专利名称：一种产生向心流动的搅拌桨装置的制作方法
技术领域：
本发明属于化工、石化、湿法冶金、环保、生化和制药等领域的多相混合搅拌装置， 特别适于液-固、气-液、气-液-固等多相体系的固体悬浮、均勻混合和多相化学反应过程。
背景技术：
搅拌槽中流体的流动主要分为三类径向流动，轴向流动和周向流动。以Rushton 桨为代表的径流桨能够在桨区产生很强的剪切力，可以用于破碎和分散气泡，因而适用于 气液分散体系，产生的径向排出流是由内而外的；而斜叶桨、螺旋桨等轴流桨则主要产生轴 向流动，有利于搅拌槽的均勻混合，并且能耗较低。而各类搅拌桨由于旋转均伴随着周向流 动的产生，这种流动对混合操作往往用处不大，所以工业上的搅拌槽大多在槽壁增设垂直 挡板，将其转化为湍流，或者是轴向流动。本专利所涉及的新型搅拌桨能利用叶片与圆盘法线的偏角，推动流体产生向心流 动，产生了除以上两种流动之外的新的流动方式，而且这类向心流动有利于降低能耗、减少 混合时间、改善液固混合状况。在以往对新型搅拌桨的研发中，大多数专利和研究集中在叶片形状的改良和搅拌 装置附件的发明，比如“一种搪玻璃水翼型轴流搅拌桨”(中国专利，申请号03231827. 8)， “一种搅拌桨”(中国专利，申请号200620064206. 1)和“组合式表面曝气搅拌桨”(中国专 利，申请号00102745. X)，没有关于产生向心流的搅拌桨的专利和文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产生向心流动的搅拌装置，这种向心桨能利用叶片与 圆盘法线的偏角，推动流体产生向心流动，产生了除两种传统桨型(即径向桨、轴向桨)以 外新的桨型，而且这种向心流动有利于降低能耗、减少混合时间和改善液固混合状况。本发明的具体实施方案如下—种产生向心流动的搅拌装置，包括一搅拌槽4，一位于搅拌槽4内的搅拌轴1，在 搅拌轴1上安装本发明的向心桨6，桨径(d)以与槽径(D)的比值计算d = D/4 D/2，槽 壁周向均勻安装4 12个直立挡板2，挡板宽度D/12 D/10。与传统圆盘涡轮搅拌桨相 比，其特征在于圆盘上安装有2 12片矩形桨叶或螺旋桨形叶片、1/2、1/4圆管、折叶板， 叶片与圆盘法线方向成20 70度，桨叶尺寸高D/15 D/6、宽D/8 D/4。本发明的向心桨，在通气搅拌状态下，圆盘还能阻止气泡直接穿过搅拌桨，降低了 泛点转速，同时由于叶轮的高剪切力以及离心力的作用，气体会沿平板自中心向外扭转，并 被击碎成细小的气泡分布于桨叶四周，进而随液体在槽内循环。总之，本发明所提供的向心桨搅拌装置，在拥有传统的径向流叶轮优点的基础上， 产生了新的流动方式(向心流)，有利于降低能耗，减少混合时间，改善液固混合状况。
附图1为本发明的向心桨及搅拌装置示意图；附图2为六叶45度上推斜叶桨及搅拌装置示意图；附图3为Rushton桨及搅拌装置示意图；其中搅拌轴1挡板2液面3搅拌槽4叶片5搅拌桨6实施例1 针对单液相体系，在内径380毫米、高600毫米、器壁内侧对称设置4个挡板的圆 柱形平底敞口搅拌槽中，使用自来水作为液相，槽内液位高380毫米，搅拌槽挡板宽度为39 毫米，高度600毫米；三种搅拌桨直径均为127毫米，离底高度127毫米。下表给出了装置1和3在不同转速下(s—1)的单位体积功耗(kW/m3)和功率准数。 可以看出，本发明专利所涉及的向心桨在单液相条件下，功率消耗方面有明显的实施例2:针对气液两相体系，在结构如实施例1的搅拌槽装置1和3中，使用自来水作为液 相，空气作为气相并由环形气体分布器从搅拌桨下方通入，通气量0. 2m3/h。下表给出了装置1和3在不同转速下(s—1)的单位体积功耗(kW/m3)和功率准数。 可以看出，本发明专利所涉及的向心桨在气液两相条件下，功率消耗方面有明显的改善，相 同搅拌条件下向心桨的单位体积功率消耗约为传统Rushton桨的34. 83% 47. 83%。
权利要求
1.一种产生向心流动的搅拌桨装置，包括搅拌槽，位于搅拌槽内的搅拌轴，在搅拌轴 上安装向心桨。
2.按权利要求1所述的产生向心流动的搅拌桨装置，其特征在于向心桨的桨径(d) 以与槽径(D)的比值计算d = D/4 D/2。
3.按权利要求1所述的产生向心流动的搅拌桨装置，其特征在于搅拌槽的槽壁周向 均勻安装4 12个直立挡板，挡板的宽度D/12 D/10。
4.按权利要求1所述的产生向心流动的搅拌桨装置，其特征在于向心桨的圆盘上安 装有2 12片矩形桨叶或螺旋桨形叶片、1/2、1/4圆管、折叶板，叶片与圆盘法线方向成 20 70度。
5.按权利要求4所述的向心桨叶片，其特征在于桨叶高D/15 D/10、宽D/8 D/4。
全文摘要
本发明涉及的一种产生向心流动的搅拌桨装置，包括一搅拌槽，一位于搅拌槽内的搅拌轴，在搅拌轴上安装向心桨，桨径(d)以与槽径(D)的比值计算d＝D/4～D/2，槽壁周向均匀安装4～12个直立挡板，挡板宽度D/12～D/10。与传统圆盘涡轮搅拌桨相比，其特征在于圆盘上安装有2～12片矩形桨叶或螺旋桨形叶片、1/2、1/4圆管、折叶板，叶片与圆盘法线方向成20～70度，桨叶尺寸高D/15～D/10、宽D/8～D/4。在搅拌过程中产生新的流动方式，有利于降低能耗、减少混合时间和改善液固混合状况。
文档编号B01F7/18GK102049208SQ20091023664
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者李向阳, 杨超, 毛在砂, 王涛, 禹耕之, 程景才 申请人:中国科学院过程工程研究所