搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨
专利汇可以提供搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种搅拌反应釜用的 翼型 轴流搅拌桨，包括一 轮毂 ，二片或二片以上可拆卸或不可拆卸地安装在轮毂上的 叶片 ，该叶片在其半径方向的宽度范围内与任一与其轮毂共轴的圆柱面相交所形成的剖面均为机翼型。从叶片的叶梢至叶根，每一半径处的翼型剖面的最大拱度比，最大翼厚比，以及 螺距 角 和盘面比根据不同的混合要求，可采取不同的值。这种叶片造成的流动是轴向流，具有很高的 升阻比 ，在较小的功耗下可获得较大的流量，适用于液固、气液、液液及气液固各相物料间的混合。，下面是搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨专利的具体信息内容。
1、一种搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，包括一轮毂，若干可拆卸或不可拆卸地安装在轮毂上的叶片，其特征在于，所述叶片是二片或二片以上，所述叶片在其半径方向的宽度范围内与任一与其轮毂共轴的圆柱面相交所形成的剖面均为机翼型。
2、根据权利要求1所述的搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，其特征在于，所述叶片剖面的最大拱度比范围为0％＜ ≤12％，最好在1.5％－6.5％之间。
3、根据权利要求1所述的搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，其特征在于，所述叶片剖面自叶根至近叶梢处的最大翼厚比范围为1％＜ ≤20％。
4、根据权利要求1所述的搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，其特征在于，所述叶片在叶根处的螺距角范围为25°－60°，最好在40°－55°之间；在叶梢处的螺距角范围为15°－30°，最好在20°－26°之间，而叶根处的螺距角总是大于或等于叶梢处的螺距角。
5、根据权利要求1所述的搅拌反应釜用的翼型轴流搅拌桨，其特征在于，所述轴流桨的盘面比范围为0.15－1.2。
本实用新型涉及一种反应釜用的搅拌桨，特别涉及一种反应釜用的翼型轴流搅拌桨。
目前反应釜用的搅拌桨，因搅拌物料的物性及混合要求的不同而有各种类型。但在很多搅拌反应釜中，现在使用的桨型尚不够理想。例如，搪玻璃反应釜中所用的桨叶，桨型单调，功耗大而混合效果不理想。又如抗生素发酵罐中使用的桨叶多为平叶（或弯叶，剪叶）透平桨，此类桨叶属径向流桨叶，它们具有较大的剪切速率，虽然有利于分散通入罐内的空气，但会对某些菌体的生长不利，也不利于具有剪切稀化性质物料的混合。而且此类桨叶本身存在一圆盘，会影响全釜的充分混合及溶氧的传输，因此并不是理想的桨型。
本实用新型的目的是提供一种新型的用于反应釜的翼型轴流搅拌桨，其叶片剖面为经过合理选择的机翼型剖面，具有高的升阻比，因此能在消耗较少功率的情况下产生较大的推力。此种桨叶在相同的功耗下，能产生比径向流桨叶大得多的流量，使反应釜内物料得到更充分的搅动。此种桨叶造成的流动是轴向流，反应釜内剪切速率分布比较均匀，且最大剪切速率比较小，此外，当此种桨叶用于气液两相混合时，在相同的单位体积功耗下，可得到较高的传质系数。
本实用新型的目的是通过以下方式实现的，一种反应釜用的翼型轴流桨，包括一轮毂，二片或二片以上可拆卸或不可拆卸地安装在轮毂上的叶片。其中，所述叶片在其半径方向的宽度范围内与任一与其轮毂共轴的圆柱面相交所形成的剖面均为机翼型。从翼型轴流桨的叶片的叶梢至叶根，每一半径处的翼型剖面的最大拱度比，最大翼 厚比，螺距角和桨叶盘面比根据不同的混合要求，可采取不同的值。其中，最大拱度比范围为0％＜ ≤12％；自叶根处至近叶梢处叶片的最大翼厚比范围为1％＜ m≤20％；叶片在叶根处的螺距角范围为25°－60°，在叶梢处的螺距角范围为15°－30°，且叶根处的螺距角总是大于或等于叶梢处的螺距角。轴流桨的盘面比范围为0.15－1.2。
本实用新型的优点是这种剖面为机翼型的叶片造成的流动是轴向流，具有高的升阻比，能在消耗较少功率的情况下产生较大的推力。由于桨叶造成的流动是轴向流，因此特别适合在液固混合时使用，可使固体颗粒均匀分散在液体中；由于此种桨叶功耗小而流量大，也特别适合使用于那些不需强力剪切而需充分搅拌的场合；由于反应釜内剪切速率分布比较均匀，且最大剪切速率比较小，用于生物发酵时，对菌体损伤小；当此种桨叶用于气液两相混合时，在相同的单位体积功耗下，可得到较高的传质系数，因此可减少通气量，减少功率消耗。
图1是利用本实用新型轴流桨的反应釜的局部剖视的立体图；
图2是本实用新型翼型轴流桨的结构示意图；
图3是本实用新型中的叶片与任一与其旋转轴共轴的圆柱面相交所形成的剖面形状图；
图4是将图3所示剖面展开在平面上所形成的图形；
图5是本实用新型中的叶片结构示意图。
参看图1，在反应釜1内安装着旋转轴2，在旋转轴2位于反应釜1内的部分上可拆卸地或不可拆卸地安装着本实用新型提供的一个（或数个）翼型轴流桨3，而旋转轴2位于反应釜1外的另一端则与减速装置4连接，而减速装置4通过传动机构（如皮带）由马达5带动。当马达5通过减速装置4带动旋转轴2和翼型轴流桨3转动， 会产生如图1中箭头所示的轴向流动。
参看图2，这是翼型轴流桨3的结构示意图。这里画了四个叶片6，实际上，二个或二个以上的叶片6也适用于本实用新型。各叶片6用可拆卸或不可拆卸的方式互相间隔均匀地固定在轮毂7上。翼型轴流桨3通过轮毂7而可拆卸地或不可拆卸地固定在旋转轴2上。标号8表示各叶片6的叶梢，标号9表示各叶片6的叶根，标号10表示各叶片6的导边（即叶片朝向叶片运动方向（如图中箭头所示）一侧的边沿），而标号11表示各叶片的随边。
参看图3，翼型轴流桨3的叶片6在其半径方向的宽度范围内与任一与其旋转轴2（或轮毂7）共轴的圆柱面12相交所形成的剖面均为机翼型。这些叶片及其机翼型剖面具有特定的拱度分布、厚度分布、螺距角分布和盘面比，以适用特定的搅拌目的。
参看图4，这是图3所示圆柱面上的翼型剖面展开在平面上所形成的图形。在该翼型剖面中，C为弦长，δ为拱度， ＝ (δ)/(C) 为拱度比，δm为最大拱度， ＝ (δm)/(C) 为最大拱度比。X为拱度δ的弦向位置， ＝ (X)/(C) ；Xm为δm的弦向位置， m＝ (Xm)/(C) 。翼型拱度比 的分布，根据不同的混合要求可采用不同的翼型拱度分布分式和数值。这里推荐的翼型拱度分布公式是：
＝－ (f)/2 （a m － 2）（当0≤ ≤ m时）（1a）
＝ (f(a-1))/((1-Xm)2) 〔1-2 m+2XmX-X2〕当 m＜ ≤1时）（1b）
式（1a）、（1b）中，f为与最大拱度比有关的常数f＝ ，其中a 为常数，根据不同物料取a＝1.5～3。
在本实用新型中，翼型轴流桨叶片剖面的最大拱度比范围为0％＜ ≤12％，最好在1.5％－6.5％之间。
在图4所示的翼型剖面中，b为翼厚， ＝ (b)/(c) 为翼厚比，bm为最大翼厚， ＝ (bm)/(c) 为最大翼厚比。根据所搅拌的不同物料的特性，采用不同的 值。在本实用新型中，翼型轴流桨叶片剖面自叶根至近叶梢（约叶片长的0.9～0.95）处的最大翼厚比范围为1％＜ ≤20％，在叶梢及近叶梢处，由于翼型弦长变小，对那些盘面比小而翼厚比较厚的桨叶来说，最大翼厚比可能超过20％。亦可采用等翼厚分布，此时，翼型剖面导边10处应倒成圆角。
翼型剖面的弦与垂直于旋转轴2的水平面之间的夹角θ称为螺距角，每一半径位置上的螺距角θ具有不同的值，叶梢部分8处的螺距角θ最小，而叶根部分9处的螺距角最大，因此叶片呈如图5所示的扭曲状。在本实用新型中，叶根9处的螺距角范围为25°－65°，最好在40°－55°之间；叶梢8处的螺距角范围为15°－30°，最好在20°－26°之间；且叶根处螺距角总是大于或等于叶梢处的螺距角。
翼型轴流桨各叶片6在与旋转轴2垂直的水平面上的投影面积之和与翼型桨旋转时扫过的圆盘面积之比称为盘面比。根据不同的物料特性及不同的混合要求，翼型轴流桨应采用不同的盘面比。在本实用新型中，翼型轴流桨的盘面比范围为0.15－1.2。
翼型轴流桨的叶片可采用精密铸造方法制成，也可采用金属板压制方法制成，也可采用其它非金属材料制成。如采用板材制造，整个叶片的厚度不变，但导边处必须倒成圆角。
通过对以下应用例的介绍可以对本实用新型的优点和特征有更清晰的了解。
应用例一：气液搅拌系统：冷模试验。试验釜直径T＝786毫米，试验介质为1.3％－1.4％浓度的CMC浓液。共二层桨叶，试验转速100转／分－350转／分。
试验在两种情况下进行：
情况Ⅰ：底层桨叶为传统的平叶透平桨，桨径为 (T)/3 。上层为本实用新型翼型轴流桨，桨径为320毫米，四叶，盘面比为0.91。叶根处：螺距角为47.4°，最大拱度比为3.0％，翼厚比1.3％；叶梢处：螺距角为22°，最大拱度比2.3％，翼厚比1.2％。底层桨叶距釜底距离为 (T)/3 ，翼型轴流桨距底层桨距离为 2/3 T。
情况Ⅱ：底层桨与上层桨均为传统的平叶透平桨，桨径均为 (T)/3 ，其它与情况Ⅰ同。
试验内容：溶氧传质系数的比较。
试验结果：CMC溶液表现粘度为300厘泊时，在单位体积功率相同的条件下，情况Ⅰ的溶氧传质系数比情况Ⅱ的提高20－25％。
应用例二：气液搅拌系统：50米3赤霉素发酵罐工业试验。发酵罐直径T＝3000毫米。共有三层桨叶，转速120转／分。
试验在下述两种情况下进行：
情况Ⅰ：底层桨为弯叶透平桨，直径D＝1000毫米。上二层桨为本实用新型翼型轴流桨，桨叶直径D＝1155毫米，四叶，盘面比0.85。叶根处：螺距角51°，最大拱度比2.1％，最大翼厚比2.0％；叶梢处，螺距角24.8°，最大拱度比1.8％，最大翼厚比1.9％。
情况Ⅱ：三层均为弯叶透平桨，直径D＝1000毫米，其余与情况Ⅰ同。
试验内容：使用不同桨叶时，比较赤霉素发酵指数，搅拌功率，通气量等参数。
试验结果：情况Ⅰ与情况Ⅱ相比，赤霉素7批发酵的平均发酵指数提高10.4％，同时，搅拌功率降低6％，通气量节约5％左右。
应用例三：液液分散系统：冷模试验。试验介质：磺化煤油一水，体积比V油／（V油＋V水）＝0.1。试验釜直径T＝284毫米。
试验在三种情况下进行：
情况Ⅰ：单层翼型轴流桨，桨叶直径D＝142毫米，四叶，盘面比0.4。叶根处：螺距角为49.5°，最大拱度比为1.5％，最大翼厚比为11％。桨叶0.9半径处：螺距角27.6°，最大拱度比2.6％，最大翼厚比9.6％。叶梢处：弦长为0.9半径处弦长的11％，最大拱度比0.2％，螺距角23.6°。
情况Ⅱ：单层二叶平桨，桨径D＝142毫米。
情况Ⅲ：单层三叶后掠桨，桨径D＝142毫米。
试验内容：形成一定尺寸液滴所需的功率及液滴尺寸的均匀度。
试验结果：
1.达到相同的平均滴径d32，翼型轴流桨所需的单位体积功率PV最小。
d32(厘米） pv(千瓦／米3） 情况Ⅰ 情况Ⅱ 情况Ⅲ 0.06 1 3.1 1.34
亦即翼型轴流桨所需功率比二叶平桨降低67％，比三叶后掠桨降低25％。
平均滴径d32定义为d32＝ (∑Nidi3)/(∑Nidi2)
式中di：液滴直径；
Ni：滴径为di的液滴的个数。
2.在相同的PV水平上，液滴尺寸偏差σn的比较：
pv(千瓦／米3） σn 情况Ⅰ 情况Ⅱ 情况Ⅲ 0.6 3.28 5.38 3.87 2.0 2.28 3.28 2.60
亦即对PV＝0.6千瓦／米3，使用翼型轴流桨时可得到的液滴尺寸均匀度分别比二叶平桨及三叶后掠桨提高39％及15％；对PV＝2.0千瓦／米3，则分别提高30％及12％。
尺寸偏差σn定义为σn＝｛∑[(di-d32)2fa·△di]｝1/2
式中fa＝ (Nidi2)/(∑Nidi2) ，△di：统计时所采用的液滴尺寸的间隔。
应用例四：液液混合系统：冷模试验。试验釜直径T＝248毫米，试验介质为水和CMC溶液（表观粘度约600厘泊）。试验转速60转／分至240转／分。
试验在两种情况下进行：
情况Ⅰ：单层翼型轴流桨，直径D＝112毫米，三叶，盘面比0.24。叶根处：螺距角50.9°，最大拱度比1.9％，翼厚比19％；叶片0.9半径处：螺距角27.3°，最大拱度比2.6％，翼厚比16％；叶梢处：弦长为0.9半径处弦长的12％，最大拱度比0.3％，螺距角23.3°。
情况Ⅱ：普通的锚式桨，直径D＝236毫米。
试验内容：测定混合时间及功率。
试验结果：
1.对水系统，使用翼型轴流桨所需的混合时间为锚式桨所需混合时间的49％。而此时翼型轴流桨所需的功率仅为锚式桨的15％。
2.对CMC溶液系统（表观粘度600厘泊），使用翼型轴流桨所需的混合时间为锚式桨所需混合时间的53％。而此时翼型轴流桨所需的功率仅为锚式桨的32％。
所有附图中相同的标号表示相同的结构或部件。
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