雙曲面葉輪　立體螺旋式混合

摘要 攪拌混合作為市政、工業(yè)及其它多種污水處理工藝當(dāng)中一道重要的工藝流程，直接影響到最終的處理效果。本文相對(duì)現(xiàn)在水處理過(guò)程中比較常用的攪拌方式，介紹一種新型高效雙曲面攪拌葉輪攪拌方案，其獨(dú)特的雙曲面葉輪結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，更符合水體流動(dòng)特性，可以達(dá)到優(yōu)良的攪拌效果，同時(shí)具有節(jié)能高效的特點(diǎn)。

1 研制背景

城市污水處理及其它多種工藝中，水體攪拌是其中關(guān)鍵工藝過(guò)程之一。目前使用的攪拌葉輪多是雙葉槳或多葉槳、多葉片或異形曲面等推進(jìn)式攪拌方案。這些葉片的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其攪拌效果相對(duì)集中在二維層面，只能形成單向?qū)恿鳎�由于�?gòu)筑物的形狀，因而難以攪拌均勻，很容易形成攪拌死角。為了改變傳統(tǒng)的水下攪拌機(jī)械普遍存在的能耗大、效率低的現(xiàn)狀，就必須先從突破葉輪的結(jié)構(gòu)形式入手；我們利用洗衣機(jī)波輪的工作原理，并吸收國(guó)外同行的技術(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙曲面攪拌機(jī)，并已申報(bào)了國(guó)家專(zhuān)利，填補(bǔ)了該產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)的空白，成為替代進(jìn)口的首選產(chǎn)品。首批產(chǎn)品已在北京高碑店污水廠、上海吳凇污水廠等單位投入運(yùn)行。通過(guò)實(shí)踐我們對(duì)雙曲面葉輪的工作原理有了粗淺的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)總結(jié)以下幾點(diǎn)，愿與同行分享，并以此為提高我國(guó)水處理專(zhuān)用裝備的技術(shù)水平做一點(diǎn)嘗試。

2 工作原理

獨(dú)特的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大限度地將流體特性與機(jī)械運(yùn)動(dòng)完美地結(jié)合。雙曲面葉輪的曲面是方程為xy=b曲線沿y軸旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的曲面體；為了迎合水體流動(dòng)，設(shè)計(jì)從葉輪的中心進(jìn)水，這一方面減少了進(jìn)水紊流，另一方面保證了液體對(duì)葉輪表面的壓力均勻，從而保證整機(jī)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的平衡。在漸開(kāi)雙弧面上均布有八條導(dǎo)流葉片，借助液體自重壓力作補(bǔ)充進(jìn)水獲得的勢(shì)能與葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力形成動(dòng)能，液體在重力加速度的條件下沿葉輪圓周方向作切線運(yùn)動(dòng)，在池壁的反射作用下，形成自下而上地循環(huán)水流，故可獲得在軸向（y）和徑向（x）方向的交叉水流。正是由于雙曲面攪拌機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)特性和接近池底安裝的特點(diǎn)，決定了它在工作中可獲得理想的攪拌效果，能有效地消除攪拌死角。

3 結(jié)構(gòu)形式

雙曲面葉輪由兩部分組成，上部分為導(dǎo)流部件，下部分為攪拌混合部件（如圖）。雙曲面邊緣附近沿圓周方向均勻分布有多個(gè)攪拌翼肋（波輪），該凸起可為徑向呈直線或漸開(kāi)線的小葉片狀或其它異型凸臺(tái)狀，其主要作用是攪動(dòng)水體，使水流沿底面由中心向四周甩出，造成整個(gè)水體繞攪拌軸心流動(dòng)。

雙曲面葉輪攪拌機(jī)由動(dòng)力部分和雙曲面葉輪及安裝附件組成，為了滿足在不同工況條件下的使用，我們將雙曲面攪拌機(jī)按照安裝方式的不同可分為干式（也稱(chēng)立軸式）和潛水式兩種（如圖）。

圖一為干式安裝，通過(guò)橋架將減速電機(jī)定位在水池上方，由傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給水下的雙曲面葉輪，傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度根據(jù)池深而定，一般葉輪離池底約300mm。

圖二為潛水式安裝，它由潛水電機(jī)、雙曲面葉輪和吊裝附件組成。利用潛水電機(jī)依靠設(shè)備自重定位，無(wú)需額外固定設(shè)施。

4 工作特點(diǎn)

5 應(yīng)用前景