CN102210992B - 一种旋流混合器 - Google Patents

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Abstract

一种旋流混合器，至少包括装盛液体的反应容器，在容器上设置有进气口，其特征在于：在进气口的上方设有内壳体，内壳体与容器内壁或内壳体与内壳体之间形成气相旋流通道，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，外壳体与内壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于外壳体与容器内壁或外壳体与外壳体之间，使其气液混合效果好，气液接触面积大，该旋流混合器也可作为一种气动搅拌器使用。

Description

一种旋流混合器
技术领域
本发明涉及到一种发酵罐的进气装置，尤其涉及一种旋流混合器。
背景技术
好气性发酵需要洁净、干燥、无杂菌的空气，此空气还需要一定的压力，以克服设备、管道阻力损失和液态深层发酵基质产生的静压力。由于压缩空气在发酵液中的溶解度很低，从罐底通入到罐顶排出，其中停留时间极短，因此研究各种提高空气利用效率的进气装置变得非常有意义。
现有发酵罐底部空气进气装置有三种，分别为直通式、环形管小孔分布式和环形射流管分布式。直通式指空气管从罐底中心开孔引入，空气直接向上喷出，或者从罐壁开孔引入至罐底中心处，管口向下，空气向下遇罐底反弹再向上，该直通式空气停留时间最短，而且空气利用率最低；相比之下环形管小孔分布式和环形射流管分布式效果较好，环形管小孔分布式指空气管引入发酵罐近罐底处后，先连接一环形管，而环形管上分布有许多小孔，空气从这些小孔喷出，增加了空气的停留时间，加大了气液接触面积、提高了空气的利用率，但是环形管小孔分布式的小孔直径较难确定，孔太小易造成堵塞，孔太大气泡直径大，无助于增加停留时间；因此在生物工程中采用环形射流管的逐渐增多，环形射流管分布式也有环形管，在环形管上连接多个喷射管，各喷射管呈一定角度、围绕发酵罐中心轴线均布，压缩空气利用本身的静压力转变成高速射流，吸引发酵液与之混合成气液两相乳化液。因此出现了为00267163.8的节能发酵罐，基本结构包括罐体、机械搅拌装置及多级射流混合装置，多级射流混合装置包括罐体底部设有与压缩空气进气管相连的空气分布器，在分布器上均布3-8个空气喷嘴，在每个喷嘴后都沿其喷射方向安装有二级或多级射流混合器，获得了较好的溶氧效果，但其还是存在许多缺陷，如气体和液体混合还不充分、气体停留时间短；射流管阻力大、需要较高的空气压力，须增加空压机出口压力和电耗，否则混合效果差，因此总体上并不节能；多级射流混合装置连接节点多，易染菌；而且由于分布器上空气喷嘴流速很大，对发酵生产菌细胞剪切损伤大，影响细胞生长，生产周期延长，影响生产效率。所以需进一步作出改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种气液混合效果好、空气阻力小且利于发酵单位提高的旋流混合器。
本发明解决上述技术问题而采用的技术方案为：一种旋流混合器，至少包括装盛液体的容器，在容器上设置有进气口，其特征在于：在进气口的上方设有内壳体，内壳体与容器内壁之间设有气相旋流通道，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，外壳体与内壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于外壳体与容器内壁之间。
作为另一技术方案，一种旋流混合器，至少包括装盛液体的容器，在容器上设置有进气口，其特征在于进气口通过接管连接有内壳体，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，所述内壳体(除与接管连接部位外)和外壳体都是上下对称设置，在对称设置的内壳体与内壳体之间设有气相旋流通道，在内壳体与外壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于对称设置在外壳体与外壳体之间。
作为改进，所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道是由叶片间隔焊接在一圆盘壳体上而形成。
作为改进，所述叶片的线型采用弧线、螺线或渐开线，该叶片可以呈圆周均匀分布。
作为改进，所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道也可是一定厚度的圆盘钢材整体铣槽加工而形成的一体件。
作为改进，所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道的线型可为弧线、螺线或渐开线。
与现有技术相比，本发明的优点在于：气相旋流通道与流体旋流通道的端部汇合成气液混合流旋流通道，使气体和液体混合充分，气液接触面积大，空气利用率高，本发明相对于环形射流管结构更加简洁，不易结垢、染菌概率小；气体和液体混合过程中，对生产菌损伤较小；阻力损失低，进口空气压力低，不增加空压机电耗。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构剖视图；
图2为本发明实施例一和实施例二的俯视图；
图3为本发明实施例二的结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种旋流混合器，至少包括装盛液体的容器1，在容器1上设有一个进气口2。
本发明的实施例一(如图1～2所示)：所述的进气口2设置在容器1的底端中心，在进气口2的上方设有类似锥帽形状的内壳体3，内壳体3与容器1内壁之间设有气相旋流通道4，在内壳体3的上方设有一个类似伞面形状的外壳体5，外壳体5的中部开有液体进口6，外壳体5与内壳体3之间形成流体旋流通道7，气相旋流通道4与流体旋流通道7的外端部自然汇合成气液混合流旋流通道8，该气液混合流旋流通道8位于外壳体5与容器1内壁之间，这样进气口2和液体进口6分别通过气相旋流通道4、流体旋流通道7和气液混合流旋流通道8与容器1中的空腔连通。
无菌压缩空气从容器1底部的进气口2接管9进入内壳体3中心，沿着气相旋流通道4形成向外的高速旋流，该无菌压缩空气出内壳体3瞬时，速度最大、流体旋流通道7压力降低，吸引周边液体从外壳体5中部的液体进口6进入并与流出气相旋流通道4外的无菌压缩空气混合，然后沿外壳体5与容器1内壁之间的气液混合流旋流通道8向外旋转流出。液体和无菌压缩空气混合过程中，气液混合体被剪切呈微细气泡，使从气液混合流旋流通道8喷出的气液混合体呈乳化状态，显著增加了气液接触面积、提高了无菌空气的利用率。
本发明的实施例二(如图2～3所示)：所述的进气口2设置在容器1直筒段的侧壁上，进气口2的接管9伸入容器1内后，该接管9向下弯折，所述接管9的底部连接有内壳体3，在内壳体3的上方设置有外壳体5，外壳体5的中部开有液体进口6，所述内壳体3的对面即下部空间还对称设置有内壳体31与外壳体51，除与接管9需要连接的部位以外，在对称设置的内壳体3与内壳体31之间设有气相旋流通道4，在内壳体3、31与外壳体5、51之间形成流体旋流通道7，气相旋流通道4与流体旋流通道7的外端部汇合成气液混合流旋流通道8，该气液混合流旋流通道8位于对称设置的外壳体5与外壳体51之间，整个对称设置的外壳体5、51与内壳体3、31与容器1底部脱离，使所述内、外壳体上下对称设置，以形成完整的旋流通道，无菌压缩空气进入内壳体3中心后，沿着气相旋流通道4形成向外的高速旋流，出上下对称的内壳体3、31瞬时，速度最大、流体旋流通道7压力降低，吸引周边的液体从上下对称的外壳体5、51中部的液体进口6上下同时进入并与无菌压缩空气混合，气液混合体沿上下对称的外壳体5、51之间的气液混合流旋流通道8向外旋转喷出。液体和无菌压缩空气混合过程中，气液混合体被剪切呈微细气泡，使从气液混合流旋流通道8喷出的气液混合体呈乳化状态。
上述实施例一和实施例二中的气相旋流通道4和气液混合流旋流通道8可以由叶片10间隔焊接在一圆盘壳体上而形成的，所述叶片10可以由不锈钢板片通过专用模具压制，该叶片10的线型可以是弧线、螺线或渐开线，且该叶片10呈圆周均匀分布；所述气相旋流通道4和气液混合流旋流通道8还可以是由一个具有一定厚度的不锈钢材圆盘整体铣槽加工而成的一体件，且该气相旋流通道4和气液混合流旋流通道8的线型可为弧线、螺线或渐开线。
本发明不仅是一个压缩空气进气装置，而且还可代替容器1底档搅拌器，在气液混合过程中，还实现了容器1内的液体进行循环，即液体进入流体旋流通道7，再进入气液混合流旋流通道8，进而又进入容器1内的液体中，随即进行下一轮循环，促进气液吸收反应和其中微生物的生长和代谢。

Claims (6)

1.一种旋流混合器，至少包括装盛液体的容器，在容器上设置有进气口，其特征在于：在进气口的上方设有内壳体，内壳体与容器内壁之间设有气相旋流通道，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，外壳体与内壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于外壳体与容器内壁之间。
2.一种旋流混合器，至少包括装盛液体的容器，在容器上设置有进气口，其特征在于：进气口通过接管连接有内壳体，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，所述内壳体和外壳体除连接部位以外上下对称地设置了另一组内壳体和外壳体，在对称设置的内壳体与另一内壳体之间设有气相旋流通道，在每组内壳体与外壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于对称设置的外壳体与另一外壳体之间。
3.根据权利要求1或2所述的旋流混合器，其特征在于：所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道是由叶片间隔焊接在圆盘壳体上而形成。
4.根据权利要求3所述的旋流混合器，其特征在于：所述叶片其线型采用弧线、螺线或渐开线。
5.根据权利要求1或2所述的旋流混合器，其特征在于：所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道是采用一定厚度的圆盘钢材整体铣槽加工而形成的一体件。
6.根据权利要求5所述的旋流混合器，其特征在于：所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道的线型为弧线、螺线或渐开线。
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