搅拌罐的实际应用和设计优化

搅拌罐的实际应用和设计优化

陶配龙

立之力机械（广州）股份有限公司  广东  广州  510000

摘要：搅拌罐又称水相罐，是一种用于物料的搅拌、混合的罐式设备，针对目前搅拌罐对物料搅拌不够充分和均匀，搅拌效率低的问题，对机械搅拌的形式和在实际应用中的作用及故障进行分析阐述。提出通过在罐体内设置搅拌腔，将搅拌组件设于搅拌腔内，再通过盖体对搅拌腔进行盖合，最后再将动力单元设于盖体上，使得搅拌组件被动力单元驱动进行转动，从而实现对搅拌腔内的物料进行搅拌，解决了目前搅拌罐搅拌效率低的问题。

关键词：搅拌罐；机械搅拌；应用分析；设计优化

一、引言

搅拌罐表意即对物料进行搅拌、混配、调和、均质等，为了增加反应速度或强化物质的传递，通过搅拌的作用使参加反应的物质相互掺合，充分接触，从而提高其反应速率或传质速率。流场速度的大小是衡量搅拌器搅拌作用强弱的一个依据。[1]在搅拌器中，除了利用机械搅拌之外，还会使用其他的搅拌方式，如气动搅拌，液流搅拌（结晶罐的循环）等，不同的搅拌方式在不同的生产工艺应用。另外根据生产工艺的要求，搅拌罐的设计结构及配置也可以标准化及人性化。

实际操作中，一个搅拌器常常可以同时起到多种作用，由于搅拌器在不同的工艺生产中对物料进行搅动的目的不同，就需要对不同的搅拌形式进行选择搅拌器。然而，由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前，搅拌混合技术还存在着一些问题。[2]本文则主要是侧重对机械搅拌的形式和在实际应用中的作用及故障进行分析阐述。

二、搅拌罐的实际应用

搅拌罐又称水相罐，是一种用于物料的搅拌、混合的罐式设备，其主要用途就是对生产物料进行搅拌、混配、调和、均质等。搅拌罐在搅拌过程中可实现进料控制、出料控制、搅拌控制及其它手动自动控制等，另外也可以设置加热、冷却装置，以满足不同的工艺和生产需要，在涂料、染料助剂、建材、化工、树脂、食品等领域应用十分广泛。

搅拌罐主要由罐体、搅拌装置、传动装置等结构组成，在实际工业生产线上，为了实现更高的生产效率和生产质量，搅拌槽会根据物料的特性不同进行优化设计，因此客户可根据物料特性选择搅拌罐的搅拌装置，搅拌槽也日益变得丰富多样。另外根据生产工艺的不同，搅拌罐上可以安装密封装置、加热装置、保温装置、传热装置、罐盖、观察窗、人孔、液位计、压力表，各种阀门及其他附件等应用于搅拌罐，使搅拌罐具有加热、冷却、保温，搅拌、计量等多种功能。方便、便捷、省工省时，有效缩短搅拌时间，节省劳动力，加快生产效率，是搅拌罐的主要优点，这也使搅拌罐成为现代工业化生产的主要设备之一。

根据生产和工艺要求，搅拌罐可设计加热、冷却、低速和高速混合系统、密封压力系统、真空系统和计量系统，另外可根据不同的搅拌材料和所需的搅拌效果，进而调整设计搅拌桨的结构，如涡轮式、桨式、锚式、框式、螺旋式、磁力式搅拌等，需要消毒的材料还可以在搅拌后或搅拌时用蒸汽消毒。搅拌设备中的电动机输出的动力是通过搅拌轴传递给搅拌器的，因此搅拌轴必须足够的强度。同时，搅拌轴既要与搅拌器连接，又要穿过轴封装置以及轴承、联轴器等零件，所以搅拌轴还应有合理的结构、较高的加工精度和配合公差。按支承情况，搅拌轴可分为悬臂式和单跨式。悬臂式搅拌轴在搅拌设备内部不设置中间轴承或底轴承，因而维护检修方便，特别对洁净度要求较高的生物、食品或药品搅拌设备，减少了设备内的构件，故应优先选用。

但是目前的搅拌罐对物料搅拌不够充分和均匀，存在搅拌效率低下的问题。因此本文的主要目的是提出一种搅拌罐，旨在解决目前搅拌罐搅拌效率低且搅拌不均匀的问题。为实现上述目的，本文提出的一种搅拌罐，包括：罐体、搅拌组件、动力单元以及支撑件。其中罐体内设有搅拌腔，且罐体的顶端设有盖体，盖体用于对上述搅拌腔进行盖合。搅拌组件设于搅拌腔内，动力单元设于盖体上，用于驱动搅拌组件对搅拌腔内的物料进行搅拌。另外支撑件设于罐体的底部，用于对罐体进行支撑。

三、设计思路及实现

本文设计提出的一种搅拌罐，其特征在于，包括：罐体，罐体内设有搅拌腔，且罐体的顶端设有盖体，盖体用于对搅拌腔进行盖合；搅拌组件，搅拌组件设于搅拌腔内；动力单元，动力单元设于盖体上，用于驱动搅拌组件对搅拌腔内的物料进行搅拌；以及支撑件设于罐体的底部，用于对罐体进行支撑。如下图1所示为所述搅拌罐的结构示意图。

其中，搅拌组件包括转轴、上搅拌件和下搅拌件，转轴的下端可转动地连接在搅拌腔的底部，转轴的上端竖直穿过盖体与动力单元连接，上搅拌件和下搅拌件分别设于转轴上，且上搅拌件位于下搅拌件的上方。上搅拌件包括第一搅拌条和第二搅拌条，第一搅拌条和第二搅拌条的一端均与转轴连接，且第一搅拌条的另一端和第二搅拌条的另一端朝相反方向设置。下搅拌件包括第一搅拌板和第二搅拌板，第一搅拌板和第二搅拌板连接在转轴的下端，且第一搅拌板和第二搅拌板对称设置。进一步地，第一搅拌板和第二搅拌板均包括连接段和竖直段，连接段的一端与转轴连接，另一端与竖直段连接，且竖直段与连接段之间形成有夹角，该夹角的角度范围值介于

120°～135°。

图1搅拌罐的结构示意图

（其中：1、罐体；2、盖体；3、动力单元；4、支撑件；41、支撑柱；42、脚垫）

需要说明的是，下搅拌件的第一搅拌板和第二搅拌板均由连接段和竖直段构成，并且竖直段与连接端之间形成夹角，并确保该夹角的角度范围在120°～135°之间，使得第一搅拌板和第二搅拌板的强度更好，避免搅拌的过程中造成断裂，影响搅拌的效率。其次，动力单元包括减速电机和固定座，固定座安装在盖体上，减速电机固定在固定座上，且减速电机的输出端与转轴从搅拌腔内伸出的一端连接。支撑件包括支撑柱和脚垫，支撑柱的上端与罐体的底部连接，脚垫与支撑柱的下端固定连接。

图2搅拌罐中搅拌组件与动力单元的结构示意图

（其中：31、减速电机；32、固定座；5、搅拌组件；51、转轴；52、上搅拌件；53、下搅拌件）

在化工生产中搅拌罐是我们常见的设备，为提高产能节约资源，人们不断的对搅拌罐进行优化，而搅拌罐的核心部分就是搅拌系统。[3]在上图2所示的实施例中，该搅拌装置的动力单元包括减速电机和固定座，固定座安装在盖体上，减速电机固定在固定座上，且减速电机的输出端与转轴从搅拌腔内伸出的一端连接。需要说明的是，通过减速电机驱动转轴进行转动，使得连接在转轴上的上搅拌件和下搅拌件跟随着旋转，由于上搅拌件和下搅拌件设于容纳腔内，且与物料进行接触，从而起到对容纳腔的物料进行搅拌的作用。另外，通过固定座安装在盖体上，并将减速电机安装到固定座上，使得减速电机位于罐体的上方，结构简单，安装或拆卸方便。

通过在罐体内设置搅拌腔，之后将搅拌组件设于搅拌腔内，再通过盖体对搅拌腔进行盖合，最后再将动力单元设于盖体上，使得搅拌组件被动力单元驱动进行转动，从而实现对搅拌腔内的物料进行搅拌，解决了目前搅拌罐对物料的搅拌不够充分和均匀，造成搅拌效率低的问题。与此同时，该搅拌装置的支撑件包括支撑柱和脚垫，支撑柱的上端与罐体的底部连接，脚垫与支撑柱的下端固定连接。需要说明的是，通过将支撑柱的上端与罐体的底部进行连接，之后再将脚垫固定在支撑柱的下端，使得罐体被支撑柱和脚垫的共同作用进行支撑，能够有效地避免罐体在使用过程中出现移动而影响搅拌的效果。

搅拌器表面粗糙度也会对其搅拌性能产生一定程度的影响，并且对于大小不同的粗糙度，粗糙度越大，其对搅拌功率的影响越大，因此搅拌器表面粗糙度虽然会增加扭矩和搅拌功率，但在合适的搅拌转速下可以缩短混合时间，对搅拌混合有利。[4]此外，搅拌器包圈高度、搅拌转速、安装高度和桨叶直径对搅拌器的混合效果具有重要影响，在搅拌器选型和搅拌器工作时，选择合适的参数对搅拌效果至关重要。[5]

四、结语

综上所述，本文针对目前搅拌罐对物料搅拌不够充分和均匀，搅拌效率低的问题，对机械搅拌的形式和在实际应用中的作用及故障进行分析阐述。设计提供了一种搅拌罐，包括：罐体、搅拌组件、动力单元、支撑件等，其中罐体内设有搅拌腔，且罐体的顶端设有盖体，盖体用于对搅拌腔进行盖合。此外，搅拌组件设于搅拌腔内，用于对物料进行充分搅拌混合，动力单元设于盖体上，用于驱动搅拌组件对搅拌腔内的物料进行搅拌，以及，支撑件设于罐体的底部，用于对罐体进行支撑。通过动力单元驱动搅拌组件进行转动对搅拌腔内的物料搅拌，能够有效地解决目前搅拌罐对物料的搅拌不够充分和均匀，造成搅拌效率低的问题。

此外，一台设备的性能如何，与初期的设计和安装有着直接的关系，同时后期的使用维护也尤为重要，特别是在后期的运行中，应加强设备的巡检，对设备运行过程中发生的细微变化即时掌握，针对不同的故障应能采取准确的排除方法。

参考文献

[1]孟庆元,韩鹏,刘江歌.海洋修井机泥浆搅拌器设计优化[J].船舶,2022,33(01):117-121.

[2]韩丹,李龙,程云山,徐峰.现代搅拌技术的研究进展[J].食品与机械,2004,(04):31-34.

[3]陈拥军,信芳.搅拌器的实际应用和故障分析[J].橡塑技术与装备,2022,48(06):65-69.

[4]付双成,李芦雨,付飞,张祥,刘晨曦.搅拌器表面粗糙度对搅拌性能影响的实验研究[J].机电工程,2022,39(04):481-487.

[5]裴梦琛,淡勇.新型搅拌器结构设计及其关键参数对性能的影响[J].化工机械,2022,49(01):125-131.