一种多叶片组合式搅拌器制造技术

本发明专利技术提供了一种多叶片组合式搅拌器，其特征在于，该搅拌器包括固定环(1)、与固定环(1)连接且自固定环(1)延伸的复合叶片，复合叶片包括连接叶片(2)、上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)，其中，复合叶片有n组，且连接叶片(2)垂直于固定环(1)，上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)依次连接且其中心线平行于固定环(1)的轴线。在该搅拌装置结构简单，能使流体产生均匀的轴向径向复合流动，适用流体粘度范围宽，可用于具有不同高径比(H/T)的搅拌釜内单相流体混合，液液分散，气液、液固、或者气液固分散过程。

Multi blade combined type agitator

The invention provides a multi blade impeller, which is characterized in that the stirrer comprises a fixed ring (1), (1) is connected with the fixed ring and fixed ring (1) composite leaf elongation, leaf blade including composite connection (2), upper blade (3) and upper (leaf width 4), the lower blade (5) and lower (6), including wide blade, composite blades with N group, and the connection of the blades (2) perpendicular to the fixed ring (1), upper blade (3), upper and lower wide blades (4) long blade (5) and lower (leaf width 6) are connected in turn and the center line parallel to the axis of the fixed ring (1). The mixing device has the advantages of simple structure, can make the fluid axial radial composite flow evenly, apply fluid viscosity range, can be used with different height to diameter ratio (H/T) of the single phase fluid mixing reactor, gas-liquid and liquid-liquid dispersion, liquid, solid or gas liquid solid dispersion process.

【技术实现步骤摘要】
一种多叶片组合式搅拌器
本专利技术涉及一种搅拌装置，具体来说，本专利技术所涉及的搅拌装置可应用于化工、石油化工、生化制药和冶金等领域的单相或者多相流体的搅拌、混合过程，适用于较大黏度范围内的均相体系混合和非均相体系的分散过程(如液-液不互溶两相分散，气-液分散，液-固分散，或者气-液-固三相分散)。本专利技术所涉及的搅拌装置，不仅可用于常规高径比例(H/T在1左右，液位高为H，槽内径为T)的搅拌釜内的混合过程，还可以用于高径比(H/T)较大的混合过程，如高径比在1.5～3的混合过程。
技术介绍
随着工业过程的不断发展，石油、化工、制药等行业同时面临着“高污染、高能耗、事故高发”的严重挑战，因此，开发新型的化工设备或装置，提高生产过程效率、降低生产过程能耗等具有重要的意义。搅拌器是釜式反应器的核心部件之一，其主要作用是实现釜内流体的均匀混合或者多相流体之间的均匀分散，因此也是影响搅拌釜反应器能耗高低的主要因素，所以对新型搅拌器的开发一直是过程装备研究领域的热点之一，其对于提高生产过程效率、节约生产过程能源、提高产品收率、降低副产物等方面均具有十分重要的意义。根据流体粘度的不同，搅拌器的选型有所差别，如针对低粘度流体，常采用推进式螺旋桨、六叶片涡轮搅拌桨等；针对中高粘度的流体混合过程，常采用框式、锚式、螺带式等搅拌器；为满足较宽粘度范围内的流体混合过程，许多设计者开发出了最大叶片式、泛能式等形式的搅拌桨。涡轮式搅拌桨是工业上最常见的用于低粘度流体混合的搅拌器，当搅拌釜的高径比较大时，通常采用多个涡轮桨串联的方式，如对于高径比在2～3范围内的搅拌槽，一般沿轴向布置两到四个涡轮桨。涡轮桨属于典型的径流式搅拌桨，轴向混合作用较弱，且多个涡轮桨共同作用于立式搅拌槽时会产生区域效应，即相邻搅拌桨之间产生的液体循环流之间相对独立、流体交换作用较弱，同时存在流动抵消作用，因此槽内整体流动差，混合效果不佳，尤其对于待混合两相密度相差较大的体系或者含有悬浮颗粒的液固体系时，由于其存在的区域效应，使得物料由一区域扩散到另一区域极为困难，无法达到预期的混合效果。框式、锚式等搅拌器在用于中、高粘度液体的搅拌及混合时，物料主要以径向运动为主，轴向交换作用较差，且在容器内没有挡板的情况下，中心容易形成漩涡。由于漩涡的存在，桨叶内外难以互相交替，其混合、传热、传至效果非常差，中心处的湍动能和湍动能耗散极小，而且容易出现釜壁附近的物料局部过热、焦化等问题。螺带式搅拌器虽然在搅拌过程中是以轴线物料提升作用为主，但径向的交换作用较差，尤其当搅拌的物料粘度较高时，物料的流动性差，整体流场不均匀，影响了非均相的传质、传热及结晶等。目前有很多研究者对框式、锚式、螺带式搅拌器进行了改进，以解决其流动方向单一的问题，如专利CN203591753U公开了一种带框式搅拌器，其在传动轴上设有螺带式搅拌桨和多层横向叶片，所述的横向叶片上设有竖向叶片。该搅拌器整体结构类似于框式和螺带式搅拌器的组合，将框式搅拌器产生的径向流动作用和螺带式搅拌器产生的轴向流动作用相结合，流场呈现轴向和径向互相交叉，从而使物料能被充分地均匀混合。但该搅拌器结构复杂、不易加工，且在传动轴上设有横向多层叶片，其旋转后会对搅拌槽内的整体轴向流动产生切断作用，使得流场在轴向分割为数个区域，减弱了轴向物料的交换作用。为克服上述单个搅拌器单独使用或者多种搅拌器组合使用时对混合过程造成的不利影响，开发具有结构简单、可同时实现轴向和径向流动、釜内整个区域之间的物料交换作用明显的复合式搅拌器成为搅拌设备研发领域的热点。如专利CN103768980A披露了一种长桨短叶片复合搅拌器，其结构主要由下部短叶片和上部长桨组成。该搅拌器通过两种径流式桨的互相作用，使釜内流体同时产生了整体轴流动，轴向流动与径向流动相互作用，解决了一般径流式桨流向单一问题，强化了混合过程。但该搅拌器由于短叶片对流体产生的向上提升作用有限，在用于高径比过大的物料混合过程时，混合效果有所下降，且在液面处易出现混合死区。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种多叶片组合式搅拌装置，用于化工、石油化工、生化制药和冶金等领域的单相或者多相流体的搅拌、混合过程。本专利技术提供的搅拌装置，可适用于较大黏度范围内的均相体系混合和非均相体系的分散过程，在具体用于搅拌釜时，不仅可用于常规高径比例(H/T在1左右，液位高为H，槽内径为T)的搅拌釜内的混合过程，还可以用于高径比(H/T)较大的混合过程，如高径比在1.5～3的混合过程。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多叶片组合式搅拌器，该搅拌器包括固定环、与固定环连接且自固定环延伸的复合叶片，复合叶片包括连接叶片、上部长叶片、上部宽叶片、下部长叶片、下部宽叶片，其中，复合叶片有n组，且连接叶片垂直于固定环，上部长叶片、上部宽叶片、下部长叶片、下部宽叶片依次连接且其中心线平行于固定环的轴线；所述上部长叶片下段和下部长叶片上端分别与连接叶片的上端部和下端部相连接，所述上部宽叶片连接在上部长叶片的上端，所述下部宽叶片连接在下部长叶片的下段。优选的，复合叶片的数量n≥2，或2≤n≤8，或4≤n≤6。优选的，所述的连接叶片与轴线之间的角度为0～70度，或0～45度。优选的，所述上部宽叶片、下部宽叶片的形状为平板、斜叶片或弯曲面。优选的，所述上部长叶片的一端与所述上部宽叶片水平边沿的任意位置连接。优选的，所述下部长叶片的一端与所述下部宽叶片水平边沿的任意位置连接。有益效果：本专利技术提供的多叶片组合式搅拌器极大地强化了高径比较大的立式搅拌槽内流体的流动，如图1所示，使釜内同时产生相对均一的轴向流动和径向流动，且轴向流动的流体与径向流动的流体相互作用、有效进行流体交换，解决了多桨组合式搅拌器容易产生区域效应、湍动能与湍动能耗散分布不均匀等问题，大大提高了混合效率、减少了混合时间、降低了搅拌桨的功率消耗；同时该搅拌器的结构简单，易于加工，降低了制造成本。总体而言，本专利技术相较于其他技术，具有以下突出优势：(1)通过长叶片在搅拌过程中产生的沿径向排液功能，宽叶片和连接叶片在搅拌过程中产生的局部涡流被轴向拉长，且多股涡流产生较强的相互作用并汇聚成一股较大的涡流，这使连接叶片和宽叶片间的区域效应极大的减弱，甚至完全消失。(2)该多叶片组合式搅拌器在立式搅拌槽内的上下部分别产生了水平对称的大涡流，且对称线位于连接叶片附近，通过控制连接叶片的角度进一步控制连接叶片的排液方向，其使得搅拌槽上下部的对称涡流的相互交换作用得到加强，这样有效的增强了立式搅拌器的整体轴向混合效果。(3)该多叶片组合式搅拌器通过长叶片将宽叶片、连接叶片连成整体，其可看做无数个径流式搅拌桨在轴向的组合，进而在搅拌过程中能够使整个槽内的湍动能及湍动能耗散分布均一，减少局部湍动能及湍动能耗散过小的区域。附图说明图1a是本专利技术所述多叶片组合式搅拌器。图1b是标准六叶片圆盘涡轮桨组合搅拌器搅拌槽内产生的流体流动模式对比示意图。图2是实施例1中的搅拌器构型图。图3是实施例2中的搅拌器构型图。图4是实施例3中的搅拌器构型图。图5是实施例4中的搅拌器构型图。图6是实施例5中的搅拌器构型图。图7是实施例6中的搅拌器构型图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多叶片组合式搅拌器，其特征在于，该搅拌器包括固定环(1)、与固定环(1)连接且自固定环(1)延伸的复合叶片，复合叶片包括连接叶片(2)、上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)，其中，复合叶片有n组，且连接叶片(2)垂直于固定环(1)，上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)依次连接且其中心线平行于固定环(1)的轴线；所述上部长叶片(3)下段和下部长叶片(5)上端分别与连接叶片(2)的上端部和下端部相连接，所述上部宽叶片(4)连接在上部长叶片(3)的上端，所述下部宽叶片(6)连接在下部长叶片(5)的下段。

【技术特征摘要】
1.一种多叶片组合式搅拌器，其特征在于，该搅拌器包括固定环(1)、与固定环(1)连接且自固定环(1)延伸的复合叶片，复合叶片包括连接叶片(2)、上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)，其中，复合叶片有n组，且连接叶片(2)垂直于固定环(1)，上部长叶片(3)、上部宽叶片(4)、下部长叶片(5)、下部宽叶片(6)依次连接且其中心线平行于固定环(1)的轴线；所述上部长叶片(3)下段和下部长叶片(5)上端分别与连接叶片(2)的上端部和下端部相连接，所述上部宽叶片(4)连接在上部长叶片(3)的上端，所述下部宽叶片(6)连接在下部长叶片(5)的下段。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆培成，潘翔，孔仙达，吴华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32