[发明专利]一种提高流体混合效果的刚柔组合式搅拌桨

说明书

本发明涉及一种提高流体混合效果的刚柔组合式搅拌桨，包括搅拌轴，若干刚性搅拌桨，若干柔性莫比乌斯带以及若干环。该刚柔组合式搅拌桨至少有上下两层，主要由固定在搅拌轴上的上下层刚性搅拌桨和通过环连接上下层刚性搅拌桨之间的柔性莫比乌斯带构成。通过电机带动刚柔组合桨在搅拌槽内转动，向搅拌槽内流体输入机械能，使流体获得适宜的流场，强化流体混合过程。与现有技术相比，本发明的刚柔组合式搅拌桨中的柔性莫比乌斯带在搅拌轴和流体的相互作用下，自身能够不断抖动或做多体运动，不断改变流体的流动方向，提高流体的湍动程度，强化能量传递过程，提高流体的混合效率，并且能够节省装置成本。

技术领域

本发明涉及化工生产工艺中流体混合装置内的搅拌桨。

背景技术

机械搅拌反应器广泛应用于化工、冶金等过程工业，是相关生产工艺流程的核心设备，其经济性与流体混合性能密切相关。随着化工工艺的进步和发展，搅拌反应器正朝着大型化、节能化方向发展。由于流体混合性能与流场界面结构以及搅拌反应器结构的复杂关联性和高度敏感依赖性，致使搅拌反应器的设计与放大至今还缺乏完备的理论支撑而强烈依赖于经验。据统计，全球每年因搅拌反应器不合理设计所造成的损失高达数百亿美元。研究表明，传统刚性搅拌桨在流场中易形成混沌混合区与混合隔离区，且混沌混合区与混合隔离区之间存在着较为稳定的流场结构界面，流场结构之间没有充分混合，导致搅拌反应器内的流体混合效率较低。研究发现，柔性体在流场中可形成明显不同于刚性桨的涡结构，其多尺度流场结构不稳定性增强，可破坏流场中混合隔离区内外的结构界面，强化流体混沌混合行为，提高流体混合效果。本发明技术在已有技术的基础上，进一步对搅拌桨的结构进行优化，提出了柔性莫比乌斯带式-多层刚柔组合搅拌桨，该桨在旋转过程中，柔性莫比乌斯带在搅拌轴与流体的相互作用下，自身能够不断抖动或做多体运动，增大桨叶“横扫”区域，不断改变流体的流动方向，进而打破流场中存在的较为稳定的结构界面，提高流体的湍动程度，强化流体混合过程，提高流体混合效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高流体混合效果，且装置成本较低的刚柔组合式搅拌桨。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种提高流体混合效果的刚柔组合式搅拌桨，包括搅拌轴，以及若干刚性搅拌桨、若干环、若干柔性莫比乌斯带。

所述搅拌轴上至少具有两个能够与刚性搅拌桨连接的节点。若干刚性搅拌桨在搅拌轴上至少形成两层呈辐射状的搅拌桨叶组。

每一个刚性搅拌桨的桨叶端头均穿有一个环。

每一条柔性莫比乌斯带至少穿过两个处于上下不同层的刚性搅拌桨桨叶端头的环。

一种优选的方案是：提高流体混合效率的刚柔组合式搅拌桨包括搅拌轴(2)，以及刚性搅拌桨I(41)、刚性搅拌桨II(42)、若干环I(51)、若干环II(52)、若干柔性莫比乌斯带(6)。

搅拌轴的一个节点处固定有刚性搅拌桨I(41)，搅拌轴的另一个节点处固定有刚性搅拌桨II(42)。

进一步，固定有刚性搅拌桨I(41)的搅拌轴上的节点记为节点A，固定有刚性搅拌桨II(42)的搅拌轴上的节点记为节点B。

节点A固定有圆盘体A，若干个刚性桨叶的一端固定在圆盘体A的周围。

节点B固定有圆盘体B，若干个刚性桨叶的一端固定在圆盘体B的周围。

进一步，所述的若干个刚性桨叶均匀地分布在搅拌轴的四周。

进一步，刚性搅拌桨I(41)的每一个桨叶端头均穿有一个环I(51)。

进一步，刚性搅拌桨II(42)的每一个桨叶端头均穿有一个环II(52)。

刚性搅拌桨I(41)的桨叶端头是指刚性搅拌桨I(41)桨叶远离搅拌轴的一端。