專利名稱：一種自吸式氣液混合葉輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣液混合設備，特別是一種自吸式氣液混合葉輪。
背景技術：
自吸氣式氣液混合葉輪是利用葉輪在液下高速旋轉過程中產生的負壓，將氣體從驅動葉輪的空心軸、或軸外的套筒引至葉輪處，并通過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反應領域，提高傳質效率、簡化設備結構；還可以用于液液分離及液固分離等相分離領域，如去除污水中的固體物、油及纖維等污染物，可以使污染物粘附于微氣泡上，并隨微氣泡上升至水面，實現(xiàn)污染物分離及水凈化目的。由于氣液混合葉輪同時具有引氣、氣液混合等功能，可以簡化設備結構，取消傳統(tǒng)設備中的各種附屬設備， 無論在經濟上、還是在技術上均具有明顯的優(yōu)勢，可廣泛應用于水處理、廢氣處理、化工、冶金、造紙等領域，并形成多種專用設備，如廢水生化處理設備、氣浮機，廢氣凈化設備，以及化工、制藥、冶金、食品、造紙等領域內的氣液反應設備等。自吸式氣液混合葉輪的關鍵在于葉輪結構，不僅應吸氣量大、氣液混合效果好，而且應防止堵塞。US5091083、US5242600、US3414245等公開的葉輪包括多個空心葉片，布氣孔設置在葉片頂端的后側，它利用葉輪旋轉時在葉片后側產生的真空旋渦，將空氣引入葉輪并經布氣孔釋放至水中；這種葉輪真空度低、吸氣量小，而且無吸排水能力，僅靠葉輪的攪拌作用分散氣泡，氣液混合及分散效果差；葉片上的布氣孔易堵塞，原因是水中污染物易進入真空旋渦，并聚積覆蓋在排氣孔上。US6270061、US4297214、US2246560、US2238139 等公開的葉輪是由上、下蓋板及中間的導流葉片組成，上蓋板設有進水口，空氣入口位于葉輪中心處；它利用葉輪吸排水過程中葉輪中心處產生的負壓區(qū)吸入空氣，并在葉輪內部與水混合后從周邊排出；該葉輪的問題是吸氣量與吸排水量存在著不能同時增加的矛盾，葉輪轉數(shù)或吸入的空氣量不能過大，原因是葉輪進水口和進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，隨著轉數(shù)增加或空氣吸入量加大，氣水混合物密度急劇下降， 并在中心處產生氣穴，負壓區(qū)的真空度隨之降低甚至消失、并出現(xiàn)大幅度波動，空氣吸入量及吸排水量也隨之減少并發(fā)生劇烈波動，設備也因此發(fā)生振動并處于不穩(wěn)定運行狀態(tài)。 US1526596、US1374445等公開的葉輪是由上、下蓋板及中間的導流葉片組成，下蓋板設有進水口，其吸氣機理與US6270061等公開的葉輪類似，葉輪轉數(shù)或吸入的空氣量也不能過大。 US5358671、US4959183、US4551285、US4668382、US4425232、US2217231 等公開的葉輪是由上蓋板與下葉片組成，這種敞開式葉輪也是利用葉輪中心處產生的負壓區(qū)引入空氣，空氣吸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 等公開的是空心盤狀葉輪，其布氣孔(或空氣通道)位于空心盤的周邊或上、下蓋板上，主要依靠空氣本身產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，吸氣能力小，需要在較高的轉數(shù)下運行， 并且無吸排液能力，氣液混合效果差。US5318360、US3070229、US4193949、US382702等公開的葉輪，是由上、下蓋板及導流葉片等組成，其布氣孔(或排氣通道)位于葉輪周邊或導流葉片外側的上蓋板和下蓋板上，雖然葉輪具備了良好的吸排水能力，但布氣孔所在區(qū)域的真空度低，引氣效果較差。CN200410050799. 1和CN200610134150. 7公開了幾種新型引氣式葉輪，在空心圓盤頂部的上蓋板和/或底部的下蓋板上安裝導流葉片，布氣孔設置在所在的蓋板上，并且位于導流葉片旋轉方向的后側，其葉輪引氣量大，氣液混合效果好。但由于下蓋板和上蓋板空間有限，布氣孔數(shù)量和排列方式都受到限制，不能充分利用葉輪旋轉時導流葉片后側產生的負壓以及導流葉片間水流變線產生的負壓進一步提高其引氣量，以提高氣引氣性能。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種自吸氣式氣液混合葉輪。該葉輪具有吸氣量大、能耗低、葉輪無堵塞等特點。本發(fā)明的氣液混合葉輪主要是由空心連軸接頭、空心盤、空心導流葉片、環(huán)形導流板組成?？招倪B軸接頭的孔道與空心盤的內部空間相通；空心盤由上蓋板、下蓋板及筒體組成；空心盤下蓋板下側密封連接空心導流葉片，與空心導流葉片對應位置的下蓋板開設與空心導流葉片內部空間連通的通道，空心導流葉片下端設置環(huán)形導流板，空心導流葉片旋轉方向的后方一側葉片設置布氣孔。本發(fā)明氣液混合葉輪中，空心導流葉片具有一內部空間，該內部空間上側與空心盤相通，空心導流葉片旋轉方向的后方一側葉片通過布氣孔與空心導流葉片外部相通，其余部分為密封結構。本發(fā)明氣液混合葉輪中，空心導流葉片的橫截面可以是適宜的形狀，如等邊倒三角形、后傾式倒三角形、不規(guī)則倒三角形、梯形、不規(guī)則梯形、平行四邊形等適宜的形狀。空心盤下蓋板上與空心導流葉片之間的通道形狀優(yōu)選與空心導流葉片橫截面相同?？招膶Я魅~片數(shù)量可以根據(jù)氣液混合葉輪的規(guī)模設置1 50個，優(yōu)選為2 30個。本發(fā)明氣液混合葉輪中，所述的布氣孔可以沿葉輪軸線方向設置一排或多排。布氣孔的數(shù)目和排列方式也可以在空心導流葉片旋轉方向后方一側葉片上做任意改變。本發(fā)明氣液混合葉輪中，空心導流葉片上端與空心圓盤的下蓋板相連，下端與環(huán)形導流板相連，兩個相鄰空心導流葉片之間形成水流通道。本發(fā)明氣液混合葉輪中，環(huán)形導流板為中心具有圓形進水口(或進液口)的平板或錐形板；其外形可以根據(jù)需要采用任意形狀，但一般選擇圓形。環(huán)形導流板與空心導流葉片連接，導流板的內外圓所形成的環(huán)形區(qū)域面積至少能封閉空心導流葉片下端。環(huán)形導流板可以防止水流從空心導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)形導流板還可以減小水體對空心導流葉片的拖曳，降低葉輪的功耗。本發(fā)明空心圓盤和空心導流葉片可以是整體結構，也可以由相應的零部件焊接而成。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠克服由于空心盤下蓋板面積有限而造成的布氣孔數(shù)量的限制，充分利用空心導流葉片旋轉方向后方一側葉片的面積，可以大大增加布氣孔的數(shù)量，并且可以通過增加空心導流葉片高度而任意增加布氣孔的數(shù)目和改變排列方式?？梢猿浞掷昧巳~輪旋轉時導流葉片后側產生的負壓、導流葉片間水流變線產生的負壓、以及水流在圓盤表面產生的剪切作用引入空氣，葉輪的引氣量大、氣液混合效果好，不僅在低轉數(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數(shù)提高而同時增加，引氣量大小調節(jié)方便，另外水流剪切作用還可以防止布氣孔堵塞。該葉輪可以在水處理領域內應用，如用作氣浮機、生化曝氣機等，也可以在廢氣處理、冶金、化工、造紙等領域內應用。


圖1為本發(fā)明的一種自引氣式氣液混合葉輪的縱剖面主視圖。圖2為圖1的A-A方向視圖。圖3為本發(fā)明另一種空心導流葉片結構的橫剖面圖。圖4為本發(fā)明第三種空心導流葉片結構的橫剖面圖。圖5為本發(fā)明氣液混合葉輪外形結構立體圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的結構及運行方式。如圖1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、空心導流葉片6，環(huán)形導流板7組成；其中上蓋板2、筒體3、下蓋板5構成葉輪的圓筒形空心盤；下蓋板5圓周均勻分布有若干與空心導流葉片6對應的“ ▽ ”形開口 ；空心導流葉片6為截面與下蓋板5上“ ▽ ”形開口同形的中空結構，空心導流葉片6上端“ ▽ ”形開口與下蓋板5上“▽”形開口密封連接，與空心盤內部空間相通；下端“ ▽”形開口被環(huán)形導流板7封閉。布氣孔4設置在空心導流葉片旋轉方向的后方一側導流葉片上。圖1 圖4視圖中，從中可見空心導流葉片6和環(huán)形導流板7的形式和位置。箭頭方向為葉輪旋轉方向，布氣孔4的位置。所述空心導流葉片還可以采用其他形式。在驅動電機及空心軸的帶動下，葉輪在液體內以一定的速度旋轉，并在葉輪內部產生負壓，空氣由空心連軸接頭1進入葉輪，通過空心圓盤下蓋板5上的開口進入空心導流葉片，經布氣孔4以微氣泡形式分散于液體中。環(huán)形導流板7中心處的開孔為葉輪的吸水口(或吸液口)，環(huán)形導流板7與導流葉片6、下蓋板5形成封密的水流通道(或液體通道)，有效地防止水流從導流葉片底端或頂端滑漏，提高了葉輪內部的水流速度和真空度，同時也降低了水體對葉輪拖曳。增加環(huán)形導流板后，葉輪內部的真空度可以達到極限真空度(0. IMPa左右)，不僅引氣量明顯提高，而且功耗降低。
權利要求
1.一種自吸式氣液混合葉輪，其特征在于由空心連軸接頭、空心盤、空心導流葉片、 環(huán)形導流板組成；空心連軸接頭的孔道與空心盤的內部空間相通；空心盤由上蓋板、下蓋板及筒體組成；空心盤下蓋板下側密封連接空心導流葉片，與空心導流葉片對應位置的下蓋板開設與空心導流葉片內部空間連通的通道，空心導流葉片下端設置環(huán)形導流板，空心導流葉片旋轉方向的后方一側葉片設置布氣孔。
2.按照權利要求1所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心導流葉片具有一內部空間，該內部空間上側與空心盤相通，空心導流葉片旋轉方向的后方一側葉片通過布氣孔與空心導流葉片外部相通，其余部分為密封結構。
3.按照權利要求1或2所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心盤下蓋板上與空心導流葉片之間的通道形狀與空心導流葉片橫截面相同。
4.按照權利要求1或2所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心導流葉片數(shù)量設置1 50個。
5.按照權利要求1或2所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心導流葉片數(shù)量設置2 30個。
6.按照權利要求1所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于布氣孔沿葉輪軸線方向設置一排或多排。
7.按照權利要求1所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心導流葉片上端與空心圓盤的下蓋板相連，空心導流葉片下端與環(huán)形導流板相連，兩個相鄰空心導流葉片之間形成水流通道。
8.按照權利要求1所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于環(huán)形導流板為中心具有圓形進水口的平板或錐形板，其外形為圓形。
9.按照權利要求1或8所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于環(huán)形導流板與空心導流葉片連接，導流板的內外圓所形成的環(huán)形區(qū)域面積至少能封閉空心導流葉片下端。
10.按照權利要求1所述的自吸式氣液混合葉輪，其特征在于空心圓盤和空心導流葉片是整體結構，或者由相應的零部件焊接而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自吸式氣液混合葉輪，該葉輪由空心連軸接頭、空心盤、空心導流葉片、環(huán)形導流板組成；空心連軸接頭的孔道與空心盤的內部空間相通；空心盤由上蓋板、下蓋板及筒體組成；空心盤下蓋板下側密封連接空心導流葉片，與空心導流葉片對應位置的下蓋板開設與空心導流葉片內部空間連通的通道，空心導流葉片下端設置環(huán)形導流板，空心導流葉片旋轉方向的后方一側葉片設置布氣孔。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明氣液混合葉輪具有吸氣量大、能耗低、葉輪無堵塞等優(yōu)點。
文檔編號B01F3/04GK102451625SQ20101051431
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者劉春陽, 回軍, 趙景霞, 韓建華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院