CN101229493A - 流体混合器及混合元件构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合不同流体的流体混合器，所述流体混合器包括顶部和支架部。顶部具有多个入口和与该多个入口连通的混合部。支架部具有经由通道与混合部连通的排出部和用于在通道的中途混合不同流体的混合构件。

Description

流体混合器及混合元件构件
技术领域
本发明涉及一种流体混合器，该流体混和器用于混合、搅拌、乳化、分散、溶解、扩散不同种类的流体，以及使不同种类的流体发生化学反应。本发明涉及一种流体混合器，该流体混合器例如用于混合如主剂和固化剂等流体。
背景技术
例如，PCT国际申请的国内再公开公报2000-24502公开了一种用于进行不同种类的流体的管线式(in-line)混合的现有技术的静态流体混合器，其中多个混合元件被置于相当于管的通道构造体(壳体)中。
图1示出现有技术的流体混合器的示意性剖视图。
在流体混合器100的混合机理中，当使流体从形成在盖121中的一个入口通道122流入壳体120中时，流体从混合元件101的通道孔105到达混合元件101内部，并经由彼此连通的混合室108和113放射状地从中央流向外部。已到达壳体120内周的流体从通道115经由位于下游侧的混合室108和113进入混合元件101的通道孔105。其后，流体在多个混合元件中顺次流动，并从出口123排出。
发明内容
然而，在现有技术的流体混合器100中，当在混合元件101中混合不同种类的流体时，必须预先混合不同种类的流体，然后使该混合物从入口122流入壳体120中。因此，例如，当使用如固化剂等快速固化流体时，固化剂或类似物在形成于盖121的入口通道122中流动期间固化，从而不利地，可能不能在混合元件101中进行混合。
此外，由于流体在入口通道122中固化，所以不利地，可能不能供给新流体，且可能不能使用流体混合器。
根据本发明的实施例，提供一种可以有效混合不同种类流体的流体混合器和混合元件构件。
已进行各种尝试以实现上述目标，该目标通过以下发明(1)至(11)来实现。
(1)一种用于混合不同流体的流体混合器，所述流体混合器包括：
顶部和支架部，
所述顶部具有多个入口和与所述多个入口连通的混合部，以及
所述支架部具有经由通道与所述混合部连通的排出部和用于在所述通道的中途混合不同流体的混合构件。
(2)根据上述(1)所述的流体混合器，其中，
所述混合部设置在所述混合构件附近。
(3)根据上述(1)所述的流体混合器，其中，
所述顶部形成为半球状。
(4)根据上述(1)所述的流体混合器，其中，
万向接头构件可拆卸地与所述入口接合。
(5)根据上述(1)或(2)所述的流体混合器，其中，
万向接头构件可拆卸地与所述排出部接合。
(6)根据上述(1)所述的流体混合器，其中，
通过组合多个具有相同结构的混合元件构件形成所述混合构件。
(7)根据上述(6)所述的流体混合器，其中，
所述混合元件构件均具有允许不同流体经过的通道孔和形成在所述通道孔中的具有螺旋形状的分割部。
(8)根据上述(7)所述的流体混合器，其中，
所述通道孔的直径为0.5mm至10.0mm。
(9)一种混合元件构件，所述混合元件构件形成在用于混合不同流体的流体混合器中使用的混合构件，所述混合元件构件包括：
允许流体经过的通道孔和形成在所述通道孔中的具有螺旋形状的分割部。
(10)根据上述(9)所述的混合元件构件，其中，
所述混合元件构件具有凹凸部，以使该混合元件构件与具有相同结构的另一混合元件构件进行装配。
(11)根据上述(9)所述的混合元件构件，其中，
所述通道孔的直径为0.5mm至10.0mm。
根据本发明实施例的流体混合器，由于用分开的通道向混合构件供给不同种类的流体，因此流体在通道中不会固化且可以被有效率地混合。
根据本发明实施例的混合元件构件，由于在分割部(divider)中有效率地混合不同种类的流体，因此可以以提高的混合速率混合经过混合构件的流体。
附图说明
图1是示出现有技术的流体混合器的剖视图。
图2是根据本发明实施例的流体混合器的立体图。
图3是根据本发明实施例的流体混合器的分解立体图。
图4是从底表面侧观察的本实施例中使用的顶部的平面图。
图5是从头部侧观察的本实施例中使用的支架部的平面图。
图6是根据本发明实施例的流体混合器的斜视剖视图。
图7是形成用在本实施例的流体混合器中的混合构件的混合元件构件的立体图。
图8是根据本发明另一实施例的流体混合器的立体图。
图9是根据本发明另一实施例的流体混合器的立体图。
图10是根据本发明另一实施例的流体混合器的立体图。
具体实施方式
将参考附图说明本发明的流体混合器的实施例；然而，本发明不限于以下实施例。还将与流体混合器一起说明根据本发明实施例的混合元件构件。
图2示出根据本发明实施例的流体混合器的立体图。
如图2所示，根据本实施例的流体混合器1由顶部2和支架部3形成。
顶部2具有立体梯形构件的斜面被相对于底面垂直地切割的形状。顶部2中形成有：上表面2a；底表面2b；侧表面2c，其关于上表面2a与底表面2b之间的中心切断线彼此相对；以及侧表面2d，其关于上表面2a与底表面2b之间的中心切断线彼此相对。
入口孔4b形成在上表面2a的中央。入口孔4a(未示出)和入口孔4c分别形成在经由上表面2a彼此连接的各侧表面2c中。在底表面2b设置凹部2e且形成接合部13。
支架部3具有伸出的圆筒体3b以及与顶部2的凹部2e装配的头部3a。排出部10形成在圆筒体3b的一端。
顶部2和支架部3通过固定螺钉14彼此接合。
图3是图2所示的流体混合器1的分解立体图。在图3中，与图2对应的部分用相同的附图标记表示，且省略对这些部分的说明。
如图3所示，凹部2e形成在顶部2的底表面2b中，以使顶部2与支架部3接合。
支架部3由立方体状头部3a和与头部3a一体形成的圆筒体3b形成，该圆筒体3b从头部3a的中央伸出。在头部3a的中央形成装配孔12，稍后说明的混合元件将插入该装配孔12，螺钉孔24形成为贯穿头部3a的四角。
图4是从底表面2b侧观察的本实施例中使用的顶部2的平面图。
如图4所示，凹部2e形成为与支架部3的头部3a的形状对应的方形。在凹部2e的中央形成作为混合部5的半球状混合部5。与形成在顶部2的上表面2a中的入口孔4b连通的通道6b形成在混合部5的中央。通道6a和6c形成在通道6b的侧部，以分别与形成在各侧表面2c上的入口孔4a和4c连通。在凹部2e的四角形成螺钉孔22，固定螺钉14的顶端将插入该螺钉孔22。
图5是从头部3a侧观察的本实施例中使用的支架部3的平面图。
如图5所示，支架部3的头部3a形成为方形，且稍后说明的混合元件所要插入的装配孔12形成在头部3a的中央。通道11形成在装配孔12的底部的中央。固定螺钉14所要插入的螺钉孔24形成在头部3a的四角。
顶部2和支架部3通过固定螺钉14彼此接合，使得支架部3的头部3a和顶部2的凹部2e装配在一起。顶部2和支架部3由氟树脂制成。
图6是根据本发明第一实施例的流体混合器的斜视剖视图。
在图6中，与图2对应的部分用相同附图标记表示，且省略对这些部分的说明。
如图6所示，在形成于顶部2的底表面2d中的凹部2e中形成作为混合部的混合部5。在本实施例中，混合部5形成为具有大约0.1cc的容积。
在顶部2中，通道6a、6b和6c形成为使混合部5与入口孔4a、4b和4c连通。在本实施例中，各通道6a、6b和6c形成为具有2.0mm的直径。
在各入口孔4a、4b和4c中形成槽，以使稍后说明的万向接头构件与入口孔接合，且入口孔4a、4b和4c部分分别与通道6a、6b和6c连通。
(1)应注意：头部可形成为在通道6b内设置止回阀17。在该情况下，用作万向接头构件的止回阀可能不与通道6b接合。
装配孔12形成在支架部3中，以将支架部3与混合构件9装配。将具有右旋螺旋叶片和左旋螺旋叶片的多个混合元件30插入装配孔12中，以形成混合构件9。具体地，混合构件9被容纳在支架部3中。流体所经过的通道9a形成在混合构件9中。
在支架部3的圆筒体3b中，形成与通道9a和排出部10连通的通道11。在排出部10中形成槽10a，以使稍后说明的万向接头构件与排出部10接合。
图7是形成本实施例的流体混合器中使用的混合构件的混合元件构件的立体图。
如图7所示，作为混合元件构件的混合元件30形成为盘状，其中沿盘的外周形成多个槽，以形成凹凸部33。由于可简单地利用由多个槽形成的凹凸部33使本实施例的混合元件30与具有右旋螺旋叶片和左旋螺旋叶片的另一混合元件装配，所以可容易地制造混合构件9。可根据需要增加或减少混合元件的数量来适当地控制混合构件9的大小和长度。
允许流体经过的通道孔31形成在混合元件30的中央。在通道孔31中，分割部32由两个叶片形成，一个右旋螺旋叶片和另一个左旋螺旋叶片。通道孔31的直径优选为0.5mm至10.0mm。在本实施例中，通道孔形成为具有2.8mm的直径且内部容积为大约0.02ml。混合元件30由氟树脂制成。
在通过将如上所述的具有右旋螺旋叶片和左旋螺旋叶片的多个混合元件30进行装配而形成的混合构件9的中央，允许流体经过的通道9a由包含在混合元件中的通道孔31形成。根据本实施例的混合元件30，分割部32设置在通道孔31中，使得在层流区域中可以增大沿轴向的流体剪切力，且可以改进混合不同种类流体的效率。
如上所述，本实施例的流体混合器1形成为顶部2的入口孔4a、4b和4c经由通道6a、6b和6c、混合部5、通道9a、以及通道11与支架部3的排出部10连通。
形成在顶部2中的混合部5被置于混合构件9附近。具体地，本实施例的混合部5被置于通道孔31附近，该通道孔31被包含在形成混合构件9的多个混合元件30之中的最上面的元件中。
将说明本实施例的流体混合器1的机理。
首先，将作为流体的环氧树脂注入到入口孔4a中，同时将作为流体的固化剂注入到入口孔4c中。环氧树脂经由通道6a到达混合部5。固化剂经由通道6c也到达混合部5。环氧树脂和固化剂在混合部5中混合，然后流入形成在混合构件9中的通道9a。流入通道9a的环氧树脂和固化剂的混合流体通过设置在各混合元件30中的螺旋叶片被进一步分割、移动、叠加和剪切，使得混合流体进一步混合。在混合构件9中被混合的混合流体经由通道11被从排出部10排至外部。代替环氧树脂，可使用聚氨酯树脂和丙烯酸树脂。
还可以将清洁液注入到入口孔4b中。以该方式注入的清洁液可在混合液在混合部5和通道9a中固化之前冲掉环氧树脂和固化剂的混合流体。
(2)应注意：通过在通道6b内设置止回阀17，可以将具有倒锥形的止回阀17置于通道6b的边缘与混合部5之间的接触面中。从而，可以防止当残留在通道6b中的清洁液流入混合部5中并与混合流体混合时出现的混合问题。
流体不必是如环氧树脂或固化剂等液体，还可以是气体或粉状颗粒。不同种类的流体包括性质彼此不同的液体的组合、液体和气体的组合、液体和粉状颗粒的组合、以及气体和气体的组合。
根据本实施例的流体混合器1，可以均一地保持流体速度分布且可以均匀地混合流体，而无需使用搅拌动力。根据本实施例的流体混合器1，与现有技术的流体混合器相比，可减少所谓的带或条状混合形态的产生。
根据本发明实施例的流体混合器，在顶部2中形成多个通道，且向这些通道分别供给不同的流体，使得可以向各通道供给精确量的流体。由于这些通道分开形成，所以例如，可以分开控制待混合的不同种类的流体的速度。从而，例如，可以通过提高易固化的固化剂的注入速度来防止流体在顶部2中固化。
由于可以使流体分开输送通过位于混合部5紧前面的不同通道，因此在顶部中流体可在较短距离上混合。这可以防止流体到达混合构件9之前在顶部2中固化。
根据本实施例的流体混合器，将混合部5置于混合构件9的紧前面，在混合部5中混合不同的流体之后，可立即在混合构件9中混合这些流体，使得可以获得均匀混合的流体。由于混合部5具有大约为0.1cc的容积，因此流体可短时存在于混合部5中，以防止流体在混合部5中固化。
在本实施例的流体混合器中，流体混合器中的将与流体接触的所有部分(流体接触部)都由氟树脂制成。由于所有流体都在流体混合器1中混合，因此可以防止由于包含漂浮物质等导致的流体污染，且将不会有外部污染。
接着，将参考图8说明本发明的流体混合器的另一实施例。
在图8中，与图2对应的部分用相同的附图标记表示，且省略对这些部分的说明。
如图8所示，在本实施例的流体混合器1中，将作为万向接头构件的止回阀17插入顶部2的入口孔4a至4c中。通过使形成在止回阀中的槽与形成在入口孔4中的槽接合而将止回阀17安装到顶部2。止回阀17具有由如PCTFE或PFA等氟树脂材料制成的主体和由Viton制成的阀元件。管被插入止回阀17中并通过螺纹连接固定该管，将特定流体注入到流体混合器1中。可以通过控制止回阀17来控制注入流体混合器中的流体的量。止回阀可以由全氟材料制成。可以设置流量表或流量控制板作为节流孔构件来代替止回阀。
将作为万向接头构件的连接件18插入支架部3的排出部10中。通过使形成在连接件中的槽与形成在排出部10中的槽接合而将连接件18安装到支架部3。连接件18由氟树脂制成，且具有良好的化学稳定性。可以通过简单的操作将管插入连接件18中并使该管固定在该连接件18中，且可以向预定部位供给在流体混合器中混合的流体。可以通过改变连接件的直径来将各种直径的管连接至连接件。
将管固定在万向接头构件中的装置不限于本实施例的这些。可以在万向接头构件上固定注射针或针。
接着，将参考图9说明本发明的流体混合器的另一实施例。
在图9中，与图2对应的部分用相同的附图标记表示，且省略对这些部分的说明。
如图9所示，该流体混合器不同于图2的流体混合器之处在于：在顶部2的上表面2a中未形成入口孔，且仅在各侧表面2c上形成入口孔4a和4c。在支架部3中形成排出部10，且在支架部3的一端形成锥形部3c。
接着，将参考图10说明本发明的流体混合器的另一实施例。
在图10中，与图2对应的部分用相同的附图标记表示，且省略对这些部分的说明。
如图10所示，该流体混合器不同于图2的流体混合器之处在于：顶部2形成为半球状。顶部2形成有五个入口孔4，使得可同时供给五种流体。顶部2以如下方式形成为半球状：以顶为中心可容易地以相等的间隔形成多个入口孔。在本实施例中，在顶部形成五个入口孔；然而，入口孔的数量不限于五个。可以形成三个入口孔，或者可以形成七个入口孔。
顶部2不必是半球状的，而是可以具有以顶为中心的点对称形状。具有点对称形的顶部可以是具有多个带入口孔的平面的多面体。
根据本发明实施例的流体混合器不限于上述各实施例的流体混合器，且应理解例如就材料或结构而言，在不偏离本发明的精神或范围的前提下可以实现各种修改和变型。特别地，形成流体混合器的顶部或支架部的形状或材料不限于上述实施例中的形状和材料。
已参考附图说明了本发明的优选实施例，应理解本发明不限于这些明确的实施例，且在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的精神或范围的前提下，本领域技术人员可以实现各种修改和变型。
相关申请案的交叉引用
本发明包含2006年11月2日在日本专利局提交的日本专利申请JP2006-299467所涉及的主题，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (11)

1.一种用于混合不同流体的流体混合器，所述流体混合器包括：
顶部和支架部，
所述顶部具有多个入口和与所述多个入口连通的混合部，以及
所述支架部具有经由通道与所述混合部连通的排出部和用于在所述通道的中途混合不同流体的混合构件。
2.根据权利要求1所述的流体混合器，其特征在于，
所述混合部设置在所述混合构件附近。
3.根据权利要求1所述的流体混合器，其特征在于，
所述顶部形成为半球状。
4.根据权利要求1所述的流体混合器，其特征在于，
万向接头构件可拆卸地与所述入口接合。
5.根据权利要求1或2所述的流体混合器，其特征在于，
万向接头构件可拆卸地与所述排出部接合。
6.根据权利要求1所述的流体混合器，其特征在于，
通过组合多个具有相同结构的混合元件构件形成所述混合构件。
7.根据权利要求6所述的流体混合器，其特征在于，
所述混合元件构件均具有允许不同流体经过的通道孔和形成在所述通道孔中的具有螺旋形状的分割部。
8.根据权利要求7所述的流体混合器，其特征在于，
所述通道孔的直径为0.5mm至10.0mm。
9.一种混合元件构件，所述混合元件构件形成在用于混合不同流体的流体混合器中使用的混合构件，所述混合元件构件包括：
允许流体经过的通道孔和形成在所述通道孔中的具有螺旋形状的分割部。
10.根据权利要求9所述的混合元件构件，其特征在于，
所述混合元件构件具有凹凸部，以使该混合元件构件与具有相同结构的另一混合元件构件进行装配。
11.根据权利要求9所述的混合元件构件，其特征在于，
所述通道孔的直径为0.5mm至10.0mm。
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