CN102603435B - 大流量静态混合器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种大流量静态混合器，包括壳体和流道，其特征在于：所述流道前段和后段分别设置有前端面与流道流向垂直的混合体，各混合体内均设置有小口径的通孔，且在两混合体之间的流道处设置有由相互倾斜的孔板交错形成的网格状的混合内芯。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于流体物料快速混合的大流量静态混合器。
背景技术
在众多的领域中都需要将两种以上的流体物料快速混合，以获得快速高效的均匀混合物料。
如火工领域，乳化炸药现场混装设备需将高粘度的乳化炸药基质及亚硝酸钠敏化液水溶液在柱塞泵的压力下，经过50-60米的输药管，在进入炮孔前，经过静态混合器快速混合，注入炮孔，在炮孔内经过15-20分钟的敏化反应，达到1.05-1.25g/cm3的密度要求，最终反应形成具备雷管感度的乳化炸药。
出于安全的需要，在流经输药管的过程中，要求乳化基质与敏化液不能混合发生严重的化学反应，且输送平稳，阻力小，要求输药管管道平稳、无凸凹接头，装药时输药管直接装入炮孔，静态混合器安装在输药管的端部，两种物料进入炮孔的一瞬间混合。
两种物料在输药管当中，敏化液形成水环，高粘度的乳化基质位于敏化液水环中，使得高粘度乳化基质和敏化剂在输药管中同时顺畅流动。
两种物料混合后，在炮孔内亚硝酸钠与硝酸铵发生化学反应，产生氮气，分布于乳化炸药基质中，成为敏化气泡，炸药爆轰时，形成绝热压缩的热点，进而引爆炸药。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过不断改变两种物料的方向、相互剪切、混合、分流、集中，达到快速均匀混合的大流量静态混合器。
本发明的技术方案包括：
一种大流量静态混合器，包括壳体和流道，其特征在于：所述流道前段和后段分别设置有前端面与流道流向垂直的混合体，各混合体内均设置有小口径的通孔，且在两混合体之间的流道处设置有由相互倾斜的孔板交错形成的网格状的混合内芯。
进一步地，所述流道前段的混合体的通孔的内腔面为弧形凹面。
进一步地，所述各混合体的前后流道的截面大于混合体内的通孔的截面。
进一步地，所述壳体的前端外侧设置有用以固定连接输药管的螺栓插口。
进一步地，所述静态混合器通过螺栓插口固定连接件，并通过连接件与输药管相连。
进一步地，所述前、后混合体上均设置有安装插槽。
进一步地，所述静态混合器的壳体口端设置有安装插槽（6）。
进一步地，所述前后混合体均通过螺纹连接固定于流道内。
本发明的静态混合器通过在混合器流道内设置前后混合体和混合内芯，前后混合体内设置有小孔径的通孔，可以在混合器内流道内实现快速多次的反复混合。
以火工领域的乳化基质炸药为例，当乳化基质药柱和敏化液水溶液水环经过前混合体前端面时发生剪切混合，发生第一次混合，在其通孔中，流体通道截面变小，流速加快，流体成紊流状态，发生第二次混合，前混合体的通孔内腔面为凹形圆弧面，流体随圆弧面改变流动角度，并发生第三次混合，流体流出混合体通孔后端进入较大的空腔中，流速变缓，进行第四次混合，然后经由混合内芯进行多次分流、合并后，进入后混合体的通孔再次进行混合，最后流出静态混合体注入炮孔内。
本发明的静态混合器与现有技术相比，不但具有前、后混合体进行多次高效混合，而且在静态混合体流道内设置混合内芯。利用混合内芯的网架结构，对乳化基质和敏化液流进行快速多次的混合，进一步提高了混合效率，更适用于大流量的乳化基质炸药装填。
附图说明
图1所示为本发明的大流量静态混合器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本申请的静态混合器的一种实施例的分解结构示意图。
本发明的静态混合器包括壳体1，壳体1内包括流道，流道前后两端分别设置有混合体3和4，其中混合体4位于流道前段，混合体3位于流道后段，混合体3的中部设置有小口径的通孔11，混合体4的中部设置有小口径通孔8，在位于混合体3、4之间的流道中部位置设置有混合内芯2，且混合体3的外端面上设置有插槽12，混合体4的外端面上设置有插槽7，其中混合体4的通孔的内腔面为凹形圆弧面，在壳体1的前端部设置有插槽6和螺栓插口5。
以下以乳化基质炸药现场装填施工为例，具体说明本静态混合器的工作原理：
螺栓插口5用以固定连接输药管，插槽6为静态混合器的安装插槽，插槽7和插槽12分别用以安装前后混合体3和4。
混合体3和4既可以采用如图所示的螺纹连接方式与壳体1固定连接，也可以采用直接与壳体固定一体的结构，当然，也可以采用键槽式结构等其它常用连接方式与壳体固定连接。
本实施例的工作原理为：当乳化基质药柱在敏化液水环的包裹下经输药管到达静态混合器时，进入混合器流道后，首先遇到静态混合器前混合体3的前端面，乳化基质和敏化液流变角90度，进行第一次剪切。
第一次混合后的液流进入混合体4的通孔，由于变径的原因，液流突然加速，液流进入混合体4的小孔径通孔8时，液流流速加快，在通孔内成紊流状态，进行第二次混合。
混合体4通孔8内腔面13为弧形凹面，液流在压力的综合作用下，使乳化基质和敏化液的流向角度发生偏转，并在弧形凹面的后段发生向心冲击振荡，实现第三次混合。
经过混合体4后，进入混合器流道中部腔道9，由于截面变大，液流速度降低，完成第四次混合。
液流随后经过混合内芯2，混合内芯2为由相互倾斜的孔板交错形成的网格状结构，利用不同部位的孔板设置通孔，可以实现液流交错变向、混合，图示混合内芯2可以实现液流进行四次的分流、合并，即进行四次混合，同时也可以设计混合次数更多的混合内芯。
随后液流进入静态混合器后腔10，经混合体3的前端进口时，再次变径加速，进行第九次混合，然后流出静态混合器进入炮孔。
图1中所示混合内芯2为一种实施例，也可以根据混合器的尺寸或流量的参数调整轴向或径向的网架层级，以适应不同的混合技术要求。
乳化炸药能够获得稳定爆轰必须有敏化气泡或者空心玻璃微珠等物理敏化剂，本发明所指化学敏化剂是亚硝酸钠水溶液，化学敏化剂亚硝酸钠水溶液与乳化基质中硝酸铵发生化学反应时产生氮气的敏化气泡（也可以采用其它敏化剂如碳酸氢钠，并相应反应生产其它敏化气泡），两者发生化学反应的前提是充分混合，使亚硝酸钠与硝酸铵充分接触，并发生化学反应生成氮气气泡。
乳化炸药现场混装设备进行现场装填乳化炸药基质时，乳化基质在进入炮孔之前不需要敏化或者是禁止敏化，以确保生产制造过程的安全。本发明所述的静态混合器通过多次剪切、混合敏化剂和乳化基质，可以瞬间将乳化基质与亚硝酸钠充分混合，促使敏化剂和乳化基质充分接触并发生化学反应产生敏化气泡。
本发明的静态混合器同样适合于其它领域的两种或两种以上的流体物态的物质进行静态混合。
Claims (6)
1.一种大流量静态混合器，包括壳体和流道，其特征在于：所述流道前段和后段分别设置有前端面与流道流向垂直的混合体，各混合体内均设置有小口径的通孔，且在两混合体之间的流道处设置有由相互倾斜的孔板交错形成的网格状的混合内芯；所述流道前段的混合体的通孔的内腔面为弧形凹面；所述各混合体的前后流道的截面大于混合体内的通孔的截面。
2.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述壳体的前端外侧设置有用以固定连接输药管的螺栓插口。
3.如权利要求2所述的静态混合器，其特征在于：所述静态混合器通过螺栓插口固定连接件，并通过连接件与输药管相连。
4.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述前、后混合体上均设置有安装插槽。
5.如权利要求3所述的静态混合器，其特征在于：所述静态混合器的壳体口端设置有安装插槽（6）。
6.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述前后混合体均通过螺纹连接固定于流道内。
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