專(zhuān)利名稱(chēng)：自引氣式氣液混合葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣液混合設(shè)備，特別是一種自引氣式氣液混合葉輪。
背景技術(shù)：
自引氣式氣液混合葉輪是利用葉輪在液體中高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)壓，將氣體或空氣從驅(qū)動(dòng)葉輪的空心軸、或軸外的套筒引至葉輪處，并通過(guò)葉輪將氣體以微氣泡的形式分散于液體中。它可以用于氣液間化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，提高傳質(zhì)效率、簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)；還可以用于液液分離及液固分離等相分離過(guò)程，如去除污水中的固體物或油等污染物，可以使污染物粘附于微氣泡上，并隨微氣泡上升至水面，實(shí)現(xiàn)污染物分離及水凈化的目的。由于氣液混合葉輪同時(shí)具有引氣、氣液混合等功能，可以消除傳統(tǒng)設(shè)備中的各種附屬設(shè)備，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)上、還是在技術(shù)上均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于水處理、廢氣處理、化工、冶金、造紙等領(lǐng)域，并形成多種專(zhuān)用設(shè)備，如廢水處理領(lǐng)域內(nèi)的氣浮機(jī)和生化曝氣機(jī)、廢氣吸收與處理設(shè)備、礦物浮選機(jī)、化工領(lǐng)域的氣液接觸設(shè)備等。
自引氣式氣液混合葉輪的關(guān)鍵在于葉輪結(jié)構(gòu)，不僅應(yīng)引氣量大、氣液混合效果好，而且應(yīng)防止堵塞。US5091083、US5242600、US3414245等公開(kāi)的葉輪包括多個(gè)空心葉片，布?xì)饪自O(shè)置在葉片頂端的后側(cè)，它利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在葉片后側(cè)產(chǎn)生的真空旋渦，將空氣引入葉輪并經(jīng)布?xì)饪揍尫胖了?；這種葉輪真空度低、引氣量小，而且無(wú)吸排水能力，僅靠葉輪的攪拌作用分散氣泡，氣液混合效果差；葉片上的布?xì)饪滓锥氯?，原因是水中污染物易進(jìn)入真空旋渦，并聚積覆蓋在排氣孔上。US6270061、US4297214、US2246560、US2238139等公開(kāi)的葉輪是由上、下蓋板及中間的導(dǎo)流葉片組成，上蓋板設(shè)有進(jìn)水口，空氣入口位于葉輪中心處；它利用葉輪吸排水過(guò)程中葉輪中心處產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)引入空氣，并在葉輪內(nèi)部與水混合后從周邊排出；葉輪氣水混合效果好，但葉輪引入的空氣量與吸排水量存在著不能同時(shí)增加的矛盾，并且葉輪轉(zhuǎn)數(shù)或引入的空氣量不能過(guò)大，原因是葉輪進(jìn)水口和進(jìn)氣口均位于葉輪中心區(qū)域，葉輪中心吸入的是氣水混合物，隨著轉(zhuǎn)數(shù)增加或空氣引入量加大，氣水混合物密度急劇下降，并在中心處產(chǎn)生渦旋氣阻，負(fù)壓區(qū)的真空度隨之降低甚至消失、并出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，空氣引入量及吸排水量也隨之減少并發(fā)生劇烈波動(dòng)，設(shè)備處于不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。US1526596、US1374445等公開(kāi)的葉輪是由上、下蓋板及中間的導(dǎo)流葉片組成，下蓋板設(shè)有進(jìn)水口，其引氣機(jī)理與US6270061等公開(kāi)的葉輪類(lèi)似，葉輪轉(zhuǎn)數(shù)或引入的空氣量也不能過(guò)大。US5358671、US4959183、US4551285、US4668382、US4425232、US2217231等公開(kāi)的葉輪是由上蓋板與下葉片組成，這種敞開(kāi)式葉輪也是利用葉輪中心處產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)引入空氣，空氣引入量及氣水混合效果均存在一定的不足。US1413723、US1413724、US3917763、US3650513、US3066921、US2996287、US1345596、US1726125、US5160459等公開(kāi)的是空心盤(pán)狀葉輪，其布?xì)饪?或空氣通道)位于空心盤(pán)的周邊或上、下蓋板上，主要依靠空氣本身產(chǎn)生的微弱離心力及葉輪表面或周邊與水體的剪切作用引入空氣，引氣能力小，需要在較高的轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)行，并且無(wú)吸排液能力，氣液混合效果差。US5318360、US3070229、US4193949、US382702等公開(kāi)的葉輪，是由上、下蓋板及導(dǎo)流葉片等組成，其布?xì)饪?或排氣通道)位于葉輪周邊或?qū)Я魅~片外側(cè)的上蓋板和下蓋板上，雖然葉輪具備了良好的吸排水能力，但引氣能力依然不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種自引氣式氣液混合葉輪。該葉輪不僅具有引氣量大、能耗低、葉輪無(wú)堵塞等特點(diǎn)，而且引氣量與吸排液量可隨轉(zhuǎn)數(shù)同時(shí)增加，氣液混合效果好。
本發(fā)明的氣液混合葉輪主要由空心連軸接頭、空心圓盤(pán)、導(dǎo)流葉片組成，其中空心連軸接頭與空心圓盤(pán)內(nèi)部相通；空心圓盤(pán)由上蓋板、下蓋板及筒體組成；導(dǎo)流葉片可以安裝在空心圓盤(pán)頂部的上蓋板和/或底部的下蓋板上；布?xì)饪自O(shè)置在導(dǎo)流葉片所在的蓋板上，并且位于導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)。
本發(fā)明的混合葉輪上還可設(shè)有環(huán)形導(dǎo)流板，其中導(dǎo)流葉片一端與空心圓盤(pán)的蓋板相連，另一端與環(huán)形導(dǎo)流板相連，形成特定的水流通道。環(huán)形導(dǎo)流板為中心具有圓形進(jìn)水口(或進(jìn)液口)的平板，該平板的外形可以根據(jù)需要采用任意形狀，但一般選擇圓形。導(dǎo)流板的內(nèi)外圓所形成的環(huán)形區(qū)域面積至少能覆蓋部分導(dǎo)流葉片，最好能完全遮住導(dǎo)流葉片。環(huán)形導(dǎo)流板可以防止水流從導(dǎo)流葉片上端或下端滑漏，提高葉輪的吸排水量及真空度，從而提高引氣量及氣液混合效果；另外環(huán)形導(dǎo)流板還可以減小水體對(duì)葉片的拖曳，降低葉輪的功耗。
本發(fā)明中所述的空心圓盤(pán)內(nèi)可設(shè)有增壓葉片。增壓葉片可以為徑向葉片，也可以采用后傾式直葉片或漸開(kāi)線形彎葉片，數(shù)量可與導(dǎo)流葉片數(shù)量相同，也可以不同。該增壓葉片至少與空心圓盤(pán)內(nèi)部的上蓋板底面、下蓋板頂面和圓筒內(nèi)壁中之一相連接，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。增壓葉片的作用如風(fēng)機(jī)葉片一樣，在隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中其前面產(chǎn)生一定的風(fēng)壓，可以進(jìn)一步提高引氣時(shí)的推動(dòng)力，從而提高葉輪的引氣量。
所述的導(dǎo)流葉片可以為徑向葉片，也可以采用后傾式直葉片或漸開(kāi)線形彎葉片。葉片數(shù)量可以設(shè)置有1～12個(gè)，最好為3～8個(gè)。
所述的布?xì)饪自O(shè)置在每個(gè)導(dǎo)流葉片后側(cè)的扇形區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選平行于導(dǎo)流葉片設(shè)置一排或多排，最好設(shè)置一排或兩排。
所述的空心圓盤(pán)可以是整體結(jié)構(gòu)，也可以由上蓋板、下蓋板及筒體焊接而成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是充分利用了葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)流葉片后側(cè)產(chǎn)生的負(fù)壓、導(dǎo)流葉片間水流變線產(chǎn)生的負(fù)壓、以及水流在圓盤(pán)表面產(chǎn)生的剪切作用引入空氣，葉輪的引氣量大、氣水混合效果好，不僅在低轉(zhuǎn)數(shù)下即可引入大量空氣，而且引氣孔不在葉輪的中心區(qū)域，葉輪中心吸入的僅為水(或液體)，真空度大小不受其它因素限制，空氣引入量與吸排液量可以隨轉(zhuǎn)數(shù)提高而同時(shí)增加，引氣量大小調(diào)節(jié)方便，另外水流剪切作用還可以防止布?xì)饪锥氯?br> 該葉輪可以在水處理領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，如用作氣浮機(jī)葉輪、生化曝氣機(jī)葉輪等，也可以在廢氣處理、冶金、化工、造紙等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖2為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖3為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖4為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖5為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖6為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖7為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的主視圖。
圖8為本發(fā)明空心圓盤(pán)下蓋板布?xì)饪资疽鈭D。
圖9為本發(fā)明空心圓盤(pán)上蓋板布?xì)饪资疽鈭D。
圖10為本發(fā)明空心圓盤(pán)內(nèi)增壓葉片分布示意圖。
圖11US5318360中的圖1。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式。
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明自引氣氣液混合葉輪由空心連軸接頭1、上蓋板2、筒體3、下蓋板5、導(dǎo)流葉片6或/和導(dǎo)流葉片8組成，其中上蓋板2、筒體3、下蓋板5構(gòu)成葉輪的空心圓盤(pán)；導(dǎo)流葉片6和布?xì)饪?設(shè)置在下蓋板5上，并且布?xì)饪?位于導(dǎo)流葉片6旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)；導(dǎo)流葉片8和布?xì)饪?設(shè)置在上蓋板2上，并且布?xì)饪?位于導(dǎo)流葉片8旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)。在每個(gè)導(dǎo)流葉片的后側(cè)均可以設(shè)置一排平行于導(dǎo)流葉片的布?xì)饪?，但為了提高葉輪的引氣量，也可以在葉輪后側(cè)的扇形區(qū)域設(shè)置更多的布?xì)饪?。圖8為下蓋板5上的布?xì)饪?及導(dǎo)流葉片6位置示意圖。圖9為上蓋板2上的布?xì)饪?及導(dǎo)流葉片8位置示意圖。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)及空心軸的帶動(dòng)下，葉輪在液體內(nèi)以一定的速度旋轉(zhuǎn)，并在葉輪內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，空氣由空心連軸接頭1進(jìn)入葉輪，并通過(guò)空心圓盤(pán)下蓋板5上的布?xì)饪?和/或上蓋板2上的布?xì)饪?以微氣泡形式分散于液體中。
如圖4、圖5、圖6、圖7所示，本發(fā)明自引氣氣液混合葉輪由空心連軸接頭1、上蓋板2、筒體3、下蓋板5、導(dǎo)流葉片6或/和導(dǎo)流葉片8組成，為提高引氣量及氣液混合效果，氣液混合葉輪還可以進(jìn)一步包括環(huán)形導(dǎo)流板10或/和環(huán)形導(dǎo)流板11，其中環(huán)形導(dǎo)流板10與下蓋5上的導(dǎo)流葉片6相連；環(huán)形導(dǎo)流板11與上蓋板2上的導(dǎo)流葉片8相連。下蓋板5上的布?xì)饪?及導(dǎo)流葉片6位置如圖8所示，上蓋板2上的布?xì)饪?及導(dǎo)流葉片8位置如圖9所示，布?xì)饪拙挥趯?dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)。環(huán)形導(dǎo)流板10和環(huán)形導(dǎo)流板11中心處的開(kāi)孔為葉輪的吸水口(或吸液口)。環(huán)形導(dǎo)流板10與導(dǎo)流葉片6、下蓋板5形成封密的水流通道(或液體通道)，環(huán)形導(dǎo)流板11與導(dǎo)流葉片8、上蓋板2也形成封密的水流通道，有效地防止水流從導(dǎo)流葉片底端或頂端滑漏，提高了葉輪內(nèi)部的水流速度和真空度，同時(shí)也降低了水體對(duì)葉輪拖曳。增加環(huán)形導(dǎo)流板后，葉輪內(nèi)部的真空度可以達(dá)到極限真空度(0.1MPa左右)，不僅引氣量明顯提高，而且功耗很低。
如圖1-圖7所示，本發(fā)明自引氣氣液混合葉輪由空心連軸接頭1、上蓋板2、筒體3、下蓋板5、導(dǎo)流葉片6或/和導(dǎo)流葉片8等組成，其中上蓋板2、筒體3、下蓋板4構(gòu)成葉輪空心圓盤(pán)。為提高引氣量及氣液混合效果，在空心圓盤(pán)內(nèi)可以進(jìn)一步設(shè)置增壓葉片7，增壓葉片7可以通過(guò)與下蓋板4的頂面相連、或/與上蓋板2的底面相連、或/與筒體3的內(nèi)壁相連等連接方式與空心圓盤(pán)固定在一起，并隨葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。增壓葉片7在上蓋板2及下蓋板7上的安裝位置不作嚴(yán)格限定，可以安裝在每?jī)山M布?xì)饪字g，也可以參見(jiàn)圖8所示的位于布?xì)饪仔D(zhuǎn)方向的后側(cè)。安裝增壓葉片后，進(jìn)一步提高了葉輪引氣時(shí)的推動(dòng)力，不僅引氣量增加，而且引氣的壓力可以達(dá)到0.1MPa以上。
權(quán)利要求
1.一種自引氣式氣液混合葉輪，由空心連軸接頭、空心圓盤(pán)、導(dǎo)流葉片組成，其中空心連軸接頭與空心圓盤(pán)內(nèi)部相通，導(dǎo)流葉片安裝在空心圓盤(pán)頂部的上蓋板和/或底部的下蓋板上，其特征在于布?xì)饪自O(shè)置在導(dǎo)流葉片所在的蓋板上，并位于導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的混合葉輪上設(shè)有環(huán)形導(dǎo)流板，其中導(dǎo)流葉片一端與空心圓盤(pán)的蓋板相連，另一端與環(huán)形導(dǎo)流板相連，而且該環(huán)形導(dǎo)流板至少能覆蓋部分導(dǎo)流葉片。
3.按照權(quán)利要求2所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的環(huán)形導(dǎo)流板完全覆蓋導(dǎo)流葉片。
4.按照權(quán)利要求1所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的空心圓盤(pán)內(nèi)設(shè)有增壓葉片。
5.按照權(quán)利要求4所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的增壓葉片與空心圓盤(pán)的上蓋板底面、下蓋板頂面和筒體內(nèi)壁之一相連。
6.按照權(quán)利要求1、2或4所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的布?xì)饪自O(shè)置在每個(gè)導(dǎo)流葉片后側(cè)的扇形區(qū)域內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求6所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的布?xì)饪灼叫杏趯?dǎo)流葉片設(shè)置一排或兩排。
8.按照權(quán)利要求1所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的導(dǎo)流葉片可設(shè)置有1～12個(gè)。
9.按照權(quán)利要求1所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的導(dǎo)流葉片可設(shè)置有3～8個(gè)。
10.按照權(quán)利要求1所述的自引氣式氣液混合葉輪，其特征在于所述的導(dǎo)流葉片為徑向葉片、后傾式直葉片或漸開(kāi)線形彎葉片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自引氣氣液混合葉輪。該葉輪主要由連軸接頭、空心圓盤(pán)、導(dǎo)流葉片構(gòu)成，其中空心圓盤(pán)的上、下蓋板上均可以設(shè)置導(dǎo)流葉片；葉輪的布?xì)饪自O(shè)置導(dǎo)流葉片所在的蓋板上，并且位于在導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)方向的后側(cè)。該葉輪還可設(shè)有環(huán)形導(dǎo)流板和增壓葉片。該葉輪通過(guò)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)壓引入氣體，并將氣體以微氣泡形式分散至液體中，具有引氣量大、氣液混合效果好、能耗低、葉輪無(wú)堵塞等特點(diǎn)，同進(jìn)空氣引入量與吸排液量可以隨轉(zhuǎn)數(shù)提高而同時(shí)增加，引氣量大小調(diào)節(jié)方便。該葉輪可用于廢水處理、廢氣處理及化工等領(lǐng)域內(nèi)氣液混合與氣液反應(yīng)過(guò)程，特別是用作廢水生化處理曝氣機(jī)、氣浮機(jī)及礦物浮選機(jī)葉輪。
文檔編號(hào)C02F5/00GK1765475SQ200410050799
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者韓建華, 回軍, 趙景霞, 王有華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院