CN103446901B - 镂空带栅条螺旋叶片转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于管路内两种及多种流体混合的内插件-镂空带栅条螺旋叶片转子，由空心轴、螺旋叶片、螺旋栅条组成，部分螺旋叶片镂空，在镂空部位嵌入螺旋型栅条。本发明中，混合流体由连续相和分散相组成，混合流体流经内置镂空带栅条螺旋叶片转子的管路时，冲击管路内转子，转子转动，反作用于混合流体，使其形成旋流，流动路径增加，混合时间提高；螺旋叶片的径向、轴向螺棱及螺旋栅条将分散相大集团分割成若干分散相小集团，部分分散相小集团穿过螺旋叶片镂空部分，斜向螺旋栅条、径向螺旋栅条对混合流体产生折流作用，提高混合效果；螺旋叶片轴向螺棱对管壁产生轻微的刮擦作用，防止流体中杂质附着管壁形成污垢。

Description

镂空带栅条螺旋叶片转子

技术领域

本发明是一种应用于管路内两种及多种流体混合的内插件—镂空带栅条螺旋叶片转子。

背景技术

流体混合操作广泛存在于化工、石油、制药、造纸、食品等行业，且与节能和环保两大社会主题息息相关，因此，开发设计新型高效的混合设备意义重大。目前，两种及多种流体混合中应用比较广泛的装置主要有搅拌器和静态混合器。搅拌器的应用非常广泛，技术也非常成熟，关于应用于液体混合的搅拌器的专利有：CN202113797U，专利名称为“液体混合搅拌器”、CN2035268，专利名称为“液体混合搅拌器”等。虽然搅拌器的发展已经相当成熟，但仍存在许多缺陷：需要动力辅助装置，整体装置复杂、占地面积大、能耗大；搅拌器与动力辅助装置连接处的轴封部件往往存在泄露；搅拌桨不同部位线速度、流场不均匀，存在死区，使混合物料雷诺数差别很大，导致混合均匀度不高；不能实现连续生产等。静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管路内的混合单元体改变流体在管路内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的，关于静态混合器的专利有：CN202263534U，专利名称为“一种管道静态混合器”；CN202289891U，专利名称为“流体静态混合器”；CN202297417U，专利名称为“大流量静态混合器”。相比搅拌器，静态混合器具有结构简单、占地面积小、能耗少等优点，但静态混合器对于流速低、粘性大的流体，不再具有良好的混合效果，而且，静态混合器往往会产生较大的压力差，增加动力设备的负担。

发明内容

本发明的目的是设计一种应用于管路内两种及多种流体混合的内插件——镂空带栅条螺旋叶片转子，该结构转子能够实现对处于管路横截面不同部位的混合流体产生“分割-移位-重新混合”的作用，在提高混合流体混合性能的同时还具有防止粘性流体粘贴管壁及流体中杂质附着于管壁形成污垢的作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：镂空带栅条螺旋叶片，该转子主要由空心轴、螺旋叶片、螺旋栅条组成，镂空带栅条螺旋叶片转子置于管路内，部分螺旋叶片镂空，在镂空部位嵌入螺旋型栅条，螺旋栅条与螺旋叶片之间无相对运动，螺旋栅条沿管路轴向、管路径向或与管路中心线呈一定角度方向延伸；螺旋叶片绕空心轴呈螺旋状，螺旋叶片表面距空心轴中心线的最大距离小于管路内径，螺旋叶片边缘棱边进行倒斜角或倒圆角。混合流体由连续相和分散相组成，混合流体流经内置镂空带栅条螺旋叶片转子的管路时，冲击管路内镂空带栅条螺旋叶片转子，使镂空带栅条螺旋叶片转子发生转动，镂空带栅条螺旋叶片转子转动后反作用于混合流体，使混合流体流动方向发生改变，形成旋流，使混合流体流动路径增加，混合时间提高；螺旋叶片的径向螺棱将分散相流体的大集团分割成若干分散相小集团，螺旋叶片的螺旋型结构和旋转特性使被分割成的分散相小集团发生移位，在移位过程中，螺旋叶片的轴向螺棱将分散相小集团进一步分割成更小的集团；沿管路轴向延伸的螺旋栅条——轴向螺旋栅条、沿管路径向延伸的螺旋栅条——径向螺旋栅条、沿与管路中心线呈一定角度方向延伸的螺旋栅条——斜向螺旋栅条的螺棱将流经叶片表面的分散相集团分割成若干分散相小集团，部分分散相小集团继续沿螺旋叶片螺旋方向流动，部分分散相小集团穿过螺旋叶片镂空部分，与螺旋叶片另一侧流体进行混合；径向螺旋栅条和斜向螺旋栅条对处于管路中心部位的混合流体产生分割和折流作用，促进混合流体的径向流动；镂空带栅条螺旋叶片转子转动过程中，螺旋叶片的轴向螺棱对管壁产生轻微的刮擦作用，对于一些混合中易结垢、易粘贴管壁的工况具有防垢和防粘贴的作用。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，沿空心轴圆周方向均匀分布的螺旋叶片个数为两个、三个或多个。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，同一螺旋叶片上沿相同方向或不同方向延伸、延伸长度相同或者不同、位于相同或不同镂空部位的螺旋栅条个数为一个、两个或多个。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，螺旋栅条横截面为三角形或矩形、菱形等四边形或锯齿形、阶梯形等多边形，螺旋栅条横截面沿管路径向方向的长度小于螺旋叶片镂空部分沿管路径向方向的长度，螺旋栅条厚度大于螺旋叶片厚度。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，镂空带栅条螺旋叶片转子的空心轴两端设置球窝方式、圆锥方式、卡扣方式或者万向节方式等同轴结构，镂空带栅条螺旋叶片转子的空心轴尾部和与之相邻的镂空带栅条螺旋叶片转子的空心轴头部配合连接。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，其空心轴横截面形状为空心圆锥形、空心圆柱形、空心波节形或空心多棱形。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，首尾相连整串穿装于中心轴上，连接轴线可以是刚性的圆棒，也可以是柔性的软绳；可以通过限位件分成转子数量相同或不同的若干组。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，镂空带栅条螺旋叶片转子的螺旋叶片、空心轴和螺旋栅条由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，镂空带栅条螺旋叶片转子的螺旋叶片、空心轴、螺旋栅条成型为一体；或者螺旋叶片、空心轴、螺旋栅条分别成型，采用粘接、焊接、铆接、螺纹连接的方法将螺旋栅条固定在螺旋叶片上，将螺旋叶片固定在空心轴上。

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子，镂空带栅条螺旋叶片转子的螺旋叶片的直径、轴向长度、螺旋升角、镂空尺寸等参数，螺旋栅条的延伸方向、延伸长度及数量，螺旋栅条横截面沿管路径向尺寸及厚度，可依据管路内径、管内介质流速、混合效果要求等工况条件以及镂空带栅条螺旋叶片转子自身的强度、耐磨性结合制造加工成本来确定。

本发明的有益效果是：1、混合流体冲击镂空带栅条螺旋叶片转子，使镂空带栅条螺旋叶片转子发生转动，镂空带栅条螺旋叶片转子反作用于混合流体，使混合流体流动方向发生改变，形成旋流，使混合流体的流动路径增加，混合时间提高；2、螺旋叶片的径向螺棱和轴向螺棱将混合流体中的分散相大集团分割成若干分散相小集团，提高分散相与连续相的接触面积，提高分散相与连续相之间的混合效果；3、螺旋栅条将流经螺旋叶片表面的分散相集团分割成若干分散相小集团，部分分散相小集团穿过螺旋叶片镂空部分，与螺旋叶片另一侧流体发生混合，提高混合均匀性；4、径向螺旋栅条和斜向螺旋栅条对处于管路中心部位的混合流体产生分割和折流作用，提高混合流体的径向流动，进一步提高分散相流体与离散相流体的接触面积，提高混合效果；5、镂空带栅条螺旋叶片转子转动过程中，螺旋叶片轴向螺棱对管壁产生轻微的刮擦作用，防止流体粘着管壁以及流体中杂质附着管壁形成污垢。

附图说明

图1是本发明镂空带栅条螺旋叶片转子——包含轴向螺旋栅条和斜向螺旋栅条的镂空带栅条螺旋叶片转子的三维结构示意图。

图2是本发明镂空带栅条螺旋叶片转子——包含轴向螺旋栅条和径向螺旋栅条的镂空带栅条螺旋叶片转子的三维结构示意图。

图3是本发明镂空带栅条螺旋叶片转子——包含两条与管路中心线距离不同、位于不同镂空部位的轴向螺旋栅条的镂空带栅条螺旋叶片转子的三维结构示意图。

图4是本发明镂空带栅条螺旋叶片转子——包含两条与管路中心线距离不同、位于相同镂空部位的轴向螺旋栅条的镂空带栅条螺旋叶片转子的三维结构示意图。

图5是本发明镂空带栅条螺旋叶片转子的安装结构示意图。

图中，1—球窝凸台，2—螺旋叶片径向螺棱，3—螺旋叶片轴向螺棱，4—球窝凹台，5—螺旋叶片，6—斜向螺旋栅条，7—空心轴，8—轴向螺旋栅条，9—径向螺旋栅条，10—限位件，11—挂件，12—镂空带栅条螺旋叶片转子，13—管路，14—中心轴。

具体实施方式

本发明镂空带栅条螺旋叶片转子的具体实施方法如图5所示，多个镂空带栅条螺旋叶片转子12相互组合排列，镂空带栅条螺旋叶片转子12空心轴7头部的球窝凸台1与相邻镂空带栅条螺旋叶片转子12空心轴7尾部的球窝凹台4配合连接，可以将镂空带栅条螺旋叶片转子12按照一定数量分成若干组，组与组之间由限位件10隔开，穿装于中心轴14上，整体置于管路13内，同时，挂件11卡在管路13两端，绷紧中心轴14，夹紧限位件10，将穿装有转子串的中心轴14固定在管路13两端。

混合流体由连续相和分散相组成，混合流体流经内置镂空带栅条螺旋叶片转子12的管路13时，冲击管路13内镂空带栅条螺旋叶片转子12，使镂空带栅条螺旋叶片转子12发生转动，镂空带栅条螺旋叶片转子12转动后反作用于混合流体，使混合流体流动方向发生改变，形成旋流，同时使混合流体流动路径增加，混合时间提高；螺旋叶片5的径向螺棱2将分散相流体的大集团分割成若干分散相小集团，螺旋叶片5的螺旋型结构和旋转特性使被分割成的分散相小集团发生移位，在移位过程中，螺旋叶片5的轴向螺棱3将分散相小集团进一步分割成更小的集团，提高连续相与分散相的接触面积；斜向螺旋栅条6、轴向螺旋栅条8、径向螺旋栅条9的螺棱将流经螺旋叶片5表面的分散相集团分割成若干分散相小集团，部分分散相小集团继续沿螺旋叶片5螺旋方向流动，部分分散相小集团穿过螺旋叶片5镂空部分，与螺旋叶片5另一侧流体进行混合，提高混合均匀性；斜向螺旋栅条6和径向螺旋栅条9对处于管路12中心部位的混合流体产生折流作用，促进混合流体的径向流动，进一步提高混合效果；镂空带栅条螺旋叶片转子12转动过程中，螺旋叶片轴向螺棱5对管壁产生轻微的刮擦作用，对于一些混合中易结垢、易粘贴管壁的工况具有防垢和防粘贴的作用。

Claims (2)

1.镂空带栅条螺旋叶片转子，其特征在于：主要由空心轴、螺旋叶片、螺旋栅条组成，部分螺旋叶片镂空，在镂空部位嵌入螺旋型栅条，螺旋栅条与螺旋叶片之间无相对运动，螺旋栅条沿管路轴向、管路径向或与管路中心线呈一定角度方向延伸；螺旋叶片绕空心轴呈螺旋状，螺旋叶片表面距空心轴中心线的最大距离小于管路内径，螺旋叶片边缘棱边进行倒斜角或倒圆角，螺旋栅条横截面沿管路径向方向的长度小于螺旋叶片镂空部分沿管路径向方向的长度，螺旋栅条厚度大于螺旋叶片厚度。

2.根据权利要求1所述的镂空带栅条螺旋叶片转子，其特征在于：螺旋叶片、空心轴、螺旋栅条成型为一体；或者螺旋叶片、空心轴、螺旋栅条分别成型，采用粘接、焊接、铆接或螺纹连接的方法将螺旋栅条固定在螺旋叶片上，再将螺旋叶片固定在空心轴上。