CN108404711B - 一种费马螺面搅拌机叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理水力机械领域，具体来说涉及一种费马螺面搅拌机叶轮。叶轮包括费马螺面导水体和半开式叶轮体，导水体内部开设导水长孔，通过导水体的费马螺面以及导水长孔对液体的轴向引流运动、半开式叶轮体上方和下方的叶片对液体旋转做功，使得池内流体形成轴向流动和径向流动的大循环，避免了池底死区形成；此外，盖板的上表面设置为与导水体轴线非垂直的倾斜结构，下表面设置为与导水体轴线相垂直的结构，使得半开式叶轮体的上、下侧液体以一定角度的方式被驱动，加强了液体的搅拌效果。

Description

一种费马螺面搅拌机叶轮
技术领域
本发明属于污水处理水力机械领域，具体来说，涉及一种费马螺面搅拌机叶轮。
背景技术
污水用搅拌机是广泛应用于城市、工业、农业废水处理工艺的新型设备。污水用搅拌机有立式安装和卧式安装，卧式安装一般用于大水池或长宽比较大的水池，立式安装用于小水池和长宽比为1的水池。其工作目的是搅拌污水，将活性污泥与污水充分搅拌，让二者接触，活性污泥内的微生物吸附污水中的有机物，使其分解，从而使水得到净化，水质得到改善。搅拌机立式安装时，其叶轮下方的流体往往得不到搅拌，死区较多。故搅拌机的搅拌效果和搅拌体积极其重要，如何使池内流体充分搅拌，使污水和污泥充分接触，减少搅拌死区，加速反应，提高污水处理时间，是目前污水处理中比较关注的问题。
本发明所要解决的技术问题是：提供一种费马螺面搅拌机叶轮，使用该叶轮的搅拌机在工作过程中使池内流体形成大的轴向循环和径向循环，搅拌机下方流体也得到充分搅拌，确保搅拌机搅拌体积和搅拌效果达到最佳，符合搅拌要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型搅拌机叶轮，搅拌机使用上述叶轮能够使得液体形成轴向流动和径向流动的大循环，液体获得充分搅拌。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种费马螺面搅拌机叶轮，其特征在于，包括轴向对流体进行引流的导水体和径向对流体旋转的半开式叶轮体；所述导水体为由费马螺面构成的曲面，其最大直径处构成半开式叶轮体的进口；所述半开式叶轮体包括盖板，以及在盖板的上方正面均匀分布的多个长叶片，所述长叶片起始于半开式叶轮体的进口，并结束于盖板外边缘；所述盖板的表面结构区别于费马螺面；叶轮下方于盖板背面设置有直叶片，所述直叶片的始端起始于对应半开式叶轮体的进口，并结束于盖板的外边缘。
进一步地，所述盖板上表面与导水体轴线以非垂直方式设置，所述盖板上端面形成为第一平面，所述第一平面由一侧向另一侧倾斜；所述盖板下端面为第二平面，所述第二平面垂直导水体的轴线。
进一步地，所述第一平面的倾斜角度为4-6度。
进一步地，所述长叶片形成以半开式叶轮体进口为内、盖板外边缘为外的内宽外窄的结构；所述直叶片为等宽叶片，其下端面与盖板的下端面平行。
进一步地，对应第一平面向上倾斜一侧的最高点为起点向两侧各延伸45度，其加和形成的90度范围内对应的导水体上，且近半开式叶轮体进口处等距离、等高间隔设置有导水短孔，其他部位不设置导水短孔，所述导水短孔垂直于其对应设置的弧面。
进一步地，所述导水短孔以导水体的等高线为排，设置有两排。
进一步地，所述导水体的上端形成有与其轴线方向垂直的端面，以该端面作为起始端于导向部分内部形成有自上而下连通的多个导水长孔，所述导水长孔引导液体从导水长孔的始端流至叶轮下方，所述导水长孔的轴线与导水体的轴线平行。
进一步地，所述导水长孔的数量为2个、4个或6个，以均匀对称方式分布在导水体上，所述导水长孔具有自上而下直径变小的结构。
进一步地，所述长叶片为离心式叶片，数量为4个、6个或8个，且等间距均匀分布在盖板上，所述直叶片为4个。
进一步地，在盖板上于各相邻两长叶片之间等距离设置有一个短叶片，短叶片以与长叶片相同结构形式并以出口向内延长长叶片1/3长度进行布置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.该叶轮增加了费马螺面导水体，费马螺面能够更好的引导流体向下流动，引导流体进入半开式叶轮的进口，在导水体就会形成轴向循环，该叶轮的半开式叶轮体，按照离心叶轮方法设计，流体能够流经叶片，将轴向速度变为径向速度，流体沿径向向外射出，形成径向流动，在费马螺面导水体和半开式叶轮体的相互作用下，使得池内流体形成轴向、径向大循环，流体得到更充分的搅拌，搅拌效果好。
2.为了使流体保持流动特性，在叶轮出口处，两个叶片之间，加短叶片，流体的流动会保持的更好，能够获得更大的动能；短叶片的布置，除了能更好的保持流体流动特性，还可以使得叶轮进口流体流动通畅，不会因为叶片过多，阻碍流体流动。另外，短叶片比长叶片要轻，可减轻整个叶轮的重量。
3.导体部分的费马螺面所构成曲面的最大直径处构成半开式叶轮体部分的进口，其设置了费马螺面面的结束节点，即设置的叶轮盖板表面结构并非延续费马螺面，而是区别于费马螺面的其他结构，这样使得轴向流下来的液体在半开式叶轮体部分的进口处改变了原液体流动的惯性方向，而在半开式叶轮体部分形成新的流动走向，使得液体流动紊乱，加强搅拌效果。
4.导水体内布置多个导水长孔和导水短孔，流体可以通过导水长孔和导水短孔从导水体上方流到叶轮下方，向池底冲刷，同时，盖板背面装有直叶片，直叶片随着叶轮一起转动，带动叶轮下方流体径向流动，两者使得池底流体循环。
5.导水长孔设置为自上而下直径变小的结构，可以形成在进口处接收大量液体，因重量作用加速出口处液体的流出速度，进而增强池底液体的流动。
6.半开式叶轮体盖板的上表面设置成倾斜，即盖板的上表面与导水体轴线非垂直设置，而其下表面与导水体的轴线垂直，在叶轮旋转中，液体于半开式叶轮体上侧和下侧形成不同平面的交叉搅动，提高搅拌效果。
7.长叶片以半开式叶轮体进口为内、盖板外边缘为外的内宽外窄的结构，使得盖板上表面于向上倾斜的一侧形成向内聚集液体、而盖板上表面于向下倾斜的一侧形成液体向外倾泻的流动方式。
8.导水体上设置导水短孔，且导水短孔设置在盖板上表面聚集液体的一侧，其可对半开式叶轮体上表面的液体分流至半开式叶轮体下侧，与导水长孔轴向引流的液体一同冲刷池底，并配合直叶片对液体的旋转推动，形成半开式叶轮体下侧液体的混乱运动，形成污水池内液体的无规律、无稳态的搅拌效果。
附图说明
图1费马螺线平面图；
图2本发明搅拌叶轮侧视局部剖面图；
图3本发明搅拌叶轮仰视图；
图4本发明搅拌叶轮俯视图；
图5池内流体循环示意图；
图6本发明搅拌倾斜叶轮的剖视图；
图中：1.导水长孔 2.轴孔 3.长叶片 4.直叶片 5.电机 6.机轴 7.短叶片 8.导水短孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本方案进行详细的说明:
一种新型搅拌机叶轮，应用于污水搅拌机上，图2和图5示出叶轮包括有导水体和半开式叶轮体两个部分，导水体一端与电机5的机轴相连，叶轮随着电机5的机轴6一起转动。
导水体的曲面为费马螺面，其为费马螺线绕着叶轮轴线旋转而成。其为费马螺线绕着叶轮轴线旋转而成。
费马螺线极坐标方程
费马螺面起到引流作用，可引导液体沿着导水体的费马螺面，利用重力作用，自然向下流动，形成轴向运动。
导水体上开4个(或其他数量)的导水长孔1，导水长孔1在导水体上均匀分布，导水长孔1具有自上而下直径变小的结构，流体可以从导水体上方通过导水长孔1直接流入叶轮下方至池底。
导水体下方沿着曲面伸张出去连接为半开式叶轮体，叶轮体进口直径为导水体最大直径，即Dj＝zmax。半开式搅拌叶轮体设计为离心叶轮，叶片按照离心式叶片设计，其无前盖板，只有后盖板，且盖板的表面结构不同于导水体，以导致液体紊乱加强搅拌。如图4所示，在后盖板上方均匀分布6个(或其他数量)的长叶片3，若叶轮外径过大，出口处两长叶片之间流道过宽，在两个相邻长叶片3之间布置1个短叶片7，即在出口处安装6个(或其他数量)短叶片7，形成长短叶片相间分布，短叶片7长度为长叶片的1/3，短叶片和长叶片设计参数一样，短叶片为长叶片中的一段，即长叶片出口处的1/3部分。图3示出后盖板下方还均匀布置4个直叶片4。半开式叶轮体的上方和下方的叶片对流体旋转做功，使得流体旋转，产生离心力，随着叶轮流道，沿径向射出，产生径向流动。
上述搅拌机叶轮在水池中搅拌使得流体形成图5所示的循环路径，一方面，由导水体的费马螺面引流，经由后盖板上方的长叶片3和短叶片7的旋转做功，形成后盖板上方的循环路径，另一方面，由导水长孔1引流至叶轮下方至池底，经直叶片4带动池底流体旋转，形成后盖板上下方的循环路径，自此，在叶轮的作用下，池内流体形成轴向流动和径向流动的大循环，使得流体充分搅拌，避免池底死区形成，达到搅拌要求。
为加强池内污水和污泥的混合，设置另一实施方式，如图6所示，半开式叶轮体的上端面即盖板的上表面与导水体的轴线成一定角度倾斜设置，下表面与导水体的轴线垂直，上表面的倾斜角度一般设置为4-6度，盖板的上、下表面均为平面，在叶轮旋转中，液体于半开式叶轮体上侧和下侧形成不同平面的交叉搅动，提高搅拌效果。长叶片3以半开式叶轮体进口为内、盖板外边缘为外的内宽外窄的结构，使得盖板上表面于向上倾斜的一侧形成向内聚集液体、而盖板上表面于向下倾斜的一侧形成液体向外倾泻的流动方式，同时，在对应盖板上表面向上倾斜一侧的最高点为起点向两侧各延伸45度，其加和形成的90度范围内所对应的导水体上，等距离、等高间隔设置有导水短孔8，其他部位不设置导水短孔，对上述聚集液体的一部分进行分流至半开式叶轮体下侧，与导水长孔1轴向引流的液体一同冲刷池底，并配合直叶片4对液体的旋转推动，形成半开式叶轮体下侧液体混乱运动。因而，半开式叶轮体上下侧液体的多方向驱动、多方向引流、多方向汇合，形成污水池内液体的无规律、无稳态的搅拌效果。导水短孔8以导水体的等高线为排，可设置有一排或两排，导水短孔垂直于其对应设置的弧面。导水长孔具有自上而下直径变小的结构。
导水体和半开式叶轮后盖板整体铸造，长叶片、短叶片和直叶片分别铸造或者机床加工，长、短叶片以及直叶片按照木模图制作，焊接在后盖板正面和反面，整个费马螺面导水体搅拌机叶轮就制作完成。该费马螺面搅拌机叶轮可安装在相应的电机机轴上，和电机机轴转速一致，立式安装，安装方便，便于拆卸。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种费马螺面搅拌机叶轮，其特征在于，包括轴向对流体进行引流的导水体和径向对流体旋转的半开式叶轮体；所述导水体为由费马螺面构成的曲面，其为费马螺线绕着叶轮轴线旋转而成；
其最大直径处构成半开式叶轮体的进口；所述半开式叶轮体包括盖板，以及在盖板的上方正面均匀分布的多个长叶片，所述长叶片起始于半开式叶轮体的进口，并结束于盖板外边缘；所述盖板的表面结构区别于费马螺面；叶轮下方于盖板背面设置有直叶片，所述直叶片的始端起始于对应半开式叶轮体的进口，并结束于盖板的外边缘；
所述盖板上表面与导水体轴线以非垂直方式设置，所述盖板上端面形成为第一平面，所述第一平面由一侧向另一侧倾斜；所述盖板下端面为第二平面，所述第二平面垂直导水体的轴线；
所述第一平面的倾斜角度为4-6度；
所述长叶片形成以半开式叶轮体进口为内、盖板外边缘为外的内宽外窄的结构；所述直叶片为等宽叶片，其下端面与盖板的下端面平行；
对应第一平面向上倾斜一侧的最高点为起点向两侧各延伸45度，其加和形成的90度范围内对应的导水体上，且近半开式叶轮体进口处等距离、等高间隔设置有导水短孔，其他部位不设置导水短孔，所述导水短孔垂直于其对应设置的弧面；
所述导水短孔以导水体的等高线为排，设置有两排；
所述导水体的上端形成有与其轴线方向垂直的端面，以该端面作为起始端于导向部分内部形成有自上而下连通的多个导水长孔，所述导水长孔引导液体从导水长孔的始端流至叶轮下方，所述导水长孔的轴线与导水体的轴线平行。
2.根据权利要求1所述的费马螺面搅拌机叶轮，其特征在于，所述导水长孔的数量为2个、4个或6个，以均匀对称方式分布在导水体上，所述导水长孔具有自上而下直径变小的结构。
3.根据权利要求2所述的费马螺面搅拌机叶轮，其特征在于，所述长叶片为离心式叶片，数量为4个、6个或8个，且等间距均匀分布在盖板上，所述直叶片为4个。
4.根据权利要求3所述的费马螺面搅拌机叶轮，其特征在于，在盖板上于各相邻两长叶片之间等距离设置有一个短叶片，短叶片以与长叶片相同结构形式并以出口向内延长长叶片1/3长度进行布置。
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