攪拌葉輪、攪拌器和厭氧發酵罐的製作方法

2023-12-03 14:47:51

專利名稱：攪拌葉輪、攪拌器和厭氧發酵罐的製作方法
技術領域：
本發明涉及微生物發酵領域，特別涉及一種攪拌葉輪、包含該攪拌葉輪的攪拌器和包含該攪拌器的厭氧發酵罐。
背景技術：
厭氧發酵罐的功能是為微生物的生長提供優良條件，以便滿足微生物的生長和繁殖。在厭氧發酵罐中，這些生物發揮其催化或新陳代謝的功能，並產生常規化學反應難以獲得的反應物和代謝物。為了混合均勻發酵原料，一個厭氧發酵罐通常包括多個攪拌器。如圖1所示，現有的攪拌器I包括一旋轉軸11和一個旋轉頭12，該旋轉頭12上設置有三片槳葉120。使用時，該旋轉頭12帶動該些槳葉120快速旋轉，形成多條流體波10，該流體波沿著該些槳葉的四周R將發酵液散開，同時推排發酵液沿著該些槳葉的軸向A運動，以便實現攪拌發酵液內固體原料的目的。但現有的攪拌器I存在排液量(包含渦旋排流量)小、排液效率(單位功耗的排液量)低的問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的厭氧發酵罐排液量小和排液效率低的缺陷，提供一種攪拌葉輪、包含該攪拌葉輪的攪拌器和包含該攪拌器的厭氧發酵罐，該攪拌葉輪具有排液量大和排液效率高的優點。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題一種攪拌葉輪，其包括多個槳葉，其特點在於，該攪拌葉輪還包括一輪轂，該輪轂上設置有多個連接片，該些槳葉通過該些連接片與該輪轂固定連接，每一槳葉包括有一翼面部和一第一翅片部，該翼面部與該第一翅片部呈160°至175°的夾角。較佳地，該些連接片中相鄰的兩個連接片呈25°至40°的夾角。較佳地，每一槳葉還包括有一第二翅片部，該第二翅片部與該第一翅片部呈160°至175°的夾角。較佳地，該些槳葉與該些連接片螺紋連接，該些連接片與該輪轂一體成型或焊接。較佳地，該些連接片上均設置有加強筋，該輪轂的軸孔上設置有一鍵槽。一種攪拌器，其包括一旋轉軸，其特點在於，該攪拌器還包括如上所述的攪拌葉輪。一種厭氧發酵罐，其包括一空心柱狀的罐體，其特點在於，該厭氧發酵罐內還設置有如上所述的攪拌器，每一旋轉軸的軸線在該旋轉軸的連接區域的法線和該罐體的軸線所確定的平面內具有一第一投影線，每一第一投影線與該第一投影線所對應的法線成20°至70°的夾角。較佳地，每一旋轉軸的軸線在過該旋轉軸的連接區域的法線且垂直該罐體的軸線的平面內具有一第二投影線，每一第二投影線與該第二投影線所對應的法線成20°至70°的夾角。
較佳地，該厭氧發酵罐還包括一擋液裝置，該擋液裝置包括一斜坡面，該斜坡面用於阻擋並反彈射向其的流體。較佳地，該斜坡面為圓錐形或拋物面形。本發明的積極進步效果在於通過將該些槳葉彎折成包含該翼面部和該第一翅片部，且相互呈160°至175°的夾角的結構形式，該攪拌器的徑向排流量(沿槳葉的徑向的排流量)和軸向排流量(沿槳葉的軸向的排流量)同時劇增，且能耗較低。


圖1為現有的攪拌器使用時的主視圖。圖2為本發明實施例1的攪拌葉輪的立體圖。圖3為本發明實施例1的攪拌器的立體圖。圖4為圖3中的攪拌器的局部視圖。圖5為本發明實施例1的厭氧發酵罐的主視圖。圖6為本發明實施例1的厭氧發酵罐的俯視圖。圖7為本發明實施例1的另一結構的厭氧發酵罐的主視圖。圖8為本發明 實施例2的攪拌葉輪的立體圖。附圖標記說明現有的攪拌器I旋轉軸11旋轉頭12槳葉120流體波10四周R軸向A實施例1的攪拌葉輪2槳葉21輪轂22旋轉軸23翼面部211第一翅片部212連接片221加強筋222鍵槽223第一起折邊2121第二起折邊2122連接鍵224密封板225螺釘226第一投影線231第二投影線232攪拌葉輪20翼面部2011第一翅片部2012第二翅片部2013實施例1的厭氧發酵罐3罐體31軸線32法線33流體波34下傾分流35擋液裝置36下滑分流37迴旋分流38支撐杆件39
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。實施例1如圖2所示，本實施例的攪拌葉輪2包括三個槳葉21和一輪轂22，該輪轂上焊接有三個連接片221，該些槳葉21通過該些連接片221與該輪轂22固定連接。該些槳葉21與該些連接片221螺紋連接。該些連接片221上均勻設置有加強筋222，該輪轂22的軸孔上設置有一鍵槽223。每一槳葉21包括有一翼面部211和一第一翅片部212。需要指出的是該第一翅片部212的第一起折邊2121的寬度佔該槳葉寬度的1/2，該第一翅片部212的第二起折邊2122的長度佔該槳葉長度的1/2 4/5最佳。如圖3所示，該 輪轂22通過該鍵槽223與一旋轉軸23固定連接，以便形成本實施例的攪拌器。相鄰兩個連接片221之間互相呈夾角δ，夾角δ的取值範圍為25°至40°。該翼面部211與該第一翅片部212互相呈夾角Y，夾角Y的取值範圍為160°至175°。本實施例的攪拌器的具體安裝結構如圖4所示，即攪拌葉輪2的輪轂22通過一連接鍵224與該旋轉軸23固定連接，並使用密封板225和螺釘226進行加固處理。通過將該些槳葉彎折成包含該翼面部211和該第一翅片部212的結構形式，該攪拌器的徑向排流量(沿槳葉的徑向的排流量)和軸向排流量(沿槳葉的軸向的排流量)同時劇增。如圖5所示，本實施例的厭氧發酵罐3包括一罐體31、多個如上所述的攪拌器和一擋液裝置36。該罐體31具有一軸線32。每一攪拌器通過其旋轉軸23與該罐體31的內壁面的一連接區域固定連接。該擋液裝置36包括至少一斜坡面，該些斜坡面用於阻擋並反彈射向其的流體。如圖5所示，每一旋轉軸23的軸線在其連接區域的法線33與該軸線32所形成平面內的投影為第一投影線231。該第一投影線231與該法線33的夾角為α，α取值範圍為20。至70°，因此該旋轉軸23具有沿著圓柱形的罐體軸向的傾斜，即軸向傾斜。由於旋轉軸23具有軸向傾斜，使用時，該流體波34具有排向該擋液裝置36的下傾分流35，該下傾分流35在撞擊該擋液裝置36後形成下滑分流37和迴旋分流38，進而促使發酵液形成沿著罐體軸向的翻滾混合，最終實現該厭氧發酵罐3底部的均勻攪拌和原料不沉積。如圖6所示，每一旋轉軸23的軸線在過其連接區域的法線33且垂直於該軸線32的平面內的投影為第二投影線232。該第二投影線232與該法線33的夾角為β，β取值範圍也為20°至70°，因此該旋轉軸23具有沿著罐體徑向的傾斜，即徑向傾斜。由於旋轉軸23具有徑向傾斜，使用時，該些攪拌器除了對發酵液單獨地進行局部旋轉攪拌外，還具有局部的渦旋分流350，該些局部的渦旋分流350共同作用，帶動發酵液繞著罐體的軸線32整體渦旋運動，因此形成發酵液沿著罐體徑向的翻滾混合，發酵液經過罐體徑向的翻滾混合後均勻度得到了進一步地提高。綜上可知，為了做好厭氧發酵罐內的總體混合，不僅運用了在兩維度斜插攪拌器的方式，即沿著厭氧發酵罐軸向和徑向都傾斜，還改進了攪拌葉輪的結構並且運用了擋液裝置。另外，結合發酵液內原有的氣泡浮動和厭氧發酵罐內外之間的液體循環，本實施例的厭氧發酵罐不僅能夠使得培養基和菌體得到充分的混合，還能夠大大地降低能耗。
從能耗來說,在同等攪拌排液能力的情況下，本實施例的厭氧發酵罐的攪拌能耗降低至44kw，厭氧發酵罐的體積為3500m3，也就是發酵液充分混合的運行能耗僅為O. 012kw/m3 (44kw/3500m3),因此單位體積攪拌功率極低，即排液效率較高。如圖7所示，在本實施例的厭氧發酵罐內，該擋液裝置36還可以採用開口向下拋物面的形式，此時擋液裝置36的底部需要支撐杆件39，支撐杆件可以使用市售的工字鋼。實施例2如圖8所示，與本實施例的攪拌葉輪20和實施例1的攪拌葉輪2具有多處相同部分，例如包括一翼面部2011和一第一翅片部2012，這些相同部分不再贅述。本實施例和實施例I的區別在於每一槳葉還包括有一第二翅片部2013，該第二翅片部2013與該翼面部2011互相呈夾角ε，夾角ε的取值範圍為160°至175°。該第一翅片部2012與該第二翅片部2013互相呈夾角ζ ,夾角ζ的取值範圍為160°至175°。通過將該些槳葉彎折成包含該翼面部、該第一翅片部和該第二翅片部的的結構形式，該攪拌器的軸向排液流量(沿槳葉的軸向的排液流量)又進一步地增加。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護 範圍。
權利要求
1.一種攪拌葉輪，其包括多個槳葉，其特徵在於，該攪拌葉輪還包括一輪轂，該輪轂上設置有多個連接片，該些槳葉通過該些連接片與該輪轂固定連接，每一槳葉包括有一翼面部和一第一翅片部，該翼面部與該第一翅片部呈160°至175°的夾角。
2.如權利要求1所述的攪拌葉輪，其特徵在於，該些連接片中相鄰的兩個連接片呈25°至40°的夾角。
3.如權利要求1所述的攪拌葉輪，其特徵在於，每一槳葉還包括有一第二翅片部，該第二翅片部與該第一翅片部呈160°至175°的夾角。
4.如權利要求1所述的攪拌葉輪，其特徵在於，該些槳葉與該些連接片螺紋連接，該些連接片與該輪轂一體成型或焊接。
5.如權利要求1所述的攪拌葉輪，其特徵在於，該些連接片上均設置有加強筋，該輪轂的軸孔上設置有一鍵槽。
6.一種攪拌器，其包括一旋轉軸，其特徵在於，該攪拌器還包括權利要求1-5中任意一項所述的攪拌葉輪。
7.一種厭氧發酵罐，其包括一空心柱狀的罐體，其特徵在於，該厭氧發酵罐內還設置有權利要求6所述的攪拌器，每一旋轉軸的軸線在該旋轉軸的連接區域的法線和該罐體的軸線所確定的平面內具有一第一投影線，每一第一投影線與該第一投影線所對應的法線成20°至70°的夾角。
8.如權利要求7所述的厭氧發酵罐，其特徵在於，每一旋轉軸的軸線在過該旋轉軸的連接區域的法線且垂直該罐體的軸線的平面內具有一第二投影線，每一第二投影線與該第二投影線所對應的法線成20°至70°的夾角。
9.如權利要求7所述的厭氧發酵罐，其特徵在於，該厭氧發酵罐還包括一擋液裝置，該擋液裝置包括一斜坡面，該斜坡面用於阻擋並反彈射向該斜坡面的流體。
10.如權利要求9所述的厭氧發酵罐，其特徵在於，該斜坡面為圓錐形或拋物面形。
全文摘要
本發明提供一種攪拌葉輪、包含該攪拌葉輪的攪拌器和包含該攪拌器的厭氧發酵罐，該攪拌葉輪包括多個槳葉和一個輪轂，該輪轂上設置有多個連接片，該些槳葉通過該些連接片與該輪轂固定連接，每一槳葉包括有一翼面部和一第一翅片部，該翼面部與該第一翅片部呈160°至175°的夾角。通過將該些槳葉彎折成包含該翼面部和該第一翅片部，且相互呈160°至175°的夾角的結構形式，本發明的攪拌葉輪的徑向排流量(沿槳葉的徑向的排流量)和軸向排流量(沿槳葉的軸向的排流量)劇增，且耗用較低的能量。
文檔編號B01F15/00GK103041742SQ201210476998
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者朱澤霖, 石榮華, 虞軍 申請人:上海亞達發攪拌設備有限公司