專利名稱：攪拌器性能測試平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于測試領域，特別涉及一種測試攪拌器性能的裝置，具體來講是一套由攪拌系統(tǒng)，攪拌器升降更換系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集控制及后處理系統(tǒng)組成的測試攪拌器性能的平臺。
背景技術：
攪拌設備在工業(yè)生產(chǎn)中應用范圍很廣，尤其是化學工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少的應用著攪拌操作。過去有很多文獻論述了攪拌設備的動力消耗，并給出了不少情況下的計算公式，但是由于使用介質操作條件的不同，物理化學性能的差異，正確確定攪拌功率是十分困難的。除了功率問題，有關攪拌的流體力學研究也具有重要意義。這方面已做過許多工作，但大部分僅停留在模擬階段，尚無擴大和深入。攪拌是一種廣泛應用的單元操作，它的復雜性在于它的原理要涉及流體力學、傳質、傳熱及化學反應等多種過程。攪拌器就是通過使攪拌介質獲得適宜的流動場的裝置，因此流動場問題和攪拌能量問題一直是攪拌過程所研究的主要方向。不同操作目的的攪拌過程需要什么樣的流動場，供給多大的能量以及各種攪拌器在不同工況下的流場和功耗等性能是研究攪拌器的首要問題。測試攪拌器性能的平臺比較少，而且存在以下不足(1)攪拌軸起降人工化，不能保證每次實驗時攪拌器都處在中心軸線上；(2)攪拌軸的垂直位置比較固定，不能根據(jù)攪拌釜的變化在垂直方向上進行攪拌器高度的調整；(3)不能在帶有腐蝕性及具有一定壓力的介質中進行攪拌器攪拌性能測試；(4)測試過程較為復雜，不能實時檢測漿液的粘度、密度；(5)攪拌釜的下封頭多為平底封頭，不能模擬實際工業(yè)應用較廣的橢圓形封頭，(6)釜體材料為全玻璃，玻璃材料不易密封且易打碎，不利于測試；(7)釜徑較小，釜體的容積與實際工業(yè)應用的攪拌釜相差較大，導致在應用放大技術時出現(xiàn)較大偏差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一套能快速、方便測試攪拌器性能的實驗平臺。主要測試不同攪拌器的混合時間，混合效率，實際功率等性能參數(shù)，并能利用示蹤粒子技術觀察不同攪拌器在不同介質中的流場及速度場。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是攪拌器性能測試平臺，該平臺由攪拌系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成；攪拌系統(tǒng)由釜體、攪拌器、攪拌軸、調速電機和減速器組成；數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由控制柜、密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器組成；
釜體和支撐架通過螺栓與底座連接，支撐架的頂端設有橫梁，調速電機、減速器和聯(lián)軸器均通過螺栓與橫梁連接在一起，聯(lián)軸器設置在釜體的上方，聯(lián)軸器和攪拌軸連接，攪拌軸下端連接有攪拌器，調速電機通過減速器利用帶傳動形式帶動攪拌軸轉動；調速電機由控制柜控制，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器設在釜體中，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器的電訊號傳回控制柜，調速電機的轉速及功率信號通過變頻器輸入控制柜。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述釜體由筒體、上封頭和下封頭組成，筒體為透明的鋼化玻璃，下封頭為標準橢圓型封頭，下封頭帶有支腿。上、下封頭分別與不銹鋼上法蘭及下法蘭連接。上封頭設有帶有閥門的進液管，下封頭上設有帶有閥門的排液管。上封頭由嵌套的密封板一和密封板二組合而成。釜體部分采用厚度為15毫米的透明鋼化玻璃制成， 透明的容器方便了實驗時觀察釜內(nèi)的攪拌狀態(tài)，以及利用粒子圖像測速技術(PIV)和數(shù)字粒子圖像測速技術(DPIV)等觀察筒體內(nèi)液體的流場及速度場。根據(jù)攪拌介質及工況的要求，不同規(guī)格釜體(最大直徑為600mm)可以更換。為了保證釜體的密封性，同時方便利用利用示蹤粒子技術，所述的連接筒體、上法蘭、下法蘭的螺栓為8個。為了保證釜體的密封性所述的筒體和上法蘭、下法蘭之間的密封采用聚四氟乙烯圈。為了方便升降攪拌軸以及更換攪拌器，所述支撐架采用液壓升降架，液壓升降電機安裝在底座上，由控制柜控制，通過控制液壓動力電機，實現(xiàn)攪拌軸的升降，以改變攪拌器在釜中的停留位置。為測試攪拌器的混合時間，所述的筒體中安裝的溫度傳感器為3個，3個溫度傳感器置于釜體不同位置。通過此三根置于釜體不同位置上的溫度傳感器，將三點的溫度實時傳送到控制柜，利用溫差法得到攪拌時間。本發(fā)明的技術效果體現(xiàn)在以下方面
1、利用液壓升降電機，實現(xiàn)了對攪拌器的快速升降，定位。2、利用變頻器，實現(xiàn)了對各種攪拌器的實際消耗功率的檢測。3、實現(xiàn)了對密度、粘度的在線測量。4、在同一工況下，實現(xiàn)了對各種攪拌器混合時間的檢測、對比。5、在不同工況下，實現(xiàn)了對一種攪拌器混合時間的檢測、對比。6、實現(xiàn)了對各種攪拌器的理論功率，混合效率數(shù)等各性能參數(shù)的計算。7、實現(xiàn)了模擬不同的工況，可以通過更換不同直徑的釜體，加入粘性物料來改變工況。8、利用示蹤粒子技術，測出攪拌過程中的流場，速度場。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的釜體結構剖面圖； 附圖標記
1-攪拌器，2-釜體，3-攪拌軸，4-聯(lián)軸器，5-減速器，6-調速電機，7-液壓升降架，8-液壓升降電機，9-底座，10-控制柜；201-密度傳感器，202-螺栓，203-上法蘭，204-鋼化玻璃筒體，205-下法蘭，206-下封頭，207-溫度傳感器，208-排液管，209-支腿，210-粘度傳感器，211-密封板一，212-密封板二，213-進液管，上封頭-214。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，一種用于測試攪拌器性能的平臺，該平臺由攪拌系統(tǒng)、攪拌器升降系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成；攪拌系統(tǒng)由釜體2、攪拌器1、攪拌軸3、調速電機6和減速器5組成；攪拌器升降系統(tǒng)由液壓升降架7、聯(lián)軸器4、液壓動力電機8和底座9組成；數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由控制柜10、2個密度傳感器201、3個溫度傳感器207和2個粘度傳感器210組成。釜體2、液壓升降架7和液壓升降電機8安裝在底座9上，通過螺栓與底座9連接； 液壓升降架7的頂端設有橫梁11，調速電機6、減速器5和聯(lián)軸器4均通過螺栓與橫梁11 連接在一起，聯(lián)軸器4設置在釜體2的上方，聯(lián)軸器4和攪拌軸3連接，攪拌軸3下端連接有攪拌器1，攪拌軸3伸入釜體2中，調速電機6通過減速器5利用帶傳動形式帶動攪拌軸 3轉動；調速電機6、液壓升降電機8均由控制柜10控制，密度傳感器201、溫度傳感器207 和粘度傳感器210設在釜體2中，密度傳感器201、溫度傳感器207和粘度傳感器210的電訊號傳回控制柜10，調速電機6的轉速及功率信號通過變頻器輸入控制柜。如圖2所示，釜體2由筒體204、上封頭214、下封頭206組成，筒體204部分為透明的鋼化玻璃，下封頭206為標準橢圓型封頭，下封頭206帶有支腿209。上封頭214由嵌套的密封板一 211和密封板二 212組合而成。密封板二 212上設有帶有閥門的進液管213， 下封頭206上還設有帶有閥門的排液管208。上、下封頭206分別與不銹鋼上法蘭203及下法蘭205連接，通過螺栓202來達到壓緊密封的目的。用于測試攪拌器性能的平臺，測試水溶液中攪拌時間的步驟如下
開啟控制采集系統(tǒng)，校正三個溫度傳感器207的溫度值，以實際溫度值(溫度計測量值) 為基準進行校正，保證三點傳感器的初始溫差在5%之內(nèi)。卸下密封板一 211、密封板二 212，將攪拌軸3升至釜體2上方，通過進液管213向釜體2內(nèi)倒入一定量的水，裝上要測定的攪拌1，并在控制軟件中設置相應的攪拌器類型、 參數(shù)，在輸入轉速，待功率值穩(wěn)定后，測定并記錄空轉功率。將轉速設置為0，點擊確定，然后將攪拌器1下降到釜體2內(nèi)規(guī)定位置，通過進液口 213注入一定量的開水溶液至筒體80%標簽的上邊沿，設定特定的轉速，點擊速度確定按鈕，然后點擊計時按鈕開始記錄攪拌時間。當攪拌時間不再變化后，點擊總功率后的保存按鈕，測定并記錄總功率。然后將轉速降為0，點擊數(shù)據(jù)后處理模塊的計算按鈕，開始進行數(shù)據(jù)后處理，保存并記錄計算后的數(shù)據(jù)。用于測試攪拌器性能的平臺，測定牛頓流體(以CMC溶液為例)中攪拌功率的步驟如下
開啟控制采集系統(tǒng)，將攪拌軸3升至釜體2上方，按規(guī)定通過進液管213向釜體2內(nèi)注入一定量的CMC溶液，裝上要測定的攪拌器1，并設置相應的攪拌器類型、參數(shù)，輸入轉速， 測定并記錄空轉功率。將轉速設置為0，然后將攪拌器1下降到釜內(nèi)規(guī)定位置，設置轉速，待總功率不再變化后，保存功率數(shù)據(jù)。開始進行數(shù)據(jù)后處理，保存并記錄計算后的數(shù)據(jù)。用于測試攪拌器性能的平臺，在一定內(nèi)壓下測試攪拌器性能參數(shù)的步驟如下 開啟控制采集系統(tǒng)，.將攪拌軸3升至釜體2上方，按規(guī)定通過進液管213向釜體2內(nèi)
注入一定量的溶液A，裝上要測定的攪拌器1，并設置相應的攪拌器類型、參數(shù)，輸入轉速，測定并記錄空轉功率。將轉速設置為0，點擊確定，將攪拌器1下降到釜內(nèi)規(guī)定位置，裝上密封板一 211、 密封板二 212，通過進液口 213向釜體2內(nèi)注入一定量的待測溶液B，關好進液管閥門。設置需要的轉速，開始攪拌，待總功率不再變化后，保存總功率數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)后處理，保存并記錄計算后的數(shù)據(jù)。
權利要求
1.攪拌器性能測試平臺，其特征是，該平臺由攪拌系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成；攪拌系統(tǒng)由釜體、攪拌器、攪拌軸、調速電機和減速器組成；數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由控制柜、密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器組成；釜體和支撐架通過螺栓與底座連接，支撐架的頂端設有橫梁，調速電機、減速器和聯(lián)軸器均通過螺栓與橫梁連接在一起，聯(lián)軸器設置在釜體的上方，聯(lián)軸器和攪拌軸連接，攪拌軸下端連接有攪拌器，調速電機通過減速器利用帶傳動形式帶動攪拌軸轉動；調速電機由控制柜控制，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器設在釜體中，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器的電訊號傳回控制柜，調速電機的轉速及功率信號通過變頻器輸入控制柜。
2.2.根據(jù)權利要求1所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述釜體由筒體、上封頭和下封頭組成，筒體為透明的鋼化玻璃，下封頭為標準橢圓型封頭，下封頭帶有支腿；上、下封頭分別與不銹鋼上法蘭及下法蘭連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述上封頭設有帶有閥門的進液管，下封頭上設有帶有閥門的排液管。
4.根據(jù)權利要求1所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述上封頭由嵌套的密封板一和密封板二組合而成。
5.根據(jù)權利要求1所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述支撐架采用液壓升降架，液壓升降電機安裝在底座上，由控制柜控制，通過控制液壓動力電機，實現(xiàn)攪拌軸的升降，以改變攪拌器在釜中的停留位置。
6.根據(jù)權利要求1所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述的筒體中安裝的溫度傳感器為3個，3個溫度傳感器置于釜體不同位置，將三點的溫度實時傳送到控制柜，利用溫差法得到攪拌時間。
7.根據(jù)權利要求2所述的攪拌器性能測試平臺，其特征是，所述的筒體和上法蘭、下法蘭之間的密封采用聚四氟乙烯圈。
全文摘要
攪拌器性能測試平臺，該平臺由攪拌系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成；攪拌系統(tǒng)由釜體、攪拌器、攪拌軸、調速電機和減速器組成；數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由控制柜、密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器組成；釜體和支撐架通過螺栓與底座連接，支撐架的頂端設有橫梁，調速電機、減速器和聯(lián)軸器均通過螺栓與橫梁連接在一起，聯(lián)軸器設置在釜體的上方，聯(lián)軸器和攪拌軸連接，攪拌軸下端連接有攪拌器，調速電機通過減速器利用帶傳動形式帶動攪拌軸轉動；調速電機由控制柜控制，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器設在釜體中，密度傳感器、溫度傳感器和粘度傳感器的電訊號傳回控制柜，調速電機的轉速及功率信號通過變頻器輸入控制柜。
文檔編號G01M99/00GK102323101SQ20111014826
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2011年6月3日
發(fā)明者周勇軍, 朱廷風, 蔣賓偉, 閆偉 申請人:南京工業(yè)大學