[实用新型]一种哈夫式轴向搅拌桨

说明书

本实用新型属于生物反应器搅拌桨设计技术领域。

近二十年中，新型生物反应器不断涌现，但搅拌式发酵罐仍在工业微生物发酵中占据统治地位。搅拌装置是发酵罐的最重要部件，而搅拌桨叶是搅拌装置的最关键部分。长期以来，由平直或弯叶型叶片所构成的径向流圆盘透平搅拌桨是搅拌式发酵罐所采用的最主要搅拌器。这种圆盘透平桨粉碎气泡的能力强，易加工，但全釜混合性能差，剪切不均，在高粘度的发酵液体中，这种现象尤为严重，且有明显的区域化现象。从80年代起，对机械搅拌发酵罐搅拌器操作性能的研究促使了一系列高性能轴向流搅拌桨的出现，如美国Rochester混合设备公司研制的LightninA系列桨、加拿大Prochem公司研制的Maxflo桨、德国Ekato公司研制的Intermig桨等，这些桨的一个明显特点是全釜混合均匀、传质能力提高及剪切温和。国外各大公司尤其是一些制药厂应用轴向流桨后产生了明显的效果，大规模地改造替代正在进行。国内在轴向搅拌桨方面的研究起步晚、投入少、面窄和深度不够，并且主要是针对化工反应釜的混和性能进行研究，而对这种搅拌桨在生物反应器中的应用研究不多。从所周知，生物反应与化工反应有本质的区别，前者是气液固三相混合反应而后者仅是液液反应。此外，至今为止还没有用轴向搅拌桨大规模改造传统径向流圆盘透平桨的报道，这也反映了这方面市场开拓的薄弱。

国外轴向搅拌桨的结构是整体型式的，由园环状轮毂，轮毂外侧置有(外)叶片所组成，这种整体型式的轴向搅拌桨被抱箍安装在搅拌轴上。生物反应器往往体积庞大，为此在反应器内壁一般装置有一道或二道或三道支撑，这样一来，这种整体型式的搅拌桨装置的使用，其安装和拆卸就极不方便，加之受国内加工条件的限制，这种整体型式的搅拌桨和搅拌轴的加工精度极难达到装配所要求的精度。为此，有必要对整体型轴向搅拌桨进行改进设计，以满足国内生产发展的需要。

本实用新型的目的是提出一种使用方便，高效的哈夫式轴向搅拌桨，取代传统的径向流桨，以便提高生物反应器中传质、混合效果，提高发酵水平，适应我国生物反应工业的发展。

本实用新型的构造是搅拌桨身由对称的两半组成，两半由内轮毂5通过哈夫结构由螺栓螺母4紧固、外轮毂7由其外侧的固定片2和外叶片1由螺栓螺母3紧固，安装使用时通过此两道紧固形成一个哈夫式搅拌桨整体。内轮毂和外轮毂由内叶片6焊接固定，外轮毂外侧焊接固定片，固定片和外叶片由螺栓螺母紧固，此紧固同时起到了外轮毂两半连接的紧固作用。内轮毂由哈夫抱箍在搅拌轴上。其装配图如图1所示，外叶片实例之一如图2所示，内叶片可采用多种形式，实例之一如图3所示。外叶片采用高盘面比叶片，数量为4-6片。本搅拌桨材料采用不锈钢，本搅拌桨外径尺寸为Φ500-Φ1600mm。

本实用新型的优点是：该轴向搅拌桨安装和拆卸方便；使用效果极佳，用于生物反应器，能提高传质效率，改善混合性能，并在通气条件下能良好运行。尤其对于高粘度的非牛顿液体发酵，采用本轴向搅拌桨后能使发酵过程中流加基质在全罐中混合均匀，不会造成局部过浓和过稀现象，能很好传质，有利于微生物的生长与代谢，最终提高产率水平、或可降低能耗。

图1说明：1、外叶片，2、固定片，3、螺栓螺母，4、螺栓螺母，5、内轮毂，6、内叶片，7、外轮毂。

本实用新型之搅拌桨适用于：

1、各类中低粘度发酵液(如有机酸、酶制剂、抗生素等)

2、高粘度非牛顿物系(如微生物多糖等)

3、高细胞密度发酵(各类流加发酵，如生物可降解塑料PHB等)

4、对剪切敏感的物系(如菌丝体发酵、动植物组织培养等)

使用效果举例：

发酵液性质    发酵产品举例     指    标

低粘度        PHB             混合效果150％

牛顿物系                      传质系数125％

                              产率提高10％

高粘度          胶连多糖          发酵周期缩短25％

非牛顿物系                        产物浓度提高15％

                                  功率消耗降低30％

中低粘度        红霉素            效价提高5％

非牛顿物系                        能耗降低20——30％

                井冈霉素          能耗降低20％