CN209810077U - 一种气固液三相反应自吸式叶轮结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气固液三相反应自吸式叶轮结构，包括叶轮本体、空心轴，叶轮本体同心套设于空心轴的轴段上，叶轮本体包括若干弧形叶片、上封板、下封板，各弧形叶片呈旋涡状分布于空心轴的径向外侧，上封板封盖连接于各弧形叶片的上端，下封盖封盖连接于各弧形叶片的下端，相邻两弧形叶片、上封板、下封板所构成的通道为自吸通道，空心轴上设有与自吸通道对应设置的气孔，上封板、下封板上均开设有中心通孔，且通过中心通孔套设于空心轴的轴段上，且空心轴通过安装法兰与上封板固定连接。本申请具有单位体积内气液固三相接触面积增加，接触率提高；下层轴流推进桨组合更加灵活，根据物料固体颗粒、粘度、固含量的不同选择相应的桨型配合。

Description

一种气固液三相反应自吸式叶轮结构

技术领域

本实用新型涉及一种搅拌机械，特别是一种气固液三相反应自吸式叶轮结构。

背景技术

自吸式搅拌型装置工作时高速运行的自吸式叶轮能使大量液体在叶轮内外进行循环，根据文丘里喷射原理，液面上的气体通过空心搅拌轴被高速运动的液体夹带后从叶轮排出，这样气体在反应器内不断被吸入至深层液相，并被搅拌分散，周而复始，形成均匀的气液混合体系。实现高效气液接触，强化气液传质过程，缩短气液反应时间。底层高效轴流桨的功能是将固体催化剂均匀悬浮，并将从自吸式叶轮喷出的气体均匀地弥散在整个反应器内。气穴控制过程： 1)高速旋转的搅拌器叶片背面形成负压区；2)气体通过与气相相连的导管被吸入负压区，形成气穴；3)气穴不断增大，直至破碎，细小气泡弥漫到整个反应釜内。

现有技术中普通自吸式叶轮组合具有如下技术缺陷：

1)搅拌机受到设计和机械制造能力的原因，转速比较低(叶轮线速度低)，单位时间吸气量有限，气泡无法完全充满整个反应釜，气泡分别死角比较多；

2)分散出来的气泡直径相对较大，气体很快就会浮出液面，液相停留时间较短，单位时间内气液接触少效率低；

3)单位体积内气泡表面积接触少，虽整体有一定气含量，但由于气泡直径大所占单位体积内的气液接触面积还是较少，三相接触反应机会就少；

4)底层桨配合时很难实现整釜料的气液固三相均匀混合，出现釜底死角现象；

5)物料粘度增加会直接影响气固液三相的分散混合反应；物料粘度加大，固相物料分散困难，搅拌流场整体宏观性循环需求加大；气体分散距离受到很大的影响，气体分布靠单纯的自吸叶轮无法实现等，釜内混合死角和物料粘度成正比。

在三相混合体系中，搅拌分别实现气液分散和固液悬浮，也就存在两个临界转速：气体分散的临界转速和固体颗粒的临界悬浮转速。颗粒密度和液体密度的相对大小对临界转速的影响十分显著。当颗粒密度远大于液体密度时，颗粒悬浮比气体分散困难，而且通气对颗粒悬浮产生不利影响。若两者密度接近时，颗粒的悬浮比气体的分散容易。而且气速越大，颗粒悬浮的临界转速越小。经过多次实验证实我公司采用了高效曲线轴流桨能更好的配合自吸式叶轮，在各种不同的物料下，实现较佳的气液分散流型和固液悬浮。

反应物料粘度增大，固相物料分散困难，宏观性循环需求加大，改进轴流桨排量加大；气体分散距离受到很大的影响，气体分布较远的地方靠单纯的自吸叶轮无法实现等，物料有一定粘度时，吸入的气体进入液相后产生的气泡会较大，且不易破碎。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，提供一种气固液三相反应自吸式叶轮结构。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种气固液三相反应自吸式叶轮结构，包括叶轮本体、空心轴，所述叶轮本体同心套设于空心轴的轴段上，叶轮本体包括若干弧形叶片、上封板、下封板，各弧形叶片呈旋涡状分布于空心轴的径向外侧，上封板封盖连接于各弧形叶片的上端，下封板封盖连接于各弧形叶片的下端，相邻两弧形叶片、上封板、下封板所构成的通道为自吸通道，空心轴上设有与自吸通道对应设置的气孔，上封板、下封板上均开设有中心通孔，且通过中心通孔套设于空心轴的轴段上，且空心轴通过安装法兰与上封板固定连接。

对于本实用新型的一种优化，所述上封板、下封板均封盖于各弧形叶片的内弧径向外侧端至前一弧形叶片的外弧中部。

对于本实用新型的一种优化，上封板、下封板轴向内侧设置有若干曝气孔。

对于本实用新型的一种优化，下封板下侧设有若干旋涡状分布的曝气叶片，该曝气叶片的各弧形叶片形状对应。

本实用新型与背景技术相比，具有：

1)搅拌叶轮设计可以达到较高的线速度，主轴转速450-1000转/分；吸气量更大，从而使用该叶轮的搅拌釜内气含量总体相对较高；

2)气泡直径更小，曝气叶片的设计使吸入的气破碎剪切部分接近雾化，更容易分散弥漫到釜体的每个角落；

3)单位体积内气液固三相接触面积增加，接触率提高；

4)下层轴流推进桨组合更加灵活，根据物料固体颗粒、粘度、固含量的不同选择相应的桨型配合；

5)适应一定粘度物料的混合反应，通过桨型结构的调整，较强高粘流体的气液固三相混合反应。

附图说明

图1是气固液三相反应自吸式叶轮结构示意图，

图2是叶轮本体的仰视示意图。

图3是叶轮本体的俯视示意图。

图4是气固液三相反应自吸式叶轮结构的原理示意图。

具体实施方式

实施例1：参照图1-4。一种气固液三相反应自吸式叶轮结构，包括叶轮本体1、空心轴2，所述叶轮本体1同心套设于空心轴2的轴段上，叶轮本体1包括若干弧形叶片11、上封板12、下封板13，各弧形叶片11呈旋涡状分布于空心轴2的径向外侧，上封板12封盖连接于各弧形叶片11的上端，下封板13封盖连接于各弧形叶片11的下端，相邻两弧形叶片11、上封板12、下封板13所构成的通道为自吸通道14，空心轴2上设有与自吸通道14对应设置的气孔21，上封板12、下封板13上均开设有中心通孔15，且通过中心通孔15套设于空心轴2的轴段上，且空心轴2通过安装法兰3与上封板12固定连接。

所述上封板12、下封板13均封盖于各弧形叶片11的内弧径向外侧端至前一弧形叶片11的外弧中部。

上封板12、下封板13轴向内侧设置有若干曝气孔16。

下封板13下侧设有若干旋涡状分布的曝气叶片17，该曝气叶片17的各弧形叶片11形状对应。

上封板12上轴心通孔15与空心轴2之间形成的间隙作为上进水口，下封板13上轴心通孔15与空心轴2之间形成的间隙作为下进水口，通过设置上、下进水口，大大提高了吸气量。

本申请所述气固液三相反应自吸式叶轮结构工作原理：

搅拌轴即空心轴2高速运行，叶轮本体11中心行成负压腔，叶轮本体通过空心轴将在液面以上的反应气体从吸气口吸入到液下，利用高速旋转将气体喷射到液体里，叶轮本体11高速旋转，通过叶轮本体上进水口和下进水口同时将液体吸入高速旋转的叶轮本体中，和进入的气体混合，然后一切喷散出去，该结构同等直径和转速的情况下吸气量有明显加大；而且有利于气泡直径变小；

利用叶轮本体下方的曝气叶片迅速的桨气液混合体进一步的剪切破碎，细化气泡直径，解决了叶轮下方气泡密度度不够，有分布死角问题；也起到破碎气泡，减小气泡直径的作用；

本申请所述气固液三相反应自吸式叶轮结构结构灵活，采用八角涡轮花边形(四涡轮涵道型、六叶涡轮式、多管式、空心桨叶式、多边形等等)，八角涡轮花边形的结构设计相比与圆盘涡轮的设计有利于气体分散，破碎，有利于高粘流体情况下的气液分散，利于气液混合；

利用下层宽叶仿曲面轴流推进桨大排量的循环，将刚刚喷射出来的气体，牢牢的压制在釜体底部，同时也将釜底催化剂固相物料杨起，达到完全悬浮的状态。

需要理解到的是：本实施例虽然对本实用新型作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本实用新型的简单说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种气固液三相反应自吸式叶轮结构，其特征在于包括叶轮本体(1)、空心轴(2)，所述叶轮本体(1)同心套设于空心轴(2)的轴段上，叶轮本体(1)包括若干弧形叶片(11)、上封板(12)、下封板(13)，各弧形叶片(11)呈旋涡状分布于空心轴(2)的径向外侧，上封板(12)封盖连接于各弧形叶片(11)的上端，下封板(13)封盖连接于各弧形叶片(11)的下端，相邻两弧形叶片(11)、上封板(12)、下封板(13)所构成的通道为自吸通道(14)，空心轴(2)上设有与自吸通道(14)对应设置的气孔(21)，上封板(12)、下封板(13)上均开设有中心通孔(15)，且通过中心通孔(15)套设于空心轴(2)的轴段上，且空心轴(2)通过安装法兰(3)与上封板(12)固定连接。

2.根据权利要求1所述的气固液三相反应自吸式叶轮结构，其特征是：所述上封板(12)、下封板(13)均封盖于各弧形叶片(11)的内弧径向外侧端至前一弧形叶片(11)的外弧中部。

3.根据权利要求1所述的气固液三相反应自吸式叶轮结构，其特征是：上封板(12)、下封板(13)轴向内侧设置有若干曝气孔(16)。

4.根据权利要求1所述的气固液三相反应自吸式叶轮结构，其特征是：下封板(13)下侧设有若干旋涡状分布的曝气叶片(17)，该曝气叶片(17)的各弧形叶片(11)形状对应。