專利名稱：磁力攪拌生物反應(yīng)器及其磁力攪拌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物技術(shù)工藝，尤其涉及一種磁力攪拌生物反應(yīng)器及其磁力攪拌系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在生物技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的小試及中試規(guī)模的反應(yīng)器采用各種攪拌系統(tǒng)，如氣體攪 拌，機械攪拌系統(tǒng)等。其中，機械攪拌系統(tǒng)有電機與攪拌軸直接相連和軸與電機分離的磁力 傳動的機械攪拌系統(tǒng)。電機與攪拌軸直接相連，涉及到軸與反應(yīng)器的動密封問題，由于密封 材料的耐溫、耐壓性能等使得這樣的反應(yīng)器特別在在微生物培養(yǎng)等方面存在泄漏和染菌的 可能性。而在磁力傳動的機械攪拌系統(tǒng)中，軸與反應(yīng)器的密封采用靜密封，這樣降低了在微 生物培養(yǎng)等方面存在泄漏和染菌的可能性。但在現(xiàn)有的磁力傳動的機械攪拌系統(tǒng)中，已有 的雙端支撐磁力攪拌系統(tǒng)，但雙端支撐的磁力攪拌系統(tǒng)存在頂端支撐軸承材料使用壽命問 題及拆裝的方便性等問題。例如，圖1便示出了一種現(xiàn)有技術(shù)中的生物反應(yīng)器1，其包括密封的容器11和攪拌 器，所述攪拌器設(shè)置在容器11的頂部，該攪拌器的攪拌軸12—部分設(shè)置在容器11內(nèi)，另一 部分從容器11的頂部伸出，且與容器11外部的電機13直接連接，所述攪拌軸12設(shè)置在容 器11內(nèi)的一端通過底部支撐軸承14與底部支架15連接。這種生物反應(yīng)器的缺點是1、攪拌器的攪拌軸與電機直接連接(即攪拌軸與容器為動密封)，這會帶來泄漏 和染菌的問題，特別是在微生物培養(yǎng)等方面，而反應(yīng)器的滅菌是工藝成功的關(guān)鍵因素。2、攪拌軸的兩端分別支撐在容器上(即采用雙端支撐的攪拌軸)，這樣不利于拆 卸，為安裝和清洗帶來不便。另外，現(xiàn)有的反應(yīng)器為追求簡易，在控溫系統(tǒng)的加熱部分往往采用水夾套或平底 夾套直接電加熱方式，其傳熱面積小，控溫慢，受熱不均勻，精度不高，容易造成局部過熱現(xiàn) 象。其冷卻部分往往采用自來水冷卻方式，因此控制有遲后，動態(tài)波動大，精度差，而且自來 水用量大。更有為了簡易設(shè)計的，采用熱得快方式，因此造成受熱不均，最終都會影響到過 程結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁力攪拌生物反應(yīng)器及其磁力攪拌系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有 生物反應(yīng)器因泄漏而染菌等問題，并使其利于拆卸，為安裝和清洗提供方便。為此，本發(fā)明提供一種磁力攪拌系統(tǒng)，應(yīng)用于一生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)器具有一 反應(yīng)腔，所述磁力攪拌系統(tǒng)包括磁鋼主動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔外，在一驅(qū)動力的作用下 轉(zhuǎn)動；磁鋼從動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且與所述磁鋼主動盤相對而設(shè)，所述磁鋼從動盤 與磁鋼主動盤磁耦合；固定軸，位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且設(shè)置于所述反應(yīng)腔的底部；攪拌軸， 設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述磁鋼從動盤固定連接，其中，所述攪拌軸與磁鋼從動盤套設(shè) 于所述固定軸上；攪拌槳葉，設(shè)置于所述攪拌軸上；定位件，設(shè)置于所述攪拌軸上，且頂住所述固定軸，以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距。進一步的，所述定位件頂住固定軸的一端為圓錐狀，且所述固定軸具有一對應(yīng)的 圓錐形凹坑。進一步的，所述定位件由螺桿構(gòu)成，其一端穿過所述攪拌軸而露于其外，另一端頂 住所述固定軸，且當調(diào)節(jié)螺桿旋進攪拌軸時，磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距變大；當 調(diào)節(jié)螺桿旋出攪拌軸時，磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距變??；本發(fā)明還提供一種磁力攪拌生物反應(yīng)器，包括基座以及位于基座之上的反應(yīng)腔， 磁力攪拌系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磁鋼主動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔外，在一驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動； 磁鋼從動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且與所述磁鋼主動盤相對而設(shè)，所述磁鋼從動盤與磁鋼 主動盤磁耦合；固定軸，位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且設(shè)置于所述反應(yīng)腔的底部；攪拌軸，設(shè)置于 所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述磁鋼從動盤固定連接，其中，所述攪拌軸與磁鋼從動盤套設(shè)于所述 固定軸上；攪拌槳，設(shè)置于所述攪拌軸上；定位件，設(shè)置于所述攪拌軸上，且頂住所述固定 軸，以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距；動力提供系統(tǒng)，設(shè)置于所述基座上，且位 于所述反應(yīng)腔外，為所述磁鋼主動盤提供驅(qū)動力。進一步的，所述的磁力攪拌生物反應(yīng)器還包括夾套，包覆于所述反應(yīng)腔的底部； 且該夾套內(nèi)具有熱傳遞液體介質(zhì)；該夾套壁上具有一液體介質(zhì)入口與出口，且所述液體介 質(zhì)入口與出口之間連接一控溫外循環(huán)泵。進一步的，所述反應(yīng)腔的底部為部分球形。進一步的，所述反應(yīng)腔的底部為半球形。進一步的，所述動力提供系統(tǒng)包括電機、小帶輪、大帶輪和驅(qū)動軸，其中所述驅(qū)動 軸連接于所述磁鋼主動盤，且所述電機通過小帶輪驅(qū)動大帶輪帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動 所述磁鋼主動盤轉(zhuǎn)動?？梢?，以上磁力攪拌系統(tǒng)采用靜密封磁力驅(qū)動攪拌軸，來降低染菌機會，解決了反 應(yīng)器介質(zhì)的泄露難題。另外，由于以上生物反應(yīng)器的磁力攪拌軸為單端支撐結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)器 安裝和清洗更加方便，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更合理，滿足了生產(chǎn)和實驗對反應(yīng)器的要求。而且，單端 式底磁力攪拌系統(tǒng)的反應(yīng)器，反應(yīng)腔頂部無障礙，便于攪拌槳的安裝，進而可安裝各種形式 的攪拌槳葉，便于對生物發(fā)酵過程進行優(yōu)化。此外，由于磁鋼主動盤和磁鋼從動盤之間的間 距可調(diào)，使其反應(yīng)器可以更好的運行，靈活性強。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的生物反應(yīng)器的示意圖。圖2是本發(fā)明一實施例所提供的磁力攪拌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一實施例所提供得磁力攪拌生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一實施例所提供得磁力攪拌生物反應(yīng)器的局部示意圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉示例性實施例，并配合附 圖，作詳細說明如下。請參考圖2，其為本發(fā)明一實施例所提供的磁力攪拌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該磁力攪拌系統(tǒng)，應(yīng)用于一生物反應(yīng)器，且該生物反應(yīng)器具有一反應(yīng)腔。如圖所示，該磁力攪拌系統(tǒng) 300包括相對而設(shè)的磁鋼主動盤310與磁鋼從動盤320，其中磁鋼主動盤310設(shè)置于反應(yīng)腔 外，在一驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動；磁鋼從動盤320設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，且與磁鋼主動盤310磁耦 合；這樣便可以在磁耦合力的作用下，由磁鋼主動盤310帶動磁鋼從動盤320轉(zhuǎn)動。而磁鋼 從動盤320轉(zhuǎn)動的目的是為了帶動攪拌軸330上的攪拌槳葉340轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)攪拌。故 將攪拌軸330設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，且與磁鋼從動盤320固定連接，另外，將攪拌槳葉340設(shè)置 于攪拌軸330上。此外，為了完成磁鋼從動盤320與攪拌軸的安裝，在反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)腔的底 部設(shè)置一個固定軸350，且將攪拌軸330與磁鋼從動盤320套設(shè)于固定軸350上。值得一提的是，磁鋼主動盤310和磁鋼從動盤320之間的間距直接影響著磁耦合 力的大小。具體而言，在磁鋼確定的條件下，磁耦合力的大小與磁盤間距的平方成反比。間 距過大會導(dǎo)致高速攪拌時因脫磁而產(chǎn)生震動，間距過小會因耦合吸力過大而使攪拌軸與固 定軸間的負荷過大加快磨損，甚至造成磁鋼從動盤與反應(yīng)腔底的摩擦。故在攪拌軸330與 固定軸350之間設(shè)置了定位件360，該定位件360設(shè)置于攪拌軸330上，且頂住固定軸350， 以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤320與磁鋼主動盤310之間的間距。可見，以上磁力攪拌系統(tǒng)采用無動軸封進的靜密封磁力驅(qū)動攪拌軸，從而降低染 菌機會，解決了反應(yīng)器介質(zhì)的泄露難題。而且，在本實施例中，磁力攪拌軸為單端支撐結(jié)構(gòu)， 使反應(yīng)器安裝和清洗更加方便，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更合理，滿足了生產(chǎn)和實驗對反應(yīng)器的要求。單 端式底磁力攪拌系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是反應(yīng)腔頂部無障礙，便于攪拌槳的安裝，進而可安裝 各種形式的槳葉，便于對生物發(fā)酵過程進行優(yōu)化。此外，由于磁鋼主動盤和磁鋼從動盤之間 的間距可調(diào)，使其反應(yīng)器可以更好的運行，靈活性強。值得一提的是，以上磁鋼盤(即磁鋼主動盤310與磁鋼從動盤320)較佳的采用耐 高溫、高磁力強度的磁性材料，具有滿足大功率傳動、無級可調(diào)、攪拌轉(zhuǎn)速高、可以提高氧的 利用率等特點。為了避免定位件360在頂住固定軸350時出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，較佳的，將定位件360頂 住固定軸350的一端設(shè)計為圓錐狀，且在固定軸350對應(yīng)的一端開一個對應(yīng)的圓錐形凹坑 351。利用這樣的定位件360，便可以保證其與固定軸350之間不錯位，從而實現(xiàn)精確的定 位。另外，定位件360可以由螺桿構(gòu)成，其一端穿過攪拌軸330而露于其外，從而形成 一個調(diào)節(jié)端，以調(diào)節(jié)螺桿的旋進或旋出；當然，可以在此調(diào)節(jié)端設(shè)置一個調(diào)節(jié)螺母，以方便 調(diào)節(jié)。定位件360的另一端頂住固定軸350，且當調(diào)節(jié)螺桿旋進攪拌軸330時，磁鋼從動盤 320與磁鋼主動盤310之間的間距變大；當調(diào)節(jié)螺桿旋出攪拌軸330時，磁鋼從動盤320與 磁鋼主動盤310之間的間距變小。當然，本發(fā)明不以此為限，定位件360也可以由螺栓或者 其他相似元件構(gòu)成。對應(yīng)于該磁力攪拌系統(tǒng)，本發(fā)明一實施例還提供一種磁力攪拌生物反應(yīng)器，如圖3 所示，該反應(yīng)器包括基座10、位于基座10之上的反應(yīng)腔20、以上實施例所提供的磁力攪拌 系統(tǒng)30以及動力提供系統(tǒng)40。其中動力提供系統(tǒng)40設(shè)置于基座10上，且位于反應(yīng)腔20 外，為磁鋼主動盤310提供驅(qū)動力。如圖，通常，該反應(yīng)器還包括一個控制柜50，設(shè)置于基座10上，以對反應(yīng)的pH、DO 等實現(xiàn)很精確的控制。在控制柜50上對應(yīng)有各控制點的狀態(tài)顯示，便于對控制狀態(tài)的識
6別，以便準確對過程運行的狀況進行診斷?？梢姡靡陨洗帕嚢柘到y(tǒng)30所得到的生物反應(yīng)器具有無動軸封進的靜密封 磁力驅(qū)動攪拌軸，其不僅可以降低染菌機會，解決反應(yīng)器介質(zhì)的泄露難題；而且由于其磁力 攪拌軸為單端支撐結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)器安裝和清洗更加方便，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更合理，滿足了生產(chǎn)和 實驗對反應(yīng)器的要求。而且，單端式底磁力攪拌系統(tǒng)的反應(yīng)器，其反應(yīng)腔頂部無障礙，便于 攪拌槳的安裝，進而可安裝各種形式的槳葉，便于對生物發(fā)酵過程進行優(yōu)化。此外，由于磁 鋼主動盤和磁鋼從動盤之間的間距可調(diào)，使其反應(yīng)器可以更好的運行，靈活性強。在背景技術(shù)中，已經(jīng)提及，常規(guī)的臺式反應(yīng)器為追求簡易，在控溫系統(tǒng)的加熱部分 往往采用水夾套直接電加熱方式，冷卻部分采用自來水冷卻方式，因此控制有遲后，動態(tài)波 動大，精度差，而且自來水用量大。更有簡易的，采用熱得快方式。因此造成受熱不均最終 都會影響到發(fā)酵結(jié)果。故，較佳的，如圖4所示，在反應(yīng)腔20底部增設(shè)一個夾套60，其包覆于反應(yīng)腔20的 底部；且該夾套60壁上具有一液體介質(zhì)入口 61與出口 62，使其內(nèi)可以填充熱傳遞液體介 質(zhì)；且液體介質(zhì)入口 61與出口 62之間連接一控溫外循環(huán)泵(圖中未示)。且選用的循環(huán) 泵具有耐高溫、連續(xù)運轉(zhuǎn)使用壽命長的特點。這樣便可以在控溫外循環(huán)泵的作用下，驅(qū)動熱 傳遞液體介質(zhì)的循環(huán)流動，從而保證對反應(yīng)腔20的加熱始終處于一個均勻恒定的狀態(tài)，從 而保證反應(yīng)腔20受熱均勻，精度高，無局部過熱現(xiàn)象。另外，較佳的，反應(yīng)腔20的底部可以 設(shè)置為部分球形(例如，半球形)的形狀，從而增大傳熱面積，控溫迅速，進一步保證了其受 熱均勻，精度高，無局部過熱現(xiàn)象。請繼續(xù)參考圖4，較佳的，動力提供系統(tǒng)40采用一種外型美觀的薄型底座的無噪 聲共鳴的電機分離傳動系統(tǒng)，其中，電機與磁鋼主動盤之間通過傳動帶聯(lián)結(jié)。例如，該動力 提供系統(tǒng)40包括驅(qū)動軸41、大帶輪42、小帶輪(圖中未示)和電機(圖中未示)，電機設(shè)置 在反應(yīng)腔外部，且與小帶輪連接，大帶輪42通過皮帶與小帶輪連接，且大帶輪42與驅(qū)動軸 41連接。當開動電機后，電機驅(qū)動小帶輪，小帶輪帶動大帶輪42，進而帶動驅(qū)動軸41轉(zhuǎn)動， 從而驅(qū)動磁鋼主動盤310轉(zhuǎn)動。綜上所述，采用以上磁力攪拌系統(tǒng)的生物反應(yīng)器，具有如下優(yōu)點1.采用無動軸封進的靜密封磁力驅(qū)動攪拌軸，降低了染菌機會，解決了反應(yīng)器介 質(zhì)的泄露難題。2.采用耐高溫高磁力強度磁性材料，具有滿足大功率傳動、無級可調(diào)、攪拌轉(zhuǎn)速 高、可以提高氧的利用率等特點。3.由于采用了單端式底磁力攪拌系統(tǒng)，攪拌槳檔數(shù)及攪拌槳葉的形式可根據(jù)需要 選擇的各種形式的反應(yīng)器，可適用于不同需求。4.由于采用了單端式底磁力攪拌系統(tǒng)，安裝方便，使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更合理，清洗方 便。5.利用夾套內(nèi)熱傳遞介質(zhì)實現(xiàn)加熱，且利用控溫外循環(huán)泵，解決了反應(yīng)腔加熱問 題，且進一步利用部分球型反應(yīng)腔底，增大傳熱面積，控溫迅速，受熱均勻，精度高，無局部 過熱現(xiàn)象。以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求書所涵 蓋的范圍為準。
權(quán)利要求
一種磁力攪拌系統(tǒng)，應(yīng)用于一生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)器具有一反應(yīng)腔，其特征是，所述磁力攪拌系統(tǒng)包括磁鋼主動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔外，在一驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動；磁鋼從動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且與所述磁鋼主動盤相對而設(shè)，所述磁鋼從動盤與磁鋼主動盤磁耦合；固定軸，位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且設(shè)置于所述反應(yīng)腔的底部；攪拌軸，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述磁鋼從動盤固定連接，其中，所述攪拌軸與磁鋼從動盤套設(shè)于所述固定軸上；攪拌槳葉，設(shè)置于所述攪拌軸上；定位件，設(shè)置于所述攪拌軸上，且頂住所述固定軸，以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力攪拌系統(tǒng)，其特征是，所述定位件頂住固定軸的一端為 圓錐狀，且所述固定軸具有一對應(yīng)的圓錐形凹坑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力攪拌系統(tǒng)，其特征是，所述定位件由螺桿構(gòu)成，其一端穿 過所述攪拌軸而露于其外，另一端頂住所述固定軸，且當調(diào)節(jié)螺桿旋進攪拌軸時，磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距變大； 當調(diào)節(jié)螺桿旋出攪拌軸時，磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距變小。
4.一種磁力攪拌生物反應(yīng)器，包括基座以及位于基座之上的反應(yīng)腔，其特征是，還包括磁力攪拌系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磁鋼主動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔外，在一驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動； 磁鋼從動盤，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且與所述磁鋼主動盤相對而設(shè)， 所述磁鋼從動盤與磁鋼主動盤磁耦合； 固定軸，位于所述反應(yīng)腔內(nèi)，且設(shè)置于所述反應(yīng)腔的底部； 攪拌軸，設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)，并與所述磁鋼從動盤固定連接，其中， 所述攪拌軸與磁鋼從動盤套設(shè)于所述固定軸上； 攪拌槳葉，設(shè)置于所述攪拌軸上；定位件，設(shè)置于所述攪拌軸上，且頂住所述固定軸，以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之 間的間距；動力提供系統(tǒng)，設(shè)置于所述基座上，且位于所述反應(yīng)腔外，為所述磁鋼主動盤提供驅(qū)動力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力攪拌生物反應(yīng)器，其特征是，還包括 夾套，包覆于所述反應(yīng)腔的底部；且該夾套內(nèi)具有熱傳遞液體介質(zhì)；該夾套壁上具有一液體介質(zhì)入口與出口，且所述液體介質(zhì)入口與出口之間連接一控溫 外循環(huán)泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁力攪拌生物反應(yīng)器，其特征是，所述反應(yīng)腔的底部為部分 球形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁力攪拌生物反應(yīng)器，其特征是，所述反應(yīng)腔的底部為半球形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力攪拌生物反應(yīng)器，其特征是，所述動力提供系統(tǒng)包括電 機、小帶輪、大帶輪和驅(qū)動軸，其中所述驅(qū)動軸連接于所述磁鋼主動盤，且所述電機通過小 帶輪驅(qū)動大帶輪帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動所述磁鋼主動盤轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明的磁力攪拌生物反應(yīng)器及其磁力攪拌系統(tǒng)，包括磁鋼主動盤，設(shè)置于反應(yīng)腔外，在一驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動；磁鋼從動盤，設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，且與磁鋼主動盤相對而設(shè)，磁鋼從動盤與磁鋼主動盤磁耦合；固定軸，位于反應(yīng)腔內(nèi)，且設(shè)置于反應(yīng)腔的底部；攪拌軸，設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，并與磁鋼從動盤固定連接，其中，攪拌軸與磁鋼從動盤套設(shè)于固定軸上；攪拌槳葉，設(shè)置于攪拌軸上；定位件，設(shè)置于攪拌軸上，且頂住固定軸，以調(diào)節(jié)磁鋼從動盤與磁鋼主動盤之間的間距。其采用無動軸封進的靜密封磁力驅(qū)動攪拌軸，來降低染菌機會，解決了反應(yīng)器介質(zhì)的泄露難題。另外，其為單端支撐結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)器安裝和清洗更加方便，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更合理。
文檔編號C12M1/02GK101979495SQ20101027587
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者劉健, 唐寅, 張劍坤, 張嗣良, 張明, 王公先, 顧寅, 馬文峰 申請人:上海國強生化工程裝備有限公司