CN103120904A - 一种无动力管道混合器 - Google Patents

Abstract

一种无动力管道混合器，包括管道、螺旋搅拌轴、进料口和出料口，所述进料口包括主进料口和副进料口；所述管道的一端与所述主进料口连通另一端与所述出料口连通，在所述主进料口一端的所述管道上设有所述副进料口，所述螺旋搅拌轴可旋转的设置在所述副进料口与所述出料口之间的所述管道内，所述螺旋搅拌轴上设置有至少一组螺旋旋转叶。本发明用一种简单的方法解决了液液混合、液固混合不均匀的问题，无需增加额外动力，大大降低了运行成本，节约了能源；安装、更换、维修简单，不需要特殊培训即可完成；用途广泛。适用于石油、环保、化工、制药、食品等多领域；并且体积小，价格低，推广容易。

Description

一种无动力管道混合器

技术领域

本发明涉及流体及类流体混合设备技术领域，特别是涉及到一种无动力管道混合器。

背景技术

在很多的工业领域中，几种液体的混合、液体与固体的混合(固体溶解于液体中)经常是相关工业生产中的关键环节，混合的是否彻底、是否均匀往往关系到产品的生产或产品的质量。因为“搅拌混合”往往给人一种技术单一而又简单的印象，人们长时间以来普遍认为，只要功率够大、时间够长、使混合物充分接触就能达到混合的目的。为此，在一个需要搅拌混合的生产过程中，由于搅拌混合而有时占据高达30％-40％的能耗，似乎是理所应当的。所以长时间以来并没有被人所重视。

基于以上的情况，急需开发一种高效、低耗能的混合系统。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的无动力管道混合器，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无动力管道混合器，包括管道、螺旋搅拌轴、进料口和出料口，所述进料口包括主进料口和副进料口；所述管道的一端与所述主进料口连通另一端与所述出料口连通，在所述主进料口一端的所述管道上设有所述副进料口，所述螺旋搅拌轴可旋转的设置在所述副进料口与所述出料口之间的所述管道内，所述螺旋搅拌轴上设置有至少一组螺旋旋转叶。

在所述进料口与所述出料口之间的所述管道内设置有固定在所述管道上的至少前后两组支撑，所述螺旋搅拌轴可旋转的设置在所述支撑上。

所述支撑上设有流体通道，所述支撑面对进料方向的一侧为流线型结构。

所述螺旋旋转叶由两条渐开线在一个平面上加工而成，所述螺旋旋转叶沿轴向、以确定的角度固定在所述螺旋搅拌轴上。

所述渐开线的半径与弧度值取决于所述螺旋搅拌轴的半径、所述螺旋旋转叶的长度和所述管道的内径。

当每组所述螺旋旋转叶为两级螺旋旋转叶时，同一组内的两级所述螺旋旋转叶之间相对所述螺旋搅拌轴为180度分布；当每组所述螺旋旋转叶为三级螺旋旋转叶时，同一组内的相临两级所述螺旋旋转叶相对所述螺旋搅拌轴为120度分布。

当所述管道的内径小于3cm时，仅设置一组所述螺旋旋转叶。

所述螺旋搅拌轴面对进料方向的一端设有动力伞。

所述主进料口上设置有文丘里结构，所述副进料口设置在所述文丘里结构出口处的所述管道上；所述螺旋旋转叶的尾部设有燕尾结构。

所述副进料口上设置有计量装置。

本发明可以应用在环保工业、化工工业、制糖工业、食品工业、石油工业、饮用水净化等领域中。

本发明的目的主要是解决液体与液体、液体与固体的高效完全混合的问题，达到均质的目的。目前液体与液体。固体与液体的混合一般采用搅拌混合、管道遮挡板混合等方式，但是普遍存在耗能大或混合不均匀等问题。

本发明在液体流动的过程中达到液液或液固均匀混合的目的，在不额外增加动力的情况下，实现液体和液体、液体和固体(如药剂等)的充分混合。

本发明主要由以下四个方面组成：

1)支撑部分：

支撑部分由两端的支撑架组成。其作用是对螺旋搅拌器起支撑的作用。它即要能有效的起到支撑作用，同时还不能对液体流动产生较大的阻力。为了达到这个要求，支撑部分的材料选用了高强度、耐磨、耐腐的材料。面对液体流向设计为流线型，以减少阻力。

2)螺旋搅拌部分：

螺旋搅拌部分起到使液体在流动时发生旋转的作用，它由螺旋搅拌轴和螺旋旋转叶组成。螺旋旋转叶由两条渐开线在一个平面上加工而成。渐开线的半径与弧度值分别与螺旋搅拌轴的半径、螺旋旋转叶的长度、管道的内径有关。螺旋旋转叶沿轴向、以确定的角度固定在螺旋搅拌轴上，如图1所示。

螺旋旋转叶与螺旋搅拌轴连接的方法可以是焊接、铸造成型或直接由数控加工成型。材料视使用的环境、混合的物料性质所定，可以是不锈钢、普通铁合金、其他金属合金或工程塑料。

根据需要，螺旋搅拌部分可以由一个螺旋旋转叶构成，也可以视需要由两个或三个螺旋旋转叶组成的螺旋旋转叶组构成。当由两个螺旋旋转叶组成螺旋旋转叶组的时候，每组内的每个螺旋旋转叶相对螺旋搅拌轴为180度分布。当由三个螺旋旋转叶组成螺旋旋转叶组的时候，每组内每个螺旋旋转叶相对螺旋搅拌轴为120度分布。

螺旋旋转叶也可以设计成多组的结构，即第一组螺旋旋转叶后面再加一组或多组螺旋旋转叶，形成多组的螺旋旋转叶搅拌体。在管道直径大于3cm时就要考虑多组的结构，保证搅拌均和均匀。

3)揣流部分：

螺旋旋转叶的尾端设计成一有旋转角度的燕尾结构。其目的是使液体流经此处时在螺旋旋转叶的尾部产生一个揣流区，打乱流体的流向，使被混合物和混合物充分的接触，达到再次混合的目的。

4)动力伞部分：

当液体流速较慢时，除了上述三个基本部分外，另外需要增加一个动力伞。

动力伞是一个伞状的三扇叶体，固定在螺旋搅拌器的螺旋搅拌轴的前端，扇叶体的角度略大于螺旋旋转叶的角度。在此安装这个扇叶体的目的有两个：

1)增加螺旋搅拌器的旋转力度；

2)增加一级前期混合。

将扇叶做成伞状的目的是为了防止当管道中有异物的时候在此处发生堵塞。

一般情况下不需要增加动力伞，只有当流速比较小的时候才考虑使用。

动力伞的结构如图2、图3所示。

本发明是利用管路中流体的流动做动力，推动一个特殊设计的螺旋搅拌器，使液体在管道中形成旋流并完成搅拌后，再利用螺旋搅拌器尾端的特殊设计使液体再形成揣流，达到充分混合的目的。即由流体在管道内的流动带动螺旋旋转叶转动，从而无需增加额外动力。

随着我国经济迅速的发展，随着能源越来越紧张，开发高效节能的产品已经是迫在眉睫。本发明虽然是个小系统，但是在各个领域中的适用范围非常的广泛，它符合现在提倡的高效节能的要求，其社会效益和经济效益由此可知。

本发明具有如下特点：

1)无动力。无需增加额外的动力，节省能源。

2)不占空间。螺旋混合器装在液体流动的管道内，不占用空间。

3)不堵塞。螺旋混合器设计合理，不会造成管道堵塞。

4)安装简单。无论是新装配或对旧管道进行改造都非常简单，不需要特殊工艺和培训。

5)混合效果好。

6)价格低廉。

因此，本发明的有益效果可以总结如下：

1，用一种简单的方法解决了液液混合、液固混合不均匀的问题。

2，无需增加额外动力，大大降低了运行成本，节约了能源。

3，安装、更换、维修简单，不需要特殊培训即可完成。

4，用途广泛。适用于石油、环保、化工、制药、食品等多领域。

5，体积小，价格低，推广容易。

附图说明

图1为由一组三个螺旋旋转叶组成的螺旋搅拌轴；

图2为动力伞主视的结构图；

图3为动力伞俯视的结构图；

图4为由一组三个螺旋旋转叶组成的无动力管道混合器结构图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示的一种无动力管道混合器，包括管道1、螺旋搅拌轴2、进料口和出料口3，所述进料口包括主进料口4和副进料口5；所述管道1的一端与所述主进料口4连通另一端与所述出料口3连通，在所述主进料口4一端的所述管道1上设有所述副进料口5，所述螺旋搅拌轴2可旋转的设置在所述副进料口5与所述出料口3之间的所述管道1内，所述管道1的内径为2.8cm，所述螺旋搅拌轴2上设置有一组三级螺旋旋转叶6，所述螺旋旋转叶6的尾部设有燕尾结构11；相临两级所述螺旋旋转叶6相对所述螺旋搅拌轴2为120度分布；在所述进料口与所述出料口3之间的所述管道1内设置有固定在所述管道1上的前后两组支撑7，所述螺旋搅拌轴2可旋转的设置在所述支撑7上；所述支撑7上设有流体通道8，所述支撑7面对进料方向的一侧为流线型结构；所述螺旋旋转叶6由两条渐开线在一个平面上加工而成，所述螺旋旋转叶6沿轴向、以确定的角度固定在所述螺旋搅拌轴2上，所述渐开线的半径与弧度值取决于所述螺旋搅拌轴2的半径、所述螺旋旋转叶6的长度和所述管道1的内径；所述螺旋搅拌轴2面对进料方向的一端设有动力伞9；所述主进料口4上设置有文丘里结构10，所述副进料口5设置在所述文丘里结构10出口处的所述管道1上；所述副进料口5上设置有计量装置(图中未示出)。在本实施例中，所述出料口3和流体通道8分别为设置在对应的支持7上的三个通道，并且每个支撑7上的三个通道围绕所述螺旋搅拌轴2的轴心线成120度等角度对称分布。

以下以液体中加入固体(如加粉状药剂)为例：

在本实施例中，液体沿管道1方向流入混合器的前端。首先经过一个文丘里结构10，使液体流速增加的同时产生一个负压区，在负压区有一个加药口(即副进料口5)，加药口上装有一个计量装置，用以计量待混合物的数量。待混合的固体从加药口加入后与液体接触，开始第一次的混合。混合后的液体流经动力伞9流向螺旋搅拌轴2和螺旋旋转叶6。渐展的螺旋旋转叶6沿液体流向的直径逐渐增加。螺旋搅拌轴2和螺旋旋转叶6在液体流动产生的动力下开始旋转，并带动液体旋转流动，在旋转流动的过程中完成第二次混合。液体在螺旋旋转叶6的导向下以旋转的方式继续向后流动，到达螺旋旋转叶6的尾端时，由于尾端的燕尾结构11的特殊设计，使液体在此时形成一个揣流，在这个揣流区，完成第三次混合。经过这三次不同方式的混合过程后，可以使被混合的液体或固体与液体充分接触并混合。

本实施例中，由流体在管道内的流动带动螺旋旋转叶6转动，从而无需增加额外动力，大大降低了运行成本，用一种简单的方法解决了液液混合、液固混合不均匀的问题，节约了能源。并且安装、更换、维修简单，不需要特殊培训即可完成。

液体与液体混合方式与上述相同。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无动力管道混合器，其特征在于：包括管道、螺旋搅拌轴、进料口和出料口，所述进料口包括主进料口和副进料口；所述管道的一端与所述主进料口连通另一端与所述出料口连通，在所述主进料口一端的所述管道上设有所述副进料口，所述螺旋搅拌轴可旋转的设置在所述副进料口与所述出料口之间的所述管道内，所述螺旋搅拌轴上设置有至少一组螺旋旋转叶。

2.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：在所述进料口与所述出料口之间的所述管道内设置有固定在所述管道上的至少前后两组支撑，所述螺旋搅拌轴可旋转的设置在所述支撑上。

3.根据权利要求2所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述支撑上设有流体通道，所述支撑面对进料方向的一侧为流线型结构。

4.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述螺旋旋转叶由两条渐开线在一个平面上加工而成，所述螺旋旋转叶沿轴向、以确定的角度固定在所述螺旋搅拌轴上。

5.根据权利要求4所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述渐开线的半径与弧度值取决于所述螺旋搅拌轴的半径、所述螺旋旋转叶的长度和所述管道的内径。

6.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：当每组所述螺旋旋转叶为两级螺旋旋转叶时，同一组内的两级所述螺旋旋转叶之间相对所述螺旋搅拌轴为180度分布；当每组所述螺旋旋转叶为三级螺旋旋转叶时，同一组内的相临两级所述螺旋旋转叶相对所述螺旋搅拌轴为120度分布。

7.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：当所述管道的内径小于3cm时，仅设置一组所述螺旋旋转叶。

8.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述螺旋搅拌轴面对进料方向的一端设有动力伞。

9.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述主进料口上设置有文丘里结构，所述副进料口设置在所述文丘里结构出口处的所述管道上；所述螺旋旋转叶的尾部设有燕尾结构。

10.根据权利要求1所述的无动力管道混合器，其特征在于：所述副进料口上设置有计量装置。

Images