CN104667782A - 一种新型潜水搅拌机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型潜水搅拌机，包括动力输入装置、机箱传动装置。所述动力输入装置包括潜水电机连同电机轴；所述机箱传动装置包括叶轮传动装置以及搅拌桨传动装置；所述叶轮传动装置包括第一齿轮、第二齿轮、第二轴、叶轮；所述搅拌桨传动装置包括箱体和搅拌桨。所述搅拌桨固定在前盖板上，所述前盖板通过螺栓连接箱体的后盖板。所述电机轴连接到箱体内，用于带动箱体的转动，即形成叶轮与搅拌桨公转，所述第二轴上安装有潜水搅拌机叶轮，用于实现叶轮自转。本发明使得污水沉降区域和大流速区域发生变换，大大增加了搅拌区域，防止污泥沉积，解决了污水处理反应器中水力学死区和污泥沉降的问题。

Description

一种新型潜水搅拌机

技术领域

本发明涉及环保领域中的污水处理关键设备，具体涉及一种废水处理潜水搅拌机。

背景技术

潜水搅拌机作为一种重要的污水处理搅拌机械，适用于城市以及农村污水处理场，广泛应用于厌氧池、沉淀池与曝气池等生化反应池。潜水搅拌机在污水池内搅拌流体，为避免富含微生物的活性污泥沉于池底，使其一直悬浮在池中，必须使得池内流体处于运动中，一般要求池内流体速度大于0.1m/s，且平均速度保持在0.3m/s左右，其搅拌效果最佳。这种状态下，微生物与污水充分反应，达到混合搅拌作用。

污水处理水池中大多数存在反应死区，在这些区域污水流动缓慢或者几乎不流动，导致该区域处理失效；或者是微生物堆积在一起，没有扩散到水池中，导致水池内其他区域处理失效，这些都使得整个潜水搅拌机处理效能下降，出水水质恶化。潜水搅拌机内的死区问题及水池内微生物活性污泥充分搅拌分散混合问题一直是研究人员关注的主要问题。

目前，国内外普遍使用的潜水搅拌机为单叶轮搅拌机，即一个潜水电机上安装一个叶轮，叶片数一般为三个或者两个。潜水搅拌机固定在池壁上或者通过导杆紧靠池壁安装。这存在一些不足，主要表现在水池内只有一部分流体被循环，即只有潜水搅拌机前方的液体被循环。为了减少死区，增大搅拌流体体积，普遍的解决方法是，增大潜水搅拌机功率、增大搅拌叶轮的直径、或在池内不同位置安装多个潜水搅拌机，这大大增加了开支，提高了成本，且设备体积增大。

经检索，目前相关的申报专利有：带切割功能的潜水搅拌机，申请号201020295726.X；玻璃钢潜水推流式搅拌机叶轮，申请号200320126437.7。这些专利，主要通过改进现有叶片材料，增加叶轮附属零件来提高搅拌机性能。另外，用于混合池盆中的液体的混合器和方法，申请号20078009211.X；一种污水处理搅拌机，申请号：ZL201220277048.3、ZL201220286274.8、ZL201220285965.6，这四个专利主要是对较大水池搅拌时，采取的一些搅拌机结构的改造和搅拌机系统组合的新措施，但是有时还是不能满足大水池的要求或者是耗电大、提高了成本！

发明内容

本发明的目标是消除现有技术已知的潜水搅拌机的上述的缺陷，对潜水搅拌机结构进行改进，该新型潜水搅拌机不借助复杂且昂贵的辅助设备，可应用传统的导杆卧式安装在水池侧壁上。

本发明的技术方案为：一种新型潜水搅拌机，包括动力输入装置、机箱传动装置；所述动力输入装置包括潜水电机连同电机轴；所述机箱传动装置包括叶轮传动装置以及搅拌桨传动装置；所述叶轮传动装置包括第一齿轮、第二齿轮、第二轴、叶轮，所述电机轴通过第二键固定连接第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述第二齿轮通过第一键固定连接在第二轴的一端，所述第二轴通过第一轴承、止动垫圈限位在箱体的前盖板上，所述第二轴的另一端固定连接叶轮，所述叶轮传动系统用于带动叶轮的自转；所述搅拌桨传动装置包括箱体和搅拌桨，所述搅拌桨固定在前盖板上，所述前盖板通过螺栓连接箱体的后盖板，所述电机轴连接到箱体内，用于带动箱体的转动，即形成叶轮和搅拌桨公转。

作为本发明实施例的进一步改进，所述电机轴通过第三键和后盖板固连，所述电机轴通过带动后盖板的旋转，进而带动箱体上搅拌桨的转动。

作为本发明实施例的进一步改进，所述电机轴穿过后盖板和压盖；所述后盖板内侧端面一周设有内齿，所述内齿与第二齿轮相啮合，所述电机轴通过带动第一齿轮、第二齿轮和内齿的转动，进而带动箱体上搅拌桨的转动。

作为本发明实施例的进一步改进，所述电机轴穿过后盖板和压盖；所述电机轴通过第四键和连杆一端连接，所述连杆的另一端通过第二轴承与第二轴连接，并且所述第二轴承所在连杆的一端设有第三锁紧螺母，用于对连杆进行限位，所述连杆位于第一齿轮、第二齿轮的一侧，在连杆的带动下，所述第二轴将围绕着电机轴旋转，进而带动箱体的转动。

进一步，所述潜水搅拌机公转转速n₃≤150r/min，潜水搅拌机叶轮自转速度n₂≥500r/min。

进一步，所述潜水电机为干式电机。

进一步，所述电机轴同后盖板的接触面设有第一机械密封、所述叶轮轮毂上设有第二机械密封、所述潜水电机和机箱传动装置之间设有第三机械密封；所述第二轴上第一轴承靠近叶轮的一侧设有骨架密封。

进一步，所述搅拌桨为1～2片，所述搅拌桨的长度等于或者大于所述电机轴；所述叶轮轮毂通过第二锁紧螺母固定安装在第二轴上，所述叶轮轮毂外侧安装轮毂前盖，所述叶片以固定的安装角度焊接在所述叶轮轮毂上，所述叶片为2～3翼型空间叶片。

进一步，所述前盖板上开有丝堵。

进一步，所述第二齿轮一侧所在的第二轴上安装孔用弹性挡圈，所述电机轴的轴端设有第一锁紧螺母。

本发明有以下技术优点：

(1)潜水搅拌机的公转与自转以及搅拌机的旋转，在整个空间实现时序上的轴向推进、径向扩散的流动，使其成为一种具有搅拌功能的推流器。使得污水沉降区域和大流速区域发生变换，大大增加了搅拌区域，防止污泥沉积，解决了污水处理反应器中水力学死区、污泥沉降问题。

(2)搅拌桨的设置使得潜水搅拌机机箱内侧的流体也参与了搅拌，减少了此处的死区。

(3)电机与搅拌机机箱一体，结构紧凑，仍可使用原有的导杆机构，方便安装。

(4)叶轮和螺旋桨易于更换。

(5)潜水搅拌机叶轮叶片是翼型空间叶片，旋转时具有很强的轴向推进、径向扩散的推流搅拌功能。

附图说明

图1为新型潜水搅拌机实施例1的剖视示意图；

图2为新型潜水搅拌机公转自转运动轨迹示意图；

图3为新型潜水搅拌机实施例2的剖视示意图；

图4为新型潜水搅拌机实施例3的剖视示意图。

图中：1叶轮，2第一机械密封，3搅拌桨，4第一锁紧螺母，5前盖板，6第一齿轮，7后盖板，8第二机械密封，9电机轴，10潜水电机，11轮毂前盖，12第二锁紧螺母，13叶片，14骨架密封，15第一轴承，16第二齿轮，17第一键，18第二轴，19第二键，20第三键，21箱体，22公转运动轨迹，23压盖，24第三机械密封，25内齿，26第四键，27第二轴承，28连杆，29第三锁紧螺母。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的工作过程为：第一齿轮6通过第二键19装在潜水电机10的电机轴9上，电机轴9带动第一齿轮6旋转，第二齿轮16与第一齿轮6相啮合，第二齿轮16通过第一键17装在第二轴18上，叶轮1安装在第二轴18上，第一齿轮6带动第二齿轮16旋转，第二齿轮16带动第二轴18旋转，第二轴18带动叶轮1旋转，使得叶轮1自转。同时，箱体后盖板7通过第三键20装在电机轴9上，这样整个箱体以及叶轮1都可以随着电机轴9的转动而转动，转速相同，实现叶轮1的公转。搅拌桨3固定安装在潜水搅拌机前盖板5凸起的外侧，随着整个潜水搅拌机机箱旋转。故，搅拌桨3的转速与潜水搅拌机公转速度一致。

设电机机轴1转速为n₁，叶轮自转转速即齿轮2转速为n₂，潜水搅拌机公转速度即搅拌桨的转速为n₃。第一齿轮半径为r₁，第二齿轮半径为r₂，潜水搅拌机箱体内齿的半径为r₃。针对本潜水搅拌机所要实现的特别的功能，通过实验得知，我们希望潜水搅拌机公转速度慢，自转速度大，即潜水搅拌机公转转速n₃≤150r/min，潜水搅拌机叶轮自转速度n₂≥500r/min。在此原则上确定r₁、r₂r₃之间的关系。潜水搅拌机的叶轮1绕着自身第二轴18旋转，同时整个叶轮1及箱体将会围绕着潜水搅拌机电机机轴旋转。这样既形成了叶轮1的自转又形成了公转。由于潜水搅拌机叶轮叶片13是翼型空间叶片，具有很强的轴向推进和径向扩散功能，同时潜水搅拌机叶轮1在空间上实现了绕电机轴公转旋转、绕自身轴自转旋转，配合实际的公转和自转的转速要求，这实现了时序、空间上的轴向推进和径向扩散，更加利于水池内流体推进搅拌，以防活性污泥沉淀，大大增加了搅拌区域，减少了死区。

同时，所述搅拌桨3为1～2片，所述搅拌桨3的长度等于或者略大于所述前盖板5侧壁与电机轴9之间的距离，所述叶片13为2～3片翼型空间叶片。这样使得搅拌桨3随着整个潜水搅拌机箱体、绕着电机轴9旋转，搅拌潜水搅拌机公转轨迹圆圈内部的流体，减少此处的流体死区的同时，还有利于轴向推进、增强径向扩散的推流搅拌功能。

实施例1

该新型潜水搅拌机主要由潜水电机10、机械密封、o型圈槽、电机轴9、第一齿轮6，锁紧螺母、第二齿轮16、第二轴18、止动垫圈、轴承、骨架密封14、丝堵、叶轮1，搅拌桨3、前盖板5、后盖板7等组成。考虑到该新型潜水搅拌机功率较大，故潜水电机10最好选取干式电机。电机轴为特质轴，后盖板7通过第三键20与电机轴9固定安装在一起，第一齿轮6通过第二键19与电机轴9固定在一起。第一齿轮6与第二齿轮16啮合，第二齿轮16通过第一键17与第二轴18固定在一起。齿轮箱体里注入油，对齿轮进行润滑。叶轮轮毂通过第二锁紧螺母12固定安装在第二轴18上，叶片13以固定的安装角度焊接在叶轮轮毂上。在叶轮轮毂外安装轮毂前盖11以防止水进入到轮毂内部，以防叶轮螺母受水摩擦脱落。同时搅拌桨3直接通过螺丝拧在前盖板5上。为了避免干涉，叶轮1的叶片一般是2-3片；搅拌桨3一般是1-2片。为了保护电机，在电机安装外机械密封。整个潜水搅拌机箱体内也要考虑到密封，后盖板7开O型圈槽，安装O型圈；叶轮1处安装第一机械密封2以及在第一轴承15前安装骨架密封14。为了防止第一齿轮6来回窜动，在电机轴9的顶端安装第一锁紧螺母4。为了防止第二轴18攒动，分别在第二轴18的第一轴承15后安装止动垫圈和锁紧螺母。为了防止第二齿轮16移动，在第二齿轮16一侧安装孔用弹性挡圈。为了检查潜水搅拌机机箱是否密封，一般还要在盖板上开丝堵。由于潜水搅拌机整体围绕电机轴9旋转，同时叶轮1围绕第二轴18旋转，容易使得以电机轴9为圆心，到第二轴18的垂直距离为半径的圆柱内流体形成死区，所以在前盖板5内侧安装搅拌桨3，搅拌桨3的长度略等于或大于前盖板5侧壁与电机轴9之间的距离，潜水搅拌机前盖板5、后盖板7、叶轮1的重量都是由轴的中端来承受的，齿轮的重量由轴头承担。

一般的，我们希望潜水搅拌机公转速度慢，自转速度大。故第一齿轮6的直径大于第二齿轮16。选用低速大功率电机。设电机机轴1转速为n₁，叶轮自转转速即齿轮2转速为n₂，潜水搅拌机公转速度即搅拌桨的转速为n₃，即三转速之间的关系存在如下关系：

$n_2=\frac{r_1}{r_2}{n}_1,$ n₃＝n₁

整个潜水搅拌机机箱旋转速度不能太高，否则会发生振动、损坏，影响整个机器性能。一般的，电机转速低于n₁≤150r/min，第一齿轮6与第二齿轮16的半径比例为这样可以确保整个潜水搅拌机稳定安全的运行。

实施例2

该新型潜水搅拌机主要由潜水电机10、机械密封、电机轴9、第一齿轮6，锁紧螺母、第二齿轮16、第二轴18、止动垫圈、轴承、骨架密封14、丝堵、叶轮1，搅拌桨3、前盖板5、压盖23、后盖板7等组成。考虑到该新型潜水搅拌机功率较大，故潜水电机10最好选取干式电机。电机轴为特质轴，第一齿轮6通过第二键19与电机轴9固定在一起。齿轮箱体里注入油，对齿轮进行润滑。叶轮轮毂通过第二锁紧螺母12固定安装在第二轴18上，叶片13以固定的安装角度焊接在叶轮轮毂上。在叶轮轮毂外安装轮毂前盖11以防止水进入到轮毂内部，以防叶轮螺母受水摩擦脱落。同时搅拌桨3直接通过螺丝拧在前盖板5上。后盖板7在旋转端面内侧一圈设有内齿25。后盖板7和压盖23直接套在电机轴9上，电机轴9上有轴套，以减少轴的磨损。第一齿轮6通过第二键19装在电机轴9上，电机轴9带动第一齿轮6旋转，第二齿轮16与第一齿轮6相啮合，第二齿轮16通过第一键17装在第二轴18上，叶轮1安装在第二轴18上，第一齿轮6带动第二齿轮16旋转，第二齿轮16带动带动第二轴18旋转，第二轴18带动叶轮1旋转，使得叶轮1自传。箱体后盖板7套在电动机机轴上，电机轴上有轴套，以减少轴的磨损，同时方便零件的更换。后盖板7和压盖23通过螺栓相连，后盖板7与轴连接处会安装机械密封，以防泄露。同时第二齿轮16与齿轮箱盖板内齿25相啮合，第二齿轮16带动整个箱体旋转，箱体将围绕着电机轴旋转，实现搅拌叶轮1和箱体的公转。

一般的，我们希望潜水搅拌机公转速度慢一点，自转速度大一点。设电机机轴1转速为n₁，叶轮自转转速即齿轮2转速为n₂，潜水搅拌机公转速度即搅拌桨的转速为n₃，即三转速之间的关系存在如下关系：

$n_2=\frac{r_1}{r_2}{n}_1,n_3=\frac{r_1}{r_3}{n}_1=\frac{r_1}{r_1+{2r}_2}{n}_1$

同理，整个潜水搅拌机机箱旋转速度不能太高，否则会发生振动、损坏，影响整个机器性能。一般的，电机转速高于于n₁≥500r/min，n₂≥500r/min，n₃≤150r/min，第一齿轮6与第二齿轮16的半径比例为这样可以确保整个潜水搅拌机稳定安全的运行。

实施例3

该新型潜水搅拌机主要由潜水电机10、机械密封、电机轴9、第一齿轮6，锁紧螺母、第二齿轮16、第二轴18、止动垫圈、轴承、骨架密封14、丝堵、叶轮1，搅拌桨3、前盖板5、压盖23、后盖板7等组成。考虑到该新型潜水搅拌机功率较大，故潜水电机10最好选取干式电机。电机轴为特质轴，第一齿轮6通过第二键19与电机轴9固定在一起。齿轮箱体里注入油，对齿轮进行润滑。叶轮轮毂通过第二锁紧螺母12固定安装在第二轴18上，叶片以固定的安装角度焊接在叶轮轮毂上。在叶轮轮毂外安装轮毂前盖以防止水进入到轮毂内部，以防叶轮螺母受水摩擦脱落。同时搅拌桨3直接通过螺丝拧在前盖板5上。后盖板7和压盖23直接套在电机轴9上，电机轴9上有轴套，以减少轴的磨损。后盖板7和压盖23通过螺栓相连，后盖板7与轴连接处会安装第三机械密封24，以防泄露。第一齿轮6通过第二键19装在电机轴9上，电机轴9带动第一齿轮6旋转，第二齿轮16与第一齿轮6相啮合，第二齿轮16通过第一键17装在第二轴18上，叶轮1安装在第二轴18上，第一齿轮6带动第二齿轮16旋转，第二齿轮16带动第二轴18旋转，第二轴18带动叶轮1旋转，使得叶轮1自转。连杆28通过第四键26与电机轴9连接，与电机轴9以相同的转速旋转，以此实现整个潜水搅拌机箱体的转动，实现叶轮1的公转。同时第二轴18穿过连杆28，二者之间通过第二轴承27连接，第二轴18可以绕自身轴自由转动。在第二轴18与连杆28旁，会安装第三锁紧螺母29进行固定限位，以防连杆28攒动。

一般的，我们希望潜水搅拌机公转速度慢，自转速度大。故第一齿轮6的直径大于第二齿轮16。选用低速大功率电机。设电机机轴1转速为n₁，叶轮自转转速即齿轮2转速为n₂，潜水搅拌机公转速度即搅拌桨的转速为n₃，即三转速之间的关系存在如下关系：

$n_2=\frac{r_1}{r_2}{n}_1,$ n₃＝n₁

整个潜水搅拌机机箱旋转速度不能太高，否则会发生振动、损坏，影响整个机器性能。一般的，电机转速低于n₁≤150r/min，第一齿轮6与第二齿轮16的半径比例为这样可以确保整个潜水搅拌机稳定安全的运行。

应理解上述施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种新型潜水搅拌机，其特征在于，包括动力输入装置、机箱传动装置；

所述动力输入装置包括潜水电机(10)连同电机轴(9)；

所述机箱传动装置包括叶轮传动装置以及搅拌桨传动装置；

所述叶轮传动装置包括第一齿轮(6)、第二齿轮(16)、第二轴(18)、叶轮(1)，所述电机轴(9)通过第二键(19)固定连接第一齿轮(6)，所述第一齿轮(6)与第二齿轮(16)相啮合，所述第二齿轮(16)通过第一键(17)固定连接在第二轴(18)的一端，所述第二轴(18)通过第一轴承(15)、止动垫圈限位在箱体的前盖板(5)上，所述第二轴(18)的另一端固定连接叶轮(1)，所述叶轮传动系统用于带动叶轮(1)的自转；

所述搅拌桨传动装置包括箱体和搅拌桨(3)，所述搅拌桨(3)固定在前盖板(5)上，所述前盖板(5)通过螺栓连接箱体的后盖板(7)，所述电机轴(9)连接到箱体内，用于带动箱体的转动，即形成叶轮(1)与搅拌桨(3)公转。

2.根据权利要求1所述的新型潜水搅拌机，其特征在于，

所述搅拌桨传动装置中：所述电机轴(9)通过第三键(20)和后盖板(7)固连，所述电机轴(9)通过带动后盖板(7)的旋转，进而带动箱体上搅拌桨(3)的转动。

3.根据权利要求1所述的新型潜水搅拌机，其特征在于，

所述搅拌桨传动装置中：所述电机轴(9)穿过后盖板(7)和压盖(23)；所述后盖板(7)内侧端面一周设有内齿(25)，所述内齿(25)与第二齿轮(16)相啮合，所述电机轴(9)通过带动第一齿轮(6)、第二齿轮(16)和内齿(25)的转动，进而带动箱体上搅拌桨(3)的转动。

4.根据权利要求1所述的新型潜水搅拌机，其特征在于，

所述搅拌桨传动装置中：所述电机轴(9)穿过后盖板(7)和压盖(23)；所述电机轴(9)通过第四键(26)和连杆(28)一端连接，所述连杆(28)的另一端通过第二轴承(27)与第二轴(18)连接，并且所述第二轴承(27)所在连杆(28)的一端设有第三锁紧螺母(29)，用于对连杆(28)进行限位，所述连杆(28)位于第一齿轮(6)、第二齿轮(16)的一侧，在连杆(28)的带动下，所述第二轴(18)将围绕着电机轴(9)旋转，进而带动箱体的转动。

5.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述潜水搅拌机公转转速n₃≤150r/min，潜水搅拌机叶轮自转速度n₂≥500r/min。

6.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述潜水电机(10)为干式电机。

7.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述电机轴(9)同后盖板(7)的接触面设有第一机械密封(24)、所述叶轮轮毂上设有第二机械密封(2)、所述潜水电机(10)和机箱传动装置之间设有第三机械密封(8)；所述第二轴(18)上第一轴承(15)靠近叶轮(1)的一侧设有骨架密封(14)。

8.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述搅拌桨(3)为1～2片，所述搅拌桨(3)的长度等于或者略大于所述前盖板(5)侧壁与电机轴(9)之间的距离；所述叶轮轮毂通过第二锁紧螺母(12)固定安装在第二轴(18)上，所述叶轮轮毂外侧安装轮毂前盖(11)，所述叶片(13)以固定的安装角度焊接在所述叶轮轮毂上，所述叶片(13)为2～3片翼型空间叶片。

9.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述前盖板(5)上开有丝堵。

10.根据权利要求1所述的一种新型潜水搅拌机，其特征在于，所述第二齿轮(16)一侧所在的第二轴(18)上安装孔用弹性挡圈，所述电机轴(9)的轴端设有第一锁紧螺母(4)。