高效三维搅拌分散装置的制作方法

1.本发明涉及浆料搅拌技术领域，特别涉及一种高效三维搅拌分散装置。


背景技术：

2.众多工业生产过程中都需要制作浆料。例如涂料、化妆品、锂电池，陶瓷，纺织材料等工业产品的生产过程都需要制作浆料。浆料的制作过程涉及两到多种固体材料在一种到多种液体中的混合分散，固体材料可能具有不同的粒径，不同的表面性质和不同的物理化学性质等。浆料的均一性稳定性极大的影响最终产品的性能。浆料特性由浆料的成分和制作工艺共同决定。在相关技术中，浆料的制备一般采用搅拌装置来使不同的固体材料均匀混合分散在液态材料中。一般浆料制备中采用的搅拌装置都是在水平面上转动搅拌，但这种搅拌方式往往难以使浆料充分混合，尤其是制作高粘度浆料的时候，搅拌时间过长、能耗高、浆料混合不均匀是普遍现象。一般的搅拌装置也难以高效分散颗粒较小的粉体材料。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种高效三维搅拌分散装置，旨在能够使浆料充分均匀分散混合，节省搅拌时间、降低搅拌能耗。
4.为实现上述目的，本发明提出的高效三维搅拌分散装置，包括：
5.第一驱动件；
6.第一传动结构，所述第一传动结构连接于所述第一驱动件；
7.搅拌组件，所述搅拌组件连接于所述第一传动结构，以通过所述第一传动结构带动在竖直方向上自转；
8.第二驱动件；以及
9.第二传动结构，所述第二传动结构连接于所述第二驱动件，并与所述搅拌组件连接，以带动所述搅拌组件围绕所述第二传动结构在水平方向上旋转。
10.可选地，所述第一传动结构包括第一传动杆、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一传动杆的一端与所述第一驱动件连接，另一端连接所述第一锥齿轮，所述搅拌组件设有第二传动杆，所述第二传动结构连接所述第二传动杆，所述第二传动杆的一端连接所述第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，以通过所述第一传动杆带动而使所述搅拌组件在竖直方向上自转、通过所述第二传动结构带动而使所述搅拌组件在水平方向上旋转。
11.可选地，所述第二传动结构包括传动套筒，所述传动套筒连接所述第二驱动件，并套设在所述第一传动杆的外侧，所述传动套筒的筒壁开设有让位口，所述第二传动杆穿设于所述让位口，且一端位于所述传动套筒内与所述第一传动杆连接，另一端位于所述传动套筒外与所述搅拌组件连接，所述传动套筒转动，以带动所述第二传动杆和所述搅拌组件水平旋转。
12.可选地，所述第二传动结构包括传动套筒，所述传动套筒连接所述第二驱动件，并
套设在所述第一传动杆的外侧，所述传动套筒的筒壁开设有让位口，所述第二传动杆穿设于所述让位口，且一端位于所述传动套筒内与所述第一传动杆连接，另一端位于所述传动套筒外与所述搅拌组件连接，所述传动套筒转动，以带动所述第二传动杆和所述搅拌组件水平旋转。
13.可选地，所述搅拌组件包括第一搅拌头和第二搅拌头，所述第一搅拌头和所述第二搅拌头连接于所述第一传动结构相对设置的两侧，并可通过所述第一传动结构带动同时在竖直方向上自转、通过所述第二传动结构带动同时在水平方向上旋转。
14.可选地，所述第一搅拌头和所述第二搅拌头均包括有搅拌杆和连接于所述搅拌杆的搅拌叶片，所述搅拌杆与所述第一传动结构和所述第二传动结构连接。
15.可选地，所述搅拌叶片的数量为多个，多个所述搅拌叶片沿所述搅拌杆的延伸方向间隔设置。
16.可选地，所述第一搅拌头的搅拌杆和搅拌叶片相互垂直设置，所述第一搅拌头的搅拌杆与所述第二搅拌头的搅拌杆垂直设置，所述第一搅拌头的搅拌叶片与所述第二搅拌头的搅拌叶片垂直设置。
17.可选地，所述搅拌杆开设有转动孔，所述搅拌叶片设置有转动轴，所述转动轴连接于所述转动孔，并可使所述搅拌叶片围绕所述转动轴在一定范围内自由转动。
18.可选地，所述搅拌叶片呈扁平状设置。
19.可选地，所述搅拌杆上设有用以限制所述搅拌叶片转动角度的第一挡壁和第二挡壁，所述第一挡壁与所述第二挡壁之间具有夹角α，所述夹角α满足关系：0
°
＜α≤120
°
。
20.本发明技术方案中从三个方面促进混合和分散，提高浆料制作效率。
21.第一，通过设置第一传动结构连接第一驱动件和搅拌组件，从而可利用第一驱动件带动第一传动结构，进而由第一传动结构带动搅拌组件在竖直方向上自转，由此可由搅拌组件对浆料进行竖直方向上的搅拌。而通过设置第二传动结构与第二驱动件和搅拌组件连接，使得搅拌组件通过第二驱动件带动能够围绕第二传动结构在水平方向上旋转。如此使得搅拌组件在水平方向上公转的同时又能够自转，实现了对浆料三维搅拌，使得浆料固液能够更加充分、均匀的混合，不仅大大节省了搅拌的时间，而且有效的降低了搅拌的能耗。
22.第二，本发明中两个搅拌头上的搅拌叶片互相垂直，在三维搅拌过程中的运动轨迹互相垂直交叉，给浆料带来剧烈变化的搅动，极大促进混合和分散。
23.第三，搅拌叶片可以围绕自身转动轴自由转动，在搅拌过程中，扁平状的搅拌叶片在较窄侧承受的阻力小，来自料浆的阻力会调整搅拌叶片较窄侧(刀刃侧)平行于搅拌叶片前进方面，这样不仅减小阻力，进而加了搅拌叶片的剪切作用，促进小粒径材料的分散。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明高效三维搅拌分散装置一实施例的结构示意图；
26.图2为图1中a处的局部放大图；
27.图3为本发明高效三维搅拌分散装置中搅拌杆与搅拌叶片一实施例的装配示意图；
28.图4为图3的爆炸结构示意图；
29.图5为本发明高效三维搅拌分散装置另一实施例的结构示意图；
30.图6为本发明高效三维搅拌分散装置又一实施例的结构示意图。
31.附图标号说明：
[0032][0033]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0036]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为
指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“且/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a且/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0038]
本发明提出一种高效三维搅拌分散装置100。其中，该搅拌装置可用于工业生产和实验室搅拌实验使用。
[0039]
参照图1，在本发明实施例中，该高效三维搅拌分散装置100包括第一驱动件10、第一传动结构20、搅拌组件30、第二驱动件40以及第二传动结构50，所述第一传动结构20连接于所述第一驱动件10；所述搅拌组件30连接于所述第一传动结构20，以通过所述第一传动结构20带动在竖直方向上自转；第二传动结构50，所述第二传动结构50连接于所述第二驱动件40，并与所述搅拌组件30连接，以带动所述搅拌组件30围绕所述第二传动结构50在水平方向上旋转。
[0040]
其中，第一驱动件10和第二驱动件40均可以是驱动电机，例如，在本实施例中，第一驱动件10和第二驱动件40均可以采用变频电机，如此可以通过控制第一驱动件10和第二驱动件40，从而调节搅拌组件30在水平方向和竖直方向上的转动速度比值，即，调节搅拌组件30公转和自转的转速比，以此便于根据不同浆料的不同混合工艺以及同一混合过程中的不同步骤，调整各个维度的搅拌速度。
[0041]
搅拌组件30主要是用于对待搅拌的浆料进行搅拌分散混合，其外形轮廓可以根据搅拌容器200的形状进行适应设计，例如，当用以容置浆料的搅拌容器200的形状为u形时，搅拌组件30的外轮廓也可以形成u形，以此确保搅拌组件30的转动搅拌的过程中不会与搅拌容器200干扰，同时保证能够对各个角落的浆料进行充分搅拌。
[0042]
本实施例中，第一传动结构20和第二传动结构50可以分别用来传递第一驱动件10和第二驱动件40的转动运动以及动力。搅拌组件30与第一传动结构20和第二传动结构50的连接可以是间接连接，以由第一传动结构20间接带动搅拌组件30在竖直方向转动，由第二传动结构50间接带动搅拌组件30在水平方向旋转。
[0043]
因此，本发明技术方案中，通过设置第一传动结构20连接第一驱动件10和搅拌组件30，从而可利用第一驱动件10带动第一传动结构20，进而由第一传动结构20带动搅拌组件30在竖直方向上自转，由此可由搅拌组件30对浆料进行竖直方向上的搅拌。而通过设置第二传动结构50与第二驱动件40和搅拌组件30连接，使得搅拌组件30通过第二驱动件40带动能够围绕第二传动结构50在水平方向上旋转。如此使得搅拌组件30在水平方向上公转的同时又能够自转，实现了对浆料三维搅拌，使得浆料固液能够更加充分、均匀的混合，不仅大大节省了搅拌的时间，而且有效的降低了搅拌的能耗。
[0044]
结合参照图2，本发明一实施例中，所述第一传动结构20包括第一传动杆21、第一锥齿轮22和第二锥齿轮23，所述第一传动杆21的一端与所述第一驱动件10连接，另一端连接所述第一锥齿轮22，所述搅拌组件30设有第二传动杆33，所述第二传动结构50连接所述第二传动杆33，所述第二传动杆33的一端连接所述第二锥齿轮23，所述第一锥齿轮22与所述第二锥齿轮23相啮合，以通过所述第一传动杆21带动而使所述搅拌组件30在竖直方向上
自转、通过所述第二传动结构50带动而使所述搅拌组件30在水平方向上旋转。
[0045]
具体地，第一传动杆21和第二传动杆33均可以是圆杆结构，第一传动杆21可以呈竖直设置，其一端连接第一驱动件10的输出端，另一端连接第一锥齿轮22，第二传动杆33则呈水平设置，其一端通过第二锥齿轮23与第一锥齿轮22啮合，另一端连接搅拌组件30，如此使得第一传动杆21的转动可以传递到第二传动杆33，进而由第二传动杆33带动搅拌组件30在竖直方向上自转。同时，第二传动结构50又可带动第一传动结构20整体进行水平旋转，从而使得搅拌组件30竖直面自转的同时，又能够在水平面公转，实现三维搅拌。
[0046]
参照图1，进一步地，所述第二传动结构50包括传动套筒51，所述传动套筒51连接所述第二驱动件40，并套设在所述第一传动杆21的外侧，所述传动套筒51的筒壁开设有让位口511，所述第二传动杆33穿设于所述让位口511，且一端位于所述传动套筒51内与所述第一传动杆21连接，另一端位于所述传动套筒51外与所述搅拌组件30连接，所述传动套筒51转动，以带动所述第二传动杆33和所述搅拌组件30水平旋转。
[0047]
其中，传动套筒51的内径大于第一传动杆21的外径，以使第一传动杆21以及相啮合的第一锥齿轮22和第二锥齿轮23均可以容置在传动套筒51内，并在传动套筒51进行传动。传动套筒51的底部开设有让位口511，以使第二传动杆33穿过该让位口511与第一传动杆21在传动套筒51内进行锥齿轮配合。因此，第一传动杆21在传动套筒51内进行传动的同时，传动套筒51通过第二驱动件40带动自身转动，便可使第二传动杆33以及相连的搅拌组件30围绕传动套筒51进行水平旋转。该结构设计简单，确保搅拌组件30竖直转动和水平转动的可靠性强。
[0048]
继续参照图1，为了实现传动套筒51的转动，本技术的一实施例中，所述第二传动结构50还包括第一齿轮52、第二齿轮53和第三传动杆54，所述第一齿轮52连接于所述传动套筒51远离所述第二传动杆33的一端，所述第三传动杆54连接所述第二齿轮53和所述第二驱动件40，所述第二齿轮53与所述第一齿轮52相互啮合，以通过所述第二驱动件40带动而使所述传动套筒51转动。
[0049]
其中，第一齿轮52和第二齿轮53均可以是直齿轮，传动套筒51可插接固定于第一齿轮52的齿轮孔中，第三传动杆54则插接固定于第二齿轮53的齿轮孔中。由此，当第二驱动件40启动时，带动第三传动杆54转动，从而由齿轮传动带动传动套筒51转动，如此不仅使转动的传递运动可靠性好，而且还可通过第一齿轮52和第二齿轮53的齿数调节控制转速。
[0050]
本技术的一实施例中，所述搅拌组件30包括第一搅拌头31和第二搅拌头32，所述第一搅拌头31和所述第二搅拌头32连接于所述第一传动结构20相对设置的两侧，并可通过所述第一传动结构20带动同时在竖直方向上自转、通过所述第二传动结构50带动同时在水平方向上旋转。
[0051]
该实施例中，第一搅拌头31和第二搅拌头32的结构可以相同，第一搅拌头31和第二搅拌头32可分别通过一第二锥齿轮23和一第二传动杆33与第一传动杆21进行传动连接，当第一搅拌头31位于第一传动杆21的左侧时，第二搅拌头32位于第二传动杆33的右侧。这样两个搅拌头可同时进行转动，从而对不同方位的浆料进行搅拌，进一步提升了浆料搅拌混合的效果。
[0052]
当然，在另外的实施例中，如图5所示，当用以容置浆料的搅拌容器200的形状为u形时，第一搅拌头31可以向上对称延伸形成的外轮廓形状为半圆形，而第二搅拌头32的外
轮廓则为四分之一圆，并与第一搅拌头31垂直设置，如此使得第一搅拌头31和第二搅拌头32在进行三维搅拌时，搅拌空间更大，更有利于浆料的快速混合。可以理解地，当搅拌容器200的形状为其它形状时，第一搅拌头31的外轮廓也可以为适配搅拌容器200的其它形状，并且在上下方向上对称设置，以增大搅拌的面积。
[0053]
此外，如图6所示，与第一搅拌头31类似，第二搅拌头32也可以向上对称延伸，并且形成的外轮廓形状为半圆形，此时第二搅拌头32的搅拌杆、搅拌叶片分别与第一搅伴头31的搅拌杆、搅拌叶片垂直，如此可进一步增大搅拌空间，使浆料的更加快速的混合。
[0054]
进一步地，所述第一搅拌头31和所述第二搅拌头32均包括有搅拌杆30a和连接于所述搅拌杆30a的搅拌叶片30b，所述搅拌杆30a与所述第一传动结构20和所述第二传动结构50连接。
[0055]
具体而言，搅拌杆30a可以是方杆状设置，其一端通过第二传动杆33连接第二锥齿轮23后，与第一传动杆21上的第一锥齿轮22配合。搅拌叶片30b可以呈扁平状设置，并形成有较窄侧(刀刃侧)，搅拌叶片30b一端与搅拌杆30a连接，并与搅拌杆30a形成有夹角。如此设置，使得搅拌杆30a和搅拌叶片30b被带动转动进行搅拌时，能够在更大的幅度上搅拌浆料，有利于浆料的快速混合，进一步节省搅拌混合时间。
[0056]
进一步地，所述搅拌叶片30b的数量为多个，多个所述搅拌叶片30b沿所述搅拌杆30a的延伸方向间隔设置。
[0057]
搅拌叶片30b的数量可以根据搅拌容器200的尺寸设置为2个、3个、4个，或者更多，相邻的两个搅拌叶片30b之间的间隔距离也可以根据实际情况进行适应性设计。可以理解地，通过多个搅拌叶片30b的设置，使得搅拌杆30a的动作过程中，能够同时带动多个搅拌叶片30b动作，并同时进行搅拌，从而进一步提升了搅拌的效果，节省搅拌时间。
[0058]
进一步地，如图1所示，所述第一搅拌头31的搅拌杆30a和搅拌叶片30b相互垂直设置，所述第一搅拌头31的搅拌杆30a与所述第二搅拌头32的搅拌杆30a垂直设置，所述第一搅拌头31的搅拌叶片30b与所述第二搅拌头32的搅拌叶片30b垂直设置。
[0059]
该实施例中，第一搅拌头31的搅拌杆30a和搅拌叶片30b相互垂直，第二搅拌头32的搅拌杆30a和搅拌叶片30b也相互垂直，如此设置，使得第一搅拌头31和第二搅拌头32通过第一传动杆21带动同步自转、通过传动套筒51带动同步进行水平旋转时，两侧的两个搅拌头所掠过的搅拌轨迹垂直交叉，在搅拌组件30转动一周搅拌时，可以变换不同的搅拌方式，从而能够对搅拌容器200的浆料更加充分的混合。
[0060]
结合参照图3和图4，进一步地，所述搅拌杆30a开设有转动孔303，所述搅拌叶片30b设置有转动轴304，所述转动轴304转动连接于所述转动孔303，并可使所述搅拌叶片30b围绕转动轴304自由转动。
[0061]
如此设置，使得搅拌叶片30b在搅拌过程中，当搅拌叶片30b受到浆料的阻力时，能够围绕转动轴304转动，由此，搅拌杆30a和搅拌叶片30b在水平方向转动搅拌以及竖直方向转动搅拌同步进行的同时，搅拌叶片30b围绕转动轴304的适时的方位调整减小阻力，增强剪切作用，从而加快小颗粒固体团簇的分散混合，进一步节省搅拌的时间、降低能耗。
[0062]
进一步地，所述搅拌杆30a上设有用以限制所述搅拌叶片30b转动角度的第一挡壁301和第二挡壁302，所述第一挡壁301与所述第二挡壁302之间具有夹角α，所述夹角α满足关系：0
°
＜α≤120
°
。
[0063]
第一挡壁301与第二挡壁302之间的夹角α不宜过大，也不宜过小；若过大，则搅拌叶片30b相对搅拌杆30a转动的幅度也会较大，这样使得相邻的两个搅拌叶片30b相对搅拌杆30a转动时，容易相互干涉和碰撞。若过小，则搅拌叶片30b相对搅拌杆30a可转动的幅度过小，可能会限制搅拌叶片围绕转动轴304的转动范围，使搅拌叶片无法调整至阻力最小的方位。因此，本实施例中，将夹角α设置在大于0
°
、且不大于120
°
的范围内。
[0064]
可以理解地，实际应用中，夹角α的具体取值可以是10
°
、30
°
、45
°
、60
°
、90
°
、100
°
或者120
°
等等。
[0065]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。