CN105521719B - 一种巨型叶片静态混合器及其混合单元制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种巨型叶片静态混合器，包括管道和放置于所述管道内的至少一个混合单元，所述管道两端开口；所述混合单元呈螺旋薄片状，包括中心螺旋叶片和至少一组侧螺旋叶片；中心螺旋叶片绕自身中轴线螺旋扭曲，至少一组侧螺旋叶片由内至外依次排列焊接于中心螺旋叶片的两侧边，侧螺旋叶片与中心螺旋叶片之间、相邻两片侧螺旋叶片之间的边为接合边；每组侧螺旋叶片之间在接合边上完全共线，且螺旋轴线均为中心螺旋叶片的中轴线。本发明以特殊的叶片组合方式增加混合器的整体结构强度。同时提供其混合单元的制造方法。本发明通过特殊的工艺制造出尺寸超大的巨型混合单元。

Description

一种巨型叶片静态混合器及其混合单元制造方法

技术领域

本发明涉及混合器领域，具体涉及一种巨型叶片静态混合器及其混合单元制造方法。

背景技术

静态混合器是通过在管道中设置混合单元，当流体在管道流动的过程中会在混合单元的作用下产生扰流，从而使多种流体能够相互混合。螺旋叶片的混合器是静态混合器中的常见类型，其内部的混合单元就是一块螺旋叶片。对于大流量的静态混合器而言，其内部的混合单元的尺寸也相应增大，那么就会产生一个极大的问题：要将巨大的板材进行旋扭，使之加工为巨型的螺旋叶片是不可能的。板材的尺寸增大直接导致了需要的旋扭力更大，加工机床的尺寸及液压系统的负载也随之大幅增长，根本不存在这样的加工机床。而且一次对巨大的板材进行旋扭成型，有可能由于局部应力不均的问题而导致材料断裂，影响成型质量，甚至出现大量的废品，合格率无法保证。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种巨型叶片静态混合器及其混合单元制造方法，通过特殊的工艺制造出尺寸超大的巨型混合单元。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种巨型叶片静态混合器，包括管道和放置于所述管道内的至少一个混合单元，所述管道两端开口；所述混合单元呈螺旋薄片状，包括中心螺旋叶片和至少一组侧螺旋叶片；中心螺旋叶片绕自身中轴线螺旋扭曲，至少一组侧螺旋叶片由內至外依次排列焊接于中心螺旋叶片的两侧边，侧螺旋叶片与中心螺旋叶片之间、相邻两片侧螺旋叶片之间的边为接合边；每组侧螺旋叶片之间在接合边上完全共线，且螺旋轴线均为中心螺旋叶片的中轴线。

进一步的，所述侧螺旋叶片在接合边上对接焊。

进一步的，所述侧螺旋叶片在接合边上搭接焊。

进一步的，所述混合单元的螺旋扭转角为90°～270°。

进一步的，所述相邻两个混合单元螺旋扭转方向相反，且相互偏转90°连接。

进一步的，所述混合单元在管道轴向上的投影面积等于管道的内腔截面积。

上述巨型叶片静态混合器的混合单元的制造方法，包括以下步骤：

S01：对中心螺旋叶片进行旋扭成型，绕中心螺旋叶片的中轴线进行旋扭加工；

S02：对侧螺旋叶片进行旋扭成型，根据中心螺旋叶片的宽度计算出侧螺旋叶片的螺旋轴线进行加工；

S03：由內至外将每组侧螺旋叶片依次焊接于中心螺旋叶片的两侧；

S04：对焊接边进行打磨作业，使混合单元的整体表面光滑平整。

进一步的，所述步骤S03包括：

S031：将直接与中心螺旋叶片连接的一组侧螺旋叶片的内侧边贴近中心螺旋叶片的两侧边，看其在接合边上是否能够完全共线，对侧螺旋叶片出现偏离的位置进行矫形；

S032：完全矫形后，在相应的侧螺旋叶片的接合边上等距进行点焊定位；

S033：对已经点焊固定的侧螺旋叶片进行完全密封焊接，顺着接合边进行焊接，使接合边完全接合不留缝隙；

S034：对更外侧的一组侧螺旋叶片的接合边进行比对，对侧螺旋叶片出现偏离的位置进行矫形，然后重复步骤S032、S033焊接好更外侧的一组侧螺旋叶片；

S035：重复步骤S034直到所有侧螺旋叶片都被焊接好。

本发明提供的一种巨型叶片静态混合器，具有以下优点：

通过多块板材分开成型，再组合焊接的特殊工艺，可以制造出超大尺寸的巨型混合单元；

混合单元分开多个部分成型，即使普通的机床也能完成生产加工，对生产环境的要求低；

合格率高，不容易损坏材料；

混合单元牢固可靠，力学性能与使用效果与一体成型的板材无异；

本发明的混合单元的制造方法，通过特殊的工艺做出混合单元，还具有三大优点，第一，这种特殊工艺可以做出任意长宽比例的混合单元；第二，可以采用比较薄的材料也可以加工成型螺旋叶片，进一步组合成混合单元，节省原材料；第三，这种特殊的工艺做出来的混合单元，成型后整体尺寸精度容易控制。这三点是现有技术中普通的加工方法难以做到甚至不可做到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种巨型叶片静态混合器的混合单元的结构示意图。

图2为对接焊的结构示意图。

图3为搭接焊的结构示意图。

附图标记说明：

1、中心螺旋叶片 2、侧螺旋叶片

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本实施例公开了一种巨型叶片静态混合器，包括管道和放置于所述管道内的至少一个混合单元，所述管道两端开口；所述混合单元呈螺旋薄片状，包括中心螺旋叶片1和至少一组侧螺旋叶片2；中心螺旋叶片1绕自身中轴线螺旋扭曲，至少一组侧螺旋叶片2由內至外依次排列焊接于中心螺旋叶片1的两侧边，侧螺旋叶片2与中心螺旋叶片1之间、相邻两片侧螺旋叶片2之间的边为接合边；每组侧螺旋叶片2之间在接合边上完全共线，且螺旋轴线均为中心螺旋叶片1的中轴线。

静态混合器本身并不需要提供动力驱动来主动搅拌流体，而是通过流体在静态混合器内流动的过程中，混合单元对流体产生一定的扰流作用，从而使流体均匀混合。螺旋叶片式的静态混合器是混合器的一种常见结构形式，但仅仅用于尺寸较小的小容量混合器。这是由于静态混合器内部的混合单元是有板材成型的螺旋叶片，如果混合单元的尺寸增大，成型加工所需要提供的旋扭力也大幅增加，一般的机床根本无法满足加工需求。而且即使勉强进行加工，对于大面积的大尺寸板材而言，局部的应力不均也有可能影响成型质量，这一效应在大尺寸板材中被加倍放大，使成型的质量难以控制，甚至会损坏板材，造成废品。

本发明采用了组合焊接的特殊工艺，混合单元通过中心螺旋叶片1和侧螺旋叶片2组成，中心螺旋叶片1和侧螺旋叶片2可以分开加工成型，即使现有的机床也能完成成型工序。为了清晰展示混合单元的结构，便于区分中心螺旋叶片1和侧螺旋叶片2，说明书附图中对中心螺旋叶片进行了网格线填充绘制。这里需要说明的是，虽然说明书附图中只有位于中心螺旋叶片1两侧的一组侧螺旋叶片2，但这仅仅是为了简化说明书附图，实际上侧螺旋叶片2的数量是可以自由增减的，并不仅限于一组。如果需要制作的混合单元尺寸较大，可以相应增加侧螺旋叶片2的数量以扩大混合单元的整体宽度；反之如果需要制作的混合单元尺寸较小，可以相应减少侧螺旋叶片2。作为进一步的优选，所述混合单元在管道轴向上的投影面积等于管道的内腔截面积，从而确保在管道的轴向上投影不会有空隙，那么就不存在任何流体能够从管道的输入端直接直线贯穿流动到管道的输出端了。

侧螺旋叶片2通过焊接的方式与中心螺旋叶片1组成一个整体，从而构成一个完整的混合单元。焊接组合的工艺结构整体上与一体成型的结构没有太大差别，完全满足静态混合器的工作需求，流体流经混合器的过程中能够产生足够的扰流，多次改变流向后达到多种流体均匀混合的效果。为了将混合效果最大化，作为优选，所述混合单元的螺旋扭转角为90°～270°，而说明书附图中所示的混合单元是螺旋扭转角为180°的示意图。而所述相邻两个混合单元螺旋扭转方向相反，且相互偏转90°连接。需要说明的是，虽然说明书附图中展示的是单组侧螺旋叶片2的结构示意图，但实际上侧螺旋叶片2的数量可以由內至外排列设置多组。

请参阅图2和图3，作为优选，所述侧螺旋叶片2在接合边上对接焊或搭接焊。对接焊和搭接焊是板材接驳焊接的主要手段。对接焊的焊接效果较平整，但由于焊缝较小不容易填充焊料，因此牢固性比起搭接焊稍低；搭接焊更加牢固，但由于部分板材重叠故平整性稍低。具体采用哪种焊接方式可由工程师根据实际情况进行选取。

实施例二

本发明还提供了上述巨型叶片静态混合器的混合单元的制造方法，包括以下步骤：

S01：对中心螺旋叶片1进行旋扭成型，绕中心螺旋叶片1的中轴线进行旋扭加工。中心螺旋叶片1的结构及成型方法与普通的螺旋叶片无异。

S02：对侧螺旋叶片2进行旋扭成型，根据中心螺旋叶片1的宽度计算出侧螺旋叶片2的螺旋轴线进行加工。由于侧螺旋叶片2需要焊接到中心螺旋叶片1的两侧，实际上侧螺旋叶片2的旋扭轴心就是中心螺旋叶片1的中轴线，因而其成型加工的旋扭轴线需要偏移修正，不能直接绕自身的中轴线旋扭加工。

S03：由內至外将每组侧螺旋叶片2依次焊接于中心螺旋叶片1的两侧。这里所指的焊接已经包括上文所述的对接焊或搭接焊工艺。

S04：对焊接边进行打磨作业，使混合单元的整体表面光滑平整，主要是防止过多的焊料影响到混合单元表面的平整性，也可清除一些多余的焊渣。

具体地，所述步骤S03包括：

S031：将直接与中心螺旋叶片1连接的一组侧螺旋叶片2的内侧边贴近中心螺旋叶片1的两侧边，看其在接合边上是否能够完全共线，对侧螺旋叶片2出现偏离的位置进行矫形。

S032：完全矫形后，在相应的侧螺旋叶片2的接合边上等距进行点焊定位。点焊并没有完全将侧螺旋叶片2焊接牢固，仅仅是有几个焊点进行定位作用，方便之后的密封焊接工序。另外，一旦发现定位出现问题，只要用砂轮机等将焊点打磨清除也是非常方便的，对侧螺旋叶片2的板面本身的影响很小。

S033：对已经点焊固定的侧螺旋叶片2进行完全密封焊接，顺着接合边进行焊接，使接合边完全接合不留缝隙。

S034：对更外侧的一组侧螺旋叶片2的接合边进行比对，对侧螺旋叶片2出现偏离的位置进行矫形，然后重复步骤S032、S033焊接好更外侧的一组侧螺旋叶片2。

S035：重复步骤S034直到所有侧螺旋叶片2都被焊接好。

本发明提供的一种巨型叶片静态混合器，并提供了该混合器的混合单元的制造方法，具体介绍了其焊接组装工艺。通过多块板材分开成型再组合焊接的特殊工艺，可以制造出超大尺寸的巨型混合单元，混合单元的使用功能及整体的结构特征与普通的螺旋叶片式混合单元无异。混合单元分开多个部分成型，即使普通的机床也能完成生产加工，对生产环境的要求低，大大降低了生产条件的需求，也不容易产生废品，节省材料。混合单元牢固可靠，力学性能与使用效果与一体成型的板材无异。本发明的混合单元的制造方法，通过特殊的工艺做出混合单元，还具有三大优点，第一，这种特殊工艺可以做出任意长宽比例的混合单元；第二，可以采用比较薄的材料也可以加工成型螺旋叶片，进一步组合成混合单元，节省原材料；第三，这种特殊的工艺做出来的混合单元，成型后整体尺寸精度容易控制。这三点是现有技术中普通加工方法难以做到甚至不可做到的。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种巨型叶片静态混合器，包括管道和放置于所述管道内的至少一个混合单元，所述管道两端开口；其特征在于：所述混合单元呈螺旋薄片状，包括中心螺旋叶片和至少一组侧螺旋叶片；中心螺旋叶片绕自身中轴线螺旋扭曲，至少一组侧螺旋叶片由内至外依次排列焊接于中心螺旋叶片的两侧边，侧螺旋叶片与中心螺旋叶片之间、相邻两片侧螺旋叶片之间的边为接合边；每组侧螺旋叶片之间在接合边上完全共线，且螺旋轴线均为中心螺旋叶片的中轴线，所述侧螺旋叶片的内边缘均与中心螺旋叶片的外边缘固定连接。

2.根据权利要求1所述的巨型叶片静态混合器，其特征在于：所述侧螺旋叶片在接合边上对接焊。

3.根据权利要求1所述的巨型叶片静态混合器，其特征在于：所述侧螺旋叶片在接合边上搭接焊。

4.根据权利要求1所述的巨型叶片静态混合器，其特征在于：所述混合单元的螺旋扭转角为90°-270°。

5.根据权利要求1所述的巨型叶片静态混合器，其特征在于：所述相邻两个混合单元螺旋扭转方向相反，且相互偏转90°连接。

6.根据权利要求1所述的巨型叶片静态混合器，其特征在于：所述混合单元在管道轴向上的投影面积等于管道的内腔截面积。

7.根据上述任一权利要求所述的巨型叶片静态混合器的混合单元的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：对中心螺旋叶片进行旋扭成型，绕中心螺旋叶片的中轴线进行旋扭加工；

S02：对侧螺旋叶片进行旋扭成型，根据中心螺旋叶片的宽度计算出侧螺旋叶片的螺旋轴线进行加工；

S03：由内至外将每组侧螺旋叶片依次焊接于中心螺旋叶片的两侧；

S04：对焊接边进行打磨作业，使混合单元的整体表面光滑平整。

8.根据权利要求7所述的巨型叶片静态混合器的混合单元的制造方法，其特征在于，所述步骤S03包括：

S031：将直接与中心螺旋叶片连接的一组侧螺旋叶片的内侧边贴近中心螺旋叶片的两侧边，看其在接合边上是否能够完全共线，对侧螺旋叶片出现偏离的位置进行矫形；

S032：完全矫形后，在相应的侧螺旋叶片的接合边上等距进行点焊定位；

S033：对已经点焊固定的侧螺旋叶片进行完全密封焊接，顺着接合边进行焊接，使接合边完全接合不留缝隙；

S034：对更外侧的一组侧螺旋叶片的接合边进行比对，对侧螺旋叶片出现偏离的位置进行矫形，然后重复步骤S032、S033焊接好更外侧的一组侧螺旋叶片；

S035：重复步骤S034直到所有侧螺旋叶片都被焊接好。