多功能绞龙搅拌器及具有多功能绞龙搅拌器的发酵罐

摘要

本发明提供一种多功能绞龙搅拌器和一种具有多功能绞龙搅拌器的发酵罐，它们适用于固态物料发酵。其中，所述多功能绞龙搅拌器包括架体、内绞龙、外绞龙和安装在所述架体上的传动机构，所述内绞龙包括安装在所述架体上的转轴和围绕所述转轴螺旋设置的内绞龙叶片，所述外绞龙包括安装在所述架体上的转动支撑架和围绕所述转动支撑架螺旋设置的外绞龙叶片，所述转动支撑架套设在所述内绞龙的外侧，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动。该多功能绞龙搅拌器具有搅拌均匀和混合速度快的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种搅拌设备，具体的说涉及一种适用于固态发酵的多功能绞龙搅拌器及具有多功能绞龙搅拌器的发酵罐。

背景技术

固态发酵过程中，搅拌器不允许长时间、高速运转，发酵环境存在着传质传热不均匀的问题，发酵过程中温度、水分、氧气含量及pH值等各项条件难以控制，提高搅拌器的搅拌效率，在短时间内使发酵环境传质传热均匀是固态发酵的一个难题。

为了解决上述问题，寻求一种搅拌效率高的搅拌器和发酵设备，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种搅拌效率高的多功能绞龙搅拌器和发酵罐。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多功能绞龙搅拌器，包括架体、内绞龙、外绞龙和安装在所述架体上的传动机构，所述内绞龙包括安装在所述架体上的转轴和围绕所述转轴螺旋设置的内绞龙叶片，所述外绞龙包括安装在所述架体上的转动支撑架和围绕所述转动支撑架螺旋设置的外绞龙叶片，所述转动支撑架套设在所述内绞龙的外侧，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动。

基于上述，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动以使所述内绞龙叶片与所述外绞龙叶片的物料轴向推进方向相反，和/或所述内绞龙叶片在所述转轴上的螺旋设置和所述外绞龙叶片在所述转动支撑架上的螺旋设置使所述内绞龙叶片与所述外绞龙叶片的物料轴向推进方向相反。

基于上述，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动以使所述内绞龙叶片与所述外绞龙叶片的物料旋转推进方向相反，和/或所述内绞龙叶片在所述转轴上的螺旋设置和所述外绞龙叶片在所述转动支撑架上的螺旋设置使所述内绞龙叶片与所述外绞龙叶片的物料旋转推进方向相反。

基于上述，所述内绞龙叶片的物料轴向推进方向向上时，所述转轴对应所述内绞龙叶片的上方设置有径向拨料叶片；所述内绞龙叶片的物料轴向推进方向向下时，所述转轴对应所述内绞龙叶片的下方设置有径向拨料叶片。

基于上述，它还包括有多根分别安装在所述架体上的中间轴，所述中间轴设置在所述转轴和所述转动支撑架之间，所述中间轴由所述传动机构传动，所述中间轴上设置有径向拨料的中间拨料叶片。

基于上述，所述传动机构为行星齿轮，所述行星齿轮的太阳轮安装在所述转轴上，所述行星齿轮的外齿圈安装在所述转动支撑架上。

基于上述，所述转轴为空心轴，所述转轴上端部设置有进气口，所述转轴的上端部设置有出气口。

基于上述，所述转动支撑架由多根支撑立柱构成，所述支撑立柱对应其转动方向的一侧设置有减阻构件，所述减阻构件沿着所述支撑立柱的转动方向呈流线形。

一种发酵罐，包含有罐体和上述的多功能绞龙搅拌器。

基于上述，所述架体与所述罐体为一体式结构。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，所述多功能绞龙搅拌器包括内绞龙和外绞龙，搅拌时可以控制物料分为内外双层在轴向推进混合，搅拌效率高，混合速度快。进一步说，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动，以及所述内绞龙叶片和所述外绞龙叶片的螺旋设置，单方面或者两者配合使的内、外两层物料在轴向运动方向上相反，内、外两层物料间实现从下到上，从内到外的大循环，混合均匀、彻底。再一步说，所述传动机构传动所述转轴和所述转动支撑架转动，以及所述内绞龙叶片和所述外绞龙叶片的螺旋设置，单方面或者两者配合使的内、外两层物料在旋转方向相反，内、外两层物料实现从顺时针旋转运动到逆时针旋转运动之间的变换，一是实现了内、外两层物料在边界交接处的摩擦碰撞，增大湍动程度；二是使内、外两层物料的主流区运动方向改变，打破物料运动惯性，增大内、外两层物料的主流区的湍动程度；物料混合均匀、彻底，本发明具有搅拌效率高，使得物料混合均匀、速度快的优点。

附图说明

图1是多功能绞龙搅拌器的结构示意图。

图2是实施例1中内层物料与外层物料的运动示意图。

图3是行星齿轮与转轴、中间轴和转动支撑架的连接示意图。

图4是支撑立柱的结构示意图。

1.架体，11.转轴，12.内绞龙叶片，21.转动支撑架，22.外绞龙叶片，3.传动机构，31.太阳轮，32.行星轮，33.外齿圈，4.径向拨料叶片，5.内层物料，6.外层物料,71.中间轴，72.间隙拨料叶片，8.支撑立柱，81.第一弧形板，82.第二弧形板。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种多功能绞龙搅拌器，包括架体1、内绞龙、外绞龙和安装在所述架体1上的传动机构3，所述内绞龙包括安装在所述架体1上的转轴11和围绕所述转轴螺旋设置的内绞龙叶片12，所述外绞龙包括安装在所述架体1上的转动支撑架21和围绕所述转动支撑架21螺旋设置的外绞龙叶片22，所述转动支撑架套设在所述内绞龙的外侧，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动。搅拌时，所述内绞龙驱动内层物料5在轴向推进混合，所述外绞龙驱动外层物料6在轴向推进混合，搅拌效率高，混合速度快。

绞龙搅拌时，物料沿着所述绞龙的轴向推进方向，由绞龙设置的螺旋方向和所述绞龙的转动方向两方面决定。所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反，使的内、外两层物料在轴向运动方向上相反，内、外两层物料间实现从下到上，从内到外的大循环，混合均匀、彻底。

当所述内绞龙叶片12在所述转轴11上的螺旋设置和所述外绞龙叶片22在所述转动支撑架21上的螺旋设置确定时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动以使所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反。当所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置相同时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向不同使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反；当所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置不相同时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向相同使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反。

当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向确定时，所述内绞龙叶片12在所述转轴11上的螺旋设置和所述外绞龙叶片22在所述转动支撑架21上的螺旋设置使所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反。当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向相同时，所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置不相同，使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反；当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向不相同时，所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置相同，使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向相反。

绞龙搅拌时，物料沿着所述绞龙的旋转推进方向，由绞龙设置的螺旋方向和所述绞龙的转动方向两方面决定。所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反，内、外两层物料实现从顺时针旋转运动到逆时针旋转运动之间的变换，一是实现了内、外两层物料在边界交接处的摩擦碰撞，增大湍动程度；二是物料在内、外两层之间大的循环运动下，使内、外两层物料的主流区运动方向改变，打破物料运动惯性，增大内、外两层物料的主流区的湍动程度，物料混合均匀、彻底。

当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向确定时，所述内绞龙叶片12在所述转轴11上的螺旋设置和所述外绞龙叶片22在所述转动支撑架21上的螺旋设置使所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反。当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向相同时，所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置不相同，使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反；当所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向不相同时，所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置相同，使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反。

当所述内绞龙叶片12在所述转轴11上的螺旋设置和所述外绞龙叶片22在所述转动支撑架21上的螺旋设置确定时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动以使所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反。当所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置相同时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向不同使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反；当所述内绞龙叶片12和所述外绞龙叶片22螺旋设置不相同时，所述传动机构3传动所述转轴11和所述转动支撑架21转动方向相同使得所述内绞龙叶片12与所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向相反。

如图1、图2所示，固态发酵过程中，需要将氧气等气态物料从固态原料湿料中间底部通入。由于气态密度小，为了使氧气均匀分布，本实施例中所述内绞龙叶片12物料轴向推进方向向上，所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向向下；所述内绞龙叶片12物料旋转推进方向为顺时针，所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向为逆时针。在本实施例中所述内绞龙叶片12物料和所述外绞龙叶片22的螺旋设置方向均为右旋，为了满足所述内绞龙叶片12物料轴向推进方向向上，所述内绞龙叶片12物料旋转推进方向为顺时针，所述传动机构3传动所述转轴11顺时针转动；为了满足所述外绞龙叶片22的物料轴向推进方向向下，所述外绞龙叶片22的物料旋转推进方向为逆时针，所述传动机构3传动所述转动支撑架21逆时针转动。

实施例2

如图1、图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述内绞龙叶片的物料轴向推进方向向上，在所述转轴11对应所述内绞龙叶片12的上方设置有径向拨料叶片4，将从底部上升的所述内层物料5拨向所述外绞龙叶片22的外侧，形成所述外层物料6，使物料在内、外绞龙间快速循环，加快了混合速度，提高了搅拌效率。在具体实施中，所述径向拨料叶片4可以设置为弯曲叶片或倾斜叶片，以减小拨料的阻力。在其他的实施例中，如果所述内绞龙叶片物料轴向推进方向向下，所述外绞龙叶片的物料轴向推进方向向上，也可以在所述转轴对应所述内绞龙叶片的下方设置径向拨料叶片，将从顶部下降的所述内层物料拨向所述外绞龙叶片的外侧，形成所述外层物料，实现物料在内、外绞龙间的快速循环。

实施例3

如图3所示，本实施例在实施例2的基础上增加了中间轴71的设置。本实施例包括有多根分别安装在所述架体1上的中间轴71，所述中间轴71设置在所述转轴11和所述转动支撑架21之间，所述中间轴71由所述传动机构3传动，所述中间轴71上设置有径向拨料的中间拨料叶片72。当所述中间轴71转动时，所述中间拨料叶片72径向扰动所述内层物料5和所述外层物料6，使得物料整体混合更加均匀，提高搅拌效率。所述中间轴71间隔均匀的围绕所述转轴11周向设置，在其他实施例中也可以根据具体物料的传质特点和反应器的结构在传质较差的区域密集安装所述中间轴，以提高传质传热效果。

为了增强所述中间拨料叶片72的径向扰动效果，所述中间拨料叶片72包括分别位于所述中间轴上部、中部和下部的上拨料叶片、中拨料叶片和下拨料叶片。沿着所述多功能绞龙搅拌器轴向间隔均匀扰动，提高混合效果和搅拌效率。在具体实施中，所述间隙拨料叶片72可以根据物料的特性和反应的性质选定适合的径向流叶片类型，如弯曲叶片、浆式倾斜叶片等等，为了减小所述中间轴的阻力，所述间隙拨料叶片也可以设置成楔角径向向外的楔形。

实施例4

如图3所示，与实施例1、实施例3相比，本实施例公开了一种传动机构的具体形式。所述传动机构3为行星齿轮，所述行星齿轮的太阳轮31安装在所述转轴11上，所述行星齿轮的外齿圈33安装在所述转动支撑架21上。所述传动机构3设置为行星齿轮的结构形式便于调整所述转轴11和所述转动支撑架21的转速比，加工制造工艺简单。

在实施例3的基础上，所述行星齿轮的行星轮32分别对应安装在所述中间轴71。

在具体的实施中，所述行星齿轮的太阳轮和外齿圈的转速比可以不同，只要满足所述内绞龙叶片和所述外绞龙叶片推进物料的容量相差不大即可。

实施例5

为了适应于有气体参加的反应或有氧发酵过程，本实施例在实施例1的基础上，所述转轴11设置为空心轴，所述转轴11上端部设置有进气口，所述转轴11的上端部设置有出气口。从所述多功能搅拌器的主轴进气，便于气体的均匀分散，且能够简化反应罐或发酵罐的结构，降低成本。在具体实施中还可以在所述转轴的壁上开设气孔，以便于气体和其他物料混合，均衡气体在物料中的分配。

实施例6

如图4所示，在固态发酵中，搅拌器承受的阻力较大，本实施例在实施例1-5的基础上，增设了减阻结构。为了减小所述转动支撑架11的阻力，所述转动支撑架11包括多根支撑立柱8，所述支撑立柱8对应转动方向的一侧设置减阻构件，所述减阻构件沿着所述支撑立柱8的转动方向呈流线形，这种设置结构符合流体力学的特点，能够减小所述支撑立柱8的运动阻力。

在具体实施中，所述减阻构件沿着所述支撑立柱8的轴向设置，所述减阻构件由分别沿着所述支撑立柱8的轴向设置的第一弧形板81和第二弧形板82构成，所述第一弧形板81的弧度小余所述第二弧形板82的弧度，所述第一弧形板81位于所述第二弧形板82的外侧，所述第一弧形板81和所述第二弧形板82的尾端分别连接所述支撑立柱8并与所述支撑立柱8相切，所述第一弧形板81和所述第二弧形板82的头部连接在一起。

实施例7

一种发酵罐，它包括罐体和设置在所述罐体内的实施例1-6任一个所述的多功能绞龙搅拌器，为了简化发酵罐的结构，所述架体与所述罐体为一体式结构。所述多功能绞龙搅拌器搅拌效率高，使得这种发酵罐适用于固态发酵，解决固态发酵传热传质不均匀的问题。在其他具体实施中，所述多功能绞龙搅拌器上或所述发酵罐内还可以设置控制器和温度、湿度、氧气传感器和pH等发酵条件的传感器，所述控制器与所述传动机构的驱动连接，以便所述控制器根据发酵条件控制所述多功能绞龙搅拌器的启停，实现自动化控制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。