配浆机及配浆系统的制作方法

本发明涉及搅拌设备领域，特别地，涉及一种配浆机及配浆系统。

背景技术：

煅烧高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中；良好的可塑性和高的粘结性；优良的电绝缘性能；良好的抗酸溶性；很低的阳离子交换量；以及较好的耐火性等理化性质。因此，煅烧高岭土用途十分广泛，主要应用于造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业中。在这些行业应用时，大部分需要将煅烧高岭土和其他原料配比成浓度为60％左右的高浓度浆料再进行处理。在现有技术中，高浓度配浆采用的设备主要是高速分散搅拌机。高速分散搅拌机的工作部件是叶轮，最常用的是锯齿圆盘式叶轮，叶轮由高速旋转的分散轴带动。高速分散搅拌机中的粉体直接给入，要求粉液接触面积大；高速分散搅拌机兼起混合和分散作用，在高速分散搅拌机操作的初始阶段，高岭土等粉体原料堆在液体原料的上面，此时宜采用低速度进行混合，以防止粉料飞扬，然后再提高转速增高分散能力，实际证明，叶轮端部的圆周速度必须达到10m/s时，才能获得比较满意的分散效果，但是叶轮圆周速度也不可过高，否则会造成浆料飞溅使圆盘叶轮过多暴露而导致混入空气，可能破坏叶轮下方已形成的层流状态，使分散效率下降且无谓地增加了功率消耗，矩齿状分散盘的切线速度一般在10-15m/s，配浆时间长，整机能耗高。

因此，现有的高速分散搅拌机存在配浆时间长和整机能耗高，是一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种配浆机及配浆系统，以解决现有的高速分散搅拌机存在配浆时间长和整机能耗高的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种配浆机，包括：用于配制浆料的工作部以及为工作部提供动力的设备驱动单元，工作部包括：工作腔、与工作腔连通的用于注入液体原料的进浆口、注入粉体原料的进粉口、与设备驱动单元相连用于将工作腔内的液体原料和粉体原料配成浆料的双层转子、以及将浆料排出的出浆口，双层转子上包括沿周向布置的多个转子叶片及环绕多个转子叶片的外围设置且开口朝向进粉口的环形混料腔，多个转子叶片用于在设备驱动单元的带动下产生负压以将液体原料和粉体原料抽入到环形混料腔内进行剪切、分散和混合。

进一步地，双层转子包括内层转子及与内层转子固定连接的外层转子，内层转子包括与设备驱动单元相连的轮盘及周向均匀布置于轮盘第一轴向侧壁边缘上的多个转子叶片；外层转子包括与转子叶片固定连接的固定盘及固定连接在固定盘上且位于轮盘的外圈之外的环形延伸部，环形延伸部沿轮盘的轴向延伸，延伸部、固定盘、转子叶片和轮盘依次合围以形成环形混料腔，延伸部上设置有与多个转子叶片相对应用于排出浆料的排浆孔。

进一步地，配浆机还包括设置在内层转子的外圈与外层转子的延伸部之间用于对双层转子产生的流场进行阻扰以加剧浆料的挤压、剪切和摩擦的筛网板，筛网板上均匀布置有筛网孔。

进一步地，配浆机还包括设置在工作腔端部的进粉端板，进粉口向上倾斜设置于进粉端板上，筛网板固定连接在进粉端板上。

进一步地，工作部还包括设置在进浆口和工作腔之间的进料腔。

进一步地，工作腔与进料腔相连，工作腔和进料腔轴向设置在工作部上，出浆口径向设置在工作部上。

进一步地，还包括与工作部相连的传动部及连接在设备驱动单元和传动部之间用于支撑传动部的支撑座，传动部包括套设有内层转子的传动轴、套设于传动轴上的轴承、以及设置在设备驱动单元和传动轴之间用于将设备驱动单元产生的动力传递给双层转子的联轴器。

进一步地，传动部还包括设置在传动轴的两端且与传动轴一体成型设计用于对传动轴进行轴密封的机械密封组件。

根据本发明的另一方面，还提供一种配浆系统，配浆系统还包括与出浆口和进浆口相连的浆料罐，浆料罐用于向进浆口注入液体原料以及接收双层转子通过离心力排出的浆料并将浆料再次注入进浆口。

进一步地，配浆系统还包括与出浆口相通的阀体及与阀体和进粉口相连的自控装置，阀体包括入口、第一出口和第二出口，入口与出浆口相通，第一出口与浆料罐相通，自控装置用于当浆料罐内的浆料的浓度达到设定浓度时，停止向进粉口注入粉体原料，并控制阀体进行阀门切换，关闭第一出口，将工作腔内的浆料从第二出口泵出。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的配浆机及配浆系统，采用在工作部中设置双层转子，通过双层转子中的转子叶片产生的负压将液体原料和粉体原料抽入环形混料腔内，并在环形混料腔内对抽入的液体原料和粉体原料进行剪切、分散和混合，形成高浓度浆料，从而防止了浆料飞溅、提升了切线速度、减少了配浆时间、降低了吨产品能耗。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明配浆机优选实施例的主视结构示意图；

图2是本发明配浆机优选实施例的左视结构示意图；

图3是图1中工作部优选实施例的结构示意图；

图4是图3中沿D-D向的剖面结构图；

图5是带有筛网板的双层转子优选实施例的结构示意图；

图6是图3中双层转子优选实施例的结构示意图；

图7是图6中沿A-A向的剖面结构示意图；

图8是图3中外层转子优选实施例的侧面结构示意图；

图9是图8中沿K-K向的剖面结构示意图；

图10是图3中内层转子优选实施例的剖面结构示意图；

图11是图10中沿C-C向的剖面结构示意图；

图12是图3中筛网板优选实施例的结构示意图。

附图标号说明：

10、工作部；20、设备驱动单元；11、工作腔；12、双层转子；13、进浆口；14、进粉口；121、内层转子；122、外层转子；1211、轮盘；1212、转子叶片；1221、固定盘；1222、延伸部；12221、排浆孔；15、筛网板；151、筛网孔；16、进粉端板；17、进料腔；18、出浆口；30、传动部；40、支撑座；152、固定部；153、筛网部；123、环形混料腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1、图3和图7，本发明的优选实施例提供了一种配浆机，包括：用于配制浆料的工作部10以及为工作部10提供动力的设备驱动单元20，工作部10包括：工作腔11、与工作腔11连通的用于注入液体原料的进浆口13、注入粉体原料的进粉口14、与设备驱动单元20相连用于将工作腔内的液体原料和粉体原料配成浆料的双层转子12、以及将浆料排出的出浆口18，双层转子12上包括沿周向布置的多个转子叶片1212及环绕多个转子叶片1212的外围设置且开口朝向进粉口14的环形混料腔123，多个转子叶片1212用于在设备驱动单元20的带动下产生负压以将液体原料和粉体原料抽入到环形混料腔123内进行剪切、分散和混合。其中，设备驱动单元20可以为电机，双层转子12包括靠近进粉口14设置的内层转子121及远离进粉口14设置的外层转子122，内层转子121和外层转子122之间可以固定连接，也可以一体成型设计，在双层转子12的内层转子121和/或外层转子122的相应位置上设置有转子叶片1212来产生流场，从而将进浆口13注入的液体原料和进粉口14注入的粉体原料抽入工作腔11和环形混料腔123内。转子叶片1212可以设置在内层转子121和/或外层转子122的外圆周上、或是内层转子121和/或外层转子122两侧侧壁上。并且在内层转子121与和外层转子122之间且环绕在转子叶片1212的外圆周上设置有一端开口的环形混料腔123，转子叶片1212抽入的液体原料和粉体原料在环形混料腔123内进行剪切、分散和混合，以配合成高浓度浆料。

相比于现有技术，本实施例提供的配浆机，采用在工作部中设置双层转子，通过双层转子的转子叶片产生的负压空气将液体原料和粉体原料抽入环形混料腔内，并在双层转子的环形混料腔内对抽入的液体原料和粉体原料进行剪切、分散和混合，形成高浓度浆料，从而防止了浆料飞溅、提升了切线速度，双层转子的切线速度达到了30～40m/s，剪切分散效果好、配浆时间短，吨产品能耗较低。在现有技术中，高速分散搅拌机采用矩齿状分散盘结构，采用锯齿圆盘式叶轮来破坏层流结构，但是锯齿圆盘式叶轮的厚度薄，容易磨损，并且磨损后容易导致设备振动大，而本实施例中采用双层转子，转子叶片的厚度比较厚，不容易磨损，因而设备的振动小。另外，在现有技术中，高速分散搅拌机粉体直接给入，要求粉液接触面大，而在本实施例中，由双层转子旋转产生的负压，将粉体直接抽入工作腔，粉液接触面小，设备结构紧凑。

优选地，请见图3至图7，本实施例提供的配浆机，双层转子12包括内层转子121及与内层转子121固定连接的外层转子122，内层转子121包括与设备驱动单元20相连的轮盘1211及周向均匀布置于轮盘1211第一轴向侧壁边缘上的多个转子叶片1212。具体地，在本实施例中，转子叶片1212的数量为6个且向同一个方向倾斜设置。当然，转子叶片1212的数量也可以设为其他的数量，例如8个或者12个，均在本专利的保护范围之内。转子叶片1212包括与轮盘1211相连的连接部及与连接部固定连接用于对粉体原料进行剪切和分散的切刃部。切刃部的切口沿轮盘1211的周向方向布置。轮盘1211的外圈上间隔设置有凸部及与凸部固定连接的凹部，转子叶片1212与凸部固定连接。如图8和图9所示，外层转子122包括与转子叶片1212固定连接的固定盘1221及固定连接在固定盘1221上且位于轮盘1211的外圈之外的环形延伸部1222，延伸部1222沿轮盘1211的轴向延伸，延伸部1222、固定盘1221、转子叶片1212和轮盘1211依次合围以形成环形混料腔123，延伸部1222上设置有与多个转子叶片1212相对应用于排出浆料的排浆孔12221。具体地，排浆孔12221的设置位置与转子叶片1212的位置相对应，可以在相应位置上设置一个排浆孔12221对应一个转子叶片1212，也可以在相应位置上设置多个排浆孔12221对应一个转子叶片1212。多个转子叶片1212固定连接在轮盘1211和固定盘1221之间。外层转子122可通过连接元件与多个转子叶片1212固定连接。连接元件可以是螺钉，或是螺栓等。排浆孔12221的形状可以为圆形、方形或长条形，当然也可以为其他形状，例如椭圆形，在此不做限定，均在本专利的保护范围之内。

本实施例提供的配浆机，其工作原理如下所示：

双层转子12在设备驱动单元20的带动下产生旋转运动，转子叶片1212在旋转过程中产生负压，将进浆口13注入的液体原料和进粉口14注入的粉体原料抽入到工作腔11内，并在双层转子12的环形混料腔123内将液体原料和粉体原料进行剪切、分散和混合后，在排浆孔12221处排出，从而在工作腔11、环形混料腔123和排浆孔12221之间形成环流，最终将液体原料和粉体原料配制成浆料。

相比于现有技术，本实施例提供的配浆机，通过内层转子和外层转子共同形成的双层转子所产生的负压将液体原料和粉体原料抽入工作腔，且将转子叶片设置在轮盘和固定盘之间，通过在内层转子和外层转子之间形成的环形混料腔来对抽入的液体原料和粉体原料进行剪切、分散和混合以形成高浓度浆料，从而减少了配浆时间、降低了吨产品能耗。

可选地，请见图3和图12，本实施例提供的配浆机，还包括设置在内层转子121的外圈与外层转子122的延伸部1222之间形成的环形混料腔123处用于对双层转子12产生的流场进行阻扰以加剧浆料的挤压、剪切和摩擦的筛网板15，筛网板15上均匀布置有筛网孔151。具体地，筛网孔151按大小和形状的不同在筛网板15上分两排布置，其中，筛网板15与转子叶片1212对应处设置成一排小孔，筛网板15与轮盘1211对应处设置成一排大孔。在本实施例中，双层转子12产生的流场，直接被筛网板15阻扰，从而在环形混料腔123处加剧物料之间的挤压、剪切和摩擦，挡流扰流效果强。在本实施例中，筛网板15固定设置在环形混料腔123处，旋转的双层转子12产生的流场，直接被筛网板15阻扰，从而强剧物料间的挤压剪切摩擦，挤压剪切摩擦后变小的物料通过筛网孔151进行渗出。

在现有技术中，通过高速分散搅拌机在筒壁上采用挡流板来破坏层流结构，加剧物料间的剪切摩擦，使得配浆均匀，但是挡流板距分散盘较远，挡流扰流效果不佳。而在本实施例中，通过在环形混料腔内设置筛网板，双层转子产生的流场，直接被筛网板阻扰，从而强剧物料间的挤压剪切摩擦，并且筛网板距双层转子非常近，挡流扰流效果很强。

进一步地，参见图1，本实施例提供的配浆机，还包括设置在工作腔11端部的进粉端板16，进粉口14向上倾斜设置于进粉端板16上，筛网板15固定连接在进粉端板16上。具体地，筛网板15整体呈空心的圆筒形，筛网板15包括与进粉端板16固定连接的固定部152以及与固定部152一体连接的筛网部153，在筛网部153上设置相应的筛网孔151。筛网孔151的形状可以为圆形、方形或长条形，当然也可以为其他形状，例如椭圆形，在此不做限定，均在本专利的保护范围之内。

在本实施例中，将进粉口14设置于进粉端板16上，并且将筛网板15固定连接在进粉端板16上，从而安装更方便，且使配浆机的结构更紧凑。

优选地，请见图1，本实施例提供的配浆机，工作部10还包括设置在进浆口13和工作腔11之间的进料腔17。在本实施例中，出浆口18和进浆口13之间通过外接的浆料罐相连，浆料罐用于将出浆口18排出的浆料输送至进料腔17内。进料腔17的作用主要有两个，第一用于容纳进浆口13注入的液体原料，第二用于容纳外接的浆料罐输送的浆料并将浆料传送至工作腔11内。具体地，工作腔11与进料腔17相连，工作腔11和进料腔17轴向设置在工作部10上，出浆口18径向设置在工作部10上。在本实施例中，出浆口18和进浆口13之间通过外接的浆料罐相连，从而使工作腔11、出浆口18、浆料罐、进浆口13和进料腔17依次相通，形成一个环流通道。浆料通过在环流通道内多次循环后，最终达到设定浓度的要求。

本实施例提供的配浆机，采用轴向进料和径向出料的方式，通过双层转子产生的流场将高浓度浆料输出工作腔外，能耗低且配浆效率高。

可选地，如图1所示，本实施例提供的配浆机，还包括与工作部10相连的传动部30及连接在设备驱动单元20和传动部30之间用于支撑传动部30的支撑座40，传动部30包括套设有内层转子121的传动轴、套设于传动轴上的轴承、以及设置在设备驱动单元20和传动轴之间用于将设备驱动单元20产生的动力传递给双层转子12的联轴器。在本实施例中，通过支撑座40的支撑及传动部30的动力传递，设备振动小。

进一步地，本实施例提供的配浆机，传动部30还包括设置在传动轴的两端且与传动轴一体成型设计用于对传动轴进行轴密封的机械密封组件。在本实施例中，配浆机为卧式设备，传动轴的密封设置了一体式双端面机械密封，保证浆料不会渗出设备。

本发明还提供一种配浆系统，包括上述的配浆机，配浆系统还包括与出浆口18和进粉口14相连的浆料罐，浆料罐用于向进浆口13注入液体原料以及接收双层转子12通过离心力排出的浆料并将浆料再次注入进浆口13。具体地，配浆系统还包括与出浆口18相通的阀体及与阀体和进粉口14相连的自控装置，阀体包括入口、第一出口和第二出口，入口与出浆口18相通，第一出口与浆料罐相通，自控装置用于检测浆料罐内的浆料的浓度，当浆料罐内的浆料的浓度达到设定浓度时，停止向进粉口14注入粉体原料，并控制阀体进行阀门切换，关闭第一出口，将工作腔11内的浆料从第二出口泵出。其中，自控装置包括PLC(Programable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、人机界面、变频器和控制柜。其中，PLC、人机界面和变频器可设置在控制柜内，用户可以在人机界面中进行触屏操控，由PLC控制阀体进行阀门切换，并通过变频器调节阀门切换的速度。

如图1至图5所示，本实施例提供的配浆系统，其工作原理如下所示：

配浆机中的主电机通过联轴器拖动传动轴和双层转子12，筛网板15固定设置在内层转子121的外圈与外层转子122的延伸部1222之间形成的环形混料腔123处。浆料罐内配置好水、分散剂或其他液体原料，由配浆机中的转子叶片1212产生的负压从进浆口13抽入到工作腔11和环形混料腔123内，同时外部高岭土或者其他粉体原料由设备产生的负压从进粉口14抽入工作腔11和环形混料腔123内，并在环形混料腔123处进行剧烈的冲击、剪切和分散，混合均匀的浆料通过离心力从出浆口18排出到浆料罐中，浆料罐中的浆料再次从进浆口13抽入到配浆机内部，并和进粉口14抽入的粉体再次剪切分散混合，如此反复循环，当浆料罐中的浆料浓度达到设定的浓度时，自控装置控制进粉口14停止进粉，并通过阀门切换，将排出的浆料不再送入浆料罐，而是直接泵送到下道工序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。