【技术实现步骤摘要】
本技术涉及高分子材料加工，尤其涉及一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴。
技术介绍
1、高分子材料在化工领域不可或缺，在高分子液体加工搅拌过程会出现高分子液体向搅拌轴聚集，严重的会出现液体离开底部，爬向容器顶部的现象，这种现象叫韦森伯效应，也称为爬杆效应、包轴效应等。产生这种效应的原因来自于高分子的弹性，高分子液体受到旋转剪切应力时，由于分子链的弹性，分子链在流动的圆周方向被重新取向和拉伸，产生的弹性张力使流体向搅拌轴方向聚集。爬杆效应影响着生产过程的传质、传热、分散效果及能量利用效率。在需求推动下，发展出多种防爬杆结构装置，用于解决高分子液体的爬杆效应。
2、从防爬杆装置的原理来看，现有防爬杆装置大致分为三类：一是使用弧形等结构或异形搅拌桨阻止流体向上攀爬；二是使用螺纹结构施加高分子流体环流方向的反向作用力，压制或抵消流体向上攀爬；三是通过搅拌轴附近的高速旋转，使高分子流体剪切稀化，破坏高分子流体的攀爬条件，三种结构通常组合使用。
3、然而这三种类型的结构也会有防爬杆失效，失效的原因分析为：结构件在不可调的情况下，适用于小于特定粘度搅拌的反爬杆情景，一旦超过这一极限粘度，高分子流体就会越过反爬杆结构，造成反爬杆结构失效。比如现有技术中利用驱动电机驱动的同轴反向螺纹搅拌副桨，搅拌速度为主搅拌桨的5倍，其转速可调节，体现的即是应对粘度大范围变化的使用情景。
4、但是现有的防爬杆结构异形化、引入额外能量消耗、存在防爬杆失效、不可调节等问题。因此设计一种简易、可调节、无失效问题、节能的一种防爬杆装置具有十分
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，以解决上述
技术介绍
中遇到的问题。
2、为实现上述目的，本技术的技术方案如下：
3、一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，包括搅拌副轴和搅拌轴，所述搅拌轴通过上部设有的轴承与搅拌副轴转动连接，搅拌轴的下部设有剪切结构，所述搅拌副轴的下部外侧固定有被动搅拌桨。
4、上述方案中，所述搅拌副轴为中空的圆筒状结构，所述搅拌轴的底部外侧设有用于限制所述搅拌副轴下降的限位块。作为一种优选的方案，所述搅拌副轴的直径与限位块的长度相同，限位块至少设有一个，根据实际安装需要进行设计和组装。
5、上述方案中，所述剪切结构包括剪切齿，所述剪切齿至少设有三层区域，分布为上层区域、下层区域、中层区域；上层区域、下层区域为顺时针下压剪切齿，中层区域为上下分层反向的剪切齿。
6、其中，单个所述剪切齿为矩形，安装角度为30-60度，比如采用45度，宽度为1-1.5cm，安装间隙小于所述搅拌副轴和搅拌轴间距的20％；相邻两层之间的区域间距为1.5-2.0cm，比如邻两层之间的区域间距采用1.7cm。作为一种优选的方案，所述剪切结构还包括螺杆桨，所述螺杆桨的高度与剪切齿的高度相同；所述螺杆桨的长径与螺杆桨自身直径比值为1:1，螺杆桨的长度为螺杆桨自身直径的1-2.5圈。
7、上述方案中，所述搅拌副轴的下部外侧开设有吸入孔和排出孔，所述吸入孔位于所述被动搅拌桨的上部，所述排出孔位于所述被动搅拌桨的下部。作为一种优选的方案，所述吸入孔与排出孔交错分布，吸入孔和排出孔分别设有两个，且两个吸入孔对称分布，两个排出孔对称分布。
8、在实施时，所述搅拌副轴采用环向受力面积的径流式桨叶，比如采用一个六直叶圆盘搅拌桨、布尔马金式、双直叶、三叶后掠式、后弯叶开启涡轮式和后弯叶圆盘涡轮式等大的环向受力面积的径流式桨叶。所述搅拌副轴的内径与所述搅拌轴的直径之间的差值为2至2.5厘米；所述被动搅拌桨的桨叶长度为容器直径的1/3-1/4，宽长比为1/4-1/5。
9、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
10、本技术通过搅拌副轴1避免高速转动的搅拌轴6与容器内的高分子流体的直接接触，在被动搅拌桨3的桨叶与容器内流体环流保持较低的转动速度差、水平环流被削弱下，高分子流体中线性高分子在搅拌副轴上无法舒展，高分子只表现较弱弹性，也就没有动力产生爬杆效应，被动搅拌桨3的动力来源于流体的水平环流，同时防爬杆减少力搅拌轴对高分子流体做的功，以此原理来达到节能减耗的目的。搅拌混合过程的水平环流对混合过程是无益的，被动搅拌桨3消耗环流能量，减小环流速度，被动搅拌桨承担了部分挡板的作用，以此来达到提高搅拌效率的目标。
11、对于现有技术中无极限粘度问题，不可调节的防爬杆装置在流体粘度不断上升时，超过该装置的极限粘度时，高分子流体同样会“无视”的越过防爬杆装置。本减阻搅拌轴中被动搅拌轴3动力来源于高分子流体的水平环流，水平环流流速增大，可以带动搅拌副轴1提高转速，实时的保持高分子流体与搅拌副轴低的速度差，理论上无极限粘度问题。
12、本方案具有提高了搅拌设备中心混合能力，减小搅拌阻力：现有技术中搅拌轴6附近的流体转速偏低，如不偏心安装，容易出现单一成分在搅拌轴附近汇集，混合不充分的情况。搅拌副轴1和搅拌轴6、剪切齿9和吸入孔、排出孔组成了一个带护筒的搅拌混合中心，提高了容器中心的搅拌效率，在搅拌后期粘度升高后，高剪切下搅拌副轴1和搅拌轴6之间的流体被剪切稀化(高分子流体在强剪切下粘度变低的现象)，以此来达到提高中心混合能力、减小搅拌阻力的目的。
13、本方案还具有简单化、组合性强、可拓展：现有技术中防爬杆结构出现的各种异形化结构，部分结构需要进入液面以下，使得仿真计算复杂化。本技术结构简单，可以使高分子流体搅拌结构、计算简单化，通过改变搅拌桨支架和数量、同时改变搅拌轴长度可以适配常用搅拌桨，不影响搅拌桨。
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1.一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：包括搅拌副轴(1)和搅拌轴(6)，所述搅拌轴(6)通过上部设有的轴承(7)与搅拌副轴(1)转动连接，搅拌轴(6)的下部设有剪切结构，所述搅拌副轴(1)的下部外侧固定有被动搅拌桨(3)。
2.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)为中空的圆筒状结构，所述搅拌轴(6)的底部外侧设有用于限制所述搅拌副轴(1)下降的限位块(5)。
3.根据权利要求2所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)的直径小于所述限位块(5)的直径尺寸，且所述限位块(5)至少设有一个。
4.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述剪切结构包括剪切齿(9)，所述剪切齿(9)至少设有三层区域，分布为上层区域、下层区域、中层区域；上层区域、下层区域为顺时针下压剪切齿，中层区域为上下分层反向的剪切齿。
5.根据权利要求4所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：单个所述剪切齿(9)为矩形，安装角度为30-60度，宽度为1-1.5cm
6.根据权利要求4所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述剪切结构还包括螺杆桨(8)，所述螺杆桨(8)的高度与剪切齿(9)的高度相同；所述螺杆桨(8)的长径与螺杆桨(8)自身直径比值为1:1，螺杆桨(8)的长度为螺杆桨(8)自身直径的1-2.5圈。
7.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)的下部外侧开设有吸入孔(2)和排出孔(4)，所述吸入孔(2)位于所述被动搅拌桨(3)的上部，所述排出孔(4)位于所述被动搅拌桨(3)的下部。
8.根据权利要求7所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述吸入孔(2)与排出孔(4)交错分布，吸入孔(2)和排出孔(4)分别设有两个，且两个吸入孔(2)对称分布，两个排出孔(4)对称分布。
9.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)采用环向受力面积的径流式桨叶。
10.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)的内径与所述搅拌轴(6)的直径之间的差值为2至2.5厘米；所述被动搅拌桨(3)的桨叶长度为容器直径的1/3-1/4，宽长比为1/4-1/5。
...【技术特征摘要】
1.一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：包括搅拌副轴(1)和搅拌轴(6)，所述搅拌轴(6)通过上部设有的轴承(7)与搅拌副轴(1)转动连接，搅拌轴(6)的下部设有剪切结构，所述搅拌副轴(1)的下部外侧固定有被动搅拌桨(3)。
2.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)为中空的圆筒状结构，所述搅拌轴(6)的底部外侧设有用于限制所述搅拌副轴(1)下降的限位块(5)。
3.根据权利要求2所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述搅拌副轴(1)的直径小于所述限位块(5)的直径尺寸，且所述限位块(5)至少设有一个。
4.根据权利要求1所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：所述剪切结构包括剪切齿(9)，所述剪切齿(9)至少设有三层区域，分布为上层区域、下层区域、中层区域；上层区域、下层区域为顺时针下压剪切齿，中层区域为上下分层反向的剪切齿。
5.根据权利要求4所述的一种自适应防爬杆的减阻搅拌轴，其特征在于：单个所述剪切齿(9)为矩形，安装角度为30-60度，宽度为1-1.5cm，安装间隙小于所述搅拌副轴(1)和搅拌轴(6)间距的20％；相邻两层之间的区域间距为1.5-2.0m。...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭东，任政融，厉强，杨庆亨，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：新型
国别省市：
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