CN220887490U - 一种混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混合装置，包括罐体和搅拌器件，所述搅拌器件包括：所述搅拌器件包括：可转动轴，可转动轴设于罐体内部；转动启动器，转动启动器与可转动轴连接，驱动可转动轴定轴转动；搅拌叶片，搅拌叶片设于可转动轴上，搅拌叶片上设有通孔，通孔设有迎液面和出液面，且迎液面的面积大于等于出液面的面积。本实用新型方法具有如下优点：针对处理对象含有液体、气体、固体颗粒等不同介质，本实用新型的混合装置不仅能大大提高混合和反应效率，还可以有效节约装置的更换成本。

Description

一种混合装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于混合装置，属于微生物工业领域。

背景技术

微生物工业领域与传统化学合成工业领域相比，反应对象通常更加复杂，例如发酵体系中含有水相发酵液、油相底物、蛋白质大分子、空气、固体杂质等。为了将液体、气体、固体颗粒等不同介质进行混合或反应更加充分，通常在容纳上述介质的容器中设置搅拌器件。搅拌器件在混合过程中将面对来自不同介质的各种阻力，继而引发疲劳产生的开裂、断裂等问题，大大影响混合或者反应效率，有害阻力还会带来较高的能耗。在工业放大生产时，用于混合原料的搅拌器件通常尺寸较大，如果因疲劳损坏而更换器件将产生很高的设备成本，因此，急需一种针对复杂的混合介质、具有较高使用寿命、并可以在工业生产放大使用的混合装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有微生物工业领域混合反应存在的问题，提供了一种混合装置，针对处理对象含有液体、气体、固体颗粒等不同介质，本实用新型的混合装置不仅能大大提高混合和反应效率，还可以有效节约装置的更换成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种混合装置，包括罐体和搅拌器件，所述搅拌器件包括：

可转动轴，可转动轴设于罐体内部；

转动启动器，转动启动器与可转动轴连接，驱动可转动轴定轴转动；

搅拌叶片，搅拌叶片设于可转动轴上，搅拌叶片上设有通孔，通孔设有迎液面和出液面，且迎液面的面积大于等于出液面的面积。

本实用新型的混合装置特别适用于对气体、液体、固体颗粒等复杂的反应介质进行混合或反应，可转动轴通过转动启动器驱动转动，实现对反应介质的搅拌分散，通过在可转动轴设有带通孔的搅拌叶片，在实现高效混合的前提下，反应介质在叶片高速旋转挤压下经迎液面穿过叶片并从出液面流出，大幅度降低各种有害阻力以及叶片在运转时带来的叶片及转动轴的震动阻力，减少器件更换频率和成本，显著降低能耗。

优选地，所述通孔的横截面是圆形、椭圆形或多边形。

优选地，所述多边形为凸多边形，例如三角形、四边形、五边形、六边形、七边形中任意一种。

优选地，所述多边形为圆角凸多边形，即横截面为凸多边形的通孔经过倒圆角处理。

优选地，所述通孔的横截面、迎液面和出液面均为圆形。

优选地，所述出液面的面积为0.7-78.5平方厘米，优选为0.785-50.24平方厘米。

优选地，所述迎液面的最大直径是出液面的最大直径的1-30倍，进而为1.5-10倍，更进一步2-6倍。最大直径指的是横截面边缘两个相距最远的点之间的距离，当横截面是圆形时，最大直径即圆形直径。

优选地，所述迎液面的面积是出液面的面积的1-10倍，例如1倍、4倍、9倍等，更优选为2-9倍。

优选地，所述出液面的最大直径为0.3-5cm，进而为0.6-2cm。

优选地，所述通孔选自圆柱形孔、圆台形孔、倒碗形孔或其组合。

优选地，所述通孔内部经过倒圆角处理。

本实用新型混合装置特别适用于微生物发酵反应，优选地，所述迎液面的面积大于出液面的面积，或者迎液面的最大直径大于出液面的最大直径，会更进一步增加好氧微生物发酵所需的溶氧提升空间，提高发酵效率，并进一步降低阻力，提高节能效果。

优选地，所述通孔的数量在2个以上，任意两个相邻通孔之间的间距为0.2-10cm，进而为1-5cm。任意两个相邻通孔之间的间距指的是某一个通孔与距离其最近的相邻的通孔的中心点之间的直线距离。

优选地，所述通孔在搅拌叶片上均匀分布。

优选地，所述通孔为圆台形和圆柱形组合孔，所述迎液面的直径是出液面的直径的2-4倍。所述圆台形孔的底面为迎液面，圆台形孔的上表面同为圆柱形孔下底面，所述圆柱形孔上表面为出液面。

在一些具体地实施方式中，所述通孔如图2所示，其中512是反应介质穿过叶片的流动方向，513a为迎液面，513b为出液面，511a是圆柱形孔、511b是圆台形孔、511d是倒碗形孔、511c是圆台形和圆柱形组合孔。

优选地，所述转动启动器为设置在罐体外部的驱动电机，通过联轴器与可转动轴连接。

优选地，所述搅拌叶片是平桨式叶片、斜桨式叶片、圆盘涡轮叶片或螺旋叶片中任意一种或几种的组合。优选地，所述搅拌叶片至少含有圆盘涡轮叶片。

优选地，所述圆盘涡轮叶片设于可转动轴的下部。

优选地，所述平桨式叶片、斜桨式叶片、螺旋叶片设于可转动轴的上部或/和中部。

优选地，所述搅拌叶片是圆盘涡轮叶片和螺旋叶片的组合，且圆盘涡轮叶片或/和螺旋叶片上设有通孔。

优选地，所述圆盘涡轮叶片是V型、箭叶型、半圆型或其组合。

优选地，所述圆盘涡轮叶片的叶片数量为4-12片，优选为4-8片。

优选地，所述圆盘涡轮叶片在可转动轴下部设有1组以上，例如2组、3组或更多组。

优选地，所述螺旋叶片的叶片数量为2-10片，优选为3-6片。

优选地，所述螺旋叶片沿着可转动轴自上而下均匀设为2组以上，例如2组、3组、4组或更多组。

优选地，所述圆盘涡轮叶片的直径大于等于螺旋叶片的直径。所述直径指叶片转动时叶梢的轨迹形成一个圆的直径。

优选地，所述搅拌器件还包括设置罐体底部的支撑件，支撑件包括套设在可转动轴外的轴套、衬套设在轴套外并相对轴套可转动的衬套以及套设在衬套外的支撑座，支撑座与罐体的内壁固定。所述支撑件可用于径向约束可转动轴在转动时的摆动，尤其当罐体体积大时，效果显著。

优选地，所述罐体内部和/或外部设有加热器，用于调整罐体及其内部反应介质的温度。所述加热器选自盘管换热器、列管换热器、螺旋管式换热器或外壁夹套换热器。

优选地，所述罐体下部设有通气口，外部气体例如空气或者氧气从罐体外部经通气口进入罐体内部，经搅拌叶片作用在罐体内部径向分散成微气泡。

优选地，所述通气口设有通气管，所述通气管为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合。最优选为圆环形或椭圆环形通气管。

当本实用新型混合装置用于微生物发酵反应时，通过带有通孔的搅拌叶片均匀打散来自通气口出来的气体，增加溶氧，降低电流，相应的降低震动引发的搅拌器件的金属疲劳破坏而开裂、断裂等现象，提高设备使用寿命。

优选地，所述罐体下部设有补料口，反应过程需要补加的原料从罐体外部经补料口进入罐体内部，经搅拌叶片作用在罐体内部径向分散。

优选地，所述补料口设有补料管，所述补料管为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合。

当本实用新型混合装置带有通孔的搅拌叶片能够均匀打散来自补料口的原料，提高反应效率，还相应的减少因流体运动震动引发的搅拌器件疲劳而破坏、开裂、断裂等现象，提高设备使用寿命。

优选地，所述搅拌叶片通过可拆卸连接方式与可转动轴连接，例如螺钉、螺栓连接。优选地，所述搅拌器件均为耐腐蚀金属制备获得。

优选地，所述罐体的体积为10-1200立方。

如上所述，本实用新型的混合装置具有以下有益效果：混合装置内设有带通孔的搅拌叶片，主要创新点在于通孔设有迎液面和出液面，反应介质经迎液面穿过搅拌叶片并从出液面流出，所述迎液面的面积大于等于出液面的面积，这样设置有助于改变叶片的受力情况，在保持较高混合效率的前提下，大大降低叶片在运行中的有害阻力，特别适合复杂的反应对象和介质，进一步提高搅拌和反应的有效作用力，减阻降耗，大大节约能源与成本，提高综合效率。

附图说明

图1显示为本实用新型的一混合装置的示意图；

图2显示为搅拌叶片上不同类型通孔的剖视图；

图3显示为圆盘涡轮叶片的侧视图(a)和俯视图(b)；

图4显示为本实用新型的另一混合装置的示意图；

图5显示为本实用新型的另一混合装置的通气管的俯视图。

元件标号说明

1：罐体

2：可转动轴

3：转动启动器

4：圆盘

5：涡轮叶片

511a:圆柱形孔

511b：圆台形孔

511c：圆台形和圆柱形组合孔

511d：倒碗形孔

512：反应介质流动方向

513a：迎液面

513b：出液面

52：叶片安装连接件

6：螺旋叶片

7：进料口

8：出料口

9：支撑件

10：加热器

11：通气口

12：通气管

121：通风孔

13：进气管

14：补料口

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

为了解决微生物工业领域混合反应存在的问题，本实用新型提供了一种混合装置，针对处理对象含有液体、气体、固体颗粒等不同介质的混合或反应，本实用新型的混合装置不仅能提高混合和反应效率，还可以有效节约装置的更换成本。

实施例1

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供了一种混合装置，包括罐体1和搅拌器件，所述搅拌器件包括：可转动轴2，可转动轴2设于罐体1内部；转动启动器3，转动启动器3与可转动轴2连接，并驱动可转动轴2定轴转动；搅拌叶片，搅拌叶片设于可转动轴上，搅拌叶片是平桨式叶片、斜桨式叶片、圆盘涡轮叶片或螺旋叶片中任意一种或几种的组合，优选为图1所示的圆盘涡轮叶片和螺旋叶片的组合；搅拌叶片上设有通孔，通孔设有迎液面和出液面，且迎液面的面积大于等于出液面的面积。

如图1所示，圆盘涡轮叶片设置设于可转动轴的下部，其含有圆盘4和涡轮叶片5，圆盘4固定设于可转动轴2上，圆盘4外沿均布设有涡轮叶片5，涡轮叶片5上设有通孔，通孔设有迎液面513a和出液面513b，且迎液面513a的面积大于等于出液面513b的面积。螺旋叶片设于可转动轴的上部和中部。所述圆盘涡轮叶片是V型、箭叶型、半圆型或其组合。优选地，所述圆盘涡轮叶片的叶片数量为4-12片，优选为4-8片，如图3所示，圆盘外沿均布设有8片涡轮叶片，通过叶片安装连接件52(例如螺钉、螺栓)紧固于圆盘外沿。优选地，所述圆盘涡轮叶片在可转动轴下部设有1组以上，例如2组、3组或更多组，如图1所示设有1组。优选地，所述螺旋叶片的叶片数量为2-10片，优选为3-6片。优选地，所述螺旋叶片沿着可转动轴自上而下均匀设为2组以上，例如2组、3组、4组或更多组，如图1所示设有3组。搅拌叶片的组数可以根据混合装置大小和反应介质多少来进行选择。

混合装置工作时反应介质经迎液面穿过涡轮叶片并从出液面流出，这样设置有助于改变叶片的受力情况，在保持较高混合效率的前提下，大大降低叶片在运行中的有害阻力，特别适合复杂的反应对象和介质，进一步提高搅拌和反应的有效作用力，减阻降耗，大大节约能源与成本，提高综合效率。

优选地，圆盘涡轮叶片的直径大于等于螺旋叶片的直径。所述直径指叶片转动时叶梢的轨迹形成一个圆的直径。这样设置更有利于两种不同类型的叶片充分发挥不同的搅拌作用，尤其针对发酵液体系更益于提高搅拌和反应效果。优选地，所述圆盘涡轮叶片的直径是螺旋叶片的直径的1-2倍，例如1倍、1.2倍、1.25倍、1.5倍、2倍等，优选为1.2-1.4倍。

所述通孔的横截面是圆形、椭圆形或多边形。所述多边形优选为凸多边形，例如三角形、四边形、五边形、六边形、七边形中任意一种。所述多边形优选为圆角凸多边形，即横截面为凸多边形的通孔经过倒圆角处理。所述通孔的横截面、迎液面和出液面最优选为圆形。

所述出液面的面积为0.7-78.5平方厘米，优选为0.785-50.24平方厘米。所述迎液面的最大直径是出液面的最大直径的1-30倍，进而为1.5-10倍，更进一步为2-6倍。最大直径指的是横截面边缘两个相距最远的点之间的距离，当横截面是圆形时，最大直径即圆形直径。所述迎液面的面积是出液面的面积的1-10倍，例如1倍、4倍、9倍等，更优选为2-9倍。所述出液面的最大直径为0.3-5cm，进而为0.6-2cm。优选的通孔出液面面积或最大直径，将更有利于在提高搅拌反应的效率并同时降低阻力和能耗。

所述通孔选自圆柱形孔、圆台形孔、倒碗形孔或其组合。优选地，所述通孔内部经过倒圆角处理。如图2所示，圆台形和圆柱形组合孔511c，所述圆台形孔的底面为迎液面，圆台形孔的上表面同为圆柱形孔下底面，所述圆柱形孔上表面为出液面；当通孔为圆柱形孔511a，迎液面513a的直径等于出液面513b的直径；当通孔为圆台形孔511b、圆台形和圆柱形组合孔511c、或者倒碗形孔511d时，迎液面的直径大于出液面的直径。所述通孔的横截面为圆形时，出液面的直径为0.3-5cm，进而为0.6-2cm。所述通孔内部优选经过倒圆角处理。为了进一步提高混合效率和降低能耗，所述迎液面的面积大于出液面的面积，例如迎液面的面积是出液面的面积的2-6倍，会更进一步增加好氧微生物发酵所需的溶氧提升空间，提高发酵效率，并进一步降低阻力，提高节能效果，特别适用于微生物发酵反应。

如图1所示，本实施例的通孔的数量在2个以上，通孔在涡轮桨叶上均匀分布。优选地，任意两个相邻通孔之间的间距为0.2-10cm，进而为1-5cm。这样设置更有利于发挥分散阻力和提高搅拌效率的作用，节约能耗。

本实施例的转动启动器3为设置在罐体外部的驱动电机，通过联轴器与可转动轴2连接，驱动电机驱动可转动轴带动叶片转动。

混合装置底部还设有通气口11，用于将外部气体例如空气或者氧气从罐体外部经通气口11进入罐体内部，经搅拌叶片作用在罐体内部径向分散。

如图1所示，搅拌器件还包括设置罐体底部的支撑件9，支撑件9包括套设在可转动轴外的轴套、衬套设在轴套外并相对轴套可转动的衬套以及套设在衬套外的支撑座，支撑座与罐体的内壁固定。所述支撑件可用于径向约束可转动轴在转动时的摆动，尤其当罐体体积大时，效果显著。

优选地，所述罐体内部和/或外部设有加热器，用于调整罐体及其内部反应介质的温度。所述加热器选自盘管换热器、列管换热器、螺旋管式换热器或外壁夹套换热器。

本实施例的搅拌叶片通过可拆卸连接方式与可转动轴连接，例如螺钉、螺栓连接。优选地，所述搅拌器件均为耐腐蚀金属制备获得。

本实施例罐体的体积为10-1200立方，可以适用于不同规模的工业化生产。

本实施例混合装置在使用过程中，通过进料口7加入反应介质，打开设置在罐体外部的驱动电机3，可转动轴2带着搅拌叶片转动，底部支撑件9提供辅助支撑搅拌轴的作用，通气口11导入来自外部的气体，涡轮叶片5在旋转过程中，发酵液将从叶片上通孔的迎液面进入，迅速穿过叶片再从出液面流出，在实现对反应介质高效混合的同时，减轻反应介质对搅拌器件的阻力，进一步降低能耗，提高叶片使用寿命，发酵结束后，关闭驱动电机，可转动轴停止转动，通过出料口8排出反应产物，完成反应。

实施例2

本实用新型还提供了另一种混合装置，与实施例1基本相同，区别在于，如图4、图5所示，所述罐体下部的通气口设有通气管12，所述通气管12为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合。最优选为圆环形或椭圆环形通气管，例如图5显示的表面带孔的圆环形通气管，其表面均布设有通风孔121，空气通过与罐体连接的进气管13经通气口进入通气管12，并从表面上的通风孔121排出进入罐体内部，经搅拌轴的涡轮叶片作用在罐体内部均匀径向分散，并与发酵液充分混合，增加溶氧效率。罐体下部还设有补料口，反应过程需要补加的原料从罐体外部经补料口进入罐体内部，经搅拌叶片作用在罐体内部径向分散。优选地，所述补料口设有补料管，所述补料管为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合，优选为圆环形补料管。优选地，通气管的外径小于圆盘涡轮叶片的直径，这样设置有利于在反应时，带有通孔的搅拌叶片均匀打散来自通气管、补料口出来的气体或物料，混合效率显著提高，并相应的降低震动引发的搅拌器件的金属疲劳破坏而开裂、断裂等现象，提高设备使用寿命。

综上所述，本实用新型的混合装置特别适用于气体、液体、固体颗粒等复杂的反应介质的混合或反应，可转动轴通过转动启动器驱动转动，实现罐体内的搅拌分散作用，通过在可转动轴的上设有带通孔的搅拌叶片，大幅度降低各种有害阻力，使反应介质在叶片高速旋转挤压下穿过叶片，混合更加均匀，并且降低叶片在运转时带来的叶片、转动轴的震动阻力。不仅能大大提高混合和反应效率，还可以有效降低能耗，节约装置的更换成本。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种混合装置，包括罐体和搅拌器件，其特征在于，所述搅拌器件包括：可转动轴，可转动轴设于罐体内部；

转动启动器，转动启动器与可转动轴连接，驱动可转动轴定轴转动；

搅拌叶片，搅拌叶片设于可转动轴上，搅拌叶片上设有通孔，通孔设有迎液面和出液面，且迎液面的面积大于等于出液面的面积。

2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述通孔的横截面是圆形、椭圆形或多边形。

3.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述出液面的面积为0.7-78.5平方厘米，和/或，所述迎液面的面积是出液面的面积的1-10倍。

4.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述迎液面的最大直径是出液面的最大直径的1-30倍，和/或，所述出液面的最大直径为0.3-5cm。

5.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述通孔选自圆柱形孔、圆台形孔、倒碗形孔或其组合。

6.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述通孔的数量在2个以上，任意两个相邻通孔之间的间距为0.2-10cm。

7.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述搅拌叶片是平桨式叶片、斜桨式叶片、圆盘涡轮叶片或螺旋叶片中任意一种或几种的组合。

8.根据权利要求7所述的混合装置，其特征在于，所述圆盘涡轮叶片设于可转动轴的下部，和/或，所述平桨式叶片、斜桨式叶片、螺旋叶片设于可转动轴的上部或/和中部。

9.根据权利要求7所述的混合装置，其特征在于，所述搅拌叶片是圆盘涡轮叶片和螺旋叶片的组合，且圆盘涡轮叶片或/和螺旋叶片上设有通孔。

10.根据权利要求9所述的混合装置，其特征在于，所述圆盘涡轮叶片的直径大于等于螺旋叶片的直径。

11.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述搅拌器件还包括设置罐体底部的支撑件，支撑件包括套设在可转动轴外的轴套、衬套设在轴套外并相对轴套可转动的衬套以及套设在衬套外的支撑座，支撑座与罐体的内壁固定。

12.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述罐体下部设有通气口和/或补料口。

13.根据权利要求12所述的混合装置，其特征在于，所述通气口设有通气管，所述通气管为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合；和/或，所述补料口设有补料管，所述补料管为表面带孔的长条形管、环形管、方框形管或其组合。