CN103041742B - 搅拌叶轮、搅拌器和厌氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种搅拌叶轮、包含该搅拌叶轮的搅拌器和包含该搅拌器的厌氧发酵罐，该搅拌叶轮包括多个桨叶和一个轮毂，该轮毂上设置有多个连接片，该些桨叶通过该些连接片与该轮毂固定连接，每一桨叶包括有一翼面部和一第一翅片部，该翼面部与该第一翅片部呈160°至175°的夹角。通过将该些桨叶弯折成包含该翼面部和该第一翅片部，且相互呈160°至175°的夹角的结构形式，本发明的搅拌叶轮的径向排流量（沿桨叶的径向的排流量）和轴向排流量（沿桨叶的轴向的排流量）剧增，且耗用较低的能量。

Description

搅拌叶轮、搅拌器和厌氧发酵罐

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，特别涉及一种搅拌叶轮、包含该搅拌叶轮的搅拌器和包含该搅拌器的厌氧发酵罐。

背景技术

厌氧发酵罐的功能是为微生物的生长提供优良条件，以便满足微生物的生长和繁殖。在厌氧发酵罐中，这些生物发挥其催化或新陈代谢的功能，并产生常规化学反应难以获得的反应物和代谢物。为了混合均匀发酵原料，一个厌氧发酵罐通常包括多个搅拌器。

如图1所示，现有的搅拌器1包括一旋转轴11和一个旋转头12，该旋转头12上设置有三片桨叶120。使用时，该旋转头12带动该些桨叶120快速旋转，形成多条流体波10，该流体波沿着该些桨叶的四周R将发酵液散开，同时推排发酵液沿着该些桨叶的轴向A运动，以便实现搅拌发酵液内固体原料的目的。但现有的搅拌器1存在排液量（包含涡旋排流量）小、排液效率（单位功耗的排液量）低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的厌氧发酵罐排液量小和排液效率低的缺陷，提供一种搅拌叶轮、包含该搅拌叶轮的搅拌器和包含该搅拌器的厌氧发酵罐，该搅拌叶轮具有排液量大和排液效率高的优点。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种搅拌叶轮，其包括多个桨叶，其特点在于，该搅拌叶轮还包括一轮毂，该轮毂上设置有多个连接片，该些桨叶通过该些连接片与该轮毂固定连接，每一桨叶包括有一翼面部和一第一翅片部，该翼面部与该第一翅片部呈160°至175°的夹角。

较佳地，该些连接片中相邻的两个连接片呈25°至40°的夹角。

较佳地，每一桨叶还包括有一第二翅片部，该第二翅片部与该第一翅片部呈160°至175°的夹角。

较佳地，该些桨叶与该些连接片螺纹连接，该些连接片与该轮毂一体成型或焊接。

较佳地，该些连接片上均设置有加强筋，该轮毂的轴孔上设置有一键槽。

一种搅拌器，其包括一旋转轴，其特点在于，该搅拌器还包括如上所述的搅拌叶轮。

一种厌氧发酵罐，其包括一空心柱状的罐体，其特点在于，该厌氧发酵罐内还设置有如上所述的搅拌器，每一旋转轴的轴线在该旋转轴的连接区域的法线和该罐体的轴线所确定的平面内具有一第一投影线，每一第一投影线与该第一投影线所对应的法线成20°至70°的夹角。

较佳地，每一旋转轴的轴线在过该旋转轴的连接区域的法线且垂直该罐体的轴线的平面内具有一第二投影线，每一第二投影线与该第二投影线所对应的法线成20°至70°的夹角。

较佳地，该厌氧发酵罐还包括一挡液装置，该挡液装置包括一斜坡面，该斜坡面用于阻挡并反弹射向其的流体。

较佳地，该斜坡面为圆锥形或抛物面形。

本发明的积极进步效果在于：

通过将该些桨叶弯折成包含该翼面部和该第一翅片部，且相互呈160°至175°的夹角的结构形式，该搅拌器的径向排流量（沿桨叶的径向的排流量）和轴向排流量（沿桨叶的轴向的排流量）同时剧增，且能耗较低。

附图说明

图1为现有的搅拌器使用时的主视图。

图2为本发明实施例1的搅拌叶轮的立体图。

图3为本发明实施例1的搅拌器的立体图。

图4为图3中的搅拌器的局部视图。

图5为本发明实施例1的厌氧发酵罐的主视图。

图6为本发明实施例1的厌氧发酵罐的俯视图。

图7为本发明实施例1的另一结构的厌氧发酵罐的主视图。

图8为本发明实施例2的搅拌叶轮的立体图。

附图标记说明：

现有的搅拌器：1

旋转轴：11旋转头：12

桨叶：120流体波：10

四周：R轴向：A

实施例1的搅拌叶轮：2

桨叶：21轮毂：22

旋转轴：23翼面部：211

第一翅片部：212连接片：221

加强筋：222键槽：223

第一起折边：2121第二起折边：2122

连接键：224密封板：225

螺钉：226第一投影线：231

第二投影线：232搅拌叶轮：20

翼面部：2011第一翅片部：2012

第二翅片部：2013

实施例1的厌氧发酵罐：3

罐体：31轴线：32

法线：33流体波：34

下倾分流：35挡液装置：36

下滑分流：37回旋分流：38

支撑杆件：39

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例1

如图2所示，本实施例的搅拌叶轮2包括三个桨叶21和一轮毂22，该轮毂上焊接有三个连接片221，该些桨叶21通过该些连接片221与该轮毂22固定连接。该些桨叶21与该些连接片221螺纹连接。该些连接片221上均匀设置有加强筋222，该轮毂22的轴孔上设置有一键槽223。每一桨叶21包括有一翼面部211和一第一翅片部212。需要指出的是该第一翅片部212的第一起折边2121的宽度占该桨叶宽度的1/2，该第一翅片部212的第二起折边2122的长度占该桨叶长度的1/2~4/5最佳。

如图3所示，该轮毂22通过该键槽223与一旋转轴23固定连接，以便形成本实施例的搅拌器。相邻两个连接片221之间互相呈夹角δ，夹角δ的取值范围为25°至40°。该翼面部211与该第一翅片部212互相呈夹角γ，夹角γ的取值范围为160°至175°。

本实施例的搅拌器的具体安装结构如图4所示，即搅拌叶轮2的轮毂22通过一连接键224与该旋转轴23固定连接，并使用密封板225和螺钉226进行加固处理。

通过将该些桨叶弯折成包含该翼面部211和该第一翅片部212的结构形式，该搅拌器的径向排流量（沿桨叶的径向的排流量）和轴向排流量（沿桨叶的轴向的排流量）同时剧增。

如图5所示，本实施例的厌氧发酵罐3包括一罐体31、多个如上所述的搅拌器和一挡液装置36。该罐体31具有一轴线32。每一搅拌器通过其旋转轴23与该罐体31的内壁面的一连接区域固定连接。该挡液装置36包括至少一斜坡面，该些斜坡面用于阻挡并反弹射向其的流体。

如图5所示，每一旋转轴23的轴线在其连接区域的法线33与该轴线32所形成平面内的投影为第一投影线231。该第一投影线231与该法线33的夹角为α，α取值范围为20°至70°，因此该旋转轴23具有沿着圆柱形的罐体轴向的倾斜，即轴向倾斜。由于旋转轴23具有轴向倾斜，使用时，该流体波34具有排向该挡液装置36的下倾分流35，该下倾分流35在撞击该挡液装置36后形成下滑分流37和回旋分流38，进而促使发酵液形成沿着罐体轴向的翻滚混合，最终实现该厌氧发酵罐3底部的均匀搅拌和原料不沉积。

如图6所示，每一旋转轴23的轴线在过其连接区域的法线33且垂直于该轴线32的平面内的投影为第二投影线232。该第二投影线232与该法线33的夹角为β，β取值范围也为20°至70°，因此该旋转轴23具有沿着罐体径向的倾斜，即径向倾斜。由于旋转轴23具有径向倾斜，使用时，该些搅拌器除了对发酵液单独地进行局部旋转搅拌外，还具有局部的涡旋分流350，该些局部的涡旋分流350共同作用，带动发酵液绕着罐体的轴线32整体涡旋运动，因此形成发酵液沿着罐体径向的翻滚混合，发酵液经过罐体径向的翻滚混合后均匀度得到了进一步地提高。

综上可知，为了做好厌氧发酵罐内的总体混合，不仅运用了在两维度斜插搅拌器的方式，即沿着厌氧发酵罐轴向和径向都倾斜，还改进了搅拌叶轮的结构并且运用了挡液装置。另外，结合发酵液内原有的气泡浮动和厌氧发酵罐内外之间的液体循环，本实施例的厌氧发酵罐不仅能够使得培养基和菌体得到充分的混合，还能够大大地降低能耗。

从能耗来说，在同等搅拌排液能力的情况下，本实施例的厌氧发酵罐的搅拌能耗降低至44kw，厌氧发酵罐的体积为3500m³，也就是发酵液充分混合的运行能耗仅为0.012kw/m³（44kw/3500m³），因此单位体积搅拌功率极低，即排液效率较高。

如图7所示，在本实施例的厌氧发酵罐内，该挡液装置36还可以采用开口向下抛物面的形式，此时挡液装置36的底部需要支撑杆件39，支撑杆件可以使用市售的工字钢。

实施例2

如图8所示，与本实施例的搅拌叶轮20和实施例1的搅拌叶轮2具有多处相同部分，例如包括一翼面部2011和一第一翅片部2012，这些相同部分不再赘述。本实施例和实施例1的区别在于：每一桨叶还包括有一第二翅片部2013，该第二翅片部2013与该翼面部2011互相呈夹角ε，夹角ε的取值范围为160°至175°。该第一翅片部2012与该第二翅片部2013互相呈夹角ζ，夹角ζ的取值范围为160°至175°。

通过将该些桨叶弯折成包含该翼面部、该第一翅片部和该第二翅片部的的结构形式，该搅拌器的轴向排液流量（沿桨叶的轴向的排液流量）又进一步地增加。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种搅拌叶轮，其包括多个桨叶，其特征在于，该搅拌叶轮还包括一轮毂，该轮毂上设置有多个连接片，该些桨叶通过该些连接片与该轮毂固定连接，每一桨叶包括有一翼面部和一第一翅片部，该翼面部与该第一翅片部呈160°至175°的夹角，每一桨叶还包括有一第二翅片部，该第二翅片部与该第一翅片部呈160°至175°的夹角。

2.如权利要求1所述的搅拌叶轮，其特征在于，该些连接片中相邻的两个连接片呈25°至40°的夹角。

3.如权利要求1所述的搅拌叶轮，其特征在于，该些桨叶与该些连接片螺纹连接，该些连接片与该轮毂一体成型或焊接。

4.如权利要求1所述的搅拌叶轮，其特征在于，该些连接片上均设置有加强筋，该轮毂的轴孔上设置有一键槽。

5.一种搅拌器，其包括一旋转轴，其特征在于，该搅拌器还包括权利要求1-4中任意一项所述的搅拌叶轮。

6.一种厌氧发酵罐，其包括一空心柱状的罐体，其特征在于，该厌氧发酵罐内还设置有权利要求5所述的搅拌器，每一旋转轴的轴线在该旋转轴的连接区域的法线和该罐体的轴线所确定的平面内具有一第一投影线，每一第一投影线与该第一投影线所对应的法线成20°至70°的夹角。

7.如权利要求6所述的厌氧发酵罐，其特征在于，每一旋转轴的轴线在过该旋转轴的连接区域的法线且垂直该罐体的轴线的平面内具有一第二投影线，每一第二投影线与该第二投影线所对应的法线成20°至70°的夹角。

8.如权利要求6所述的厌氧发酵罐，其特征在于，该厌氧发酵罐还包括一挡液装置，该挡液装置包括一斜坡面，该斜坡面用于阻挡并反弹射向该斜坡面的流体。

9.如权利要求8所述的厌氧发酵罐，其特征在于，该斜坡面为圆锥形或抛物面形。