一种搅拌设备的制作方法

本实用新型涉及化工产品制造领域，特别是涉及一种搅拌设备。

背景技术：

气体与固体金属的反应较难控制，以制备氢化钠为例，这是由于钠与氢气反应放出的热量难以排出和传质的阻力作用使反应不完全。合理的解决办法是将熔融态的钠金属以微小的液滴形式分布于煤油等惰性液体中，同时将氢气通入惰性液体以实现氢化钠的制备。

目前，一种实现上述解决办法的搅拌设备，其结构如图1所示，该搅拌设备通过轴流式搅拌器021旋转将反应釜01的气相内气体吸入反应釜01的液相中，并通过涡轮式搅拌器022将液相内的较大气泡打散成微小的气泡，以便于反应气体与熔融态的金属充分反应。

由于涡轮式搅拌器022在旋转时会使液相的液面高度忽高忽低，进而将造成反应气体无法被吸入液相内，进而会降低氢化钠的生产效率；而且用于打散气泡的涡轮式搅拌器022具有较大的功率准数，为了降低其消耗功率，需要减小其桨叶的设计长度并通过减速机07降低电机04的输出转速，使桨叶端部的线速度下降，进而降低氢化钠的生产效率；此外，上述搅拌设备的下轴02为刚性轴，为了使设备不引起共振，在反应釜01的底部设置轴承011以保证下轴02在高转速下运转，但是该轴承011容易损坏，需要工作人员频繁地爬入反应釜01内，给安全生产带来了一定的隐患。

因此，如何提供一种将反应气体吸入反应釜液相内的搅拌设备是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种搅拌设备，该搅拌设备能够将反应气体源源不断地吸入液相内，并且不受液面忽高忽低的影响，解决了气体与液态金属反应效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种搅拌设备，包括：反应釜；设于所述反应釜内的下轴；设于所述下轴顶部的下联轴器；具有桨叶并套设于所述下轴的轴流搅拌器；其中，所述下联轴器开设用以与所述反应釜内的气相空间连通的吸气孔；所述下轴内部设有与所述吸气孔连通的空腔；所述桨叶内设有与所述空腔连通和用以与所述反应釜内的液相空间连通的空心夹层。

优选地，还包括套设于所述下轴底部、用以搅散所述反应釜内液相内气泡和液态金属的锯齿圆盘搅拌器。

优选地，还包括：穿设于所述反应釜顶部轴孔的上轴；其中，所述上轴的底部设有用以与所述下联轴器相连的上联轴器；与所述上轴的顶部连接、用以驱动所述上轴转动的电机。

优选地，还包括设于所述反应釜和所述电机之间、用以密封所述反应釜顶部轴孔并支撑所述电机的高速密封器。

优选地，所述下轴具体为柔性轴。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的搅拌设备，通过在下轴设置用于和反应釜内气相连通的空腔，并通过在轴流搅拌器的桨叶设置与上述空腔连通、并用于和反应釜内液相连通的空心夹层将反应釜内的反应气体不断地吸入反应釜的液相内。具体来说，当下轴高速旋转时，桨叶端部的线速度很大，进而根据伯努利方程可知桨叶端部的压强会小于下轴顶端处反应气体的压强，在这种压力差的作用下，反应气体将依次经过空腔和空心夹层进入液相，并且这种压力差的大小仅与桨叶端部的线速度有关而不受反应釜内液面高度的影响，进而使气体和液态金属的反应效率提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中搅拌设备的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的搅拌设备的结构示意图；

图3为图2中轴流搅拌器的桨叶的截面图；

图4为图2中锯齿圆盘搅拌器的结构示意图；

其中，

01-反应釜、011-轴承、02-下轴、021-轴流式搅拌器、022-涡轮式搅拌器、03-上轴、04-电机、05-机械密封、06-机架、07-减速机、1-反应釜、11-釜盖、2-下轴、21-轴流搅拌器、211-定位套筒、212-桨叶、22-锯齿圆盘搅拌器、221-轴套、222-锯齿叶片、23-下联轴器、3-上轴、31-上联轴器、4-电机、5-高速密封器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为现有技术中搅拌设备的结构示意图；图2为本实用新型所提供的搅拌设备的结构示意图；图3为图2中轴流搅拌器的桨叶的截面图；图4为图2中锯齿圆盘搅拌器的结构示意图。

本实用新型所提供的一种搅拌设备，如图2所示，该搅拌设备包括：反应釜1，设于反应釜1内的下轴2，设于下轴2顶部的下联轴器23，以及套装于下轴2的轴流搅拌器21，其中，下联轴器23开设能够与反应釜1内气相空间连通的吸气孔，下轴2内设置与吸气孔连通的空腔，轴流搅拌器21包括套设于下轴2的定位套筒211和设于定位套筒211外轮廓的桨叶212，且桨叶212设置与上述空腔连通并连通反应釜1内液相空间的空心夹层。具体来说，下联轴器23位于反应釜1液面上方的气相空间内，下轴2的下半部分和轴流搅拌器21浸没于反应釜1下方的液相空间内，当下轴2进行转动时，桨叶212端部的线速度较大，而下联轴器23吸气孔处的线速度较小，进而根据伯努利方程以及流体力学的相关知识可知桨叶212端部的压强会小于吸气孔处的压强，进而在上述压力差的作用下反应气体将依次经过下联轴器23的吸气孔、下轴2内的空腔和桨叶212的空心夹层到达反应釜1的液相内，进而实现气体与液态金属的反应。由于上述压强差的大小主要取决于桨叶212端部的线速度和下联轴器23吸气孔处的线速度(即下轴2的转速)，而与反应釜1内液相的液面高度是否变化无关，因此反应气体能够源源不断地进入液相并与液态金属进行反应，提高了反应的效率。

更进一步来讲，根据伯努利方程可知，流体的压力势能、动能以及重力势能的和为常数，沿下联轴器23的吸气孔、下轴2的空腔以及桨叶212的空心夹层这一气体通路，由于反应气体的密度较小且高度变化量相对较小，因此反应气体的重力势能变化可以忽略不计，也就是说在本搅拌设备内，反应气体的压力势能与动能的和为常数，若反应气体的速度越大，则反应气体的动能越大，并相应地使其压力势能越小，也即反应气体的压力越小，进而使反应气体能够源源不断地从气相经过上述气体通路进入液相内。

需要说明的是，如图3所示，上述桨叶212内的空心夹层与下轴2空腔的连通具体为在桨叶212空心夹层的底部(即定位套筒211)朝下轴2的方向开孔实现与下轴2内部的空腔连通；上述吸气孔的一端与下轴2的空腔连通，其另一端的开设位置以及朝向本文不作出具体限定，只要能够保证其始终与反应釜1内的气相空间连通即可，并且吸气孔优选设置多个并且均匀分布，以保证下轴2旋转的稳定；下轴2的空腔优选为圆柱形，并且与下轴2同轴设置，以保证下轴2转动的稳定性。

作为优选，上述桨叶212可以通过两个弧形板焊接制成，并且两个弧形板之间构成供反应气体进入反应釜1液相的空心夹层。当然，上述桨叶212也可以通过一块板材加工或者通过浇注等一体成型的方式制成。

为了降低功耗，如图2所示，下轴2的底部设置锯齿圆盘搅拌器22来将进入反应釜1液相内的大气泡搅散成小气泡。具体来说，如图4所示，锯齿圆盘搅拌器22包括用于套装于下轴2底端的轴套221，其中，轴套221呈圆盘形，以及设于轴套221外轮廓的锯齿叶片222。相较于现有技术中的涡轮式搅拌器022，锯齿圆盘搅拌器22的功率准数更小，因此锯齿圆盘搅拌器22可以在高转速下运转，并且可以将其轴套221的尺寸设计的大一些，进而使锯齿叶片222的线速度增大，以提升打散液相内大气泡的效果，以及克服液态金属的表面张力，使液态金属分散为细小的液滴，进而利于反应气体与液态金属充分接触，提高了反应的效率和完全程度。

其中，上述锯齿叶片222可以组装于轴套221的外轮廓，也可以通过焊接等方式将锯齿叶片222固定于轴套221的外轮廓。此外，轴套221与下轴2连接的方式可以参照现有技术，本文不再展开。当然，上述设置方式也同样适用于轴流搅拌器21。

需要说明的是，“功率准数”是一种用于衡量电器消耗功率大小的系数，若功率准数越大，则消耗的功率越高，进而需要更大型号的驱动电机。由于锯齿圆盘搅拌器22的功率准数较小，因此可以选用小型号且价格低廉的电机4，进而节省了本搅拌设备的制造成本。

如图2所示，本搅拌设备还包括：穿设于反应釜1顶部轴孔的上轴3，且上轴3的底部设有用以与下联轴器23相连的上联轴器31，上轴3的顶部直接连接有用来驱动上轴3转动的电机4。反应釜1顶部的釜盖11上设有供上轴3穿过的轴孔，上轴3的下半部分穿过该轴孔进入反应釜1内并通过上联轴器31与下联轴器23的配合实现与下轴2的固定连接，进而当电机4驱动上轴3转动时，与上轴3视为同一旋转体的下轴2也进行旋转，进而促进反应釜1内的反应。此外，由于下轴2底端的锯齿圆盘搅拌器22具有较小的功率准数，因此可以将上轴3与电机4的输出轴直接连接，也即取消如图1现有技术中电机04与上轴03之间的减速机07，以提高锯齿圆盘搅拌器22端部的线速度，进而提高了本搅拌设备的生产效率。

可以理解的是，由于本搅拌设备无需设置减速器07，这样一方面使本搅拌设备上半部分的质量减小，不至于使本搅拌设备“头重脚轻”，进而可以使本搅拌设备大型化；另一方面还节省了减速器07的制造和维护成本。

如图1所示，由于现有技术中的搅拌设备具有减速器07，因此实现上轴03与釜体01之间的机械密封05通常为低速密封器，显然，这种低速密封器无法适用于本搅拌设备中上轴3的高速运转。

如图2所示，本搅拌设备还包括设于反应釜1和电机4之间的高速密封器5，高速密封器5一方面用来密封反应釜1顶部的轴孔并包覆上轴3位于反应釜1上方的部分，以起到密封的作用，另一方面，高速密封器5用来支撑电机4，以起到如图1现有技术中机架06的支撑作用，进而使整个搅拌设备的结构更加紧凑，并且减少了多个部件所带来的加工误差和安装误差。

需要说明的是，上述高速密封器5的功能原理可以参照现有技术，本文不再赘述，且其具体型号应根据实际情况选定。

由于电机4直接将转矩传递给下轴2，使下轴2具有很高的转速，因此可将下轴2设计为柔性轴，进而无需在反应釜1的底部设置容易损坏的轴承011，降低了本搅拌设备的维护成本，并降低维修人员进入反应釜1的频率，在一定程度上保障了维修人员的安全。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，所采用的“顶”和“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是限定所指的元件或部分必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上对本实用新型所提供的搅拌设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。