CN113292133B - 一种高压水力空化搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压水力空化搅拌器，包括壳体、空化转轮、诱导轮、离心叶轮和驱动装置；所述壳体内设有双层通道，外层通道为出口，内层通道为进口；所述壳体内安装离心叶轮，用于将内层通道加压输入外层通道，所述离心叶轮与驱动装置连接；所述内层通道内安装诱导轮，所述外层通道内安装空化转轮，所述离心叶轮、诱导轮和空化转轮同轴转动，且离心叶轮带动诱导轮和空化转轮同步转动；所述外层通道与内层通道之间设有空化孔，且所述空化孔位于空化转轮和诱导轮之间。本发明通过诱导轮与离心叶轮为装置提供高流速、高压区域，并通过空化转轮在高流速、高压区域产生空化，可以高效的处理降解污水中的有机污染物。

Description

一种高压水力空化搅拌器

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种高压水力空化搅拌器。

背景技术

随着制药、化工、印染等现代工业的不断发展，使得水体中人工合成的大分子有机物和难降解化学物质逐年增多，使得传统的污水处理方法很难在适应当前日益严格的环保要求，而水力空化降解有机污染物的优势得以体现。

水力空化是一种流体力学现象。水力空化过程中产生的空泡在液体中运动和崩溃时提供的局部高温高压、发光、放电、强烈冲击波、高速射流等极端条件可强化物理和化学过程，如可使水分子在空化气泡内发生化学键断裂、产生自由基，进而达到降解有机污染物的目的。现有的空化器多采用单级孔板结构，很容易出现空化反应不完全，导致处理后的污水中仍然残留有机污染物，需要进行进一步的水力空化降解才可以达到污水处理的最终目的。同时，在污水处理方面，除了空化发生器外，还需要用到搅拌器，用来促进污水介质的流动，当污水池中加入消毒、降解药剂时，搅拌器还可以用来搅拌溶剂。但是目前的搅拌器很少会带空化的功能。另一方面，在高压状态下发生的水力空化可以提高有机污染物的降解效率，因此亟需发明一种高压水力空化搅拌器。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高压水力空化搅拌器，污水介质通过淹没在污水处理池中的喇叭管进出口，来实现污水介质在污水处理池中的循环流动，进而达到整体的搅拌效果。通过诱导轮与离心叶轮为装置提供高流速、高压区域，并通过空化转轮在高流速、高压区域产生空化，可以高效的处理降解污水中的有机污染物，具有广阔的发展空间和应用前景。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高压水力空化搅拌器，包括壳体、空化转轮、诱导轮、离心叶轮和驱动装置；所述壳体内设有双层通道，外层通道为出口，内层通道为进口；所述壳体内安装离心叶轮，用于将内层通道加压输入外层通道，所述离心叶轮与驱动装置连接；所述内层通道内安装诱导轮，所述外层通道内安装空化转轮，所述离心叶轮、诱导轮和空化转轮同轴转动，且离心叶轮带动诱导轮和空化转轮同步转动；所述外层通道与内层通道之间设有空化孔，且所述空化孔位于空化转轮和诱导轮之间。

进一步，所述诱导轮包括诱导轮外圈和诱导轮叶片，所述诱导轮外圈与离心叶轮的入口固定连接，所述诱导轮外圈内部安装诱导轮叶片；所述空化转轮安装在诱导轮外圈的外侧。

进一步，所述诱导轮叶片为无轴叶片，所述诱导轮叶片固定在诱导轮外圈的内腔中。

进一步，所述空化转轮包括空化转轮轮毂和空化叶片，所述空化转轮轮毂套装在诱导轮外圈上；所述空化转轮轮毂上设有空化叶片。

进一步，所述空化叶片为柱状，所述空化叶片的横截面为多边形或者圆形；所述空化叶片沿轴线在空化转轮轮毂的外侧分布为1～7排，每排沿圆周方向均布至少2个叶片。

进一步，所述壳体包括喇叭管和导叶体，所述喇叭管安装在导叶体一端；所述喇叭管内设有双层通道，所述空化转轮轮毂与诱导轮外圈将导叶体内部划分成双层通道。

进一步，所述导叶体靠近离心叶轮的一端设有径向导叶，所述导叶体内壁与空化叶片的外缘保持间隙配合。

进一步，所述喇叭管包括喇叭管外壳、后置导叶和喇叭管轮毂；所述喇叭管外壳内通过喇叭管轮毂分成双层通道，所述喇叭管外壳与喇叭管轮毂之间的外层通道安装后置导叶。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的高压水力空化搅拌器，空化转轮在高流速、高压区域产生空化，可以高效的处理降解污水中的有机污染物。

2.本发明所述的高压水力空化搅拌器，由于装置的进出口位于同向，可以有效的降低装置的轴向力，提高了装置的稳定性。

3.本发明所述的高压水力空化搅拌器，结构简单，生产周期短，产品成本低。

附图说明

图1为本发明所述的高压水力空化搅拌器的结构图。

图2为本发明所述的喇叭管结构示意图。

图3为本发明所述的空化转轮与诱导轮结构示意图。

图4为本发明所述的高压水力空化搅拌器内部流向示意图。

图中：

1-喇叭管；2-导叶体；3-空化转轮；4-诱导轮；5-离心叶轮；6-电机座；7-轴；8-密封；9-轴承；10-电机；1a-喇叭管外壳；1b-后置导叶；1c-喇叭管轮毂；3a-空化转轮轮毂；3b-空化叶片；3c-空化孔；4a-诱导轮外圈；4b-诱导轮叶片。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的高压水力空化搅拌器，包括壳体、空化转轮3、诱导轮4、离心叶轮5和电机10；所述壳体内设有双层通道，外层通道为出口，内层通道为进口；所述壳体包括喇叭管1和导叶体2，所述喇叭管1安装在导叶体2一端。如图2所示，所述喇叭管1包括喇叭管外壳1a、后置导叶1b和喇叭管轮毂1c；所述喇叭管外壳1a内通过喇叭管轮毂1c分成双层通道，所述喇叭管外壳1a与喇叭管轮毂1c之间的外层通道安装后置导叶1b。所述导叶体2内部被空化转轮轮毂3a与诱导轮外圈4a划分成双层通道。所述壳体内安装离心叶轮5，用于将内层通道加压输入外层通道，所述离心叶轮5与电机10连接；所述内层通道内安装诱导轮4，所述外层通道内安装空化转轮3，所述离心叶轮5、诱导轮4和空化转轮3同轴转动，且离心叶轮5带动诱导轮4和空化转轮3同步转动；所述外层通道与内层通道之间设有空化孔3c，且所述空化孔3c位于空化转轮3和诱导轮4之间。所述导叶体2靠近离心叶轮5的一端设有径向导叶，所述导叶体2内壁与空化叶片3b的外缘保持间隙配合。导叶体2通过电机座6与电机10连接，电机座6的中心位置设置有轴承9，所述电机座6中从靠近离心叶轮5开始依次安装有密封8和轴承9，所述轴7从密封8和轴承9的中心孔穿过。

如图3所示，所述诱导轮4包括诱导轮外圈4a和诱导轮叶片4b，所述诱导轮外圈4a与离心叶轮5的入口固定连接，所述诱导轮外圈4a内部安装诱导轮叶片4b；所述空化转轮3安装在诱导轮外圈4a的外侧。所述诱导轮叶片4b为无轴叶片，所述诱导轮叶片4b固定在诱导轮外圈4a的内腔中。所述空化转轮3包括空化转轮轮毂3a和空化叶片3b，所述空化转轮轮毂3a套装在诱导轮外圈4a上；所述空化转轮轮毂3a上设有空化叶片3b。所述空化叶片3b为柱状，所述空化叶片3b的横截面为多边形或者圆形；所述空化叶片3b沿轴线在空化转轮轮毂3a的外侧分布为1～7排，每排沿圆周方向均布至少2个叶片。

本发明的组装步骤如下：

首先是转子部分的安装。将诱导轮4的一段与离心叶轮5的进口固定连接，之后将空化转轮3安装在诱导轮外圈4a的外围。之后将离心叶轮5与轴7固定。之后将轴7穿过电机座6的中心孔，并将密封8和轴承9安装在电机座6中心的轴承座中。将电机10的电机轴与轴7通过联轴器固定，并将电机10与电机座6固定。将导叶体2加工了径向导叶的一端与电机座6固定连接，并将空化转轮3、诱导轮4以及离心叶轮5安装在导叶体2与电机座6组成的空腔内。最后，在导叶体2的出口端安装喇叭管1，完成整体安装。

工作原理为：

在实际运行时，装置的进出口均淹没在污水处理池中。

装置运行时，通过电机带动空化转轮3、诱导轮4以及离心叶轮5旋转。诱导轮4与离心叶轮5的旋转带动污水处理池中的介质从喇叭管1的中心位置流入装置后，依次流经诱导轮4、离心叶轮5、导叶体2的径向导叶以及空化转轮3后，经喇叭管1的后置导叶1b流出装置。污水介质通过喇叭管1流进流出装置，实现污水介质在污水处理池中的循环流动，进而达到整体的搅拌效果。为了减小流出介质对流入介质的影响，需要适当的增加喇叭管外壳1a出口的内径。在空化转轮3与诱导轮4上加工的空化孔3c，由于空化转轮3所在腔体与诱导轮4所在腔体内部的高压差，迫使流体介质高速流过空化孔3c，促进了诱导轮4内部的空化生成。此外，空化孔3c促进了流体在装置内部的循环，提高了污水的处理效果，如图4所示。

本发明的诱导轮4采用了无轴诱导轮，一方面可以提高装置的抗空化性能，进一步降低出口流动对装置性能的影响，另一方面可以降低气浮现象对装置的影响，进而保证装置的通过流量，提高装置的污水处理效率。

本发明的导叶体2的径向导叶的出流方向与空化转轮3的旋转方向相反，这样的优势在于，当流体介质流出径向导叶后可以保持一定的旋量，当介质流经空化转轮3后，可以产生更高的相对速度，进一步的提高空化转轮3空化性能。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压水力空化搅拌器，其特征在于，包括壳体、空化转轮(3)、诱导轮(4)、离心叶轮(5)和驱动装置；所述壳体内设有双层通道，外层通道为出口，内层通道为进口；所述壳体内安装离心叶轮(5)，用于将内层通道加压输入外层通道，所述离心叶轮(5)与驱动装置连接；所述内层通道内安装诱导轮(4)，所述外层通道内安装空化转轮(3)，所述离心叶轮(5)、诱导轮(4)和空化转轮(3)同轴转动，且离心叶轮(5)带动诱导轮(4)和空化转轮(3)同步转动；所述外层通道与内层通道之间设有空化孔(3c)，且所述空化孔(3c)位于空化转轮(3)和诱导轮(4)之间。

2.根据权利要求1所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述诱导轮(4)包括诱导轮外圈(4a)和诱导轮叶片(4b)，所述诱导轮外圈(4a)与离心叶轮(5)的入口固定连接，所述诱导轮外圈(4a)内部安装诱导轮叶片(4b)；所述空化转轮(3)安装在诱导轮外圈(4a)的外侧。

3.根据权利要求2所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述诱导轮叶片(4b)为无轴叶片，所述诱导轮叶片(4b)固定在诱导轮外圈(4a)的内腔中。

4.根据权利要求2所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述空化转轮(3)包括空化转轮轮毂(3a)和空化叶片(3b)，所述空化转轮轮毂(3a)套装在诱导轮外圈(4a)上；所述空化转轮轮毂(3a)上设有空化叶片(3b)。

5.根据权利要求4所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述空化叶片(3b)为柱状，所述空化叶片(3b)的横截面为多边形或者圆形；所述空化叶片(3b)沿轴线在空化转轮轮毂(3a)的外侧分布为1～7排，每排沿圆周方向均布至少2个叶片。

6.根据权利要求4所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述壳体包括喇叭管(1)和导叶体(2)，所述喇叭管(1)安装在导叶体(2)一端；所述喇叭管(1)内设有双层通道，所述空化转轮轮毂(3a)与诱导轮外圈(4a)将导叶体(2)内部划分成双层通道。

7.根据权利要求6所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述导叶体(2)靠近离心叶轮(5)的一端设有径向导叶，所述导叶体(2)内壁与空化叶片(3b)的外缘保持间隙配合。

8.根据权利要求6所述的高压水力空化搅拌器，其特征在于，所述喇叭管(1)包括喇叭管外壳(1a)、后置导叶(1b)和喇叭管轮毂(1c)；所述喇叭管外壳(1a)内通过喇叭管轮毂(1c)分成双层通道，所述喇叭管外壳(1a)与喇叭管轮毂(1c)之间的外层通道安装后置导叶(1b)。

Images