用於多層攪拌槳的自旋導流裝置的製作方法
2023-12-12 08:07:02 1
專利名稱：用於多層攪拌槳的自旋導流裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液相、氣相和固相等多相體系中的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，廣泛適用於石油化工、環境工程、生物以及製藥等行業。
目前被廣泛使用於石油化工、環境工程、生物以及製藥等行業中的多層槳攪拌裝置，其多層槳間流場的合理耦合是一個複雜和有待解決的問題，與槳間距、流體流型、攪拌槳型式等因素均有關係。以槳間距為例，當槳間距小時，各槳產生的流場相互影響大，使得各槳平均消耗的功率增大，其效能明顯降低；當槳間距大時，各槳產生的流場相互作用小，槳間存在靜止的「死區」，會導致多層槳攪拌裝置內的整體循環差。若有分散相〔如氣相、固相或第二液相〕存在時，待分散相在槽內不易分散均勻，相間接觸及傳質效果差，其裝置的有效利用體積減小。
針對該問題，專利號為US3,815,879的美國專利提出了一種在多層攪拌槳的各槳上分別安裝固定式導流筒的方法予以解決，但該方法易導致分段循環，在兩攪拌槳間仍有靜止的「死區」存在，未能完全解決問題。
本發明目的在於提供一種能增強多層槳攪拌效率，使得各槳的效能提高，使多層槳攪拌裝置的整體循環好，分散相分散均勻，傳質效果好，但又降低其能耗的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置。
本發明的實施方案如下本發明提供的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於包括支承軸套、支承臂、限位件及導流元件；支承軸套為一空心圓柱體，套裝在攪拌軸上，位於兩攪拌槳之間沿攪拌軸旋轉；限位件為一空心圓柱體，固定在攪拌軸上，位於支承軸套的下面；長度相等的支承臂徑向固定安裝在支承軸套外壁上，其外端部安裝有導流元件；導流元件可為弧形導流片或內壁上帶有擋板的導流筒；所述的弧形導流片的弧形面貼在支承臂的外端部固定安裝，或垂直於支承臂固定安裝在支承臂的端部，此時，其弧形面相對軸心向外突出，整體呈橢球形；所述導流筒內壁上的擋板與導流筒等高或不等高，可平行或傾斜於導流筒軸線安裝；所述的導流筒內壁與支承臂外端相連。
本發明提供的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，可使各槳的效能提高，使多層槳攪拌裝置的整體循環好，分散相分散均勻，傳質效果好，又降低其能耗。
下面結合附圖及實施例進一步描述本發明附
圖1為目前通常使用的雙層45°折葉槳攪拌裝置結構示意圖；附圖2為本發明用於雙層槳攪拌裝置的實施例結構示意圖；附圖3為本發明用於雙層槳攪拌裝置另一實施例結構示意圖；附圖4為本發明用於雙層槳攪拌裝置又一實施例結構示意圖；附圖5為本發明用於雙層槳攪拌裝置再一實施例結構示意圖；附圖6為本發明用於雙層槳攪拌裝置其它實施例結構示意圖；附圖7為目前通常使用的雙層槳表面曝氣式攪拌裝置結構示意圖；附圖8為本發明用於雙層槳表面曝氣式攪拌裝置的結構示意圖。
其中上遊槳1下遊槳2 攪拌軸3攪拌槽擋板4支承軸套5支承臂6限位件7弧形導流片81 導流筒82導流筒擋板91、92、93、94表面曝氣槳11下遊分散槳21由圖可知，本發明提供的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於包括支承軸套5、支承臂6、限位件7及導流元件；支承軸套5為一空心圓柱體，套裝在攪拌軸3上，位於兩攪拌槳之間，即上遊槳1和下遊槳2之間；限位件7為一空心圓柱體，固定在攪拌軸3上，位於支承軸套5的下面；長度相等的支承臂6徑向固定安裝在支承軸套5外壁上，支承臂5的外端部安裝導流元件；導流元件可以是弧形導流片81，也可以是內壁上帶有擋板的導流筒82；所述的弧形導流片81的弧形面可緊貼在支承臂6的外端部固定安裝，也可垂直於支承臂6固定安裝在支承臂6的端部，此時，其弧形面相對軸心向外突出，呈橢球形；所述導流筒82中的擋板91與導流筒82等高或不等高，可平行或傾斜於導流筒82軸線安裝在導流筒82內壁上；所述的導流筒82內壁與支承臂6外端相連。
圖1為目前通常使用的雙層45°折葉槳攪拌裝置的結構示意圖，圖2為安裝了本發明的雙層槳攪拌裝置的結構示意圖。圖2所示實施例中的導流元件為弧形導流片81，其弧形面緊貼在支承臂6的外端部固定安裝，數量為6個，弧形導流片81的橫向投影高度為80mm，寬度為20mm，兩側對稱的弧形導流片81的外邊距為65mm；限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸3上。針對單液相體系，以雙層45°折葉槳攪拌裝置為例(如圖1所示)，當兩槳間距較小時，上下槳產生的流場相互影響大，各槳平均消耗的功率和效能低於單槳；將本發明的自旋導流裝置安裝在上遊槳1和下遊槳2間的攪拌軸3上(如圖2所示)，可使上遊槳1產生的部分徑向液流經弧形導流片81改變方向，以比較合適的流向進入下遊槳2，改善下遊槳2的效率，提高了各槳的平均功耗和效能。實驗證明，使用圖1中的裝置，其攪拌功率為0.798W，採用本發明後的裝置(如圖2所示)，其攪拌功率為1.016W，功率增加了27.3％。
圖3為本發明用於雙層槳攪拌裝置另一實施例結構示意圖。由圖3可知，導流元件為內壁上帶有擋板91的導流筒82，導流筒82高度為105mm，內徑為62mm，導流筒擋板91數量為6片，高度為105mm，寬度為6mm，限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸3上。
圖4為本發明用於雙層槳攪拌裝置又一實施例結構示意圖。由圖4可知，導流元件為內壁上帶有擋板92的導流筒82，導流筒82高度為105mm，內徑為62mm，導流筒擋板92數量為6片，高度為80mm，寬度為6mm，限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸3上。
圖5為本發明用於雙層槳攪拌裝置再一實施例結構示意圖。由圖5可知，導流元件為內壁上帶有擋板93的導流筒82，導流筒82高度為105mm，內徑為62mm，導流筒擋板93數量為6片，寬度為6mm，擋板投影高度為60mm，投影寬度為10mm，擋板上端距導流筒82上端面距離為10mm，限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸3上。
圖6為本發明用於雙層槳攪拌裝置其它實施例結構示意圖。由圖6可知，導流元件為內壁上帶有擋板94的導流筒82，導流筒82高度為105mm，內徑為62mm，導流筒擋板94數量為12片，高度為35mm，寬度為6mm，每兩片為一組，共6組進行安裝，每組中兩片擋板間距為10mm，上方擋板上端距導流筒82的上端面距離為10mm，限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸3上。
針對氣、液、液三相體系，以雙層槳表面曝氣裝置為例(如圖7所示)，在輕液相體積分率較大的情況下，兩液相的完全混合需要較大的攪拌轉速，氣相分散不均勻，兩槳間流場耦合不好，槽內整體循環較差。將本發明的自旋導流裝置安裝在其攪拌軸3上、位於表面曝氣槳11和下遊分散槳21間(如圖3、圖4、圖5、圖6所示)，上層輕液相經導流筒82進入下遊分散槳21，使得兩液相的分散混合較為容易，吸入的氣相流經導流筒82進入下遊分散槳21，經下遊分散槳21分散到槽底及四周，使得氣相分散均勻，傳質效果得到改善，槽內流體整體循環較好。實驗證明，使用圖7中的裝置，其單位液相體積、單位功耗下的氣液傳質係數為0.0084s-1/(W/L)，採用本發明後的裝置(如圖3、圖4、圖5、圖6所示)，其單位液相體積、單位功耗下的氣液傳質係數分別為0.014s-1/(W/L)、0.012s-1/(W/L)、0.015s-1/(W/L)、0.010s-1/(W/L)，分別增大了67％、43％、78％、19％。
圖7為目前通常使用的雙層槳表面曝氣式攪拌裝置結構示意圖，圖8為本發明用於雙層槳表面曝氣式攪拌裝置的結構示意圖，圖8所示實施例的導流元件為弧形導流片81，其弧形面垂直於支承臂6固定安裝在支承臂6的外端，數量為6個，弧形方向相對軸心向外突出，整體呈橢球形，其橫向投影高度為100mm，葉片寬度為21mm，限位件7固定安裝在支承軸套5下面的攪拌軸上。
針對氣液相體系，以通常使用的雙層槳表面曝氣式裝置為例(如圖7所示)，上遊槳和下遊槳間流場耦合不好，槽內整體循環較差，氣相分散不均勻，多集中於上遊槳周圍及液層上部，而液層深處及槽底部分存在著氣泡無法達到的所謂「死區」，導致氣液分散及傳質效果差，裝置有效體積減小。在表面曝氣槳11和下遊分散槳21間的攪拌軸3上安裝本發明的自旋導流裝置(如圖8所示)，可使表面曝氣槳11產生的高速徑向氣液流經弧形導流片81改變方向，以比較合適的流向進入下遊分散槳21，經下遊分散槳21分散到槽底及四周，使得氣相分散均勻，傳質效果得到改善；且當氣液自旋導流裝置在氣液來流的作用下高速自旋時，在槽內形成一近似封閉的空間，空間內沿軸向向下流動，空間外沿軸向向上流動，從而在槽內形成循環流動，使流場耦合良好，功耗降低。實驗證明，使用圖7中的裝置，其混合時間為2.393s，單位液相體積、單位功耗下的氣液傳質係數為0.0057s-1/(W/L)，採用本發明後的裝置(如圖8所示)，其混合時間為1.730s，混合時間縮短了28％，單位液相體積、單位功耗下的氣液傳質係數為0.016s-1/(W/L)，增大了181％。
權利要求
1．一種用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於包括支承軸套、支承臂、限位件及導流元件；支承軸套為空心圓柱體，套裝在攪拌軸上，位於兩攪拌槳之間沿攪拌軸旋轉；限位件為空心圓柱體，固定在攪拌軸上，位於支承軸套下面；長度相等的支承臂徑向固定安裝在支承軸套外壁上，支承臂的外端部安裝導流元件。
2．按權利要求1所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流元件為弧形導流片。
3．按權利要求1所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流元件為其內壁上帶有擋板的導流筒。
4．按權利要求2所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的弧形導流片的弧形面貼在支承臂的外端部固定安裝。
5．接權利要求2所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的弧形導流片的弧形面垂直於支承臂固定安裝在支承臂的端部，其弧形方向為相對軸心向外突出，整體呈橢球形。
6．按權利要求3所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流筒內壁上的擋板與導流筒等高。
7．按權利要求3所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流筒內壁上的擋板與導流筒高度不相等。
8．按權利要求3所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流筒內壁上的擋板傾斜於導流筒軸線安裝。
9．按權利要求3所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流筒內壁上的擋板平行於導流筒軸線安裝。
10．按權利要求3所述的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置，其特徵在於所述的導流筒內壁與支承臂外端相連。
全文摘要
本發明涉及的用於多層攪拌槳的自旋導流裝置,包括支承軸套、支承臂、限位件及導流元件,支承軸套為套裝在攪拌軸上,位於兩攪拌槳之間沿攪拌軸旋轉的空心圓柱體,限位件為固定在攪拌軸上,位於支承軸套下面的空心圓柱體;長度相等的支承臂徑向固定安裝在支承軸套外壁上,其外端部安裝有導流元件;導流元件為弧形導流片或內壁上帶有擋板的導流筒,可提高各槳效能,整體循環好,分散相分散均勻,傳質效果好,但又降低其能耗。
文檔編號B01F7/18GK1310041SQ0010274
公開日2001年8月29日 申請日期2000年2月22日 優先權日2000年2月22日
發明者毛在砂, 禹耕之, 王蓉 申請人:中國石油化工集團公司, 中國科學院化工冶金研究所