CN111606537A - 一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置 - Google Patents

Abstract

一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，属于环保设备技术领域。包括搅拌轴Ⅰ、轴承座、底轴承、轴套、套筒、顶部压盖、气动密封装置，所述轴承座置于罐体内底部，轴承座内圈设置底轴承，底轴承内设置安装在搅拌轴Ⅰ一端的轴套，套筒套置在搅拌轴Ⅰ上，一端与轴承座的外圈连接，另一端连接套置在搅拌轴Ⅰ上的顶部压盖，在套筒和轴承座内圈间形成沉降腔，在套筒和顶部压盖间形成气腔，在气腔内的搅拌轴Ⅰ上设置气动密封装置，顶部压盖上开有进气孔并安装连接气源的气管，搅拌轴Ⅰ另一端通过法兰连接厌氧发酵罐的搅拌轴Ⅱ，罐体底部设置连通沉降腔的排水管。本发明减轻了罐顶的负荷，提高了罐顶的安全性。气动密封装置有效防止了细砂进入底轴承。

Description

一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置

技术领域

本发明属于环保设备技术领域，特别是涉及一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置。

背景技术

据农业部统计，我国1年产生约38亿吨的畜禽粪污，其中40％未能有效利用，严重制约了我国畜禽养殖业的健康发展。畜禽畜禽粪污不治理是污染物，若用于厌氧发酵制沼气，可以得到清洁能源，反应后的沼液和沼渣是优质的肥料。畜禽粪污科学合理的资源化利用，可以有效改善生态环境，增加养殖场的经济效益，实现畜牧业养殖和生态建设的和谐统一。

沼气工程是一项以开发利用养殖场粪污为对象，以获得能源和治理环境为目的，实现生态良性循环的农村能源工程技术，主要包括厌氧发酵设备及配套的工艺技术。

高效厌氧发酵罐是一种发酵原料和微生物处于混合状态的厌氧处理技术。物料从发酵罐的下端进入，发酵罐的顶部安装机械搅拌装置，使新进的原料与发酵罐内的产甲烷菌群充分混合，机械搅拌的搅拌效果是整个发酵罐反应效率的关键因素之一。

厌氧发酵罐的搅拌形式主要是顶搅拌，搅拌桨的重量全部靠罐顶承担。顶搅拌结构相对简单，是目前应用最广泛的形式。发酵罐的罐体主要有混凝土结构，钢制焊接结构和拼装结构三种形式，拼装罐由于制作工厂化，现场施工周期短，成本相对较低，应用的范围较广，但拼装罐罐顶由多块三角弧形板拼装而成，这种拼装的结构，承受的重力负荷和动荷载有限，尤其是周期性动荷载，会导致罐顶密封失效，出现沼气泄漏事故。所以，拼装罐体的搅拌轴Ⅰ转速和桨叶直径设计值偏小，尤其是很少采用双层桨叶的结构形式，整套系统的搅拌效果不佳，效率偏低。搅拌轴Ⅰ底支撑是在搅拌轴Ⅰ底部设轴承支撑，把罐顶受到的力转移到罐体底部，同时，搅拌轴Ⅰ罐顶和罐底双限位，大大的降低了悬臂轴安装或加工精度不良造成的周期性动载荷对罐顶的影响。厌氧罐物料含固量偏高，普遍含细砂，为保护底轴承，必须设密封保护，常规的底轴承多采用旋转轴承，配套机械密封，底支撑运行在污水下，工作环境恶劣，机械密封易失效导致搅拌系统无法运行，厌氧罐的检修需要放空整罐原料，可操作性极差，所以底支撑在厌氧反应器上的应用仍不普遍。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，是在厌氧发酵罐的罐体底部安装底轴承，底轴承承担了搅拌轴Ⅰ的轴向载荷，减轻了罐顶的负荷，提高了罐顶的安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，包括置于罐体内的搅拌轴Ⅰ、轴承座、底轴承、轴套、套筒、顶部压盖、气动密封装置，所述轴承座置于罐体内底部，轴承座内圈设置底轴承，底轴承内设置安装在搅拌轴Ⅰ一端的轴套，套筒套置在搅拌轴Ⅰ上，一端与轴承座的外圈连接，另一端连接套置在搅拌轴Ⅰ上的顶部压盖，在套筒和轴承座内圈间形成沉降腔，在套筒和顶部压盖间形成气腔，在气腔内的搅拌轴Ⅰ上设置气动密封装置，气动密封装置两端分别与套筒和顶部压盖连接，顶部压盖上开有进气孔并安装气管，所述气管一端与气腔连通，另一端连接气源，在搅拌轴Ⅰ另一端通过法兰连接厌氧发酵罐的搅拌轴Ⅱ，罐体底部设置连通沉降腔的排水管，所述排水管伸出罐体外的端部安装球阀。

优选地，所述气动密封装置包括两个静密封环和一个动密封环，所述动密封环套置在搅拌轴Ⅰ，两个静密封环分置在动密封环上下两端，分别与套筒和顶部压盖连接。

优选地，所述动密封环两侧带有凸台，静密封环带有与动密封环凸台配合的凹槽，通过凹槽与所述凸台配合限位。

优选地，所述凸台外周带有多个切面，静密封环的凹槽内也带有与其配合的切面。

优选地，所述轴承座是在圆盘内一侧设置筒状结构构成，圆盘外周形成外圈，筒状结构形成内圈，所述内圈与底轴承配合，轴承座底部设有连通沉降腔的排水管。

优选地，所述搅拌轴Ⅰ和套筒间通过锁紧螺钉Ⅰ固定连接。

优选地，所述轴套为T型套筒结构，轴套的轴肩与底轴承端面接触。

优选地，所述底轴承为自润滑轴承，所述自润滑轴承与轴承座内圈通过锁紧螺钉Ⅱ固定。

优选地，所述气管在罐体外安装电接电压力表及电磁阀。

优选地，所述挡泥板为锥台形环形板，焊接在搅拌轴Ⅰ上，阻挡顶部液体中沉积的细砂；所述折流板为倒锥台形环形板，焊接在顶部压盖上，位于挡泥板内，在折流板和挡泥板间形成锥形环空间，折流板和挡泥板间的最小间隙为2-4mm。

本发明的有益效果为：

1.本发明是在罐体的底部安装底轴承，底轴承承担了搅拌轴Ⅰ的轴向载荷，减轻了罐顶的负荷，提高了罐顶的安全性。为确保底轴承的长期运行，防止细砂等颗粒进入导致轴承磨损，利用压缩空气推动气动密封装置的动密封环，动密封环抱紧搅拌轴Ⅰ密封，代替常规的机械密封，有效防止了细砂进入底轴承。

2.本发明的气动密封装置采用动密封环和静密封环配合，其动密封环为丁晴橡胶，丁晴橡胶不仅耐磨耐腐蚀性强，而且弹性大，耐磨耐腐蚀，允许搅拌轴与气动密封装置间有一定的间隙，从而降低对搅拌轴的加工精度及安装精度的要求。压缩空气推动动密封环靠近搅拌轴Ⅰ，有效防止了细砂进入底轴承。

3.本发明挡泥板有效的挡住的顶部沉降的细砂，折流板有效的挡住了底部被沼气带动悬浮的细砂，从而对底轴承进行了二次保护

4.本发明底轴承采用自润滑轴承，自润滑轴承安装精度要求低，可免后期维护，该结构大大降低了搅拌轴Ⅰ制造、安装精度的要求，增加了系统的可靠性，提高了底支撑的使用寿命，尤其对大直径的厌氧罐体，优势更明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构框图。

图2为图1中动密封环立体结构示意图。

图3为图2的平面结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图1中静密封环立体结构示意图。

图6为图5的平面结构示意图。

图7为图6的俯视图。

图中1.搅拌轴Ⅰ，2.顶部压盖，3.静密封环，31.凹槽，4.动密封环，41.凸台，5.紧固螺栓Ⅰ，6.O型密封圈Ⅰ，7.套筒，8.轴套，9.锁紧螺钉Ⅰ，10.锁紧螺钉Ⅱ，11.底轴承，12.轴承座，13.紧固螺栓Ⅱ，14.O型密封圈Ⅱ，15.罐体，16.排水管，17.球阀，18.电接点压力表，19.电磁阀，20.气管，21.气腔，22.折流板，23.挡泥板，24.连接法兰，25.隔离腔，26.紧固螺栓Ⅲ，27.搅拌轴Ⅱ，28.沉降腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：本发明一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，包括置于罐体15内的搅拌轴Ⅰ1、轴承座12、底轴承11、轴套8、套筒7、顶部压盖2、气动密封装置，所述轴承座12置于罐体15内底部，轴承座12内圈设置底轴承11，底轴承11内设置安装在搅拌轴Ⅰ1一端的轴套8，套筒8套置在搅拌轴Ⅰ1上，一端与轴承座12的外圈连接，另一端通过紧固螺栓Ⅰ5连接套置在搅拌轴Ⅰ1上的顶部压盖2，在套筒7和轴承座12内圈间形成沉降腔28，在套筒8和顶部压盖2间形成气腔21，在气腔21内的搅拌轴Ⅰ上设置气动密封装置，气动密封装置两端分别与套筒8和顶部压盖2连接，顶部压盖2上开有进气孔并安装连接气源的气管20，所述气管20一端与气腔21连通，另一端连接气源，在搅拌轴Ⅰ1另一端通过连接法兰24连接厌氧发酵罐的搅拌轴Ⅱ26，罐体15底部设置连通沉降腔28的排水管16，所述排水管16伸出罐体15外的端部安装球阀17。

所述气动密封装置包括两个静密封环3和一个动密封环4，所述动密封环4套置在搅拌轴Ⅰ1，两个静密封环3分置在动密封环4上下两端，分别与套筒8和顶部压盖2连接。

所述动密封环4两侧带有凸台41，静密封环3带有与动密封环凸台41配合的凹槽31，通过凹槽31与所述凸台41配合限位。

本例所述动密封环4沿凸台41外周均匀带有4个切面，静密封环3的凹槽31内沿圆周也带有4个与其配合的切面。

所述气管20在罐体15外安装电接电压力表18及电磁阀19。所述气管20连接外气源进入气腔21，外界气源接入，气腔21内充满压力空气，在压缩空气的作用下，动密封环4受到径向推力，抱紧搅拌轴Ⅰ1，动密封环4有效的防止了细砂等颗粒物进入底部自润滑轴承，有效的防止了自润滑轴承进入细砂等颗粒导致快速磨损。电接点压力表18和电磁阀19控制信号接入厌氧发酵罐的控制系统，控制系统控制保证气腔21内的气压稳定在要求的范围内。

所述轴承座12是在圆盘内一侧设置筒状结构构成，圆盘外周形成外圈，筒状结构形成内圈，所述内圈与底轴承11配合安装，并通过锁紧螺钉Ⅰ9连接。所述轴承座12置于罐体15内底部，外圈与罐体15焊接，轴承座12内圈安装底轴承11；在轴承座12底部设有连通沉降腔28的排水管16，所述排水管16连通到罐体15外，罐体15出口处的排水管16上设置球阀17。

所述搅拌轴Ⅰ1和套筒8间通过锁紧螺钉Ⅱ10固定连接，防止轴套8空转。所述轴套8为T型套筒结构，轴套8的轴肩与底轴承11端面接触。所述底轴承11为自润滑轴承，自润滑轴承与轴承座12内圈通过锁紧螺钉Ⅱ10固定；自润滑轴承安装精度要求不高，允许有配合间隙，性能可靠，不用后期维护。

所述套筒7外止口与轴承座12内止口配合装配，通过紧固螺栓Ⅱ13紧固，所述套筒7与轴承座12中间形成沉降腔28，所述沉降腔底部设排水管16，所述排水管16连通到罐体15外，罐体15出口处设置球阀17，球阀17定期开启检查，通过排水水质情况，确认整个气密封的运行效果，也可清除少量混入沉降腔28的细砂。排水管16定期开启检查，可以通过排水管路中水质的情况，确认整个气密封的运行效果。

本例搅拌轴Ⅰ1与轴套8固定后，装入底部自润滑轴承，搅拌轴Ⅰ1带动轴套8在底部自润滑轴承内转动，自润滑轴承可以有配合间隙，允许轴有一定的径向跳动，自润滑轴承性能可靠，不用后期维护。

所述连接法兰24与厌氧发酵罐的搅拌轴Ⅱ27端部法兰通过固定螺栓Ⅲ26把合，形成搅拌轴整体，顶部电机连接搅拌轴Ⅱ27，带动搅拌轴Ⅰ1和搅拌轴Ⅱ27整体旋转。

所述挡泥板23为锥台形环形板，焊接在搅拌轴Ⅰ1上，挡泥板23挡住了顶部液体中沉积的细砂，有效的保护了动密封环4。所述折流板22为倒锥台形环形板，焊接在顶部压盖2上，位于挡泥板23内，在折流板22和挡泥板23间形成锥形环空间，折流板22和挡泥板23间的最小间隙为3mm。携带细砂上升的沼气泡，撞击挡泥板23和折流板22，沼气泡破裂，细砂沉降。折流板22与挡泥板23共同作用，防止细砂颗粒从静密封环3的间隙进入动密封环4，使动密封环4出现破损，影响密封效果。

实施例2：本例与实施例1不同的是：本例所述折流板22和挡泥板23间的最小间隙为2mm。携带细砂上升的沼气泡，撞击挡泥板23和折流板22，沼气泡破裂，细砂沉降。折流板22与挡泥板23共同作用，防止细砂颗粒从静密封环3的间隙进入动密封环4，使动密封环4出现破损，影响密封效果。

实施例3：本例与实施例1不同的是：本例所折流板22和挡泥板23间的最小间隙为4mm。携带细砂上升的沼气泡，撞击挡泥板23和折流板22，沼气泡破裂，细砂沉降。折流板22与挡泥板23共同作用，防止细砂颗粒从静密封环3的间隙进入动密封环4，使动密封环4出现破损，影响密封效果。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：包括置于罐体内的搅拌轴Ⅰ、轴承座、底轴承、轴套、套筒、顶部压盖、气动密封装置，所述轴承座置于罐体内底部，轴承座内圈设置底轴承，底轴承内设置安装在搅拌轴Ⅰ一端的轴套，套筒套置在搅拌轴Ⅰ上，一端与轴承座的外圈连接，另一端连接套置在搅拌轴Ⅰ上的顶部压盖，在套筒和轴承座内圈间形成沉降腔，在套筒和顶部压盖间形成气腔，在气腔内的搅拌轴Ⅰ上设置气动密封装置，气动密封装置两端分别与套筒和顶部压盖连接，顶部压盖上开有进气孔并安装气管，所述气管一端与气腔连通，另一端连接气源，在搅拌轴Ⅰ另一端通过法兰连接厌氧发酵罐的搅拌轴Ⅱ，罐体底部设置连通沉降腔的排水管，所述排水管伸出罐体外的端部安装球阀。

2.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述气动密封装置包括两个静密封环和一个动密封环，所述动密封环套置在搅拌轴Ⅰ，两个静密封环分置在动密封环上下两端，分别与套筒和顶部压盖连接。

3.根据权利要求2所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述动密封环两侧带有凸台，静密封环带有与动密封环凸台配合的凹槽，通过凹槽与所述凸台配合限位。

4.根据权利要求3所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述凸台外周带有多个切面，静密封环的凹槽内也带有与其配合的切面。

5.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述轴承座是在圆盘内一侧设置筒状结构构成，圆盘外周形成外圈，筒状结构形成内圈，所述内圈与底轴承配合，轴承座底部设有连通沉降腔的排水管。

6.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述搅拌轴Ⅰ和套筒间通过锁紧螺钉Ⅰ固定连接。

7.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述轴套为T型套筒结构，轴套的轴肩与底轴承端面接触。

8.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述底轴承为自润滑轴承，所述自润滑轴承与轴承座内圈通过锁紧螺钉Ⅱ固定。

9.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述气管在罐体外安装电接电压力表及电磁阀。

10.根据权利要求1所述高效厌氧发酵罐气密封式底支撑搅拌装置，其特征在于：所述挡泥板为锥台形环形板，焊接在搅拌轴Ⅰ上，阻挡顶部液体中沉积的细砂；所述折流板为倒锥台形环形板，焊接在顶部压盖上，位于挡泥板内，在折流板和挡泥板间形成锥形环空间，折流板和挡泥板间的最小间隙为2-4mm。

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