CN101905130B - 一种具有加热功能的混合搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有加热功能的混合搅拌装置，包括转轴和搅拌桨，搅拌桨通过辐条与转轴连接；转轴、辐条和搅拌桨都为空心结构，且三者的空心部分相通；转轴的上端为开口端，下端为闭合端。搅拌桨由多个桨叶单元串连而成：多个桨叶单元位于两个呈上下设置的圆形空心管之间，多个桨叶单元的上下端通过两个圆形空心管串连在一起；转轴位于两个圆形空心管内侧，两个圆形空心管与转轴之间设置有辐条，每对上下对应的辐条之间设置有内圈空心桨叶。本发明将现有技术中混合容器中静止的蒸汽盘管结构改为了中心搅拌轴旋转运动的蒸汽空心桨叶，既可以快速弥补常温粉体物料对熔体造成的温降，又可以对复合料浆进行均匀混合。

Description

一种具有加热功能的混合搅拌装置

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，涉及一种用于含有大量固体悬浮物熔体料浆的加热、搅拌混合装置。

背景技术

在化学肥料熔体造粒工艺中，首先是将含氮元素的物料（尿素或硝酸铵）熔融，然后与加热至工艺温度的含磷元素的粉体物料（磷酸一铵）以及含钾元素的粉体物料（氯化钾或硫酸钾）经混合装置搅拌，混合成具有一定温度的可流动的液态复合料浆，再通过专用的造粒喷头将混合好的料浆以液滴的形式喷入到冷却媒介中，这个冷媒可以是气体也可以是与物料不互溶的液体，该液滴在与冷媒接触冷却的过程中自动收缩成圆球形的固体颗粒。

目前这种工艺的混合装置均采用的是釜式容器中心垂直轴搅拌桨结构，其工作原理为：达到工艺要求温度的熔融液体（尿素或硝酸铵）以及各种粉体物料按配比分别连续不断的进入混合容器内，在搅拌装置的作用下令液固相物料快速形成了一种复合液态料浆，料浆随搅拌桨叶旋转方向做圆周运动形成以搅拌轴心为圆心的凹状漩涡，落入浆液上面的粉体物料立即被卷进漩涡流并随搅拌桨叶作翻滚湍流运动以达到液、固相快速充分混合的目的，混合好的复合料浆从混合容器筒壁位于液面高度的溢流口进入到下一道的造粒工序。

由于种种原因，许多用户将早期工艺设计中的加热磷酸一铵以及加热钾盐的两套专用粉体加热装置去掉了，取而代之的是将混合容器的体积增大，在混合容器内布置一定面积的蒸汽盘管，用蒸汽盘管的面积和高压蒸汽的温度来弥补由于常温粉体物料对熔体造成的温降。由于此方法具有一定的实用价值，因此很快就在业内广泛得以使用，但此方法也有一些不足之处，比如由于在混合容器内布置一定面积的蒸汽盘管，势必要增大混合容器的体积，增大混合容器的体积势必就延长了物料在混合容器内的停留时间，而根据物理化学原理，尿素与磷酸一铵会发生化学反应导致磷酸一铵聚合生成聚磷酸铵熔体使得料浆粘度随着时间的延长而急剧增加，因此工艺上不希望物料在混合容器内的停留时间过长；又比如由于在混合容器内布置一定面积的蒸汽盘管，势必就加大了对流体运动的阻力，为了保证物料在混合容器内的混合效果，就必须加大搅拌桨的端点速度和功率；再比如由于在混合容器内布置一定面积的蒸汽盘管，对于清洗、维修等都造成一定的困难，特别是当用户需要改变产品配方结构如将尿基改为硝基时或由于蒸汽盘管因磨蚀等原因泄露需要检修时。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有加热功能的混合搅拌桨，将现有技术中混合容器中静止的蒸汽盘管结构改为了中心搅拌轴旋转运动的蒸汽空心桨叶，既可以快速弥补常温粉体物料对熔体造成的温降，又可以对复合料浆进行均匀混合。

本发明采用的技术方案是：一种具有加热功能的混合搅拌装置，包括转轴和搅拌桨，搅拌桨通过辐条与转轴连接；转轴、辐条和搅拌桨都为空心结构，且三者的空心部分相通；转轴的上端为开口端，下端为闭合端。

搅拌桨由多个桨叶单元串连而成：多个桨叶单元位于两个呈上下设置的圆形空心管之间，且多个桨叶单元的上端通过位于上方的圆形空心管串连在一起，下端通过位于下方的圆形空心管串连在一起；转轴位于两个圆形空心管内侧，两个圆形空心管与转轴之间分别设置有上层和下层辐条；上层和下层辐条数目相等，每对上下对应的辐条位于同一垂直面上且相互平行，每对上下对应的辐条之间设置有内圈空心桨叶。

其中，每个桨叶单元包括两根外圈空心桨叶；这两根外圈空心桨叶的两个上端和两个下端之间分别通过弯头连接；上下两个圆形空心管分别穿过各个桨叶单元的上下端弯头将各个桨叶单元的上下端串连在一起；其中，每个桨叶单元中的一根外圈空心桨叶位于两个圆形空心管内侧，另一根外圈空心桨叶位于两个圆形空心管外侧；所有外圈空心桨叶、所有内圈空心桨叶、所有弯头、两个圆形空心管、所有辐条和转轴都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

其中，每个桨叶单元包括一根外圈空心桨叶；外圈空心桨叶的上下端分别通过弯头与上下两个圆形空心管连接；上下两个圆形空心管分别穿过各个桨叶单元的上下端弯头将各个桨叶单元的上下端串连在一起；所有外圈空心桨叶都位于两个圆形空心管的外侧；所有外圈空心桨叶、所有内圈空心桨叶、所有弯头、两个圆形空心管、所有辐条和转轴都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

其中，多个桨叶单元分为多个桨叶单元A和多个桨叶单元B；每个桨叶单元A包括两根外圈空心桨叶，两根外圈空心桨叶的两个上端和两个下端之间分别通过弯头连接；每个桨叶单元B包括一根外圈空心桨叶，每根外圈空心桨叶的上下端分别连接有弯头；多个桨叶单元A和多个桨叶单元B呈交替设置位于上下两根圆形空心管之间；上下两个圆形空心管分别穿过各个桨叶单元的上下端弯头将各个桨叶单元的上下端串连在一起；其中，每个桨叶单元A中的一根外圈空心桨叶位于两个圆形空心管内侧，另一根外圈空心桨叶位于两个圆形空心管外侧；桨叶单元B的外圈空心桨叶都位于两个圆形空心管外侧；所有外圈空心桨叶、所有内圈空心桨叶、所有弯头、两个圆形空心管、所有辐条和转轴都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

其特点还在于，转轴的截面为等壁厚的正圆形空心管。

其特点进一步在于，辐条、两个圆形空心管、外圈空心桨叶、内圈空心桨叶和弯头的截面为等壁厚的正圆形空心管或非正圆形空心管。

本发明的有益效果是， 

1.本发明搅拌装置要求的混和容器的体积较小，混和容器的体积决定了物料在混合容器内的停留时间，所以搅拌时物料在混合容器中停留的时间较短；

2.本发明装置由于混和容器中没有了阻碍流体运动的盘管结构件，故搅拌桨旋转时可以在容器内对熔体形成一个理想的漩涡，理想的漩涡有利于粉体物料尽速进入到熔体内部；

3.由于本发明混和容器中没有了阻碍流体运动的盘管结构件，故搅拌桨的转速不必过高就可形成一个理想的漩涡，因此要求的电机功率要低一些；              

4.由若干空心列管组成的鼠笼式搅拌桨如同一个大型的高效打蛋器，当搅拌桨旋转时该结构十分有利于对熔体内液、固相物质的碰撞、撕裂、揉捏等混合搅拌动作，故可以快速完成对复合溶液的均质混合；

5.同时由于高压蒸汽与物料的温度差，该结构十分有利于复合溶液与空心搅拌桨的接触换热，故可以快速弥补常温粉体物料对熔体造成的温降；

6.由于复合溶液中含有大量的固体不熔物，特别是含有一定比例的矿粉以及钾盐中的氯化物，加之流体的高速运动，金属结构的磨蚀不可避免，因此将混合搅拌装置与混合容器做成是两个相对独立的装置，就很容易将混合搅拌装置连同传动机构一起从混合容器中吊出进行清洗、维修甚至更换。

与传统的混合容器内置蒸汽盘管的结构相比，在同等条件下，强制对流传热系数要比自然对流传热系数大几倍到几十倍。本发明中心搅拌轴旋转运动的蒸汽空心桨叶结构除了在换热方面具有传热速率高的优势外更具有对熔体快速均质混合的明显特点。

附图说明

图1是本发明混合搅拌装置内置在混合容器中与传动机构和双向内管式旋转接头配套使用的结构示意图；

图2是与本发明搅拌装置配套使用的传动机构和双向内管式旋转接头的结构示意图；

图3是本发明实施例1中混合搅拌装置的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图4中的B-B视图；

图6是图4中的C-C视图；

图7是本发明实施例1中混合搅拌装置的立体图；

图8是本发明实施例2中混合搅拌装置的结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是图9中的D-D视图；

图11是本发明实施例3中混合搅拌装置的结构示意图；

图12是图11的俯视图；

图13是图12中的E-E视图。

图中，1.转轴，2. 辐条，3. 桨叶单元，4. 圆形空心管，5. 内圈空心桨叶，6. 外圈空心桨叶，7.弯头，8.法兰A，9. 混合容器，10. 传动机构，11.空心主轴，12. 双向内管式旋转接头，13.法兰B，14.蒸汽进口，15. 蒸汽通过孔，16.外管与内管之间的空腔，17.内管的内腔，18. 冷凝水出口，19. 冷凝水管，20. 底料排料阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种具有加热功能的混合搅拌装置，包括转轴1和搅拌桨；转轴1的上端为开口端，下端为闭合端，且转轴1的上端还设置有法兰A8。整个混合搅拌装置设置在混合容器9内部，且转轴1呈垂直状态设置在混合容器9中心内部。如图3、4和图7所示，搅拌桨由多个桨叶单元3串连而成：多个桨叶单元3位于两个呈上下设置的圆形空心管4之间，这两个圆形空心管4直径相等，且水平设置在混合容器9内部；转轴1位于两个圆形空心管4内侧，转轴1的中轴线与两个圆形空心管4的两个圆心位于同一条垂直直线上。多个桨叶单元3分为多个桨叶单元A和多个桨叶单元B；如图6所示，每个桨叶单元A包括两根圆柱形外圈空心桨叶6，两根外圈空心桨叶6的两个上端和两个下端之间分别通过弯头7连接；如图5所示，每个桨叶单元B包括一根圆柱形外圈空心桨叶6，外圈空心桨叶6的上下端分别连接有弯头7；如图3、4和图7所示，多个桨叶单元A和多个桨叶单元B呈交替设置位于上下两根圆形空心管4之间。位于上方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3上端的弯头7将各个桨叶单元3的上端串连在一起，位于下方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3下端的弯头7将各个桨叶单元3的下端串连在一起。其中，每个桨叶单元A中的一根外圈空心桨叶6位于两个圆形空心管4内侧，另一根外圈空心桨叶6位于两个圆形空心管4外侧；每个桨叶单元B的外圈空心桨叶6都位于两个圆形空心管4的外侧。位于上方的圆形空心管4与转轴1之间均匀焊接有3根水平设置的上层辐条2，位于下方的圆形空心管4与转轴1之间均匀焊接有3根水平设置的下层辐条2，每对上下对应的辐条2位于同一垂直面上且相互平行，每对上下对应的辐条2之间设置有圆柱形内圈空心桨叶5。所有外圈空心桨叶6和内圈空心桨叶5都与转轴1平行设置。所有外圈空心桨叶6、所有内圈空心桨叶5、所有弯头7、两个圆形空心管4、所有辐条2和转轴1都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

实施例2

如图1所示，本发明提供了一种具有加热功能的混合搅拌装置，包括转轴1和搅拌桨；转轴1的上端为开口端，下端为闭合端，且转轴1的上端还设置有法兰A8。整个混合搅拌装置设置在混合容器9内部，且转轴1呈垂直状态设置在混合容器9中心内部。如图8和图9所示，搅拌桨由多个桨叶单元3串连而成：多个桨叶单元3位于两个呈上下设置的圆形空心管4之间，这两个圆形空心管4直径相等，且水平设置在混合容器9内部；转轴1位于两个圆形空心管4内侧，转轴1的中轴线与两个圆形空心管4的两个圆心在同一条垂直直线上。如图10所示，每个桨叶单元3包括两根圆柱形外圈空心桨叶6，这两根外圈空心桨叶6的两个上端和两个下端之间分别通过弯头7连接；位于上方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3上端的弯头7将各个桨叶单元3的上端串连在一起，位于下方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3下端的弯头7将各个桨叶单元3的下端串连在一起。其中，每个桨叶单元3中的一根外圈空心桨叶6位于两个圆形空心管4内侧，另一根外圈空心桨叶6位于两个圆形空心管4外侧。位于上方的圆形空心管4与转轴1之间均匀焊接有3根水平设置的上层辐条2，位于下方的圆形空心管4与转轴1之间均匀设置有3根水平设置的下层辐条2，每对上下对应的辐条2位于同一垂直面上且相互平行，每对上下对应的辐条2之间设置有圆柱形内圈空心桨叶5。所有外圈空心桨叶6和内圈空心桨叶5都与转轴1平行设置。所有外圈空心桨叶6、所有内圈空心桨叶5、所有弯头7、两个圆形空心管4、所有辐条2和转轴1都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

实施例3

如图1所示，本发明提供了一种具有加热功能的混合搅拌装置，包括转轴1和搅拌桨；转轴1的上端为开口端，下端为闭合端，且转轴1的上端还设置有法兰A8。整个混合搅拌装置设置在混合容器9内部，且转轴1呈垂直状态设置在混合容器9中心内部。如图11和12所示，搅拌桨由多个桨叶单元3串连而成：多个桨叶单元3位于两个呈上下设置的圆形空心管4之间，这两个圆形空心管4直径相等，且水平设置在混合容器9内部；转轴1位于两个圆形空心管4内侧，转轴1的中轴线与两个圆形空心管4的两个圆心位于同一条垂直直线上。如图13所示，每个桨叶单元3只包括一根圆柱形外圈空心桨叶6；外圈空心桨叶6的上下端分别连接有弯头7；位于上方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3上端的弯头7将各个桨叶单元3的上端串连在一起，位于下方的圆形空心管4穿过各个桨叶单元3下端的弯头7将各个桨叶单元3的下端串连在一起。其中，所有外圈空心桨叶6都位于两个圆形空心管4的外侧。位于上方的圆形空心管4与转轴1之间均匀焊接有3根水平设置的上层辐条2，位于下方的圆形空心管4与转轴1之间均匀焊接有3根水平设置的下层辐条2，每对上下对应的辐条2位于同一垂直面上且相互平行，每对上下对应的辐条2之间设置有圆柱形内圈空心桨叶5。所有外圈空心桨叶6和内圈空心桨叶5都与转轴1平行设置。所有外圈空心桨叶6、所有内圈空心桨叶5、所弯头7、两个圆形空心管4、所有辐条2和转轴1都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

本发明混合搅拌装置的空心转轴1是截面为正圆形厚壁管；上下层管状水平辐条2、两个圆形空心管4、外圈空心桨叶6、内圈空心桨叶5和弯头7的截面为等壁厚的正圆形、椭圆形或矩形。整个混合搅拌装置的各个部件的连接处都是焊接在一起的。

如图1所示，使用时，将本发明搅拌装置内置在混合容器9中，转轴1呈垂直状态设置在混合容器9中心内部；本发明搅拌装置需要和带有空心主轴11的传动机构10和双向内管式旋转接头12配套使用。本发明搅拌装置转轴1的上端安装有传动机构10，传动机构10的空心主轴11上端与双向内管式旋转接头12连接。传动机构10的空心主轴11下端设置有法兰B13，将法兰A8与法兰B13配合并固定在一起。由传动装置10驱动空心主轴10和本发明搅拌装置转轴1转动，转轴1的转动再通过辐条2带动整个搅拌桨的回转运动，达到搅拌液固相物料的目的形成复合液态料浆，料浆随外圈空心桨叶6和内圈空心桨叶5的旋转方向做圆周运动形成如图1中L所示的凹状漩涡，搅拌好的复合料浆通过设置在混合容器9底部的底料排料阀20排出。如图2所示，双向内管式旋转接头12的外管上设置有蒸汽进口14，内管上设置有多个蒸汽通过孔15；蒸汽进口14、外管与内管之间的空腔16、蒸汽通过孔15和内管的内腔17彼此连通；双向内管式旋转接头12上的冷凝水出口18与冷凝水管19连通；内管的内腔17、传动机构10的空心主轴11和本发明搅拌装置的空心转轴1相互连通；冷凝水管19穿过内管的内腔17、传动机构10的空心主轴11和本发明搅拌装置的空心转轴1，一直延伸到空心转轴1的下部。

搅拌时，向双向内管式旋转接头12的蒸汽进口14通入高压蒸汽，蒸汽通过外管与内管之间的空腔16和蒸汽通过孔15进入内管的内腔17中，再进入传动机构10的空心主轴11和本发明搅拌装置的空心转轴1中，蒸汽继续进入辐条2、上下圆形空心管4、弯头7、外圈空心桨叶6和内圈空心桨叶5中，使整个转轴1和搅拌桨充满蒸汽，在搅拌过程中，搅拌桨内的蒸汽温度补充了常温粉体物料对熔体造成的温降。搅拌桨内的蒸汽与物料换热后形成冷凝水，冷凝水通过冷凝水管19从双向内管式旋转接头12的冷凝水出口18排出。

带有空心轴11结构的传动机构10以及双向内管式旋转接头12均为已有的成熟技术，工业品市场上有多种可供配套选择的商品。

本发明混合搅拌装置既可以用于化工熔体液固相混合，亦可用于固体颗粒的尿素（或硝酸铵）熔融。

Claims (6)

1.一种具有加热功能的混合搅拌装置，其特征在于：包括转轴（1）和搅拌桨，搅拌桨通过辐条（2）与转轴（1）连接；转轴（1）、辐条（2）和搅拌桨都为空心结构，且三者的空心部分相通；所述转轴（1）的上端为开口端，下端为闭合端；所述搅拌桨由多个桨叶单元（3）串连而成：多个桨叶单元（3）位于两个呈上下设置的圆形空心管（4）之间，且多个桨叶单元（3）的上端通过位于上方的圆形空心管（4）串连在一起，下端通过位于下方的圆形空心管（4）串连在一起；转轴（1）位于两个圆形空心管（4）内侧，两个圆形空心管（4）与转轴（1）之间分别设置有上层和下层辐条（2）；上层和下层辐条（2）数目相等，每对上下对应的辐条（2）位于同一垂直面上且相互平行，每对上下对应的辐条（2）之间设置有内圈空心桨叶（5）。

2.根据权利要求1所述的混合搅拌装置，其特征在于：每个桨叶单元（3）包括两根外圈空心桨叶（6）；这两根外圈空心桨叶（6）的两个上端和两个下端之间分别通过弯头（7）连接；上下两个圆形空心管（4）分别穿过各个桨叶单元（3）的上下端弯头（7）将各个桨叶单元（3）的上下端串连在一起；其中，每个桨叶单元（3）中的一根外圈空心桨叶（6）位于两个圆形空心管（4）内侧，另一根外圈空心桨叶（6）位于两个圆形空心管（4）外侧；所有外圈空心桨叶（6）、所有内圈空心桨叶（5）、所有弯头（7）、两个圆形空心管（4）、所有辐条（2）和转轴（1）都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

3.根据权利要求1所述的混合搅拌装置，其特征在于：每个桨叶单元（3）包括一根外圈空心桨叶（6）；外圈空心桨叶（6）的上下端分别通过弯头（7）与上下两个圆形空心管（4）连接；上下两个圆形空心管（4）分别穿过各个桨叶单元（3）的上下端弯头（7）将各个桨叶单元（3）的上下端串连在一起；所有外圈空心桨叶（6）都位于两个圆形空心管（4）的外侧；所有外圈空心桨叶（6）、所有内圈空心桨叶（5）、所有弯头（7）、两个圆形空心管（4）、所有辐条（2）和转轴（1）都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

4.根据权利要求1所述的混合搅拌装置，其特征在于：所述多个桨叶单元（3）分为多个桨叶单元A和多个桨叶单元B；

每个桨叶单元A包括两根外圈空心桨叶（6），两根外圈空心桨叶（6）的两个上端和两个下端之间分别通过弯头（7）连接；

每个桨叶单元B包括一根外圈空心桨叶（6），每根外圈空心桨叶（6）的上下端分别连接有弯头（7）；

多个桨叶单元A和多个桨叶单元B呈交替设置位于上下两根圆形空心管（4）之间；上下两个圆形空心管（4）分别穿过各个桨叶单元（3）的上下端弯头（7）将各个桨叶单元（3）的上下端串连在一起；其中，每个桨叶单元A中的一根外圈空心桨叶（6）位于两个圆形空心管（4）内侧，另一根外圈空心桨叶（6）位于两个圆形空心管（4）外侧；桨叶单元B的外圈空心桨叶（6）都位于两个圆形空心管（4）外侧；所有外圈空心桨叶（6）、所有内圈空心桨叶（5）、所有弯头（7）、两个圆形空心管（4）、所有辐条（2）和转轴（1）都为空心结构，且各个部件的空心部分相通。

5.根据权利要求1~4中任何一项权利要求所述的混合搅拌装置，其特征在于：所述转轴（1）的截面为等壁厚的正圆形空心管。

6.根据权利要求2~4中任何一项权利要求所述的混合搅拌装置，其特征在于：辐条（2）、两个圆形空心管（4）、外圈空心桨叶（6）、内圈空心桨叶（5）和弯头（7）的截面为等壁厚的正圆形空心管或非正圆形空心管。

Images