一種回轉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流道推流式大型攪拌槽，包括外筒、轉軸，轉軸上固定有葉輪，外筒中設有內筒，內筒通過支撐固定在外筒中，內筒的外徑和高度分別為外筒內徑和高度的0.25～0.4和0.8～0.9，內筒的進口端低于液面高度，內筒的進口端呈流線型圓弧；葉輪置于內筒中，內筒的內筒壁上裝有固定翼，固定翼位于葉輪的下方，葉片數量比葉輪多1～2片；內筒下端開有條形槽，條形槽的高度為內筒高度的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，與現有技術相比，可以節省功率三分之一以上。
【專利說明】
一種回轉流道推流式大型攪拌槽
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種大型工程攪拌槽，特別涉及攪拌筒結構的改進。
【背景技術】
[0002] 現有的大型工程攪拌槽包括筒體，轉軸安裝在筒體中，在轉軸不同高度位置上等 間距設有N層軸對稱的攪動葉片，轉軸帶動攪動葉片一同旋轉，攪拌筒內液體。這是一種立 式多層攪拌方式，即通過串聯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 液進行攪拌。這種結構的攪拌桶，懸濁液無法實現上下循環流動，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；同時這種串聯安裝的多個攪動裝置的驅動效率很 低，功率消耗大，既浪費能源，又增加了生產成本。
[0003] 改善和提高懸濁液在攪拌槽內的攪拌均勻性，是提高攪拌槽性能需要解決的關鍵 技術之一。同時，隨著世界能源和環境危機的凸現，對于工業企業而言，一方面是降低能源 成本壓力越來越大，另一方面在當前節能減排受到國際社會廣泛關注的形勢下，高能耗設 備的淘汰與更新是一種必然趨勢，開發高效低能耗的新型攪拌槽己成為化工等相關行業的 迫切需求。 【實用新型內容】
[0004] 針對上述現有技術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 了一種回轉流道推流式攪拌槽，以提高槽內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流道推流式攪拌槽，包括外筒、轉軸，轉軸上固定有葉 輪，其特征在于，外筒中設有內筒，內筒通過支撐固定在外筒中，內筒的外徑和高度分別為 外筒內徑和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,內筒的進口端低于液面高度，內筒的進口端呈流 線型圓弧;葉輪置于內筒中，內筒的內筒壁上裝有固定翼，固定翼位于葉輪的下游，葉輪的 葉片數量為2~4片，固定翼葉片數為3~6片；內筒下端開有條形槽，條形槽的高度為內筒高 度的0.4~0.6。
[0006] 所述內筒的出口端為流線型圓弧。
[0007] 所述內筒的條形槽的寬度之和與內筒外徑的比值為0.04~0.18,條形槽數量為6 ~10個。
[0008] 所述葉輪的盤面比為葉片數乘以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流道推流式大型攪拌槽，通過在內筒與外筒之間建立一個循 環流道，采用固定翼和葉輪結構，推動懸濁液在攪拌槽內進行循環流動和攬拌，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，與現有技術相比，可以 節省功率三分之一以上。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型回轉流道推流式大型攪拌槽的結構示意圖 [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-內筒、3-轉軸、4-葉輪、5-固定翼、6-條形槽、7-電機、8-支撐。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本實用新型回轉流道推流式攪拌槽做詳細描述。
[0016] 本實用新型的回轉流道推流式攪拌槽的技術特點可歸納為：
[0017] 1.低阻回轉流道：
[0018] 如圖1所示，回轉流道推流式攪拌槽包括外筒1，內筒2。內筒將槽體的內空間分隔 成兩部分，即內筒的內空間和內、外筒之間的空間，經由推流器推動的懸濁液由內筒噴出 后，通過內、外筒之間的空間向上返回進入內筒，建立了一個循環流道。內筒2利用支撐8固 定在外筒1中，支撐8的數量根據內筒2的高度確定，以保證內筒2能夠穩定固定在外筒1中， 內筒2將外筒1分為兩個空間，即內筒2內壁形成的空間，以及在內筒2外壁與外筒1內壁之間 形成的空間，如圖2所示，后者為懸浮液的流動提供了循環流道，使懸浮液可以返回進入內 筒2。內筒2的進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和回流區， 從而保證循環流道的均勻順暢與低阻特性。內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和回流區，保證了流道的均勻順暢與低阻特性， 這是本專利的重要內涵之一。流道水動力特性的評估計算應用計算流體力學方法，求解N-S 方程。
[0019] 計算流體力學主要求解不可壓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，導致計 算量巨大無法工程應用。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，內筒外徑根據外筒內徑Dc確定，取0.25Dc~0.4Dc;內筒高度根據外筒 高度He及常用溶液高度決定，上端低于液面0. ~1. ODc，內筒高度Hn取0.8Hc~0.9Hc;內 筒進、出□均為流線形形狀。內筒2的進□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， 設計中以追求其能量轉換的高效率為目標，對于降低攪拌槽裝機功率，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安裝在轉軸3上，葉輪4的直徑略小于內筒2的內徑，葉 片數為2~4葉，葉剖面為帶有拱度的流線型機翼剖面。盤面比隨葉片數變化，盤面比為葉片 數乘以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的轉軸3置于內筒2中，轉軸3由電機7驅動。
[0026] 內筒2的內筒壁上裝有固定翼5,固定翼5位于葉輪4的下方，以減少葉輪尾流的旋 轉能損耗，進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的葉梢與內筒2內 壁采用焊接方式相連接，葉片數量3~6片。葉片安裝角等參數需在推流器設計過程中與葉 輪參數一起確定。
[0027] 3.內筒下端開條形槽：
[0028] 內筒2下端開有條形槽6,以降低啟動階段的流動阻力，利于整體循環流動的建立， 如圖3所示，條形槽6的高度為內筒高度的0.4~0.6,條形槽6的寬度不大于400毫米，條形槽 6的寬度之和與內筒(2)外徑的比值為0.04~0.18,條形槽6的數量為6~10個。
[0029] 工作時，電機7帶動轉軸3上的葉輪4旋轉，葉輪4與安裝在內筒2內壁上的固定翼5 組成高效推流器，將槽內的懸濁液由內筒2上部吸入，經推流器攪拌加速后從內筒2下端噴 出，再經過外筒1與內筒2之間的循環流道向槽體上方流動，再次在內筒2上部被吸入，形成 一個均勻、順暢的循環流動，在這樣的過程中，懸浮物與液體在不斷上下流動，進行充分的 混合和攪拌，經一段時間運行后，槽內的懸浮液濃度的就可達到十分均勻的程度。
【主權項】
1. 一種回轉流道推流式大型攪拌槽，包括外筒（I)、轉軸（3)，轉軸（3)上固定有葉輪 (4)，其特征在于，外筒(1)中設有內筒(2)，內筒(2)通過支撐(8)固定在外筒（1)中，內筒(2) 的外徑和高度分別為外筒（1)內徑和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,內筒(2)的進口端低于 液面高度，內筒(2)的進口端呈流線型圓弧;葉輪(4)置于內筒(2)中，內筒(2)的內筒壁上裝 有固定翼(5)，固定翼(5)位于葉輪(4)的下游，葉輪(4)的葉片數量為2~4片，固定翼(5)葉 片數為3~6片；內筒(2)下端開有條形槽(6)，條形槽(6)的高度為內筒高度的0.4~0.6。2. 根據權利要求1所述的回轉流道推流式大型攪拌槽，其特征在于內筒(2)的出口端為 流線型圓弧。3. 根據權利要求1或2所述的回轉流道推流式大型攪拌槽，其特征在于內筒（2)的條形 槽(6)的寬度之和與內筒(2)外徑的比值為0.04~0.18,條形槽數量為6~10個。4. 根據權利要求1或2所述的回轉流道推流式大型攪拌槽，其特征在于葉輪(4)的盤面 比為葉片數的0.07~0.1。5. 根據權利要求4所述的回轉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）節能技術發展有限公司