CN1051247C - 静态混合模块及其混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及静态混合模块及至少使用一所说模块的混合装置，具有中间带状体及一定宽度的翼部和缺口，在该中间带状体一侧，翼部与缺口各自交替配置，而在另一侧，翼部和缺口呈与上述侧相反配置，翼部相对中间带状体以同一朝向按所定角度弯折，这样形成两个附设带状体的静态混合模块部件，使两者的翼部与缺口一致背对，中间带状体的表面重合在一起，固结而成。采用本发明可在短距离内低压力损失的条件下得到高搅拌效果，模块和混合装置容易成形加工和组装，制造费用低廉。

Description

静态混合模块及其混合装置
本发明涉及使两种以上的流体(气体、液体、粉状体等)在配管流路内进行静态的接触混合的静态混合模块以及将该模块装填在管内的改良混合装置。
当将一个或两个以上的静态混合模块以静态配置在具有一定长度和内径的管中时，该模块具有能促进流入该管内的流体(气体、液体、粉状体等)进行接触混合的机能，在气液混合的情况下还具有能使液体中微小气泡混入的作用。
在此以前，日本专利申请公告昭和54-21987号公报(以下简称特公昭54-21987号公报)的图2中曾公开过一种模块，该模块能以低成本形成混合矩阵可在配管的轴向上诱导引起复杂的速度向量。还在图3中公开过与图2具有镜象关系的模块。另外在特公昭55-37941号公报的第7图中也公开过同样的静态混合模块。
这些模块基本上具有图17所示的形态。这些模块都是用一块椭圆形板冲裁形成翼部，再将该翼部上下交叉经过两次弯折加工，使它成为在四个方向上弯折的形态。
但是上述模块有这样的缺点：两次弯折加工需要两种模具，因此费用增高，同时随着弯折加工次数的增加，加工费也会增高。
另外，如图18所示的在短距离内只有低压力损失而能得到高搅拌效果的模块亦已公知。这种模块是由压力加工制成如图19A、20A、21A所示的具有一定形状的翼部，再将该翼部用焊接组装成如图19B、20B、21B所示的组件，最后将这些组件焊接起来，形成如图18所示的构造(参见特公昭61-32117号公报)。
采用这种制造手段，只须用压力冲裁加工便可形成翼部，压力加工用的模具可简化，另外，单一零件的精度容易确保。但在另一方面，为与接纳模块的配管的尺寸相适应，需要很多种很多数量的零件，零件的选别和补充管理很麻烦，异件混入等质量管理上的问题会产生，生产费用和生产率等方面也会出现大问题。另外，焊接点众多并且复杂，需要特殊的焊接机械，这些都会成为使生产费用上升的原因。
本发明的目的是要提供改良的静态混合模块和混合装置，它们在短距离内只有低压力损失的条件下能够得到高搅拌效果，而且容易成形加工和组装，能以较低的费用制造。
为达到上述目的，本发明第一方案的静态混合模块，具有中间带状体、以及在划定其两侧的弯折加工线两侧直线延伸的一定宽度的翼部和缺口，在该中间带状体的一侧，该翼部和该缺口分别交替配置，而在该中间带状体的另一侧，翼部和缺口呈与上述侧相反配置，翼部对中间带状体以同一朝向按所定角度弯折，从该带状体面侧看去的外周大致如圆，这样形成附设带状体的静态混合模块部件，取两个这样的附设带状体的静态混合模块部件，使两者的翼部与缺口一致背对，将各翼部弯折方向的相反侧的中间带状体的表面重合在一起，固结成为模块。
本发明第二方案的静态混合模块，在上述第一方案的基础上，在可能通过多种流体的管内，通过固定部件固结至少一个上述静态混合模块，使其中间带状体平行于管断面的半径方向。
本发明第三方案的静态混合模块，在上述第一方案的基础上，在可能通过多种流体的管内，使中间带状体垂直于管断面的半径方向地通过固定部件固定。
本发明第四方案的静态混合模块，在上述第一方案的基础上，由不设有带状体的静态混合模块部件构成，该静态混合模块部件具有中间带状体、以及在其两侧直线延伸的一定宽度的翼部和缺口，在该中间带状体的一侧，翼部和缺口各自交替配置，而在该中间带状体的相反侧，翼部和缺口呈与上述侧相反配置，在该中间带状体的短径方向的中心线上弯折，从该带状体面侧看去的外周大致如圆。
本发明第五方案的静态混合模块，在上述第四方案的基础上，缺口可一直切到中间带状体的短径方向的中心线上。
本发明第六方案的静态混合模块，在上述第一方案的基础上，将至少一个设有带状体的静态混合模块配置成其中间带状体垂直于流体向管内流入的方向，使该模块两侧的翼部与配设在该翼部的两侧的上述附设带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使上述模块与该附设带状体的静态混合模块部件的中间带状体的方向一致、并排配设，使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，使邻接的两个静态混合模块在中间带状体平行于管断面半径方向的条件不变情况下，相互间作45°～90°的转动，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
本发明第七方案的静态混合模块，在上述第四方案的基础上，将至少一个设有带状体的静态混合模块与至少一个不设带状体的静态混合模块部件组合起来，将至少一个上述静态混合模块配设成中间带状体平行于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配设在该翼部的两侧的上述不设带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
本发明第八方案的静态混合模块，在上述第四方案的基础上，将至少一个设有带状体的静态混合模块配设成中间带状体垂直于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配设在该翼部的两侧的上述不设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
本发明第九方案的静态混合模块，在上述第四方案的基础上，将至少一个设有带状体的静态混合模块配置成中间带状体垂直于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配置在该翼部两侧的不设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，使邻接的静态混合模块在中间带状体垂直于管断面半径方向的条件不变的情况下，相互间作45°-90°的转动，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
下面就附图进行简单说明：
图1为静态混合模块的一个实施例的斜视图；
图2为同上的平面图；
图3为混合装置的一个实施例的斜视图；
图4为混合装置的一个实施例的侧断面图；
图5为混合装置的另一个实施例的侧断面图；
图6为曲折形部件的一个制造例的平面图；
图7和图8都是曲折形部件的其他制造例的平面图；
图9至图15都是混合装置的其他实施例的侧断面图；
图16为混合装置的其他实施例的斜视图；
图17至图21B为现有已公开例的说明图。
下面就本发明的静态混合模块以及将该模块装填在管内的混合装置参照附图表示的实施例详细进行说明，但本发明的技术范围并不受这些实施例的限制。
实施例1
图1为示出本发明的静态混合模块的一个实施例的斜视图，图2为其平面图。
静态混合模块(以下简称模块)1的制造方法并没有特别限定，举例说可用线切割从板材上切取坯料，然后用压力加工进行冲裁和随后的弯折加工，即可制成静态混合模块部件(以下简称为附设带状体部件或模块部件)2。
在弯折加工时弯折角度α宜为5°-85°，最好为10°-75°。
其次该模块部件要准备两个，使两个部件上的翼部4与缺口5一致背对，将在各翼部弯折方向反对侧的中间带状体3的表面重合用焊接或粘接剂等手段固结在一起便可制成模块1。
本实施例的模块的制造方法除了上述的线切割和压力加工外，还可考虑用阴模压制成形、注塑成形等方法，因此方法是并不限定的。
本实施例的模块的材料可考虑用各种钢材和塑料等，因此材料也并不限定。
本实施例的模块在管内设置使用时能根据当时混合液体的粘度考虑采用使中间带状体与管断面的半径方向平行或垂直(成直角)的方案。
另外，模块部件2的翼部4的长度和个数也是可以变化的，因此能够制成多种多样的模块。
模块部件2的大小能够随着管径而变化。在管径从10mm到3000mm的非常广的范围内都可有效使用，从而本实施例的模块除了用在混合装置以外还能适用于反应装置等上。
采用本实施例的模块可以减少制作程序，降低生产费用。另外由于用两个模块部件接合而成，可比以往用一块折弯板而成的模块得到较大的强度。
实施例2
图3为本发明混合装置的一个实施例的斜视图，而图4则为本发明混合装置的一个实施例的侧断面图。
在图3、4中，10为用模块1装填起来的混合装置。11为装填有多个模块1的管，管11的直径应比模块1的中间带状体3的长边略长，而材质并无特别限定。管内流动的流体可为气体、液体、粉状体等中任一种，两种以上的亦可，即液体和气体、液体和液体、液体和粉状体、粉状体和粉状体等中任一种组合均可。另外，两种粘性高的流体或粘性高的流体和粘性低的流体等也可。
在图4中，12为将模块1固定在管11上用的固定部件，固定部件并无特别限定，举例说采用内径与管11的内径大致相同的固定环就特别好使。
如图所示那样将模块1的翼部4的前端用焊接等方法固结在固定部件12上，而固定部件12用两个凸缘构成的固定手段13来夹紧，模块全体就可固定在管11上。另外该固定手段13也可用凸缘固定以外的手段。
在管11内设置多个模块1时，模块与模块间最好在某些点上用焊接等方法固结在一起。
当将各相互固结的多个模块1设置在管内后，便可用固定手段13将固定部件12固定在管11上。这样固定时可以防止模块1由于流体压力而空转，混合效果并不遭受损失。
在图3、4所示的混合装置中，从固定手段13的一侧向管11内供给要混合的多种流体时，该流体由于中间带状体3、翼部4和缺口5的存在，在管的轴向上诱导引起复杂的速度向量，形成混合矩阵，因此能被混合搅拌。
模块1的大小、数目、长度等能作各种变化，因此能够制成具有各种搅拌能力的混合装置。
采用本实施例，由于中间带状体3、翼部4和缺口5的存在能够在管的轴向上诱导引起复杂的速度向量，形成混合矩阵，特别是粘性并不太大的流体的搅拌可以得到较大的效果，同时由于模块1与管11并不接触，因此没有由于接触面而造成的流体的压力损失。
另外，作为模块，由于能够使用形状完全相同的部件，因此生产费用能够降低。
实施例3
图5为示出本发明的混合装置的另一实施例的侧断面图。
如图5所示，图1示出的模块1以其中间带状体3与管11断面的半径方向平行的方式配设着。在该模块1的两侧，即在图上左、右翼部4，4与该翼部4，4的两侧配设着模块部件2，2，其翼部的弯折方向正好相对，同时上述模块，与该两模块部件2的中间带状体的方向一致，并排配设。这时可将双方的翼部分别嵌入到与它方向相对的对方的缺口内形成新的模块20。即该模块20是由一个模块1和两个模块部件2、2组合起来形成的。
形成多个模块20后，将这些模块装填在管11内即可得到混合装置10。本实施例就其装填情况来说，邻接的两个模块，即第1模块20和第2模块20，其中间带状体3与管11断面的半径方向平行的条件维持不变，但相互作了90度的转动然后固定下来。这个转动角度能在45°-90°的范围内任意设定。
另外与第2模块20邻接的第3模块20也相对于第2模块20转动90°。这种顺次进行90°转动而排列起来的多个模块相互焊接在一起并装填到管11内，就能形成混合装置。
将模块20固定在管11内并没有特别限定的手段，在模块20中最初定位的模块20可用固定环12固结在管11上。在本实施例中为了使固定部件12与模块1之间固定采用了模块部件21。
在以上的实施例中，在形成模块20时，还可以将两个以上的模块1合并设置在一起，然后在该合并设置的多个模块的两端，各如图5那样，分别与两个相同的模块部件组合在一起。
本实施例与实施例2的混合装置相比，同一长度内由于流速而引起的紊流较多，并且由于中间带状体3、翼部4和缺口5的存在，在轴向上诱导引起的复杂的速度向量所形成的混合矩阵也较复杂，只是对粘性较小的流体的搅拌可以得到较大的效果。
另外，作为模块，由于能够使用形状完全相同的部件，因此能够降低生产费用。
实施例4
图6为示出本发明的混合装置的另一实施例的侧断面图。
如图6所示，模块1与实施例3同样是以其中间带状体与管断面的半径方向平行的方式配设着。但在该模块1的两侧，即在图上左右侧所配设的模块部件2、2的中间带状体的形态却与实施例3不同。
该模块部件2、2如图所示那样具有曲折形状。该曲折形的模块部件如图7所示是由板材冲裁再经线切割而成的具有翼部201和缺口202的椭圆状板材在其中间带状体203的短径方向中心线204上弯折而成。其时在本实施例中采用与实施例1同样大小的弯折角α，即α为5°-85°，10°-75°最好。
另外翼部201的长度和个数能适宜地加以变化。
图8和图9示出的是该曲折形模块部件的较好形态。即由图8所示的椭圆形板材经过线切割形成翼部201和达到短径方向中心轴线的缺口。从而中间带状体的宽度几乎消失，只能假想为线状。
接下来在椭圆的短径方向中心线上弯折成与上述同样的弯折角，便可形成图9所示的曲折形模块部件。从该弯折后只能假想为线状的中间带状体面侧看去的外周视图略如真圆为此可在圆管内配设。
该曲折形模块部件的翼部的数目和长度，与上述具有中间带状体的模块部件同样是可以变化的。
在本实施例中模块20是由一个模块1和两个曲折形模块部件2、2组合起来形成的。
形成多个模块20后，将它们装填在管11内便可得到混合装置10。该模块的固定手段与图5所示的实施例相同，说明从略。
本实施例与实施例2、3的混合装置相比，在同一长度内压力损失较少。对适用于实施例2、3的粘度为中间程度粘性流体的搅拌可以得到较大的效果。
实施例5
图10为本发明的混合装置的另一实施例的侧断面图。
在本实施例中，图2所示的模块1是以中间带状体3与管断面的半径方向垂直的方式配设在管11内的。固定手段与上述实施例所说明的方法相同。
另外采用的模块1的弯折角α也可以是5°-85°，10°-75°较好。
这种型式的混合装置10比图4所示型式的混合装置更能实现在低压力损失下的高搅拌效果。
在图11中，模块1的弯折角α比图10所示实施例采用的模块弯折角大，比图10所示型式的混合装置更适用于粘度稍高的流体的混合。
图12是在图10所示型式上把图6-9说明的曲折形模块部件组合进去。该混合装置与图6对应，但比图6所示混合装置更能实现低的压力损失。
图13与图5同样是在多个模块20、20间进行90°的转动。该装置比图5所示的混合装置更能实现低的压力损失。
实施例6
本实施例为只是由模块1构成的各种组合，如图14、15所示。
实施例7
本实施例如图16所示，在各模块1的翼部的中间部位上设有凸部30。由于凸部30的设置，可以有效地确定模块部件在组合嵌装时的位置。这种凸部的形状当然并不限定了图示的那样。另外替代凸部，形成使翼部和翼部连结的线状部也是可用的。
采用本发明，能够提供改良的静态混合模块和混合装置，它们在短距离内只有低压力损失的条件下能够得到高搅拌效果，而且容易成形加工和组装，能以较低的费用制造。

Claims (9)

1.一种静态混合模块，其特征在于：具有中间带状体、以及在划定其两侧的弯折加工线两侧直线延伸的一定宽度的翼部和缺口，在该中间带状体的一侧，该翼部和缺口分别交替配置，而在该中间带状体的另一侧，该翼部和缺口呈与上述一侧相反配置，该翼部相对于中间带状体以同一朝向按所定角度弯折，从带状体面侧看去其外周大致如圆，这样形成设有带状体的静态混合模块部件，取两个这样的附设带状体的静态混合模块部件，使两者的翼部与缺口一致背对，将各翼部弯折方向相反侧的中间带状体的表面重合在一起，固结而成模块。
2.如权利要求1所述的静态混合模块，其特征在于：在可能通过多种流体的管内，使中间带状体平行于管断面的半径方向地通过固定部件固定。
3.如权利要求1所述的静态混合模块，其特征在于：在可能通过多种流体的管内，使中间带状体垂直于管断面的半径方向地通过固定部件固定
4.如权利要求1所述的静态混合模块，其特征在于：由不设有带状体的静态混合模块部件构成，该静态混合模块部件具有中间带状体、以及在其两侧直线延伸的一定宽度的翼部和缺口，在该中间带状体的一侧，该翼部和缺口各自交替配置，而在该中间带状体的相反侧，该翼部和缺口呈与上述侧相反配置，在该中间带状体的短径方向的中心线上弯折，从该带状体面侧看去的外周大致如圆。
5.如权利要求4所述的静态混合模块，其特征在于：缺口一直切到中间带状体的短方向的中心线。
6.如权利要求1所述的静态混合模块，其特征在于：将至少一个设有带状体的静态混合模块配置成中间带状体的接合面垂直于流体向管内流入的方向，使该模块两侧的翼部和配置在该翼部两侧的设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使上述模块与该设有带状体的静态混合模块部件的中间带状体的方向一致、并排配设，双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，邻接的两个静态混合模块在中间带状体平行于管断面半径方向的条件不变的情况下，相互间作45°～90°的转动，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
7.如权利要求4所述的静态混合模块，其特征在于：将至少一个设有带状体的静态混合模块与至少一个不设有带状体的静态混合模块部件组合，使上述至少一个静态混合模块设置成中间带状体平行于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配置在该翼部两侧的不设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
8.如权利要求4所述的静态混合模块，其特征在于：将至少一个设有带状体的静态混合模块配置成中间带状体垂直于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配置在该翼部两侧的不设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态模块，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
9.如权利要求4所述的静态混合模块，其特征在于：将至少一个设有带状体的静态混合模块配置成中间带状体垂直于管断面的半径方向，使该模块两侧的翼部和配置在该翼部两侧的不设有带状体的静态混合模块部件的翼部的弯折方向相对，并且使双方的翼部分别嵌入到相对的对方的缺口内，形成至少两个以上静态混合模块，使邻接的静态混合模块在中间带状体垂直于管断面半径方向的条件不变的情况下，相互间作45°～90°的转动，该静态混合模块至少有一端用固定部件固结在管上。
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