CN214076052U - 一种用于两相接触的叶轮 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于两相接触的叶轮，包括叶轮轴和多个弧形叶片，多个弧形叶片设置在叶轮轴的侧壁，相邻两个弧形叶片内侧之间均设有两个盖板和两个挡板，挡板是盖板的延伸，挡板的一侧与其中一个弧形叶片的弯曲内侧面固定连接，挡板的另一侧与另一个弧形叶片的弯曲背侧面之间设有缺口，使得相邻两个弧形叶片及其两者之间的两个盖板、两个挡板构成一个半封闭的空间。与现有技术相比，本发明的特点是弧形叶片可以把轻相带入重相，同时把重相抛入轻相，使两相间接触更充分，混合效果更好。相邻两个弧形叶片及其两者之间的两个盖板、两个挡板构成一个半封闭的空间，可以减少液体物料从弧形叶片的两侧滑落，增加液体物料的带出量。

Description

一种用于两相接触的叶轮

技术领域

本申请涉及多级搅拌设备领域，特别涉及一种用于两相接触的叶轮。

背景技术

搅拌桨常用于化工、石油、制药、食品和水处理等方向，可以用来搅拌液体与液体，也可以是使气体与液体充分混合均匀的工具。化工生产中，常用到的是两相搅拌桨，由于气相的性质，在搅拌时难以使全部的气体溶于液体，致使搅拌不是很充分，为此很多人提出了改进方法。

中国专利CN111135751A公开了一种气液固三相搅拌装置，包括径向流直叶桨、轴向流曲面桨、圆盘、轮毂、搅拌轴；径向流直叶桨在所述圆盘底面沿直径方向安装，轴向流曲面桨在所述圆盘上面沿直径方向呈0~180度夹角安装，圆盘在直径方向上分别设有多个供径向流直叶桨和轴向流曲面桨安装的孔，圆盘与所述轮毂连接，轮毂与搅拌轴连接。这个装置能够很好兼顾流场分布及气体分散性能，可以调整搅拌直径用来增强或减弱搅拌强度，以此适应不同工况气体利用率需求。这种叶轮是径向流直叶桨，不能像弧形叶片很好的把物料中的轻相带入重相，同时把重相抛入轻相，使两相间接触更充分，混合效果更好；圆盘上的布气孔易堵塞，原因是水中的污染物聚集覆盖在排气孔上。中国专利CN207822903U设计公开了一种气液搅拌装置，包括搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴内设有空心腔，搅拌轴的顶部设有多个进气孔，底部设有多个微孔；搅拌桨均布于搅拌轴上，搅拌桨包括多片桨叶；背对桨叶旋转方向的一侧设有布气管，布气管均与空心腔连通。通过将布气管设置于背对桨叶旋转方向的一侧和在搅拌轴的底部设有多个微孔，使得在搅拌轴底部实现气液预混，气体实现微细化，当气体进入液相后，通过搅拌桨的搅拌可以极大地增强气体在液相中的溶解传质作用，从而达到改善搅拌的效果。这种叶轮的气孔也是易被水中污染物堵塞，且会因搅拌转速较高时，会出现液体将随叶片旋转方向一起运动，在容器中间部分的液体在离心力作用下涌向内壁面并上升，中心部分液面下降而形成漩涡这种现象。中国专利CN210544454U设计公开了一种液液搅拌装置，包括管道本体和位于所述管道本体内的多个混合单，以及所述混合单元包括第一混合部和第二混合部。第一混合部上具有多个第一混合头，所述第二混合部上具有若干第二混合头，每个所述第一混合头位于两个所述第二混合头的轴向间隙之间。通过第一混合头实现初步混合效果，通过第二混合头实现二次混合的效果，以及通过第一混合头与第二混合头的错位设置，实现液体的错位扰动混流的效果，促使液体被分散切割、反向旋转、径向混合的效果，实现低压阻、高效率均匀混合的作用。这种搅拌装置只是靠混合头进行混合，对互不相容的两相的混合效果不如带有搅拌叶轮的搅拌装置。CN101172216设计公开的空心盘叶轮，可以通过旋转过程中产生的负压吸入气体，并将气体以微气泡形式分散至液体中，具有吸气量大、气液混合效果好、能耗低、叶轮无堵塞等特点。该叶轮其排气孔位于空心盘周围，主要靠空气本身产生的微弱离心力及叶轮表面或周边与水体的剪切作用引入空气，需要在较高的转速下运行。CN102451625A公开了一种自吸式气液混合叶轮，该叶轮由空心连轴接头、空心盘、空心导流叶片、环形导流板组成；空心连轴接头的孔道与空心盘的内部空间相通；空心盘由上盖板、下盖板及筒体组成；空心盘下盖板下侧密封连接空心导流叶片，与空心导流叶片对应位置的下盖板开设与空心导流叶片内部空间连通的通道，空心导流叶片下端设置环形导流板，空心导流叶片旋转方向的后方一侧叶片设置布气孔。这个叶轮转动时气体进入该叶轮的空心导流叶片必须经过空心盘，路径较长不利于减少气体阻力和增强气液混合效果。而且，空心导流叶片的存在不能承受高转速或者搅拌粘度较大的液相，易导致空心叶片折断。以上几个专利都能很好的改善两相搅拌的效果，与之相比本发明设计更为简单，操作更为简便，也能很好的改善搅拌效果。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本申请的目的在于提供一种用于两相接触的叶轮，该叶轮结构简单，在对轻相和重相进行搅拌时，相邻两个弧形叶片及其两者之间的挡板形成的空间结构，可以减少物料从弧形叶片两侧滑落，弧形叶片可以把轻相带入重相，同时把重相抛入轻相，使两相间接触更充分，且在搅拌过程中具有低能耗等优点。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于包括叶轮轴和多个弧形叶片，多个弧形叶片在叶轮轴的侧壁沿圆周均匀间隔分布，弧形叶片固定设置在叶轮轴的侧壁，弧形叶片的末端侧边为矩形切面；相邻两个弧形叶片内侧之间均设有两个平行的盖板和两个平行的挡板，所述两个盖板分别设置于叶轮轴的两端侧部，挡板与盖板一一对应连接，挡板固定设置于盖板的末端；

其中，相邻两个弧形叶片及其两者之间的两个盖板、两个挡板的结构中，挡板的一侧与第一个弧形叶片的弯曲内侧面固定连接，挡板的另一侧与第二个弧形叶片的弯曲背侧面之间设有缺口，使得相邻两个弧形叶片及其两者之间的两个盖板、两个挡板构成一个半封闭的空间，以便在液体搅拌过程中，延长液体在相邻两个弧形叶片之间的停留时间，以达到充分混合的目的。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述盖板的形状为扇弧形，盖板的弧形内端面与叶轮轴的侧壁固定连接，盖板的两侧边分别与所述相邻两个弧形叶片的侧壁连接。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述弧形叶片的末端距叶轮轴侧壁的长度，是盖板末端距叶轮轴侧壁的长度的2.5-6倍；挡板的末端距叶轮轴侧壁的长度，小于弧形叶片的末端距叶轮轴侧壁的长度。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于弧形叶片的末端距叶轮轴侧壁的长度，是挡板的末端距叶轮轴侧壁的长度的2-3倍。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴侧壁的弧形叶片的数量是6-10个。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴侧壁的弧形叶片的数量是8个。

所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴的两端端部分别安装有一个凸起法兰，凸起法兰的中心设有安装孔，凸起法兰的安装孔与叶轮轴的叶轮轴孔在同一直线上；安装孔内壁的一侧设有矩形的插削槽。

相对于现有技术，本申请取得的有益效果是：

本申请的叶轮具备结构简单、成本低廉、使用方便、搅拌效果良好等优点，弧形叶片可以把轻相带入重相，同时把重相抛入轻相，使两相间接触更充分，混合效果更好；相邻两个弧形叶片及其两者之间的两个盖板、两个挡板构成一个一个半封闭的空间，在对液体进行搅拌的过程中，避免了被搅拌的液体物料从所述弧形叶片的两侧漏掉的问题，也大大提高了搅拌效率。

附图说明

图1为本申请叶轮的俯视图；

图2为本申请叶轮的立体结构示意图；

图中：1-弧形叶片，2-挡板，3-凸起法兰，4-安装孔，5-插削槽，6-盖板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例：对照图1-2

一种用于两相接触的叶轮，包括叶轮轴和多个弧形叶片1，多个弧形叶片1在叶轮轴的侧壁沿圆周均匀间隔分布，弧形叶片1固定设置在叶轮轴的侧壁，弧形叶片1的末端侧边为矩形切面；其中，相邻两个弧形叶片1内侧之间均设有两个平行的盖板6，所述两个盖板6分别设置于叶轮轴的两端侧部，所述弧形叶片1的末端距叶轮轴侧壁的长度，是盖板6末端距叶轮轴侧壁的长度的2.5-6倍。

本发明的叶轮在使用时，需要在叶轮的叶轮轴孔中安装搅拌轴，将叶轮放置在罐体内对液体进行搅拌。其中，叶轮上的盖板6和挡板2结构的设置，当本申请的叶轮在水平面上进行旋转时，可以改善因搅拌转速较高时，液体将随着弧形叶片1旋转方向一起运动，在罐体内的中间部分的液体在离心力作用下，涌向罐体的内壁面并上升，中心部分液面下降而形成漩涡这种现象，增强搅拌效率。

所述盖板6的形状为扇弧形，盖板6的弧形内端面与叶轮轴的侧壁固定连接，盖板6的两侧边分别与所述相邻两个弧形叶片1的侧壁连接。

在本申请中，每个弧形叶片1的弯曲内侧面上均固定设有挡板2，挡板2与相邻下一个弧形叶片1的弯曲背侧面之间设有缺口，挡板2的数量与盖板6的数量相同，挡板2与盖板6一一对应连接，挡板2固定设置于盖板6的末端；其中，相邻两个弧形叶片1及其两者之间的两个盖板6、两个挡板2构成一个一个半封闭的空间，以便在液体搅拌过程中，延长液体在相邻两个弧形叶片1之间的停留时间，以达到充分混合的目的；其中，挡板2的末端距叶轮轴侧壁的长度，小于弧形叶片1的末端距叶轮轴侧壁的长度。

进一步地，弧形叶片1的末端距叶轮轴侧壁的长度，是挡板2的末端距叶轮轴侧壁的长度的2-3倍。

对照图1-2，每个挡板2均位于两个弧形叶片1之间，挡板2是盖板6的延伸。挡板2可以减少液体物料从叶轮两侧流出，增加液体物料的带出量，从而改善搅拌效果。另一方面，挡板2可以消除旋涡，改善主体循环，增大湍动强度，改善搅拌效果，同时还能降低搅拌载荷的波动，使功率消耗保持稳定。

所述叶轮轴侧壁的弧形叶片1的数量是6-10个，优选为8个。

对照图2中，叶轮轴的两端端部分别安装有一个凸起法兰3，凸起法兰3的中心设有安装孔4，凸起法兰3的安装孔4与叶轮轴的叶轮轴孔在同一直线上；安装孔4内壁的一侧设有矩形的插削槽5。

在叶轮轴的两端端部分别安装有一个凸起法兰3的目的在于，当同一根搅拌轴上安装多个叶轮，进行多级搅拌时，使相邻两个叶轮轴之间有足够的空间，避免所述叶轮的弧形叶片1相互碰撞，也可以通过凸起法兰3增加此叶轮与搅拌轴承的摩擦力。在凸起法兰3的安装孔4中设置矩形的插削槽5，当安装搅拌轴时，可以在搅拌轴上设置相配的插削键，插削键可配合插设在凸起法兰3的插削槽5中。在凸起法兰3上设置插削槽5的作用是固定所述叶轮，使所述叶轮在搅拌时不会与搅拌轴承发生相对摩擦。

此叶轮进行液液搅拌时，将叶轮安装在搅拌轴上，带动弧形叶片1转动进行液液混合，在常温下，反应器上层是轻相，下层是重相，旋转的弧形叶片1把轻相带入重相，同时把重相抛入轻相，是两相间接触更充分，混合效果更好。且挡板2可以减少物料从弧形叶片的两侧滑落，增加重相抛入轻相中的携带量，也可增加轻相带入重相中的带出量，增强搅拌效率。

应用实施例1：

本申请叶轮的结构如图1-2所示，叶轮轴侧壁设置8个弧形叶片，弧形叶片长5cm、宽3cm（即弧形叶片的末端距叶轮轴侧壁的长度是5cm，其宽度是3cm），相邻两个弧形叶片内侧之间均设有两个盖板和两个挡板，盖板末端距叶轮轴侧壁的长度是1cm，挡板是盖板的延伸，挡板末端距叶轮轴侧壁的长度是1cm。

普通叶轮与本申请叶轮的结构类似，不同之处在于“普通叶轮的结构中，没有设计挡板与盖板”。普通叶轮的结构中，叶轮轴侧壁设置8个弧形叶片，弧形叶片长5cm、宽3cm（即弧形叶片的末端距叶轮轴侧壁的长度是5cm，其宽度是3cm）。

本申请叶轮以及普通叶轮用于萃取实验，在一个管式反应器中用磷酸三丁酯萃取水中的磷酸，实验过程均如下：

管式反应器水平放置，管式反应器内水平穿设一根搅拌轴，管式反应器的两端均与搅拌轴进行密封转动连接，搅拌轴的一端从管式反应器内穿出并通过联轴器连接有电机；所述搅拌轴上间隔设置4个叶轮，4个叶轮由一个搅拌轴串联，搅拌轴由外接电机带动旋转。磷酸三丁酯与10wt%浓度的磷酸水溶液以1:1的体积比，从管式反应器的一端进入，磷酸三丁酯与10wt%浓度的磷酸水溶液在管式反应器中迅速分层，经电机带动搅拌轴旋转，使得叶轮在竖直面上转动起来对液体进行搅拌混合，萃取后液体从管式反应器另一端流出。

采用上述操作过程，要将水溶液中的磷酸浓度由10wt%降低至5wt%时，使用两种叶轮需要不同的操作条件，实验结果分别如下：

1、当使用普通叶轮进行实验时，要达到将水中磷酸由质量分数10％降到5％左右的萃取效果，电机驱动搅拌轴转动的转速需达到400-500转/min，两相溶液需在管式反应器中停留30-40分钟，使两相溶液进行充分接触萃取。

2、当使用本申请的叶轮进行实验时，要达到将水中磷酸由质量分数10％降到5％左右的萃取效果，转速只需200-300转/min，两相溶液需在管式反应器中停留20-25分钟，即可达到相同的萃取效果。

从以上实验可以看出，相对于普通叶轮，本申请的叶轮结构能够明显提高轻相与重相的搅拌混合效果，在达到相同的萃取效果下，本申请的叶在一定程度上轮能够显著降低搅拌速度，具有更低的操作能耗。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (7)

1.一种用于两相接触的叶轮，其特征在于包括叶轮轴和多个弧形叶片（1），多个弧形叶片（1）在叶轮轴的侧壁沿圆周均匀间隔分布，弧形叶片（1）固定设置在叶轮轴的侧壁，弧形叶片（1）的末端侧边为矩形切面；相邻两个弧形叶片（1）内侧之间均设有两个平行的盖板（6）和两个平行的挡板（2），所述两个盖板（6）分别设置于叶轮轴的两端侧部，挡板（2）与盖板（6）一一对应连接，挡板（2）固定设置于盖板（6）的末端；

其中，相邻两个弧形叶片（1）及其两者之间的两个盖板（6）、两个挡板（2）的结构中，挡板（2）的一侧与第一个弧形叶片（1）的弯曲内侧面固定连接，挡板（2）的另一侧与第二个弧形叶片（1）的弯曲背侧面之间设有缺口，使得相邻两个弧形叶片（1）及其两者之间的两个盖板（6）、两个挡板（2）构成一个半封闭的空间，以便在液体搅拌过程中，延长液体在相邻两个弧形叶片（1）之间的停留时间，以达到充分混合的目的。

2.如权利要求1所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述盖板（6）的形状为扇弧形，盖板（6）的弧形内端面与叶轮轴的侧壁固定连接，盖板（6）的两侧边分别与所述相邻两个弧形叶片（1）的侧壁连接。

3.如权利要求1所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述弧形叶片（1）的末端距叶轮轴侧壁的长度，是盖板（6）末端距叶轮轴侧壁的长度的2.5-6倍；挡板（2）的末端距叶轮轴侧壁的长度，小于弧形叶片（1）的末端距叶轮轴侧壁的长度。

4.如权利要求3所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于弧形叶片（1）的末端距叶轮轴侧壁的长度，是挡板（2）的末端距叶轮轴侧壁的长度的2-3倍。

5.如权利要求1所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴侧壁的弧形叶片（1）的数量是6-10个。

6.如权利要求5所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴侧壁的弧形叶片（1）的数量是8个。

7.如权利要求1所述的一种用于两相接触的叶轮，其特征在于所述叶轮轴的两端端部分别安装有一个凸起法兰（3），凸起法兰（3）的中心设有安装孔（4），凸起法兰（3）的安装孔（4）与叶轮轴的叶轮轴孔在同一直线上；安装孔（4）内壁的一侧设有矩形的插削槽（5）。

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