CN104525033A - 一种液体空化均质混合机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业及化工行业均质混合设备，尤其涉及一种液体空化均质混合机。属于流体机械工程、化学工程领域。主供应罐的混合器入水口与空化混合器主入水口通过管路连接；副供应罐的混合器入水口与空化混合器副入水口通过管路连接，管路上设有电磁控制阀；主控制阀通过管路与收集罐的入水口连接；主供应罐的液体回流口与收集罐的排水口通过管路连接，管路上设置有回流控制阀。本发明不需要连接电机实现液体搅拌，只需要一个真空泵进行抽压，主副供应罐内的液体就可以在压差驱动下通过空化混合器混合最后流向收集罐。功率消耗大幅降低，振动噪声大幅下降，同时保证达到混合比例，液体可多次循环实现混合更均匀，节约资源，减少排放。

Description

一种液体空化均质混合机

技术领域

本发明涉及工业及化工行业均质混合设备，尤其涉及一种液体空化均质混合机。属于流体机械工程、化学工程领域。

背景技术

温度一定的液体，当压力降低到液体饱和蒸汽压时，会产生汽化现象，同时溶解于液体中的气体析出，形成汽泡(又称空泡、空穴)，当汽泡随水流运动到压力较高的地方后，泡内的蒸汽重新凝结，汽泡溃灭。这种液流内的空泡产生、发展、溃灭，以及由此产生的一系列物理和化学变化过程称为空化。空化发生时，液体的分子键会产生强烈的爆裂，瞬间形成局部的高温和高压，并伴有强烈的冲击波和微射流。空化形成的特殊能量效应，能够对化学及物理反应过程起到强化作用，从而促使不同物质分子的充分聚合或分解。该技术通过物理方式可使异相液体充分混合，解决了原有化学方式所无法彻底解决的均匀性、稳定性、抗水性等难题。

传统的均质混合机设备可分为两种，一种是利用高速剪切的均质机，利用刀头快速地把液体剪切成小的水包油或油包水液滴，小到一定程度，液滴间作用力增大，难以聚合，形成相对稳定的混合液；一种是利用高压将液体通过微小的孔使液体分散为很小的液滴，形成相对稳定的混合液。其中，第一种的混合效果取决于转速，刀头式样，刀头和液体体积的比；第二种，均质的效果取决于压力大小和微孔大小，往往这种均质需要先将液体高速剪切到一定程度。但这样的均质机会有以下几点不足：1、两种液体混合速度慢、强度小、不稳定、不均匀；2、设备体积大，价格高，寿命短，维护方式复杂、费用高；3、液体的搅拌、分散、剪切都要以电机作为动力源，耗电多，噪音大；4、停止供电时，机构由于惯性作用继续转动，容易发生意外；5、叶片形状复杂，造成清洗不便。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，在不使用电机及搅拌叶片的情况下进行液体均质混合，提供一种液体空化均质混合机。该装置利用空化机理进行不同常温液体的均质混合，实现装配简易、设备轻便、便于移动、操作便捷、快速混合和混合均匀的目的。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种液体空化均质混合机，总体分为四部分：主供应罐部分、副供应罐部分、空化混合器部分、收集罐部分。

主供应罐部分用于储存并提供主液体；包括主排水控制阀、主供应罐、第一气体收集器，连接关系：主供应罐上部设置有第一气体收集器和液体回流口，主供应罐下部开设有排水口和混合器入水口；第一气体收集器可以防止主供应罐内主液体挥发污染环境，同时防止灰尘进入主供应罐，卸下第一气体收集器后可从管道口加入主液体。主排水控制阀位于排水口处，用于控制排出主液体或混合完毕的液体。

副供应罐部分用于储存并提供副液体，并实现副液体的间歇性供应；包括副排水控制阀、副供应罐、第二气体收集器、电磁控制阀，连接关系：副供应罐上部设置有第二气体收集器，副供应罐下部开设有排水口与混合器入水口；第二气体收集器可以防止副供应罐内副液体挥发污染环境，同时防止灰尘进入副供应罐，卸下第二气体收集器后可从管道口加入副液体。副排水控制阀位于排水口处，用于控制排出副液体；副供应罐的混合器入水口与空化混合器副入水口通过管路连接，管路上设有电磁控制阀，并通过电磁控制阀开闭实现副液体的间歇性供应。

空化混合器部分用于进行或停止工作液体混合；包括空化混合器、主控制阀，连接关系：空化混合器与主控制阀通过管道连接，空化混合器分两个入水口,空化混合器主入水口与主供应罐混合器入水口连接，空化混合器副入水口与副供应罐混合器入水口连接；在压差作用下，主液体和副液体经空化混合器流入收集罐，主液体在喉口及喉口下游发生空化，部分主液体由液相变为汽相，并与流入的副液体充分混合，当环境压力升高后，空泡会发生溃灭，利用空泡溃灭产生的局部高温、高压及攻击波效果实现均质，副液体的间歇性供应能够促进空泡溃灭，进一步增强均质效果。所述空化混合器采用透明材料；

所述空化混合器采用树脂玻璃材料；

收集罐部分用于暂时储存流经空化混合器部分的工作液，液体混合完成后收集罐内液体将流回主供应罐，通过真空泵减小收集罐内压力以实现工作液体的流动；包括：真空泵、真空泵控制阀、空气控制阀、压力表、收集罐、回流控制阀，连接关系：收集罐下部开设有排水口和入水口；收集罐上安装有压力表；收集罐通过管路与真空泵连接，管路上安装有真空泵控制阀；收集罐通过管路与大气连通，管路上安装有空气控制阀；

主供应罐的混合器入水口与空化混合器主入水口通过管路连接；副供应罐的混合器入水口与空化混合器副入水口通过管路连接，管路上设有电磁控制阀；主控制阀通过管路与收集罐的入水口连接；主供应罐的液体回流口与收集罐的排水口通过管路连接，管路上设置有回流控制阀。

具体工作过程如下：

设备启动前保证所有阀门均处于关闭状态，卸下第一气体收集器从管道口将主液体注入主供应罐，主供应罐通过气体收集器与大气连通以维持罐内压力恒定；卸下第二气体收集器从管道口将副液体注入副供应罐，且保证副供应罐内压力恒定；开启真空泵控制阀后，运行真空泵对收集罐内进行抽压，压力表显示收集罐内压力，真空泵将收集罐内的压力降到0.3个大气压以下即可关闭真空泵控制阀，真空泵停止工作，此时主控制阀前后形成压力差；打开主控制阀，随即进行液体混合，主供应罐内的主液体将经过空化混合器在喉口及空化混合器扩张段处发生空化，部分主液体由液相变为汽相，空化区域为低压区，电磁控制阀开启时，副供应罐内的副液体进入空化混合器，空化混合器副入水口正好处于空化区域，进入空化混合器的副液体能够很好地与汽相主液体混合，进入空化混合器的副液体压力较高，会抑制主液体空化的发生并促进主液体空泡溃灭，此时主液体由汽相变为液相，空泡溃灭产生的局部高温、高压及攻击波效果强化了主副液体的均质混合，由此完成主副液体和均质混合，电磁控制阀关闭时，副液体停止进入空化混合器，主液体的空化强度会逐渐恢复，然后电磁控制阀再次开启，副液体再次进入空化混合器进行均质混合，均质混合完毕的液体经主控制阀流向收集罐；液体混合过程中收集罐内压力逐渐升高，主控制阀前后的压力差会逐渐减小，使得空化强度减弱，若此时混合未完成，主供应罐和副供应罐仍有剩余液体，可关闭主控制阀，打开真空泵控制阀,启动真空泵降低收集罐内压力到0.3个大气压以下后，关闭真空泵控制阀，关闭真空泵，然后再开启主控制阀继续进行液体混合，液体混合完毕后，即可关闭主控制阀；收集罐安放在主供应罐上方，用于收集混合液体，开启空气控制阀后收集罐与大气连通，开启回流控制阀，收集罐内的液体在重力作用下经回流控制阀流回主供应罐，继续进行液体混合，直到副供应罐内无液体即可,由此完成主副液体按比例(体积比或质量比)混合,副供应罐内液体用完后，可加入第三种液体，再次进行均质混合。

主供应罐下部排水口连接有管道及主排水控制阀，液体均质混合完毕后，打开主排水控制阀，主供应罐内液体(混合完毕的液体)即可排出存储于指定容器。打开副排水控制阀，即可排出副供应罐内的不需再混合的副液体。

混合完毕的液体排空后，可通过同样方式加入新液体进行下一次混合。

作为优选，所述收集罐容积是主供应罐和副供应罐容积之和的2—10倍。

作为优选，所述空化混合器采用收缩扩张圆形管道，喉口处截面积是入口处截面积的0.01—0.08。

作为优选，所述空化混合器副入水口截面积是喉口处截面积的1—2倍，副入水口位于扩张段距离喉口1/4—1/3处。

空化混合器与管道为法兰连接。其他工作管道之间通过法兰实行连接。管道与主供应罐、副供应罐和收集罐之间通过焊接的方式固定。

有益效果

1、本发明的一种液体空化均质混合机，不同于传统的均质混合机，设备简易、操作便捷，安全性好，可靠性高，占用空间小，节约用地。

2、本发明的一种液体空化均质混合机，混合速度快，均质效果好，可进行两种以上常温液体的均质混合。

3、本发明的一种液体空化均质混合机，它不需要连接电机实现液体搅拌，只需要一个真空泵进行抽压，主副供应罐内的液体就可以在压差驱动下通过空化混合器混合最后流向收集罐。功率消耗大幅降低，振动噪声大幅下降，同时保证达到混合比例，液体可多次循环实现混合更均匀，节约资源，减少排放。

4、本发明的一种液体空化均质混合机，所需器材结构简单，制造及使用成本低，使用寿命长，维护方式简单，维护费用低。

附图说明

图1为液体空化均质混合机示意图；

图2为主供应罐部分主视示意图；

图3为主供应罐部分三维示意图；

图4为副供应罐部分主视示意图；

图5为副供应罐部分三维示意图；

图6为空化混合器部分主视示意图；

图7为空化混合器部分三维示意图；

图8为收集罐部分主视示意图；

图9为收集罐部分三维示意图。

其中，1—主供应罐、2—主排水控制阀、3—第一气体收集器、4—副排水控制阀、5—副供应罐、6—第二气体收集器、7—电磁控制阀、8—空化混合器、9—主控制阀、10—真空泵、11—真空泵控制阀、12—空气控制阀、13—收集罐、14—压力表、15—回流控制阀、801—空化混合器主入水口、802—空化混合器副入水口、803—空化混合器喉口

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种液体空化均质混合机，总体分为四部分：主供应罐部分、副供应罐部分、空化混合器部分、收集罐部分。

主供应罐部分，如图2及图3所示，用于储存并提供主液体；包括主供应罐1、主排水控制阀2、第一气体收集器3，连接关系：主供应罐1上部设置有气体收集器3和液体回流口，主供应罐1下部开设有排水口和混合器入水口；第一气体收集器3可以防止主供应罐1内主液体挥发污染环境，同时防止灰尘进入主供应罐1，卸下第一气体收集器3后可从管道口加入主液体。主排水控制阀2位于排水口处，用于控制排出主液体或混合完毕的液体。

副供应罐部分，如图4及图5所示，用于储存并提供副液体，并实现副液体的间歇性供应；包括副排水控制阀4、副供应罐5、第二气体收集器6、电磁控制阀7，连接关系：副供应罐5上部设置有第二气体收集器6，副供应罐5下部开设有排水口与混合器入水口；第二气体收集器6可以防止副供应罐5内副液体挥发污染环境，同时防止灰尘进入副供应罐5，卸下第二气体收集器6后可从管道口加入副液体。副排水控制阀4位于排水口处，用于控制排出副液体；副供应罐5的混合器入水口与空化混合器副入水口802通过管路连接，管路上设有电磁控制阀7，并通过电磁控制阀7开闭实现副液体的间歇性供应。

空化混合器部分，如图6及图7所示，用于进行或停止工作液体混合；包括空化混合器8、主控制阀9，连接关系：空化混合器8与主控制阀9通过管道连接，空化混合器8分两个入水口,空化混合器主入水口801与主供应罐1混合器入水口连接，空化混合器副入水口802与副供应罐5混合器入水口连接；在压差作用下，主液体和副液体经空化混合器8流入收集罐13，主液体在喉口803及喉口803下游发生空化，部分主液体由液相变为汽相，并与流入的副液体充分混合，当环境压力升高后，空泡会发生溃灭，利用空泡溃灭产生的局部高温、高压及攻击波效果实现均质，副液体的间歇性供应能够促进空泡溃灭，进一步增强均质效果。

所述空化混合器8采用透明材料；

所述空化混合器8采用树脂玻璃材料；

收集罐部分，如图8及图9所示，用于暂时储存流经空化混合器部分的工作液，液体混合完成后收集罐13内液体将流回主供应罐1，通过真空泵10减小收集罐13内压力以实现工作液体的流动；包括：真空泵10、真空泵控制阀11、空气控制阀12、收集罐13、压力表14、回流控制阀15，连接关系：收集罐13下部开设有排水口和入水口；收集罐13上安装有压力表14；收集罐13通过管路与真空泵10连接，管路上安装有真空泵控制阀11；收集罐13通过管路与大气连通，管路上安装有空气控制阀12；

主供应罐1的混合器入水口与空化混合器主入水口801通过管路连接；副供应罐5的混合器入水口与空化混合器副入水口802通过管路连接，管路上设有电磁控制阀7；主控制阀9通过管路与收集罐13的入水口连接；主供应罐1的液体回流口与收集罐13的排水口通过管路连接，管路上设置有回流控制阀15。

具体工作过程如下：

收集罐13的容积是主供应罐1和副供应罐5容积之和的2倍；空化混合器喉口803处截面积是入口801处截面积的0.01，空化混合器副入水口802处截面积是空化混合器喉口803处截面积的1倍，空化混合器副入水口802位于扩张段距离喉口1/4处。

设备启动前保证所有阀门均处于关闭状态，卸下第一气体收集器3从管道口将主液体注入主供应罐1，主供应罐1通过气体收集器3与大气连通以维持罐内压力恒定；卸下第二气体收集器6从管道口将副液体注入副供应罐5，且保证副供应罐5内压力恒定；开启真空泵控制阀11后，运行真空泵10对收集罐13内进行抽压，压力表14显示收集罐13内压力，真空泵10将收集罐13内的压力降到0.2个大气压后真空泵控制阀11关闭，真空泵10停止工作，此时主控制阀9前后形成压力差；打开主控制阀9，随即进行液体混合，主供应罐1内的主液体经过空化混合器8时，在喉口803处流速达到最大，压力降到最低，当压力降到主液体的饱和蒸汽压时，在喉口803及空化混合器8扩张段处发生空化，主液体由液相变为汽相，此时电磁控制阀7以10Hz的频率开闭，空化区域为低压区，电磁控制阀7开启时，副供应罐5内的副液体进入空化混合器8，空化混合器副入水口802正好处于空化区域，进入空化混合器8的副液体能够很好地与汽相主液体混合，进入空化混合器8的副液体压力较高，会抑制主液体空化的发生并促进主液体空泡溃灭，此时主液体由汽相变为液相，空泡溃灭产生的局部高温、高压及攻击波效果强化了主副液体的均质混合，由此完成主副液体和均质混合，电磁控制阀7关闭时，副液体停止进入空化混合器8，主液体的空化强度会逐渐恢复，然后电磁控制阀7再次开启，副液体再次进入空化混合器8进行均质混合，均质混合完毕的液体经主控制阀9流向收集罐13；液体混合过程中收集罐13内压力逐渐升高，主控制阀9前后的压力差会逐渐减小，使得空化强度减弱，若此时混合未完成，主供应罐1和副供应罐5仍有剩余液体，可关闭主控制阀9，打开真空泵控制阀11,启动真空泵10降低收集罐13内的压力到0.2个大气压后，关闭真空泵控制阀11，关闭真空泵10，然后再开启主控制阀9继续进行液体混合，液体混合完毕后，即可关闭主控制阀9；收集罐13安放在主供应罐1上方，用于收集混合液体，开启空气控制阀12后收集罐13与大气连通，开启回流控制阀15，收集罐13内的液体在重力作用下经回流控制阀15流回主供应罐1，继续进行液体混合，直到副供应罐5内无液体即可,由此完成主副液体按比例(体积比或质量比)混合，副供应罐5内液体用完后，可加入第三种液体，再次进行均质混合。

主供应罐1下部排水口连接有管道及主排水控制阀2，液体均质混合完毕后，打开主排水控制阀2，主供应罐1内液体(混合完毕的液体)即可排出存储于指定容器。打开副排水控制阀4，即可排出副供应罐5内的不需再混合的副液体。混合完毕的液体排空后，可通过同样方式加入新液体进行下一次混合。

Claims (7)

1.一种液体空化均质混合机，其特征在于：总体分为四部分：主供应罐部分、副供应罐部分、空化混合器部分、收集罐部分；

主供应罐部分，包括主供应罐(1)、主排水控制阀(2)、第一气体收集器(3)，连接关系：主供应罐(1)上部设置有气体收集器(3)和液体回流口，主供应罐(1)下部开设有排水口和混合器入水口；主排水控制阀(2)位于排水口处；

副供应罐部分，包括副排水控制阀(4)、副供应罐(5)、第二气体收集器(6)、电磁控制阀(7)，连接关系：副供应罐(5)上部设置有第二气体收集器(6)，副供应罐(5)下部开设有排水口与混合器入水口；副排水控制阀(4)位于排水口处；电磁控制阀(7)与空化混合器副入水口(802)用法兰连接，并通过电磁控制阀开闭实现副液体的间歇性供应；

空化混合器部分，包括空化混合器(8)、主控制阀(9)，连接关系：空化混合器(8)与主控制阀(9)通过管道连接，空化混合器(8)分两个入水口,空化混合器主入水口(801)与主供应罐(1)混合器入水口连接，空化混合器副入水口(802)与副供应罐(5)混合器入水口连接；在压差作用下，主液体和副液体经空化混合器(8)流入收集罐(13)，主液体在喉口(803)及喉口(803)下游发生空化，部分主液体由液相变为汽相，并与流入的副液体充分混合，当环境压力升高后，空泡会发生溃灭，利用空泡溃灭产生的局部高温、高压及攻击波效果实现均质，副液体的间歇性供应能够促进空泡溃灭，进一步增强均质效果；

收集罐部分，液体混合完成后收集罐(13)内液体将流回主供应罐1，通过真空泵(10)减小收集罐(13)内压力以实现工作液体的流动；包括：真空泵(10)、真空泵控制阀(11)、空气控制阀(12)、收集罐(13)、压力表(14)、回流控制阀(15)，连接关系：收集罐(13)下部开设有排水口和入水口；收集罐(13)上安装有压力表(14)；收集罐(13)通过管路与真空泵(10)连接，管路上安装有真空泵控制阀(11)；收集罐(13)通过管路与大气连通，管路上安装有空气控制阀(12)；

主供应罐1的混合器入水口与空化混合器主入水口(801)通过管路连接；副供应罐(5)的混合器入水口与空化混合器副入水口(802)通过管路连接，管路上设有电磁控制阀(7)；主控制阀(9)通过管路与收集罐(13)的入水口连接；主供应罐(1)的液体回流口与收集罐(13)的排水口通过管路连接，管路上设置有回流控制阀(15)。

2.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述空化混合器(8)采用透明材料。

3.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述空化混合器(8)采用树脂玻璃材料。

4.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述收集罐(13)容积是主供应罐(1)和副供应罐(5)容积之和的2—10倍。

5.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述空化混合器(8)采用收缩扩张圆形管道，喉口处截面积是入口处截面积的0.01—0.08。

6.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述空化混合器(8)副入水口截面积是喉口处截面积的1—2倍，副入水口位于扩张段距离喉口1/4—1/3处。

7.如权利要求1所述的一种液体空化均质混合机，其特征在于：所述空化混合器(8)与管道为法兰连接；其他工作管道之间通过法兰实行连接；管道与主供应罐(1)、副供应罐(5)和收集罐(13)之间通过焊接的方式固定。