CN102824873A - 高效在线搅拌*** - Google Patents

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梁健
张建强
叶朝霞
张卉萍
覃恒
韦建敏
韩林
陈四新
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Abstract

本发明涉及一种物料搅拌混合用的高效在线搅拌***。包括行星分散真空搅拌机、控制***和配套设置有冷却***的离心式乳化装置，行星分散真空搅拌机和离心式乳化装置之间通过输送管道、输送泵Ⅰ、返回管道和输送泵Ⅱ连通形成循环***，返回管道上分别安装有热电偶、粘度传感器和粒度传感器，分别用于监测返回管道内浆料的温度、粘度和粒度信号并将信号传送到控制***，控制***用于对接收的信号进行数据处理，发出指令控制行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置、输送泵Ⅰ、输送泵Ⅱ和冷却***的运行。本发明可实现浆料的在线粘度、粒度和温度的监测，实现外循环深度均质乳化，该高效在线搅拌***混合效果好、大大降低能耗及设备成本。

Description

高效在线搅拌***
技术领域
本发明涉及一种搅拌***，特别是一种化工、电子浆料、润滑脂、制药、食品等行业中搅拌混合用的高效在线搅拌***。
背景技术
行星分散真空搅拌机&乳化真空混合机适用于搅拌混合各类中高粘度物料，广泛应用于化工、电子浆料、锂电池隔膜浆料、涂料、胶粘剂、化妆品、润滑脂、制药、食品等众多行业。上述混合搅拌装置均不能对浆料实现在线粒度和粘度的监测，均是等浆料混合完成后，才对浆料进行检测，无法掌握***内物料的各项理论指标的变化，同时无法根据实际情况的变化调整设备的运行参数，当物料指标变化超出预期值时，无法监测出问题的过程进度。这样往往会出现混合结果不符合要求的情况，需要重新返工再进行混合搅拌作业，降低了工作效率，同时也增加了能耗。由于待混合搅拌物料的不同，行星分散真空搅拌机&乳化真空混合机对固液进行润湿、分散和乳化效果会出现混合后的浆料达不到用户需求的粘度、粒度，浆液分层，用户不得不增加物料混合搅拌时间，以达到其所需要求，增加设备的工作能耗及成本（直接、间接）费用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可实现浆料的在线粘度、粒度和温度的监测，实现外循环深度均质乳化的高效在线搅拌***，该高效在线搅拌***混合效果好、大大降低能耗及设备成本，解决了上述现有技术中存在的问题。
解决上述技术问题的技术方案是：一种高效在线搅拌***，包括行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置和控制***，行星分散真空搅拌机出料管通过输送管道和输送泵Ⅰ与离心式乳化装置进料管连通，离心式乳化装置出料管通过返回管道和输送泵Ⅱ与行星分散真空搅拌机进料管连通，所述的离心式乳化装置还配套设置有冷却***，所述的返回管道上分别安装有热电偶、粘度传感器和粒度传感器，热电偶用于监测返回管道内浆料的温度信号，热电偶通过温控仪将温度信号传送到控制***，粘度传感器和粒度传感器分别用于监测返回管道内浆料的粘度信号和粒度信号，并将粘度信号和粒度信号传送到控制***，控制***用于对接收的温度信号、粘度信号和粒度信号进行数据处理，发出指令控制行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置、输送泵Ⅰ和输送泵Ⅱ的运行，同时发出指令控制冷却***的运行。
所述的离心式乳化装置为立式结构，包括动力装置、传动装置、传动轴、机架、夹套式的轴承座、乳化组件和夹套式的储浆罐，所述的轴承座侧面设置有轴承座夹套，轴承座夹套的下部和上部分别设置有冷却液进口Ⅰ和冷却液出口Ⅰ，所述的储浆罐侧面及底面均设置有储浆罐夹套，储浆罐夹套底面和侧面上部分别设置有冷却液进口Ⅱ和冷却液出口Ⅱ，冷却液进口Ⅰ、冷却液出口Ⅰ、冷却液进口Ⅱ和冷却液出口Ⅱ分别与冷却***连通；所述的传动轴通过传动装置与动力装置连接，轴承座安装在机架上，储浆罐与轴承座连接，传动轴穿过轴承座延伸至储浆罐内，所述的乳化组件位于储浆罐内，乳化组件包括转子和定子，定子固定在轴承座上，转子安装在传动轴上并位于定子内，定子下端与储浆罐之间通过设置有密封圈密封，定子底部与储浆罐之间形成进料腔，进料腔与穿过储浆罐底端的进料管连通，定子侧面与储浆罐之间的间隙形成出料腔，定子侧面开有与出料腔连通的乳化均质兼出料长形孔，出料腔与穿过轴承座侧面且部分位于轴承座夹套内的出料管连通。
所述的轴承座夹套内设置有螺旋形导流板Ⅰ，所述的储浆罐侧面的储浆罐夹套内设置有螺旋形导流板Ⅱ。
所述的控制***包括触摸屏、PLC***、变频器Ⅰ、变频器Ⅱ、变频器Ⅲ、受PLC***控制的电磁阀Ⅰ和受PLC***控制的用于控制冷却***的水冷电磁阀，所述的电磁阀Ⅰ与输送泵Ⅰ、输送泵Ⅱ电连接，所述的变频器Ⅰ、变频器Ⅱ分别与行星分散真空搅拌机的公转电机、分散电机电连接，所述的变频器Ⅲ与离心式乳化装置电机电连接，所述的变频器Ⅰ、变频器Ⅱ、变频器Ⅲ分别与PLC***输出接口连接，所述的粘度传感器、粒度传感器、温控仪和触摸屏均与PLC***对应端口相连。
本发明之高效在线搅拌***，由于采用上述结构，具有以下有益效果。
1.本发明实现外循环式二次深度均质乳化，其过程是在线循环，在返回管道上安装有热电偶、粘度传感器和粒度传感器，操作者在浆料流动管路上可实现在线温度、粘度和粒度的监测，缩短物料均质混合时间，提高生产效率，大大降低行星分散真空搅拌机&离心式乳化装置的工作能耗及设备成本，间接延长了行星分散真空搅拌机&离心式乳化装置的使用寿命，市场前景广阔，具有极强的市场竞争力。根据在线监测的数值，实时对设备运行参数进行调整，从而提高设备工作效率，缩短混合时间，大大降低能耗及设备成本。
2.本发明根据企业对混合搅拌物料的粘度、粒度要求需要，设计了离心式乳化装置。强劲的马达进行高速旋转使转、定子之间形成真空，物料从转子、定子底部吸入。强大动能使转子产生极高的线速度，使物料在转子、定子狭缝之间经过强烈的撞击、破碎、离心挤压、液层摩擦、强力剪切之后飞射出去，在多种不同方向力的作用下，产生强大紊流。物料在适量乳化剂和成熟工艺下经过一定时间反复循环解聚、均质、细化、剪切产生稳定乳状液。本发明离心式乳化装置乳化效果好，不会出现浆液分层现象。用户不需要另外增加物料混合搅拌时间，就能够达到其所需的要求，进一步降低了设备的工作能耗及成本费用。
3.本发明之高效在线搅拌***整体结构简单，布局简洁合理，设备占地面积少。
下面，结合附图和实施例对本发明之高效在线搅拌***的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之高效在线搅拌***示意图。
图2：本发明控制***的控制流程示意图。
图3：本发明控制***示意图。
图4：本发明之离心式乳化装置结构示意图。
图5：本发明离心式乳化装置之传动轴、轴承座、乳化组件和储浆罐等部件连接结构示意图。
图6～图7：本发明离心式乳化装置之定子结构示意图。
图6：仰视图，图7：主视剖视图。
图8～图9：本发明离心式乳化装置之转子结构示意图。
图8：图9的A-A剖视图，图9：俯视图。
图10～图11：本发明离心式乳化装置之轴承座结构示意图。
图10：主视剖视图，图11：俯视图。
图12～图13：本发明离心式乳化装置之储浆罐结构示意图。
图12：主视剖视图，图13：俯视图。
图14～图15：本发明离心式乳化装置之密封圈结构示意图。
图14：主视剖视图，图15：俯视图。
图中：1-行星分散真空搅拌机，101-公转电机，102-分散电机，2-控制***，21-触摸屏，22- PLC***，23-变频器Ⅰ，24-变频器Ⅱ，25-变频器Ⅲ，26-电磁阀Ⅰ，27-电磁阀Ⅱ，28-水冷电磁阀，3-输送泵Ⅰ，4-输送管道，5-冷却***，6-离心式乳化装置，61-离心式乳化装置电机，7-输送泵Ⅱ，8-粘度传感器，9-粒度传感器，10-热电偶，11-温控仪，12-返回管道，13-油站电机，14-真空泵电机。 
61-动力装置，62-传动装置，63-传动轴，64-机架，65-轴承座，651-冷却液出口Ⅰ，652-轴承座夹套，653-冷却液进口Ⅰ，654-螺旋形导流板Ⅰ，66-乳化组件，661-定子，6611-乳化均质兼出料长形孔，662-转子，67-密封圈，68-储浆罐，681-储浆罐夹套，682-冷却液出口Ⅱ，683-螺旋形导流板Ⅱ，684-冷却液进口Ⅱ，69-进料管，610-出料管。
具体实施方式
实施例一：一种高效在线搅拌***，如图1所示，包括行星分散真空搅拌机1、离心式乳化装置6和控制***2，行星分散真空搅拌机出料管通过输送管道4和输送泵Ⅰ3与离心式乳化装置进料管连通，离心式乳化装置出料管通过返回管道12和输送泵Ⅱ7与行星分散真空搅拌机进料管连通，所述的离心式乳化装置还配套设置有冷却***5，所述的返回管道12上分别安装有热电偶10、粘度传感器8和粒度传感器9，热电偶用于监测返回管道内浆料的温度信号，热电偶通过温控仪11将温度信号传送到控制***，粘度传感器和粒度传感器分别用于监测返回管道内浆料的粘度信号和粒度信号，并将粘度信号和粒度信号传送到控制***，控制***用于对接收的温度信号、粘度信号和粒度信号进行数据处理，控制***根据粘度信号和粒度信号发出指令控制行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置、输送泵Ⅰ和输送泵Ⅱ的运行，控制***根据温度信号同时发出指令控制冷却***的运行。
所述的离心式乳化装置6为立式结构（参见图4-图15），包括动力装置61（电机）、传动装置62（联轴器）、传动轴63、机架64、夹套式的轴承座65、乳化组件66和夹套式的储浆罐68，所述的轴承座侧面设置有轴承座夹套652，所述的轴承座夹套内设置有螺旋形导流板Ⅰ654，轴承座夹套的下部和上部分别设置有冷却液进口Ⅰ653和冷却液出口Ⅰ651，所述的储浆罐侧面及底面均设置有储浆罐夹套681，所述的储浆罐侧面的储浆罐夹套内设置有螺旋形导流板Ⅱ683，储浆罐夹套底面和侧面上部分别设置有冷却液进口Ⅱ684和冷却液出口Ⅱ682，冷却液进口Ⅰ653、冷却液出口Ⅰ651、冷却液进口Ⅱ684和冷却液出口Ⅱ682分别与冷却***5连通。所述的传动轴63通过传动装置与动力装置61连接，轴承座65安装在机架64上，储浆罐68与轴承座连接，传动轴穿过轴承座延伸至储浆罐内，传动轴与轴承座之间还安装有轴承和骨架油封；所述的乳化组件66位于储浆罐内，乳化组件包括转子662和定子661，定子固定在轴承座上，转子安装在传动轴63上并位于定子内。转子通过传动轴带动进行高速旋转。定子下端与储浆罐之间通过设置有密封圈67密封，定子底部与储浆罐之间形成进料腔，进料腔与穿过储浆罐底端的进料管69连通，定子侧面与储浆罐之间的间隙形成出料腔，密封圈将进料腔与出料腔进行隔离，防止高速剪切后的物料产生回流。定子侧面开有与出料腔连通的乳化均质兼出料长形孔6611，出料腔与穿过轴承座侧面且部分位于轴承座夹套内的出料管610连通。
储浆罐的储浆罐夹套内通过冷却***可通循环冷却液，冷却所搅拌的浆料。轴承座的轴承座夹套内也可冷却***可通循环冷却液，冷却搅拌均匀后输出的浆料，同时对可高速旋转的轴承及骨架油封进行冷却。定子开有的乳化均质兼出料长形孔，适于中等固体的迅速粉碎及中等粘度液体的混合，为表面剪切提供了最大面积和良好循环。
本实施例所述的机架由型材拼焊而成，结构简单，制备简便。本实施例还可以配套清洗***。
本实施例所述的控制***包括触摸屏21、PLC***22、变频器Ⅰ23、变频器Ⅱ24、变频器Ⅲ25、受PLC***控制的电磁阀Ⅰ26和受PLC***控制的用于控制冷却***的水冷电磁阀28，所述的电磁阀Ⅰ与输送泵Ⅰ、输送泵Ⅱ电连接，所述的变频器Ⅰ、变频器Ⅱ分别与行星分散真空搅拌机的公转电机101、分散电机102电连接，所述的变频器Ⅲ与离心式乳化装置电机61电连接，所述的变频器Ⅰ23、变频器Ⅱ24、变频器Ⅲ25分别与PLC***输出接口连接，所述的粘度传感器8、粒度传感器9、温控仪11和触摸屏21均与PLC***对应端口相连。
本实施例中，还设置有受PLC***控制的用于控制液压***的油站电机13，液压***用于控制行星分散真空搅拌机升降油缸的升降，实现行星分散真空搅拌机横梁的升降。另外，本实施例还设置有受PLC***控制的电磁阀Ⅱ27，电磁阀Ⅱ与用于控制真空泵的真空泵电机14电连接，真空泵用于对行星分散真空搅拌机的料桶抽真空。
触摸屏将行星分散真空搅拌机所需的运行时间、转速、物料温度、粘度、粒度、真空度所设定的数值以及离心式乳化装置所需的运行时间、转速、管路的开启时间以通讯的方式传给PLC***，当粘度、粒度、温度的实际读数超出设定数值时，PLC***发出报警信号。PLC***以通讯的方式给定变频器Ⅰ、变频器Ⅱ、变频器Ⅲ运行命令及频率，并读取变频器的运行电压与运行电流，变频器直接控制行星分散真空搅拌机的公转电机、分散电机、离心式乳化装置电机，实现行星分散真空搅拌机及离心式乳化装置运行。当运行时间达到触摸屏设定时间时，PLC***向相应的变频器发出停止信号，使相应的电机停止运行。当触摸屏上得到升降指令后，以通讯方式传导到PLC***中，PLC控制***发出开关量信号控制液压***油站电机动作，实现控制行星分散真空搅拌机升降油缸的升降。触摸屏上输入真空启动命令后，指令通过PLC***控制真空泵及电磁阀Ⅱ同时动作，电磁阀Ⅱ使外部气路换向，控制气动阀Ⅱ换向从而推动启动球阀打开，开启真空泵电机开始抽真空，当行星分散真空搅拌机料桶内的压力达到所设定的压力值时，关闭上桶球阀及真空泵开关，使料桶处于真空状态。PLC***控制输送泵Ⅰ和输送泵Ⅱ的电磁阀Ⅰ，电磁阀Ⅰ使外部气路换向使得气动阀Ⅰ换向，控制输送泵Ⅰ和输送泵Ⅱ动作，使整个物料输送链动作。热电偶直接监测物料温度，并通过电信号反馈值将温度值显示在温控仪上，温控仪将信号传给PLC***，PLC***经过程序判断实际物料温度是否超过触摸屏所设定的温度，温度超过时开启水冷电磁阀打开冷却***，对离心式乳化装置的储浆罐进行冷却。
作为本实施例的一种变换，所述的控制***还可以采用其他结构形式，只要能够用于接收温度信号、粘度信号和粒度信号，并进行数据处理，根据相应的信号发出指令控制行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置、输送泵Ⅰ、输送泵Ⅱ和冷却***的运行即可。
本发明所述的行星分散真空搅拌机与现有的行星分散真空搅拌机结构相同，所述的冷却***和清洗***也与现有技术相同，此处不再赘述。
本发明的工作过程：原材料加入到行星分散真空搅拌机进行初步搅拌、分散后，通过输送管道进入到离心式乳化装置中进行深度分散、剪切、乳化均质，再通过返回管道回到行星分散真空搅拌机内，在返回管道上安装有粘度传感器、粒度传感器和热电偶，对浆料的粘度、粒度、温度进行实时检测。当检测到温度低于设定值，***正常运行；当温度高于设定值时，开启冷却***对离心式乳化装置中的浆料进行降温。当检测到浆料的粘度、粒度、温度均符合设定值时，停机从行星分散真空搅拌机中出料；当检测到浆料的粘度、粒度中有一个指标不合适时，将浆料再循环到行星分散真空搅拌机料桶内，并相应修改浆料配比，即修改浆料中各种需要添加原料的数值，浆料在行星分散真空搅拌机内进行混合搅拌，然后再循环至离心式乳化装置中进行进一步的深度分散、剪切、乳化均质，如此循环直至浆料各指标符合要求为止。
本发明的特点为：
1．常规行星分散真空搅拌机对固液进行润湿和初步分散（2-3h）； 
2．然后把浆料输入到离心式乳化装置进行深度分散剪切/乳化均质，其过程是在线连续循环；
3．在浆料流动管路上可实现在线粘度、粒度和温度检测；
4．配套***有冷却***、清洗***等；
5．全程PLC人机界面监控，并可与行星分散真空搅拌机进行数据交换。

Claims (4)

1. 一种高效在线搅拌***，其特征在于：包括行星分散真空搅拌机（1）、离心式乳化装置（6）和控制***（2），行星分散真空搅拌机出料管通过输送管道（4）和输送泵Ⅰ（3）与离心式乳化装置进料管连通，离心式乳化装置出料管通过返回管道（12）和输送泵Ⅱ（7）与行星分散真空搅拌机进料管连通，所述的离心式乳化装置还配套设置有冷却***（5），所述的返回管道（12）上分别安装有热电偶（10）、粘度传感器（8）和粒度传感器（9），热电偶用于监测返回管道内浆料的温度信号，热电偶通过温控仪（11）将温度信号传送到控制***，粘度传感器和粒度传感器分别用于监测返回管道内浆料的粘度信号和粒度信号，并将粘度信号和粒度信号传送到控制***，控制***用于对接收的温度信号、粘度信号和粒度信号进行数据处理，发出指令控制行星分散真空搅拌机、离心式乳化装置、输送泵Ⅰ和输送泵Ⅱ的运行，同时发出指令控制冷却***的运行。
2.根据权利要求1所述的高效在线搅拌***，其特征在于：所述的离心式乳化装置（6）为立式结构，包括动力装置（61）、传动装置（62）、传动轴（63）、机架（64）、夹套式的轴承座（65）、乳化组件（66）和夹套式的储浆罐（68），所述的轴承座侧面设置有轴承座夹套（652），轴承座夹套的下部和上部分别设置有冷却液进口Ⅰ（653）和冷却液出口Ⅰ（651），所述的储浆罐侧面及底面均设置有储浆罐夹套（681），储浆罐夹套底面和侧面上部分别设置有冷却液进口Ⅱ（684）和冷却液出口Ⅱ（682），冷却液进口Ⅰ（653）、冷却液出口Ⅰ（651）、冷却液进口Ⅱ（684）和冷却液出口Ⅱ（682）分别与冷却***（5）连通；所述的传动轴（63）通过传动装置与动力装置（61）连接，轴承座（65）安装在机架（64）上，储浆罐（68）与轴承座连接，传动轴穿过轴承座延伸至储浆罐内，所述的乳化组件（66）位于储浆罐内，乳化组件包括转子（662）和定子（661），定子固定在轴承座上，转子安装在传动轴（63）上并位于定子内，定子下端与储浆罐之间通过设置有密封圈（67）密封，定子底部与储浆罐之间形成进料腔，进料腔与穿过储浆罐底端的进料管（69）连通，定子侧面与储浆罐之间的间隙形成出料腔，定子侧面开有与出料腔连通的乳化均质兼出料长形孔（6611），出料腔与穿过轴承座侧面且部分位于轴承座夹套内的出料管（610）连通。
3.根据权利要求2所述的高效在线搅拌***，其特征在于：所述的轴承座夹套内设置有螺旋形导流板Ⅰ（654），所述的储浆罐侧面的储浆罐夹套内设置有螺旋形导流板Ⅱ（683）。
4.根据权利要求1、2或3所述的高效在线搅拌***，其特征在于：所述的控制***包括触摸屏（21）、PLC***（22）、变频器Ⅰ（23）、变频器Ⅱ（24）、变频器Ⅲ（25）、受PLC***控制的电磁阀Ⅰ（26）和受PLC***控制的用于控制冷却***的水冷电磁阀（28），所述的电磁阀Ⅰ与输送泵Ⅰ、输送泵Ⅱ电连接，所述的变频器Ⅰ、变频器Ⅱ分别与行星分散真空搅拌机的公转电机（101）、分散电机（102）电连接，所述的变频器Ⅲ与离心式乳化装置电机（61）电连接，所述的变频器Ⅰ（23）、变频器Ⅱ（24）、变频器Ⅲ（25）分别与PLC***输出接口连接，所述的粘度传感器（8）、粒度传感器（9）、温控仪（11）和触摸屏（21）均与PLC***对应端口相连。
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