CN102233245A - 高效柔性结构气、固、液搅拌机 - Google Patents

Abstract

一种高效柔性结构气、固、液搅拌机。主要解决了现有的搅拌装置气体循环能力有限、分散反应效率低的问题。其特征在于：搅拌器(3)中的中心管(31)外壁上设有隔板(38)，所述的隔板(38)将靠近中心管(31)处的腔室(35)隔成上、下两部分，中心管(31)上设有与隔板(38)下方的腔室(35)相通的通气孔(39)，所述的中心管(31)与空心搅拌轴(2)相连，所述的空心搅拌轴(2)的上方设有进气孔(21)。该高效柔性结构气、固、液搅拌机气体循环能力强、分散反应效率高，同时也改善和提高了高压、高速、高长径比反应釜搅拌的密封性能和使用寿命，能根据工艺对反应的时间要求控制气体循环流量。

Description

高效柔性结构气、固、液搅拌机

技术领域

本发明涉及一种气、固、液物料混合分散搅拌装置，具体涉及一种高效柔性结构气、固、液搅拌机。

背景技术

在化工、制药、环境保护领域很多工艺单元均需进行气、固、液三相反应作业，如氢化、氧化、废气吸收等，由于气、固、液三相反应过程中，涉及到分散、混合、传质、悬浮等化学和物理过程，是搅拌技术领域中最复杂、难度最大的工艺过程。目前，国内外使用的气、固、液搅拌机虽然也有一些自吸出式搅拌器用于气体循环分散、反应，但其吸气和分散的能力除叶片的形状外，主要与速度有关，即气体的吸入量与叶片转速成正比，而一般情况搅拌机的搅拌轴悬臂长度大，采用常规的刚性结构设计造价高、运转不稳定、若增设底支撑结构虽能够解决轴的稳定性，但被搅拌物料中的固相物质很快将轴和底支承上的轴套磨损，搅拌机易振动损坏，这些众多因素的影响，导致气、固、液三相反应搅拌机难以大型化，气体循环能力有限、分散反应效率低，特别是在高温、高压工况条件下所存在的问题尤为严重。中国专利CN200320109378.2公开了一种高效自吸式气液搅拌装置，该装置主要由驱动装置、联轴器、空心搅拌轴、自吸式搅拌器及辅助搅拌器组成，其中的自吸式搅拌器是关键部件，自吸式搅拌器为空心涡轮型或空心风车型，自吸式搅拌器的上、下侧靠近搅拌轴的位置均开设有进液孔，液体从进液孔进入自吸式搅拌器内，再由自吸式搅拌器旋转甩出，在搅拌器内形成负压，气体通过空心搅拌轴被吸入并分散到液体内与其混合。这种装置存在以下缺陷：1、气体被吸入搅拌器后，很快分散到靠近进液孔处的液体内，此处的密度降低负压得以释放，吸气能力差，气体循环能力有限、分散反应效率低；2、釜内底部设置有辅助搅拌器及辅助支撑，在使用过程中带来维修量大、易污染、可靠性差等问题，自吸式搅拌器不能独立完成气、固、液三相搅拌作业。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种高效柔性结构气、固、液搅拌机，该高效柔性结构气、固、液搅拌机主要解决了现有的搅拌装置气体循环能力有限、分散反应效率低的问题，同时也改善和提高了高压、高速、高长径比反应釜搅拌的密封性能和使用寿命，能根据工艺对反应的时间要求控制气体循环流量。

本发明的技术方案是：该高效柔性结构气、固、液搅拌机，包括驱动装置、空心搅拌轴及搅拌器，驱动装置与空心搅拌轴相连，搅拌器主要由中心管、上壁、下壁及叶片组成，上壁和下壁之间被叶片分隔成均匀的腔室，所述的上壁及下壁上靠近中心管处设有与所述的腔室相通的上进液口及下进液口，搅拌器中的中心管外壁上设有隔板，所述的隔板将靠近中心管处的腔室隔成上、下两部分，中心管上设有与隔板下方的腔室相通的通气孔，所述的中心管与空心搅拌轴相连，所述的空心搅拌轴的上方设有进气孔。

所述的上壁向下倾斜，所述的下壁向上倾斜，腔室的纵向截面为内口大外口小的缩口状。

所述的上壁及下壁的边缘处周向均匀固定有小叶片。

所述的小叶片与中心管的轴向呈45°夹角。

所述的下壁的下方固定有气体收集稳定器。

所述的叶片在隔板内的一段为等进螺线，隔板外至上壁和下壁边缘的一段为射线。

所述的驱动装置为磁耦合驱动装置，主要由电机、变速箱、外磁套、内磁套及隔套组成，内磁套置于外磁套内且中间由隔套隔开，外磁套及内磁套分别与动力轴及输出轴相连，输出轴与空心搅拌轴相连。

所述的空心搅拌轴为柔性轴，其实际转数与临界转数之比≥1.3。

所述的空心搅拌轴的进气孔处套有气量调节套，气量调节套上设有与进气孔相对应的通孔，转动气量调节套能够调整进气量。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，在液面上方的气体通过空心搅拌轴、搅拌器的中心管进入到搅拌器的腔室内，搅拌器内的隔板阻隔了吸入气体瞬间完全分散在液体内的可能，保证了上进液口稳定的液体密度,扩大了负压形成的区域，在搅拌器的腔室内等进螺线加射线叶片更有利于形成稳定的负压区，提高了气体循环能力和吸气能力,小叶片的轴向分流促使气泡分散细化，气、固、液三相充分接触反应，气体分散反应效率高。同时磁耦合驱动装置和柔性轴也改善和提高了高压、高速、高长径比反应釜搅拌的密封性能和使用寿命。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是图1中搅拌器3的结构剖视图。

附图3是图2中的A-A剖视图。

附图4是本发明中气量调节套8的安装结构剖视图。

图中1-驱动装置，11-电机，12-变速箱，13-外磁套，14-内磁套，15-隔套，16-动力轴，17-输出轴，2-空心搅拌轴，21-进气孔，3-搅拌器，31-中心管，32-上壁，33-下壁，34-叶片，35-腔室，36-上进液口，37-下进液口，38-隔板，39-通气孔，4-小叶片，5-气体收集稳定器，6-等进螺线，7-射线，8-气量调节套，81-通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2-图4所示，该高效柔性结构气、固、液搅拌机包括驱动装置1、空心搅拌轴2及搅拌器3，驱动装置1与空心搅拌轴2相连，搅拌器3主要由中心管31、上壁32、下壁33及叶片34组成，上壁32和下壁33之间被叶片34分隔成均匀的腔室35，所述的上壁32及下壁33上靠近中心管31处设有与所述的腔室35相通的上进液口36及下进液口37，搅拌器3中的中心管31外壁上设有隔板38，所述的隔板38将靠近中心管31处的腔室35隔成上、下两部分，中心管31上设有与隔板38下方的腔室35相通的通气孔39，所述的中心管31与空心搅拌轴2相连，所述的空心搅拌轴2的上方设有进气孔21。本发明在使用时，液相和固相直接加入到反应釜内，外界气体从搅拌器3下方进入，气体逸出悬浮滞留在液面上方，液面上方的气体通过空心搅拌轴2、搅拌器3的中心管31进入到搅拌器3的腔室35内，搅拌器3内的隔板38阻隔了吸入气体完全分散在液体内，保证了上进液口36处稳定的液体密度,扩大了负压形成的区域，有利于形成稳定的负压区，提高了气体循环能力和吸气能力，使气、固、液三相充分接触反应。搅拌器3能在分散外部进来气体的同时，将聚积滞留在反应釜上部空间未参加反应的气体不断进行内循环分散、反应，并产生强烈轴向分流，加强底部固体悬浮，实现在无需其他辅助搅拌器的配合下，独立完成气、固、液三相搅拌作业，三相分散反应效率高。

由图2所示，所述的上壁32向下倾斜，所述的下壁33向上倾斜，腔室35的纵向截面为内口大外口小的缩口状。上壁32与隔板38之间以及下壁33与隔板38之间均形成射流器，形成稳定的负压区，同时能够获得较高的负压。为了便于加工，也可以将上壁32与下壁33设计成平行状态，但所获得的负压略低。

由图1结合图2、图3所示，所述的上壁32及下壁33的边缘处周向均匀固定有小叶片4。小叶片4能够带动液体形成上下翻滚的涡流，小叶片4的轴向分流促使气泡分散细化，利于气、固、液三相充分接触和分散。

由图1结合图2、图3所示，所述的小叶片4与中心管31的轴向呈45°夹角。此角度是优选实施方式，当然也可以采用其它角度。

由图1结合图2所示，所述的下壁33的下方固定有气体收集稳定器5。气体收集稳定器5为圆管状，气体收集稳定器5与下壁33同中心轴线焊接为一体。气体收集稳定器5将反应釜下方进入的气体收集，促使气体通过搅拌器3逸出，在液体内得到初步分散细化。气体收集稳定器5也起到稳定作用，搅拌器3在旋转时，周围液体对气体收集稳定器5产生阻尼，形成与搅拌器3水平力反方向的阻尼力，抵消了搅拌器3部分水平力，搅拌器3转动更为平稳。

由图3所示，所述的叶片34在隔板38内的一段为等进螺线6，隔板38外至上壁32和下壁33边缘的一段为射线7。搅拌器3根部形成稳定的负压区，搅拌器3内的腔室35向边缘端部逐渐产生大的扩散区和涡流，更有利于形成稳定的负压区，提高了气体循环能力和吸气能力, 促使气泡分散细化，气、固、液三相充分接触反应。

由图1所示，所述的驱动装置1为磁耦合驱动装置，主要由电机11、变速箱12、外磁套13、内磁套14及隔套15组成，内磁套14置于外磁套13内且中间由隔套15隔开，外磁套13及内磁套14分别与动力轴16及输出轴17相连，输出轴17与空心搅拌轴2相连。改善和提高了高压、高速、高长径比反应釜搅拌的密封性能和使用寿命，从本质上避免了泄漏，不会污染环境，减少投资费用。

由图1所示，所述的空心搅拌轴2为柔性轴，其实际转数与临界转数之比≥1.3。实现高速、高长径比反应釜釜内无支承结构，以彻底改变釜内辅助轴承在使用过程中所带来的维修量大、易污染、可靠性差等问题。

由图1结合图4所示，所述的空心搅拌轴2的进气孔21处套有气量调节套8，气量调节套8上设有与进气孔21相对应的通孔81，转动气量调节套8能够调整进气量。根据工艺对反应的时间要求，转动调节套8能够控制气体循环流量，使气体达到合适的需求量，气体、液体、固体充分反应，避免了气体过多产生大量气泡造成气、液、固三相不能充分接触，也避免了气体过少而需要长时间作业才能充分反应。

Claims (9)

1.一种高效柔性结构气、固、液搅拌机，包括驱动装置(1)、空心搅拌轴(2)及搅拌器(3)，驱动装置(1)与空心搅拌轴(2)相连，搅拌器(3)主要由中心管(31)、上壁(32)、下壁(33)及叶片(34)组成，上壁(32)和下壁(33)之间被叶片(34)分隔成均匀的腔室(35)，所述的上壁(32)及下壁(33)上靠近中心管(31)处设有与所述的腔室(35)相通的上进液口(36)及下进液口(37)，其特征在于：搅拌器(3)中的中心管(31)外壁上设有隔板(38)，所述的隔板(38)将靠近中心管(31)处的腔室(35)隔成上、下两部分，中心管(31)上设有与隔板(38)下方的腔室(35)相通的通气孔(39)，所述的中心管(31)与空心搅拌轴(2)相连，所述的空心搅拌轴(2)的上方设有进气孔(21)。

2.根据权利要求1所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的上壁(32)向下倾斜，所述的下壁(33)向上倾斜，腔室(35)的纵向截面为内口大外口小的缩口状。

3.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的上壁(32)及下壁(33)的边缘处周向均匀固定有小叶片(4)。

4.根据权利要求3所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的小叶片(4)与中心管(31)的轴向呈45°夹角。

5.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的下壁(33)的下方固定有气体收集稳定器(5)。

6.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的叶片(34)在隔板(38)内的一段为等进螺线(6)，隔板(38)外至上壁(32)和下壁(33)边缘的一段为射线(7)。

7.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的驱动装置(1)为磁耦合驱动装置，主要由电机(11)、变速箱(12)、外磁套(13)、内磁套(14)及隔套(15)组成，内磁套(14)置于外磁套(13)内且中间由隔套(15)隔开，外磁套(13)及内磁套(14)分别与动力轴(16)及输出轴(17)相连，输出轴(17)与空心搅拌轴(2)相连。

8.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的空心搅拌轴(2)为柔性轴，其实际转数与临界转数之比≥1.3。

9.根据权利要求1或2所述的高效柔性结构气、固、液搅拌机，其特征在于：所述的空心搅拌轴(2)的进气孔(21)处套有气量调节套(8)，气量调节套(8)上设有与进气孔(21)相对应的通孔(81)，转动气量调节套(8)能够调整进气量。

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