CN114632446B - 高效自吸式气体反应的搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效自吸式气体反应的搅拌装置，包括设于搅拌釜底部的驱动组件、与驱动组件连接的搅拌组件，所述搅拌组件包括用于与驱动组件连接的搅拌轴、连接在搅拌轴上的转子、设置在对应转子位置的进气管；所述转子的上下两端均呈锥型，且上端面上设置有呈阿基米德螺旋线型的上副叶，该上副叶的位置与进气管相对应；所述转子的底部设置有若干呈双曲面型的下副叶，若干所述下副叶以搅拌轴为圆心周向分布在转子的下端面上。本发明能够减少卫生死角，方便清洗，并且具备更好的混合效果和节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌装置，具体为高效自吸式气体反应的搅拌装置。
背景技术
目前工业搅拌式反应器主要有鼓泡式反应器及通风搅拌式反应器。鼓泡式反应器靠压缩气体提供溶解气体和起搅拌混合作用。通风搅拌反应器通过机械搅拌来分散压缩气体，从而提高压缩气体的利用率。上述两种形式的反应器，都需要一个供给压缩气体的设备，如气体压缩机。存在的问题有：一是动力消耗较大。二是需要复杂的气体净化系统去分离油和水，如果分离不彻底，对于生物式反应器还会有染菌的风险。
自吸式搅拌反应器，它是通过自吸式叶轮的高速旋转，在叶轮区域形成负压，气体通过吸气管吸入到桨叶区，然后通过叶轮的搅拌作用被破碎成小气泡，能够为气体化学反应提供很好的溶解气体的需求。同时，由于不需要气体压缩设备，节省了投资和运行成本，并且消除了气体压缩机的噪音污染。
以生物式反应器为例，现有的自吸式搅拌反应器，以底部伸入式为主。自吸式搅拌器通常为单层水平的转子、定子结构，转子以闭式涡轮式为主，产生的流场为径向流，难以形成反应器内的有效混合。另外由于自吸式反应器的搅拌结构相对于传统反应器较为复杂，且进气管与自吸式叶轮搅拌轴之间有动密封连接，比较难以清洗，对于生物反应器，存在易染菌的问题。
上述方案可以参考现有技术中国专利申请号为CN200920192485.3的自吸排气式搅拌反应器实用新型专利，在该现有技术中均有体现。
由于现有鼓泡式反应器、通风机械搅拌反应器，包括现有的自吸式反应器存在不足，都难以满足高传质、强混合及卫生无死角的要求。因此，急需一种新型的高效自吸式气体反应的搅拌装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效自吸式气体反应的搅拌装置，具有较高的吸气能力，能够减少卫生死角，方便清洗，并且具备更好的混合效果和节能效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高效自吸式气体反应的搅拌装置，包括设于搅拌釜底部的驱动组件、与驱动组件连接的搅拌组件，所述搅拌组件包括用于与驱动组件连接的搅拌轴、连接在搅拌轴上的转子、设置在对应转子位置的进气管；所述转子的上下两端均呈锥型，且上端面上设置有呈阿基米德螺旋线型的上副叶，该上副叶的位置与进气管相对应；所述转子的底部设置有若干呈双曲面型的下副叶，若干所述下副叶以搅拌轴为圆心周向分布在转子的下端面上。
作为本发明的进一步改进，所述搅拌轴上还安装有辅助搅拌叶，且位于转子的下方，该辅助搅拌叶用于将流体朝向转子排出。
作为本发明的进一步改进，所述搅拌组件还包括定子，该定子包括上封板、支撑架，所述上封板通过支撑架安装在搅拌釜内部；所述上封板为一锥型的罩体，设置在转子的上方，且该上封板的中心位置设置有连接管，该连接管的一端连接在上封板上，且与上封板连通，另一端设置有法兰盘，且通过该法兰盘与进气管法兰连接，以流通气体。
作为本发明的进一步改进，所述转子的周向边缘设置有桨叶。
作为本发明的进一步改进，所述上封板上开设有若干供流体进入的通孔；该通孔的位置与桨叶或转子的位置相对应。
作为本发明的进一步改进，所述桨叶的形状为弯叶曲面。
作为本发明的进一步改进，所述上封板与支撑架之间设置有若干隔板，若干所述隔板呈周向分布在上封板与支撑架之间，且隔板沿着上封板周向倾斜设置；相邻的所述隔板之间构成供流体通过的空间。
作为本发明的进一步改进，所述隔板的位置与桨叶的位置相对应。
作为本发明的进一步改进，相邻的所述隔板之间还设置有下密封板，所述下密封板位于隔板的下侧边缘且与下密封板固定连接，所述下密封板与相邻的隔板之间构成供流体通过的通道。
作为本发明的进一步改进，所述转子和定子呈伞状，伞状边缘倾斜角为10～45度。
本发明的有益效果：
1.无需设置空气压缩设备，减少能源消耗；
2.无需设置动密封，减少设备复杂性，减少卫生死角；
3.具有更好的吸气能力、循环效果和混合强度；
附图说明
图1为本发明的整体结构透视示意图；
图2为本发明的上封板仰视结构示意图；
图3为本发明的转子俯视结构示意图；
图4为本发明的转子仰视结构示意图。
附图标号：1、搅拌釜；2、驱动组件；3、搅拌组件；31、搅拌轴；32、转子；321、上副叶；322、下副叶；323、桨叶；33、进气管；34、辅助搅拌叶；35、定子；351、上封板；3511、连接管；3512、法兰盘；3513、通孔；352、支撑架；353、隔板；354、下密封板；4、过滤器。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1-4所示，
一种高效自吸式气体反应的搅拌装置，包括设于搅拌釜1底部的驱动组件2、与驱动组件2连接的搅拌组件3，搅拌组件3包括用于与驱动组件2连接的搅拌轴31、连接在搅拌轴31上的转子32、设置在对应转子32位置的进气管33；转子32的上下两端均呈锥型，且上端面上设置有呈阿基米德螺旋线型的上副叶321，该上副叶321的位置与进气管33相对应；转子32的底部设置有若干呈双曲面型的下副叶322，若干下副叶322以搅拌轴31为圆心周向分布在转子32的下端面上。
基于该方案，通过转子32的转动配合阿基米德螺旋线型的上副叶321，能够形成负压将进气管33中的气体吸入，并且通过这种设计，转子32只需要通过驱动组件2进行驱动转动即可，不会出现现有技术中的转动密封连接，传统的自吸式是通过空心轴转动带着转子32转动，并通过转子32的负压从空心轴中吸取气体，由于空心轴是转动的，而供气的管道是不动的，此时就需要完成空心轴和供气的管道之间的密封连接，这种密封连接还要保证能够转动，因此结构复杂；本方案中通过转子32的转动，直接对着管道进行吸取，不仅能够具备搅拌功能，还能够完成自吸，由于本方案中的气体不需要通过搅拌轴31进行传输，因此也就不需要完成动密封，简化了结构。并且转子32在转动的过程中吸入气体的同时实现搅拌，具备更高的搅拌效率，由于本方案的结构简单，清洗更加方便，减少了卫生死角，避免影响搅拌后的物料品质。此外，通过转子32的转动带动下副叶322转动，下副叶322的结构为双曲面型，并且以搅拌轴31为圆心进行周向排布，具体参照附图所示，在转子32转动过程中，利用下副叶322能够向上吸取流体物料，让搅拌釜1内的流体进行循环，并且转子32的两端都是锥型的，对于形成循环和切碎气泡来说具有更明显的效果。转子32的顶部端面的螺旋线型的上副叶321，能够辅助形成更强的负压，在搅拌流体的同时吸入更多的空气。流程中减少了气体压缩设备，具有高效节能的效果。
进气管33上可以设置过滤器4，对吸入的空气进行过滤，借助负压效果进行被动吸入和过滤。
下副叶322双曲面带导流槽型式，能够形成稳定的吸入流体，增强转子32的排出流量。
此外，搅拌轴31上还安装有辅助搅拌叶34，且位于转子32的下方，该辅助搅拌叶34用于将流体朝向转子32排出。
在搅拌轴3l转动的同时会带着辅助搅拌叶34和转子32同时转动，此时设置的辅助搅拌叶34能够将流体向上鼓动，即朝向转子32鼓动，使其排向转子32，同时通过转子32的搅拌和引流使其达到更好的循环效果，辅助搅拌叶34能够更快且更高效的让流体进行循环和搅拌，能够增加转子32的排出量，强化物料混合效果，同时辅助搅拌叶34也能够让破碎气泡的效果更好，使得气体的混合效果更好。
具体的来说，辅助搅拌叶34的数量可以为3个，均匀分布在搅拌轴31上。辅助搅拌器的直径为转子32直径0.8倍，辅助搅拌器与转子32的间距为转子32直径的0.75倍。
为了进一步增强吸气效果，搅拌组件3还包括定子35，该定子35包括上封板351、支撑架352，上封板351通过支撑架352安装在搅拌釜1内部；上封板351为一锥型的罩体，设置在转子32的上方，且该上封板351的中心位置设置有连接管3511，该连接管3511的一端连接在上封板351上，且与上封板351连通，另一端设置有法兰盘3512，且通过该法兰盘3512与进气管33法兰连接，以流通气体。
通过锥型罩体状的上封板351将转子32罩住，能够增强吸气能力，利用法兰盘3512与进气管33进行连接，不仅具备良好的气密性，同时还能够借助支撑架352对进气管33进行支撑，支撑架352由多根杆子构成，与上封板351进行连接，使其能够支撑上封板351、进气管33的同时还不会影响流体物料的流动和循环。
转子32的周向边缘设置有桨叶323。在转子32转动时，能够通过桨叶323将流体排出，此时形成更加完整和高效的循环，其循环如下：……辅助搅拌叶34(鼓向转子32)——转子32(引导流体)——桨叶323(排出流体)——形成一个主体循环和一个小循环：主体循环是排出流体碰到罐壁挡板后向上流动，然后沿中心进气管33向下返回，小循环是沿罐底方向流动，通过辅助搅拌叶34返回。
其中桨叶323由连接处向下倾斜，且与水平面构成15°夹角。能够让桨叶323将流体向斜下方鼓动，让循环效果更好，在向外排出的同时也能够提供一定的向下的冲击力，提高混合效果，形成更高效的循环能力。
此外，为了提高搅拌釜1内整体的搅拌效果，上封板351上开设有若干供流体进入的通孔3513；该通孔3513的位置与桨叶323或转子32的位置相对应。
上封板351上的通孔3513能够让上封板351上方的流体通过通孔3513加入到下循环，并且在上方的流体加入到下循还能够将下循环的一部分流体带入到上循环中(上循环是指上封板351上方的流体形成的循环)，通过不断的上下循环交换，能够让整体的物料搅拌效果更加高效和均匀。通孔3513中进入的流体通过桨叶323或者转子32进行搅拌，能加入到下循环进行混合。
为了提高搅拌效果，桨叶323的形状为弯叶曲面。能够增强流体的扰动和排出，也具备更好的气泡破碎效果。
进一步设置中，上封板351与支撑架352之间设置有若干隔板353，若干隔板353呈周向分布在上封板351与支撑架352之间，且隔板353沿着上封板351周向倾斜设置；相邻的隔板353之间构成供流体通过的空间。利用隔板353的倾斜设置，使得流体从隔板353之间排出的同时具备一定的周向位移，进而让混合效果更加均匀。
优选的，隔板353的位置与桨叶323的位置相对应。这样的设置能够让桨叶323排出的流体直接通过隔板353进行分流，使其混合更加均匀。
相邻的隔板353之间还设置有下密封板354，下密封板354位于隔板353的下侧边缘且与下密封板354固定连接，下密封板354与相邻的隔板353之间构成供流体通过的通道。
利用下密封板354将两个相邻的隔板353的底部进行封堵，使其能够形成一个具有支撑效果的通道，能够流体稳定向外流出。
以下提供供参考的部件数量设置：
转子32和定子35采用倾斜式的伞状设计，倾斜角为10～45度；
隔板353的数量为12～24个；通孔3513个数4～12个，孔径为0.10～0.25倍的转子32直径；
转子32周围的桨叶323数量为10～20片；叶片焊接在圆盘上，转子32叶片的形状为曲面，可以是半圆管、抛物线或者弯叶等，具有很好的气体分散能力，叶片倾斜角为10～45度。
下副叶322为双曲面型式，双曲面上带4-12个导流槽；
转子32和定子35的间隙为转子32直径的0.08～0.13倍；
辅助搅拌叶34为2～6片；
辅助搅拌叶34的直径为转子32直径0.65～1.2倍，辅助搅拌叶34与转子32的间距为转子32直径的0.60～1.0倍。
优选的参数可以参考如下设置：
转子32和定子35采用倾斜式的伞状设计，倾斜角为15度。
下副叶322为双曲面型式，双曲面上带8个导流槽。转子32和定子35的间隙为转子32直径的0.11倍。
通孔3513的数量可以为6个，孔径为0.15倍的转子32直径，隔板353的数量为18个。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效自吸式气体反应的搅拌装置，包括设于搅拌釜底部的驱动组件、与驱动组件连接的搅拌组件，其特征在于，所述搅拌组件包括用于与驱动组件连接的搅拌轴、连接在搅拌轴上的转子、设置在对应转子位置的进气管；所述转子的上下两端均呈锥型，且上端面上设置有呈阿基米德螺旋线型的上副叶，该上副叶的位置与进气管相对应；所述转子的底部设置有若干呈双曲面型的下副叶，若干所述下副叶以搅拌轴为圆心周向分布在转子的下端面上；
所述搅拌组件还包括定子，该定子包括上封板、支撑架，所述上封板通过支撑架安装在搅拌釜内部；所述上封板为一锥型的罩体，设置在转子的上方，且该上封板的中心位置设置有连接管，该连接管的一端连接在上封板上，且与上封板连通，另一端设置有法兰盘，且通过该法兰盘与进气管法兰连接，以流通气体。
2.根据权利要求1所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌轴上还安装有辅助搅拌叶，且位于转子的下方，该辅助搅拌叶用于将流体朝向转子排出。
3.根据权利要求1所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述转子的周向边缘设置有桨叶。
4.根据权利要求3所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述上封板上开设有若干供流体进入的通孔；该通孔的位置与桨叶或转子的位置相对应。
5.根据权利要求3所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述桨叶的形状为弯叶曲面。
6.根据权利要求5所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述上封板与支撑架之间设置有若干隔板，若干所述隔板呈周向分布在上封板与支撑架之间，且隔板沿着上封板周向倾斜设置；相邻的所述隔板之间构成供流体通过的空间。
7.根据权利要求6所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述隔板的位置与桨叶的位置相对应。
8.根据权利要求6所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，相邻的所述隔板之间还设置有下密封板，所述下密封板位于隔板的下侧边缘且与下密封板固定连接，所述下密封板与相邻的隔板之间构成供流体通过的通道。
9.根据权利要求3或5或6或7或8所述的高效自吸式气体反应的搅拌装置，其特征在于，所述转子和定子呈伞状，伞状边缘倾斜角为10~45度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Efficient self-priming gas reaction stirring device Granted publication date: 20240816 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Wenzhou Lucheng Branch Pledgor: ZHEJIANG GREATWALL MIXERS CO.,LTD. Registration number: Y2025980003198 |