[发明专利]一种刚柔拼接搅拌装置及其混沌变频搅拌方法

权利要求书

1.一种刚柔拼接搅拌装置，其特征在于：

包括反应釜(1)，所述反应釜(1)顶部开设有进料口(2)，所述反应釜(1)内转动连接有机械搅拌器，所述机械搅拌器连接有驱动电机(3)，所述驱动电机(3)电性连接有电机控制器(4)，所述反应釜(1)侧壁上固定安装有若干侧面喷嘴(5)，所述侧面喷嘴(5)连通有气泵和流量控制器(6)，所述反应釜(1)内安装有挡板(7)，所述挡板(7)通过传动部与所述驱动电机(3)转动连接，所述反应釜(1)底部开设有出料口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔拼接搅拌装置，其特征在于：所述机械搅拌器包括搅拌轴(9)，所述搅拌轴(9)中部开设有气流通道，所述搅拌轴(9)顶部连通有气泵，所述搅拌轴(9)内固定安装有旋流器(10)，所述搅拌轴(9)外壁可拆卸连接有刚性叶片(11)，所述刚性叶片(11)远离所述搅拌轴(9)的一端固定连接有柔性叶片(12)。

3.根据权利要求1所述的一种刚柔拼接搅拌装置，其特征在于：所述传动部为槽轮机构，所述槽轮机构包括相适配的缺口圆盘(13)和槽轮(14)，所述缺口圆盘(13)通过锥齿轮组与所述驱动电机(3)传动连接，所述缺口圆盘(13)固定连接有转臂(15)，所述转臂(15)远离所述缺口圆盘(13)的一端固定连接有圆柱销(16)，所述槽轮(14)上开设有与所述圆柱销(16)相适配的滑槽(17)，所述槽轮(14)与所述挡板(7)固定连接。

4.基于权利要求1-3任一项所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：根据物料和工况确定桨叶的种类、材料和刚柔部分的径长比；

步骤二：根据物料和工况的特性，确定驱动电机(3)变频电压以及喷枪的喷流强度；

步骤三：通过进出料控制器(18)按指定配速进出料，按照步骤二中的驱动电机(3)变频电压和喷枪喷流强度进行机械搅拌和气流搅拌，通过驱动电机(3)控制挡板(7)进行间歇性机械运动；

步骤四：搅拌完成后，关闭搅拌装置，进行物料的收集。

5.根据权利要求4所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：驱动电机(3)为变速电机，驱动电机(3)变速过程遵循如下公式：

其中，w_r为驱动电机转速，A为驱动电机能承载的最大转速，k为固定参数取值为3.9，i为自然数，i＝0，1，2，3，4……，x为迭代系数，用于表示下一迭代节点驱动电机的转速，x₀＝0.1。

6.根据权利要求5所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：驱动电机(3)变速过程中，当物料的粘度小于0.3mpa时，迭代的变速点间的时间差控制在10s，当物料的粘度大于0.3mpa且小于0.7mpa时，迭代的变速点间的时间差控制在20s，当物料的粘度大于0.7mpa时，迭代的变速点间的时间差控制在25s。

7.根据权利要求4所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：反应釜(1)内的搅拌槽直径和桨叶直径的径长比不小于3∶2。

8.根据权利要求4所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：步骤一中具体确定方法为：

当物料粘度大于0.7mpa时，桨叶采用短的刚性叶片(11)与长的柔性叶片(12)结合的方式，短的刚性叶片(11)与长的柔性叶片(12)的比例不小于1∶2，当物料粘度小于0.7mpa时，采用长的刚性叶片(11)和短的柔性叶片(12)结合，长的刚性叶片(11)与短的柔性叶片(12)比例不小于2∶1。

9.根据权利要求4所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：搅拌工作在反应釜(1)中进行，反应釜(1)的体积为10立方-30立方；驱动电机(3)进入加速阶段时，搅拌轴(9)上方的气泵开始工作，泵入空气25m/s-50m/s，在驱动电机(3)减速前5s，搅拌轴(9)上方的气泵停止工作。

10.根据权利要求4所述的一种刚柔拼接搅拌装置的混沌变频搅拌方法，其特征在于：对驱动电机(3)进行控制时采用控制方波的方法进行开环控制，便于实现快速对驱动电机(3)进行变速。