CN110479143A - 一种用于高分子浓溶液的二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于高分子浓溶液的二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，由搅拌轴1、上支撑杆2、下支撑杆3、锯齿叶片4、锯齿刮板5、搅拌槽6、驱动机构7、连接螺钉8构成。其中，上支撑杆2和下支撑杆3各有两根，均起到固定锯齿叶片4的作用。锯齿叶片4有多片，锯齿叶片4通过连接螺钉8等间距与上支撑杆2和下支撑杆3连接固定，锯齿刮板5通过连接螺钉8固定在上支撑杆2和下支撑杆3的端部。本发明的搅拌装置具有多锯齿叶片特征，且叶片切斜角可随时调节，具有使用范围广的特点。该装置在搅拌槽6内旋转时，能快速缠绕的高分子大团块分解成小团块，进一步将小团块的长链高分子松动、解开、扩散，大大缩短了高分子浓溶液的混合时间。同时，由于锯齿刮板5的存在，能有效避免高分子团块在搅拌槽6壁面的结块现象。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工、食品、制药等高粘流体混合技术领域，特别是一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的搅拌装置。
背景技术
在石油化工、食品和制药等行业，需要配置一种高分子稀溶液。通常做法是将高分子先配置一种浓溶液或者亚浓溶液，使溶剂小分子先渗透、扩散到大分子之间，消弱大分子间相互作用力，完成高分子的溶胀过程；然后再进行二次稀释得到高分子稀溶液，完成高分子的溶解过程，在这个过程中，溶胀后链段和分子整链的运动加速，分子链松动、解缠结，高分子和溶剂分子达到双向扩散均匀。这种做法能大大减少配置时间，提高效率。
高分子溶液溶度从浓到稀的变化过程就是分子链体系从相互贯穿的多链状态转变为单链的过程。稀溶液和浓溶液的本质区别，在于稀溶液中单分子链线团是孤立存在的，相互之间没有交叠，而在浓厚体系中，大分子链之间发生聚集和缠绕。
搅拌过程的实质就是通过叶轮的旋转将机械能传递给液体，从而使液体在设备内部做强制对流，并达到均匀混合状态。搅拌注重的是搅拌槽内物料的运动方式和剧烈程度，以及这种运动状况对于给定过程的适应性。在搅拌混合过程中存在三种扩散方式：总体对流扩散、涡流扩散和分子扩散。对流扩散为排除流和诱导流造成槽内液体大范围宏观运动，并产生整个槽内流体流动循环，这种混合又称为大尺度的混合。这个阶段需要合理设计搅拌装置和槽体，注意消除不流动的死区。
本发明开发一种针对溶胀后的高分子浓溶液进行二次稀释过程的搅拌装置。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于高分子浓溶液的二次稀释搅拌装置。这种搅拌装置的搅拌桨在旋转时，能将溶胀后的高分子大团块分解为小团块，使得缠绕的分子链松动、分散，达到快速溶解的过程。
本发明的一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的搅拌装置为多叶锯齿状结构，对缠结的高分子具有解缠结和松动作用。
本发明技术方案如下：
一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，由搅拌轴1、上支撑杆2、下支撑杆3、锯齿叶片4、锯齿刮板5、搅拌槽6、驱动机构7和连接螺栓8构成。其中，上支撑杆2和下支撑杆3各有两根，均起到固定锯齿叶片4的作用。
所述的搅拌轴1可为一空心或实心金属杆，具体直径及壁厚可根据搅拌物料所需的扭矩、强度进行计算得到。
所述的上支撑杆2、下支撑杆3均为等直径金属杆，具体直径可根据具体强度、刚度要求而定。两根上支撑杆2互成180°与搅拌轴1垂直连接在一起。两根下支撑杆3分别在两根支撑杆2的正下方与搅拌轴1的端部连接一起。
所述的锯齿叶片4有多块，为保证装置的对成型，锯齿叶片4的总数为偶数。锯齿叶片4呈等间距垂直连接在上支撑杆2和下支撑杆3之间，间距大小一般为1～3倍的锯齿桨叶宽度；锯齿叶片4的宽度方向与支撑杆呈45°～90°。锯齿叶面的厚度一般为3mm-12mm，高度视上支撑杆2和下支撑杆3之间的距离而定。
所讲述的锯齿叶片4，锯齿间距约为20倍的锯齿叶片厚度，锯齿的深度与锯齿间距相等。
所述的锯齿刮板5有两块，锯齿刮板5的上下不开锯齿，两侧面仅有一侧开锯齿。锯齿刮板5分别与上支撑杆2和下支撑杆3的最外端垂直连接，锯齿刮板5宽度方向上与上支撑杆2和下支撑杆3的长度方向平行。锯齿刮板5与搅拌槽6之间存在一小缝隙，缝隙宽度一般为搅拌槽6直径的10％
所述的搅拌槽6可为圆筒形平底或椭球性，搅拌槽6的高径比为可根据具体需要选择，一般为1～5，搅拌槽1内壁面上可设置挡板或者无挡板。
所述的驱动机构7由减速机、电机和联轴器等组成，具体参数根据实际需要确定，驱动机构7为搅拌轴1提供动力。
由搅拌轴1、锯齿叶片4、上支撑杆2、下支撑杆3和锯齿刮板5连接而成的构件，可称为搅拌桨，其高径比与搅拌槽1的高径比相差不大，搅拌桨将机械能传递给溶液，使溶液进行对流循环，达到混合溶液的目的。
本发明的创新之处在于开发了一种具有锯齿状多叶结构的搅拌装置，该装置中的锯齿叶片可通过连接螺栓8调节具体使用角度，该搅拌装置适用于高分子浓溶液的二次稀释过程。所具有的锯齿状多叶结构能够在高分子浓溶液溶解初期，将溶胀的高分子团块分割为小团块，再将小团块分解为更细小团块，在此过程中将缠绕的高分子松动、舒展，最终结合高分子的分子扩散达到均匀一致的稀溶液。
本发明为高分子浓溶液这种特殊的高粘度流体的二次稀释过程提供了一种使用范围广、分散速度快、不易结块的策略。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实例的搅拌装置主视图
图2是本申请实例的搅拌槽及搅拌桨俯视图
图3是本申请实例的搅拌桨三维视图
图1-图3中，1.搅拌轴、2.上支撑杆、3.下支撑杆、4.锯齿叶片、5. 锯齿刮板、6.搅拌槽、7.驱动机构、8.连接螺钉。
具体实施方式
本发明提出了一种用于高分子浓溶液的二次稀释过程的快速搅拌装置，其搅拌桨由多块锯齿状叶片与支撑杆、搅拌轴焊接为一体，该装置具有锯齿叶片角度可调、使用范围广的特点。在工作时，搅拌桨逆时针旋转，锯齿状叶片将机械能传递给溶液，使溶液产生对流循环流动，在此过程中，将大团块的缠绕在一起的高分子松动、分散成小团块，再将小团块分解为更细小团块，为进一步的快速分子扩散提供前提条件。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图3所示，一种用于高分子浓溶液的二次稀释过程的快速搅拌装置，包括搅拌轴1、上支撑杆2、下支撑杆3、锯齿叶片4、锯齿刮板5、搅拌槽6、驱动机构7和连接螺钉8。其中上支撑杆2和下支撑杆3均有两根，可为圆形杆或矩形杆，其具体截面尺寸和直径使具体强度要求而定，直径一般为10mm～40mm，两根下支撑杆3呈水平直线状与搅拌轴1端部垂直焊接在一起，两根上支撑杆2分别在两根下支撑杆3的上方一定高度与搅拌轴1垂直焊接。
其中，搅拌轴1为一定直径和厚度的空心金属杆制成，直径约为20～80mm，壁厚一般为2-5mm，搅拌轴的长度视具体使用情况而定，一般比锯齿叶片4高 40～500mm。
其中，锯齿叶片4有多块，先由一定厚度的金属板根据所需的宽度、高度切割成条形板，然后在条形板上开锯齿制成。锯齿叶片4的宽度一般为 20-200mm，厚度一般为5-12mm，所开的锯齿间距和锯齿深度尺寸相等，一般为10～50mm。锯齿叶片4的上部和下部不开锯齿，两侧均开锯齿。锯齿叶片4 通过连接螺钉8等间距与上支撑杆2和下支撑杆3垂直连接在一起。在方位上，锯齿叶片4的宽度方向与上支撑杆2和下支撑杆3的方位可调，一般为成45°～90°。
其中，锯齿刮板5先由一定厚度的金属板根据所需的宽度、高度切割成条形板，然后在条形板的一侧开锯齿制成。锯齿刮板5的宽度一般为20-200mm，厚度一般为5-12mm，所开的锯齿间距和锯齿深度尺寸相等，一般为10～50mm。锯齿刮板5的上部和下部不开锯齿。锯齿刮板5通过连接螺钉8固定在上支撑杆2和下支撑杆3之间。在方位上，锯齿刮板5的宽度方向与上支撑杆2 和下支撑杆3平行。锯齿刮板5与搅拌槽6的内壁面有缝隙，缝隙宽度一般为搅拌槽1直径的10％。
其中，搅拌槽6为金属圆筒形容器，底部可为平底也可为椭球型底。搅拌槽6的高径比一般为1～3。搅拌槽6上部可为开口也可为封闭口，搅拌槽6 的上部、下部和侧面可根据需要添加物料的入口和出口等。搅拌槽6的内壁面可加挡板也可无挡板。
其中，驱动机构7为由减速机、电机和联轴器等组成，具体参数根据实际需要确定，驱动机构7为搅拌轴1提供动力。
其中，由搅拌轴1、锯齿叶片4、上支撑杆2、下支撑杆3和锯齿刮板5 连接而成的构件，可称为搅拌桨，其高径比与搅拌槽1的高径比相差不大，搅拌桨将机械能传递给溶液，使溶液进行对流循环，达到混合溶液的目的。
其中，实际应用时，由驱动部件7带动搅拌轴1逆时针转动，转速一般为30～300转/分，搅拌物料为黄原胶浓溶液在水中的稀释过程，搅拌槽6的容积为500～5000L，由于搅拌装置具有多个锯齿状叶片，在搅拌初期可将黄原胶的高分子缠绕团块分割成小块以及更细小块；搅拌中期，可将细小块黄原胶高分子团块松动、解开、分散；搅拌后期，随着高分子的扩散，最终形成均匀一致的高分子稀溶液，全程所需时间约为10～120分。
其中，实际应用时，由驱动部件带动搅拌轴1以及焊接在搅拌轴1上的锯齿叶片4和锯齿刮板5转动，并将机械能传递给溶液，搅拌转速为20～250 转/分。所处理的物料为聚丙烯酰胺浓溶液在水中的溶解过程。搅拌槽6的容积为300～3000L，由于搅拌装置具有多个锯齿状叶片，在搅拌初期可将聚丙烯酰胺的高分子缠绕团块分割成小块以及更细小块，搅拌中期，可将细小块聚丙烯酰胺分子团块松动、解开、分散，搅拌后期，随着高分子的扩散，最终形成均匀一致的高分子稀溶液，全程所需时间约为5～110分。
其中，实际应用时，由于锯齿刮板5的位置与搅拌槽6之间仅存在一小缝隙，缝隙宽度一般为搅拌槽6直径的10％。因此，在锯齿刮板5旋转的同时，一方面将高分子缠绕团块松动、分散、溶解，另一方面及时清除近槽壁处的高分子团块，壁面结块。
以上所述，仅是本发明新型的较佳实施例而已，并非对本发明新型作任何形式上的限制，虽然本发明新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明新型技术方案的内容，依据本发明新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明新型技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，包括搅拌轴1、上支撑杆2、下支撑杆3、锯齿叶片4、锯齿刮板5、搅拌槽6、驱动机构7和连接螺钉8。其中上支撑杆2和下支撑杆3均有两根，可为矩形金属杆或圆形金属杆，两根下支撑杆3呈水平直线状与搅拌轴1端部垂直焊接在一起，两根上支撑杆2分别在两根下支撑杆3的上方一定高度与搅拌轴1垂直焊接。
2.根据权利要求1所述的一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，其特征在于，搅拌轴1为一定直径和厚度的空心金属杆制成，直径约为20～80mm，壁厚一般为2-5mm，搅拌轴的长度视具体使用情况而定，一般比锯齿叶片4高40～500mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，其特征在于，锯齿叶片4有多块，先由一定厚度的金属板根据所需的宽度、高度切割成条形板，然后在条形板上开锯齿制成。锯齿叶片4的宽度一般为20-200mm，厚度一般为5-12mm，所开的锯齿间距和锯齿深度尺寸相等，一般为10～50mm。锯齿叶片4的上部和下部不开锯齿，两侧均开锯齿。锯齿叶片4通过连接螺钉8等间距与上支撑杆2和下支撑杆3垂直连接在一起。方位可调，一般的，锯齿叶片4的宽度方向与上支撑杆2和下支撑杆3成45°～90°。
4.根据权利要求1所述的一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，其特征在于，锯齿刮板5先由一定厚度的金属板根据所需的宽度、高度切割成条形板，然后在条形板的一侧开锯齿制成。锯齿刮板5的宽度一般为20-200mm，厚度一般为5-12mm，所开的锯齿间距和锯齿深度尺寸相等，一般为10～50mm。锯齿刮板5的上部和下部不开锯齿，靠近搅拌槽6内壁面的一侧开锯齿。锯齿刮板5通过连接螺钉8与上支撑杆2和下支撑杆3连接。在方位上，锯齿刮板5的宽度方向与上支撑杆2和下支撑杆3平行。锯齿刮板5与搅拌槽6的内壁面有缝隙，缝隙宽度一般为搅拌槽1直径的10％。
5.根据权利要求1所述的一种用于高分子浓溶液二次稀释过程的百叶窗式搅拌装置，其特征在于，由搅拌轴1、锯齿叶片4、上支撑杆2、下支撑杆3和锯齿刮板5连接而成的构件，可称为搅拌桨，其高径比与搅拌槽1的高径比相差不大，搅拌桨将机械能传递给溶液，使溶液进行对流循环，达到混合溶液的目的。
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