【技術實現步驟摘要】
本技術涉及高分子材料加工，尤其涉及一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸。
技術介紹
1、高分子材料在化工領域不可或缺，在高分子液體加工攪拌過程會出現高分子液體向攪拌軸聚集，嚴重的會出現液體離開底部，爬向容器頂部的現象，這種現象叫韋森伯效應，也稱為爬桿效應、包軸效應等。產生這種效應的原因來自于高分子的彈性，高分子液體受到旋轉剪切應力時，由于分子鏈的彈性，分子鏈在流動的圓周方向被重新取向和拉伸，產生的彈性張力使流體向攪拌軸方向聚集。爬桿效應影響著生產過程的傳質、傳熱、分散效果及能量利用效率。在需求推動下，發展出多種防爬桿結構裝置，用于解決高分子液體的爬桿效應。
2、從防爬桿裝置的原理來看，現有防爬桿裝置大致分為三類：一是使用弧形等結構或異形攪拌槳阻止流體向上攀爬；二是使用螺紋結構施加高分子流體環流方向的反向作用力，壓制或抵消流體向上攀爬；三是通過攪拌軸附近的高速旋轉，使高分子流體剪切稀化，破壞高分子流體的攀爬條件，三種結構通常組合使用。
3、然而這三種類型的結構也會有防爬桿失效，失效的原因分析為：結構件在不可調的情況下，適用于小于特定粘度攪拌的反爬桿情景，一旦超過這一極限粘度，高分子流體就會越過反爬桿結構，造成反爬桿結構失效。比如現有技術中利用驅動電機驅動的同軸反向螺紋攪拌副槳，攪拌速度為主攪拌槳的5倍，其轉速可調節，體現的即是應對粘度大范圍變化的使用情景。
4、但是現有的防爬桿結構異形化、引入額外能量消耗、存在防爬桿失效、不可調節等問題。因此設計一種簡易、可調節、無失效問題、節能的一種防爬桿裝置具有十分
技術實現思路
1、本技術的目的在于提供一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，以解決上述
技術介紹
中遇到的問題。
2、為實現上述目的，本技術的技術方案如下：
3、一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，包括攪拌副軸和攪拌軸，所述攪拌軸通過上部設有的軸承與攪拌副軸轉動連接，攪拌軸的下部設有剪切結構，所述攪拌副軸的下部外側固定有被動攪拌槳。
4、上述方案中，所述攪拌副軸為中空的圓筒狀結構，所述攪拌軸的底部外側設有用于限制所述攪拌副軸下降的限位塊。作為一種優選的方案，所述攪拌副軸的直徑與限位塊的長度相同，限位塊至少設有一個，根據實際安裝需要進行設計和組裝。
5、上述方案中，所述剪切結構包括剪切齒，所述剪切齒至少設有三層區域，分布為上層區域、下層區域、中層區域；上層區域、下層區域為順時針下壓剪切齒，中層區域為上下分層反向的剪切齒。
6、其中，單個所述剪切齒為矩形，安裝角度為30-60度，比如采用45度，寬度為1-1.5cm，安裝間隙小于所述攪拌副軸和攪拌軸間距的20％；相鄰兩層之間的區域間距為1.5-2.0cm，比如鄰兩層之間的區域間距采用1.7cm。作為一種優選的方案，所述剪切結構還包括螺桿槳，所述螺桿槳的高度與剪切齒的高度相同；所述螺桿槳的長徑與螺桿槳自身直徑比值為1:1，螺桿槳的長度為螺桿槳自身直徑的1-2.5圈。
7、上述方案中，所述攪拌副軸的下部外側開設有吸入孔和排出孔，所述吸入孔位于所述被動攪拌槳的上部，所述排出孔位于所述被動攪拌槳的下部。作為一種優選的方案，所述吸入孔與排出孔交錯分布，吸入孔和排出孔分別設有兩個，且兩個吸入孔對稱分布，兩個排出孔對稱分布。
8、在實施時，所述攪拌副軸采用環向受力面積的徑流式槳葉，比如采用一個六直葉圓盤攪拌槳、布爾馬金式、雙直葉、三葉后掠式、后彎葉開啟渦輪式和后彎葉圓盤渦輪式等大的環向受力面積的徑流式槳葉。所述攪拌副軸的內徑與所述攪拌軸的直徑之間的差值為2至2.5厘米；所述被動攪拌槳的槳葉長度為容器直徑的1/3-1/4，寬長比為1/4-1/5。
9、與現有技術相比，本技術的有益效果是：
10、本技術通過攪拌副軸1避免高速轉動的攪拌軸6與容器內的高分子流體的直接接觸，在被動攪拌槳3的槳葉與容器內流體環流保持較低的轉動速度差、水平環流被削弱下，高分子流體中線性高分子在攪拌副軸上無法舒展，高分子只表現較弱彈性，也就沒有動力產生爬桿效應，被動攪拌槳3的動力來源于流體的水平環流，同時防爬桿減少力攪拌軸對高分子流體做的功，以此原理來達到節能減耗的目的。攪拌混合過程的水平環流對混合過程是無益的，被動攪拌槳3消耗環流能量，減小環流速度，被動攪拌槳承擔了部分擋板的作用，以此來達到提高攪拌效率的目標。
11、對于現有技術中無極限粘度問題，不可調節的防爬桿裝置在流體粘度不斷上升時，超過該裝置的極限粘度時，高分子流體同樣會“無視”的越過防爬桿裝置。本減阻攪拌軸中被動攪拌軸3動力來源于高分子流體的水平環流，水平環流流速增大，可以帶動攪拌副軸1提高轉速，實時的保持高分子流體與攪拌副軸低的速度差，理論上無極限粘度問題。
12、本方案具有提高了攪拌設備中心混合能力，減小攪拌阻力：現有技術中攪拌軸6附近的流體轉速偏低，如不偏心安裝，容易出現單一成分在攪拌軸附近匯集，混合不充分的情況。攪拌副軸1和攪拌軸6、剪切齒9和吸入孔、排出孔組成了一個帶護筒的攪拌混合中心，提高了容器中心的攪拌效率，在攪拌后期粘度升高后，高剪切下攪拌副軸1和攪拌軸6之間的流體被剪切稀化(高分子流體在強剪切下粘度變低的現象)，以此來達到提高中心混合能力、減小攪拌阻力的目的。
13、本方案還具有簡單化、組合性強、可拓展：現有技術中防爬桿結構出現的各種異形化結構，部分結構需要進入液面以下，使得仿真計算復雜化。本技術結構簡單，可以使高分子流體攪拌結構、計算簡單化，通過改變攪拌槳支架和數量、同時改變攪拌軸長度可以適配常用攪拌槳，不影響攪拌槳。
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1.一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：包括攪拌副軸(1)和攪拌軸(6)，所述攪拌軸(6)通過上部設有的軸承(7)與攪拌副軸(1)轉動連接，攪拌軸(6)的下部設有剪切結構，所述攪拌副軸(1)的下部外側固定有被動攪拌槳(3)。
2.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)為中空的圓筒狀結構，所述攪拌軸(6)的底部外側設有用于限制所述攪拌副軸(1)下降的限位塊(5)。
3.根據權利要求2所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)的直徑小于所述限位塊(5)的直徑尺寸，且所述限位塊(5)至少設有一個。
4.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述剪切結構包括剪切齒(9)，所述剪切齒(9)至少設有三層區域，分布為上層區域、下層區域、中層區域；上層區域、下層區域為順時針下壓剪切齒，中層區域為上下分層反向的剪切齒。
5.根據權利要求4所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：單個所述剪切齒(9)為矩形，安裝角度為30-60度，寬度為1-1.5cm
6.根據權利要求4所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述剪切結構還包括螺桿槳(8)，所述螺桿槳(8)的高度與剪切齒(9)的高度相同；所述螺桿槳(8)的長徑與螺桿槳(8)自身直徑比值為1:1，螺桿槳(8)的長度為螺桿槳(8)自身直徑的1-2.5圈。
7.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)的下部外側開設有吸入孔(2)和排出孔(4)，所述吸入孔(2)位于所述被動攪拌槳(3)的上部，所述排出孔(4)位于所述被動攪拌槳(3)的下部。
8.根據權利要求7所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述吸入孔(2)與排出孔(4)交錯分布，吸入孔(2)和排出孔(4)分別設有兩個，且兩個吸入孔(2)對稱分布，兩個排出孔(4)對稱分布。
9.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)采用環向受力面積的徑流式槳葉。
10.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)的內徑與所述攪拌軸(6)的直徑之間的差值為2至2.5厘米；所述被動攪拌槳(3)的槳葉長度為容器直徑的1/3-1/4，寬長比為1/4-1/5。
...【技術特征摘要】
1.一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：包括攪拌副軸(1)和攪拌軸(6)，所述攪拌軸(6)通過上部設有的軸承(7)與攪拌副軸(1)轉動連接，攪拌軸(6)的下部設有剪切結構，所述攪拌副軸(1)的下部外側固定有被動攪拌槳(3)。
2.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)為中空的圓筒狀結構，所述攪拌軸(6)的底部外側設有用于限制所述攪拌副軸(1)下降的限位塊(5)。
3.根據權利要求2所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述攪拌副軸(1)的直徑小于所述限位塊(5)的直徑尺寸，且所述限位塊(5)至少設有一個。
4.根據權利要求1所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：所述剪切結構包括剪切齒(9)，所述剪切齒(9)至少設有三層區域，分布為上層區域、下層區域、中層區域；上層區域、下層區域為順時針下壓剪切齒，中層區域為上下分層反向的剪切齒。
5.根據權利要求4所述的一種自適應防爬桿的減阻攪拌軸，其特征在于：單個所述剪切齒(9)為矩形，安裝角度為30-60度，寬度為1-1.5cm，安裝間隙小于所述攪拌副軸(1)和攪拌軸(6)間距的20％；相鄰兩層之間的區域間距為1.5-2.0m。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳旭東，任政融，厲強，楊慶亨，
申請(專利權)人：江蘇中興派能電池有限公司，
類型：新型
國別省市：
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