一种回转流道推流式大型搅拌槽的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种回转流道推流式大型搅拌槽，包括外筒、转轴，转轴上固定有叶轮，外筒中设有内筒，内筒通过支撑固定在外筒中，内筒的外径和高度分别为外筒内径和高度的0.25～0.4和0.8～0.9，内筒的进口端低于液面高度，内筒的进口端呈流线型圆弧；叶轮置于内筒中，内筒的内筒壁上装有固定翼，固定翼位于叶轮的下方，叶片数量比叶轮多1～2片；内筒下端开有条形槽，条形槽的高度为内筒高度的0.4～0.6。本实用新型能够获得很好的搅拌均匀性，高、低层悬浊液的浓度差可控制在5％左右，同时，与现有技术相比，可以节省功率三分之一以上。
【专利说明】
一种回转流道推流式大型搅拌槽
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种大型工程搅拌槽，特别涉及搅拌筒结构的改进。
【背景技术】
[0002] 现有的大型工程搅拌槽包括筒体，转轴安装在筒体中，在转轴不同高度位置上等 间距设有N层轴对称的搅动叶片，转轴带动搅动叶片一同旋转，搅拌筒内液体。这是一种立 式多层搅拌方式，即通过串联安装在一根轴上的多个搅动装置，在不同高度位置上对悬浊 液进行搅拌。这种结构的搅拌桶，悬浊液无法实现上下循环流动，只能在各自高度上搅拌， 在重力的作用下，悬浮物不能在槽体内沿高度方向充分混合，致使上下层溶液浓度差较大， 所得到的悬浊液浓度均匀性很不理想；同时这种串联安装的多个搅动装置的驱动效率很 低，功率消耗大，既浪费能源，又增加了生产成本。
[0003] 改善和提高悬浊液在搅拌槽内的搅拌均匀性，是提高搅拌槽性能需要解决的关键 技术之一。同时，随着世界能源和环境危机的凸现，对于工业企业而言，一方面是降低能源 成本压力越来越大，另一方面在当前节能减排受到国际社会广泛关注的形势下，高能耗设 备的淘汰与更新是一种必然趋势，开发高效低能耗的新型搅拌槽己成为化工等相关行业的 迫切需求。 【实用新型内容】
[0004] 针对上述现有技术存在的搅拌均匀性差、效率低能耗高等问题，本实用新型提出 了一种回转流道推流式搅拌槽，以提高槽内搅拌悬浊液浓度的均匀性，降低功耗。
[0005] 本实用新型提出的一种回转流道推流式搅拌槽，包括外筒、转轴，转轴上固定有叶 轮，其特征在于，外筒中设有内筒，内筒通过支撑固定在外筒中，内筒的外径和高度分别为 外筒内径和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,内筒的进口端低于液面高度，内筒的进口端呈流 线型圆弧;叶轮置于内筒中，内筒的内筒壁上装有固定翼，固定翼位于叶轮的下游，叶轮的 叶片数量为2~4片，固定翼叶片数为3~6片；内筒下端开有条形槽，条形槽的高度为内筒高 度的0.4~0.6。
[0006] 所述内筒的出口端为流线型圆弧。
[0007] 所述内筒的条形槽的宽度之和与内筒外径的比值为0.04~0.18,条形槽数量为6 ~10个。
[0008] 所述叶轮的盘面比为叶片数乘以0.07~0.1。
[0009] 所述叶轮的叶片为径向变螺距形式，螺距大小根据搅拌流动所需要的流速确定， 平均螺距0.6~0.8。
[0010] 本实用新型一种回转流道推流式大型搅拌槽，通过在内筒与外筒之间建立一个循 环流道，采用固定翼和叶轮结构，推动悬浊液在搅拌槽内进行循环流动和揽拌，从而获得很 好的搅拌均匀性，高、低层悬浊液的浓度差可控制在5%左右，同时，与现有技术相比，可以 节省功率三分之一以上。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型回转流道推流式大型搅拌槽的结构示意图 [0012] 图2为图1的E-E视图；
[0013] 图3为图1的F-F视图。
[0014]图中：1_外筒、2-内筒、3-转轴、4-叶轮、5-固定翼、6-条形槽、7-电机、8-支撑。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本实用新型回转流道推流式搅拌槽做详细描述。
[0016] 本实用新型的回转流道推流式搅拌槽的技术特点可归纳为：
[0017] 1.低阻回转流道：
[0018] 如图1所示，回转流道推流式搅拌槽包括外筒1，内筒2。内筒将槽体的内空间分隔 成两部分，即内筒的内空间和内、外筒之间的空间，经由推流器推动的悬浊液由内筒喷出 后，通过内、外筒之间的空间向上返回进入内筒，建立了一个循环流道。内筒2利用支撑8固 定在外筒1中，支撑8的数量根据内筒2的高度确定，以保证内筒2能够稳定固定在外筒1中， 内筒2将外筒1分为两个空间，即内筒2内壁形成的空间，以及在内筒2外壁与外筒1内壁之间 形成的空间，如图2所示，后者为悬浮液的流动提供了循环流道，使悬浮液可以返回进入内 筒2。内筒2的进口端和出口端呈流线型圆弧，以消除悬浮液在出入口形成死水区和回流区， 从而保证循环流道的均匀顺畅与低阻特性。内筒出口和入口均采用下述方法确定的弧型出 口曲线形状，这样的出入口可以消除死水区和回流区，保证了流道的均匀顺畅与低阻特性， 这是本专利的重要内涵之一。流道水动力特性的评估计算应用计算流体力学方法，求解N-S 方程。
[0019] 计算流体力学主要求解不可压N-S流体控制方程，由于N-S方程求解需要满足覆盖 湍流能谱范围，物理量需要在时间尺度和空间尺度上同时满足宏观和微观的要求，导致计 算量巨大无法工程应用。一般采用时间平均的方法将所有物理量表示为平均量和脉动量之 和，并修改N-S方程得到所谓的RANS方程（1)、（2)，然后采用有限体积法求解此流体控制方 程，并引入相应的湍流模型使控制方程封闭。求解此流体控制方程即可以得到流场内的速 度场分布和压力场分布，用于分析流场的流动情况。
[0022] 一般而言，内筒外径根据外筒内径Dc确定，取0.25Dc~0.4Dc;内筒高度根据外筒 高度He及常用溶液高度决定，上端低于液面0. ~1. ODc，内筒高度Hn取0.8Hc~0.9Hc;内 筒进、出□均为流线形形状。内筒2的进□端低于液面，为外筒1外径的0.5~1.0。
[0023] 2 ?高效推流器：
[0024]由叶轮与固定翼组成的高效推流器是本专利另一特征。作为搅拌器的核心部件， 设计中以追求其能量转换的高效率为目标，对于降低搅拌槽装机功率，减少能源消耗具有 决定性作用。
[0025] -般而言，高效推流器叶轮4安装在转轴3上，叶轮4的直径略小于内筒2的内径，叶 片数为2~4叶，叶剖面为带有拱度的流线型机翼剖面。盘面比随叶片数变化，盘面比为叶片 数乘以0.07~0.1，叶轮4的叶片为径向变螺距形式，螺距大小根据搅拌流动所需要的流速 确定，平均螺距〇. 6~0.8。装有叶轮4的转轴3置于内筒2中，转轴3由电机7驱动。
[0026] 内筒2的内筒壁上装有固定翼5,固定翼5位于叶轮4的下方，以减少叶轮尾流的旋 转能损耗，进一步提高推流器推流效率，降低搅拌槽的能源消耗。固定翼5的叶梢与内筒2内 壁采用焊接方式相连接，叶片数量3~6片。叶片安装角等参数需在推流器设计过程中与叶 轮参数一起确定。
[0027] 3.内筒下端开条形槽：
[0028] 内筒2下端开有条形槽6,以降低启动阶段的流动阻力，利于整体循环流动的建立， 如图3所示，条形槽6的高度为内筒高度的0.4~0.6,条形槽6的宽度不大于400毫米，条形槽 6的宽度之和与内筒(2)外径的比值为0.04~0.18,条形槽6的数量为6~10个。
[0029] 工作时，电机7带动转轴3上的叶轮4旋转，叶轮4与安装在内筒2内壁上的固定翼5 组成高效推流器，将槽内的悬浊液由内筒2上部吸入，经推流器搅拌加速后从内筒2下端喷 出，再经过外筒1与内筒2之间的循环流道向槽体上方流动，再次在内筒2上部被吸入，形成 一个均匀、顺畅的循环流动，在这样的过程中，悬浮物与液体在不断上下流动，进行充分的 混合和搅拌，经一段时间运行后，槽内的悬浮液浓度的就可达到十分均匀的程度。
【主权项】
1. 一种回转流道推流式大型搅拌槽，包括外筒（I)、转轴（3)，转轴（3)上固定有叶轮 (4)，其特征在于，外筒(1)中设有内筒(2)，内筒(2)通过支撑(8)固定在外筒（1)中，内筒(2) 的外径和高度分别为外筒（1)内径和高度的0.25~0.4和0.8~0.9,内筒(2)的进口端低于 液面高度，内筒(2)的进口端呈流线型圆弧;叶轮(4)置于内筒(2)中，内筒(2)的内筒壁上装 有固定翼(5)，固定翼(5)位于叶轮(4)的下游，叶轮(4)的叶片数量为2~4片，固定翼(5)叶 片数为3~6片；内筒(2)下端开有条形槽(6)，条形槽(6)的高度为内筒高度的0.4~0.6。2. 根据权利要求1所述的回转流道推流式大型搅拌槽，其特征在于内筒(2)的出口端为 流线型圆弧。3. 根据权利要求1或2所述的回转流道推流式大型搅拌槽，其特征在于内筒（2)的条形 槽(6)的宽度之和与内筒(2)外径的比值为0.04~0.18,条形槽数量为6~10个。4. 根据权利要求1或2所述的回转流道推流式大型搅拌槽，其特征在于叶轮(4)的盘面 比为叶片数的0.07~0.1。5. 根据权利要求4所述的回转流道推流式大型搅拌槽，其特征在于叶轮(4)的叶片为径 向变螺距形式，螺距大小根据搅拌流动所需要的流速确定，平均螺距0.6~0.8。
【文档编号】B01F13/10GK205462049SQ201620018250
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月9日
【发明人】李鹏程, 翟树成, 周伟新, 吴幼华, 黄国富, 韩用波, 周滨, 刘登成
【申请人】中船重工（上海）节能技术发展有限公司