[实用新型]穿流式搅拌桨

说明书

本实用新型涉及一种搅拌混合设备，属于搅拌混合设备的功能部件。

目前在化工、轻工、制药工业和食品工业中的搅拌混合设备仍普遍使用传统的搅拌桨。当传统的搅拌桨用于密度不均匀的液－液、液－固系统介质，都不同程度地存在着介质分层现象，特别是介质由液－固两相组成时，这种分层现象更为严重，搅拌混合效果十分不好；另一方面，搅拌产生的大漩涡在破碎过程中将一部分能量损失掉。一般的解决这些问题的办法是在搅拌混合设备内分区多桨搅拌。显然，根据这种办法制成的搅拌混合设备结构复杂，能耗高。最近几年日本推出了一种较新的搅拌混合设备，该设备的搅拌桨是一副组合式套筒桨，由转动方向相反的两套传动设备所驱动。这种搅拌桨的优点是强化了搅拌中的涡流扩散过程，即强化了搅拌强度，提高了搅拌效果。但这种搅拌混合设备的不足之处也是十分明显的，比较突出的是搅拌桨和传动装置的结构复杂，能量消耗高。

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足之处而提供一种搅拌效率高、能量消耗低、结构简单的搅拌桨。

涡流扩散是搅拌过程中的核心部分，其扩散强度决定于搅拌混合设备的搅拌效果。涡流扩散取决于搅拌混合设备内的液体湍动情况，湍动本身就是一系列不同尺寸的漩涡迭加而成的漩涡流动，而液体的湍动又取决于在液体中存在的速度梯度。另一方面，搅拌桨的能量消耗与桨叶在运动方向上的投影面积成正比。本实用新型的设计者在深入研究了搅拌机理的基础上，巧妙地改进了传统的搅拌桨，圆满地解决了已有技术存在的问题，在实验中取得了令人满意的效果。

本实用新型的技术要点是通过在搅拌桨叶上开设穿流孔实现本实用新型的目的。在搅拌桨叶上开设穿流孔能够实现提高搅拌效率，降低能量消耗的理论根据有以下四点，其一，桨叶面上开孔减少了桨叶在搅拌运动方向上的投影面积，降低了能量消耗；其二，从开孔穿流而出的液体较从桨叶两侧流过的液体速度更高，从而额外地造成了速度梯度，加强了剪切运动，提高了液体的湍动程度；其三，开孔后的桨叶面与流体作相对运动时，也不断地切割流体，形成众多小股射流，这是形成稳定小漩涡的良好环境，在桨叶的前后形成众多稳定的小漩涡；其四，桨叶面开孔后，在桨叶的前面形成的稳定漩涡，将因漩涡中心的低压面使桨叶得到一个额外推动力，而降低能耗。

本实用新型的目的还可通过由内向外逐渐增大桨叶面的开孔率的技术措施而得到进一步的实现。如果再把桨叶上的穿流孔制作成折流片式穿流孔，即在穿流孔的背面方向的部分边缘处联结折流片，能得到更好的搅拌效果，更有利于本实用新型目的的实现。穿流孔背面的折流片还可设计成旋流式折流片，本实用新型可取得最佳目的效果。

本实用新型的技术方案是在设计者深入研究并掌握了搅拌理论的前提下提出来的，与现有技术相比，其优点十分突出，在基本不改变传统搅拌桨结构的基础上，大大提高了搅拌效率和降低了能耗，并且用于各种介质均可获得良好的搅拌效果，特别是用于容易沉淀的液－固相介质系统其效果更为突出，是传统桨的理想换代技术。

附表一是本实用新型与传统桨进行对比实验所得到的一组实验数据。本实用新型的桨叶开设的是圆形穿流孔，搅拌介质为注入示踪剂的水。通过测量输入到搅拌电机的功率和搅拌槽内消除示踪剂浓度差所需的时间来确定搅拌桨的能耗和搅拌效果。在表中，N是搅拌桨的转速（转／分），P是搅拌桨从电机获得的功率（瓦），τ是两种介质返混的时间（秒），τ／P.表示输入单位功率使两种介质完全返混所需的时间，是搅拌桨性能的综合指标，在其它实验条件相同的情况下，数值越小越好。由表一可知道，本实用新型的性能均大大优于传统搅拌桨的性能，除个别实验点外，综合性能指标降低了20％以上，有力地说明了本实用新型的先进性。

附图1是本实用新型的结构示意图，其中①是搅拌桨转轴，②是桨叶，③是在桨叶②上开设的穿流孔。附图2是在桨叶上开设穿流孔的几种形式。其中④是折流式穿流孔，⑤是联结在穿流孔背面部分边缘上的折流片，⑥是旋流式穿流孔，⑦是旋流式折流片，⑧是三角式穿流孔，⑨是圆形穿流孔，⑩是梅花式穿流孔，（11）是八字式穿流孔。

实施例：

在搅拌桨叶上开设折流式穿流孔，折流片是桨叶冲制穿流孔时，使孔内金属部分与本体连接形成折流片。桨叶上的开孔率由内向外逐渐增大。将其与传统搅拌桨做对比实验，搅拌介质为注入示踪剂的水，转速为每分钟120转。搅拌效率提高了37％，能耗降低了25％。

            附表一