一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器

摘要

本发明涉及一种发酵罐气液固多相混合装置，具体地说是一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，包括潜水电机、内转轴、外转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和两组安装方向相反的桨叶，第一锥齿轮和第二锥齿轮设置于潜水电机内并通过潜水电机内部的转子驱动同步旋转，外转轴安装在潜水电机上，且所述外转轴位于潜水电机内的一端与所述第二锥齿轮固连，所述外转轴位于所述潜水电机外的一端与第一组桨叶固连，内转轴设置于所述外转轴中，且所述内转轴一端伸出外转轴并穿过所述第二锥齿轮后与所述第一锥齿轮固连，所述内转轴另一端伸出外转轴后与第二组桨叶固连。本发明能够实现同轴反桨搅拌，大大提高了大型发酵罐内的混合搅拌效果。

权利要求

1.一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，其特征在于：包括潜水电机(3)、内转轴(5)、外转轴(6)、第一锥齿轮(11)、第二锥齿轮(12)和两组安装方向相反的桨叶，所述第一锥齿轮(11)和第二锥齿轮(12)设置于潜水电机(3)内并通过所述潜水电机(3)内部的转子(13)驱动同步旋转，所述外转轴(6)安装在所述潜水电机(3)上，且所述外转轴(6)位于潜水电机(3)内的一端与所述第二锥齿轮(12)固连，所述外转轴(6)位于所述潜水电机(3)外的一端与第一组桨叶固连，所述内转轴(5)设置于所述外转轴(6)中，且所述内转轴(5)一端伸出所述外转轴(6)并穿过所述第二锥齿轮(12)后与所述第一锥齿轮(11)固连，所述内转轴(5)另一端伸出所述外转轴(6)后与第二组桨叶固连；

所述潜水电机(3)前端设有锥形端盖，在所述锥形端盖的端部外侧设有轴承压盖(4)，在所述锥形端盖内部设有一支承部(9)，所述外转轴(6)由所述支承部(9)穿过并伸出至潜水电机(3)外，在所述支承部(9)的自由端设有双端面机械密封(10)，所述潜水电机(3)设于发酵罐的罐壁上；

所述潜水电机(3)内部的转子(13)边缘设有两组锥形齿分别与所述第一锥齿轮(11)和第二锥齿轮(12)啮合；

沿着所述内转轴(5)的轴向看去，所述两组桨叶沿着圆周方向均布且不同组的桨叶交替设置；

所述第一组桨叶包括两片对称安装的桨叶A(1)，所述第二组桨叶包括两片对称安装的桨叶B(2)。

2.根据权利要求1所述的用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，其特征在于：所述内转轴(5)通过第一轴承(7)支承设置于所述外转轴(6)中，所述外转轴(6)通过第二轴承(8)支承安装在所述潜水电机(3)上。

3.根据权利要求2所述的用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，其特征在于：所述第一轴承(7)为深沟球轴承，所述第二轴承(8)为圆锥滚子轴承。

说明书

一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发酵罐气液固多相混合装置，具体地说是一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器。

背景技术

[0002] 在生物反应器中，生化反应是依靠传质而实现基质与微生物之间的实际接触，而传质的产生依赖于良好的搅拌设备。目前在大型的发酵罐中，混合搅拌对发酵过程的促进作用显而易见：使固体物料在料液中充分悬浮和分散、促进新旧物料的均匀混合、增加与微生物的接触面、避免固体物质沉积或者结壳以及消除罐内温度和浓度的差异等。在发酵系统中，机械搅拌应用较为广泛，主要包括：桨式、涡轮式、推进式、锚式及框式等形式。在大型发酵罐中，特别是高固含量体系下，固体颗粒长时间悬浮在液体中需要较大的循环流量和较好的流体流型，同时避免对菌体的过度剪切，因此结构简单、安装方便、功率较小的推进式搅拌器成为大型发酵罐搅拌装置的首选。

[0003] 潜水搅拌器是一种典型的推进式搅拌器，其中桨叶是搅拌器的核心部件，因此，对桨叶的设计是满足大型发酵罐内物料有效混合的基础。目前，国内外普遍采用的潜水搅拌器为单组桨叶搅拌器，即在一个潜水传动装置上安装有一组桨叶，叶片数一般为两个或者三个。潜水搅拌器通过支撑架或者导杆固定在发酵罐的液面顶部或者底部或者侧面罐壁上。其实这存在着某些缺陷，主要表现在桨叶的形式并不完全符合大型发酵罐的罐体结构要求，发酵罐内大部分的流体运动速度差异较大，有部分的流体速度能量耗散在发酵罐壁及内部构件上，造成发酵罐内固体物质沉降或者造成液面上悬浮固体结壳，严重影响发酵效果，特别是大型沼气发酵罐体积庞大，内部构件多样并且复杂，对潜水搅拌器的桨叶形式有着更高的要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，结构设计精巧，能够实现同轴反桨搅拌，大大提高了大型发酵罐内的混合搅拌效果。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0006] 一种用于大型发酵罐的共轴双桨潜水搅拌器，包括潜水电机、内转轴、外转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和两组安装方向相反的桨叶，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮设置于潜水电机内并通过所述潜水电机内部的转子驱动同步旋转，所述外转轴安装在所述潜水电机上，且所述外转轴位于潜水电机内的一端与所述第二锥齿轮固连，所述外转轴位于所述潜水电机外的一端与第一组桨叶固连，所述内转轴设置于所述外转轴中，且所述内转轴一端伸出所述外转轴并穿过所述第二锥齿轮后与所述第一锥齿轮固连，所述内转轴另一端伸出所述外转轴后与第二组桨叶固连。

[0007] 沿着所述内转轴的轴向看去，所述两组桨叶沿着圆周方向均布且不同组的桨叶交替设置。

[0008] 所述第一组桨叶包括两片对称安装的桨叶A，所述第二组桨叶包括两片对称安装的桨叶B。

[0009] 所述潜水电机前端设有锥形端盖，在所述锥形端盖的端部外侧设有轴承压盖，在所述锥形端盖内部设有一支承部，所述外转轴由所述支承部穿过并伸出至潜水电机外，在所述支承部的自由端设有双端面机械密封。

[0010] 所述内转轴通过所述第一轴承支承设置于所述外转轴中，所述外转轴通过所述第二轴承支承安装在所述潜水电机上。

[0011] 所述第一轴承为深沟球轴承，所述第二轴承为圆锥滚子轴承。

[0012] 所述潜水电机内部的转子边缘设有两组锥形齿分别与所述第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。

[0013] 本发明的优点与积极效果为：

[0014] 1、本发明实现了同轴反桨作用，大大提升了桨叶的推流作用，不仅平衡掉了单桨叶转动偏转力矩，而且第一组桨叶为第二组桨叶提供了流体，因此第二组桨叶就有了更大的“进/排流量”，明显改善对流体的推流效果，极大提高了大型发酵罐内的气液固三相混合搅拌效果。

[0015] 2、本发明中内转轴和外转轴形成的套筒式转动轴可以为两组桨叶提供均匀的旋转速度，既保证了两组桨叶实现反转，又能最大限度得实现桨叶组合的效力。

[0016] 3、本发明两组桨叶表面为弧线型设计，这样的设计符合流体力学的原理，能够最大限度的减小桨叶转动过程中产生的阻力，降低电机功耗。

附图说明

[0017] 图1为本发明的立体图，

[0018] 图2为图1中本发明的主视图，

[0019] 图3为图1中本发明的侧视图，

[0020] 图4为图1轴承压盖的安装示意图，

[0021] 图5为图1中潜水电机端盖内部示意图，

[0022] 图6为图1中潜水电机内部的传动示意图。

[0023] 其中，1为桨叶A，2为桨叶B，3为潜水电机，4为轴承压盖，5为内转轴，6为外转轴，7为第一轴承，8为第二轴承，9为支承部，10为双端面机械密封，11为第一锥齿轮，12为第二锥齿轮，13为转子。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步详述。

[0025] 如图1～6所示，本发明包括潜水电机3、内转轴5、外转轴6、第一锥齿轮11、第二锥齿轮12和两组安装方向相反的桨叶，如图6所示，所述第一锥齿轮11和第二锥齿轮12设置于潜水电机3内部，所述潜水电机3内部的转子13边缘设有两组锥形齿分别与所述第一锥齿轮11和第二锥齿轮12啮合，所述第一锥齿轮11和第二锥齿轮12通过所述潜水电机3的内部转子13驱动同步旋转，所述外转轴6安装在所述潜水电机3上，且所述外转轴6位于潜水电机3内的一端与所述第二锥齿轮12固连，所述外转轴6位于所述潜水电机3外的一端与第一组桨叶固连，所述内转轴5设置于所述外转轴6中，且所述内转轴5一端伸出所述外转轴6后穿过所述第二锥齿轮12与所述第一锥齿轮11固连，所述内转轴5另一端伸出所述外转轴6后与第二组桨叶固连。

[0026] 如图1～3以及图6所示，沿着所述内转轴5的轴向看去，所述两组桨叶沿着圆周方向均布且不同组的桨叶交替设置，两组桨叶的结构相同，本实施例中，所述第一组桨叶包括两片对称安装的桨叶A1，所述第二组桨叶包括两片对称安装的桨叶B2，安装时需保证每组桨叶运转时流体运动方向是桨叶的方向，由于两组桨叶安装方向相反，装置运行时两组桨叶所形成的涡旋方向也相反。

[0027] 如图4所示，所述潜水电机3前端设有锥形端盖，在所述锥形端盖的端部外侧设有轴承压盖4，如图5所示，在所述锥形端盖内设有一带通孔的支承部9，所述外转轴6即由所述支承部9上的通孔穿过伸出至潜水电机3外，在所述支承部9的自由端设有双端面机械密封10，这样便有效保证潜水电机3内部密封。

[0028] 如图4所示，所述内转轴5通过所述第一轴承7支承安装在所述外转轴6中，如图5所示，所述外转轴6通过所述第二轴承8支承安装在所述潜水电机3上，本实施例中，所述第一轴承7为深沟球轴承，所述第二轴承8为圆锥滚子轴承。

[0029] 本发明的工作原理为：

[0030] 本发明由于安装了两组方向相反的桨叶，实现了同轴反桨作用，大大提升了桨叶的推流作用，不仅平衡掉了单桨叶转动偏转力矩，而且第一组桨叶为第二组桨叶提供了流体，因此第二组桨叶就有了更大的“进/排流量”，在同样的输出功率下，能够实现较大的循环流量，明显改善对流体的推流效果，使大型发酵罐内介质均匀化，产生悬浮液流或保持介质水平流动，极大的提高了大型发酵罐内的气液固三相混合搅拌效果。本发明中内转轴5和外转轴6形成的套筒式转动轴可以为两组桨叶提供均匀的旋转速度，既保证了两组桨叶实现反转，又能最大限度得实现桨叶组合的效力。两组桨叶表面为弧线型设计，这样的设计符合流体力学的原理，能够最大限度的减小桨叶转动过程中产生的阻力，降低电机功耗。两组桨叶之间的间距既保证了桨叶的顺利转动，又提供了进/排流体的空间，保证了桨叶组合之间的最大功效。