一種回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，包括外筒、轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定有葉輪，外筒中設(shè)有內(nèi)筒，內(nèi)筒通過支撐固定在外筒中，內(nèi)筒的外徑和高度分別為外筒內(nèi)徑和高度的0.25～0.4和0.8～0.9，內(nèi)筒的進(jìn)口端低于液面高度，內(nèi)筒的進(jìn)口端呈流線型圓??；葉輪置于內(nèi)筒中，內(nèi)筒的內(nèi)筒壁上裝有固定翼，固定翼位于葉輪的下方，葉片數(shù)量比葉輪多1～2片；內(nèi)筒下端開有條形槽，條形槽的高度為內(nèi)筒高度的0.4～0.6。本實用新型能夠獲得很好的攪拌均勻性，高、低層懸濁液的濃度差可控制在5％左右，同時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以節(jié)省功率三分之一以上。
【專利說明】
一種回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種大型工程攪拌槽，特別涉及攪拌筒結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的大型工程攪拌槽包括筒體，轉(zhuǎn)軸安裝在筒體中，在轉(zhuǎn)軸不同高度位置上等 間距設(shè)有N層軸對稱的攪動葉片，轉(zhuǎn)軸帶動攪動葉片一同旋轉(zhuǎn)，攪拌筒內(nèi)液體。這是一種立 式多層攪拌方式，即通過串聯(lián)安裝在一根軸上的多個攪動裝置，在不同高度位置上對懸濁 液進(jìn)行攪拌。這種結(jié)構(gòu)的攪拌桶，懸濁液無法實現(xiàn)上下循環(huán)流動，只能在各自高度上攪拌， 在重力的作用下，懸浮物不能在槽體內(nèi)沿高度方向充分混合，致使上下層溶液濃度差較大， 所得到的懸濁液濃度均勻性很不理想；同時這種串聯(lián)安裝的多個攪動裝置的驅(qū)動效率很 低，功率消耗大，既浪費能源，又增加了生產(chǎn)成本。
[0003] 改善和提高懸濁液在攪拌槽內(nèi)的攪拌均勻性，是提高攪拌槽性能需要解決的關(guān)鍵 技術(shù)之一。同時，隨著世界能源和環(huán)境危機(jī)的凸現(xiàn)，對于工業(yè)企業(yè)而言，一方面是降低能源 成本壓力越來越大，另一方面在當(dāng)前節(jié)能減排受到國際社會廣泛關(guān)注的形勢下，高能耗設(shè) 備的淘汰與更新是一種必然趨勢，開發(fā)高效低能耗的新型攪拌槽己成為化工等相關(guān)行業(yè)的 迫切需求。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的攪拌均勻性差、效率低能耗高等問題，本實用新型提出 了一種回轉(zhuǎn)流道推流式攪拌槽，以提高槽內(nèi)攪拌懸濁液濃度的均勻性，降低功耗。
[0005] 本實用新型提出的一種回轉(zhuǎn)流道推流式攪拌槽，包括外筒、轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固定有葉 輪，其特征在于，外筒中設(shè)有內(nèi)筒，內(nèi)筒通過支撐固定在外筒中，內(nèi)筒的外徑和高度分別為 外筒內(nèi)徑和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,內(nèi)筒的進(jìn)口端低于液面高度，內(nèi)筒的進(jìn)口端呈流 線型圓弧;葉輪置于內(nèi)筒中，內(nèi)筒的內(nèi)筒壁上裝有固定翼，固定翼位于葉輪的下游，葉輪的 葉片數(shù)量為2~4片，固定翼葉片數(shù)為3~6片；內(nèi)筒下端開有條形槽，條形槽的高度為內(nèi)筒高 度的0.4~0.6。
[0006] 所述內(nèi)筒的出口端為流線型圓弧。
[0007] 所述內(nèi)筒的條形槽的寬度之和與內(nèi)筒外徑的比值為0.04~0.18,條形槽數(shù)量為6 ~10個。
[0008] 所述葉輪的盤面比為葉片數(shù)乘以0.07~0.1。
[0009] 所述葉輪的葉片為徑向變螺距形式，螺距大小根據(jù)攪拌流動所需要的流速確定， 平均螺距0.6~0.8。
[0010] 本實用新型一種回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，通過在內(nèi)筒與外筒之間建立一個循 環(huán)流道，采用固定翼和葉輪結(jié)構(gòu)，推動懸濁液在攪拌槽內(nèi)進(jìn)行循環(huán)流動和攬拌，從而獲得很 好的攪拌均勻性，高、低層懸濁液的濃度差可控制在5%左右，同時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以 節(jié)省功率三分之一以上。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽的結(jié)構(gòu)示意圖 [0012] 圖2為圖1的E-E視圖；
[0013] 圖3為圖1的F-F視圖。
[0014]圖中：1_外筒、2-內(nèi)筒、3-轉(zhuǎn)軸、4-葉輪、5-固定翼、6-條形槽、7-電機(jī)、8-支撐。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對本實用新型回轉(zhuǎn)流道推流式攪拌槽做詳細(xì)描述。
[0016] 本實用新型的回轉(zhuǎn)流道推流式攪拌槽的技術(shù)特點可歸納為：
[0017] 1.低阻回轉(zhuǎn)流道：
[0018] 如圖1所示，回轉(zhuǎn)流道推流式攪拌槽包括外筒1，內(nèi)筒2。內(nèi)筒將槽體的內(nèi)空間分隔 成兩部分，即內(nèi)筒的內(nèi)空間和內(nèi)、外筒之間的空間，經(jīng)由推流器推動的懸濁液由內(nèi)筒噴出 后，通過內(nèi)、外筒之間的空間向上返回進(jìn)入內(nèi)筒，建立了一個循環(huán)流道。內(nèi)筒2利用支撐8固 定在外筒1中，支撐8的數(shù)量根據(jù)內(nèi)筒2的高度確定，以保證內(nèi)筒2能夠穩(wěn)定固定在外筒1中， 內(nèi)筒2將外筒1分為兩個空間，即內(nèi)筒2內(nèi)壁形成的空間，以及在內(nèi)筒2外壁與外筒1內(nèi)壁之間 形成的空間，如圖2所示，后者為懸浮液的流動提供了循環(huán)流道，使懸浮液可以返回進(jìn)入內(nèi) 筒2。內(nèi)筒2的進(jìn)口端和出口端呈流線型圓弧，以消除懸浮液在出入口形成死水區(qū)和回流區(qū)， 從而保證循環(huán)流道的均勻順暢與低阻特性。內(nèi)筒出口和入口均采用下述方法確定的弧型出 口曲線形狀，這樣的出入口可以消除死水區(qū)和回流區(qū)，保證了流道的均勻順暢與低阻特性， 這是本專利的重要內(nèi)涵之一。流道水動力特性的評估計算應(yīng)用計算流體力學(xué)方法，求解N-S 方程。
[0019] 計算流體力學(xué)主要求解不可壓N-S流體控制方程，由于N-S方程求解需要滿足覆蓋 湍流能譜范圍，物理量需要在時間尺度和空間尺度上同時滿足宏觀和微觀的要求，導(dǎo)致計 算量巨大無法工程應(yīng)用。一般采用時間平均的方法將所有物理量表示為平均量和脈動量之 和，并修改N-S方程得到所謂的RANS方程（1)、（2)，然后采用有限體積法求解此流體控制方 程，并引入相應(yīng)的湍流模型使控制方程封閉。求解此流體控制方程即可以得到流場內(nèi)的速 度場分布和壓力場分布，用于分析流場的流動情況。
[0022] 一般而言，內(nèi)筒外徑根據(jù)外筒內(nèi)徑Dc確定，取0.25Dc~0.4Dc;內(nèi)筒高度根據(jù)外筒 高度He及常用溶液高度決定，上端低于液面0. ~1. ODc，內(nèi)筒高度Hn取0.8Hc~0.9Hc;內(nèi) 筒進(jìn)、出□均為流線形形狀。內(nèi)筒2的進(jìn)□端低于液面，為外筒1外徑的0.5~1.0。
[0023] 2 ?高效推流器：
[0024]由葉輪與固定翼組成的高效推流器是本專利另一特征。作為攪拌器的核心部件， 設(shè)計中以追求其能量轉(zhuǎn)換的高效率為目標(biāo)，對于降低攪拌槽裝機(jī)功率，減少能源消耗具有 決定性作用。
[0025] -般而言，高效推流器葉輪4安裝在轉(zhuǎn)軸3上，葉輪4的直徑略小于內(nèi)筒2的內(nèi)徑，葉 片數(shù)為2~4葉，葉剖面為帶有拱度的流線型機(jī)翼剖面。盤面比隨葉片數(shù)變化，盤面比為葉片 數(shù)乘以0.07~0.1，葉輪4的葉片為徑向變螺距形式，螺距大小根據(jù)攪拌流動所需要的流速 確定，平均螺距〇. 6~0.8。裝有葉輪4的轉(zhuǎn)軸3置于內(nèi)筒2中，轉(zhuǎn)軸3由電機(jī)7驅(qū)動。
[0026] 內(nèi)筒2的內(nèi)筒壁上裝有固定翼5,固定翼5位于葉輪4的下方，以減少葉輪尾流的旋 轉(zhuǎn)能損耗，進(jìn)一步提高推流器推流效率，降低攪拌槽的能源消耗。固定翼5的葉梢與內(nèi)筒2內(nèi) 壁采用焊接方式相連接，葉片數(shù)量3~6片。葉片安裝角等參數(shù)需在推流器設(shè)計過程中與葉 輪參數(shù)一起確定。
[0027] 3.內(nèi)筒下端開條形槽：
[0028] 內(nèi)筒2下端開有條形槽6,以降低啟動階段的流動阻力，利于整體循環(huán)流動的建立， 如圖3所示，條形槽6的高度為內(nèi)筒高度的0.4~0.6,條形槽6的寬度不大于400毫米，條形槽 6的寬度之和與內(nèi)筒(2)外徑的比值為0.04~0.18,條形槽6的數(shù)量為6~10個。
[0029] 工作時，電機(jī)7帶動轉(zhuǎn)軸3上的葉輪4旋轉(zhuǎn)，葉輪4與安裝在內(nèi)筒2內(nèi)壁上的固定翼5 組成高效推流器，將槽內(nèi)的懸濁液由內(nèi)筒2上部吸入，經(jīng)推流器攪拌加速后從內(nèi)筒2下端噴 出，再經(jīng)過外筒1與內(nèi)筒2之間的循環(huán)流道向槽體上方流動，再次在內(nèi)筒2上部被吸入，形成 一個均勻、順暢的循環(huán)流動，在這樣的過程中，懸浮物與液體在不斷上下流動，進(jìn)行充分的 混合和攪拌，經(jīng)一段時間運行后，槽內(nèi)的懸浮液濃度的就可達(dá)到十分均勻的程度。
【主權(quán)項】
1. 一種回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，包括外筒（I)、轉(zhuǎn)軸（3)，轉(zhuǎn)軸（3)上固定有葉輪 (4)，其特征在于，外筒(1)中設(shè)有內(nèi)筒(2)，內(nèi)筒(2)通過支撐(8)固定在外筒（1)中，內(nèi)筒(2) 的外徑和高度分別為外筒（1)內(nèi)徑和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,內(nèi)筒(2)的進(jìn)口端低于 液面高度，內(nèi)筒(2)的進(jìn)口端呈流線型圓弧;葉輪(4)置于內(nèi)筒(2)中，內(nèi)筒(2)的內(nèi)筒壁上裝 有固定翼(5)，固定翼(5)位于葉輪(4)的下游，葉輪(4)的葉片數(shù)量為2~4片，固定翼(5)葉 片數(shù)為3~6片；內(nèi)筒(2)下端開有條形槽(6)，條形槽(6)的高度為內(nèi)筒高度的0.4~0.6。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，其特征在于內(nèi)筒(2)的出口端為 流線型圓弧。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，其特征在于內(nèi)筒（2)的條形 槽(6)的寬度之和與內(nèi)筒(2)外徑的比值為0.04~0.18,條形槽數(shù)量為6~10個。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，其特征在于葉輪(4)的盤面 比為葉片數(shù)的0.07~0.1。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)流道推流式大型攪拌槽，其特征在于葉輪(4)的葉片為徑 向變螺距形式，螺距大小根據(jù)攪拌流動所需要的流速確定，平均螺距0.6~0.8。
【文檔編號】B01F13/10GK205462049SQ201620018250
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月9日
【發(fā)明人】李鵬程, 翟樹成, 周偉新, 吳幼華, 黃國富, 韓用波, 周濱, 劉登成
【申請人】中船重工（上海）節(jié)能技術(shù)發(fā)展有限公司