能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构

319 编辑：中冶有色技术网来源：北京化工大学

2023-10-09 15:08:37

本发明涉及一种搅拌器自动改变旋转位置的轴杆机构，依靠传动装置来改变搅拌器的位置，属于装置传动技术领域。

背景技术：

搅拌装置普遍应用于医药、化工、石油生产以及食品生产等工艺过程中，搅拌装置的作用在于对两种或者两种以上的液相或者液相与固相的物料进行混合。一般物料混合由转动轴带着搅拌器旋转。大型搅拌装置中的搅拌轴以轴承的方式固定在釜体内部，搅拌器则安装在轴的中下部，搅拌器的位置在轴上固定不变，这一设定就限制了搅拌的效率，搅拌器上下部分的液体的混合主要依靠液体的上下翻滚，单靠物料的翻滚在短时间内无法达到均匀混合的目的，所以就限制了装置的搅拌时效。

目前在搅拌装置中对这一局限点的改进，有两种方式：一是选用大型的螺杆式和螺带式的搅拌器，这种类型的搅拌器是按照搅拌轴为旋转中心，以螺旋的方式旋绕而成的搅拌器，这种方式的空间占用率很大。针对高粘度、低流速的流体，搅拌的效果很好，而且这种搅拌器还能有效防止物料粘壁。虽然这种搅拌器能使釜内物料同时达到搅拌作用，但是由于空间占用率和重量的原因，搅拌装置的整体重量增大，可填装的物料容积变小。

二是在旋转轴上安装多个搅拌器，这种方式把一个旋转动点改为多个旋转动点，在一定程度上提高了搅拌效率，但是按照这样的安装方式，对旋转轴的强度要求很大，在旋转轴上不同部位开安装键槽，会降低旋转轴的强度。而且安装复杂，后期维修工作也很复杂。

这几种安装方式都没有解决釜体内物料由于局部搅拌物料引起的温度不均问题，适合对温差没有严格要求的物料，但是对于温度敏感的物料就不能使用普通搅拌装置来搅拌混合，因为单靠釜体夹套和盘管的保温装置解决不了高速搅拌产生的釜体内温度不均问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，利用传动装置，结合搅拌装置的整体结构设计，在普通搅拌装置的基础上，提出一种双动力输出复合轴杆机构，实现搅拌器在旋转的同时能上下往复运动，提高搅拌效率，实现釜内物料的温度一致。

一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，其特征在于：该机构由齿轮组、旋转轴、旋转上圆盘、丝杆、刮板、搅拌器、圆锥滚子轴承、旋转下圆盘组成。所述齿轮组包括各丝杆上面安装的齿轮和控制器内的所有齿轮配合组成传动装置的齿轮组；所述旋转轴和所述旋转上圆盘、旋转下圆盘以焊接的方式连接在一起，能一起旋转；所述丝杆用圆锥滚子轴承安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上，并在高速旋转下因扭矩作用产生自转，丝杆上段以键连接小齿轮；所述搅拌器主体安装三根丝杆，搅拌器能在丝杆的自转作用下自由上下运动并传导温度；所述刮板以螺钉的方式固定在搅拌器的上下两端面，在搅拌器的带动下上下滑动。

本发明的旋转轴、旋转上圆盘、旋转下圆盘、丝杆组成复合搅拌轴。旋转轴的作用是连接在减速电机上，减速电机旋转带动旋转轴，旋转轴和旋转上圆盘、旋转下圆盘焊接在一起，动力由旋转轴传递到旋转上圆盘、旋转下圆盘上，旋转上圆盘、旋转下圆盘上开设有三个孔，丝杆通过圆锥滚子轴承和旋转上圆盘、旋转下圆盘连接在一起，三根丝杆以120°的间隔角度安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上；根据浆料粘度及所需搅拌速度需求的不同选用不同旋转上圆盘、旋转下圆盘开孔数量，如相对分布的两个孔、以90°间隔角度均匀分布的四个孔、以72°为夹角均匀分布的五个孔或以60°为夹角均匀分布的六个孔等形式，以增加丝杆数量的形式来适应更高的转速要求，或以减少丝杆数量的形式降低成本并适应更高的浆料粘度。

丝杆以圆锥滚子轴承垂直安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上，每根丝杆不仅能随着旋转上圆盘、旋转下圆盘绕圆盘法线旋转，还能够自转；复合搅拌轴通过联轴器与减速电机的输出轴连接，在旋转上圆盘、旋转下圆盘高速转动时，三根丝杆都会受到扭矩的作用，绕着旋转上圆盘、旋转下圆盘的法线旋转，避免了添加额外传动机构或动力源的传统解决方案，以减少机械结构的方式进一步增加了可靠性及稳定性，且多根绕旋转上圆盘、旋转下圆盘法线旋转的丝杆同样能视为搅拌桨，进一步加速了浆料的搅拌速度。搅拌器中间圆盘部分设置三个螺纹孔，螺纹与丝杆精密配合，丝杆和搅拌器不采用任何装置固定。

利用丝杆的工作特性——丝杆旋转一圈，搅拌器的位置上升或者下降一个螺距，工作初始时，设定搅拌器的位置，根据搅拌器离丝杆顶端和底端的距离来设定丝杆转动圈数，通过电机正反转往复改变丝杆的旋转方向就能实现搅拌器的往复上下运动。

附图说明

图1为本发明轴杆机构的装配图

图2为本发明轴杆机构的旋转上圆盘、旋转下圆盘示意图

图3为本发明轴杆机构的旋转上圆盘、旋转下圆盘俯视图示意图

图4为本发明轴杆机构的搅拌器图

图5为本发明轴杆机构的搅拌器俯视图

图中：1、控制器；2、齿轮；3、搅拌轴；4、旋转上圆盘；5、丝杆；6、搅拌器中间体；7、叶片；8、圆锥滚子轴承；9、旋转下圆盘。

具体实施方案

结下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明由控制器1、齿轮组2、旋转轴3、旋转上圆盘4、旋转下圆盘9、丝杆5、刮板6、搅拌器7、圆锥滚子轴承8组成。

所述控制器1根据釜体内部温度差来控制丝杆的转速和旋转方向；齿轮组2传递动力；旋转轴3由联轴器连接在减速电机的输出轴上，轴的两端安装圆锥滚子轴承，固定在釜体内部；

如图2所示旋转上圆盘4与旋转轴3安装在一起，焊接连接。

如图3所示旋转上圆盘为三孔样式；丝杆5为搅拌器7提供直线运动，丝杆5用圆锥滚子轴承安装在旋转上圆盘4中，刮板6为两件，分别安装在搅拌器7的上下边沿上，它与丝杆5采用过盈配合安装在一起，刮板随着搅拌器7上下运动刮取粘黏在丝杆5上的物料；搅拌器7圆盘中间均匀布置三个螺纹孔，配合丝杆的运行；旋转下圆盘9和旋转上圆盘4在位置和安装形式不一样，但是其结构完全一样。

如图4所示为搅拌器的结构，搅拌器7与丝杆5以螺纹配合的方式装配在一起。

如图5所示为搅拌器的俯视结构图，搅拌器7主体上均匀布置三个螺纹孔。搅拌器选用六叶直叶圆盘涡轮式。

该装置在实际应用中的原理：

如图1装配图所示，复合轴安装在搅拌釜内，通过旋转轴3上下两端用轴承安装在釜体内，减速电机输出轴与旋转轴3用联轴器连接，电机旋转带动旋转轴3、旋转上圆盘4、旋转下圆盘9旋转，丝杆5则随着旋转上圆盘4、旋转下圆盘9一起绕两个圆盘的法线旋转为搅拌器7提供旋转动力。减速电机的输出轴同样和控制器1的输入轴相连，通过控制器的信号能实现齿轮组的正向或者反向旋转，齿轮组的旋转方向决定丝杆的旋转方向，通过精确输出可以实现搅拌器的精准定位——丝杆旋转一圈，搅拌器上升或者下降一个螺距，通过对丝杆旋转圈数的控制，能控制搅拌器在釜内的运行轨迹。

通过两个独立的动力输出能同时实现搅拌器的旋转和直线运动。搅拌器的旋转运动的动力源是减速电机，速度不发生改变；直线运动的动力源是控制器的输出轴，控制器可以改变旋转速度和旋转方向，所以搅拌器的直线运动的速度和方向都是可控的。

技术特征：

1.一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，其特征在于：该机构由齿轮组、旋转轴、旋转上圆盘、丝杆、刮板、搅拌器、圆锥滚子轴承、旋转下圆盘组成。所述齿轮组包括各丝杆上面安装的齿轮和控制器内的所有齿轮配合组成传动装置齿轮组；所述旋转轴和所述旋转上圆盘、旋转下圆盘以焊接的方式连接在一起，能一起旋转；所述丝杆用圆锥滚子轴承安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上，并在高速旋转下因扭矩作用产生自传，丝杆上段以键连接小齿轮；所述搅拌器主体安装三根丝杆，搅拌器能在丝杆的自转作用下自由上下运动并传导温度；所述刮板以螺钉的方式固定在搅拌器的上下两端面，在搅拌器的带动下上下滑动；旋转轴、旋转上圆盘、旋转下圆盘、丝杆组成复合搅拌轴；旋转轴的作用是连接在减速电机上，减速电机旋转带动旋转轴，旋转轴和旋转上圆盘、旋转下圆盘焊接在一起，动力由旋转轴传递到旋转上圆盘、旋转下圆盘上，旋转上圆盘、旋转下圆盘上开设有三个孔，丝杆通过圆锥滚子轴承和旋转上圆盘、旋转下圆盘连接在一起，三根丝杆以120°的间隔角度安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上。

2.根据权利要求1所述的一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，其特征在于：根据浆料粘度及所需搅拌速度需求的不同选用不同旋转上圆盘、旋转下圆盘开孔数量，如相对分布的两个孔、以90°间隔角度均匀分布的四个孔、以72°为夹角均匀分布的五个孔或以60°为夹角均匀分布的六个孔等形式，并同时以增加丝杆数量的形式来适应更高的转速要求，或以减少丝杆数量的形式降低成本并适应更高的浆料粘度。

3.根据权利要求1所述的一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，其特征在于：搅拌器中间圆盘部分设置三个螺纹孔，螺纹与丝杆精密配合，丝杆和搅拌器不采用任何装置固定。

4.根据权利要求1所述的一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，其特征在于：丝杆以圆锥滚子轴承垂直安装在旋转上圆盘、旋转下圆盘上，每根丝杆不仅能随着旋转上圆盘、旋转下圆盘绕圆盘法线旋转，还能够自转。

技术总结

本发明涉及一种能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构，该机构包括齿轮组、旋转轴、旋转上圆盘、丝杆、刮板、搅拌器、圆锥滚子轴承、旋转下圆盘等。所述齿轮组采用键连接的方式连接在各轴及丝杆上；所述旋转上圆盘、旋转下圆盘和旋转轴以焊接的方式连接在一起；丝杆与搅拌器利用螺纹装配到一起，丝杆以轴承的方式安装在旋转上下圆盘上；刮板则采用螺钉固定在搅拌器上下端面；这样的安装布置能实现搅拌器在旋转的同时，能上下往复运动，动力传递平稳，整体安装简单。

技术研发人员：刘勇;杨华波

受保护的技术使用者：北京化工大学

技术研发日：2021.06.17

技术公布日：2021.08.10

声明：

“能实现搅拌器上下往复旋转的轴杆机构” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)