一种带有搅拌器的大型好氧发酵罐

技术领域

本发明涉及一种发酵罐，尤其是一种带有搅拌器的大型好氧发酵罐。

背景技术

改革开放以来，国民经济得到快速增长，科技创新、自主创新已成为当今工业发展的主流，我国工业逐步向集约型、节能减排、低碳高效的方向发展。发酵罐是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置，它主要是要保证微生物在无菌的状态下生长，因此，避免染菌对于发酵是非常重要的，常用的发酵设备按功率分有小功率机械搅拌式好氧发酵罐和大功率机械搅拌式好氧发酵罐，在发酵过程中，气液接触是十分重要的，气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和硫化反应是快反应，这需要搅拌器能提供很高的传质强度；有的反应需要吸收难以溶解的氧气，这又需要搅拌器能提供很高的分散能力，对于搅拌器的使用非常关键。因此有必要设计出一种带有搅拌器的大型好氧发酵罐，能够满足氧气的快速均匀的分散要求。

发明内容

发明目的：提供一种带有搅拌器的大型好氧发酵罐，能够满足氧气的快速均匀的分散要求。

技术方案：本发明所述的带有搅拌器的大型好氧发酵罐，包括罐体、进气管、溢气管、进料管、出料管、搅拌电机、夹套、底座板以及搅拌轴；在罐体的顶部设有顶部立柱，并在顶部立柱的上固定安装有顶部安装板；搅拌电机固定安装在顶部安装板上；搅拌轴的下端竖向伸入罐体内，搅拌轴的上端与搅拌电机的输出轴相对接，搅拌轴的下端上安装有转轴轴承，转轴轴承通过侧边支撑杆安装在罐体的内壁上；溢气管和进料管均连通设置在罐体的顶部；在搅拌轴上且位于罐体内设有气体扩散机构；进气管伸入罐体内与气体扩散机构相连通；夹套设置于罐体的外壁上，并在夹套的上部圆周上套设有环形出液管；在环形出液管的内壁与夹套之间连通设置有各个分支出液管，在环形出液管的外壁上连通设置有一根出液管；各个分支出液管等间隔位于同一圆周上；在夹套的下部圆周上套设有环形进液管；在环形进液管的内壁与夹套之间连通设置有各个分支进液管，在环形进液管的外壁上连通设置有一根进液管；各个分支进液管等间隔位于同一圆周上；在罐体的底部竖向设有三根支撑腿；三根支撑腿的下端固定安装在底座板上；出料管连通设置在罐体的底部。

进一步的，气体扩散机构包括上圆筒罩盖、下圆筒罩盖以及各个扩散分支；每个扩散分支均包括竖向导气管、径向导气管、出气管以及扩散扇叶；在上圆筒罩盖的上侧面中心处竖向连通设置有一个上侧轴套管；搅拌轴竖向贯穿上侧轴套管，并在上侧轴套管的管内壁与搅拌轴之间设置有上侧密封圈；下圆筒罩盖的下侧面中心处固定安装在搅拌轴上；下圆筒罩盖的上侧筒口竖向伸入上圆筒罩盖的下侧筒口内，并在下圆筒罩盖的上侧筒口外壁与上圆筒罩盖的下侧筒口内壁之间设置有圆筒密封圈；在下圆筒罩盖的上侧筒口边缘与上圆筒罩盖的筒底内壁之间设置有顶部密封圈；进气管与上圆筒罩盖的顶部相连通；各个扩散分支的竖向导气管的上端均竖向连通设置在下圆筒罩盖的底部，且竖向导气管与搅拌轴相平行；径向导气管的一端垂直固定在搅拌轴上，另一端密封；竖向导气管的下端与下方对应位置处的径向导气管相连通；出气管的一端垂直连通在径向导气管上，出气管的另一端密封；扩散扇叶旋转式安装在出气管的密封端上；在出气管上沿其长度方向设置有出气条形孔；出气管与搅拌轴相垂直。

进一步的，在径向导气管的密封端上可拆卸安装有用于罐体内壁刮壁的刮壁机构。

进一步的，刮壁机构包括固定套、固定螺栓、固定条以及竖向刮条；固定套的一端套设在径向导气管的密封端上，并通过固定螺栓可拆卸固定；固定套的另一端封闭；在固定套的封闭端端面上设有铰接座；固定条的中部铰接安装铰接座上，且固定条与搅拌轴相平行；竖向刮条固定安装在固定条的边缘上，且靠近罐体的竖向内壁。

进一步的，在固定套的封闭端端面上且位于铰接座的两侧分别设有径向档条和倾斜档条；径向档条垂直设置于固定套的封闭端端面上，用于对固定条的一侧摆动角度进行限制，且在固定条贴紧径向档条时，竖向刮条紧贴罐体的竖向内壁；倾斜档条倾斜设置于固定套的封闭端端面上，用于对固定条的另一侧摆动角度进行限制，且在固定条贴紧倾斜档条时，竖向刮条远离罐体的竖向内壁；倾斜档条与径向档条的夹角为30°～45°。

进一步的，在罐体内且位于搅拌轴上滑动式安装有悬浮消泡机构。

进一步的，悬浮消泡机构包括悬浮筒以及两根径向消泡杆；悬浮筒位于下圆筒罩盖的下方，并在悬浮筒的中心处贯穿设置有转轴贯穿套管；搅拌轴贯穿转轴贯穿套管，并与转轴贯穿套管内壁间留有间隙；两根径向消泡杆径向安装在悬浮筒的外围，并在径向消泡杆上设有导向滑套；导向滑套滑动式套设在竖向导气管上；在导向滑套与悬浮筒之间的径向消泡杆的下侧边上竖向设置有各个竖向消泡细杆；在径向消泡杆上旋转式安装有两个端部圆盘，并在两个端部圆盘的圆周边缘对应位置处连接设置有各个径向消泡细杆，且径向消泡细杆与径向消泡杆相平行。

进一步的，在夹套的中部外壁上安装有一个中部支撑环；在中部支撑环上设置有四个铰接支座，在四个铰接支座上均摆动式铰接安装有一根斜撑杆杆；在斜撑杆杆的下端均设置有一块底脚支撑板。

进一步的，在搅拌轴的下端部上安装有一个罐底部刮壁机构，用于对罐体的罐底内壁进行刮壁清理。

进一步的，罐底部刮壁机构包括滑套管、两根倾斜连杆、两根倾斜支撑条以及两根底部刮条；滑套管套设在搅拌轴的下端上，并在滑套管的内壁上设置有一段螺旋槽；在搅拌轴的下端部上设置有驱动滑块，且驱动滑块滑动式嵌入螺旋槽内；在滑套管的外壁上径向设置有两个条形叶板，且条形叶板与搅拌轴的轴向呈45°夹角；两根倾斜连杆固定在滑套管的外壁上，倾斜支撑条安装在倾斜连杆的端部上；底部刮条安装在倾斜支撑条的边缘上，用于对罐体的圆锥形底部内壁进行刮壁；在搅拌轴正向旋转时，条形叶板推动滑套管使得驱动滑块滑动至螺旋槽的上端，底部刮条与罐体的圆锥形底部内壁分离；在搅拌轴反向旋转时，条形叶板推动滑套管使得驱动滑块滑动至螺旋槽的下端，底部刮条与罐体的圆锥形底部内壁相紧贴。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用在搅拌轴上设置气体扩散机构能够使得气体在搅拌过程中快速均匀地扩散到液体中，实现快速均匀混合，提高发酵效率；利用环形进液管与环形出液管的上下配合，能够使得下侧的进液能够均匀地上升进行均匀换热；利用转轴轴承和侧边支撑杆的配合，能够增强搅拌轴的旋转稳定性；利用夹套能够方便控制罐体内的反应温度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的气体扩散机构安装结构示意图；

图3为本发明的刮壁机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1-3所示，本发明公开的带有搅拌器的大型好氧发酵罐包括：罐体1、进气管2、溢气管3、进料管8、出料管7、搅拌电机4、夹套9、底座板16以及搅拌轴25；在罐体1的顶部设有顶部立柱5，并在顶部立柱5的上固定安装有顶部安装板6；搅拌电机4固定安装在顶部安装板6上；搅拌轴25的下端竖向伸入罐体1内，搅拌轴25的上端与搅拌电机4的输出轴相对接，搅拌轴25的下端上安装有转轴轴承49，转轴轴承49通过侧边支撑杆50安装在罐体1的内壁上；溢气管3和进料管8均连通设置在罐体1的顶部；在搅拌轴25上且位于罐体1内设有气体扩散机构；进气管2伸入罐体1内与气体扩散机构相连通；夹套9设置于罐体1的外壁上，并在夹套9的上部圆周上套设有环形出液管21；在环形出液管21的内壁与夹套9之间连通设置有各个分支出液管22，在环形出液管21的外壁上连通设置有一根出液管10；各个分支出液管22等间隔位于同一圆周上；在夹套9的下部圆周上套设有环形进液管19；在环形进液管19的内壁与夹套9之间连通设置有各个分支进液管20，在环形进液管19的外壁上连通设置有一根进液管11；各个分支进液管20等间隔位于同一圆周上；在罐体1的底部竖向设有三根支撑腿15；三根支撑腿15的下端固定安装在底座板16上；出料管7连通设置在罐体1的底部。

利用在搅拌轴25上设置气体扩散机构能够使得气体在搅拌过程中快速均匀地扩散到液体中，实现快速均匀混合，提高发酵效率；利用环形进液管19与环形出液管21的上下配合，能够使得下侧的进液能够均匀地上升进行均匀换热；利用转轴轴承49和侧边支撑杆50的配合，能够增强搅拌轴25的旋转稳定性；利用夹套9能够方便控制罐体1内的反应温度。

进一步的，气体扩散机构包括上圆筒罩盖27、下圆筒罩盖31以及各个扩散分支；每个扩散分支均包括竖向导气管32、径向导气管38、出气管47以及扩散扇叶46；在上圆筒罩盖27的上侧面中心处竖向连通设置有一个上侧轴套管26；搅拌轴25竖向贯穿上侧轴套管26，并在上侧轴套管26的管内壁与搅拌轴25之间设置有上侧密封圈28；下圆筒罩盖31的下侧面中心处固定安装在搅拌轴25上；下圆筒罩盖31的上侧筒口竖向伸入上圆筒罩盖27的下侧筒口内，并在下圆筒罩盖31的上侧筒口外壁与上圆筒罩盖27的下侧筒口内壁之间设置有圆筒密封圈30；在下圆筒罩盖31的上侧筒口边缘与上圆筒罩盖27的筒底内壁之间设置有顶部密封圈29；进气管2与上圆筒罩盖27的顶部相连通；各个扩散分支的竖向导气管32的上端均竖向连通设置在下圆筒罩盖31的底部，且竖向导气管32与搅拌轴25相平行；径向导气管38的一端垂直固定在搅拌轴25上，另一端密封；竖向导气管32的下端与下方对应位置处的径向导气管38相连通；出气管47的一端垂直连通在径向导气管38上，出气管47的另一端密封；扩散扇叶46旋转式安装在出气管47的密封端上；在出气管47上沿其长度方向设置有出气条形孔48；出气管47与搅拌轴25相垂直。

利用上圆筒罩盖27、下圆筒罩盖31以及各个扩散分支构成的气体扩散机构能够使得从进气管2进入上圆筒罩盖27和下圆筒罩盖31构成的旋转密封空腔进行缓冲增压，再依次沿竖向导气管32、径向导气管38和出气管47进入罐体1内的液体中，并在搅拌轴25的旋转作用下，水流带动扩散扇叶46旋转，使得进入的气体能够快速均匀地扩散，有效地提高了发酵效率；利用竖向导气管32、径向导气管38和出气管47在罐体1内旋转，也可起到一定的搅拌作用，作用类似于现有技术中固定在搅拌轴25上的扇叶。

进一步的，在径向导气管38的密封端上可拆卸安装有用于罐体1内壁刮壁的刮壁机构。利用刮壁机构能够实现罐体1内壁的清理，刮除挂壁物。

进一步的，刮壁机构包括固定套39、固定螺栓40、固定条42以及竖向刮条43；固定套39的一端套设在径向导气管38的密封端上，并通过固定螺栓40可拆卸固定；固定套39的另一端封闭；在固定套39的封闭端端面上设有铰接座41；固定条42的中部铰接安装铰接座41上，且固定条42与搅拌轴25相平行；竖向刮条43固定安装在固定条42的边缘上，且靠近罐体1的竖向内壁。

利用固定套39、固定螺栓40、固定条42以及竖向刮条43构成刮壁机构，使得竖向刮条43能够有一定的摆动幅度，不会对罐体1的内壁造成损伤。

进一步的，在固定套39的封闭端端面上且位于铰接座41的两侧分别设有径向档条45和倾斜档条44；径向档条45垂直设置于固定套39的封闭端端面上，用于对固定条42的一侧摆动角度进行限制，且在固定条42贴紧径向档条45时，竖向刮条43紧贴罐体1的竖向内壁；倾斜档条44倾斜设置于固定套39的封闭端端面上，用于对固定条42的另一侧摆动角度进行限制，且在固定条42贴紧倾斜档条44时，竖向刮条43远离罐体1的竖向内壁；倾斜档条44与径向档条45的夹角为30°～45°。

利用径向档条45和倾斜档条44能够实现固定条42的两侧摆动幅度限位，当搅拌轴25正转时，在水流作用下固定条42摆动后与倾斜档条44接触，此时竖向刮条43远离罐体1的竖向内壁，即在搅拌电机4正转通入气体扩散时，竖向刮条43是不与罐体1的竖向内壁接触的，不仅降低了电机的功耗，也避免了竖向刮条43与罐体1的竖向内壁长期磨损；当搅拌轴25反转时，在水流作用下固定条42摆动后与径向档条45接触，此时竖向刮条43边缘紧贴罐体1的竖向内壁，即在搅拌电机4反转清壁时，竖向刮条43是与罐体1的竖向内壁接触的，能够有效清理罐体1的竖向内壁上的挂壁物料。

进一步的，在罐体1内且位于搅拌轴25上滑动式安装有悬浮消泡机构。利用悬浮消泡机构悬浮式安装在罐体1内，能够随着液面升降，对液面的气泡进行消泡。

进一步的，悬浮消泡机构包括悬浮筒33以及两根径向消泡杆37；悬浮筒33位于下圆筒罩盖31的下方，并在悬浮筒33的中心处贯穿设置有转轴贯穿套管；搅拌轴25贯穿转轴贯穿套管，并与转轴贯穿套管内壁间留有间隙；两根径向消泡杆37径向安装在悬浮筒33的外围，并在径向消泡杆37上设有导向滑套34；导向滑套34滑动式套设在竖向导气管32上；在导向滑套34与悬浮筒33之间的径向消泡杆37的下侧边上竖向设置有各个竖向消泡细杆36；在径向消泡杆37上旋转式安装有两个端部圆盘60，并在两个端部圆盘60的圆周边缘对应位置处连接设置有各个径向消泡细杆61，且径向消泡细杆61与径向消泡杆37相平行。

利用悬浮筒33能够使得悬浮消泡机构整体跟随液面升降，从而对液面的气泡进行消泡；利用两个端部圆盘60以及各个径向消泡细杆61构成的消泡滚笼，从而在径向消泡杆37旋转时，使得消泡滚笼旋转，对液面的气泡进行有效灭泡，且具有较好的灭泡效果。

进一步的，在夹套9的中部外壁上安装有一个中部支撑环12；在中部支撑环12上设置有四个铰接支座13，在四个铰接支座13上均摆动式铰接安装有一根斜撑杆杆14；在斜撑杆杆14的下端均设置有一块底脚支撑板17。利用中部支撑环12以及四根斜撑杆杆14的支撑结构，能够增强罐体1的稳定性。

进一步的，在搅拌轴25的下端部上安装有一个罐底部刮壁机构，用于对罐体1的罐底内壁进行刮壁清理。利用罐底部刮壁机构能够对罐底内壁进行刮壁清理。

进一步的，罐底部刮壁机构包括滑套管52、两根倾斜连杆54、两根倾斜支撑条55以及两根底部刮条56；滑套管52套设在搅拌轴25的下端上，并在滑套管52的内壁上设置有一段螺旋槽58；在搅拌轴25的下端部上设置有驱动滑块57，且驱动滑块57滑动式嵌入螺旋槽58内；在滑套管52的外壁上径向设置有两个条形叶板53，且条形叶板53与搅拌轴25的轴向呈45°夹角；两根倾斜连杆54固定在滑套管52的外壁上，倾斜支撑条55安装在倾斜连杆54的端部上；底部刮条56安装在倾斜支撑条55的边缘上，用于对罐体1的圆锥形底部内壁进行刮壁；在搅拌轴25正向旋转时，条形叶板53推动滑套管52使得驱动滑块57滑动至螺旋槽58的上端，底部刮条56与罐体1的圆锥形底部内壁分离；在搅拌轴25反向旋转时，条形叶板53推动滑套管52使得驱动滑块57滑动至螺旋槽58的下端，底部刮条56与罐体1的圆锥形底部内壁相紧贴。

利用滑套管52、条形叶板53、倾斜连杆54、倾斜支撑条55以及底部刮条56构成的罐底部刮壁机构，能够在搅拌轴25反向旋转时，由底部刮条56对罐体1的圆锥形底部内壁进行刮壁清理；利用条形叶板53能够在搅拌轴25正转或反转时推动滑套管52上移和下移，从而呈现不同的底部刮壁状态。

本发明公开的带有搅拌器的大型好氧发酵罐在使用时，当搅拌轴25正转时，在水流作用下固定条42摆动后与倾斜档条44接触，此时竖向刮条43远离罐体1的竖向内壁，即在搅拌电机4正转通入气体扩散时，竖向刮条43是不与罐体1的竖向内壁接触的，不仅降低了电机的功耗，也避免了竖向刮条43与罐体1的竖向内壁长期磨损；当搅拌轴25反转时，在水流作用下固定条42摆动后与径向档条45接触，此时竖向刮条43边缘紧贴罐体1的竖向内壁，即在搅拌电机4反转清壁时，竖向刮条43是与罐体1的竖向内壁接触的，能够有效清理罐体1的竖向内壁上的挂壁物料。

当搅拌轴25正向旋转时，在水流作用下条形叶板53推动滑套管52使得驱动滑块57滑动至螺旋槽58的上端，且此时条形叶板53还具有一定的向上推力，使得底部刮条56与罐体1的圆锥形底部内壁分离；当搅拌轴25反向旋转时，在水流作用下条形叶板53推动滑套管52使得驱动滑块57滑动至螺旋槽58的下端，且此时条形叶板53还具有一定的向下推力，底部刮条56与立式罐体1的圆锥形底部内壁相紧贴。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。