CN111482103A - 一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，包括动力单元、搅拌轴和搅拌桨叶组；在位于生物发酵罐内的搅拌轴外侧段自上而下依次设置有密封轴套组件和搅拌桨叶组装配组件；密封轴套组件包括轴套、间接轴承箱、轴承箱、静环座、隔挡套、外圆锥滚子轴承、内圆锥滚子轴承和锁紧环；在密封轴套组件两侧分别设置有第一机械密封组件和第二机械密封组件，使轴套与搅拌轴之间形成有用于注入润滑油的环空密封腔室；搅拌桨叶组将搅拌桨叶组安装在搅拌轴锥形底端，且其通过单片半圆键与搅拌轴的锥形端相连；该侧进式搅拌器有效避免转动轴过长易弯曲的问题，并使得密封腔室内压力大于罐内压力以避免机械密封容易瞬间打开，延长搅拌轴使用寿命。

Description

一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器

技术领域

本发明涉及生物发酵用搅拌器技术领域，特别涉及一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器。

背景技术

生物发酵广泛应用于化工、医药及食品等多种行业，大型生物发酵罐需要在罐体下部的侧壁上加装搅拌设备，由于罐体直径大，安装方式又必须选用侧进式，故而搅拌轴长度是普通搅拌设备轴长的几倍，受重力影响，轴越长越容易弯曲变形，轴的设计也是一个难点。

另外，由于发酵物中存在颗粒物或活体菌群，搅拌中不能将其打散或打死，所以搅拌桨转速也有一定的要求，必须是低转速，转速基本都在300转/分钟以内，而且不能使用大推力的浆叶，因此，搅拌器的结构设计具有重要意义。

现有技术为防止搅拌轴弯曲变形，在搅拌轴外部加装长轴套并固定，在轴套腔体内加润滑油，搅拌桨端使用机械密封，另一端使用骨架油封来密封腔体内润滑油，这种结构的缺点在于腔体内润滑油压力低于发酵罐内压力，尤其搅拌器启停时机械密封容易瞬间打开，导致发酵罐内介质流入腔体内，污染轴承，使轴承损坏从而导致搅拌器泄露，发酵罐内介质若流至减速机处，还会造成减速机的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够解决上述生物发酵罐用侧进式搅拌器在使用过程中易出现的搅拌轴弯曲、浆叶推力过大以及机械密封易打开等技术问题的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器。

为避免搅拌器启停时机械密封容易瞬间打开，导致发酵罐内介质流入腔体内，污染轴承，使轴承损坏从而导致搅拌器泄露，发酵罐内介质若流至减速机处；甚至减速机的损坏的风险，本发明对现有侧进式搅拌器进行优化升级，其具体技术方案如下：

一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，包括动力单元、与动力单元连接的搅拌轴、搅拌桨叶组件，所述搅拌桨叶组件位于生物发酵罐体内，所述动力单元采用减速电机，所述减速电机的减速机壳体可拆式连接托架法兰的一端；所述托架法兰的另一端连接生物发酵罐体侧壁的罐体法兰；所述搅拌轴的一端连接减速电机的动力输出轴；在生物发酵罐体侧所述搅拌轴和托架法兰之间设有第一机械密封组件；搅拌轴的另一端穿过托架法兰伸入生物发酵罐体内；在生物发酵罐体内所述搅拌轴前端安装有搅拌桨叶组件；其特征在于：

所述搅拌轴伸入生物发酵罐体部分的外圆周方向套装有密封轴套，密封轴套的一端焊接有密封轴套法兰盘，所述密封轴套法兰盘与托架法兰连接，密封轴套的另一端固定连接有间接轴承箱；所述间接轴承箱内设有轴承箱和静环座，所述间接轴承箱、轴承箱以及静环座通过螺栓连接件紧固连接；轴承箱内设有与轴承箱一体的隔挡套，所述隔挡套内设有中心孔；在轴承箱内所述隔挡套的两侧分别安装有外圆锥滚子轴承和内圆锥滚子轴承，在动力单元侧所述轴承箱上螺装有压装内圆锥滚子轴承的锁紧环；所述轴承箱内穿装有传动轴，在动力单元侧所述传动轴的一端通过花键连接花键套，所述花键套焊接在搅拌轴的邻接端；上述的静环座的外侧所述传动轴上安装有第二机械密封组件，第二机械密封组件的外侧安装有锥套，所述锥套和传动轴的锥形配合段之间通过半圆键连接；在锥套的外侧所述传动轴上配装有锁紧组件压紧第二机械密封组件；所述搅拌桨叶组件通过紧固件固定安装在锥套上；

上述第一机械密封组件和第二机械密封组件将密封轴套围合成一个密闭的密封腔室，所述第一机械密封组件的端盖上设有与密封腔室连通的注油孔与泄油孔。

在上述技术方案中，优选的，所述减速电机的动力输出轴为中空轴；所述搅拌轴的插装在中空轴内，在所述搅拌轴的外端面上设有螺纹孔；在所述动力输出轴的中心孔内安装由内向外依次设有挡块、挡环以及压板；所述压板的外端部外径大于动力输出轴中心孔的内径；在动力输出轴的中心孔内设有紧固螺栓，所述紧固螺栓依次穿过压板、挡环、挡块与搅拌轴的螺纹孔螺纹连接。便于拆卸维修作业，降低维修难度。

在上述技术方案中，优选的，托架法兰上对应第一机械密封组件位置设有机械密封组件检修口。提高机械密封组件的检修。

在上述技术方案中，优选的，所述在密封轴套内安装有支座环，所述支撑环沿轴向方向设有过油孔，所述支撑环固定安装在搅拌轴上。平衡搅拌轴的应力，减少搅拌轴长时间运转导致弯曲变形，进而避免因弯曲变形而导致磨损速度快的缺陷；

在上述技术方案中，优选的，所述传动轴上位于轴承箱隔挡套段设有与搅拌轴旋转方向一致的螺旋增压槽。传动轴转动时螺旋槽将密封腔室内的润滑油往桨叶端密封方向推进，给密封腔室内润滑油一个压力，机械密封如遇到瞬间打开的情况，使发酵罐内介质不会流入密封腔室内污染轴承，提高了轴承的使用寿命。

所述搅拌轴采用分体结构，包括动力连接轴、中间花键轴以及动力输出轴；其中所述动力连接轴的一端连接动力轴；所述动力连接轴的另一端通过花键连接中间轴花键轴的一端；所述中间花键轴的另一端通过花键连接动力输出轴一端，所述动力输出轴的另一端通过轴承箱组件安装搅拌将叶组件。

在上述技术方案中，优选的，所述托架密封法兰的内侧搅拌轴上设有在线检修密封环；所述在线检修密封环或罐体密封法兰的密封配合面上嵌装有密封圈。

采用上述技术，本发明具有如下优点：采用上述技术方案解决了公知技术中搅拌器存在的结构复杂，动力单元附件多，机械密封容易泄露等技术问题，而本发明采用在密封腔室内加入压力油用于平衡罐内压力对轴承箱组件、机械密封组件造成的损坏，同时在检修时，可以增大密封腔室的压力使得密封腔室内的压力大于罐内介质所产生的压力，进而避免搅拌器启停时机械密封容易瞬间打开，导致发酵罐内介质流入腔体内，污染轴承，使轴承损坏从而导致搅拌器泄露，发酵罐内介质若流至减速机处；甚至减速机的损坏的风险。同时也使使搅拌器震动、噪音等各项运行参数降低，延长搅拌轴使用寿命；提高设备的稳定性和可靠性，提高动力单元效率达到搅拌设备节能减排的目的。另外，本发明还可以广泛应用在其它化工、医药及食品等低转速搅拌的场合。

与现有技术相比，该用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器可广泛应用在其它化工、医药及食品等低转速搅拌的场合，其轴套组件与转动轴相配合的结构设计使该搅拌器在使用时通过设置在轴套内的支撑环和注入的润滑油实现有效平衡罐内压力对轴承箱组件、机械密封组件造成的损坏，同时该结构设计与转动轴的分体式结构设计也能有效避免转动轴过长易弯曲的问题；此外，其增压套和在线检测环的结构设计使其在使用或检修时能够增大密封腔室的压力，使得密封腔室内的压力大于罐内介质所产生的压力，进而避免搅拌器启停时机械密封容易瞬间打开，导致发酵罐内介质流入腔体内，污染轴承，使轴承损坏甚至减速机的损坏的风险，延长搅拌轴使用寿命的同时提高设备的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器的结构示意图；

图2为图1中I部分的局部放大图；

图3为图1中II部分的局部放大图；

图4为本发明实施例2的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器的I部分的局部放大图；

图5为本发明的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器的搅拌轴与搅拌桨叶组件处的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。为了便于说明和解释，在对该实施例的描述中涉及的方位词“顶端”具体是指邻近动力单元10的一端，对应地，“底端”具体是指远离动力单元10的一端。

实施例1

如图1～图4所示，该用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器包括动力单元10、搅拌轴20和搅拌桨叶组30；动力单元10采用减速电机；该减速电机的减速机壳体通过螺栓可拆地固定在托架法兰50的顶端；而托架法兰50的底端则通过连接螺栓固定在设置于生物发酵罐罐口处的罐体法兰41上，使动力单元10设置于生物发酵罐的罐口上方；搅拌轴20插装在托架法兰50的中心孔内，且其顶端与动力单元10的动力输出轴101连接、底端安装搅拌桨叶组30；

搅拌轴20为由动力连接轴201、中间花键轴202和动力输出轴203构成的分体式结构；其中，动力连接轴201的顶端与动力单元10的动力输出轴101连接、底端设有花键；动力输出轴203的底端为锥形端、顶端设有花键；中间花键轴202的两端各设有一个与花键相配合的花键套，使中间花键轴202的顶端与动力连接轴201底端的花键形成花键联接，中间花键轴202的底端与动力输出轴203底端的花键形成花键联接；第一机械密封组件60设置在动力连接轴201上，第二机械密封组件80设置在动力输出轴203上，密封轴套组件70设置在中间花键轴202和动力输出轴203上；该搅拌轴20的分体式结构既易于加工和安装维护，且能够保证有足够的间隙量保证同轴度，可随搅拌轴转动；

其中，动力单元10的动力输出轴101为中空轴，搅拌轴20的动力连接轴201上部插装在中空轴内，同时在动力连接轴201顶端端面上自下而上依次设置有挡块22、挡环23和盖装在动力输出轴101顶端端面上的压板24，使搅拌轴20与动力输出轴101通过依次穿装在压板24、挡环23、挡块22和自搅拌轴20顶端端面沿轴向开设的螺孔内的第一紧固螺栓25连接固定；

在位于生物发酵罐内的搅拌轴20外侧段自上而下依次设置有密封轴套组件70和搅拌桨叶组装配组件，且在密封轴套组件70两侧分别设置有第一机械密封组件60和第二机械密封组件80；其中，

密封轴套组件70包括轴套700、轴套法兰盘701、间接轴承箱702、轴承箱703、静环座704、隔挡套706、外圆锥滚子轴承707、内圆锥滚子轴承708和锁紧环709；具体地，

轴套700套装在搅拌轴20外侧且与搅拌轴同轴设置；轴套法兰盘701通过连接螺栓固定在轴套700的顶端，使轴套700通过轴套法兰盘701固定在托架法兰50的底部；间接轴承箱702套装并焊接固定在轴套700的底端内侧，且间接轴承箱702与轴套700的底端端面齐平；轴承箱703套装在间接轴承箱702内侧且其顶端凸出于间接轴承箱702的顶端，静环座704套装在轴承箱702底端内侧，轴承箱703和静环座704底端外壁上均设有环形凸台，使依次叠加套装轴承箱703和静环座704通过自静环座704底端端面沿圆周方向均布设置的多个第二紧固螺栓705固定在间接轴承箱702和轴套700上；

作为本实施例的一个优选的技术方案，在位于轴套700内的中间花键轴202的外壁上套装并固定有一个支撑环712，用于平衡搅拌轴20整体所受到的应力，减少搅拌轴20长时间运转导致弯曲变形，进而避免因弯曲变形而导致磨损速度快的缺陷；同时支撑环712的外壁与轴套700之间留有缝隙，且在支撑环712上沿圆周方向开设有多个轴向过油孔713，以保证其环空腔室的连通性；

隔挡套706为一环形套，其设置在轴承箱703内侧且与轴承箱703一体成型形成；外圆锥滚子轴承707和内圆锥滚子轴承708分别压配在隔挡套706的底端端面和顶端端面上，使搅拌轴20的动力输出轴203底端依次穿装在内圆锥滚子轴承708、隔挡套706和外圆锥滚子轴承707的中心孔内，且动力输出轴203分别与外圆锥滚子轴承707和内圆锥滚子轴承708之间形成过盈配合，使搅拌轴20在密封轴套组件70内自由转动；锁紧环709套装并螺纹连接固定在轴承箱703顶端内壁处，使其底端压配在内圆锥滚子轴承708的顶端端面上；

为了保证密封轴套组件70的密封性，在间接轴承箱702与轴承箱703之间的接触面上、在轴承箱703和静环座704之间的接触面上、在静环座704和第二机械密封组件80之间的接触面上、以及在第二机械密封组件80与锥套90的接触面上均设置有至少一个密封圈；

第一机械密封组件60套装在搅拌轴20的动力连接轴201外侧并固定在托架法兰50的圆盘顶面上，使托架法兰50与动力连接轴201之间形成密封，第二机械密封组件80套装在搅拌轴20的动力输出轴203外侧并抵在静环座704底端，使静环座704与搅拌轴20之间形成密封，进而使轴套700与动力输出轴203之间形成有密封环空腔室100；在第一机械密封组件60上还设置有注油口110和出油口111，在该搅拌器使用前、后，通过注油口110和出油口111分别向密封环空腔室100注入润滑油或放空润滑油；

作为本实施例的一个优选的技术方案，在位于外圆锥滚子轴承707和内圆锥滚子轴承708之间的动力输出轴203的外壁上套装并固定有增压套714，增压套714的外壁上开设有与搅拌轴旋转方向一致的螺旋增压槽；使用时，增压套714随动力输出轴203同步转动，此时，密封环空腔室100内的润滑油会通过增压套714向桨叶端密封方向推进，给密封环空腔室100内的润滑油一个压力，使第二机械密封组件80如遇到瞬间打开的情况时，使生物发酵罐内的介质在内压的作用下不会流入至密封环空腔室100内污染轴承，提高了轴承的使用寿命；

搅拌桨叶组装配组件包括锥套90、单片半圆键91和锁紧组件92；搅拌轴20底端为锥形端，且在其锥形外壁上开设有一个内置半圆键91的半圆键键槽，使套装在搅拌轴20底端的锥套90通过半圆键91连接在搅拌轴20的锥形端处；搅拌桨叶组30由安装套和沿安装套均部设置的多片桨叶构成，其安装套套装在轴套700的底端外侧，锥套90外壁上设有环形台，使安装套通过沿圆周方向均布的多个第三紧固螺栓固定在锥套90上；锁紧组件92固定在搅拌轴20的底端，其压配在锥套90的底端端面上以通过锥套90压紧第二机械密封组件80；

作为本实施例的一个优选的技术方案，在托架法兰50上且对应第一机械密封组件60的位置处开设有检修口51，用于对关键的第一机械密封组件60进行必要检修。

实施例2

如图5所示，该用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器与实施例1的侧进式搅拌器结构基本相同，不同之处在于：动力单元10采用异步电机；同时，基于第一机械密封组件60为邻近动力单元，其机械密封瞬间打开时可能导致罐体40内介质流入轴套内侧、甚至流入动力单元10导致损坏上的考虑，在位于托架密封法兰50下方的动力连接轴201上设有在线检修密封环26，且在线检修密封环26的顶端边沿处加工有第一环形锥面，且在环形锥面上嵌装有密封圈27；对应地，托架法兰50的中心通孔的孔底边沿处加工为与线检修密封环26的环形锥面相互配合的第二环形锥面，使在线检修密封环26上提至与托架密封法兰50接触时，在线检修密封环26的第一环形锥面与托架法兰50的第二环形锥面之间形成密封；另外，在托架法兰50上且对应第一机械密封组件60的位置处开设有检修口51，便于对关键的第一机械密封组件60进行必要检修。

该结构设计可以实现第一机械密封组件60的在线检修，即当拆除动力单元10后，通过外力牵引动力连接轴向托架法兰50侧运动，使线检修密封环26通过密封圈27与托架法兰50的底面封贴合，进而实现检修密封；在此状态下即可实现第一机械密封组件60的更换或者维修，有效降低劳动强度和检修成本，可操作性强且安全可靠。

综上所述，本申请提供的侧进式搅拌器的技术方案解决了目前惯用搅拌器存在的结构复杂，动力单元附件多，机械密封容易泄露等技术问题，通过在转动轴外侧设置密封环空腔室用于注入润滑油平衡罐内压力对轴承箱组件、机械密封组件造成的损坏，同时在检修时，可以增大密封腔室的压力使得密封腔室内的压力大于罐内介质所产生的压力，进而避免搅拌器启停时机械密封容易瞬间打开，导致发酵罐内介质流入腔体内，污染轴承，使轴承损坏从而导致搅拌器泄露，发酵罐内介质若流至减速机处，甚至减速机的损坏的风险；同时在实际使用过程中还有效降低搅拌器震动、噪音等各项运行参数，延长搅拌轴使用寿命；提高设备的稳定性和可靠性，提高动力单元效率达到搅拌设备节能减排的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，包括动力单元、与动力单元连接的搅拌轴、搅拌桨叶组件，所述搅拌桨叶组件位于生物发酵罐体内，所述动力单元采用减速电机，所述减速电机的减速机壳体可拆式连接托架法兰的一端；所述托架法兰的另一端连接生物发酵罐体侧壁的罐体法兰；所述搅拌轴的一端连接减速电机的动力输出轴；在生物发酵罐体侧所述搅拌轴和托架法兰之间设有第一机械密封组件；搅拌轴的另一端穿过托架法兰伸入生物发酵罐体内；在生物发酵罐体内所述搅拌轴前端安装有搅拌桨叶组件；其特征在于：

所述搅拌轴伸入生物发酵罐体部分的外圆周方向套装有密封轴套，密封轴套的一端焊接有密封轴套法兰盘，所述密封轴套法兰盘与托架法兰连接，密封轴套的另一端固定连接有间接轴承箱；所述间接轴承箱内设有轴承箱和静环座，所述间接轴承箱、轴承箱以及静环座通过螺栓连接件紧固连接；轴承箱内设有与轴承箱一体的隔挡套，所述隔挡套内设有中心孔；在轴承箱内所述隔挡套的两侧分别安装有外圆锥滚子轴承和内圆锥滚子轴承，在动力单元侧所述轴承箱上螺装有压装内圆锥滚子轴承的锁紧环；所述轴承箱内穿装有传动轴，在动力单元侧所述传动轴的一端通过花键连接花键套，所述花键套焊接在搅拌轴的邻接端；上述的静环座的外侧所述传动轴上安装有第二机械密封组件，第二机械密封组件的外侧安装有锥套，所述锥套和传动轴的锥形配合段之间通过半圆键连接；在锥套的外侧所述传动轴上配装有锁紧组件压紧第二机械密封组件；所述搅拌桨叶组件通过紧固件固定安装在锥套上；

上述第一机械密封组件和第二机械密封组件将密封轴套围合成一个密闭的密封腔室；密封腔室内充满有压力大于罐体内介质的压力油，所述第一机械密封组件的端盖上设有与密封腔室连通的注油孔与泄油孔。

2.根据权利要求1所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：所述减速电机的动力输出轴为中空轴；所述搅拌轴插装在中空轴内，在所述搅拌轴的外端面上设有螺纹孔；在所述动力输出轴的中心孔内安装由内向外依次设有挡块、挡环以及压板；所述压板的外端部外径大于动力输出轴中心孔的内径；在动力输出轴的中心孔内设有紧固螺栓，所述紧固螺栓依次穿过压板、挡环、挡块与搅拌轴的螺纹孔螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：托架法兰上对应第一机械密封组件位置设有机械密封组件检修口。

4.根据权利要求1所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：所述在密封轴套内安装有支座环，所述支撑环沿轴向方向设有过油孔，所述支撑环固定安装在搅拌轴上。

5.根据权利要求1所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：所述传动轴上位于轴承箱隔挡套段设有与搅拌轴旋转方向一致的螺旋增压槽。

6.根据权利要求1所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：所述搅拌轴采用分体结构，包括动力连接轴、中间花键轴以及动力输出轴；其中所述动力连接轴的一端连接动力轴；所述动力连接轴的另一端通过花键连接中间轴花键轴的一端；所述中间花键轴的另一端通过花键连接动力输出轴一端，所述动力输出轴的另一端通过轴承箱组件安装搅拌将叶组件。

7.根据权利要求6所述的用于生物发酵罐上的侧进式搅拌器，其特征在于：所述托架密封法兰的内侧搅拌轴上设有在线检修密封环；所述在线检修密封环或罐体密封法兰的密封配合面上嵌装有密封圈。

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