[发明专利]一种提高流体混合效果的新型弹性搅拌桨

说明书

本发明公开了一种提高流体混合效果的新型弹性搅拌桨，其特征在于，包括搅拌轴、刚性搅拌桨、环、弹簧和连接装置；弹性搅拌桨至少有上中下三层，上下两层刚性桨固定在搅拌轴上，中间层可以上下滑动，三层刚性桨通过环与圆柱螺旋压缩弹簧连接；通过电机带动弹性搅拌桨在搅拌槽内转动，使流体获得机械能，强化搅拌槽内物料的混合过程；本发明中的弹簧在搅拌轴和流体的相互作用下，不断地作收缩运动，使中间层的刚性桨在随搅拌轴转动的同时还能上下滑动，破坏流体的混合隔离区，提高流体的湍动程度，增大流体的混沌混合程度。同时，圆柱螺旋压缩弹簧本身的结构特点使得对流体的切割作用更强，能更加有效的破坏搅拌槽中流体较为稳定的结构界面。

技术领域

本发明涉及搅拌桨领域，具体是一种提高流体混合效果的新型弹性搅拌桨。

背景技术

机械搅拌反应器广泛应用于化工、石化、轻工、医药、冶金、水处理等行业中，其工作原理是通过搅拌桨的旋转向搅拌槽内混合体系输入机械能，强化反应过程的传热和传质，提高生产效率。

搅拌桨作为搅拌反应器的重要核心部件之一，它能够向流体给予所需的适宜能量，从而促使流场多尺度结构的演化、形成、位移及多尺度流场结构间能量和物质的传递，但搅拌反应器通过搅拌桨向流场输入的总机械量真正用于流体内部混合的不到5％，经常需要通过增大搅拌转速来达到所需的混合状态。

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。

因此，现有技术中亟需一种提高流体混合效果的新型弹性搅拌桨。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种提高流体混合效果的新型弹性搅拌桨。

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新型弹性搅拌桨，其特征在于，包括搅拌轴、刚性搅拌桨、环、弹簧和连接装置。

所述搅拌轴为圆柱体结构。

所述连接装置为上下开口且内中空的圆柱体结构。所述连接装置套在搅拌轴上。所述连接装置的内径与搅拌轴的外径相契合，所述连接装置能够在搅拌轴上固定、也能够在搅拌轴上自由滑动。

所述搅拌轴的外壁上套有若干个连接装置。所述连接装置的数量不少于三个。所述搅拌轴至少被连接装置分为三层。所述搅拌轴的上层和下层上的连接装置固定在搅拌轴的外壁上。所述搅拌轴的中层上的连接装置在搅拌轴的外壁上滑动。

每一个所述连接装置的圆柱体外壁上均匀连接有若干个刚性搅拌桨，从整体上看，所述刚性搅拌桨在连接装置的外壁上呈辐射状分布。所述连接装置上的刚性搅拌桨数量相等且初始位置对应。

每一个所述刚性搅拌桨的一端与连接装置相连，另一端开有通孔，通孔内连接一个环。所述环为闭合的圆环状结构。

相邻层的连接装置通过弹簧进行连接。所述弹簧的两端分别连接相邻层初始位置对应的刚性搅拌桨上的环。所述上层和下层上的环内连接一条弹簧的端点，所述中层上的环内连接两条弹簧的端点。所述弹簧为整体结构呈圆柱体的螺旋压缩弹簧。

所述连接装置的数量为X，每个所述连接装置上刚性搅拌桨的数量为Y。所述环的数量为M，M＝X×Y。所述弹簧的数量为N，N＝(X-)×Y。

进一步，搅拌桨通过电机的带动在搅拌槽内进行转动。

进一步，在初始状态时，所述连接装置在搅拌轴的外壁上等距离分布。