CN113368751B - 一种t型潜水搅拌机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种T型潜水搅拌机，包括潜水电机、止推轴承总成、转向齿轮箱、第二叶轮、第一叶轮和第三叶轮；可使得潜水搅拌机同时向三个方向进行搅拌，第三叶轮射出的射流与距离较近的底部地面发生碰撞，发生冲击射流现象；水平方向的第一叶轮射出的射流会使得下部叶轮造成的冲击射流现象更加剧烈，增强流场的掺混作用，使得混合更加均匀和快捷，提高搅拌机的实际效率；上方的第二叶轮可保证上部流体的循环，对于部分好氧型的污水搅拌池，还可以增加污水的换氧速率，提高整体的净化速率。本发明通过简单的结构改进使得潜水搅拌机的搅拌效率与搅拌效果得到提升，可节约能源，降低设备成本与运营成本。

Description

一种T型潜水搅拌机

技术领域

本发明属于搅拌机技术领域，尤其涉及一种T型潜水搅拌机。

背景技术

潜水搅拌机又称污水处理搅拌机或潜水搅拌器，是一种主要用于污水处理的搅拌机械，在市政、工业和城镇居民生活在污水处理过程中起到混合、搅拌、环流的作用。

现有的潜水搅拌机大多是潜水电机直接驱动一个叶轮，因此只能朝一个方向进行搅拌，要使得整体搅拌均匀，通常花费的时间较长，造成大量的电能损耗。

对于一些较大的污水处理厂，当采用一个潜水搅拌机时，只有一部分量的液体被循环，池内其他部分的活性污泥或固体悬浮物有可能会沉淀。为避免这种情况，通常会更换大尺寸的潜水搅拌机，或者增加潜水搅拌机的数量，而这会极大地提高设备采购成本和安装、运维成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种T型潜水搅拌机，通过简单的结构设计使得潜水搅拌机的搅拌效率与搅拌效果得到提升，可节约能源，降低设备成本与运营成本。

本发明的技术方案是：一种T型搅拌机，包括潜水电机、止推轴承总成、转向齿轮箱、第二叶轮、第一叶轮和第三叶轮；所述潜水电机的输出轴通过止推轴承总成与转向齿轮箱连接，所述第一叶轮、第二叶轮和第三叶轮分别安装在转向齿轮箱上，所述第一叶轮安装在转向齿轮箱前端，所述第二叶轮和第三叶轮对称安装在转向齿轮箱竖直方向的两侧，第一叶轮、第二叶轮和第三叶轮呈T型布置；所述潜水电机通过转向齿轮箱带动第一叶轮、第二叶轮和第三叶轮旋转搅拌，第一叶轮的搅拌方向为水平方向，第二叶轮的搅拌方向为竖直向上，第三叶轮的搅拌方向为竖直向下。

上述方案中，所述转向齿轮箱内包括第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮；所述第一圆锥齿轮的两侧分别与第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮啮合；所述潜水电机通过止推轴承总成与第一圆锥齿轮和第一叶轮连接，所述第二叶轮与第二圆锥齿轮连接，所述第三叶轮与第三圆锥齿轮连接。

上述方案中，还包括潜水电机壳体；所述潜水电机安装在潜水电机壳体内。

上述方案中，还包括第二机械密封、第一机械密封、第三机械密封和第四机械密封；所述第二机械密封安装在潜水电机的输出轴上与潜水电机壳体连接；所述第二机械密封安装在第二叶轮的转轴上与转向齿轮箱连接；所述第一机械密封安装在第一叶轮的转轴上与转向齿轮箱连接；所述第三机械密封安装在第三叶轮的转轴上与转向齿轮箱连接。

上述方案中，还包括减震装置和底座；所述减震装置包括第一减震装置和第二减震装置；所述潜水电机的底部通过减震装置安装在底座上。

上述方案中，还包括滑块和吊板；还包括滑块和吊板；所述滑块与潜水电机连接；所述吊板与潜水电机连接。

上述方案中，所述第一叶轮的转速为N1,所述第二叶轮的转速为N2，所述第三叶轮的转速为N3；第一叶轮的转轴与水池底部的距离为H1，第一叶轮的转轴与水池水面的距离为H2，叶轮转速之间的关系与H1/H2的值相关，满足以下关系：

当H1/H2≤0.3，则N1:N2:N3＝3:1:1；

当0.3＜H1/H2≤0.6，则N1:N2:N3＝2:1:1；

当0.6＜H1/H2≤1.2，则N1:N2:N3＝1:1:1；

当1.2＜H1/H2≤1.5，则N1:N2:N3＝2:1:1；

当H1/H2＞1.5，则N1:N2:N3＝3:1:1。

上述方案中，所述第一圆锥齿轮的角速度为R1，第二圆锥齿轮的角速度为R2，第三圆锥齿轮的角速度为R3，所述第一叶轮的转速为N1,所述第二叶轮的转速为N2，齿轮的角速度与叶轮转速满足以下关系：

R1＝N1*360

R2＝R3＝N2*360。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可使得潜水搅拌机同时向三个方向进行搅拌，第三叶轮射出的射流与距离较近的底部地面发生碰撞，发生冲击射流现象；水平方向的第一叶轮射出的射流会使得下部叶轮造成的冲击射流现象更加剧烈，增强流场的掺混作用，使得混合更加均匀和快捷，提高搅拌机的实际效率；上方的第二叶轮可保证上部流体的循环，对于部分好氧型的污水搅拌池，还可以增加污水的换氧速率，提高整体的净化速率。第二叶轮与第三叶轮的布置为对称布置，可以互相抵消彼此的轴向推力，可减少推力轴承的使用，简化了系统的结构。滑块与吊板的设计，便于潜水搅拌机位置的调整，同时还便于配置调节高度的动力装置。本发明通过简单的结构改进使得潜水搅拌机的搅拌效率与搅拌效果得到提升，可节约能源，降低设备成本与运营成本。

附图说明

图1是本发明一实施方式的T型搅拌机结构示意图。

图2是本发明一实施方式的转向齿轮箱示意图。

图3是本发明一实施方式的搅拌机叶轮出口的速度流场分布图，其中图3(a)为带普通潜水搅拌机叶轮出口的速度流场分布图，图3(b)为本发明设计的T型搅拌机之后叶轮出口的速度流场分布图。

图4是本发明一实施方式的搅拌机速度流场分布图，其中图4(a)为普通潜水搅拌机速度流场中大于0.2m/s的分布区域，图4(b)为安装本发明T型搅拌机速度流场中大于0.2m/s的分布区域。

图中：1、滑块；2、潜水电机；3、潜水电机壳体；4、吊板；5、止推轴承总成；6、转向齿轮箱；7、第二叶轮；8、第二机械密封；9、第一叶轮；10、第一机械密封；11、第三机械密封；12、第三叶轮；13、第四机械密封；14、第一减震装置；15、第二减震装置；16、底座；17、第一圆锥齿轮；18、第二圆锥齿轮；19、第三圆锥齿轮。

具体实施方式

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。

图1所示为所述T型搅拌机的一种较佳实施方式，所述T型搅拌机，包括潜水电机2、潜水电机壳体3、止推轴承总成5、转向齿轮箱6、第二叶轮7、第一叶轮9和第三叶轮12、第二机械密封8、第一机械密封10、第三机械密封11和第四机械密封13。所述潜水电机2安装在潜水电机壳体3内；所述潜水电机2的输出轴通过止推轴承总成5与转向齿轮箱6连接，所述第一叶轮9、第二叶轮7和第三叶轮12分别安装在转向齿轮箱6上，所述第一叶轮9安装在转向齿轮箱6前端，第一叶轮9方向为水平方向；所述第二叶轮7和第三叶轮12对称安装在转向齿轮箱6竖直方向的两侧，第二叶轮7方向向上，第三叶轮12方向向下，第一叶轮9、第二叶轮7和第三叶轮12呈T型布置；所述潜水电机2通过转向齿轮箱6带动第一叶轮9、第二叶轮7和第三叶轮12旋转搅拌，第一叶轮9的搅拌方向为水平方向，第二叶轮7的搅拌方向为竖直向上，第三叶轮12的搅拌方向为竖直向下，通过转向齿轮箱6和第一叶轮9、第二叶轮7、第三叶轮12，可以使搅拌机同时向三个方向进行搅拌。

所述第一叶轮9为水平方向，进行水平方向上的流体介质的搅拌；第二叶轮7竖直向上，负责搅拌水池上部的流体介质，保证上部流体的循环；第三叶轮12方向竖直向下，负责搅拌水池下部的流体介质，第三叶轮12射出的射流与距离较近的底部地面发生碰撞，发生冲击射流的现象，与水平方向的第一叶轮9射出的射流发生碰撞，使得冲击射流的现象更加剧烈，增强了流场的掺混作用，使得流体介质混合的更加均匀和快捷，可极大地提高搅拌机的实际效率。

如图2所示，所述转向齿轮箱6包括齿轮箱壳体、齿轮组机构和密封装置，齿轮箱壳体负责保护齿轮组，内部装有润滑油，负责齿轮组的润滑与散热，齿轮组机构包括三个圆锥齿轮组成，根据本实施例，优选的，所述转向齿轮箱6内包括第一圆锥齿轮17、第二圆锥齿轮18和第三圆锥齿轮19；所述第一圆锥齿轮17的两侧分别与第二圆锥齿轮18和第三圆锥齿轮19啮合；所述潜水电机2通过止推轴承总成5与第一圆锥齿轮17和第一叶轮9连接，所述第二叶轮7与第二圆锥齿轮18连接，所述第三叶轮12与第三圆锥齿轮19连接。所述第一圆锥齿轮17直接由潜水电机2进行驱动，潜水电机2驱动第一圆锥齿轮17和第一叶轮转动，第一圆锥齿轮17驱动第二圆锥齿轮18和第三圆锥齿轮19转动，第二圆锥齿轮18带动第二叶轮转动，第三圆锥齿轮带动第三叶轮转动。

所述第二机械密封8安装在潜水电机2的输出轴上与潜水电机壳体3连接；所述第二机械密封8安装在第二叶轮7的转轴上与转向齿轮箱6连接；所述第一机械密封10安装在第一叶轮9的转轴上与转向齿轮箱6连接；所述第三机械密封11安装在第三叶轮12的转轴上与转向齿轮箱6连接。所述第一圆锥齿轮17与第一叶轮9相连，为驱动齿轮，第二圆锥齿轮18和第三圆锥齿轮19为从动齿轮，分别与第二叶轮7和第三叶轮12相连，齿轮箱内部装有润滑油，负责齿轮的润滑与冷却。所述第一机械密封10、第二机械密封8、第三机械密封11负责转向齿轮箱6的密封，防止搅拌介质进入转向齿轮箱6内部。所述潜水电机壳体3与第四机械密封13用以保护潜水电机2，同时密封防止流体进入潜水电机2，造成系统损坏。

根据本实施例，优选的，还包括减震装置和底座16；所述减震装置包括第一减震装置14和第二减震装置15；所述潜水电机壳体3的底部通过第一减震装置14和第二减震装置15安装在底座16上，用以降低系统运行时的震动。

根据本实施例，优选的，还包括滑块1和吊板4；所述滑块1与潜水电机壳体3和底座16连接；所述吊板4与潜水电机壳体3连接；所述滑块1与吊板4设计用以调整潜水搅拌机的位置，所述滑块1用于与导轨配合，所述吊板4用于与升降机构连接，可根据现场的情况配备手动升降和电动升降。

根据本实施例，优选的，所述潜水电机2选用多级电机，供电选用三相交流电源，为系统的搅拌功能提供动力。具体的所述潜水电机2采用多级电机直连式驱动，通过联轴器与转向齿轮箱6相连，为系统提供动力。

根据本实施例，优选的，所述止推轴承总成5用以消除第一叶轮9搅拌过程产生的轴向推力，止推轴承总成5为密封设计，由止推轴承与外部壳体组成，内部有润滑油，用于轴承的润滑。

所述第二叶轮7与第三叶轮12为对称布置，正常工作时可以消除各自产生的径向载荷。所述第一叶轮9运行时，搅拌方向为水平方向，用以进行水平面的循环提供动力，第二叶轮7方向向上，搅拌水池上部的流体介质；第三叶轮12方向朝下，负责搅拌池底的流体介质。三个叶轮互相配合，使得池内的流体可以较好的循环，池内悬浮物不会沉淀，化学反应可以充分进行。

所述第一叶轮9搅拌方向为水平方向，为主搅拌，搅拌强度最大；第二叶轮7、第三叶轮12的搅拌方向分别为水平向上和水平向下，为辅助搅拌，搅拌强度较小。所述第一叶轮9的转速为N1,所述第二叶轮7的转速为N2，所述第三叶轮12的转速为N3；三者之间的关系与安装的位置相关，设第一叶轮9的转轴与水池底部的距离为H1，第一叶轮9的转轴与水池水面的距离为H2，叶轮转速之间的关系与H1/H2的值相关，满足以下关系：

当H1/H2≤0.3，则N1:N2:N3＝3:1:1；

当0.3＜H1/H2≤0.6，则N1:N2:N3＝2:1:1；

当0.6＜H1/H2≤1.2，则N1:N2:N3＝1:1:1；

当1.2＜H1/H2≤1.5，则N1:N2:N3＝2:1:1；

当H1/H2＞1.5，则N1:N2:N3＝3:1:1。

所述第一圆锥齿轮17的角速度为R1，第二圆锥齿轮18的角速度为R2，第三圆锥齿轮19的角速度为R3，所述第一叶轮9的转速为N1,所述第二叶轮7的转速为N2，齿轮的角速度与叶轮转速满足以下关系：

R1＝N1*360

R2＝R3＝N2*360。

当系统运行时，潜水电机2带动转向齿轮箱6中的第一圆锥齿轮17与第一叶轮9转动，进行水平方向上的流体介质的搅拌；同时在转向齿轮箱6内，第一圆锥齿轮17带动第二圆锥齿轮18和第三圆锥齿轮19转动；第二圆锥齿轮18带动第二叶轮7转动，负责搅拌水池上部的流体介质，保证上部流体的循环；第三圆锥齿轮19带动第三叶轮12转动，负责搅拌水池下部的流体介质，第三叶轮12射出的射流与距离较近的底部地面发生碰撞，发生冲击射流的现象，与水平方向的第一叶轮9射出的射流发生碰撞，使得冲击射流的现象更加剧烈，增强了流场的掺混作用，使得流体介质混合的更加均匀和快捷，极大地提高搅拌机的实际效率。

如图3所示，图3(a)为带普通潜水搅拌机叶轮出口的速度流场分布图，图3(b)为本发明设计的T型搅拌机之后叶轮出口的速度流场分布图，优选的，H1＝0.8m，H2＝0.8m，H1/H2＝1:1，N1:N2:N3＝1:1:1，转速为N1＝N2＝N3＝800rpm，通过对比可以发现，安装本发明设计T型搅拌机之后，流场的速度分布更加均匀。图4(a)为普通潜水搅拌机速度流场中大于0.2m/s的分布区域，图4(b)为安装本发明T型搅拌机速度流场中大于0.2m/s的分布区域。可以明显看出，本发明的的区域更大，搅拌效果更好。

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 (7)

1.一种T型搅拌机，其特征在于，包括潜水电机（2）、止推轴承总成（5）、转向齿轮箱（6）、第二叶轮（7）、第一叶轮（9）和第三叶轮（12）；

所述潜水电机（2）的输出轴通过止推轴承总成（5）与转向齿轮箱（6）连接，所述第一叶轮（9）、第二叶轮（7）和第三叶轮（12）分别安装在转向齿轮箱（6）上，所述第一叶轮（9）安装在转向齿轮箱（6）前端；所述第二叶轮（7）和第三叶轮（12）对称安装在转向齿轮箱（6）竖直方向的两侧，第一叶轮（9）、第二叶轮（7）和第三叶轮（12）呈T型布置；所述潜水电机（2）通过转向齿轮箱（6）带动第一叶轮（9）、第二叶轮（7）和第三叶轮（12）旋转搅拌，第一叶轮（9）的搅拌方向为水平方向，第二叶轮（7）的搅拌方向为竖直向上，第三叶轮（12）的搅拌方向为竖直向下；

所述第一叶轮（9）的转速为N1,所述第二叶轮（7）的转速为N2，所述第三叶轮（12）的转速为N3；第一叶轮（9）的转轴与水池底部的距离为H1，第一叶轮（9）的转轴与水池水面的距离为H2，叶轮转速之间的关系与H1/H2的值相关，满足以下关系：

当H1/H2≤0.3，则N1:N2:N3=3:1:1；

当0.3＜H1/H2≤0.6，则N1:N2:N3=2:1:1；

当0.6＜H1/H2≤1.2，则N1:N2:N3=1:1:1；

当1.2＜H1/H2≤1.5，则N1:N2:N3=2:1:1；

当H1/H2＞1.5，则N1:N2:N3=3:1:1。

2.根据权利要求1所述的T型搅拌机，其特征在于，所述转向齿轮箱（6）内包括第一圆锥齿轮（17）、第二圆锥齿轮（18）和第三圆锥齿轮（19）；所述第一圆锥齿轮（17）的两侧分别与第二圆锥齿轮（18）和第三圆锥齿轮（19）啮合；所述潜水电机（2）通过止推轴承总成（5）与第一圆锥齿轮（17）和第一叶轮（9）连接，所述第二叶轮（7）与第二圆锥齿轮（18）连接，所述第三叶轮（12）与第三圆锥齿轮（19）连接。

3.根据权利要求1所述的T型搅拌机，其特征在于，还包括潜水电机壳体（3）；所述潜水电机（2）安装在潜水电机壳体（3）内。

4.根据权利要求3所述的T型搅拌机，其特征在于，还包括第二机械密封（8）、第一机械密封（10）、第三机械密封（11）和第四机械密封（13）；所述第四机械密封（13）安装在潜水电机（2）的输出轴上与潜水电机壳体（3）连接；所述第二机械密封（8）安装在第二叶轮（7）的转轴上与转向齿轮箱（6）连接；所述第一机械密封（10）安装在第一叶轮（9）的转轴上与转向齿轮箱（6）连接；所述第三机械密封（11）安装在第三叶轮（12）的转轴上与转向齿轮箱（6）连接。

5.根据权利要求1所述的T型搅拌机，其特征在于，还包括减震装置和底座（16）；所述潜水电机（2）的底部通过减震装置安装在底座（16）上。

6.根据权利要求1所述的T型搅拌机，其特征在于，还包括滑块（1）和吊板（4）；所述滑块（1）与潜水电机（2）连接；所述吊板（4）与潜水电机（2）连接。

7.根据权利要求2所述的T型搅拌机，其特征在于，所述第一圆锥齿轮（17）的角速度为R1，第二圆锥齿轮（18）的角速度为R2，第三圆锥齿轮（19）的角速度为R3，所述第一叶轮（9）的转速为N1,所述第二叶轮（7）的转速为N2，齿轮的角速度与叶轮转速满足以下关系：

R1=N1*360

R2=R3=N2*360。

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