中，n1表示中心搅拌器的搅拌臂数量，n2表示啮合的离心搅拌器的搅拌桨叶的数量，ω1表示中心轴转速，ω2表示离心轴转速，i、j为自然数。
特别优选这样的搅拌机，其特征是，在公式(I)中，j＝1，i＝1。
对公式(I)中i＝1、j＝1来说，获得了常见的内啮合。其它不同形式的啮合如渐开线啮合也是可行的。
同样特别优选其中公式(I)中的j＝1而i为n2的素数且i＞1的搅拌机形式。
更特别优选这样的搅拌机的变型方案，其中，公式(I)中的i为n2的素数，而j为n1的素数并且j＞1，i＞1。
为了廉价生产，优选其中搅拌桨叶的厚度在半径范围里不变的啮合。该搅拌桨叶则可以由金属板形成。
此外，如果搅拌臂较少，则廉价生产变容易了。当公式(I)中的i＞1且j＝1时，廉价生产因为上述类型的优选设计而得以实现。
如果选择i为n2的素数，则保持了小型离心转子侧面的完全清洁。
如果j＞1，搅拌桨叶数量减小。由于j为n1的素数，所以保持了中心转子的搅拌臂的清洁。但是，小型转子的搅拌轴不再被完全清洁。
在搅拌机的另一变型方案中，用于离心搅拌器的驱动装置被布置在该外壳的与中心搅拌器的驱动装置相反的端侧上。如果搅拌机的尽量全自动清洁不重要，而只是想充分利用特别短的混合时间，则可以略微简化搅拌机形状。例如，可以通过平直面接近凹面或凸面。
一种优选的搅拌机的特征是，附加的搅拌臂布置在横梁底侧上并且至少一个附加的离心搅拌器在该外壳内被安置在横梁下方的区域内，由此也得到了稳定结构。在容器高度一样的情况下，搅拌臂的长度减半。
如果在搅拌机的部分充满时要运动清洁所有接触产品的部位，则中心搅拌器的横梁应安装在气体空间内。随后，离心轴的驱动最好相应地从下方进行。
在利用本发明的搅拌器形状的第一试验中可以发现，该搅拌机的混合时间要远远短于传统的相似的搅拌机械(螺旋形搅拌器)。
此外，在本发明的一个优选实施例中，横梁具有螺旋形状并且在搅拌器旋转时造成径向输送。在本发明的一个优选实施例中，如果横梁在朝向外壳的那侧具有在径向上即朝向搅拌器轴和远离搅拌器轴的方向上有输送作用的附加的槽或脊，则在横梁区域内的混合作用可以得到进一步的提高并且与横梁相对的外壳壁可以保持不会被污染。
优选这样的搅拌机变型方案，其中，搅拌臂的外表面相对中心搅拌器的径向成至少10°且最好是至少20°而小于80°且尤其最好是至少30°而小于60°的角α，结果，它指向外壳内壁面。这样，当搅拌器被驱动时，实现了向外输送，即向外壳壁输送。
在搅拌机的另一优选变型方案中，加热或冷却件可以安装在外壳的内壁面上。
另外，外壳事实上也可以装备已知的普通的冷却件或加热件，如装备有载热介质能流过其中的双层壳、电热盘管等。
本发明的搅拌机适用于在化学加工设备中的任何混合任务，必要时，它也可被用作搅拌反应用的反应器。
外壳完全不必装备有根据本发明的内部构件。例如对于某些作业(脱气)，可以在搅拌器内部构件的上方留有一个气体空间。
特别优选这样的搅拌机，即通过横梁使中心搅拌器的搅拌臂一端连接至驱动轴，而另一端通过一个加强环彼此相连。
与这样的环的连接形成了一个刚性的框架结构，所以可以加工粘性(比没有加强环时)更高的产品。
附图说明
下面，结合附图来举例详细描述本发明，其中：
图1a以正视图表示根据本发明的搅拌机，剖示出外壳1；
图1b以侧视图表示图1a的搅拌机，又剖示出外壳1；
图1c以平面图表示图1a中的搅拌机，又剖示出外壳1；
图2以立体示意图表示图1a的搅拌机的搅拌器；
图3以沿图1a的线A-A的断面图表示在大型转子旋转半圈中的不同时刻的图1a所示的搅拌机；
图4以立体示意图表示搅拌机变型方案的转子，它类似于图1a所示转子，但在离心转子较小情况下只有两个搅拌桨叶；
图5以沿图1a的线A-A的断面图表示图4所示的搅拌机，示出了在转动多圈过程的不同时刻的小型转子与中心转子的相对位置(表示相对运动)；
图6以立体示意图表示从下方驱动离心搅拌器的搅拌机转子；
图7表示具有附加的加强环的搅拌机实施例；
图8表示根据图1a的、但具有一搅拌臂和一搅拌桨叶的搅拌机的变型实施方案；
图9表示有一个布置于中心的横梁和布置在横梁之上或之下的搅拌臂的搅拌机的另一实施例；
图10表示有两个离心搅拌器的搅拌机变型方案；
图11以径向断面图表示类似于图4的搅拌机，但它具有横断面为矩形的桨叶状搅拌臂。
具体实施方式
例1
图1a、1b、1c以前视图、侧视图和平面图表示根据本发明的搅拌机，在这里都以剖视图示出了外壳1。
示出了圆柱形外壳1，中心搅拌器2的一轴6安装在两个支承螺旋形搅拌臂8、9的横梁7上，六个螺旋形搅拌桨叶12安置在离心搅拌器3的一轴11上。在外壳1的顶部和底部上分别有一个入口4和一个出口5。未示出用于搅拌器2、3的驱动单元。
搅拌桨叶12具有在半径范围里大致不变的厚度(在径向截面内，厚度不变，它垂直于金属片地向着转子中心响应增大)。
n1为搅拌臂8、9的数量，n2为搅拌桨叶12的数量，ω1为中心轴转速，ω2是离心轴转速，i和j为自然数，适用于下面的公式(I)：
            ω1/ω2＝n2j/n1i                (I)
在这个例子里，此时选择其中数字如下的搅拌器形状：n1＝2，n2＝6，i＝7，j＝1。i为n2的素数。
图2以等轴投影图示出了搅拌器2、3。
图3是在两个轴转动的15个不同快照中的沿图1的线A-A的搅拌机径向断面图。示出了中心搅拌器2的各个旋转角度。
例2
图4表示根据图1、2的搅拌机的变型方案，但是，在离心轴3’上去掉了搅拌桨叶12中的四个。再次适用于：
            ω1/ω2＝n2j/n1i                (I)
其中，n1＝2，n2＝2，i＝7，j＝3。i为n2的素数；j为n1的素数。
图5以彼此重叠的快照图示出了图4所示搅拌机的径向截面。
图10表示根据图4的搅拌机的变型方案，其中，两个离心搅拌器3”和3在横截面里与一个中心的搅拌器2结合。
例3
图6表示搅拌机有三个横梁7和三个搅拌臂8、9、9’的实施方式。
关于图6中的转子，适用下面的关系：
            ω1/ω2＝n2j/n1i                (I)
其中，n1＝3，n2＝2，i＝5，j＝4。i为n2的素数，j为n1的素数。
离心转子的驱动从下方进行。
例4
图7表示根据本发明的搅拌机的搅拌器，其中，中心搅拌器的搅拌臂分别在一端上通过横梁7连接至驱动轴6，而另一端通过加强环13相互连结。
通过与一环13的连接，形成了刚性的框架结构，因此，可以用该搅拌机加工粘度高于无加强环时的产品。
在这里，转速比为2∶5。中心搅拌器支承着三个搅拌臂，离心搅拌器3’支承着三个搅拌桨叶。
关于图7中的转子，同样适用下列关系：
                    ω1/ω2＝n2j/n1i              (I)
其中，n1＝3，n2＝3，i＝5，j＝2。i为n2的素数，j为n1的素数。
例5
图8表示搅拌机的搅拌器组合形式，它只有一个搅拌臂8’并且在离心搅拌器3上有一个搅拌桨叶12’。
图9表示根据图6的搅拌机的变型方案，其中，横梁7在其底侧还支撑着其它的搅拌臂18、19、20。在装置的下部上，安装着另一个离心搅拌器3”，该搅拌器与搅拌臂18、19、20啮合并且从下方被驱动。
例6
图11表示根据本发明的搅拌机的一变型方案的搅拌器2、3的径向断面图。该搅拌机的结构原则上对应于图1所示结构，但搅拌臂28、29被设计成桨叶形状并具有矩形横断面。轴6、11的速度比为1∶2。中心搅拌器2有两个成桨叶形状的搅拌臂28、29，离心搅拌器3支承着两个搅拌桨叶2。搅拌臂28、29的外表面分别与径向成45°的角α。
搅拌器2、3的这种形状特别适用于安置于在内壁上有加热或冷却盘管23的容器里。如果旋转方向被调节成使中心搅拌器2向外输送，则实现了加热/冷却盘管23的强烈迎流。结果，改善了对混合材料的传热。

Claims (18)

1、一种搅拌机，它至少包括有一装填口(4)和一排料口(5)的外壳(1)、两个同向旋转的搅拌器(2，3)和用于驱动该搅拌器(2，3)的驱动装置，其特征在于，一个搅拌器(2)在该外壳(1)内居中布置，该搅拌器(2)至少包括一个驱动轴(6)、至少一个安装在该驱动轴上的横梁(7)和至少各自一个分别安装在该横梁的末端上的搅拌臂(8，9)，另一个搅拌器(3)至少包括一个驱动轴(11)和一个或多个搅拌桨叶(12)并且所述的另一个搅拌器被离心布置在该外壳(1)内，在由该驱动装置引起的所述搅拌器(2，3)旋转过程里，所述搅拌桨叶(12)和所述搅拌臂(8，9)除其端面以外彼此擦过，只要它们未被所述外壳(1)的内壁面擦过。
2、如权利要求1所述的搅拌机，其特征在于，在所述驱动轴上装有两个所述横梁。
3、如权利要求1所述的搅拌机，其特征在于，所述搅拌桨叶(12)和所述搅拌臂(8，9)成螺旋形。
4、如权利要求2所述的搅拌机，其特征在于，所述搅拌桨叶(12)和所述搅拌臂(8，9)的螺旋形或者都是右旋的，或者都是左旋的。
5、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，所述搅拌器(2，3)的与其轴(6，11)的转速相关的对称性遵守下列数学关系式(I)：
           ω1/ω2＝n2j/n1i                        (I)
其中，n1表示中心搅拌器(2)的搅拌臂的数量，n2表示啮合的离心搅拌器(3)的搅拌桨叶的数量，ω1表示中心轴(8)的转速，ω2表示离心轴(9)的转速，i、j为自然数。
6、如权利要求5所述的搅拌机，其特征在于，j＝1，i＝1。
7、如权利要求5所述的搅拌机，其特征在于，j＝1，i＞1，i为n2的素数。
8、如权利要求5所述的搅拌机，其特征在于，j＞1，i＞1，i为n2的素数，j为n1的素数。
9、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，这些搅拌桨叶(12)在其半径范围里具有不变的厚度。
10、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，用于所述离心搅拌器(3)的驱动装置被布置在所述外壳(1)的与所述中心搅拌器(2)的驱动装置相反的一侧上。
11、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，所述中心搅拌器(2)的搅拌臂(8，9)在其末端上通过一加强环(12)彼此连结。
12、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，附加的搅拌臂(8’，9’)安置在所述横梁(7)的底侧上，并且至少一个附加的离心搅拌器(3’)在所述外壳(1)内被安置在该横梁(7)下方的区域内。
13、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，所述横梁(7)具有螺旋形状并且在所述搅拌器(2，3)旋转时造成径向输送。
14、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，在所述搅拌器(2，3)旋转时造成径向输送的槽或脊被设置在所述横梁(7)的面向所述外壳的内壁的一侧上。
15、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，所述搅拌臂(8，9)的外表面相对所述中心搅拌器(2)的径向成一个至少为10°且小于80°的角α。
16、如权利要求15所述的搅拌机，其特征在于，所述角α是至少20°而小于80°。
17、如权利要求16所述的搅拌机，其特征在于，所述角α是至少30°而小于60°。
18、如权利要求1至4中任一项所述的搅拌机，其特征在于，加热或冷却件(23)设置在所述外壳(1)的内壁面上。
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