一种自循环式搅拌装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自循环式搅拌装置，包括：混合筒进液管（2）的下部竖直伸入到混合筒（1）内；混合筒进液管（2）上设有至少两组分流管（3），并且每组分流管（3）位于混合筒（1）内的不同深度；每组分流管（3）包括至少三根与混合筒进液管（2）连通的分流管（3）；每根分流管（3）上均设有多个出液孔（31）；同一组分流管（3）处于同一水平面上；混合筒（1）的底部通过第一管道（5）与液体泵（4）的进液口连通；液体泵（4）的出液口通过第二管道（6）与混合筒进液管（2）的顶端连通。本发明实施例不仅成本低廉、易于制造，而且能使不同深度层面的物料充分混合流动，还能根据不同特性的物料灵活调整混合动力，因此能够使物料充分均匀混合。
【专利说明】一种自循环式搅拌装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及搅拌【技术领域】，尤其涉及一种自循环式搅拌装置。
【背景技术】
[0002]物料搅拌装置应用范畴十分广泛，在水利水电等科研试验中所使用的物料搅拌装置主要需兼顾低成本、易制作、效果好等因素。
[0003]目前，科研试验中所使用的物料搅拌装置主要是由搅拌筒、电机以及一个简易叶片状搅拌杆构成搅拌装置；电机带动搅拌杆在搅拌筒中固定搅拌，从而达到物料混合的目的。这种物料搅拌装置具有制作简单、成本低的优点，但其混合效果一般，有时甚至难以达到科研试验的标准和要求。这种物料搅拌装置的混合效果不太理想主要有以下几方面的原因:第一，简易叶片状搅拌杆的搅拌范围有限，部分沉降到底部的物料无法重新搅拌起来；第二，简易叶片状搅拌杆始终保持同一种搅拌状态，不同深度层面的物料之间很难搅拌混合均匀，特别是浓度相对较大时难以真正达到整体掺混均匀；第三，简易叶片状搅拌杆的动力无法根据不同特性的物料进行调节变化，即无法根据实际情况实时调整适合不同物料的搅拌动力。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种自循环式搅拌装置，不仅成本低廉、易于制造，而且能够使不同深度层面的物料充分混合流动，还能根据不同特性的物料灵活调整混合动力，因此能够使物料充分均匀混合，达到良好的混合效果。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种自循环式搅拌装置，包括:混合筒1、混合筒进液管2、液体泵4、第一管道5和第二管道6 ；
[0007]混合筒进液管2的下部由混合筒I的顶部竖直伸入到混合筒I的内部，并且混合筒进液管2的底端密封；
[0008]混合筒I内部的混合筒进液管2上设有至少两组分流管3，并且每组分流管3位于混合筒I内部的不同深度；每组分流管3包括至少三根分流管3 ;每根分流管3均水平固定在混合筒进液管2上，并且与混合筒进液管2连通；每根分流管3上均设有多个将分流管3与混合筒I连通的出液孔31 ；
[0009]混合筒I的底部设有混合筒出液口 11 ;混合筒出液口 11通过第一管道5与液体泵4的进液口连通；液体泵4的出液口通过第二管道6与混合筒进液管2的顶端连通。
[0010]优选地，属于同一组分流管3的多根分流管3均布在混合筒进液管2的同一水平面上。
[0011]优选地，每根分流管3的出液孔31均面向逆时针方向，或者每根分流管3的出液孔31均面向顺时针方向。
[0012]优选地，在每个分流管3上，出液孔31沿水平方向均布在分流管3的同一侧管壁上。
[0013]优选地，在每根分流管3上，每个出液孔31的孔径均大于分流管3的管径的十分之一，并且小于分流管3的管径的二分之一；
[0014]出液孔31与混合筒进液管2的距离越远，出液孔31的孔径越大；出液孔31与混合筒进液管2的距离越近，出液孔31的孔径越小。
[0015]优选地，设于混合筒进液管2上的至少两组分流管3均布在混合筒I内部的不同深度。
[0016]优选地，混合筒出液口 11至少为三个，并且均布在混合筒I的底部；每个混合筒出液口 11均通过第一管道5与液体泵4的进液口连通。
[0017]优选地，混合筒I的侧壁上由上至下均布有至少三个取样窗口 12。
[0018]优选地，混合筒I采用透明材料制成，并且混合筒I的侧壁上由下至上设有容量体积刻度值。
[0019]优选地，还包括:调节液体泵4工作频率的变频器；该变频器与液体泵4电连接，并调节液体泵4的工作频率，从而控制循环流动速度。
[0020]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的自循环式搅拌装置采用混合筒1、第一管道5、液体泵4、第二管道6、混合筒进液管2以及设有多个出液孔31的分流管3构成了一个流体自循环系统，使待混合液体和其他待混合物料能够沿着混合筒I的竖直方向进行连续自循环流动，这有效克服了现有搅拌装置存在的“不同深度层面的物料之间很难搅拌混合均匀”以及“沉底物料无法重新搅拌起来混合”等问题，从而使其他待混合物料与待混合液体能够充分均匀混合。同时，该自循环式搅拌装置可以将同一组分流管3的多根分流管3均布在混合筒进液管2的同一水平面上，并且可以将每根分流管3的出液孔31均面向逆时针方向，或者每根分流管3的出液孔31均面向顺时针方向，这会使混合筒I内的水流出现逆时针搅拌涡流或顺时针搅拌涡流；由于混合筒I内部的不同深度存在至少两组分流管3，并且每根分流管3的出液孔31均面向同一方向，因此混合筒I内部至少会在两个深度层面出现方向相同的水流推动力，并且这两个深度层面的水流推动力会协同作用，从而大幅提升搅拌涡流的搅拌效果，这实现了待混合液体和其他待混合物料在混合筒I内不同深度水平面的连续搅拌混合，极大了提升了待混合液体与其他待混合物料的混合效果，促进了待混合液体与其他待混合物料的均匀混合，远远好于现有技术中的搅拌装置。此外，由于液体泵4的工作频率是可调的，因此自循环过程的流速是可以调整的，因此该自循环式搅拌装置能根据不同特性的混合物料灵活调整混合动力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0022]图1为本发明实施例提供的自循环式搅拌装置的结构示意图一；
[0023]图2为本发明实施例提供的自循环式搅拌装置的结构示意图二 ；
[0024]图3为本发明实施例提供的自循环式搅拌装置的结构示意图三；[0025]图4为本发明实施例提供的自循环式搅拌装置的性能示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0027]首先需要说明的是，本发明实施例所提供的自循环式搅拌装置主要适用于至少有一种混合物料为流体的混合过程，例如:液体与液体混合，或者液体与固体混合。下面对本发明实施例所提供的自循环式搅拌装置进行详细描述。
[0028]如图1至图3所示，一种自循环式搅拌装置，其具体结构可以包括:混合筒1、混合筒进液管2、液体泵4、第一管道5和第二管道6 ;混合筒进液管2的下部由混合筒I的顶部竖直伸入到混合筒I的内部，并且混合筒进液管2的底端密封；
[0029]混合筒I内部的混合筒进液管2上设有至少两组分流管3，并且每组分流管3位于混合筒I内部的不同深度；每组分流管3包括至少三根分流管3 ;每根分流管3均水平固定在混合筒进液管2上，并且与混合筒进液管2连通；每根分流管3上均设有多个将分流管3与混合筒I连通的出液孔31 ；
[0030]混合筒I的底部设有混合筒出液口 11 ;混合筒出液口 11通过第一管道5与液体泵4的进液口连通；液体泵4的出液口通过第二管道6与混合筒进液管2的顶端连通。
[0031]具体地，该自循环式搅拌装置的工作原理如下:将待混合液体与其他待混合物料(其他待混合物料可以为液体，也可以为固体)均放入该自循环式搅拌装置的混合筒I中，并启动液体泵4 ;在液体泵4的带动下，其他待混合物料会随着待混合液体由混合筒I底部的混合筒出液口 11流到第一管道5，并依次经由液体泵4和第二管道6流入混合筒进液管
2;由于混合筒进液管2的底端密封，因此流入混合筒进液管2内的物料和液体只能流入与混合筒进液管2连通的多根分流管3，再通过分流管3上的多个出液孔31流回到混合筒I中；如此一来，待混合液体和其他待混合物料就沿着混合筒I的竖直方向进行连续自循环流动，这有效克服了现有搅拌装置存在的“不同深度层面的物料之间很难搅拌混合均匀”以及“沉底物料无法重新搅拌起来混合”等问题。在待混合液体和其他待混合物料的连续自循环流动过程中，其他待混合物料会不断与待混合液体相互碰撞混合，因此其他待混合物料与待混合液体更加容易掺混搅拌均匀。由于流入混合筒进液管2内的物料和液体只能通过分流管3的出液孔31流回到混合筒I中，而混合筒进液管2上的每组分流管3位于混合筒I内部的不同深度，因此待混合液体和其他待混合物料会从不同深度的不同方位流回到混合筒I中，这促进了不同深度层面的物料之间相互碰撞混合，从而有助于待混合液体与其他待混合物料的均匀混合。由于液体泵4的工作频率是可调的，因此自循环过程的流速是可以调整的，因此该自循环式搅拌装置能根据不同特性的混合物料灵活调整混合动力，以达到充分混合均匀的效果。
[0032]其中，该自循环式搅拌装置可以包括如下的具体实施方案:
[0033](I)属于同一组分流管3的多根分流管3最好均布在混合筒进液管2的同一水平面上，这使得每组分流管3所在的水平面都是间隔相等弧度就有一根分流管3。每根分流管3的出液孔31均面向逆时针方向，或者每根分流管3的出液孔31均面向顺时针方向，这使得每根分流管3的出水均是逆时针流动或者均是顺时针流动。在实际使用中，混合筒I内部的待混合液体的液面高度最好高于最上面一组分流管3的所在高度，在每组分流管3所在的水平面都是间隔相等弧度就有一根分流管3的情况下，使每根分流管3的出水均是逆时针流动或者均是顺时针流动，这会使混合筒I内的水流出现逆时针搅拌涡流或顺时针搅拌涡流。由于混合筒I内部的不同深度存在至少两组分流管3，并且每根分流管3的出液孔31均面向同一方向，因此混合筒I内部至少会在两个深度层面出现方向相同的水流推动力，并且这两个深度层面的水流推动力会协同作用，从而大幅提升搅拌涡流的搅拌效果，这实现了待混合液体和其他待混合物料在混合筒I内不同深度水平面的连续搅拌混合，极大了提升了待混合液体与其他待混合物料的混合效果，促进了待混合液体与其他待混合物料的均匀混合，远远好于现有技术中的搅拌装置。
[0034](2)在每个分流管3上，出液孔31的数目至少为四个，并且出液孔31最好沿水平方向均布在分流管3的同一侧管壁上，这可以使每个分流管3上至少存在四个不同的出水位置，并且这些出水位置等间距排布，从而可以大大提升所形成搅拌涡流的搅拌动力，以促进待混合液体与其他待混合物料的均匀混合。
[0035](3)在每根分流管3上，每个出液孔31的孔径均大于分流管3的管径的十分之一，并且小于分流管3的管径的二分之一。由于每个出液孔31的孔径均小于分流管3的管径，因此分流管3内的流体(该流体可以是单纯的待混合液体，也可以是携带其他待混合物料的待混合液体)会形成一定的压力；当分流管3内的流体由出液孔31喷出时，会对出液孔31附近的流体形成一定的冲击力，这促进了待混合液体与其他待混合物料的碰撞混合。每个出液孔31的孔径均大于分流管3的管径的十分之一，并且小于分流管3的管径的二分之一，这既可以保障流体由分流管3内流出的速度，又可以使出液孔31所喷出流体具有较大的冲击力，从而使所形成搅拌涡流具有较大的搅拌动力，以促进待混合液体与其他待混合物料的均匀混合。
[0036](4)出液孔31与混合筒进液管2的距离越远，出液孔31的孔径越大；出液孔31与混合筒进液管2的距离越近，出液孔31的孔径越小。由于搅拌涡流在转动过程中，越靠近搅拌涡流的中心其他待混合物料的聚集量越多，而分流管3均是固定在混合筒进液管2，混合筒进液管2的所在位置就是搅拌涡流的中心，因此越靠近混合筒进液管2，其他待混合物料越容易过量沉积。减小出液孔31的孔径可以增大出液孔31所喷出流体的冲击力，因此距离混合筒进液管2越近的出液孔31其孔径越大，可以有效防止其他待混合物料在搅拌涡流的中心过量沉积。
[0037](5)设于混合筒进液管2上的至少两组分流管3最好均布在混合筒I内部的不同深度，这样每组分流管3所形成的搅拌涡流就会依据混合筒I的深度均布在混合筒I内部，这有助于不同深度搅拌涡流的协调作用，从而能够有效带动整个混合筒I内部的流体充分搅动，避免发生局部沉积现象，促进了待混合液体与其他待混合物料的均匀混合。
[0038](6)混合筒出液口 11至少为三个，并且均布在混合筒I的底部；每个混合筒出液口 11均通过第一管道5与液体泵4的进液口连通；由于其他待混合物料会随着待混合液体从混合筒出液口 11流到第一管道5，因此在混合筒I的底部均布至少三个混合筒出液口 11可以使处于混合筒I底部不同位置的其他待混合物料都能流入到第一管道5中参与循环，这有效地防止了其他待混合物料沉积到混合筒I的底部，促进了待混合液体与其他待混合物料的均匀混合。
[0039](7)科研试验中所使用的混合筒I的口径一般I?3m之间。在实际应用中，混合筒进液管2最好是由混合筒I中轴线伸入到混合筒I的内部，这不仅可以方便分流管3的固定，也可以促进混合筒I内产生搅拌涡流。
[0040](8)混合筒I的侧壁上由上至下均布有至少三个取样窗口 12，这些取样窗口 12可以实现对混合筒I内不同深度处的混合物料进行实时取样，为不同的试验需要提供观测窗口和取样平台。在实际应用中，取样窗口 12最好均设于混合筒I的外侧侧壁上，这可以方便进行取样操作；而取样窗口 12的数目最好为9个，这既可以满足对混合筒I内不同深度处进行观察取样的精度需求，也可以保障该自循环式搅拌装置具备易于制造的优点。
[0041](9)混合筒I最好采用透明材料制成，并且混合筒I的侧壁上由下至上设有容量体积刻度值；这可以第一时间直观精确地读取筒内流体的体积，从而为控制循环速度提供参考数据。
[0042](10)该自循环式搅拌装置还可以包括:调节液体泵4工作频率的变频器；该变频器与液体泵4电连接，并调节液体泵4的工作频率，从而控制循环流动速度。在实际应用中，液体泵4最好采用一台管径为六寸的轴液体泵，变频器最好采用一台最大功率为15kw的变频器；该自循环式搅拌装置的工作频率与流体的平均流速之间可以保持如图4所示对应关系，通过调整变频器的工作频率可以实时调节液体泵4的转数，从而实现对混合筒I流体的自循环流速进行调节控制，以达到根据不同特性的混合物料灵活调整混合动力的目的。
[0043]需要说明的是，该自循环式搅拌装置的每个部件的尺寸大小可以根据科研试验或其它用途所需的混合能力进行确定。该自循环式搅拌装置也可与排水装置配合使用，例如将第二管道6与排水管道连通，并且混合筒进液管2和排水管道上可以均设有阀门；当混合筒进液管2上的阀门打开，而排水管道上的阀门关闭时，该自循环式搅拌装置可以进行自循环混合；当混合筒进液管2上的阀门关闭，而排水管道上的阀门打开时，该自循环式搅拌装置可以将混合筒I内的流体输出。该自循环式搅拌装置不仅易于清洗，而且可以反复重复利用，实现了节能省电、环保低噪、全自动控制等优点。
[0044]由上述技术方案可以看出，本发明实施例不仅成本低廉、易于制造，而且能够使不同深度层面的物料充分混合流动，还能根据不同特性的物料灵活调整混合动力，因此能够使物料充分均匀混合，达到良好的混合效果。
[0045]为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面通过一组实施例，并结合相应附图对本发明作进一步说明，但下述实施例并不构成对本发明的限制。
[0046]实施例一
[0047]如图1至图3所示，一种自循环式搅拌装置，采用了上述内容中所述的本发明的技术方案，其特别之处可以包括:
[0048]混合筒I采用一个底面直径lm，高2m的有机玻璃圆筒；在混合筒I的外侧侧壁上由上至下均布有9个取样窗口 12，相邻两个取样窗口 12之间的距离为0.2m;在混合筒I的底部均布有三个混合筒出液口 11 ;混合筒进液管2由混合筒I中轴线伸入到混合筒I的内部。
[0049]混合筒进液管2采用管径为150mm的铸铁圆管；第一管道5采用管径为IOOmm的高强度PVC (Polyvinyl chloride polymer,聚氯乙烯)圆管；第二管道6包括一个总路管道和三个分支管道，每个分支管道各与一个混合筒出液口 11连通，并且三个分支管道均与总路管道连通，总路管道和三个分支管道均采用管径为IOOmm的高强度PVC圆管，这可以使其他待混合物料随着待混合液体更加均匀的力从混合筒I中流出。
[0050]混合筒进液管2上设有两组分流管3，每组分流管3包括三根分流管3 ;下面一组分流管3与混合筒I的底部相距30cm ;上面一组分流管3与混合筒I的底部相距IOOcm ;每根分流管3的管径为5cm，长度为45cm ;每根分流管3的上表面均布四个出液孔31，相邻两个分流管3之间的距离为IOcm,由内向外方向其孔径依次为0.5cm、l.0cm、l.5cm、2.0cm。
[0051]液体泵4采用现有技术中管径为六寸的轴流泵；变频器采用一台最大功率为15kw的变频器；该变频器的工作频率与流体的平均流速之间可以保持如图4所示对应关系，通过调整变频器的工作频率可以实时调节液体泵4的转数，从而可以实现对混合筒I流体的自循环流速进行调节控制，可以达到根据不同特性的混合物料灵活调整混合动力的目的。
[0052]搅拌效果测试实验一:
[0053]在研究泥沙絮凝变化规律的科研试验中，使用本发明实施例一所提供的自循环式搅拌装置对清水和天然细颗粒泥沙进行混合，变频器的工作频率采用25HZ，经过1.2小时时间后，清水和细颗粒泥沙充分均匀混合，满足了研究细颗粒泥沙絮凝沉降科研试验中的要求；其搅拌效果远好于现有搅拌装置，搅拌时间也比现有搅拌装置大幅缩短。
[0054]搅拌效果测试实验二:
[0055]在进行水利水电工程取排水实体模型试验研究的科研试验中，使用本发明实施例一所提供的自循环式搅拌装置对清水和模型沙粉煤灰进行混合，变频器的工作频率采用20HZ，经过0.85小时时间后，清水和粉煤灰充分均匀混合，满足了实体模型试验进口水沙条件科研试验中的要求；其搅拌效果远好于现有技术中的搅拌装置，搅拌时间也比现有搅拌装置大幅缩短。
[0056]综上可见，本发明实施例不仅成本低廉、易于制造，而且能够使不同深度层面的物料充分混合流动，还能根据不同特性的物料灵活调整混合动力，因此能够使物料充分均匀混合，达到良好的混合效果。
[0057]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种自循环式搅拌装置，其特征在于，包括:混合筒(I)、混合筒进液管(2)、液体泵(4)、第一管道(5)和第二管道(6)； 混合筒进液管(2)的下部由混合筒(I)的顶部竖直伸入到混合筒(I)的内部，并且混合筒进液管(2)的底端密封； 混合筒(I)内部的混合筒进液管(2)上设有至少两组分流管(3)，并且每组分流管(3)位于混合筒(I)内部的不同深度；每组分流管(3)包括至少三根分流管(3);每根分流管(3)均水平固定在混合筒进液管(2)上，并且与混合筒进液管(2)连通；每根分流管(3)上均设有多个将分流管(3 )与混合筒(I)连通的出液孔(31); 混合筒(I)的底部设有混合筒出液口( 11);混合筒出液口( 11)通过第一管道(5 )与液体泵(4 )的进液口连通；液体泵(4 )的出液口通过第二管道(6 )与混合筒进液管(2 )的顶端连通。
2.根据权利要求1所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，属于同一组分流管(3)的多根分流管(3)均布在混合筒进液管(2)的同一水平面上。
3.根据权利要求2所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，每根分流管(3)的出液孔(31)均面向逆时针方向，或者每根分流管(3)的出液孔(31)均面向顺时针方向。
4.根据权利要求3所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，在每个分流管(3)上，出液孔(31)沿水平方向均布在分流管(3)的同一侧管壁上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，在每根分流管(3)上，每个出液孔(31)的孔径均大于分流管(3)的管径的十分之一，并且小于分流管(3)的管径的二分之一； 出液孔(31)与混合筒进液管(2 )的距离越远，出液孔(31)的孔径越大；出液孔(31)与混合筒进液管(2)的距离越近，出液孔(31)的孔径越小。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，设于混合筒进液管(2)上的至少两组分流管(3)均布在混合筒(I)内部的不同深度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，混合筒出液口(11)至少为三个，并且均布在混合筒(I)的底部；每个混合筒出液口( 11)均通过第一管道(5)与液体泵(4)的进液口连通。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，混合筒(I)的侧壁上由上至下均布有至少三个取样窗口(12)。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，混合筒(I)采用透明材料制成，并且混合筒(I)的侧壁上由下至上设有容量体积刻度值。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的自循环式搅拌装置，其特征在于，还包括:调节液体泵(4)工作频率的变频器；该变频器与液体泵(4)电连接，并调节液体泵(4)的工作频率，从而控制循环流动速度。
【文档编号】B01F5/10GK103877885SQ201410143722
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】吉祖稳, 董占地, 胡海华, 王党伟 申请人:中国水利水电科学研究院