專利名稱：一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置及其專用攪拌氣缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，還涉及一種實(shí)現(xiàn)流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置的專用攪拌氣缸。
背景技術(shù)：
污水處理是指為使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求，并對(duì)其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)，交通、能源、石化、還保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。
在污水處理曝氣階段，曝氣不僅可以為微生物提供氧氣，同時(shí)也起到攪拌污水的作用，從而使微生物有效降解消耗有機(jī)廢物達(dá)到凈化目的。維持微生物生長(zhǎng)必不可少的條件之一是保持水體良好的混合，因?yàn)樗芊稚⒖諝夂蜖I(yíng)養(yǎng)。
劇烈攪拌對(duì)于混合廢水是最有效的，但是劇烈攪拌將造成很大的破壞細(xì)菌分離的強(qiáng)剪切力，這將對(duì)污水的處理效率不利。因此有效地控制廢水的流態(tài)，以便提高污水處理效率，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本是一個(gè)重要的課題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，還涉及一種實(shí)現(xiàn)流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置的專用攪拌氣缸。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括外筒、內(nèi)筒、回轉(zhuǎn)支承、電機(jī)A、電機(jī)B、懸臂、底座、支架和曝氣裝置，外筒垂直設(shè)置，外筒底部通過回轉(zhuǎn)支承安裝在底板上，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈與外筒底部連接固定，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈由電機(jī)A驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)支承的外圈與底板之間設(shè)置垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A ;外筒的側(cè)壁安裝曝氣裝置，曝氣裝置的曝氣嘴伸入外筒內(nèi)，外筒的底部中心安裝出液口，該出液口安裝旋轉(zhuǎn)接頭A ;懸臂水平設(shè)置，懸臂的外端與設(shè)置在外筒一側(cè)的支架連接，內(nèi)端伸至外筒上方，懸臂與支架之間設(shè)置偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒為一垂直設(shè)置的專用攪拌氣缸，該專用攪拌氣缸的活塞桿通過軸承組件安裝在懸臂的內(nèi)端，專用攪拌氣缸由電機(jī)B驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，專用攪拌氣缸的進(jìn)出氣口均設(shè)置在活塞桿的最頂端。
進(jìn)一步的，還包括監(jiān)視控制系統(tǒng)，監(jiān)視控制系統(tǒng)包括在線檢測(cè)探頭、可編程控制器、控制面板、顯示器，在線檢測(cè)探頭包括設(shè)置在外筒內(nèi)的溶解氧、PH值、溫度、礦化度、濁度在線檢測(cè)探頭，所述各在線檢測(cè)探頭與可編程控制器的信號(hào)輸入端連接，可編程控制器的信號(hào)輸出端與電機(jī)A、垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A、曝氣裝置、專用攪拌氣缸、電機(jī)B連接。
進(jìn)一步的,所述垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A為一對(duì)垂直方向設(shè)置的驅(qū)動(dòng)氣缸。
進(jìn)一步的，所述偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為:懸臂上開有腰形槽，懸臂通過穿過腰形槽并與支架螺紋連接的螺栓安裝在支架頂端。
進(jìn)一步的，所述偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為:懸臂與支架之間設(shè)置水平導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)；懸臂設(shè)置有螺母結(jié)構(gòu)，支架上安裝有由電機(jī)C驅(qū)動(dòng)的水平螺桿，所述水 平螺桿與螺母結(jié)構(gòu)螺紋連接。
一種實(shí)現(xiàn)上述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置的專用攪拌氣缸，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括缸體和活塞桿，所述活塞桿設(shè)置有沿活塞桿軸向設(shè)置的兩路通道；活塞桿的頂端安裝有與兩路通道的上端管口連通的旋轉(zhuǎn)接頭B，所述兩路通道中一路通道的下端管口位于無桿腔側(cè)， 另一路通道的下端管口位于有桿腔側(cè)；活塞與缸體內(nèi)壁之間設(shè)置有沿軸向設(shè)置的滑鍵結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過電機(jī)、氣缸等驅(qū)動(dòng)外筒、內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)、升降，并結(jié)合偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)不同的內(nèi)、外筒偏心率，旋轉(zhuǎn)方向和速度可以得到不同雷諾數(shù)的流態(tài)模式，包括低雷諾數(shù)紊流態(tài)及高雷諾數(shù)紊流態(tài)，使得流體混合可在層流分子的擴(kuò)散中慢慢完成，也可在大速度梯度，特別是在小規(guī)模(漩渦)和高剪切率條件下的湍流中快速完成。
進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，從而提高生物處理的效率。同時(shí)，大大增加混合暴露的表面區(qū)域，水體流動(dòng)基本上是均勻地旋轉(zhuǎn)，水流不斷地改變方向，從而使微生物與反應(yīng)底物之間的作用最大化，大大增強(qiáng)生物降解。


圖1為本發(fā)明中流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中專用攪拌氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，外筒I垂直設(shè)置，外筒I底部通過回轉(zhuǎn)支承2安裝在底板3上，回轉(zhuǎn)支承2的內(nèi)圈與外筒I底部連接固定，回轉(zhuǎn)支承2的內(nèi)圈由電機(jī)A4驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的:回轉(zhuǎn)支承2的內(nèi)圈為內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)，電機(jī)A4安裝在底板3上，電機(jī)A4的輸出軸上安裝與回轉(zhuǎn)支承2的內(nèi)圈相互嚙合的外齒輪結(jié)構(gòu)。
回轉(zhuǎn)支承2的外圈與底板3之間設(shè)置垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A，本實(shí)施例中，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) A為一對(duì)垂直設(shè)置的驅(qū)動(dòng)氣缸11。
外筒I的側(cè)壁安裝曝氣裝置，曝氣裝置的曝氣嘴伸入外筒I內(nèi)，以便利用曝氣裝置用一個(gè)大型細(xì)孔擴(kuò)散器鼓入氣泡及輸入指數(shù)生長(zhǎng)階段的細(xì)胞作為混合劑。
外筒I的底部中心安裝出液口，該出液口安裝旋轉(zhuǎn)接頭A5，以便順利出液。
懸臂6水平設(shè)置，懸臂6的外端與支架7連接，內(nèi)端伸至外筒I上方，懸臂6與支架7之間設(shè)置偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為:懸臂6上開有腰形槽，懸臂6通過穿過腰形槽并與支架7螺紋連接的螺栓13安裝在支架7頂端。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，這里的偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)是示例性的，不是局限性的，偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)也可以是其他公知結(jié)構(gòu)，例如:懸臂與支架之間設(shè)置水平導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)；懸臂設(shè)置有螺母結(jié)構(gòu)，支架上安裝有由電機(jī)C驅(qū)動(dòng)的水平螺桿，所述水平螺桿與螺母結(jié)構(gòu)螺紋連接。
內(nèi)筒為一垂直設(shè)置的專用攪拌氣缸8，該專用攪拌氣缸8的活塞桿通過軸承組件9 安裝在懸臂6的內(nèi)端，專用攪拌氣缸8由電機(jī)BlO驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體的說:電機(jī)BlO設(shè)置在懸臂6靠近外端側(cè)，電機(jī)BlO與專用攪拌氣缸8通過皮帶傳動(dòng)連接，專用攪拌氣缸8的進(jìn)出氣口均設(shè)置在活塞桿的最頂端。
本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)上述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置的專用攪拌氣缸，包括缸體81和活塞桿82、活塞83，活塞桿82設(shè)置有沿活塞桿82軸向設(shè)置的兩路通道；活塞桿82的頂端安裝有與兩路通道的上端管口連通的旋轉(zhuǎn)接頭B12，兩路通道中一路通道a的下端管口位于無桿腔側(cè)，另一路通道b的下端管口位于有桿腔側(cè)?；钊?3與缸體81內(nèi)壁之間設(shè)置有沿軸向設(shè)置的滑鍵結(jié)構(gòu)，即在活塞桿82上設(shè)置的一字型鍵，在缸體81內(nèi)壁設(shè)置沿軸向設(shè)置的鍵槽。
另外，還包括監(jiān)視控制系統(tǒng)，監(jiān)視控制系統(tǒng)包括在線檢測(cè)探頭、可編程控制器、控制面板、顯示器，在線檢測(cè)探頭包括設(shè)置在外筒內(nèi)的溶解氧、PH值、溫度、礦化度、濁度在線檢測(cè)探頭，各在線檢測(cè)探頭與可編程控制器的信號(hào)輸入端連接，可編程控制器的信號(hào)輸出端與電機(jī)A4、垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A、曝氣裝置、專用攪拌氣缸8、電機(jī)BlO連接。
工作原理:通過溶解氧、PH值、溫度、礦化度、濁度在線檢測(cè)探頭檢測(cè)外筒內(nèi)液體的狀態(tài)，由顯示器顯示后，工作人員根據(jù)實(shí)際情況操作控制面板，進(jìn)而控制各內(nèi)、外筒的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
例如將，內(nèi)筒順時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn),然后外筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)；或者內(nèi)筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，然后外筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)；或者內(nèi)筒順時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，然后外筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)；或者內(nèi)筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，然后外筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)η轉(zhuǎn)。
還有內(nèi)、外筒的升降，以及兩者的偏心率，以便得到不同雷諾數(shù)的流態(tài)模式，包括低雷諾數(shù)紊流態(tài)及高雷諾數(shù)紊流態(tài)，使得流體混合可在層流分子的擴(kuò)散中慢慢完成，也可在大速度梯度，特別是在小規(guī)模(漩渦)和高剪切率條件下的湍流中快速完成。達(dá)到流態(tài)可控 的效果。
權(quán)利要求
1.一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于:包括外筒、內(nèi)筒、回轉(zhuǎn)支承、電機(jī)A、電機(jī)B、懸臂、底座、支架和曝氣裝置，外筒垂直設(shè)置，外筒底部通過回轉(zhuǎn)支承安裝在底板上，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈與外筒底部連接固定，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈由電機(jī)A驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)支承的外圈與底板之間設(shè)置垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A ;外筒的側(cè)壁安裝曝氣裝置，曝氣裝置的曝氣嘴伸入外筒內(nèi)，外筒的底部中心安裝出液口，該出液口安裝旋轉(zhuǎn)接頭A ；懸臂水平設(shè)置，懸臂的外端與設(shè)置在外筒一側(cè)的支架連接，內(nèi)端伸至外筒上方，懸臂與支架之間設(shè)置偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒為一垂直設(shè)置的專用攪拌氣缸，該專用攪拌氣缸的活塞桿通過軸承組件安裝在懸臂的內(nèi)端，專用攪拌氣缸由電機(jī)B驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，專用攪拌氣缸的進(jìn)出氣口均設(shè)置在活塞桿的最頂端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于:還包括監(jiān)視控制系統(tǒng)， 監(jiān)視控制系統(tǒng)包括在線檢測(cè)探頭、可編程控制器、控制面板、顯示器，在線檢測(cè)探頭包括設(shè)置在外筒內(nèi)的溶解氧、PH值、溫度、礦化度、濁度在線檢測(cè)探頭，所述各在線檢測(cè)探頭與可編程控制器的信號(hào)輸入端連接，可編程控制器的信號(hào)輸出端與電機(jī)A、垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A、曝氣裝置、專用攪拌氣缸、電機(jī)B連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A 為一對(duì)垂直方向設(shè)置的驅(qū)動(dòng)氣缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為: 懸臂上開有腰形槽，懸臂通過穿過腰形槽并與支架螺紋連接的螺栓安裝在支架頂端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為: 懸臂與支架之間設(shè)置水平導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)；懸臂設(shè)置有螺母結(jié)構(gòu)，支架上安裝有由電機(jī)C驅(qū)動(dòng)的水平螺桿，所述水平螺桿與螺母結(jié)構(gòu)螺紋連接。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置的專用攪拌氣缸，其特征在于: 包括缸體和活塞桿，所述活塞桿設(shè)置有沿活塞桿軸向設(shè)置的兩路通道；活塞桿的頂端安裝有與兩路通道的上端管口連通的旋轉(zhuǎn)接頭B，所述兩路通道中一路通道的下端管口位于無桿腔側(cè)， 另一路通道的下端管口位于有桿腔側(cè)；活塞與缸體內(nèi)壁之間設(shè)置有沿軸向設(shè)置的滑鍵結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流態(tài)可控的生物培養(yǎng)裝置及其專用攪拌氣缸，其創(chuàng)新點(diǎn)在于包括外筒、內(nèi)筒，外筒底部通過回轉(zhuǎn)支承安裝在底板上，并由電機(jī)A驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A驅(qū)動(dòng)升降；外筒的側(cè)壁安裝曝氣裝置；內(nèi)筒為一由電機(jī)B驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的專用攪拌氣缸。專用攪拌氣缸的活塞桿具有兩路通道；活塞桿的頂端安裝有與兩路通道的上端管口連通的旋轉(zhuǎn)接頭B，兩路通道中一路通道的下端管口位于無桿腔側(cè)，另一路通道的下端管口位于有桿腔側(cè)；活塞與缸體內(nèi)壁之間設(shè)置有滑鍵結(jié)構(gòu)。通過電機(jī)、氣缸等驅(qū)動(dòng)外筒、內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)、升降，并結(jié)合偏心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)不同的內(nèi)、外筒偏心率，旋轉(zhuǎn)方向和速度可以得到不同雷諾數(shù)的流態(tài)模式，達(dá)到流態(tài)可控的效果。
文檔編號(hào)C02F3/34GK103204580SQ20131013343
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者石健 申請(qǐng)人:南通大學(xué)