一種自動控制通氣量的通氣攪拌裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種攪拌裝置，具體涉及一種通氣攪拌裝置，特別涉及一種自動控制通氣量的通氣攪拌裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工、食品、醫(yī)藥等技術(shù)領(lǐng)域中，如高密度發(fā)酵、有氧參與的酶催化反應(yīng)、有氧參與的化學(xué)反應(yīng)等，常常需要考慮物料的混合的均一性和氣體的溶解效率。而產(chǎn)品質(zhì)量和成本與反應(yīng)過程密不可分，反應(yīng)的快慢和物料轉(zhuǎn)化的程度直接受到攪拌作用的物料流動和混合效果的影響。在反應(yīng)器中大范圍內(nèi)進(jìn)行體積循環(huán)的宏觀流程和局部小渦流的動態(tài)變化為特征的微觀流場的直接影響，對于有氣體參與的過程中，氣體的導(dǎo)入方式對攪拌操作和物料-化學(xué)過程也有重大的影響。在現(xiàn)有的技術(shù)中，氣體沿著固定的管道通入容器的底部或上部，再以氣泡上升穿過液體物料，氣體分布的均勻性、氣泡的大小和氣體對容器底部物料的攪拌作用均難以控制。
[0003]中國實(shí)用新型專利ZL92225889.9公開了一種通氣攪拌裝置，由安裝于機(jī)架上并由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的攪拌軸，攪拌槳葉上裝有開若干小孔的通氣支管，通過轂體上的氣孔與攪拌軸的氣體通道連通，進(jìn)氣帽，軸封件等組成。氣體通入進(jìn)氣帽后，經(jīng)過攪拌軸上的氣體通道和攪拌槳上的通氣支管小孔進(jìn)入液體物料，保證通入氣體的均勻性，減少逸出液面的氣體量，提高氣一液混合效果。本實(shí)用新型特別適用于含有懸浮固體顆粒的液體物料的通氣攪拌設(shè)備中。該方案僅僅一路通氣，氣泡聚并機(jī)會多，氣體在反應(yīng)釜中上下難以均勻分布，氣體浪費(fèi)嚴(yán)重，尤其對于柱式大型反應(yīng)釜，單層攪拌槳葉不能滿足放大生產(chǎn)的需求。
[0004]中國實(shí)用新型專利申請201410298843.4公開了一種高粘發(fā)酵體系的通氣攪拌裝置，包括位于減速機(jī)頂部的旋轉(zhuǎn)接頭、減速機(jī)和用于驅(qū)動的電機(jī)、攪拌軸和多層攪拌器等，氣體從旋轉(zhuǎn)接頭入口，經(jīng)由中空的減速機(jī)軸、中空的攪拌軸直至多層攪拌器，最后從攪拌器的主槳葉的斜面上的小孔中射流而出，該裝置能改善反應(yīng)釜內(nèi)的傳質(zhì)和混合效果，使氣泡在釜內(nèi)部分布更加均勻，聚并機(jī)會減少，避免氣泡的短路和形成“空穴現(xiàn)象”。但該裝置僅一路通氣，氣流由上至下依次減弱，導(dǎo)致越是靠近反應(yīng)釜底部越是供氣量不足，無法滿足反應(yīng)釜底部對氧氣需求，以至于反應(yīng)釜上部氧氣過剩、氣體浪費(fèi)或是反應(yīng)過度氧化導(dǎo)致副產(chǎn)物產(chǎn)生，而反應(yīng)釜下部卻因氣流不足而氧化不夠充分，不能實(shí)現(xiàn)通氣量的精確控制。
[0005]中國實(shí)用新型專利申請2012102502709公開了一種通氣發(fā)酵罐，包括罐體(I)及與所述的罐體連接的供氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述的罐體上具有迷宮式排氣通道(2)，所述的供氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(3)，所述的空氣壓縮機(jī)通過總閘(4)連接螺旋形供氣主管(5)，所述的供氣主管通過一組電磁閥(6)連接供氣支管(7)，所述的供氣支管通入所述的罐體中，所述的供氣支管上具有一組排氣孔(8)，所述的罐體中間具有一組溶解氧率測定儀(9)，所述的總閘、電磁閥和所述的溶解氧率測定儀都與控制器(10)連接。本實(shí)用新型用于發(fā)酵反應(yīng)。該實(shí)用新型提供一種通氣發(fā)酵罐?，F(xiàn)有的發(fā)酵罐對粘性較高的發(fā)酵液傳質(zhì)能力低，設(shè)備運(yùn)行時(shí)工況操作的調(diào)節(jié)手段狹窄，不易控制等，對于耗氧量較大的生物不適宜。該實(shí)用新型的目的是針對上述存在的問題提供一種通氣發(fā)酵罐，能夠有效解決粘性較高的物質(zhì)的氧傳遞不均的問題，并且輸氧量容易調(diào)控。但該反應(yīng)釜無攪拌槳，不能充分使氧氣均勻分布，尤其是對于柱式大型反應(yīng)釜，整體效果差，同樣沒有實(shí)現(xiàn)對上產(chǎn)放大反應(yīng)釜內(nèi)整體物料的有效混合和通氣量的精確控制。
[0006]因此，目前已公開的通氣攪拌反應(yīng)裝置仍難以滿足氧化反應(yīng)放大生產(chǎn)中，對于通氣量的精確控制，從而導(dǎo)致對生產(chǎn)成本、能耗、氣體資源、以及產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率的影響。對于生物香料的制備而言，大量通氣鼓泡氣流會帶走相當(dāng)大的易揮發(fā)香原料產(chǎn)品，直至產(chǎn)品收率減少，同時(shí)也會對周圍環(huán)境造成影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的是一種氣體傳遞均勻性好，氧氣控制精度高的自動控制通氣量的攪拌裝置，能夠有效地控制放大反應(yīng)釜中，氣體傳遞不均一性、能耗大、氣體資源浪費(fèi)，成本高，產(chǎn)品品質(zhì)差，生產(chǎn)效率低的難題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種自動控制通氣量的通氣攪拌裝置，包括釜體，包括通氣結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)和攪拌結(jié)構(gòu)；
[0009]所述攪拌結(jié)構(gòu)包括攪拌軸、攪拌軸動力輸入結(jié)構(gòu)和設(shè)置在攪拌軸上的多個(gè)攪拌槳葉;所述攪拌軸分成上半部和下半部，其中攪拌軸的下半部位于釜體內(nèi)，多個(gè)攪拌槳葉設(shè)置在攪拌軸的下半部位，且多個(gè)攪拌槳葉沿?cái)嚢栎S軸向分布，攪拌軸動力輸入結(jié)構(gòu)與攪拌軸上半部端部連接，帶動攪拌軸轉(zhuǎn)動；
[0010]所述通氣結(jié)構(gòu)包括固定在釜體上方的氣室帽、多個(gè)通氣管道、多個(gè)通氣支管和儲氣罐；
[0011]所述攪拌軸的上半部位于氣室帽內(nèi)，攪拌軸的上半部與氣室帽內(nèi)壁形成一個(gè)密封腔體，攪拌軸的上半部上套設(shè)有多個(gè)軸密封圈，多個(gè)軸密封圈將所述密封腔體分成相互獨(dú)立的多個(gè)進(jìn)氣室；
[0012]每個(gè)進(jìn)氣室都具有一個(gè)進(jìn)氣口，每個(gè)進(jìn)氣口分別通過一根進(jìn)氣管與儲氣罐連通，在每根進(jìn)氣管上設(shè)有控制其通氣或停止通氣的電磁閥；
[0013]所述通氣支管上具有多個(gè)出氣孔，每個(gè)攪拌槳葉的上表面和下表面均固定有通氣支管；
[0014]所述多個(gè)通氣管道分別固定在攪拌軸的外表面上，通氣管道的數(shù)量與進(jìn)氣室的數(shù)量相等，且通氣管道與進(jìn)氣室一一對應(yīng)，每個(gè)通氣管道的一端對應(yīng)地與一個(gè)進(jìn)氣室連通，另一端對應(yīng)的與一個(gè)攪拌槳葉上的通氣支管連通；
[0015]所述控制結(jié)構(gòu)包括多個(gè)控制器和多個(gè)溶氧儀，控制器的數(shù)量與溶氧儀的數(shù)量相等，且一一對應(yīng)，每個(gè)控制器一一對應(yīng)的控制一個(gè)電磁閥；
[0016]每個(gè)攪拌槳葉上固定一個(gè)溶氧儀的探頭，每個(gè)溶氧儀的信號輸出端與對應(yīng)的控制器的輸入端連接，控制器的信號輸出端與對應(yīng)的電磁閥連接，并根據(jù)接受的氧氣濃度信號控制對應(yīng)的電磁閥的通斷。
[0017]作為優(yōu)化，所述多個(gè)控制器集成在一個(gè)控制柜中。
[0018]作為優(yōu)化，所述每個(gè)溶氧儀與其對應(yīng)的探頭之間的數(shù)據(jù)線設(shè)置在相應(yīng)的通氣管道內(nèi)，且該數(shù)據(jù)線在通氣管道與對應(yīng)的進(jìn)氣室的連接處采用電刷連接。
[0019]作為優(yōu)化，還包括位于釜體底部的軸底支架，所述攪拌軸的底部與軸底支架的頂部轉(zhuǎn)動連接。
[0020]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、在每個(gè)攪拌槳葉上都安裝了溶氧儀探頭，可以根據(jù)釜體內(nèi)相應(yīng)位置氧濃度的高低，隨時(shí)調(diào)節(jié)各個(gè)進(jìn)氣管上電磁閥的開閉，控制供氣量，利于精細(xì)化控制局部位點(diǎn)溶解氧濃度，確保反應(yīng)體系中溶解氧濃度的均一,性，有利于有氧反應(yīng)的平穩(wěn)順利進(jìn)行。避免過多氣體的浪費(fèi)，節(jié)約能源；以及由于過度通氣對空氣過濾器的損耗及由此帶來的雜菌污染。
[0022]2、本實(shí)用新型中一個(gè)進(jìn)氣室、一端與該進(jìn)氣室連通的通氣管道和與該通氣管道另一端連通的通氣支管形成一條通氣線路，氣體最后從通氣支管的出氣孔中射出，從而使氣泡在釜體內(nèi)分布更加均勻，聚并機(jī)會減少，避免氣泡的短路和形成“空現(xiàn)象”。另外氣動電磁閥的精確控制，保證通入氣體的均勻性，減少逸出液面的氣體量，提高氣-液混合效果。本實(shí)用新型的裝置特別適用于含有固-液-氣三相混合的物料通氣攪拌設(shè)備中。
[0023]3、由于通氣支管固定攪拌槳葉的上表面和下表面，從而相鄰攪拌槳葉通氣支管上出氣孔射出的氣體相向噴射，加上攪拌槳葉的軸相混合，大大增強(qiáng)了攪拌效果，加強(qiáng)了氣液傳質(zhì)能力，提高了料液氣含率，可以在較低的攪拌速度和低的通氣量下實(shí)現(xiàn)好的通氣效果和高的氣含率。從而降級能耗，節(jié)約成本。同時(shí)減少因過度通氣引發(fā)空氣過濾系統(tǒng)的損耗所致雜菌污染的難題。提高反應(yīng)的成功率。而且本裝置流場控制力強(qiáng)，混合能力好，傳質(zhì)效率高，氧傳遞效率高，混合均勻，性能好，有利于原料的利用和釜體內(nèi)氣液分散及傳質(zhì)效果。
[0024]4、本實(shí)用新型操作方便，自動化程度高，可控性能力強(qiáng)，不僅能滿足常規(guī)反應(yīng)要求，更加能適合于精細(xì)化控制反應(yīng)要求高的環(huán)境。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型通氣攪拌裝置的上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型通氣攪拌裝置的下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0029]參見圖1和圖2，一種自動控制通氣量的通氣攪拌裝置，包括釜體27，通氣結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)和攪拌結(jié)構(gòu)。
[0030]所述攪拌結(jié)構(gòu)包括攪拌軸11、攪拌軸動力輸入結(jié)構(gòu)和設(shè)置在攪拌軸上的多個(gè)攪拌槳葉15;所述攪拌軸11分成上半部和下半部，其中攪拌軸的下半部位于釜體27內(nèi)，多個(gè)攪拌槳葉