CN219440770U - 一种全封闭涡轮减压物理消泡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全封闭涡轮减压物理消泡器，设置于罐体内，并与所述罐体的搅拌轴连接，包括消泡通道、涡轮板片和变压孔板；所述消泡通道的输入端靠近所述搅拌轴设置并且所述输入端朝上和/或朝下设置，所述消泡通道的输出端靠近所述罐体的内壁设置；所述涡轮板片设置于所述消泡通道内，并且所述涡轮板片垂直于所述搅拌轴的旋转方向设置，所述变压孔板设置于所述输出端。所述全封闭涡轮减压物理消泡器解决了现有的机械式消泡器的消泡效率相对较差，从而导致生产成本高的问题。

Description

一种全封闭涡轮减压物理消泡器

技术领域

本实用新型涉及消泡技术领域，特别涉及一种全封闭涡轮减压物理消泡器。

背景技术

在好氧发酵生产中，因发酵液含有丰富的蛋白质等营养物，以及微生物代谢产生的复杂的有机物，在强力搅拌及空气鼓泡作用下，会产生大量的泡沫。泡沫的大量产生会对发酵产生多方面的影响：一是，减少发酵罐的装量，减小发酵罐的利用率；二是，逃液，造成浪费，且极易引起发酵污染；三是，为了减少泡沫而加入消泡剂，不仅增加下游提炼难度，而且降低溶氧传质进而影响发酵生产水平，也因此增加消泡剂的使用成本。因此，在发酵罐内需要设置高效的机械消泡器并通过物理的方式消除泡沫，降低以上产生的几点影响。

目前发酵罐采用的机械消泡器主要有四种，其一是锯齿式或耙式消泡桨：安装于发酵罐内的顶部，固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动，不断将泡沫打破。其二是离心式消泡器：装在发酵罐内的顶部，在轴上装有离心叶轮，泡沫气体从顶上排出与旋转的离心叶轮碰撞而实现消泡，让必要气体排出，液体回流入罐内。其三是刮板式消泡器：在发酵罐排汽口安装高速旋转的刮板，泡沫从气液进口进入到高速旋转的刮板中，泡沫迅速被打碎，在离心作用下，液体沿罐壁回流入罐，气体则由排气口排出。其四是环形开孔器喷嘴式消泡器：在罐顶安装环形空气喷嘴，通过空气喷嘴带液冲击泡沫从而消除泡沫。这些机械式消泡器，优缺点如下：

锯齿式或耙式消泡桨，优点：制造简单，使用材料少；缺点：消泡能力有限，大量泡沫产生时，无能为力。离心式消泡器，优点：制造结构简单，消泡能力相对锯齿式或耙式消泡桨大大增加；缺点：当泡沫太多时，易堵排气口，也会带出不少发酵液。刮板式消泡器，优点：与锯齿式或耙式消泡桨和离心式消泡器相比，消泡量更大；缺点：结构复杂，需另外增加动力，增加传动机构，也增加了染菌风险。环形开孔器喷嘴式消泡器，优点：结构简单，在不满罐的条件可消除大量泡沫；缺点：消耗一定的空气量，耗能；在满罐条件下作用小；泡沫少时，不能实现自动控制，浪费能源。如此，现有的机械式消泡器的消泡效率相对较差，从而导致生产成本高。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种全封闭涡轮减压物理消泡器，以解决上述的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全封闭涡轮减压物理消泡器，设置于罐体内，并与所述罐体的搅拌轴连接，包括消泡通道、涡轮板片和变压孔板；

所述消泡通道的输入端靠近所述搅拌轴设置并且所述输入端朝上和/或朝下设置，所述消泡通道的输出端靠近所述罐体的内壁设置；

所述涡轮板片设置于所述消泡通道内，并且所述涡轮板片垂直于所述搅拌轴的旋转方向设置，所述变压孔板设置于所述输出端。

可选的，所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括中间隔板，所述中间隔板设置于所述消泡通道内，所述中间隔板垂直于所述涡轮板片，所述中间隔板将所述消泡通道的靠近其自身的输入端的一端分成上通道和下通道。

值得说明的是，所述消泡通道、涡轮板片和变压孔板组成消泡组件，多个消泡组件以所述搅拌轴为中心环绕所述搅拌轴均匀分布。

优选的，所述变压孔板开设有多个开孔，所述开孔的开口方向垂直于所述搅拌轴的旋转方向。

具体地，所述开孔的入口的横截面积大于所述开孔的出口的横截面积。

优选的，所述涡轮板片的一端与所述中间隔板的一端连接，所述涡轮板片的另一端与所述变压孔板连接，所述中间隔板的另一端与所述搅拌轴连接。

可选的，所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括压紧板，所述压紧板与所述搅拌轴连接，并且所述压紧板压紧于所述中间隔板的表面。

本实用新型的有益效果在于：在所述全封闭涡轮减压物理消泡器中，涡轮结构的消泡器设置在罐体的发酵液泡沫的上侧，并跟随所述搅拌轴转动。当搅拌轴转动的时候，由于涡轮结构的消泡器自身的特点，泡沫通过所述输入端被吸入到消泡器内，随后，在所述涡轮板片的推动下，吸入的泡沫在消泡通道内旋转而离心。由于离心力和搅拌推动力同时的作用，泡沫附着在涡轮板片上，并沿径向加速，当抵达位于所述输出端的变压孔板处时，泡沫被变压孔板分割和破碎成若干部分，分割后的泡沫在变压孔板处，其内压受到快速的变化，最终完成整个消泡过程。消泡后的液体，由于重力和离心力的作用，落入罐体内，与原本在罐体内的发酵液液体混合。如此，通过物理的方式对发酵过程产生的泡沫进行消除，能取消或者减少化学消泡剂的使用，降低生产成本，促进生物发酵水平的提高。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中发酵罐的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中全封闭涡轮减压物理消泡器的结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例中变压孔板35的剖视图；

图中：1液体；2泡沫；3消泡组件；4罐体；5搅拌轴；31上封闭板；32下封闭板；33中间隔板；34涡轮板片；35变压孔板；36压紧板；37输入端；38输出端；39上通道；40下通道；351开孔；352入口；353出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，一种全封闭涡轮减压物理消泡器，设置于罐体4内，并与所述罐体4的搅拌轴5连接，包括消泡通道、涡轮板片34和变压孔板35；

所述消泡通道的输入端37靠近所述搅拌轴5设置并且所述输入端37朝上和/或朝下设置，所述消泡通道的输出端38靠近所述罐体4的内壁设置；具体地，所述涡轮板片34的上下两侧分别设有上封闭板31和下封闭板32，上封闭板31和下封闭板32在靠近搅拌轴5侧，缩减四分之一距离，形成较大的豁口，作为所述消泡通道的输入端37，以利于泡沫2进入消泡通道；

所述涡轮板片34设置于所述消泡通道内，并且所述涡轮板片34垂直于所述搅拌轴5的旋转方向设置，所述变压孔板35设置于所述输出端38。关于泡沫2在涡轮板片34中的离心力：根据圆周运动的规律，离心力与圆周半径和旋转角速度有关。在发酵任意时段，旋转角速度不变，旋转半径逐渐加大，离心力也逐渐增加。不断增加的离心力，能对泡沫2产生严重的牵扯，导致其变形，破裂。

在所述全封闭涡轮减压物理消泡器中，涡轮结构的消泡器设置在罐体4的发酵液泡沫2的上侧，并跟随所述搅拌轴5转动。当搅拌轴5转动的时候，由于涡轮结构的消泡器自身的特点，泡沫2通过所述输入端37被吸入到消泡器内，随后，在所述涡轮板片34的推动下，吸入的泡沫2在消泡通道内旋转而离心。由于离心力和搅拌推动力同时的作用，泡沫2附着在涡轮板片34上，并沿径向加速，当抵达位于所述输出端38的变压孔板35处时，泡沫2被变压孔板35分割和破碎成若干部分，分割后的泡沫2在变压孔板35处，其内压受到快速的变化，最终完成整个消泡过程。消泡后的液体1，由于重力和离心力的作用，落入罐体4内，与原本在罐体4内的发酵液液体1混合。如此，通过物理的方式对发酵过程产生的泡沫2进行消除，能取消或者减少化学消泡剂的使用，降低生产成本，促进生物发酵水平的提高。

值得说明的是，所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括中间隔板33，所述中间隔板33设置于所述消泡通道内，所述中间隔板33垂直于所述涡轮板片34，所述中间隔板33将所述消泡通道的靠近其自身的输入端37的一端分成上通道39和下通道40。

一个实施例中，泡沫2从方向朝上的输入端37进入后，在离心力的作用下，沿着所述上通道39往所述变压孔板35的方向移动。另一个实施例中，泡沫2从方向朝下的输入端37进入口352，在离心力的作用下，沿着所述下通道40往所述变压孔板35的方向移动。关于泡沫2进入消泡器的吸力：根据涡轮的反作用原理，转动的搅拌轴5带动涡轮板片34高速旋转，旋转产生的离心力，将消泡器内的空气排出，使得消泡器的豁口即靠近搅拌轴5的输入端37处产生吸力，促使大量的泡沫2进入消泡器。由于惯性作用，一些较大和易碎的泡沫2，在撞击中间隔板33后，会被消除。

可选的，所述消泡通道、涡轮板片34和变压孔板35组成消泡组件3，多个消泡组件3以所述搅拌轴5为中心环绕所述搅拌轴5均匀分布。多个消泡组件3同时跟随所述搅拌轴5转动，从而能提高消泡的效率。在本实施例中，共计设置均布了10个消泡组件3。优选的，在不同的生物发酵品种，根据发酵高峰时期搅拌转速的不同和发酵起泡量的情况，设置消泡组件3的数量在6～12个之间。

优选的，所述变压孔板35开设有多个开孔351，所述开孔351的开口方向垂直于所述搅拌轴5的旋转方向。多个开孔351同时消泡，从而提高消泡的效率。

具体地，所述开孔351的入口352的横截面积大于所述开孔351的出口353的横截面积。关于泡沫2在变压孔板35中的速度和压强：根据伯努利方程，经过变压孔板35的压差与前后的流速、流体的密度相关。如此设置，泡沫2经变压孔板35后，可使流过的泡沫2流速变大，同时外部压强骤降，使得泡沫2急剧膨胀，剪切力的作用也迅速提升，致使泡沫2破裂，达到消泡目的。此外，泡沫2经过本实施例中的变压孔板35表面初始线速度为6～9m/s，经过变压孔板35并从开孔351的出口353出来后，瞬时速度达到25～45m/s，瞬时减压在1500～2500Pa。

值得说明的是，所述涡轮板片34的一端与所述中间隔板33的一端连接，所述涡轮板片34的另一端与所述变压孔板35连接，所述中间隔板33的另一端与所述搅拌轴5连接。如此，通过所述中间隔板33能将所述涡轮板片34和所述变压孔板35均安装在所述搅拌轴5，从而使所述涡轮板片34和变压孔板35能跟随所述搅拌轴5转动。

优选的，所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括压紧板36，所述压紧板36与所述搅拌轴5连接，并且所述压紧板36压紧于所述中间隔板33的表面。通过所述压紧板36能将所述中间隔板33稳固地固定在所述搅拌轴5。

消泡原理：在通气发酵罐或生物反应器的发酵液液体1的液面，发酵液泡沫2聚集，被吸入消泡器，由于惯性作用，泡沫2撞击中间隔板33，一些较大和易碎的泡沫2，其薄膜破裂，这里起到了一次消泡作用。随着搅拌轴5的转动，涡轮板片34产生强大的推动力和离心力。高速旋转的涡轮板片34，继续给泡沫2造成强大的冲击力，并使之附着在涡轮板片34，而产生的离心力，进一步对泡沫2牵扯，导致其变形，破裂，这里起到了二次消泡作用。一些微小和较难破裂的气泡，被离心送至变压孔板35处，气泡在经过密集的变压孔板35时，流速和内压产生急速的变化，形成强大的剪切力，促使泡沫2得到消除。消泡后的液体1，重新落入发酵液面。因此，所述全封闭涡轮减压物理消泡器具有消泡能力特别强，安装方便，耗能少等特点，弥补了相似产品在此类应用上的缺点和不足。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种全封闭涡轮减压物理消泡器，设置于罐体内，并与所述罐体的搅拌轴连接，其特征在于：包括消泡通道、涡轮板片和变压孔板；

所述消泡通道的输入端靠近所述搅拌轴设置并且所述输入端朝上和/或朝下设置，所述消泡通道的输出端靠近所述罐体的内壁设置；

所述涡轮板片设置于所述消泡通道内，并且所述涡轮板片垂直于所述搅拌轴的旋转方向设置，所述变压孔板设置于所述输出端。

2.根据权利要求1所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括中间隔板，所述中间隔板设置于所述消泡通道内，所述中间隔板垂直于所述涡轮板片，所述中间隔板将所述消泡通道的靠近其自身的输入端的一端分成上通道和下通道。

3.根据权利要求2所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述消泡通道、涡轮板片和变压孔板组成消泡组件，多个消泡组件以所述搅拌轴为中心环绕所述搅拌轴均匀分布。

4.根据权利要求2所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述变压孔板开设有多个开孔，所述开孔的开口方向垂直于所述搅拌轴的旋转方向。

5.根据权利要求4所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述开孔的入口的横截面积大于所述开孔的出口的横截面积。

6.根据权利要求2所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述涡轮板片的一端与所述中间隔板的一端连接，所述涡轮板片的另一端与所述变压孔板连接，所述中间隔板的另一端与所述搅拌轴连接。

7.根据权利要求6所述的一种全封闭涡轮减压物理消泡器，其特征在于：所述全封闭涡轮减压物理消泡器还包括压紧板，所述压紧板与所述搅拌轴连接，并且所述压紧板压紧于所述中间隔板的表面。