一种自动控制通气量的通气搅拌装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种搅拌装置，具体涉及一种通气搅拌装置，特别涉及一种自动控制通气量的通气搅拌装置。
【背景技术】
[0002]在化工、食品、医药等技术领域中，如高密度发酵、有氧参与的酶催化反应、有氧参与的化学反应等，常常需要考虑物料的混合的均一性和气体的溶解效率。而产品质量和成本与反应过程密不可分，反应的快慢和物料转化的程度直接受到搅拌作用的物料流动和混合效果的影响。在反应器中大范围内进行体积循环的宏观流程和局部小涡流的动态变化为特征的微观流场的直接影响，对于有气体参与的过程中，气体的导入方式对搅拌操作和物料-化学过程也有重大的影响。在现有的技术中，气体沿着固定的管道通入容器的底部或上部，再以气泡上升穿过液体物料，气体分布的均匀性、气泡的大小和气体对容器底部物料的搅拌作用均难以控制。
[0003]中国实用新型专利ZL92225889.9公开了一种通气搅拌装置，由安装于机架上并由传动机构驱动的搅拌轴，搅拌桨叶上装有开若干小孔的通气支管，通过毂体上的气孔与搅拌轴的气体通道连通，进气帽，轴封件等组成。气体通入进气帽后，经过搅拌轴上的气体通道和搅拌桨上的通气支管小孔进入液体物料，保证通入气体的均匀性，减少逸出液面的气体量，提高气一液混合效果。本实用新型特别适用于含有悬浮固体颗粒的液体物料的通气搅拌设备中。该方案仅仅一路通气，气泡聚并机会多，气体在反应釜中上下难以均匀分布，气体浪费严重，尤其对于柱式大型反应釜，单层搅拌桨叶不能满足放大生产的需求。
[0004]中国发明专利申请201410298843.4公开了一种高粘发酵体系的通气搅拌装置，包括位于减速机顶部的旋转接头、减速机和用于驱动的电机、搅拌轴和多层搅拌器等，气体从旋转接头入口，经由中空的减速机轴、中空的搅拌轴直至多层搅拌器，最后从搅拌器的主桨叶的斜面上的小孔中射流而出，该装置能改善反应釜内的传质和混合效果，使气泡在釜内部分布更加均匀，聚并机会减少，避免气泡的短路和形成“空穴现象”。但该装置仅一路通气，气流由上至下依次减弱，导致越是靠近反应釜底部越是供气量不足，无法满足反应釜底部对氧气需求，以至于反应釜上部氧气过剩、气体浪费或是反应过度氧化导致副产物产生，而反应釜下部却因气流不足而氧化不够充分，不能实现通气量的精确控制。
[0005]中国发明专利申请2012102502709公开了一种通气发酵罐，包括罐体(1)及与所述的罐体连接的供气系统和温度调节系统，所述的罐体上具有迷宫式排气通道(2)，所述的供气系统包括空气压缩机(3)，所述的空气压缩机通过总闸(4)连接螺旋形供气主管(5)，所述的供气主管通过一组电磁阀(6)连接供气支管(7)，所述的供气支管通入所述的罐体中，所述的供气支管上具有一组排气孔(8)，所述的罐体中间具有一组溶解氧率测定仪(9)，所述的总闸、电磁阀和所述的溶解氧率测定仪都与控制器(10)连接。本发明用于发酵反应。该发明提供一种通气发酵罐。现有的发酵罐对粘性较高的发酵液传质能力低，设备运行时工况操作的调节手段狭窄，不易控制等，对于耗氧量较大的生物不适宜。该发明的目的是针对上述存在的问题提供一种通气发酵罐，能够有效解决粘性较高的物质的氧传递不均的问题，并且输氧量容易调控。但该反应釜无搅拌桨，不能充分使氧气均匀分布，尤其是对于柱式大型反应釜，整体效果差，同样没有实现对上产放大反应釜内整体物料的有效混合和通气量的精确控制。
[0006]因此，目前已公开的通气搅拌反应装置仍难以满足氧化反应放大生产中，对于通气量的精确控制，从而导致对生产成本、能耗、气体资源、以及产品品质和生产效率的影响。对于生物香料的制备而言，大量通气鼓泡气流会带走相当大的易挥发香原料产品，直至产品收率减少，同时也会对周围环境造成影响。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是一种气体传递均匀性好，氧气控制精度高的自动控制通气量的搅拌装置，能够有效地控制放大反应釜中，气体传递不均一性、能耗大、气体资源浪费，成本高，产品品质差，生产效率低的难题。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种自动控制通气量的通气搅拌装置，包括釜体，包括通气结构、控制结构和搅拌结构；
[0009]所述搅拌结构包括搅拌轴、搅拌轴动力输入结构和设置在搅拌轴上的多个搅拌桨叶;所述搅拌轴分成上半部和下半部，其中搅拌轴的下半部位于釜体内，多个搅拌桨叶设置在搅拌轴的下半部位，且多个搅拌桨叶沿搅拌轴轴向分布，搅拌轴动力输入结构与搅拌轴上半部端部连接，带动搅拌轴转动；
[0010]所述通气结构包括固定在釜体上方的气室帽、多个通气管道、多个通气支管和储气罐；
[0011]所述搅拌轴的上半部位于气室帽内，搅拌轴的上半部与气室帽内壁形成一个密封腔体，搅拌轴的上半部上套设有多个轴密封圈，多个轴密封圈将所述密封腔体分成相互独立的多个进气室；
[0012]每个进气室都具有一个进气口，每个进气口分别通过一根进气管与储气罐连通，在每根进气管上设有控制其通气或停止通气的电磁阀；
[0013]所述通气支管上具有多个出气孔，每个搅拌桨叶的上表面和下表面均固定有通气支管；
[0014]所述多个通气管道分别固定在搅拌轴的外表面上，通气管道的数量与进气室的数量相等，且通气管道与进气室一一对应，每个通气管道的一端对应地与一个进气室连通，另一端对应的与一个搅拌桨叶上的通气支管连通；
[0015]所述控制结构包括多个控制器和多个溶氧仪，控制器的数量与溶氧仪的数量相等，且一一对应，每个控制器一一对应的控制一个电磁阀；
[0016]每个搅拌桨叶上固定一个溶氧仪的探头，每个溶氧仪的信号输出端与对应的控制器的输入端连接，控制器的信号输出端与对应的电磁阀连接，并根据接受的氧气浓度信号控制对应的电磁阀的通断。
[0017]作为优化，所述多个控制器集成在一个控制柜中。
[0018]作为优化，所述每个溶氧仪与其对应的探头之间的数据线设置在相应的通气管道内，且该数据线在通气管道与对应的进气室的连接处采用电刷连接。
[0019]作为优化，还包括位于釜体底部的轴底支架，所述搅拌轴的底部与轴底支架的顶部转动连接。
[0020]相对于现有技术，本发明具有如下优点:
[0021]1、在每个搅拌桨叶上都安装了溶氧仪探头，可以根据釜体内相应位置氧浓度的高低，随时调节各个进气管上电磁阀的开闭，控制供气量，利于精细化控制局部位点溶解氧浓度，确保反应体系中溶解氧浓度的均一,性，有利于有氧反应的平稳顺利进行。避免过多气体的浪费，节约能源；以及由于过度通气对空气过滤器的损耗及由此带来的杂菌污染。
[0022]2、本发明中一个进气室、一端与该进气室连通的通气管道和与该通气管道另一端连通的通气支管形成一条通气线路，气体最后从通气支管的出气孔中射出，从而使气泡在釜体内分布更加均匀，聚并机会减少，避免气泡的短路和形成“空现象”。另外气动电磁阀的精确控制，保证通入气体的均匀性，减少逸出液面的气体量，提高气-液混合效果。本发明的装置特别适用于含有固-液-气三相混合的物料通气搅拌设备中。
[0023]3、由于通气支管固定搅拌桨叶的上表面和下表面，从而相邻搅拌桨叶通气支管上出气孔射出的气体相向喷射，加上搅拌桨叶的轴相混合，大大增强了搅拌效果，加强了气液传质能力，提高了料液气含率，可以在较低的搅拌速度和低的通气量下实现好的通气效果和高的气含率。从而降级能耗，节约成本。同时减少因过度通气引发空气过滤系统的损耗所致杂菌污染的难题。提高反应的成功率。而且本装置流场控制力强，混合能力好，传质效率高，氧传递效率高，混合均匀，性能好，有利于原料的利用和釜体内气液分散及传质效果。
[0024]4、本发明操作方便，自动化程度高，可控性能力强，不仅能满足常规反应要求，更加能适合于精细化控制反应要求高的环境。
【附图说明】
[0025]图1为本发明通气搅拌装置的上半部分的结构示意图。
[0026]图2为本发明通气搅拌装置的下半部分的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面对本发明作进一步详细说明。
[0028]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]参见图1和图2，一种自动控制通气量的通气搅拌装置，包括釜体27，通气结构、控制结构和搅拌结构。
[0030]所述搅拌结构包括搅拌轴11、搅拌轴动力输入结构和设置在搅拌轴上的多个搅拌桨叶15;所述搅拌轴11分成上半部和下半部，其中搅拌轴的下半部位于釜体27内，多个搅拌桨叶15设置在搅拌轴的下半部位