1.本实用新型涉及物料分散技术领域,具体为一种用于高分散的捏合式定转子组件及其转子结构。
背景技术:
2.在物料分散设备中,定转子组件是其中重要的部件,物料通过定子转动与定子之间产生的剪切力而实现分散,转子一般都是多个叶片构成,在分散过程中,物料跟随转子上的叶片进行转动,产生离心力往定子方向流动,通过速度差产生剪切对物料进行分散,当物料较多时,容易出现输送能力不足的问题,物料无法顺畅的跟随转子向外送出,影响分散效率和分散效果。
技术实现要素:
3.为了解决现有转子叶片分散过程中物料输送能力差,影响分散效率和分散效果的问题,本实用新型提供了一种用于高分散的捏合式定转子组件,其能够有效提升物料输送能力,保证分散效率和分散效果,同时,本实用新型还提供了对应的转子结构。
4.其技术方案是这样的:一种用于高分散的捏合式定转子组件,其包括转子和定子,其特征在于,所述转子包括盘体,所述盘体中心设置有轴套,所述轴套外周面设置有第一叶片,所述第一叶片外侧设置有转子环,所述定子上设置有定子环,所述定子环设置于所述转子环内侧或/和外侧,所述转子环和所述定子环上均开设有间隔布置的栅格。
5.其进一步特征在于,所述盘体上还设置有与所述轴套断开的第二叶片,所述第二叶片位于所述转子环内侧;
6.所述第一叶片与所述第二叶片均为后弯叶片或径向叶片;
7.所述第二叶片靠近所述轴套的一端为圆角;
8.相邻的两个所述第一叶片之间设置有所述第二叶片;
9.所述第一叶片与所述第二叶片总数为4-12个;
10.所述转子上方设置有粉体打散组件和固液分散环;
11.所述栅格径向布置;
12.所述栅格均倾斜布置,所述转子环上的栅格朝向所述第一叶片转动方向倾斜,所述转子环上的栅格倾斜方向与所述定子环上的栅格倾斜方向相反;
13.所述转子底部设置有刮底叶片。
14.一种转子结构,其特征在于,其包括盘体,所述盘体中心设置有轴套,所述轴套外周面设置有第一叶片,所述第一叶片外侧设置有转子环,所述转子环上开设有栅格。
15.其进一步特征在于,所述盘体上还设置有与所述轴套断开的第二叶片,所述第二叶片位于所述转子环内侧;
16.所述第一叶片与所述第二叶片均为后弯叶片或径向叶片;
17.相邻的两个所述第一叶片之间设置有所述第二叶片。
18.采用本实用新型后,转子上设置了从轴套延伸出去的第一叶片,具备良好的物料输送能力,能够让物料顺畅被转子向外带出,送至定子环处进行剪切分散,保证了分散效率和分散效果;进一步的,转子上还设置了与轴套断开的第二叶片,从轴套延伸出去的第一叶片带动物料旋转,物料经过第二叶片与轴套之间断开的间隙通过,实现了大圆弧过渡,流场顺畅,不会出现堵料、旋涡等降低效率的流场特征,受到离心力往外移动的物料部分经过转子环和定子环上的栅格,部分沿着定子环和转子环之间的间隙流动,在高速转子环和固定定子环之间存在很大的速度梯度,使得液体被强力剪切,总体上进一步的提高了分散效果,适用于;第二叶片靠近轴套的一端为圆角,使第二叶片在径向上呈现流线型,不会阻挡物料随离心力甩出,维持流场稳定,而栅格倾斜布置后,使得物料经过转子环的栅格时产生更大的速度流场,而经过定子环的栅格时变为减低的速度流场,获得更大的速度梯度来产生更强力的剪切力。
附图说明
19.图1为本实用新型带粉体打散组件和固液分散环的定转子组件示意图;
20.图2为本实用新型定转子组件横截面示意图;
21.图3为本实用新型定转子组件纵截面示意图;
22.图4为图2中u处放大示意图(带物料流动方向);
23.图5为图3中v处放大示意图(带物料流动方向);
24.图6为本实用新型转子结构示意图。
具体实施方式
25.见图1至图6所示,一种用于高分散的捏合式定转子组件,其包括转子1和定子2,转子1包括盘体1-1,盘体1-1中心设置有轴套1-2,轴套1-2外周面设置有至少两个第一叶片1-3,相邻的第一叶片1-3之间设置有与轴套1-2断开的第二叶片1-4,第一叶片1-3与第二叶片1-4间隔布置,本实施例中,第一叶片1-3和第二叶片1-4均为四个,采用的是两种叶片各为一半的结构,当然,第一叶片1-3和第二叶片1-4的数量可以进行自由组合,如三分之一与三分之二的组合等,第一叶片1-3可以带来更好的输送能力,但容易堵料,适用于中高粘度或中高固含的物料,第二叶片1-4减弱输送能力,但流场顺畅,不会堵料,适用于高粘度或超高固含的物料,根据不同物料的种类来进行选择即可。第二叶片靠近轴套的一端为圆角;使第二叶片在径向上呈现流线型,不会阻挡物料随离心力甩出,维持流场稳定。
26.第一叶片1-3和第二叶片1-4外侧设置有转子环1-5,定子2上设置有定子环2-1,本实施例中,转子环1-5为一个,定子环2-1为间隔的两个,两个定子环2-1分别设置于转子环1-5内侧和外侧,即一个定子环2-1是在第一叶片1-3(第二叶片1-4)和转子环1-5之间,转子环1-5和定子环2-1上均开设有均匀间隔布置的栅格3。
27.栅格的结构可以是径向布置或倾斜布置。
28.本实施例给出的是倾斜布置的结构,具体为:转子环1-5上的栅格3朝向第一叶片1-3转动方向倾斜,转子环1-5上的栅格3倾斜方向与定子环2-1上的栅格3倾斜方向相反,因为这样可以产生更强的剪切力,原因分析如下:可参考图4,首先分析转子的第一叶片1-3和第二叶片1-4的叶端流体速度方向,由一个圆周方向相切的速度u以及一个与叶片曲线相切
的径向甩出速度w组成。速度u与定转子间剪切效果相关,一般设计中会取较大的u值来获得强力剪切效果,而速度w则虽与速度u相关,但主要由设计流量决定,那么在现有设备的设计中,w的值要小于u非常多,这就使得其合成速度v(即液体实际甩出速度)与叶片倾斜方向相反。然后分析定子栅格倾斜方向的影响:定子的栅格3的设计作用为消除部分叶片甩出流体的切向速度,使其最终通过速度沿栅格轴线,及液体经过栅格时速度迅速降低,方向略微改变,在定转子间产生巨大的速度梯度,实现物料的剪切。从能量转换的角度来看,液体通过叶片获得能量并甩出,撞击上定子,动能转化为浆料内能或通过局部旋涡耗散掉,内能转化过多则物料温升高,旋涡耗散多则机构能量转化率低,通过调整定子栅格轴线方向可以调整液体与定子之间的碰撞强度,从而调整实际能量转换的比例。但是如果将栅格轴线调整至与液体甩出方向完全一致,则撞击大大降低,速度梯度减小,剪切效果变差。所以定子栅格的轴线角度实际上是剪切效果、浆料温升、机构效率三者综合考虑的结果。
29.通过实验及仿真,我们得到了如下结论:
30.向叶片弯曲方向倾斜的栅格,会产生大量的旋涡,使得整个机构的能量转换效率非常低,故本实用新型不采用。
31.向叶片弯曲方向反向倾斜的栅格,能量转换效率最高,温升小,但相应剪切效果略差,适用于多种需要控制温升的物料。
32.不倾斜的栅格,剪切效果优于反向倾斜结构,但是效率低,温升高,适用于对温升不敏感物料的快速制备。
33.通过实验及仿真,我们得到了如下结论:
34.向叶片弯曲方向倾斜的栅格,会产生大量的旋涡,使得整个机构的能量转换效率非常低,浆料排出不顺畅,故本发明不采用。
35.向叶片弯曲方向反向倾斜的栅格,能量转换效率最高,温升小,但也因此剪切效果差。
36.不倾斜的定子栅格,综合考虑剪切效果与物料排出能力为最优结构。
37.第一叶片1-3与第二叶片1-4均为后弯叶片或径向叶片,本实施例中采用的是后弯叶片。
38.转子1上方设置有粉体打散组件4和固液分散环5;转子1底部设置有刮底叶片6。
39.分散过程中,物料流向见图4和图5,物料除了穿过栅格往外流动外,还会沿着转子和定子之间的挤出间隙迂回流动,利用定子和转子之间的速度差来实现对物料的剪切。