CN111298706A - 一种浮动式自吸射流搅拌装置 - Google Patents

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张静
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Abstract

一种浮动式自吸射流搅拌装置，涉及一种搅拌装置，本发明装置包括搅拌轴（1）、方截面搅拌轴（2）、联轴法兰（3）、浮动式自吸射流搅拌桨（4）、下层辅助搅拌桨（5）、搅拌罐（6）、夹套（7）、进料口（8）、排料口（9）及各种附件；浮动式自吸射流搅拌桨（4）由浮子（41）、射流管（42）、上支架（43）、下支架（44）构成；射流管（42）多根组合使用，轴线分布在同一个圆锥面上，为直线或锥面螺旋线。本发明的搅拌过程为流体旋转和射流结合，有效提高装置中心与近壁面流体，底部与顶部流体的混合效果，传质系数高，且能有效降低能耗和运行费用。所述装置结构简单，混合均匀，非均相间接触面积大，设备投资少。

Description

一种浮动式自吸射流搅拌装置
技术领域：
本发明涉及一种搅拌装置，具体涉及的是一种浮动式自吸射流搅拌装置。
背景技术
机械搅拌是常见的混合操作，虽然有采用喷射搅拌实现混合的装置，但应用较少。机械搅拌对化工和其它工业过程有着重要的意义，相对其它大型设备，搅拌反应器是混合过程领域应用最多的反应设备。搅拌桨旋转使流体产生旋转运动，由于流体密度不同，重相在反应器的下部和近壁面分布高于上部和中心。射流流动可促进物料扰动，改善设备内轴向、径向和周向的热质交换性能，实现强化传质与传热的目的。
目前已开发的利用射流的工业化生产装置及其应用方法，如无搅拌混合装置，自吸式搅拌装置，空心搅拌轴自吸式搅拌装置；靠自身浮力具有沿着轴向浮动特性的搅拌桨，如空心搅拌桨，浮动搅拌桨，浮动式刮壁桨，螺旋破壳搅拌桨。已有的搅拌装置及其应用方法分别运用了射流和浮力，没有将两者结合在一起，因而应用场合受限。
开发一种结构简单，设备改造费用低，操作弹性大，能有效提高混合效率，降低能耗的搅拌装置及其应用方法，克服现有射流搅拌装置的诸多不足，对强化物料混合过程具有实用意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浮动式自吸射流搅拌装置，该装置利用物料在设备内轴向密度分布调整搅拌装置的轴向位置，中空管作为搅拌桨叶产生自吸射流相结合，提高设备内部径向和轴向的混合效率，降低动力设备的能耗以及对大分子的剪切破坏作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种浮动式自吸射流搅拌装置，所述装置包括搅拌轴、方截面搅拌轴、联轴法兰、浮动式自吸射流搅拌桨、下层辅助搅拌桨、搅拌罐、夹套、进料口、排料口及附件；浮动式自吸射流搅拌桨由浮子、射流管、上支架、下支架构成；射流管截面为圆形，或方形、矩形截面；射流管多根组合，数量大于两个，并对称或沿浮子周向均匀分布；多根射流管轴线为直线，分布在同一个圆锥面上；浮动式自吸射流搅拌桨的射流管轴线为锥面螺旋线，分布在同一个圆锥面上；浮动式自吸射流搅拌桨的射流管轴线分布在多个圆锥面上，形成内外上下多层。
该装置的搅拌方式包括：
a. 混合液体由进料口进入搅拌罐，浮子受浮力作用，带动浮动式自吸射流搅拌桨沿方截面搅拌轴向上浮动；
b. 搅拌轴、方截面搅拌轴、联轴法兰、浮动式自吸射流搅拌桨、下层辅助搅拌桨在驱动装置的驱动下旋转，夹套控制反应温度；
c. 由于搅拌罐内的流体旋转运动，下层流体沿着射流管流动，流动方向为搅拌罐中心向壁面。
所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，所述射流管为流线型，横截面积沿径向向外逐渐变小，呈射流状。
所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，所述上支架、下支架采用圆钢，或圆管、方钢、方管、异型管。
所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，所述方截面搅拌轴下部，设有辅助稳定装置。
所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，所述搅拌轴用联轴法兰连接方截面搅拌轴。
本发明并可进一步理解为：
本装置附件包括压力计、温度计、液位计、视镜、阀门等；
射流管多根组合使用，数量不能少于2个，并对称分布或沿浮子周向均匀分布；
射流管为流线型，横截面积沿径向向外逐渐变小，更易形成射流。
浮子、上支架、下支架均采用轻型材料。
上支架、下支架可采用圆钢、圆管、方钢、方管、异型管。
方截面搅拌轴的断面不为方形截面，要求具备棱边，辅助浮子发挥浮动式自吸射流搅拌桨的浮动性能。
可不设置下层辅助搅拌桨。
下层辅助搅拌桨与浮动式自吸射流搅拌桨不分主次。
方截面搅拌轴下部，采用辅助稳定装置。
搅拌轴用联轴法兰连接方截面搅拌轴单向旋转有效降低轴的疲劳性。
搅拌装置适用于气-液、液-液、液-固混合及换热强化过程。
本发明的优点与效果是：
1. 本发明设置浮子，搅拌桨随着物料的密度分布，沿轴向上下移动，提高装置上部物料的混合性能，与物料体积相关，避免搅拌桨做无用功，有效降低动力消耗。
2. 本发明装置内流体以自吸的方式进入射流管，射流管对流体扰动增强。
3. 本发明流体流出射流管，产生射流，射流冲击壁面提高了装置内中心与近壁面流体，下部与上部流体的热质交换。
附图说明
图1 本发明给出的一种浮动式自吸射流搅拌装置简图，射流管为中空直管；
图2 本发明给出的一种浮动式自吸射流搅拌桨叶简图，射流管为螺旋中空管；
图3 本发明浮动式自吸射流搅拌桨三维立体图，射流管为螺旋中空管；
图4本发明浮动式自吸射流搅拌桨主视图，射流管为螺旋中空管；
图5本发明浮动式自吸射流搅拌桨俯视图，射流管为螺旋中空管。
具体实施例方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明的搅拌装置采用搅拌桨沿轴向浮动，射流管不仅是搅拌桨叶而且形成自吸射流，有效提高装置内物料的热质交换。所用的搅拌装置包括：搅拌轴、方截面搅拌轴、联轴法兰、浮动式自吸射流搅拌桨、下层辅助搅拌桨、搅拌罐、夹套、进料口、排料口及各种附件（如压力计、温度计、液位计、视镜、阀门）；浮动式自吸射流搅拌桨由浮子、射流管、上支架、下支架构成；射流管截面为圆形、方形、矩形截面；射流管多根组合使用，数量不能少于2个，并对称分布或沿浮子周向均匀分布；多根射流管轴线为直线，分布在同一个圆锥面上。装置的应用包括：a. 待混合液体由进料口进入搅拌罐，浮子受浮力作用，带动浮动式自吸射流搅拌桨沿方截面搅拌轴向上浮动。b. 搅拌轴、方截面搅拌轴、联轴法兰、浮动式自吸射流搅拌桨、下层辅助搅拌桨在驱动装置的驱动下旋转，夹套控制反应温度。c. 由于搅拌罐内的流体旋转运动，下层流体沿着射流管流动，流动方向为搅拌罐中心向壁面。
实施例1
实施例1所用的设备包括搅拌轴1、方截面搅拌轴2、联轴法兰3、浮动式自吸射流搅拌桨4、下层辅助搅拌桨5、搅拌罐6、夹套7、进料口8、排料口9。浮动式自吸射流搅拌桨4由浮子41、射流管42、上支架43、下支架44构成。射流管42截面为圆形，射流管42六根组合使用并沿浮子41周向均匀分布。射流管42轴线为直线，分布在同一个圆锥面上，如图1。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的浮动式自吸射流搅拌桨4采用的射流管42轴线为锥面螺旋线，分布在同一个圆锥面上，如图2。
实施例3
实施例3与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例的浮动式自吸射流搅拌桨4的射流管42轴线分布在多个圆锥面上，形成内外上下多层。
实施例4
实施例4与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例的浮动式自吸射流搅拌桨4的射流管42为流线型，横截面积沿径向向外逐渐变小，更易形成射流。
实施例5
实施例5与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例的驱动装置为单向驱动电机，驱动装置连接并带动搅拌轴单向转动，有效降低轴的疲劳性。

Claims (5)

1.一种浮动式自吸射流搅拌装置，其特征在于，所述装置包括搅拌轴（1）、方截面搅拌轴（2）、联轴法兰（3）、浮动式自吸射流搅拌桨（4）、下层辅助搅拌桨（5）、搅拌罐（6）、夹套（7）、进料口（8）、排料口（9）及附件；浮动式自吸射流搅拌桨（4）由浮子（41）、射流管（42）、上支架（43）、下支架（44）构成；射流管（42）截面为圆形，或方形、矩形截面；射流管（42）多根组合，数量大于两个，并对称或沿浮子（41）周向均匀分布；多根射流管（42）轴线为直线，分布在同一个圆锥面上；浮动式自吸射流搅拌桨（4）的射流管（42）轴线为锥面螺旋线，分布在同一个圆锥面上；浮动式自吸射流搅拌桨（4）的射流管（42）轴线分布在多个圆锥面上，形成内外上下多层；
该装置的搅拌方式包括：
a. 混合液体由进料口（8）进入搅拌罐（6），浮子（41）受浮力作用，带动浮动式自吸射流搅拌桨（4）沿方截面搅拌轴（2）向上浮动；
b. 搅拌轴（1）、方截面搅拌轴（2）、联轴法兰（3）、浮动式自吸射流搅拌桨（4）、下层辅助搅拌桨（5）在驱动装置的驱动下旋转，夹套（7）控制反应温度；
c. 由于搅拌罐（6）内的流体旋转运动，下层流体沿着射流管（42）流动，流动方向为搅拌罐（6）中心向壁面。
2.根据权利要求1所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，其特征在于，所述射流管（42）为流线型，横截面积沿径向向外逐渐变小，呈射流状。
3.根据权利要求1所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，其特征在于，所述上支架（43）、下支架（44）采用圆钢，或圆管、方钢、方管、异型管。
4.根据权利要求1所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，其特征在于，所述方截面搅拌轴（2）下部，设有辅助稳定装置。
5.根据权利要求1所述的一种浮动式自吸射流搅拌装置，其特征在于，所述搅拌轴（1）用联轴法兰（3）连接方截面搅拌轴（2）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112058141A (zh) * 2020-08-13 2020-12-11 五邑大学 实验室搅拌器
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