專利名稱：一種大型反應釜及儲罐用組合式固液攪拌裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種攪拌裝置，特別涉及一種適用于高粘度流體攪拌混合的組合式固液攪 拌裝置，可用于大型反應釜、儲罐或其他固液混合設備，以實現高粘度下固液兩相物料的 均勻混合與反應，尤其適用于石油和化工行業中固液兩相的反應裝置或存儲裝置。
背景技術：
固液物料或高粘物料的混合與反應問題在石油化工、生物、醫藥化工中是經常遇到 的，固相在液相中的均勻混合與分散問題，尤其在大型反應釜或儲罐內的充分混合與反應 問題是保證生產質量的前提。由于過程的復雜性，以及裝置幾何結構、物料性質等的不確 定性，例如高粘度固液混合物，使得固液兩相的均勻混合變得困難。固液兩相反應的理想 狀況是實現固體顆粒的懸浮狀態，這需要較高的攪拌轉速來實現，以避免固體顆粒的快速 沉降。但是，對于大型容器設備，較高的攪拌轉速將導致傳動功率的大幅提高以及攪拌軸 6直徑的放大，對于工程應用及設備制造極不經濟。隨著攪拌裝置生產技術的不斷發展， 裝置的日益大型化，需要設計高效的新型攪拌器，達到提高固液兩相混合效率的目的。對 于不相容的固液兩相，固體顆粒的下降導致的分布不均，嚴重影響了固液兩相的反應速率 和效率，甚至導致固相在罐底的沉積，使得攪拌裝置失去作用。解決這一問題的關鍵就是 在攪拌罐內能夠產生較強的軸向流動，在罐內形成上下循環流，達到促進固液兩相充分接 觸和反應的目的。
對于固液兩相反應中所涉及到的固體懸浮問題，即解決反應或是混合過程中固體顆粒 的下沉問題。《大型磷酸儲罐的防沉淀設施》(《磷酸設計》1999年第一期) 一文中提到了 幾種防沉淀的措施，涉及到安裝攪拌器的方法，但未見在大型槽罐中釆用。龐大的傳動裝 置、攪拌器及其支撐構件給檢修、安裝帶來不便，造價較高。《大型貯罐攪拌裝置的設計》 (《化學工程師》2003年第三期) 一文中，通過合理配置后在大型儲罐中安裝了三個船槳 式攪拌器，已實現全罐內的均勻攪拌。顯然，此法的攪拌效果可以保證，但是此法對于攪 拌器的安裝和驅動帶來一定困難；而且當物料粘度增高時，船槳式攪拌器更難以滿足攪拌 要求。
為解決高粘度物料的均勻混合問題，公開號為CN 2592265Y的中國專利文獻公開了名 稱為"攪拌器"的實用新型專利，該專利中提供了如圖8所示的新型攪拌器。該攪拌器包 括框頂梁(L)、 U型框架和圍繞框架的外直立邊(A)、以等螺距螺旋線方向向右或向左螺 旋上升的螺旋帶(B、 C)。該攪拌器避免了攪拌過程物料的"爬桿"現象，從而很好的攪 拌和分散物料。對于小型反應釜，此種攪拌器可以很好的實現攪拌效果，但是，對于大型反應釜或儲罐內的固液兩相體系的攪拌情況，由于此種攪拌器的螺帶部分和框架基本位于 罐壁附近，只有罐壁附近區域的物料得到攪拌，以致罐體中央處的物料難以實現固液兩相 的均勻攪拌，固體顆粒沉淀速度加快，造成固體顆粒在罐底區域的大量堆積。如果罐體的 出口位于罐體底部時，還會造成物料的出口阻塞問題。當罐底物料大量堆積時，固液兩相 物料無法得到充分接觸與反應；特別地，當物料粘度較高時，現有攪拌設備在大型反應釜 或儲罐內難以實現理想的攪拌效果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是對于大型反應釜或儲罐內的攪拌過程，在高粘度或高 固含量情況下，由于罐內無明顯軸向流動，高粘度流體或固液兩相混合物無法實現均勻混 合和充分反應。為克服上述技術的不足，本發明提供了一種大型反應釜及儲罐用上下組合 式高效固液攪拌裝置。
本發明采用的技術方案是包括電機和減速器、頂部支架、聯軸器、攪拌軸的下端位 于筒體中心底部，在攪拌軸上安裝攪拌器，攪拌軸的上端通過聯軸器連接筒體外部的電機 和減速器，筒體底端固定底封頭，所述攪拌裝置為上下組合式，攪拌軸為空心攪拌軸，在 攪拌軸下端安裝錨式攪拌器，錨式攪拌器上安裝刮耙，在錨式攪拌器上部的攪拌軸上安裝 螺帶式攪拌器。
本發明的有益效果是
1) 可在低轉速下作業，用于較高粘度、較高固體物料含量的固液物料的混合或反應 過程，在滿足攪拌目的的情況下，動力消耗小，作業故障少，作業質量高。其生產成本低， 加工、安裝方便。
2) 結合錨式攪拌器和螺帶式攪拌器的優點，形成上下循環流動。螺帶式攪拌器可以 產生軸向流，提高了出口上方流體的軸向速度，起到了提升物料的作用，避免了固體物料 的迅速沉降，使得固液兩相的混合更加均勻。錨式攪拌器可以產生徑向流，可以疏松底部 固體沉積物，降低了反應釜或儲罐底部出口上方的固相濃度，便于物料的排放，克服了由 于出口上方固相濃度較高而導致的出口堵塞問題，使得大型反應釜及儲罐內部固液兩相的 混合更加均勻，延長了固相物料的懸浮時間，提高了攪拌效率。
3) 與單純錨式攪拌器相比，本發明高效組合式攪拌器在一定程度上縮短混合時間或 是反應時間，大大提高了大型反應釜及儲罐的工作能力，能耗并無明顯增大。
4) 攪拌軸用空心攪拌軸，在滿足強度條件的情況下，盡量減小上部的螺帶式攪拌器 的螺帶厚度，減輕了整個攪拌裝置的重量。
5) 本發明錨式攪拌器兩個槳葉的設計按照容器底封頭截面形狀進行選型，適應不同 釜體底部結構的錨式類攪拌器、螺帶式提升攪拌器及其支撐桿和拉桿等。物料出口位于容器底部，避免攪拌裝置在轉動時因產生較大的扭矩而出現失穩甚至斷裂。刮耙可擾動罐底 部沉積的固體顆粒，防止固體顆粒的大量堆積而造成底部的出口堵塞，防止底流排放不暢， 并且可以防止因釜內固體顆粒沉淀物濃度過高而導致的刮泥阻力增大問題。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明； 圖l是本發明結構示意圖，其中底封頭12截面為錐形；
圖2是圖1中的底封頭12截面為橢圓形時對應的錨式攪拌器11結構圖； 圖3是圖1中的底封頭12截面為直線形時對應的錨式攪拌器11結構圖； 圖4是圖1中單螺帶式攪拌器8和錨式攪拌器11的組合部件圖； 圖5是圖1中雙螺帶式攪拌器8和錨式攪拌器11的組合部件圖； 圖6是圖5的俯視圖7是圖1中錐形錨式攪拌器11的結構示意圖8是背景技術中公開號為CN2592265Y、名稱為"攪拌器"的專利結構示意圖。
圖中1.電機和減速器；2.頂部支架；3.上封頭；4.支座；5.聯軸器；6.攪拌軸；7. 筒體；8.螺帶式攪拌器；9.支撐桿；IO.拉鏈或拉桿；ll.錨式攪拌器；12.底封頭；13. 污泥出口； 14.刮耙。
具體實施例方式
如圖1所示，整個攪拌裝置為上下組合式，大型反應釜或儲罐的上端為標準橢圓形 上封頭3，在上封頭3上部安裝頂部支架3，在中間為圓柱形筒體7，筒體7底端固定底 封頭12。污泥出口 13開在底部底封頭12上。筒體7內部的組合式固液攪拌裝置包括下 部的錨式攪拌器11和上部和螺帶式攪拌器8兩部分。
攪拌軸6的下端位于筒體7中心底部，在攪拌軸6上安裝螺帶式攪拌器8，攪拌軸6 的上端通過聯軸器5鋼性連接筒體7外部的電機和減速器1的傳動軸。為了減輕頂部支架 2的重量，攪拌軸6采用空心攪拌軸，空心攪拌軸6和攪拌器的材質要根據罐內物料特性 進行選擇，若遇腐蝕性介質，可選用不銹鋼材質。
在攪拌軸6下端固定安裝錨式攪拌器11，錨式攪拌器ll有兩個槳葉，該兩個槳葉分 別以拉桿10連接到攪拌軸6上，通過增加拉桿10的方式進行固定，避免攪拌裝置在轉動 時因產生較大的扭矩而出現失穩甚至斷裂。錨式攪拌器11的下部加裝一定傾角的刮耙14， 刮耙14做成如圖5、圖6所示長條形，并按照一定的傾角焊接或利用螺栓聯接安裝在錨 式攪拌器ll上，刮耙14的主要作用為清除罐底堆積的部分高粘度物料，便于物料的排 放，并且可以防止因釜內固體顆粒沉淀物濃度過高而導致的刮泥阻力增大問題，在一定程 度上提升了攪拌效果。錨式攪拌器11可做成空心型，以減輕整個攪拌裝置的重量。在錨式攪拌器11上部的攪拌軸6上安裝螺帶式攪拌器8，螺帶式攪拌器8與空心攪拌軸6之 間采用支撐桿9連接。固定在筒體7底端的底封頭12截面形狀可為錐形、橢圓形或直線 形，由此，靠近底封頭12安裝的錨式攪拌器11兩個槳葉的形狀應與底封頭12截面形狀 相對應配合，即錨式攪拌器ll兩個槳葉的形狀分別為如圖l所示的錐形、或如圖2所示 的橢圓形，或者如圖3所示的直線形。
螺帶式攪拌器8做成可拆式結構，以便于安裝、維修和拆卸。螺帶部分選用不銹鋼材 質。螺帶式攪拌器8可如圖4所示的單螺帶式或者如圖5和圖6所示的雙螺帶式以及多頭 螺帶式攪拌器8。
螺帶式攪拌器8的提升部分恰好位于泥漿儲罐的污泥出口 13上方，在其隨攪拌軸6 轉動時促使物料產生垂直向上的軸向流動，起到了提升物料的作用，避免了固體顆粒的快 速沉降。同時使得螺帶式攪拌器8的螺帶直徑大于污泥出口 13的口徑，以便于污泥出口 13上方物料的排出。
在實施本發明時，應對空心攪拌軸6進行扭轉變形校核，并確定空心攪拌軸6的的尺 寸，對整個攪拌裝置的重量進行核算，確定符合頂部支架2的承載能力。計算并確定電機 和減速器l所需功率。本發明在滿足強度條件的情況下，盡量減小上部的螺帶式攪拌器8 的螺帶厚度，以及下部錨式攪拌器11可做成空心型，可減輕整個攪拌裝置的重量。為了 便于物料排泄，大型反應釜或者儲罐底部的污泥出口 13應該位于螺帶式攪拌器8的螺帶 部分正下方。
本發明在攪拌電機和減速器l帶動下，在低轉速下共同轉動，罐內物料可以為低、中 或高粘度流體，固含量最高可達35%。上部的螺帶式攪拌器8的主要作用是在罐內產生較 強的垂直向上的軸向流動，形成上下循環流動，起到提升固液混合效率的作用。下部的錨 式攪拌器11主要作用為擾動罐底部沉積的固體顆粒，防止固體顆粒的大量堆積而造成底 部的污泥出口13堵塞，同時產生一定的垂直向上的軸向流動。螺帶式攪拌器8可做成分 塊式結構，以便于安裝。螺帶式攪拌器8的旋轉方向至關重要，如圖4所示的單螺帶式攪 拌器8，攪拌裝置的旋轉方向設定為與螺帶螺旋上升的方向相反，選擇正確的旋轉方向能 夠保證螺帶自身的旋轉起到向上提升物料的作用，在罐內產生向上的軸向流。對于如圖5 所示的雙螺帶式攪拌器8或多頭螺帶式攪拌器8，其旋轉方向與螺帶螺旋上升的方向必須 相同。螺帶式攪拌器8的外圈直徑、螺距及其高度可以根據筒體7尺寸進行設計。
權利要求
1、一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，包括電機和減速器(1)、頂部支架(2)與聯軸器(5)，攪拌軸(6)的下端位于筒體(7)中心底部，在攪拌軸(6)上安裝攪拌器，攪拌軸(6)的上端通過聯軸器(5)連接筒體(7)外部的電機和減速器(1)，筒體(7)底端固定底封頭(12)，其特征在于所述攪拌裝置為上下組合式，攪拌軸(6)為空心攪拌軸，在攪拌軸(6)下端安裝錨式攪拌器(11)，錨式攪拌器(11)上安裝刮耙(14)，在錨式攪拌器(11)上部的攪拌軸(6)上安裝螺帶式攪拌器(8)。
2、 根據權利要求l所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 底封頭(12)截面形狀為錐形、直線形或橢圓形，錨式攪拌器(11)兩個槳葉的形狀與所 述底封頭(12)截面形狀相對應。
3、 根據權利要求l所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 錨式攪拌器(11)的兩個槳葉以拉桿(10)連接攪拌軸(6)。
4、 根據權利要求1所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 在螺帶式攪拌器(8)與攪拌軸(6)之間連接支撐桿(9)。
5、 根據權利要求1所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 安裝在攪拌軸(6)上的螺帶式攪拌器(8)為可拆卸式的單螺帶式、雙螺帶式或多頭螺帶 式結構。
6、 根據權利要求1所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 螺帶式攪拌器(8)的螺帶直徑大于位于底封頭(12)上的污泥出口 (13)的口徑。
7、 根據權利要求5所述的一種大型反應釜或儲罐用組合式固液攪拌裝置，其特征是 單螺帶式攪拌器(8)的旋轉方向與螺帶螺旋上升的方向相反；雙螺帶式攪拌器(8)或多 頭螺帶式攪拌器(8)的旋轉方向與螺帶螺旋上升的方向相同。
全文摘要
本發明公開了一種大型反應釜及儲罐用組合式固液攪拌裝置，包括電機和減速器、頂部支架與聯軸器，攪拌軸的下端位于筒體中心底部，在攪拌軸上安裝攪拌器，攪拌軸的上端通過聯軸器連接筒體外部的電機和減速器，筒體底端固定底封頭，攪拌裝置為上下組合式，攪拌軸為空心攪拌軸，在攪拌軸下端安裝錨式攪拌器，錨式攪拌器上安裝刮耙，在錨式攪拌器上部的攪拌軸上安裝螺帶式攪拌器。螺帶式攪拌器起到提升物料的作用，避免固體物料的迅速沉降，使得固液兩相的混合更加均勻；錨式攪拌器可疏松底部固體沉積物，降低反應釜或儲罐底部出口上方的固相濃度，便于物料的排放。攪拌效果良好，可用于較高粘度、較高固體物料含量的固液物料的混合或反應過程。
文檔編號B01F7/24GK101507905SQ20091003024
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月23日 優先權日2009年3月23日
發明者劉文櫸, 劉雪東, 張智宏 申請人:江蘇工業學院