[發明專利]一種紊流式超聲攪拌設備及方法

在審

• 申請號: 202210936241.1
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115351917A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 賈麗莉;曹海清;楊文;陳曉潤;吳雄
• 申請（專利權）人: 中建西部建設建材科學研究院有限公司;中建橋梁有限公司
• 主分類號: B28C5/32
• 分類號: B28C5/32;B28C5/08;B28C5/48
• 代理公司: 天津璽名知識產權代理有限公司 12237
• 代理人: 劉芃澎

本發明涉及水泥漿攪拌設備的技術領域，公開了一種紊流式超聲攪拌設備及方法，通過傾斜式、雙向紊流及超聲攪拌的設計，實現混合漿料的多軌跡運行及混合，規避常規攪拌死角及效率低的問題，提升攪拌均勻性，并通過超聲波的物理分散和化學強化作用，進一步提升混合漿料的微觀均勻性和性能優勢。

技術領域

本發明涉及水泥漿攪拌設備的技術領域，具體公開了一種紊流式超聲攪拌設備及方法。

背景技術

攪拌機在生產生活中具有廣泛的應用，現有的攪拌機攪拌漿體時通常通過攪拌軸旋轉帶動葉片做圓周運動進行攪拌，漿料僅圍繞一個方向旋轉，使不同的物質層容易相互平行運動，而不能進行充分的混合均勻，攪拌費時費力且效果不佳；同時，在高速攪拌過程中經常會形成周邊高，中間低的漩渦，攪拌物料多時，物料容易向外側飛濺；此外，該攪拌形式存在攪拌速度梯度的變化，越靠近攪拌軸的區域拌合速度越低，容易產生攪拌低效區。

水泥基凈漿和砂漿混合漿料是一種多相混合物，粒徑范圍跨度從厘米到納米級別，因而使水泥基混合物料的充分分散，減小粉料團聚，提升功能性超細材料的分散效果，是實現水泥基材料性能提升的關鍵。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明旨在提供通過一種紊流式超聲攪拌設備及方法，通過傾斜式、雙向紊流及超聲加強的攪拌裝置的設計，實現混合漿料的多軌跡運行及混合，即在自重作用下向下運動，在攪拌葉槳的作用下將物料向上揚起，并在攪拌筒的反向作用力下形成逆向剪切，形成多重軌跡的漿料的紊流攪拌形式，有利于提升混合漿料的混合和攪拌效率，降低能量消耗。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現：一種紊流式超聲攪拌設備，包括底座，所述底座上固定安裝有攪拌筒，所述攪拌筒包括攪拌內筒和攪拌外筒，所述攪拌外筒套設在攪拌內筒的外部并形成空腔，所述攪拌內筒的外圓周壁上設有傳動齒輪，所述傳動齒輪配設有用于帶動傳動齒輪轉動的驅動電機，所述攪拌內筒和攪拌外筒的兩端通過頂蓋連接在一起；

所述頂蓋上安裝有傳動齒輪，所述傳動齒輪配設有用于帶動傳動齒輪轉動的驅動電機，所述驅動電機輸出軸的另一端連接有攪拌軸，所述攪拌軸的頂端依次貫穿攪拌筒并延伸至攪拌內筒，所述攪拌軸的外表面固定安裝有位于攪拌內筒的攪拌葉槳；

所述頂蓋上設有超聲分散攪拌裝置和機械攪拌裝置，所述超聲分散攪拌裝置包括超聲換能器、變幅桿以及超聲攪拌棒，超聲攪拌棒與攪拌漿料直接接觸。

進一步的，所述機械攪拌裝置包括一組或多組機械攪拌單元，所述機械攪拌單元由驅動電機、傳動齒輪和攪拌葉槳組成。

進一步的，所述攪拌筒為傾斜筒體，傾斜角度為15°。

進一步的，所述底座下方安裝有液壓升降裝置，控制攪拌筒體按照設定角度傾斜。

進一步的，所述攪拌內筒在驅動電機和傳動齒輪的帶動下圍繞攪拌軸心做自轉運動，且內筒旋轉方向與機械攪拌方向相反，引起物料的紊流擾動。

本發明還提供一種紊流式超聲攪拌方法，包括以下試驗步驟：

S1.將物料加入攪拌內筒，開啟機械攪拌裝置，將物料初步打散；

S2.啟動液壓升降裝置控制攪拌筒體傾斜；

S3.啟動攪拌內筒做反向旋轉，物料在攪拌內筒中受機械攪拌力、內桶反向作用力、重力的不同向剪切力產生紊流運動；

S4.啟動超聲分散攪拌裝置，物料在做紊流運動的同時，與超聲攪拌棒接觸，進一步進行超聲分散，實現物料攪拌宏觀和微觀上的均勻性。

作為優選，所述步驟S1中機械攪拌的攪拌速率為50r/min-500r/min可調，攪拌時間為1-10min。

作為優選，所述步驟S3中筒反轉的速率為50rmin-300r/min可調。