CN116173775A - 一种原料混合器 - Google Patents

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李娜
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魏莎莎
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耿新豪
王瑾
杨帆
乔长晟
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Abstract

本发明提供了一种原料混合器，原料混合器包括：罐体、驱动电机、传动轴、搅拌件、电加热元件和加料机构；传动轴可转动地设置在罐体内，传动轴的一端伸出罐体与驱动电机的动力输出轴连接；多个搅拌件设置在传动轴上，用于对罐体内的物料进行搅拌；传动轴内中空设置，电加热元件设置在传动轴的中空内；搅拌件由导热材料制成，搅拌件的内侧端与电加热元件连接，或者，搅拌件上设置有导热结构，用于将热量传导给物料，实现搅拌过程中对物料进行加热。本发明在化工原料混合过程中，或者生物发酵过程中，同时需要加热时，驱动电机带动搅拌件对物料进行搅拌，同时电加热元件对物料进行加热，保持良好的工作温度，并且加热效果均匀、直接且效率高。

Description

一种原料混合器
技术领域
本发明涉及生物发酵原料或化工原料混合技术领域，尤其是涉及一种生物发酵过程中用于原料混合发酵的原料混合器。
背景技术
目前，生物发酵工程是生物工程的一个重要组成部分，微生物利用碳水化合物发酵生产各种工业溶剂和化工原料。乙醇、丙酮-丁醇、丁醇-异丙醇、丙酮-乙醇、2,3-丁二醇和甘油发酵是微生物进行溶剂发酵的产物，同时也是目前化工领域的重要生产材料。
通常生物发酵过程中，需要保持适当的环境温度，从而营造微生物适宜的生长环境，同时为了使得发酵过程更加充分和均匀，需要在发酵过程中定期或持续地进行混合搅拌。
而目前的设备加热方法通常是在容器的底部或一侧进行加热，从而使得原料内外受热不均匀，从而影响发酵效率和均匀性。在中间搅拌过程中，常常利用人工进行搅拌，费时费力，同时提高了生产成本。
以及，在发酵前或过程中，需要添加不同种类的原料，并使得多种原料充分并均匀地混合在一起。例如，在利用菌种生产谷氨酸（例如γ-聚谷氨酸）时，需要在发酵过程中添加亮氨酸等辅助原料，目前的混合设备效率低且均匀性较差，无法在发酵过程中随时进行辅助原料的添加和搅拌。
在其他化工原料混合搅拌过程中，也常常需要适当的工作温度，由此不得不配置其他加热设备保证设定的搅拌温度，由此带来额外的生产成本，且效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料混合器，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种原料混合器，包括：罐体（如发酵罐或筒状体）、驱动电机、传动轴、搅拌件、电加热元件和加料机构；
所述传动轴可转动地设置在所述罐体内，传动轴的一端与所述驱动电机的动力输出轴连接；
多个所述搅拌件设置在所述传动轴上，用于对罐体内的物料进行搅拌；
所述传动轴内中空设置，所述电加热元件设置在传动轴的中空内；
所述搅拌件由导热材料制成，所述搅拌件的内侧端与所述电加热元件连接，或者，搅拌件上设置有导热结构，用于将热量传导给物料，实现搅拌过程中对物料进行加热；
所述加料机构包括分流盘和出料筒；所述分流盘内设置有容纳腔室，出料筒内设置有流道；
所述分流盘设置在所述传动轴顶部；所述出料筒竖直设置在所述罐体内，出料筒的顶部与所述分流盘固定连接；所述出料筒内的流道与分流盘内的容纳腔室连通；所述出料筒上设置有多个出料孔，出料孔与所述流道连通，分流盘容纳腔室内的物料依次通过流道和出料孔流入罐体内。
进一步地，所述搅拌件内设置有空腔，空腔内设置有由导热材料制成的导热件，导热件的内侧端伸入所述传动轴的中空内与所述电加热元件连接。
进一步地，还包括由导热材料制成的导热片，多个导热片插装在所述搅拌件上，导热片的一端与导热件连接，用于将热量导出。导热片的另一端突出搅拌件表面设置。
进一步地，在所述导热件的长度方向上，多个所述导热片间隔布设。
进一步地，在所述导热件的周向上，所述导热片均匀布设。
进一步地，所述搅拌件为搅拌叶片或者为搅拌杆。
其中，所述导热件可根据搅拌件的形状和空腔的截面形状设置为杆体形状或片状。
其中，所述罐体可以是生物发酵用的发酵罐或其他化工原料的混合用筒状体。
进一步地，所述驱动电机设置在所述罐体的底部。所述传动轴竖直设置在罐体内。
进一步地，在所述传动轴的径向上，所述出料孔设置在所述出料筒的外侧端面上，工作时，物料在离心力的作用下被丢出所述出料孔。
进一步地，多个所述出料孔在高度方向上间隔布设。
进一步地，在所述传动轴的周向上，多组所述搅拌件间隔布设；
在传动轴的轴向上（高度方向上），多个所述搅拌件间隔布设。
进一步地，在所述传动轴和所述分流盘的周向上，多个所述出料筒间隔布设。
进一步地，在垂直于所述传动轴的投影平面内，以及在所述传动轴的周向上，所述出料筒设置在相邻的两个（或两列）所述搅拌件之间。
进一步地，在所述传动轴（或罐体的）径向上，所述出料筒设置在所述罐体的中部。
进一步地，还包括进料斗，进料斗整体呈喇叭口型，进料斗（通过固定架）固定地设置在所述罐体上方，进料斗上方设置有进料口，底部设置有出料口；所述分流盘顶部设置有物料入口，所述出料口和所述物料入口上下相对布设，倒入所述进料斗内的物料经过出料口和物料入口流入分流盘内的容纳腔室内。
进一步地，所述分流盘设置在所述罐体内；以及，还包括进料管，所述进料管下端与分流盘物料入口固定连接，所述进料管的上端与所述进料斗出料口连通。其中，进料管随着分流盘转动。
优选地，所述进料管的上端与所述进料斗出料口之间设置有密封轴承，用于封堵住进料管与进料斗出料口之间的缝隙；
所述进料管与罐体的开口之间设置有密封轴承；用于封堵住进料管与罐体开口之间的缝隙。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种原料混合器，在化工原料混合过程中，或者生物发酵过程中，同时需要加热时，驱动电机带动搅拌件对物料进行搅拌，同时电加热元件对物料进行加热，保持良好的工作温度，并且加热效果均匀、直接且效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的原料混合器的结构示意图；
图2为实施例1中传动轴与搅拌件的结构示意图；
图3为图2中搅拌件剖开后的结构示意图；
图4为本发明实施例2中加料机构的结构示意图；
图5为图4中分流盘剖开后的结构示意图；
图6为实施例3中控制盖板的安装结构图；
图7为图6中控制盖板部分剖开后的结构示意图；
图8为本发明实施例4提供的原料混合器的工作原理图。
附图标记：
1-驱动电机；2-电加热元件；10-罐体；11-固定架；20-传动轴；21-限速离合器；30-搅拌件；31-导热件；32-导热片；40-加料机构；41-分流盘；42-出料筒；42a-出料孔；42b-导向卡槽；43-控制盖板；43a-堵头；44-进料斗；45-进料管；46-导流管；47-复位弹簧；48-配重块；49-导向杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种原料混合器，包括：罐体10（如发酵罐或筒状体）、驱动电机1、传动轴20、搅拌件30和电加热元件2；所述传动轴20可转动地设置在所述罐体10内，传动轴20的一端与所述驱动电机1的动力输出轴连接；多个所述搅拌件30设置在所述传动轴20上，用于对罐体10内的物料进行搅拌；所述传动轴20内中空设置，所述电加热元件2设置在传动轴20的中空内；所述搅拌件30由导热材料制成，所述搅拌件30的内侧端与所述电加热元件2连接，或者，搅拌件30上设置有导热结构，用于将热量传导给物料，实现搅拌过程中对物料进行加热。
如图2和3所示，所述搅拌件30内设置有空腔，空腔内设置有由导热材料制成的导热件31，导热件31的内侧端伸入传动轴20的中空内与电加热元件2连接。更为优选地，还包括由导热材料制成的导热片32，多个导热片32插装在所述搅拌件30上，导热片32的一端与导热件31连接，导热片32的另一端伸出搅拌件30，用于将热量导出。在所述导热件31的长度方向上，多个所述导热片32间隔布设。在所述导热件31的周向上，所述导热片32均匀布设。
进一步地，在所述传动轴20的周向上，多组所述搅拌件30间隔布设；在传动轴20的轴向上（高度方向上），多个所述搅拌件30间隔布设。
其中，所述搅拌件30为搅拌叶片或者为搅拌杆。导热件31可根据搅拌件30的形状和空腔的截面形状设置为杆体形状或片状。
其中，所述罐体10可以是生物发酵用的发酵罐或其他化工原料的混合用筒状体。
本实施例中，所述驱动电机1设置在所述罐体10的底部。所述传动轴20竖直设置在罐体10内。
本发明在化工原料混合过程中，或者生物发酵过程中，同时需要加热时，驱动电机1带动搅拌件30对物料进行搅拌，同时电加热元件2对物料进行加热，保持良好的工作温度，并且加热效果均匀、直接且效率高。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：
如图1和图4-5所示，本实施例提供的一种原料混合器还包括加料机构40，加料机构40包括分流盘41和出料筒42；所述分流盘41内设置有容纳腔室，出料筒42内设置有流道；
所述分流盘41相对固定地设置在所述传动轴20顶部；所述出料筒42竖直设置在所述罐体10内，出料筒42的顶部与所述分流盘41固定连接；所述出料筒42内的流道与分流盘41内的容纳腔室连通；所述出料筒42上设置有多个出料孔42a，多个所述出料孔42a在高度方向上间隔布设，出料孔42a与所述流道连通，分流盘41容纳腔室内的物料依次通过流道和出料孔42a流入罐体10内。在本实施例中，分流盘41容纳腔室通过导流管46与出料筒42的流道连通。出料筒42与传动轴20和/或分流盘41还可以增加辐条类的连接件以增加连接强度。
更为优选地，在所述传动轴20的径向上，所述出料孔42a设置在所述出料筒42的外侧端面上，工作时，物料在离心力的作用下被丢出所述出料孔42a。
在所述传动轴20和所述分流盘41的周向上，多个所述出料筒42间隔布设。在垂直于所述传动轴20的投影平面内，以及在所述传动轴20的周向上，所述出料筒42可以设置在相邻的两个（或两列）所述搅拌件30之间。所述出料筒42横截面整体呈扇台型。在所述传动轴20（或罐体10的）径向上，所述出料筒42设置在所述罐体10的中部，由此后期加入的物料被输送的先前物料的内部，然后通过搅拌件30的旋转搅拌使得所有物料均匀分布。
另外一种实施方式是，在所述传动轴20（或罐体10的）径向上，所述出料筒42设置在搅拌件30的外侧，该种布设方式更加简单，出料筒42和搅拌件30可以相对转动设置，由此更加灵活。
本实施例还包括进料斗44，进料斗44整体呈喇叭口型，进料斗44通过固定架11固定地设置在所述罐体10上方，进料斗44上方设置有进料口，底部设置有出料口；所述分流盘41顶部设置有物料入口，进料斗44的出料口和物料入口上下相对布设，倒入所述进料斗44内的物料经过出料口和物料入口流入分流盘41内的容纳腔室内。
本实施例中，所述分流盘41设置在所述罐体10内；以及，还包括进料管45，所述进料管45下端与分流盘41物料入口固定连接，所述进料管45的上端与进料斗44出料口连通。进料管45随着分流盘41转动。
优选地，所述进料管45的上端与所述进料斗44出料口之间设置有密封轴承；所述进料管45与罐体10的开口之间设置有密封轴承，用于同时封堵住进料管45与罐体10开口和进料斗44出料口之间的缝隙。进料斗44、分流盘41容纳腔室以及所述出料筒42内流道形成自罐体10外到罐体10内部的物料输送通道。
本实施例物料混合更加均匀，混合效率大大提高。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：
如图1-7所示，本实施例公开的原料混合器，罐体10内还设置有控制盖板43；控制盖板43在所述传动轴20的径向上可相对移动地设置在所述出料筒42的外侧，控制盖板43在所述出料筒42一侧设置有堵头43a，所述堵头43a与所述出料孔42a适配，用于封堵所述出料孔42a；
本实施例还包括复位弹簧47，所述复位弹簧47设置在所述控制盖板43与所述出料筒42之间，复位弹簧47趋向于迫使所述控制盖板43靠近所述出料筒42，进而使得堵头43a***出料孔42a内进而封堵住所述出料孔42a。本实施例中复位弹簧47为弧形或弓形弹簧。
在传动轴20和搅拌件30静止时，在复位弹簧47的作用下，堵头43a***出料孔42a内，封堵住出料孔42a，进而封堵住自进料斗44、分流盘41、出料筒42的物料输入通道，从而实现罐体10的密封，有助于形成适于生物发酵的密闭环境。
发酵过程中，可根据需要开启电加热元件2对物料进行加热，保持良好的工作温度。
以及，在需要搅拌时，不需要开启罐体10，启动驱动电机1，驱动电机1通过传动轴20带动搅拌件30和出料筒42低速转动，此时离心力小于复位弹簧47的弹性力，堵头43a在搅拌过程中始终封堵住物料输送通道，从而保持密封的工作环境。
在发酵过程或其他工作过程中，在需要添加辅助原料时，将辅助原料倒入进料斗44内，启动驱动电机1，驱动电机1通过传动轴20带动搅拌件30和出料筒42转动，当转速超过设定值时，离心力大于复位弹簧47的弹性力，控制盖板43在离心力的作用下，带着堵头43a沿径向向外移动，堵头43a脱离出料孔42a，解除物料输送通道的封堵，辅助原料自输送通道流入罐体10内。
更为优选地，还包括配重块48，所述配重块48与控制盖板43固定连接；从而提高了整个控制***的稳定性。
优选地，所述出料筒42上设置有导向卡槽42b，导向卡槽42b沿所述传动轴20的径向设置；所述控制盖板43通过导向杆49连接在导向卡槽42b上。具体而言，导向杆49可滑动地插装在所述导向卡槽42b内，导向杆49一端与所述控制盖板43固定连接；导向杆49的另一端设置有限位台，防止导向杆49在离心力作用下完全脱离所述导向卡槽42b。可选择地，复位弹簧47一端抵靠在限位台上，另一端抵靠在所述出料筒42上，复位弹簧47在被压缩后趋向于控制盖板43迫使靠近出料筒42。
在高度方向上，所述出料筒42顶部和底部分别设置有一组导向卡槽42b和所述导向杆49构成的导向限位结构。
优选地，配重块48固定地设置在导向杆49的另一端，作为上述限位台起到限位作用。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
如图8所示，本实施例中，在传动轴20（或罐体10的）径向上，所述出料筒42设置在搅拌件30的外侧。
所述分流盘41通过限速离合器21与传动轴20连接，即限速离合器21的两端分别与所述分流盘41和传动轴20连接；在传动轴20的转速低于限定速度时，限速离合器21处于结合状态，在传动轴20的转速等于或高于限定速度时，限速离合器21处于脱离状态。限速离合器21为现有技术，在此不再赘述。
在传动轴20转速低于限定速度时，限速离合器21处于结合状态，传动轴20带动着分流盘41、出料筒42以及搅拌件30同步转动；而当需要封闭上述的物料输送通道、在较为密闭环境下高速搅拌物料时，驱动电机1带动传动轴20高速转动，传动轴20转速等于或高于限定速度后，传动轴20与分流盘41脱离，此时传动轴20仅仅带动搅拌件30转动，实现物料的充分搅拌。同时，由于分流盘41和出料筒42均处于静止状态或者只是低速旋转，控制盖板43在复位弹簧47作用下靠近出料筒42，堵头43a封堵住出料孔42a，进而封堵住物料输送通道，保证了罐体10的密封环境。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种原料混合器，其特征在于，包括：罐体、驱动电机、传动轴、搅拌件、电加热元件和加料机构；
所述传动轴可转动地设置在所述罐体内，传动轴的一端与所述驱动电机的动力输出轴连接；
多个所述搅拌件设置在所述传动轴上，用于对罐体内的物料进行搅拌；
所述传动轴内中空设置，所述电加热元件设置在传动轴的中空内；
所述搅拌件由导热材料制成，所述搅拌件的内侧端与所述电加热元件连接，或者，搅拌件上设置有导热结构，用于将热量传导给物料，实现搅拌过程中对物料进行加热；
所述加料机构包括分流盘和出料筒；所述分流盘内设置有容纳腔室，出料筒内设置有流道；
所述分流盘设置在所述传动轴顶部；所述出料筒竖直设置在所述罐体内，出料筒的顶部与所述分流盘固定连接；所述出料筒内的流道与分流盘内的容纳腔室连通；所述出料筒上设置有多个出料孔，出料孔与所述流道连通，分流盘容纳腔室内的物料依次通过流道和出料孔流入罐体内。
2.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，所述搅拌件内设置有空腔，空腔内设置有由导热材料制成的导热件，导热件的内侧端伸入所述传动轴的中空内与所述电加热元件连接。
3.根据权利要求2所述的原料混合器，其特征在于，还包括由导热材料制成的导热片，多个导热片插装在所述搅拌件上，导热片的一端与导热件连接，用于将热量导出。
4.根据权利要求3所述的原料混合器，其特征在于，在所述导热件的长度方向上，多个所述导热片间隔布设。
5.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，所述搅拌件为搅拌叶片或者为搅拌杆。
6.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，所述驱动电机设置在所述罐体的底部；所述传动轴竖直设置在罐体内。
7.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，在所述传动轴的径向上，所述出料孔设置在所述出料筒的外侧端面上，工作时，物料在离心力的作用下被丢出所述出料孔。
8.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，多个所述出料孔在高度方向上间隔布设。
9.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，在所述传动轴的周向上，多组所述搅拌件间隔布设；在传动轴的轴向上，多个所述搅拌件间隔布设。
10.根据权利要求1所述的原料混合器，其特征在于，在所述传动轴和所述分流盘的周向上，多个所述出料筒间隔布设。
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