[发明专利]生物发酵用气动搅拌机

说明书

技术领域

本发明涉及生物发酵领域，特别是涉及构成低耗能环境友好型生物反应器两大主体设备之一的一种应用生物发酵工艺中所需压缩无菌空气气流动能替代电机驱动搅拌桨的生物发酵用气流动能搅拌机(以下简称气动搅拌机)的研制。

背景技术：

在生物发酵生产中高能耗高污染是一个世界性行业关键共性难题。其中，用于带动搅拌桨进行发酵生产所需的能耗，几占生物发酵综合耗能的近50％。尽管近年来出现以气升和气混方式替代搅拌桨的技术已在研发和应用中，由于发酵品类个性的差异以及发酵过程中对气液流和气液分子团的剪切、融混等机理的特殊需求，搅拌式发酵仍作为生物发酵生产的主流，在整个生物发酵主设备中的比例高达95％以上，生物发酵高能耗一直是国内外发酵行业致力攻克的主要难点。

发明内容：

本发明的目的就是在于攻克现有技术中的难点，完善生物发酵过程中气液流和物料流的内部配置，改变无菌空气通向反应器的通道，用通气管代替搅拌轴，以输入反应器内的带压力空气流动能取代用电机带动搅拌桨的电能，达到既充分保留传统搅拌桨的工作模式，又直接节省了电能，从根本上改变生物发酵高能耗现状。与本发明人已获国家发明专利的全自控阻沫回流装置配合作用构成的低耗能环境友好型反应器，可从根本上破解生物发酵高能耗、高污染的难题。

本发明是通过下述技术方法实现的：

1、一种能够利用气流动能代替电能驱动搅拌桨的创新发明的气动搅拌机。其特征是三个由滑轮和吊臂活动联接的管件组成的整合体，其中上、下管分别与中轴进气管紧固结合成一个整体，中管为可活动旋转转轮，内置喷射口和推送页片，外与通过带有受涡帆的桨叶的中心盘紧固，气流通过叶片在变流和喷射加力作用下推动叶轮，带动桨叶。气动搅拌机系在流体动能驱桨器(已由本发明人另案申请国家发明专利)基础上为适应以气流作动能的大阻力带压容器搅拌功能的需要研究开发的创新发明，其上下联接均由轨道改为滑轮，增加了加力设计和减阻护力滑槽，增加了可控推力。

2、一种能够利用消沫回流装置(已由本发明人获得国家发明专利)回流气液流环搅拌桨形成的涡流的带受涡帆功能的桨叶。能直接接受由回流喷枪喷射形成的旋涡推力，从而减少了反应器内由静压和动压形成的阻力，确保气动搅拌机在低能量推动下正常运转。

3、一种能够确保在气流通过叶轮时推力影响局部阻力增加和防止推力衰减而根据L.L管(已由发明人获得国家发明专利)原理创新发明的在叶轮芯管顶托部和滑槽内起到加力作用的加力站。

4、一种与消沫回流器联装，利用消沫回流器自控功能控制气动搅拌机搅拌桨转速的自控装置，从而达到搅拌与消沫回流最佳值的自动均衡调节。

具体实施方法：

1、本发明气动搅拌机由如下部件组成：

①定位旋转仓(图2-1)

自旋仓为与通气管同径管状结构，上端以法兰和通气管紧固，管体下部外凸，剖面呈勾状(图3-1)，内置带轴承滑槽(图3-2)。

②气动搅拌仓(图2-2)

搅拌仓主体为与通气管同径管状结构，中芯管(图3-4)与主管内壁间以若干变形薄板按相应角度焊接相连(图3-5)，横向形成转轮。主管外壁与带中心盘套管焊接(图2-4)，搅拌桨叶以嵌入式双面焊与中心盘成一体式结构(图4)。

③惯能滑行仓(图2-3)

滑行仓主体与通气管同径管状结构，上部设有护罩，罩内置卡耳(图3-8)与搅拌仓中心管卡槽相连接成活动整体，罩内置有滑动轨和加力站。

④受涡帆桨叶

在按工艺要求制作的桨叶叶面相应位置按工艺参数确定最佳受力面抛物线制作的凹型桨板。

2、本发明与本发明人既有自主知识产权的“全自控消沫回流器”两器并联，同步使用，可收到低耗能环境双重作用。

发明效果：

1、实现了以气流动能代替搅拌电机耗能，使生物发酵综合耗能降低近50％。

2、彻底消除了因搅拌电机造成的噪音污染，消除了大功率电动机和高速运行的搅拌器皮带盘带来的安全隐患。

3、与全自控消沫回流器配合使用，既优化了设备性能，又综合实现了环保、节能的双重目标。

附图说明：

图1为本发明“气动搅拌机”与本发明人已获国家发明专利的全自动消沫回流器联装的低耗能环境友好型生物反应器总体结构图。

图2为本发明主体装置“气动搅拌机”总体结构图。

图3为本发明主体装置“气动搅拌机”剖面示意图。

图4为本发明主体装置“气动搅拌机”平面示意图。