CN100340329C

CN100340329C - 自引气式气液混合叶轮

Info

Publication number: CN100340329C
Application number: CNB2004100507991A
Authority: CN
Inventors: 韩建华; 回军; 赵景霞; 王有华
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: CN1765475A

Abstract

本发明涉及一种自引气气液混合叶轮。该叶轮主要由连轴接头、空心圆盘、导流叶片构成，其中空心圆盘的上、下盖板上均可以设置导流叶片；叶轮的布气孔设置导流叶片所在的盖板上，并且位于在导流叶片旋转方向的后侧。该叶轮还可设有环形导流板和增压叶片。该叶轮通过旋转过程中产生的负压引入气体，并将气体以微气泡形式分散至液体中，具有引气量大、气液混合效果好、能耗低、叶轮无堵塞等特点，同进空气引入量与吸排液量可以随转数提高而同时增加，引气量大小调节方便。该叶轮可用于废水处理、废气处理及化工等领域内气液混合与气液反应过程，特别是用作废水生化处理曝气机、气浮机及矿物浮选机叶轮。

Description

自引气式气液混合叶轮

技术领域

本发明涉及一种气液混合设备，特别是一种自引气式气液混合叶轮。

背景技术

自引气式气液混合叶轮是利用叶轮在液体中高速旋转过程中产生的负压，将气体或空气从驱动叶轮的空心轴、或轴外的套筒引至叶轮处，并通过叶轮将气体以微气泡的形式分散于液体中。它可以用于气液间化学反应过程，提高传质效率、简化设备结构；还可以用于液液分离及液固分离等相分离过程，如去除污水中的固体物或油等污染物，可以使污染物粘附于微气泡上，并随微气泡上升至水面，实现污染物分离及水净化的目的。由于气液混合叶轮同时具有引气、气液混合等功能，可以消除传统设备中的各种附属设备，无论是在经济上、还是在技术上均具有明显的优势，可广泛应用于水处理、废气处理、化工、冶金、造纸等领域，并形成多种专用设备，如废水处理领域内的气浮机和生化曝气机、废气吸收与处理设备、矿物浮选机、化工领域的气液接触设备等。

自引气式气液混合叶轮的关键在于叶轮结构，不仅应引气量大、气液混合效果好，而且应防止堵塞。US5091083、US5242600、US3414245等公开的叶轮包括多个空心叶片，布气孔设置在叶片顶端的后侧，它利用叶轮旋转时在叶片后侧产生的真空旋涡，将空气引入叶轮并经布气孔释放至水中；这种叶轮真空度低、引气量小，而且无吸排水能力，仅靠叶轮的搅拌作用分散气泡，气液混合效果差；叶片上的布气孔易堵塞，原因是水中污染物易进入真空旋涡，并聚积覆盖在排气孔上。US6270061、US4297214、US2246560、US2238139等公开的叶轮是由上、下盖板及中间的导流叶片组成，上盖板设有进水口，空气入口位于叶轮中心处；它利用叶轮吸排水过程中叶轮中心处产生的负压区引入空气，并在叶轮内部与水混合后从周边排出；叶轮气水混合效果好，但叶轮引入的空气量与吸排水量存在着不能同时增加的矛盾，并且叶轮转数或引入的空气量不能过大，原因是叶轮进水口和进气口均位于叶轮中心区域，叶轮中心吸入的是气水混合物，随着转数增加或空气引入量加大，气水混合物密度急剧下降，并在中心处产生涡旋气阻，负压区的真空度随之降低甚至消失、并出现大幅度波动，空气引入量及吸排水量也随之减少并发生剧烈波动，设备处于不稳定运行状态。US1526596、US1374445等公开的叶轮是由上、下盖板及中间的导流叶片组成，下盖板设有进水口，其引气机理与US6270061等公开的叶轮类似，叶轮转数或引入的空气量也不能过大。US5358671、US4959183、US4551285、US4668382、US4425232、US2217231等公开的叶轮是由上盖板与下叶片组成，这种敞开式叶轮也是利用叶轮中心处产生的负压区引入空气，空气引入量及气水混合效果均存在一定的不足。US1413723、US1413724、US3917763、US3650513、US3066921、US2996287、US1345596、US1726125、US5160459等公开的是空心盘状叶轮，其布气孔(或空气通道)位于空心盘的周边或上、下盖板上，主要依靠空气本身产生的微弱离心力及叶轮表面或周边与水体的剪切作用引入空气，引气能力小，需要在较高的转数下运行，并且无吸排液能力，气液混合效果差。US5318360、US3070229、US4193949、US382702等公开的叶轮，是由上、下盖板及导流叶片等组成，其布气孔(或排气通道)位于叶轮周边或导流叶片外侧的上盖板和下盖板上，虽然叶轮具备了良好的吸排水能力，但引气能力依然不足。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种自引气式气液混合叶轮。该叶轮不仅具有引气量大、能耗低、叶轮无堵塞等特点，而且引气量与吸排液量可随转数同时增加，气液混合效果好。

本发明的气液混合叶轮主要由空心连轴接头、空心圆盘、导流叶片组成，其中空心连轴接头与空心圆盘内部相通；空心圆盘由上盖板、下盖板及筒体组成；导流叶片可以安装在空心圆盘顶部的上盖板和/或底部的下盖板上；布气孔设置在导流叶片所在的盖板上，并且位于导流叶片旋转方向的后侧。

本发明的混合叶轮上还可设有环形导流板，其中导流叶片一端与空心圆盘的盖板相连，另一端与环形导流板相连，形成特定的水流通道。环形导流板为中心具有圆形进水口(或进液口)的平板，该平板的外形可以根据需要采用任意形状，但一般选择圆形。导流板的内外圆所形成的环形区域面积至少能覆盖部分导流叶片，最好能完全遮住导流叶片。环形导流板可以防止水流从导流叶片上端或下端滑漏，提高叶轮的吸排水量及真空度，从而提高引气量及气液混合效果；另外环形导流板还可以减小水体对叶片的拖曳，降低叶轮的功耗。

本发明中所述的空心圆盘内可设有增压叶片。增压叶片可以为径向叶片，也可以采用后倾式直叶片或渐开线形弯叶片，数量可与导流叶片数量相同，也可以不同。该增压叶片至少与空心圆盘内部的上盖板底面、下盖板顶面和圆筒内壁中之一相连接，其转动方向与导流叶片的转动方向相同。增压叶片的作用如风机叶片一样，在随叶轮转动过程中其前面产生一定的风压，可以进一步提高引气时的推动力，从而提高叶轮的引气量。

所述的导流叶片可以为径向叶片，也可以采用后倾式直叶片或渐开线形弯叶片。叶片数量可以设置有1～12个，最好为3～8个。

所述的布气孔设置在每个导流叶片后侧的扇形区域内，优选平行于导流叶片设置一排或多排，最好设置一排或两排。

所述的空心圆盘可以是整体结构，也可以由上盖板、下盖板及筒体焊接而成。

本发明的优点是充分利用了叶轮旋转时导流叶片后侧产生的负压、导流叶片间水流变线产生的负压、以及水流在圆盘表面产生的剪切作用引入空气，叶轮的引气量大、气水混合效果好，不仅在低转数下即可引入大量空气，而且引气孔不在叶轮的中心区域，叶轮中心吸入的仅为水(或液体)，真空度大小不受其它因素限制，空气引入量与吸排液量可以随转数提高而同时增加，引气量大小调节方便，另外水流剪切作用还可以防止布气孔堵塞。

该叶轮可以在水处理领域内应用，如用作气浮机叶轮、生化曝气机叶轮等，也可以在废气处理、冶金、化工、造纸等领域内应用。

附图说明

图1为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图2为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图3为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图4为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图5为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图6为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图7为本发明的一种自引气式气液混合叶轮的主视图。

图8为本发明空心圆盘下盖板布气孔示意图。

图9为本发明空心圆盘上盖板布气孔示意图。

图10为本发明空心圆盘内增压叶片分布示意图。

图11US 5318360中的图1。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的结构及运行方式。

如图1、图2、图3所示，本发明自引气气液混合叶轮由空心连轴接头1、上盖板2、筒体3、下盖板5、导流叶片6或/和导流叶片8组成，其中上盖板2、筒体3、下盖板5构成叶轮的空心圆盘；导流叶片6和布气孔4设置在下盖板5上，并且布气孔4位于导流叶片6旋转方向的后侧；导流叶片8和布气孔9设置在上盖板2上，并且布气孔9位于导流叶片8旋转方向的后侧。在每个导流叶片的后侧均可以设置一排平行于导流叶片的布气孔，但为了提高叶轮的引气量，也可以在叶轮后侧的扇形区域设置更多的布气孔。图8为下盖板5上的布气孔4及导流叶片6位置示意图。图9为上盖板2上的布气孔9及导流叶片8位置示意图。在驱动电机及空心轴的带动下，叶轮在液体内以一定的速度旋转，并在叶轮内部产生负压，空气由空心连轴接头1进入叶轮，并通过空心圆盘下盖板5上的布气孔4和/或上盖板2上的布气孔9以微气泡形式分散于液体中。

如图4、图5、图6、图7所示，本发明自引气气液混合叶轮由空心连轴接头1、上盖板2、筒体3、下盖板5、导流叶片6或/和导流叶片8组成，为提高引气量及气液混合效果，气液混合叶轮还可以进一步包括环形导流板10或/和环形导流板11，其中环形导流板10与下盖5上的导流叶片6相连；环形导流板11与上盖板2上的导流叶片8相连。下盖板5上的布气孔4及导流叶片6位置如图8所示，上盖板2上的布气孔9及导流叶片8位置如图9所示，布气孔均位于导流叶片旋转方向的后侧。环形导流板10和环形导流板11中心处的开孔为叶轮的吸水口(或吸液口)。环形导流板10与导流叶片6、下盖板5形成封密的水流通道(或液体通道)，环形导流板11与导流叶片8、上盖板2也形成封密的水流通道，有效地防止水流从导流叶片底端或顶端滑漏，提高了叶轮内部的水流速度和真空度，同时也降低了水体对叶轮拖曳。增加环形导流板后，叶轮内部的真空度可以达到0.1MPa左右，不仅引气量明显提高，而且功耗很低。

如图1-图7所示，本发明自引气气液混合叶轮由空心连轴接头1、上盖板2、筒体3、下盖板5、导流叶片6或/和导流叶片8等组成，其中上盖板2、筒体3、下盖板4构成叶轮空心圆盘。为提高引气量及气液混合效果，在空心圆盘内可以进一步设置增压叶片7，增压叶片7可以通过与下盖板4的顶面相连、或/与上盖板2的底面相连、或/与筒体3的内壁相连等连接方式与空心圆盘固定在一起，并随叶轮一起转动。增压叶片7在上盖板2及下盖板7上的安装位置不作严格限定，可以安装在每两组布气孔之间，也可以参见图8所示的位于布气孔旋转方向的后侧。安装增压叶片后，进一步提高了叶轮引气时的推动力，不仅引气量增加，而且引气的压力可以达到0.1MPa以上。

Claims

1、一种自引气式气液混合叶轮，由空心连轴接头、空心圆盘、导流叶片组成，其中空心连轴接头与空心圆盘内部相通，导流叶片安装在空心圆盘顶部的上盖板和/或底部的下盖板上，其特征在于布气孔设置在导流叶片所在的盖板上，并位于导流叶片旋转方向的后侧；所述的混合叶轮上设有环形导流板，其中导流叶片一端与空心圆盘的盖板相连，另一端与环形导流板相连，而且该环形导流板至少能覆盖部分导流叶片。

2、按照权利要求1所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的环形导流板完全覆盖导流叶片。

3、按照权利要求1所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的空心圆盘内设有增压叶片。

4、按照权利要求3所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的增压叶片与空心圆盘的上盖板底面、下盖板顶面和筒体内壁之一相连。

5、按照权利要求1或3所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的布气孔设置在每个导流叶片后侧的扇形区域内。

6、按照权利要求5所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的布气孔平行于导流叶片设置一排或两排。

7、按照权利要求1所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的导流叶片设置有1～12个。

8、按照权利要求1所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的导流叶片设置有3～8个。

9、按照权利要求1所述的自引气式气液混合叶轮，其特征在于所述的导流叶片为径向叶片、后倾式直叶片或渐开线形弯叶片。