CN110272813A - 一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，它包括罐体；罐体的内部设有带搅拌叶片的搅拌轴；搅拌轴的顶部与外支架连接；搅拌轴的顶端与电机传动连接；搅拌轴的底部设有通过内支架与罐体内壁固定连接的稳轴盘，且稳轴盘的内径处均匀设有与搅拌轴对应卡接的稳轴卡块；稳轴卡块分别通过紧固螺栓与稳轴盘紧固连接。本发明由传统的皮带传送改为减速机传动，搅拌轴底部设有唯一的内支架进行两点固定，不会出现一边有间隙另一边压迫的情况；罐体顶端的机械密封座密封性好，大大延长了机械密封座的寿命，减少了搅拌轴的摆动以及对罐体的作用力，使的罐体整体晃动幅度大幅减小，晃动幅度可控制在0.5mm以内，安全性大大提高。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵设备技术领域，具体涉及一种用于大型发酵罐的不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置。
背景技术
目前，微生物发酵厂家所使用的容积大于500m3的大型发酵罐多装有搅拌器，其目的是使料液均匀搅拌、增加溶氧量；其中搅拌叶是固定在搅拌轴上的，搅拌轴的转动由电机皮带系统传动实现；搅拌轴的稳定转动大多是由多级连接罐体的罐内支架来固定实现的，这些支架从上到下分布于罐体内部，占据原本有限的罐内空间。
现有技术中的发酵罐存在以下问题：
由于皮带传动本身存在一定的弹性，且容易皮带打滑，造成轴的转动偏离本来的竖直轴向转动，而且固定搅拌轴的罐内支架数量较多，在搅拌浓度和粘度较大的料液时不能有效保证搅拌轴的竖直轴向转动，势必造成罐内支架与搅拌轴出现一部分间隙易松动，从而出现挤压、摩擦的情况；而且搅拌轴对罐内支架碰撞磨损的力又作用于罐体，使用一段时间后会带动罐体有节奏的周期性晃动，晃动幅度约为1.5-2mm；罐体一旦发生晃动，连接在轴上的其他相关部件的使用寿命必然会受到极大的影响，造成罐体使用过程的安全性大大降低，风险增加，不能稳定高效的作业在一定程度上也会增加能耗。叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动、湿蒸汽区高速水滴冲蚀以及微生物氧化的共同作用，必须开发出新型材料才能达到对叶片具耐腐蚀、高效率、高强度和高寿命的要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在搅拌过程不稳定、罐体作业时安全性差和使用寿命低的技术问题，提供一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，它包括罐体；所述罐体的内部设有搅拌轴，且搅拌轴上设有若干搅拌叶片；
其要点是所述搅拌轴的顶部通过机械密封座与设置在罐体顶端的外支架相互连接；所述搅拌轴的顶端通过联轴器与带有减速机的电机相互传动连接；
所述搅拌轴的底部设有通过内支架与罐体内壁相互固定连接的稳轴盘，且稳轴盘的内径处均匀设有若干与搅拌轴相互对应卡接的稳轴卡块；所述稳轴卡块分别通过紧固螺栓与稳轴盘紧固连接。
进一步，所述稳轴盘的内径均匀设有6-12块稳轴卡块，且每块稳轴卡块分别通过紧固螺栓与稳轴盘相互紧固连接。
为了提高稳轴卡块的支撑稳定性，所述稳轴盘的内径处设有与稳轴卡块限位卡接的卡固槽托。
为了提高本发明搅拌叶片的耐腐蚀性和综合力学性能，作为本发明的另一发明点，本发明还涉及对搅拌叶片材料的改进，具体地，所述搅拌叶片按照如下工艺制备而得：
首先将坩埚预热至300℃，然后在坩埚中加入铝锭，使铝锭熔化，然后加入镁锭，混合均匀，再添加占铝锭重量0.7-0.9wt%的精炼剂，精炼30min，然后添加铜镁中间合金、铝铁中间合金、锡以及锶，加热至900-1000℃，熔炼15min；然后通入干燥的压缩空气改变坩埚内的压强，使得坩埚内的压强为200KPa，将坩埚内的熔炼液压入到模具，控制模具温度≥300℃；当熔炼液充满模具型腔后，冷却成型，打开模具，取出铸件并清理铸件飞边、毛刺，铸造完成。
所述铝锭、镁锭、铜镁中间合金、铝铁中间合金、锡以及锶的重量比为100:30:5:3:3:1。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明由传统的皮带传送改为减速机传动，搅拌轴底部设有唯一的内支架，将搅拌轴由罐体顶部和罐体内部进行两点固定，不会出现一边有间隙另一边压迫的情况；罐体顶端的机械密封座不会出现不在同一平面摩擦的情况，大大延长了机械密封座的寿命，减少了搅拌轴的摆动以及对罐体的作用力，使的罐体整体晃动幅度大幅减小，晃动幅度可控制在0.5mm以内，安全性大大提高。本发明通过对搅拌叶片组分的调整和工艺的改变，提高叶片材料的整体耐腐蚀性能，使叶片材料是组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，且获得较好的综合力学性能和抗腐蚀性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的A-A向结构示意放大图。
图3是图2的局部结构示意放大图。
图中1、电机 2、减速机 3、外支架 4、搅拌轴 5、搅拌叶片 6、内支架 7、稳轴盘 8、机械密封座 9、联轴器 10、稳轴卡块 11、紧固螺栓 12、罐体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明创造的技术方案进行清楚、完整的描述，在本发明创造的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
实施例1
参照图1至图3，本发明它包括罐体12；所述罐体12的内部设有搅拌轴4，且搅拌轴4上设有若干搅拌叶片5；
其要点是所述搅拌轴4的顶部通过机械密封座8与设置在罐体12顶端的外支架3相互连接；所述搅拌轴4的顶端通过联轴器9与带有减速机2的电机1相互传动连接；
所述搅拌轴4的底部设有通过内支架6与罐体12内壁相互固定连接的稳轴盘7，且稳轴盘7的内径处均匀设有若干与搅拌轴4相互对应卡接的稳轴卡块10；所述稳轴卡块10分别通过紧固螺栓11与稳轴盘7紧固连接。
所述稳轴盘7的内径均匀设有6-12块稳轴卡块10，且每块稳轴卡块10分别通过紧固螺栓11与稳轴盘7相互紧固连接。
为了提高稳轴卡块的支撑稳定性，所述稳轴盘7的内径处设有与稳轴卡块10限位卡接的卡固槽托。
实施例2
参照图1至图3，以容量为700m3的谷氨酸大型发酵罐为例，该发酵罐采用电机减速机传动形式通过联轴器与竖向的搅拌轴传动连接；罐体下部的内支架呈井字型，中间的稳轴盘通过紧固螺栓与稳轴卡块紧固连接；罐体内的搅拌轴实现两点支撑，更容易保证搅拌轴旋转的同心度，运转过程中密封平稳性好，密封效果好，磨损程度小，使用寿命长。
本发明罐体的内支架为井字型，与稳轴盘焊接配合，并采用大直径厚壁钢管，消除了采用槽钢支架死角不易清洗的弊端；内支架穿透罐体进行内外焊接，使稳轴盘与罐体紧密结合成一体，牢固度增强，搅拌轴在有负荷转动过程中形成的摆动力能较好地分散到整个罐体，不会因金属疲劳而造成焊接处撕裂，也不会因搅拌轴的来回摆动作用于罐体造成罐体晃动。维修时只需要对稳轴盘上的稳轴卡块拆卸操作即可，十分方便。
本发明适用于转速为70-120r/min发酵罐体。
与传统发酵罐相比，为保持罐压其高峰期通风量为传统发酵罐的92%；罐体最大晃动量仅为传统发酵罐的20%；检修频率仅为传统发酵罐的50%；减速机代替皮带传动，罐内摩擦阻力减少，电能消耗与传统发酵罐相比节省5%。
实施例3
参照图1至图3，以容量为600m3的谷氨酸大型发酵罐为例，该发酵罐采用电机减速机传动形式通过联轴器与竖向的搅拌轴传动连接；罐体下部的内支架呈井字型，中间的稳轴盘通过紧固螺栓与稳轴卡块紧固连接；罐体内的搅拌轴实现两点支撑，更容易保证搅拌轴旋转的同心度，运转过程中密封平稳性好，密封效果好，磨损程度小，使用寿命长。
本发明罐体的内支架为井字型，与稳轴盘焊接配合，并采用大直径厚壁钢管，消除了采用槽钢支架死角不易清洗的弊端；内支架穿透罐体进行内外焊接，使稳轴盘与罐体紧密结合成一体，牢固度增强，搅拌轴在有负荷转动过程中形成的摆动力能较好地分散到整个罐体，不会因金属疲劳而造成焊接处撕裂，也不会因搅拌轴的来回摆动作用于罐体造成罐体晃动。维修时只需要对稳轴盘上的稳轴卡块拆卸操作即可，十分方便。
本发明适用于转速为70-120r/min发酵罐体。
与传统发酵罐相比，为保持罐压其高峰期通风量为传统发酵罐的90%；罐体最大晃动量仅为传统发酵罐的10%；检修频率仅为传统发酵罐的50%；减速机代替皮带传动，罐内摩擦阻力减少，电能消耗与传统发酵罐相比节省10%。
工作原理：竖向的搅拌轴的底部与稳轴卡块相互摩擦连接，稳轴卡块从不同的水平角度对搅拌轴进行限位，防止搅拌轴离心偏转；当发生偏转或检修时，只需针对相应的稳轴卡块进行松紧即可，保证搅拌轴的稳定高效搅拌，提高安全性，使用寿命得到有效的提高。
本发明搅拌过程更加平稳均匀，大大降低了因晃动而影响搅拌效果的现象发生；同时，罐体内支架数量减少，增加了罐体内部有效空间，提高了溶氧质量。搅拌轴摆动幅度低，密封和轴承相对于径向面的振动量减少，有利于罐体的密封效果。罐体内支架对搅拌轴的摩擦力减少，再加上由皮带传送改为减速机传送，带动搅拌的能耗大大节省。维护检查时对于搅拌轴、内外支架和其连部件的检修工作量大幅减少。
实施例4
一种搅拌叶片材料，其按照如下工艺制备而得：
首先将坩埚预热至300℃，然后在坩埚中加入铝锭，使铝锭熔化，然后加入镁锭，混合均匀，再添加占铝锭重量0.7wt%的精炼剂，精炼30min，然后添加铜镁中间合金（采用MgCu30）、铝铁中间合金（采用AlFe10）、锡以及锶，加热至900℃，熔炼15min；然后通入干燥的压缩空气改变坩埚内的压强，使得坩埚内的压强为200KPa，将坩埚内的熔炼液压入到模具，控制模具温度≥300℃；当熔炼液充满模具型腔后，冷却成型，打开模具，取出铸件并清理铸件飞边、毛刺，铸造完成。
所述铝锭、镁锭、铜镁中间合金、铝铁中间合金、锡以及锶的重量比为100:30:5:3:3:1。
本发明铸件表面晶粒细小而均匀，未见有与表面垂直的柱状晶区，未见夹杂、 化合物偏析、裂纹等冶金缺陷，抗拉强度487MPa；屈服强度403MPa；延伸率≥13.5％。
以常用的ZAlCu5Mn铝合金材料作为对照，检测了耐腐蚀性能：根据GB10124-1988金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方法，将上述实施例制备的试样斜立放于6%NaCl溶液中，5天后取出后用CrO3+AgNO3+Ba(NO3)2+蒸馏水清除试样表面的腐蚀产物，然后再用丙酮和无水酒精清洗，测腐蚀速率（mm/a），上述合金腐蚀速率如表1所示。
表1
| 组别 | 腐蚀速率（mm/a） |
| 本发明实施例4 | 0.08 |
| 常用铝合金 | 0.19 |
结论：可见，本发明搅拌叶片材料外观完整，晶粒均匀，综合力学性能好，还具备较好的耐腐蚀性能，提高了使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，它包括罐体（12）；所述罐体（12）的内部设有搅拌轴（4），且搅拌轴（4）上设有若干搅拌叶片（5）；其特征是：
所述搅拌轴（4）的顶部通过机械密封座（8）与设置在罐体（12）顶端的外支架（3）相互连接；所述搅拌轴（4）的顶端通过联轴器（9）与带有减速机（2）的电机（1）相互传动连接；
所述搅拌轴（4）的底部设有通过内支架（6）与罐体（12）内壁相互固定连接的稳轴盘（7），且稳轴盘（7）的内径处均匀设有若干与搅拌轴（4）相互对应卡接的稳轴卡块（10）；所述稳轴卡块（10）分别通过紧固螺栓（11）与稳轴盘（7）紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，其特征是，所述稳轴盘（7）的内径均匀设有6-12块稳轴卡块（10），且每块稳轴卡块（10）分别通过紧固螺栓（11）与稳轴盘（7）相互紧固连接。
3.根据权利要求1所述的一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，其特征是，所述稳轴盘（7）的内径处设有与稳轴卡块（10）限位卡接的卡固槽托。
4.根据权利要求1所述的一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，其特征是，所述搅拌叶片（5）按照如下工艺制备而得：
首先将坩埚预热至300℃，然后往坩埚中加入铝锭，使铝锭熔化，再加入镁锭，混合均匀，然后添加占铝锭0.7-0.9wt%的精炼剂，精炼30min，再依次添加铜镁中间合金、铝铁中间合金、锡以及锶，加热至900-1000℃，熔炼15min；然后通入干燥的压缩空气改变坩埚内的压强，使得坩埚内的压强为200KPa，将坩埚内的熔炼液压入到模具，控制模具温度≥300℃；当熔炼液充满模具型腔后，冷却成型，打开模具，取出铸件并清理铸件飞边、毛刺，铸造完成。
5.根据权利要求4所述的一种不连带罐体晃动的稳定型搅拌装置，其特征是，所述铝锭、镁锭、铜镁中间合金、铝铁中间合金、锡以及锶的重量比为100:30:5:3:3:1。
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