本發(fā)明涉及攪拌
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種攪拌裝置。
背景技術(shù)：
：對于化工、尤其是生物化工反應(yīng)來說，通常需要在反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置攪拌裝置以防止物料分層，由此提高反應(yīng)效率。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常在反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置雙曲面攪拌機，以用于攪拌。雙曲面攪拌機的用于導(dǎo)流的表面基本上都設(shè)置為曲面，尤其是其主體表面為雙曲面(即由雙曲線圍繞軸線旋轉(zhuǎn)所形成的表面)，有利于擴大有效攪拌區(qū)域，從而在一定程度上有利于提高攪拌機的工作效率。然而，這種表面基本都設(shè)置為曲面的雙曲面攪拌機在制造加工方面較為困難，成型工藝通常比較復(fù)雜。在制造較為大型的雙曲面攪拌機時，更是難以保證加工精度。因此，所制造的雙曲面攪拌機的一致性較差、合格率較低。因此，對于雙曲面攪拌機的制造來說，其成本是相當(dāng)高的。因此，需要一種低成本的攪拌裝置。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明提出了一種攪拌裝置，這種攪拌裝置的成本低。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種攪拌裝置，其包括主體，所述主體的橫截面由上到下逐漸增大，其中，所述主體包括由上到下依次連接的多個主體部，所述主體部的側(cè)輪廓線為直線，處于上方的所述主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角小于處于下方的所述主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角。對于這種攪拌裝置來說，其主體是由多個形狀較為簡單的主體部構(gòu)成的，因而易于制造，并且加工精度高。另外，這種主體部易于制造得一致，因此易于對攪拌裝置中的主體部進行替換，以確保攪拌裝置的性能，延長攪拌裝置的使用壽命。在一個實施例中，主體部構(gòu)造為橫截面由上到下逐漸增大的椎體。這種結(jié)構(gòu)的主體部結(jié)構(gòu)更加規(guī)則，因此這種主體結(jié)構(gòu)更加容易被制造，并且更易于被制造得更加勻稱，有利于提高其與反應(yīng)池內(nèi)流體之間的配合的流暢性。另外，這種結(jié)構(gòu)的制造成本較低。在一個實施例中，主體部構(gòu)造為多面錐體，所述多面椎體的每個面均為平面。這種主體部更容易被制造，因而能有效減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料，進而能降低生產(chǎn)成本。在一個實施例中，主體部包括第一主體部和處于所述第一主體部下方并與所述第一主體部相連的第二主體部，其中，所述第一主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角為所述第二主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角的2.8到3.2倍。這種設(shè)置能促使流體順暢流動，從而能確保攪拌裝置具有足夠大的有效攪拌范圍。同時，在第一主體部和第二主體部的連接處周圍能夠局部產(chǎn)生適當(dāng)程度的紊流，從而有利于反應(yīng)池內(nèi)流體帶動物料進行更加充分的混合。因此，這種設(shè)置能夠使反應(yīng)池內(nèi)的反應(yīng)效率最大化。在一個實施例中，在所述主體上設(shè)置有多個攪流翅片，多個所述攪流翅片圍繞所述主體的縱向軸線旋轉(zhuǎn)式分布，其中，各個所述攪流翅片在背離所述縱向軸線的方向上延伸并沿周向方向偏斜。在攪拌裝置轉(zhuǎn)動時，在攪流翅片的表面周圍會產(chǎn)生負壓，從而有利于帶動反應(yīng)池內(nèi)的流體流動。在一個實施例中，攪流翅片包括第一組攪流翅片和第二組攪流翅片，所述第一組攪流翅片的靠近所述主體的縱向軸線的端部相切于第一參考圓，所述第二組攪流翅片的靠近所述主體的縱向軸線的端部相切于第二參考圓，所述第一參考圓和所述第二參考圓的圓心均處于所述主體的縱向軸線上，并且所述第一參考圓和所述第二參考圓的半徑不同。通過這種設(shè)置，更有利于帶動反應(yīng)池內(nèi)的流體在較大的空間內(nèi)循環(huán)流動。在一個實施例中，第一組攪流翅片和第二組攪流翅片交替設(shè)置。通過這種設(shè)置，更有利于帶動反應(yīng)池內(nèi)的流體在較大的空間內(nèi)循環(huán)流動。在一個實施例中，攪流翅片包括在背離所述縱向軸線的方向上依次連接的多個翅片部，所述翅片部由直板構(gòu)成，遠離所述縱向軸線的翅片部比靠近所述縱向軸線的翅片部更加沿周向方向偏斜。這種攪流翅片易于制造和安裝，通過這種設(shè)置能夠降低攪拌裝置的制造難度和成本。在一個實施例中，攪拌裝置還包括與所述攪流翅片的背離所述主體的縱向軸線的端部和/或所述主體相連并在背離所述主體的縱向軸線的方向上延伸到所述主體之外的延伸翅片。通過延伸翅片有利于提高攪拌效率，并且盡可能地減少了制造用料。在一個實施例中，延伸翅片與所述攪流翅片的背離所述主體的縱向軸線的端部和/或所述主體可拆卸式連接。通過這種設(shè)置有利于對延伸翅片進行替換，從而能降低攪拌裝置的使用維護費用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：攪拌裝置的主體是由多個形狀較為簡單的主體部構(gòu)成的，因而易于制造，并且加工精度高。另外，這種主體部易于制造得一致，因此易于對攪拌裝置中的主體部進行替換，以確保攪拌裝置的性能，延長攪拌裝置的使用壽命。附圖說明在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的攪拌裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的攪拌裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的攪拌裝置100的一個實施例的整體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，攪拌裝置100包括主體，主體包括第一主體部2和第二主體部3，第一主體部2處于第二主體部3的上方并與第二主體部3相連。對于主體來說，其橫截面由上到下逐漸增大。因而，對于第一主體部2和第二主體部3來說，其自身的橫截面由上到下逐漸增大，并且第二主體部3的頂面與第一主體部2的底面相同并重合。應(yīng)當(dāng)理解的是，還可以設(shè)置更多主體部，這些主體部由上到下依次連接并確保其組成的主體的橫截面由上到下逐漸增大。對于單個主體部(例如，第一主體部2或第二主體部3)來說，其側(cè)輪廓線為直線。這種主體部的形狀容易被制造出來，進而能降低攪拌裝置100的制造成本。另外，由于這種主體部的形狀容易被制造出來，所以不易產(chǎn)生較大的制造誤差，并更容易被制造得一致。因此在使用過程中，使用者能夠方便地對損壞的主體部進行替換，從而這樣還降低了攪拌裝置100的使用成本。另外，這種側(cè)輪廓線為直線的主體部在制造過程中不容易產(chǎn)生變形，在多個主體部之間進行連接時也不容易產(chǎn)生變形。由此，所制得的主體能夠精確地對稱，從而攪拌裝置100的動平衡性能較好，在旋轉(zhuǎn)過程中不易發(fā)生擺動和震動，從而有利于提高有效輸出功率并避免攪拌裝置受損。這對于維持攪拌裝置100的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和延長攪拌裝置的使用壽命來說十分有利。在一個實施例中，主體部大體為圓錐或圓錐臺的形狀。在這種情況下，主體部的側(cè)輪廓線為圓錐的母線。這種主體部的形狀比較容易被制造出來。并且，在制造過程中方便放樣、測量和檢定。另外，這種結(jié)構(gòu)容易被制造得更加勻稱，從而有利于主體與流體之間的接觸和配合的順暢性，并因此能避免攪拌裝置100在運行過程中受到較大的沖擊，進而有利于提高攪拌裝置100的穩(wěn)定性。在一個優(yōu)選的實施例中，主體部大體為凸多面錐或凸多面錐臺。在這種情況下，主體部的側(cè)輪廓線為凸多面錐的側(cè)棱。這種主體部的形狀更加容易被制造出來。尤其是在主體部由不易彎曲加工的材料或可加工性差的材料制成的情況下，可現(xiàn)將材料制造成多個三角形或梯形的板，然后將這些板拼接在一起，由此來形成主體部的形狀。另外，這還能有效減少甚至避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢料。這里的凸多面錐或凸多面錐臺優(yōu)選為正八棱錐或正八棱錐臺。主體部能在容易制造的同時確保對流體平滑引導(dǎo)。由于這種主體部由平面構(gòu)成，因此整個主體更是容易被制造得精確對稱。由此，能夠進一步提高攪拌裝置100的動平衡性能。上述攪拌裝置100可以安裝在攪拌池的池底，并優(yōu)選地安裝在池底的中心處，以利于對攪拌池下部進行攪拌，防止反應(yīng)物沉淀到池底。此時，為了避免流體沖擊池底，可以令處于上方的主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角小于處于下方的主體的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角，也就是說，令處于上方的主體部的側(cè)輪廓線更陡、更傾向于垂直方向，而令處于下方的主體部的側(cè)輪廓線更平、更傾向于水平方向。如圖1所示，處于上方的第一主體部2的側(cè)輪廓線更陡，而處于下方的第二主體部3的側(cè)輪廓線更平。這樣一來，在池底處，主體能夠引導(dǎo)流體，使其橫向運動，由此避免流體沖擊池底，進而能促使流體大范圍地循環(huán)流動。在一個優(yōu)選的實施例中，處于上方的主體部的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角為處于下方的主體的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角的2.8到3.2倍，優(yōu)選為3倍。在如圖1所示的設(shè)置有第一主體部2和第二主體部3的情況下，第一主體部2的側(cè)輪廓線與豎直方向的夾角在15°到18°之間。在這種情況下，主體能夠有效地引導(dǎo)流體擴散，并能避免流體沖擊池底。同時，流體能夠受到適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)而在盡可能大的范圍內(nèi)流動，從而能有效確保攪拌裝置100的有效攪拌范圍。流體還會在上方的主體部(第一主體部2)與下方的主體部(第二主體部3)之間的連接區(qū)域附近形成局部的適當(dāng)強度的紊流。這種紊流能在一定程度上促進流體流動，從而有利于帶動物料在其中充分混合，進而有助于將聚在一起的反應(yīng)物(或參與反應(yīng)的物質(zhì))打散，以增大反應(yīng)物(或參與反應(yīng)的物質(zhì))的有效接觸表面，從而更有利于提高反應(yīng)效率。尤其是在生物反應(yīng)器中，能有效使菌團、膠質(zhì)團、物料團等解體，以提高反應(yīng)效率。應(yīng)理解的是，這種紊流對整體、宏觀上的攪拌效率的影響十分微弱，但卻十分有利于促進局部的、微觀上的攪拌。如圖1和圖2所示，還可以在主體上圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)式布置多個攪流翅片。各個攪流翅片在背離縱向軸線的方向上延伸并沿周向方向偏斜。在主體和攪流翅片轉(zhuǎn)動的過程中，會在攪流翅片的表面周圍形成負壓。在重力和該負壓等作用下，能促使流體流動，從而使流體被帶動著在更大的范圍內(nèi)流動。如圖2所示，各個攪流翅片的背離縱向軸線的端部相對于靠近縱向軸線的端部沿順時針方向偏斜。在主體和攪流翅片圍繞主體的縱向軸線逆時針旋轉(zhuǎn)的情況下，這種結(jié)構(gòu)的攪流翅片能有效產(chǎn)生足夠的離心力。在主體和攪流翅片旋轉(zhuǎn)時，流體由上至下流動并從主體的下部的外邊緣處離開。在此過程中，攪流翅片能使流體對該攪拌裝置的反作用力降低，尤其是降低了啟動轉(zhuǎn)矩需求。如圖2所示，在第一主體部2為八棱錐而第二主體部3為八棱錐臺的情況下，可在第二主體部3上旋轉(zhuǎn)式布置8個攪流翅片。攪流翅片可分為多組。在圖2中顯示了兩組攪流翅片，即第一組攪流翅片和第二組攪流翅片。第一組攪流翅片的靠近主體的縱向軸線的端部均相切于第一參考圓6，而第二組攪流翅片的靠近主體的縱向軸線的端部均相切于第二參考圓7。第一參考圓7和第二參考圓6的直徑不同，但是其圓心均在縱向軸線上。優(yōu)選地，第一組攪流翅片和第二組攪流翅片交替設(shè)置，以促使流體均勻流動。優(yōu)選地，如圖2所示，第一組攪流翅片和第二組攪流翅片均設(shè)置在第二主體部3上。第一參考圓同時還是第一主體部2與第二主體部3之間的連接邊緣的外切圓。通過上述結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高攪拌裝置100的攪拌效率，并能改善反應(yīng)池內(nèi)流體的流態(tài)。具體來說，其能避免在距離旋轉(zhuǎn)中心較近的位置處產(chǎn)生無攻湍流，同時還有效改善了主體周圍的壓力分布。另外，可以理解為，第一組攪流翅片更有利于起到分流作用，而第二組攪流翅片更有利于起到導(dǎo)流作用，從而使流體的速度分布更加均勻而合理，提高了等效流量和效率。此外，其有利于為流體提供更大的動力，使流體在更大的范圍內(nèi)循環(huán)流動。另外，其還是得受到攪拌的流體流動得更加穩(wěn)定，從而能有效避免能量損失。以下為本發(fā)明的具備上述結(jié)構(gòu)的攪拌裝置100(情況C)與不具備上述結(jié)構(gòu)的攪拌裝置(情況D)的比較。從上表中即可看出，情況C(即，有第一組攪流翅片和第二組攪流翅片)中的等效流量總是高于情況D(即，沒有第一組攪流翅片和第二組攪流翅片)中的等效流量。此外，對于低速旋轉(zhuǎn)(例如，轉(zhuǎn)速在20rpm到60rpm之間)的、尺寸較大(例如主體的最大直徑在0.5m到3m之間)的攪拌裝置100來說，上述結(jié)構(gòu)設(shè)置是尤為有利的。在如圖2所示的實施例中，各個攪流翅片由多個翅片部在背離縱向軸線的方向上依次連接而設(shè)置。各個翅片部由直板構(gòu)成，易于加工成型，并因此會有效降低攪流翅片的制造成本。另外，為了使攪流翅片在背離縱向軸線的方向上延伸的同時沿周向方向偏斜，可令原理縱向軸線的翅片部比靠近縱向軸線的翅片部更加沿周向方向偏斜，由此來形成逐漸偏斜的形狀。優(yōu)選地，對于同一攪流翅片上的翅片部來說，距離縱向軸線最遠的翅片部相對于距離縱向軸線最近的翅片部偏斜120°左右。如圖2所示，還可以在主體的外側(cè)設(shè)置延伸翅片4。延伸翅片與攪流翅片的背離主體的縱向軸線的端部相連，和/或與主體的邊緣相連，并在背離縱向軸線的方向上延伸，由此來擴大攪拌動作的作用范圍。優(yōu)選地，延伸翅片4也在延伸的同時沿周向方向偏斜，以降低流體阻力。以下為本發(fā)明的具備延伸翅片4的攪拌裝置100(情況A)與不具備延伸翅片4的攪拌裝置(情況B)的比較?？梢缘弥?，在有延伸翅片4的情況下，能夠在攪拌時產(chǎn)生更大的循環(huán)流量，從而能夠更加有效地攪拌流體。循環(huán)流量的增大是離心效應(yīng)增強而引起的。此外，還對本發(fā)明的具備延伸翅片4的攪拌裝置100(情況A)與不具備延伸翅片4的攪拌裝置(情況B)進行了如下比較。流量變化(m3/s)軸功率變化(kW)情況A1.247.424情況B16.4變化率0.240.16上表中的變化率為情況A中的數(shù)據(jù)與情況B中的數(shù)據(jù)之差與情況B中的數(shù)據(jù)的比值。由上表可知，在產(chǎn)生的循環(huán)流量相近的情況下，具備延伸翅片4的方案所需的驅(qū)動攪拌裝置100轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸的功率較小。另外，還優(yōu)選地令延伸翅片與其他部件(例如攪流翅片的端部和/或主體)可拆卸式連接，例如可通過螺紋連接件(例如，螺栓)進行連接。由此，在需要更換攪流翅片時(例如在原來的攪流翅片受到磨損時)，能夠方便地更換攪流翅片，并因此而降低了攪拌裝置100的使用成本。這里應(yīng)理解的是，如圖1和圖2所示，攪拌裝置100優(yōu)選地設(shè)置成圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。當(dāng)前第1頁1 2 3