用于高黏度体系的搅拌装置的制作方法

1.本发明涉及一种搅拌装置，尤其涉及一种用于高黏度体系的搅拌装置。


背景技术：

2.聚合反应是把低分子量的单体转化成高分子量的聚合物的过程，从聚合反应器出口的聚合物中通常会残留部分小分子挥发性物质，通常需要将这些残留的小分子挥发性物质脱除到一定程度，这个过程称之为聚合物脱挥。聚合物材料制备与脱挥过程往往涉及变黏、高黏以及黏弹性等复杂流变特性，体系的黏度随着工艺过程的进行逐渐增大。此外，聚合物的生产过程中，还可能涉及相变的过程，如橡胶的凝聚工艺，这些因素严重制约体系的流动、混合、传热和传质过程的顺利进行。
3.框式和锚式搅拌桨用于高黏度聚合体系时候，其流型主要为水平环向流，整体混合效率低，在轴向和径向方向上均存在较大的速度梯度、浓度梯度以及温度梯度，严重制约着高黏度体系的传热与传质过程。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种混合效率高的用于高黏度体系的搅拌装置。
5.技术方案：本发明所述的用于高黏度体系的搅拌装置，包括搅拌槽、搅拌轴，其特征在于，所述搅拌轴上设置有搅拌桨；所述搅拌桨包括多层水平方向的叶片，所述多层水平方向的叶片之间贯穿有多排竖直方向的叶片。
6.其中，将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多层水平方向的叶片(3.1)设为一组水平叶片，将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多排竖直方向的叶片(3.2)设为一组竖直叶片；所述搅拌桨包括至少两组水平叶片；至少两组水平叶片位于同一平面或者交叉设置；至少一组水平叶片的多层叶片(3.1)之间贯穿有一组竖直叶片。
7.其中，所述的水平方向的叶片为倾斜叶片；倾斜叶片的倾斜角度为5～85
°
。设置水平方向的具有一定倾斜角度的倾斜叶片，可以增强的轴向混合性能，使得流体在轴向上的浓度分布均匀、温度分布均匀。而现有技术中的框式和锚式搅拌桨的流型为水平环向流，对于高黏度体系轴向混合性能很差，轴向上存在很大的浓度和温度梯度。
8.其中，每层水平方向的叶片的数目为2～10个；水平方向的叶片的直径为搅拌槽直径的0.9～0.95倍；水平方向的叶片的宽度为搅拌槽直径的0.09～0.095倍；水平方向的叶片的层间距为搅拌槽直径的0.1～0.5倍。增加水平方向的倾斜叶片的宽度和数目，可以增大轴向排量，进而增强轴向循环性能，促进流体在轴向上的浓度分布均匀、温度分布均匀。而设置水平方向的叶片的直径为搅拌槽直径的0.9～0.95倍，是因为高黏度流体有较大的传热与传质阻力，增大叶片直径可以极大的降低传热与传质阻力，降低高黏度流体在搅拌槽壁面上的粘附，且剪切性能增强，促进混合过程。
9.其中，每组竖直方向的叶片的数目为2～12个；竖直方向的叶片的宽度为搅拌槽直径的0.09～0.095倍；最外层竖直方向的叶片距离搅拌槽的间距为搅拌槽直径的0.05～0.1
倍；搅拌桨的竖直方向的叶片的层间距为搅拌槽直径的0.1～0.3倍。
10.首先，设置竖直叶片可以强化径向混合过程，使得流体在径向上的浓度分布均匀、温度分布均匀。而框式和锚式搅拌桨的流型为水平环向流，对于高黏度体系径向混合性能较差，径向上也存在很大的浓度和温度梯度。其次，增加竖直方向叶片的宽度和数目，可以强化径向混合性能，使得流体在径向上的浓度分布均匀、温度分布均匀。最后，设置最外层竖直方向的叶片距离搅拌槽的间距为搅拌槽直径的0.05～0.1倍，是因为，高黏度流体有较大的传热与传质阻力，增大叶片直径可以极大的降低传热与传质阻力，降低高黏度流体在搅拌槽壁面上的粘附，且剪切性能增强，促进混合过程。
11.有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：相较于传统的锚式搅拌桨和框式搅拌桨，搅拌桨由多层水平方向的叶片和多层竖直方向的叶片组成，且水平方向的叶片为倾斜叶片，使得本发明的搅拌装置可以极大地增强物料地轴向循环性能和径向混合性能，因而具备更优异地混合性能与剪切性能，更适用于高黏度体系地搅拌混合过程。
附图说明
12.图1为本发明一种用于高黏度体系的搅拌装置的主视图；
13.图2为本发明第二种用于高黏度体系的搅拌桨；
14.图3为本发明第三种用于高黏度体系的搅拌桨；
15.图4为本发明第四种用于高黏度体系的搅拌桨。
具体实施方式
16.下面对本发明作进一步详细描述。
17.如图1所示，本发明提供了一种用于高黏度体系的搅拌装置，包括搅拌槽1，搅拌槽的中心竖直安装有搅拌轴2，搅拌轴上安装有搅拌桨3。搅拌桨包括多层水平方向的叶片3.1，多层水平方向的叶片3.1之间贯穿有多排竖直方向的叶片3.2。其中，水平方向的叶片3.1优选为倾斜叶片。
18.本发明的搅拌桨的结构可以有多种。将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多层水平方向的叶片3.1设为一组水平叶片，将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多排竖直方向的叶片3.2设为一组竖直叶片。
19.作为第一种用于高黏度体系的搅拌桨，如图1所示，搅拌桨包括两组水平叶片和两组竖直叶片。两组水平叶片处于同一平面且位于搅拌轴的两侧，每组水平叶片之间贯穿有一组竖直叶片，两组竖直叶片以搅拌轴为中心对称设置。作为一种具体的设置，每组水平叶片均为等间隔设置的5层倾斜叶片，两组水平叶片的每层为等高设置；每层的倾斜叶片数目为2个，对称分布在搅拌轴的两侧，叶片的倾斜角度为45
°
；每组竖直叶片均为间等隔设置的3排竖直叶片，均匀分布在搅拌轴2的左右两侧。
20.作为第二种用于高黏度体系的搅拌桨，如图2所示，搅拌桨包括两组水平叶片和两组竖直叶片。两组水平叶片处于同一平面且位于搅拌轴的两侧，每组水平叶片之间贯穿有一组竖直叶片；两组竖直叶片为非对称结构。作为一种具体的设置，每组水平叶片均为间隔设置的5层倾斜叶片，两组水平叶片的每层为等高设置；每层的倾斜叶片数目为2个，对称分布在搅拌轴的两侧，叶片的倾斜角度为45
°
。两组竖直方向的叶片3.2为非对称间隔设置的4
排竖直叶片。4排竖直叶片为非对称结构，可使得不同位置的流体均可以被搅拌到，且桨叶数目减小，搅拌功率也降低。
21.作为第三种用于高黏度体系的搅拌桨，如图3所示，搅拌桨包括四组水平叶片和四组竖直叶片。四组水平叶片分为两个平面，每个平面有两组水平叶片，处于同一平面的两组水平叶片位于搅拌轴的两侧，两个平面交叉设置。每组水平叶片之间均设有一组竖直叶片。作为一种具体的设置，每组水平叶片均为等间隔设置的5层倾斜叶片，两组水平叶片的每层为等高设置；每层的倾斜叶片数目为4个，均匀分布在搅拌轴的四周，倾斜叶片的倾斜角度为45
°
。每组竖直方向的叶片3.2为等间隔设置的3排竖直叶片。四组竖直叶片共有12排竖直叶片，均匀分布在搅拌轴2的四周。
22.作为第四种用于高黏度体系的搅拌桨，如图4所示，搅拌桨包括四组水平叶片和两组竖直叶片。四组水平叶片分为两个平面，每个平面有两组水平叶片，处于同一平面的两组水平叶片位于搅拌轴的两侧，两个平面交叉设置。其中一个平面的两组水平叶片之间分别设有一组竖直叶片。作为一种具体的设置，每组水平叶片均为等间隔设置的5层倾斜叶片，两组水平叶片的每层为等高设置；每层的倾斜叶片数目为4个，均匀分布在搅拌轴的四周，倾斜叶片的倾斜角度为45
°
。每组竖直方向的叶片为等间隔设置的3排竖直叶片。两组竖直叶片共有6排竖直叶片，均匀分布在搅拌轴2的左右两侧。
23.本发明的搅拌桨还可以有其他结构，其中，水平叶片及竖直叶片的组数均可以为单数，也可以为双数。叶片之间可以等间隔设置，也可以非等间隔设置。不同组的叶片可以以搅拌轴为中心对称设置，也可以非对称设置。水平叶片的层数和竖直叶片的排数均可根据实际需要设置。

技术特征：
1.一种用于高黏度体系的搅拌装置，包括搅拌槽(1)、搅拌轴(2)，其特征在于，所述搅拌轴上设置有搅拌桨(3)；所述搅拌桨(3)包括多层水平方向的叶片(3.1)，所述多层水平方向的叶片之间贯穿有多排竖直方向的叶片(3.2)。2.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多层水平方向的叶片(3.1)设为一组水平叶片，将处于同一平面且位于搅拌轴同侧的多排竖直方向的叶片(3.2)设为一组竖直叶片；所述搅拌桨包括至少两组水平叶片；至少两组水平叶片位于同一平面或者交叉设置；至少一组水平叶片的多层叶片(3.1)之间贯穿有一组竖直叶片。3.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，水平方向的叶片(3.1)为倾斜叶片。4.根据权利要求3所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，所述倾斜叶片的倾斜角度为5～85
°
。5.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，水平方向的叶片(3.1)的直径为搅拌槽(1)直径的0.9～0.95倍；宽度为搅拌槽(1)直径的0.09～0.095倍。6.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，竖直方向的叶片(3.2)的宽度为搅拌槽(1)直径的0.09～0.095倍。7.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，最外层竖直方向的叶片(3.2)距离搅拌槽(1)的间距为搅拌槽(1)直径的0.05～0.1倍。8.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，多层水平方向的叶片(3.1)之间的间距为搅拌槽(1)直径的0.1～0.5倍。9.根据权利要求1所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，多排竖直方向的叶片(3.2)之间的间距为搅拌槽(1)直径的0.1～0.3倍。10.根据权利要求2所述的用于高黏度体系的搅拌装置，其特征在于，每层水平方向的叶片(3.1)数目为2～10个，每组竖直方向的叶片(3.2)数目为2～12个。

技术总结
本发明公开了一种用于高黏度体系的搅拌装置，包括搅拌槽、搅拌轴，其特征在于，所述搅拌轴上设置有搅拌桨；所述搅拌桨包括多层水平方向的叶片，所述多层水平方向的叶片之间贯穿有多排竖直方向的叶片。相较于传统的锚式搅拌桨和框式搅拌桨，本发明的搅拌装置可以极大地增强物料的轴向循环性能和径向混合性能，因而具备更优异的混合性能与剪切性能，更适用于高黏度体系的搅拌混合过程。黏度体系的搅拌混合过程。黏度体系的搅拌混合过程。


技术研发人员：成文凯 颜金钰 李鏊凡 古焘 蔡良富 徐德金 熊江山 蔡丽蓉 郭燕飞 颜天尝 颜孙勇
受保护的技术使用者：江苏瑞亚搅拌科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/4