[发明专利]搅拌装置

说明书

本发明涉及的是搅拌装置，并特别是涉及用于搅拌液体介质和包含固体及气体的液体悬浮介质的装置，这些介质被装在如搅拌罐这样的容器内。

本发明的首要特点是提供在商业上和工业上应用的搅拌装置，例如化学处理。在该装置中可进行液体混合，固体悬浮物混合，乳化，充气以及其他的工业和商业的搅拌工作，而且，该装置容器中的搅拌系统使用一种由纤维和塑料合成的可称为纤维增强塑料（FRP）的叶轮。

虽然各种物品，例如管子，船壳，容器及飞机螺旋浆是由纤维增强塑料构成的，以利用这种材料重量轻和抗化学性好的优点，但到目前为止，在商业和工业应用中，还未能令人满意地提供能利用复合材料的理想性能的实用的和高效的搅拌装置。复合材料不具备经得起考验的能抵抗作用在搅拌叶轮系统上的反作用负载的结构特征。例如，在超载时，复合材料就会被破坏。超载可以是由于结构上集中载荷引起的。在使用金属的情况下（常规的叶轮材料），由于局部应变使材料变硬，从而能承受这样的集中载荷。复合材料不会由于集中载荷而变硬，而是仅仅被破坏。

根据本发明，用几种互补的方法，这一问题已得到克服。人们已经发现，具有某种叶轮叶片的形状，和利用某种轮毂，轴的结构以及将叶轮装配到轴上的构件，可使传递到轴上的叶轮上的反作用负载分布的能够避免应力增大引起的破坏。人们还已发现，可以使流场基本上成轴向。并且因为叶片的形状和通过有效地将一定的小翼固定到叶片上，从而极大地减少了叶梢涡流。这相当于具有较高的泵液效率。通过使用这一新发现的叶轮系统的结构。以及由于构成复合材料核心的纤维材料的安排，叶轮系统的强度和刚度得到了增强。提高了结构特性，流动控制特性以及由于纤维核心的设计而改善了结构性能，这些综合起来，便能满意地提供使用纤维和塑料复合材料的可在商业上和工业上应用的搅拌装置。这样，搅拌装置便能从这种材料的性能获得好处，例如减轻重量。从而使叶轮能以比金属制的轴和叶轮在更高的速度下旋转，或者，作为一种替代方式，用更长的轴以同样的速度旋转，而不会使轴达到临界速度。这样，与同等能力的金属叶轮相比，搅拌过程就能以更少的时间和更高的效率完成，因而降低了作业的成本。

简要地进行描述，体现本发明的用于搅拌装在一个容器内的液体或液体悬浮介质的装置使用一种叶轮系统，它具有一根纤维和塑料复合材料制成的轴和一个同样由纤维和塑料复合材料制成的，带有一个轮毂和一些叶片的叶轮。叶片从其分布在轮毂上的基部延伸到叶片外端的尖部。叶片可具有一个适合于用在工业和商业上搅拌处理的直径。叶片的刚度从基部到尖部逐渐增加。以在叶轮旋转时，抵抗由于介质对于叶片的反作用负载而引起的挠曲变形。叶片最好是制成具有曲面，扭曲（几何翼弦角）的翼形。其厚度和几何角在叶片的实质部分沿径向向叶类部分逐渐减小。轮毂被放置在轴的安装部位，一些构件被用来将轮毂紧固在轴上以抵抗由于反作用负载而产生的沿轴向的推力和绕轴的扭矩，同时使安装部位上的推力和扭矩有点分布得避免可能导致复合材料破坏的应力上升。为了控制流场，在相对的两侧具有高压和低压表面的叶片上，装有小翼，其完全在低压表面上延伸。这些小翼控制流场，以保证在搅拌容器内的叶轮进口流动基本上是轴向的，故导致反作用负载在叶轮的叶片上基本上是均匀分布的。这些小翼还能消除叶梢处流动中的涡流，从而减少泵液所需的能量的浪费。

除现在提供的优先实施例外，本发明上述的和其他的目标，特点和优点将随着阅读下面的描述和参阅附图而变得更加明显。这些附图是：

图1是一个实施本发明的装在一个容器内的搅拌装置的透视图，它被局部断开以显示装置的叶轮和部分轴;

图1A是图1中所表示的叶轮的一个叶片的透视图;

图2是包括叶片在内的叶轮的一个部分的背视图。其轮毂和小翼是从背面观察的，即面对叶片的尾缘;

图3是图2所示叶片的俯视图;

图2A是图2和3所示的轮毂部分的端视图。是在图2中从右面观察得到的视图;

图3A是图2，2A和3所示的轮毂部分的放大的局部剖视图，是沿图2A中剖切线3A-3A所得的视图;

图4是一个局部正视图，显示安装在轴上的叶轮轮毂和从其上延伸出来的叶片;

图5是沿图4中剖切线5-5所得的俯视剖面图;

图4A和5A是局部剖视图，分别是正视图和沿图4A中剖切线5A-5A所得的剖视图，并显示按照本发明的其他实施例的用于将叶轮装配到轴上的构件;

图6是图2和3中所示的叶轮的梢部和小翼的局部视图，它是沿图3中剖切线6-6得到的剖视图;