CN103289882A - 一种支撑管道式光生物反应器运转的支架 - Google Patents

Abstract

一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，本发明包括主支架（1），连接在主支架（1）上的侧支架（2），位于主支架（1）底部起到支撑主支架（1）的基座（11）；在主支架（1）上由上至下排列开设有柱螺纹孔（5.1）；侧支架（2）由弧型卡槽（4）与连接在弧型卡槽（4）侧面的连接板（3）连接组成，在连接板（3）上开有板螺纹孔（5.2），该板螺纹孔（5.2）与柱螺纹孔（5.1）相同，采用配套的螺栓和螺母通过连接板（3）将侧支架（2）连接在主支架（1）的一侧。利用该支架为管道式光生物反应器开发微藻生物资源生产微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品提供强有力的硬件支撑。

Description

一种支撑管道式光生物反应器运转的支架

技术领域

    本发明涉及微藻生物工程技术领域关键辅助工具，具体地说是一种支撑管道式光生物反应器运转的支架结构技术领域。

背景技术

微藻作为一种重要的可再生资源，具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、产量高等突出特点。微藻的进一步开发利用，将提供新的资源，如微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等。     但是，自然界中的微藻资源分布广，种类多。微藻资源的开发，需要单种化、规模化、吨级化进行。

用于培养微藻的反应器中的管道式光生物反应器，因为比表面积大，受光面积多，封闭性更好，体积可以达到几吨、几十吨甚至几百吨，藻液的流速可以任意调节，培养过程中的温度、盐度、光照强度、pH值、溶解氧、二氧化碳、营养比例、消毒液浓度等可以靠人工或计算机来及时有效的调控，所以用于规模化培养微藻的反应器主要是管道式光生物反应器。

管道反应器在组装过程中由若干根透明的道通过串连和并联构成，反应器在组装过程中，因无数根透明管道通过串连后，因管道长度和软连接厚度以及管道进入软连接里的深度等因素不统一，往往出现透明管道头不在支撑的反应器的支架中心点上，从而导致不在支撑点上的透明管道重量全靠位于支撑点上的管道提供，导致在安装过程的就必须加大卡箍的紧度，这样结果使透明管道头因内外受力不均而爆裂；还有提供给透明管道式光生物反应器安装的场地因地势稳定或地形差异性往往不能始终永远保证在同一个水平，透明管道也就出现不在一条水平线上，出现高低起伏不平，结果藻液在透明管道内就会出现气泡残存，藻细胞残留、管道对藻液的摩擦力增大，剪切力增强，雷诺系数不稳定等现象。通过各台管道式光生物反应器培养的藻细胞的产量、质量以及藻细胞提取物等都不统一，数据没有出现规律性现象，影响产业化推广；因此现在需要一种能够解决上述问题的支撑管道式光生物反应器运转的支架。

发明内容

本发明的目是为了解决现有技术所存在的上述不足，发明一种结构简单，载荷量大、稳定性强、极为安全可靠的支架；根据支架支撑的实际情况，设计出双排侧架撑点，还根据地实际情况，可实现调节高低支撑点位置，使管道永远保持在同一水平面。

本发明的技术方案为：

一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，本发明特征是，包括主支架，连接在主支架上的侧支架，位于主支架底部起到支撑主支架的基座；在主支架上由上至下排列开设有柱螺纹孔；侧支架由弧型卡槽与连接在弧型卡槽侧面的连接板连接组成，在连接板上开有板螺纹孔，该板螺纹孔径与主支架上的柱螺纹孔径相同，采用配套的螺栓和螺母通过连接板将侧支架连接在主支架的一侧。

    本发明侧支架分别设置在主支架的两侧。

    本发明侧支架为不少于一付沿主支架两侧由上至下排列构成。

    本发明主支架的横截面为矩形管。

    本发明主支架的横截面为“工”字形。

    本发明基座采用塔形结构，在基座底部开设有基座固定孔，采用地脚螺栓或膨胀螺栓将基座固定在地面。

    本发明在主支架上开有的柱螺纹孔为每组3个呈三角形分布；在连接板上开有的板螺纹孔为每组3个呈三角形分布。 

    本发明在每个弧型卡槽里设有软硅胶片。

本发明所述的支撑管道式光生物反应器运转的支架至少由两套以上配套使用。 

所述的侧支架由两对弧型的卡槽和一块连接板连接而成，每根透明管道两头都安放在弧型的卡槽上，管与管间通过软部件连接。透明管道可以是任意直径的透明管材，如玻璃管、塑料管。

本发明所述的侧支架可以根据地形情况与主支架上的螺纹孔配合任意调节高低位置。 

本发明与现有技术比较具有以下优点：

本发明支架装置具有结构简单，设计巧妙，布局合理，稳固可靠的优点。本发明可延长管道的使用寿命，管道不会应自身的重量和所承载的藻液重量叠加而导致压强过大而出现断裂或破损。本发明还能够减少因受风力或人为的影响而引起支架装置晃动而导致管道掉落的现象发生；本发明侧支架更加稳固、可靠；侧支架采用螺栓连接，为可调式，使整套装置承载量更加增大；本发明投入成本低，投入小，载荷量大，可以支撑几吨、几十吨甚至几百吨的管道反应器运行，管道不易爆裂。 

附图说明

图1为本发明主支架的结构示意图；

图2为本发明在主支架上安装侧支架以及金属卡箍后的结构示意图；

图3为图2去除金属卡箍后的右视结构示意图；

图4为单个侧支架的放大结构示意图。

图中标号：主支架（1）；侧支架（2）；连接板（3）；弧型卡槽（4）；柱螺纹孔（5.1）；板螺纹孔（5.2）；软硅胶片（6）；玻璃管（7）；硅胶软管（8）；斜角钢（9）；基座固定孔（10）；基座（11）；钢板（12）；金属卡箍（13）。

具体实施方式

见图1、图2，图3，图4所示。一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，本发明特征是，包括主支架1，连接在主支架1上的侧支架2，位于主支架1底部起到支撑主支架1的基座11；在主支架1上由上至下排列开设有柱螺纹孔5.1，这种排列既可是等距，也可是不等距；侧支架2由弧型卡槽4与连接在弧型卡槽4侧面的连接板3连接组成，在连接板3上开有板螺纹孔5.2，该板螺纹孔5.2与柱螺纹孔5.1相同，采用配套的螺栓和螺母通过连接板3将侧支架2连接在主支架1的一侧。

    本发明侧支架2分别设置在主支架1的两侧。

    本发明侧支架2为不少于一付沿主支架1 两侧由上至下排列构成。

    本发明主支架1的横截面为矩形管。

    本发明主支架1的横截面为“工”字形。

    本发明基座11采用塔形结构，在基座11底部开设有基座固定孔10，采用地脚螺栓或膨胀螺栓将基座11固定在地面。

    本发明在主支架1上开有的柱螺纹孔5.1为每组3个呈三角形分布；在连接板3上开有的板螺纹孔5.2每组为3个呈三角形分布。

    本发明在每个弧型卡槽4里设有软硅胶片6。

本发明的使用方式：本发明支架，由多个主支架并联在一起构成使用，侧支架2分别设置在主支架1的两侧，即可以对称设置，也可以不对称，即错位设置。使用时每根透明的管道分别位于两个主支架的弧型卡槽里，每根透明管道的重量分别靠两个主支架来支撑，形成整个支架装置的载荷量更大，每两根透明管道头位于同一个支架的弧型卡槽间，透明管道头间通过软部件例如硅胶软管8加金属卡箍13连接，去除另需用强力卡箍来紧固链接，避免管道因受卡箍强力抱紧而导致管道爆裂的情况发生。

    本发明装置里的弧型卡槽里设置有用于软缓冲的软硅胶片6，避免管道因热胀冷缩时管道壁与弧型卡箍间形成的摩擦，延长管道的使用寿命。

   本发明装置里的弧型卡槽虽与管道间间接接触，但因为是弧型使得接触面积大，管壁所受的压强减小，管道不会应自身的重量和所承载的藻液重量叠加而导致压强过大而出现断裂或破损。

    本发明装置里的弧型卡槽，因为是弧型，所以减少因受风力或人为的影响而引起支架装置晃动而导致管道掉落的现象发生。

    本发明装置里的在主支架1上开有的柱螺纹孔5.1为每组3个呈三角形分布；固定侧支架连接板的三个螺纹孔也成三角形，利用三角形稳定性的自然规律，保证侧支架更加稳固。

    本发明装置里的侧支架为可调式，安装不会因地形的变化而改变，所有侧支架始终保持在同一水平，避免所支撑的管道出现气泡残存，藻细胞残留，雷诺系数不稳等现象的发生。 

构成本发明支架的所有材料都为市场容易购买的材料。 

实施例

    主支架1由中间带有柱螺纹孔5.1的工字钢构成，在主支架1上开有的柱螺纹孔5.1为每组3个呈三角形分布；侧支架2由弧型卡槽4与连接板3钢板焊接而成，弧型卡槽4由圆形钢管切割而成，在卡槽里粘有与弧型卡槽4等宽度的软硅胶片6，在每块连接板3钢板上开有3个板螺纹孔5.2，该螺纹孔径上与主支架1的柱螺纹孔5.1孔径等径，3个孔形成三角形；以每对侧支架2为一个支撑单元，均通过与柱螺纹孔5.1径等径的配套螺栓和螺母固定在主支架1上两侧，固定的位置可以根据地形的高低安装到合适的位置，以保障证多个主支架1上的弧型卡槽4不因地形的不同始终能保持在同一个水平线上；基座11位于主支架1的底部，由角钢焊接在主支架1底部，基座11的角钢平面与主支架1成90度角，基座11角钢的两端头与主支架1下方焊接有一段斜角钢9，用以加强和稳固主支架1，基座11角钢上且位于斜角钢9下方开有基座固定孔10，孔径大小与配套的膨胀螺栓相匹配，通过膨胀螺栓固定在地基上。

具体实施例：一种可支撑5吨管道式光生物反应器运转的支架，在长50m、宽1m的场地内，按照图1和图2方式设计并安装支架。

首先在场地打25对孔，基座固定孔10径为Φ12mm，深为140mm，孔间距为400mm，单个主支架1由高2500mm、宽100mm工字钢构成，在主支架1上离基座11400mm处开始往上开柱螺纹孔5.1开至顶，所有孔间距为25mm，孔径为Φ6mm，每3个螺纹孔可组成一个三角形，主支架1开3个柱螺纹孔5.1为一个横排，垂直向下形成3列的矩阵孔；基座11由Φ60mmx60mm的角钢与主支架1成90度角焊接而成，在角钢的两端分别焊接一段长为300mm厚度为Φ60mmx60mm的斜角钢9与主支架1焊接在一起，在基座11底部角钢上开一对孔间距为400mmΦ12mm的基座固定孔10，用Φ12mmx140mm的膨胀螺栓规定在地基上；侧支架2的两个弧型卡槽4由直径Φ65钢材管道切割构成，两个弧型卡槽4再分别焊接于同一片长宽为60mmx60mm钢板12两端，最后构成一个侧支架2，每个弧型卡槽4里放置有厚度为2mm的软硅胶片6，侧支架2从主支架1离基座400mm处以上用Φ6mm的螺栓旋进主支架的柱螺纹孔5.1并固定在主支架1上，每个主支架1总共安装32个侧支架2，每个主支架1个正反面分别安装16个侧支架2，最后用与螺栓配套的螺母旋扭在螺栓上，用于加强稳固；25个单支架安装完后固定在地基上，所有支架间顶部最后Φ20mm的镀锌钢管焊接在一起；单个侧支架的实际具体位置可以根据主支架1所处的实际地形上下挪动安装位置，保持25个侧支架2的弧型卡槽4始终能保持在同一水平线上；玻璃管7选用Φ63mm、壁厚为Φ3mm、长为2000mm的普通玻璃管，玻璃管7头连接所使用Φ60mm、壁厚为Φ2mm、长为80mm的的硅胶软管8，玻璃管7和硅胶软管8一起安装到所有的弧型卡槽4里，在第一个主支架1一端使用总管道将安装在弧型卡槽4里的玻璃管7连接的一起，另一端与管道式光生物反应器的泵体连接在一起，在第25个主支架1的侧支架2上其中一端弧型卡槽4里安装一段U型玻璃管，将主支架正反面间的玻璃管7连接在一起，最后构成一套5吨级的管道式光生物反应器。

利用上述装置培养微藻以雨生红球藻为代表的具体过程如下：

     装置安装往后，检查所有固定基座11和侧支架2的螺栓和螺母是否稳固，弧型卡槽4和放置在其里面的软硅胶片6片与安装在里面的Φ63玻璃管7是否嵌合在一起，Φ63玻璃管7头是否有开裂的现象痕迹，逐一检查预先排除隐患，以保证每次培养微藻能成功。

     往管道反应器内注入清水，清水的重量和Φ63玻璃管7的总重量就靠侧支架2来支撑，最后通过与侧支架2上钢板传递给主支架1，试水检查滴漏现象，调整侧支架2水平位置。

    管道反应器内清水注入到一定体积后，加入消毒液进行管到消毒，消毒一定时间后，把消毒水排尽，用无菌水进行冲刷，保持管道反应器成无菌环境。

     管道反应器内接入雨生红球藻藻种，补入培养基，启动泵体，雨生红球藻细胞在管道式光生物反应器内进行无数次循环，通过吸收阳光、营养、气体细胞就进行各种生理生化的反应，代谢和生产出各种微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品。

     经过一定时间培养后，检查所有主支架1和侧支架2的稳固性，确保培养成功，最后再进行收获。如此按照上述步骤的操作，支架支撑着整个管道式光生物反应器无数次的成功培养微藻。

实施例的结果表明本发明克服因管道支架而出现爆管，导致微藻培养失败的困难，利用支架的可调节的功能，避免安装的场地因地势稳定或地形差异引起管道出现高低起伏不平，管道内出现气泡残存，藻细胞残留、管道对藻液的摩擦力大、剪切力强，雷诺系数不稳定等现象。利用该支架为管道式光生物反应器开发微藻生物资源生产微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品提供强有力的硬件支撑。

Claims (8)

1.一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：包括主支架（1），连接在主支架（1）上的侧支架（2），位于主支架（1）底部起到支撑主支架（1）的基座（11）；在主支架（1）上由上至下排列开设有柱螺纹孔（5.1）；侧支架（2）由弧型卡槽（4）与连接在弧型卡槽（4）侧面的连接板（3）连接组成，在连接板（3）上开有板螺纹孔（5.2），该板螺纹孔（5.2）与柱螺纹孔（5.1）相同，采用配套的螺栓和螺母通过连接板（3）将侧支架（2）连接在主支架（1）的一侧。

2.根据权利要求1所述的所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：侧支架（2）分别设置在主支架（1）的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：侧支架（2）为不少于一付沿主支架（1） 两侧由上至下排列构成。

4.根据权利要求1所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：主支架（1）的横截面为矩形管。

5.根据权利要求1所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：主支架（1）的横截面为“工”字形。

6.根据权利要求1或2所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：基座（11）采用塔形结构，在基座底部开设有基座固定孔（10），采用地脚螺栓或膨胀螺栓将基座（11）固定在地面。

7.根据权利要求1所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：在主支架（1）上开有的柱螺纹孔（5.1）为每组3个呈三角形分布；连接板（3）上开有的板螺纹孔（5.2）为每组3个呈三角形分布。

8.根据权利要求1所述的一种支撑管道式光生物反应器运转的支架，其特征在于：在每个弧型卡槽（4）里设有软硅胶片（6）。

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