CN107339171B - 一种扰流式多流体集成混合器 - Google Patents

Abstract

一种扰流式多流体集成混合器，包括混合器主体、混合芯、流体A入口、流体B入口，混合器主体中部开设的主流道的中部设置有混合芯，混合芯包括中心固定件及绕其侧部呈旋转式间隔设置的流体A叶片、流体B叶片，叶片内的空腔经主腔体后分别与对应的流体A入口或流体B入口相通，叶片的侧部上开设有出气孔，中心固定件由内至外依次包括内筒壁、中筒腔与外筒壁，内筒壁上开设有多个中心出气孔，可在主腔体内设置几字型的隔断墙以将主腔体分隔为上下相对的主A腔体、主B腔体，以分别与流体A入口、流体B入口相通。本设计不仅集成化程度较高、能混合三种流体，而且能为流体混合提供涡流能力、混合效果较佳。

Description

一种扰流式多流体集成混合器

技术领域

本发明涉及一种混合器，属于属于流体混合技术领域，尤其涉及一种扰流式多流体集成混合器，具体适用于增强集成化程度，提高混合效果。

背景技术

目前，面对日趋严峻的环境危机，各国对排放法规的要求越来越严格，低排放是内燃机发展的主要方向。EGR作为降低内燃机NO_x排放的有效机内净化措施，是发动机实现低排放的重要技术之一。在实际工程应用中，EGR混合均匀性是影响发动机性能的重要指标，较差的混合均匀性会导致发动机循环和各缸一致性较差，对发动机性能带来不利影响。因此，强化EGR与新鲜充量的混合效果，提高混合均匀性是提高EGR发动机性能的必要措施。

申请公布号为CN105003361A，申请公布日为2015年10月28日的发明专利申请公开了一种集成EGR混合器，其包括EGR阀座部、EGR阀安装法兰、混合及扰流部，该混合及扰流部的一侧为燃气混合器进气侧，另一侧为发动机进气接管出气侧，燃气混合器进气侧与发动机进气接管出气侧之间设置有混合扰流腔，该混合扰流腔的上游为混合腔，该混合腔内设置有混合芯，混合芯的外周侧具有废气环槽，该废气环槽通过废气流道与EGR阀座部的废气入口连通，混合扰流腔的下游为扰流腔。虽然该设计集成了EGR混合器、EGR阀座、扰流器，降低了使用中的振动，但其仍旧具有以下缺陷：

首先，该设计只是在进气前端增加了导流叶片，以强化气流运动和促进混合，但这是一种外加的涡流能力，而不是混合器内部自身产生的涡流，故混合效果较差；

其次，该设计增设了导流叶片以增加混合能力，导流叶片属于外增的部件，其并不直接参与流体的混合，无疑增加了零部件的数量，复杂了混合器的内部结构，降低了集成化程度；

再次，该设计中混合芯包括管状芯体与中心混合管，中心混合管为两根交叉的直管，气体从管状芯体、中心混合管侧壁上开设的气孔流出以进行混合，该种混合方式与直接混合两种流体相比，对混合程度的提高有限，混合效果较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的集成化程度较低、混合效果较差的缺陷与问题，提供一种集成化程度较高、混合效果较佳的扰流式多流体集成混合器。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种扰流式多流体集成混合器，包括混合器主体、混合芯与进气口，所述进气口与混合器主体的外壁相连接，混合器主体的中部开设有贯通的主流道，主流道的中部设置有混合芯，混合芯经混合器主体内开设的主腔体与进气口相通；

所述进气口包括上下设置的流体A入口、流体B入口，所述混合芯包括中心固定件、流体A叶片与流体B叶片，且在流体A叶片、流体B叶片的内部对应开设有片A腔、片B腔；所述流体A叶片、流体B叶片的内端与中心固定件的侧部相连接，流体A叶片、流体B叶片的外端与混合器主体的内壁相连接，片A腔经主腔体与流体A入口相通，片B腔经主腔体与流体B入口相通，且在流体A叶片、流体B叶片的侧部上对应开设有流体A出气孔、流体B出气孔。

所述流体A叶片、流体B叶片的数量各为三片，且流体A叶片、流体B叶片绕中心固定件的侧部间隔设置。

所述中心固定件为筒形的中空结构，由内至外依次包括内筒壁、中筒腔与外筒壁，内筒壁上开设有多个中心出气孔，外筒壁上开设有流体A插口、流体B插口以与对应的流体A叶片、流体B叶片的内端相连接。

所述片A腔的两端分别与中筒腔、主腔体相通，所述片B腔的内端与中筒腔不相通，片B腔的外端与主腔体相通。

所述流体A叶片、流体B叶片的结构一致，所述流体B叶片包括依次连接的左侧面、顶弧面、右侧面与底弧面，所述顶弧面、底弧面均为弧形结构，顶弧面宽于底弧面设置，左侧面、右侧面上开设有多个流体B出气孔。

所述左侧面的上下两端分别是左上弧边、左下弧边，所述右侧面的上下两端分别是右上弧边、右下弧边，左上弧边、左下弧边、右上弧边、右下弧边都为弧形结构，且左上弧边、右上弧边的弧度相异，左下弧边、右下弧边的弧度相异。

所述流体A叶片、流体B叶片均与中心固定件的侧部之间夹成有倾斜夹角，该倾斜夹角的大小为0度―90度。

所述主腔体内设置有隔断墙，该隔断墙的内外两侧面分别与混合器主体的内壁、外壁相连接，主腔体被隔断墙分隔为上下相对的主A腔体、主B腔体，主A腔体的两端分别与片A腔、流体A入口相通，主B腔体的两端分别与片B腔、流体B入口相通。

所述隔断墙为几字型结构，该隔断墙与混合器主体的内壁交接出间隔设置的上开口槽区、下开口槽区，每个上开口槽区内都开设有一个外A插口以与流体A叶片的外端相连接，每个下开口槽区内都开设有一个外B插口以与流体B叶片的外端相连接。

所述外A插口、外B插口沿同一圆周均匀设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种扰流式多流体集成混合器中，进气口包括上下设置的流体A入口、流体B入口，同时，混合器主体的中部开设有贯通的主流道，主流道的中部设置有混合芯，使用时，主流道、流体A入口、流体B入口同时进入三种流体以进行混合，且将混合的主要位置设计于主流道的中部，不仅能够实现多种流体的混合，而且提高了空间的利用率，不需要增设额外的混合设备。因此，本发明不仅能混合三种流体，而且结构简单紧凑、集成化程度较高。

2、本发明一种扰流式多流体集成混合器中，混合芯包括中心固定件、流体A叶片、流体B叶片，流体A叶片、流体B叶片内都对应开设有片A腔、片B腔，且流体A叶片、流体B叶片绕中心固定件的侧部呈旋转式的间隔设置，同时，混合芯还位于主流道的正中部位，使用时，主流道中由上至下通过流体的同时，流体A从流体A叶片、中心固定件两个渠道流出，流体B从流体B叶片中流出，流体A、流体B被旋转式间隔设置的叶片施加了涡流能力，增加了气体流动与混合的能力，增强了混合效果，尤其当叶片与中心固定件的外壁之间夹成有倾斜夹角时，效果更佳。因此，本发明能为流体混合提供涡流能力，混合效果更佳。

3、本发明一种扰流式多流体集成混合器中，流体A从流体A叶片、中心固定件两个渠道流出，流体B从流体B叶片中流出，可见，在与主流道中流经的流体进行混合之前，流体A、流体B都在主腔体、片A腔、片B腔中进行了很好的分散，利于提高后续的混合效果，尤其是流体A，还在中心固定件内的中筒腔、中心出气孔作了进一步的分散，再次提高了混合效果。因此，本发明的混合效果较好。

4、本发明一种扰流式多流体集成混合器中，混合器主体、中心固定件、流体A叶片、流体B叶片都为中空结构，四者的内部都有供流体通过的腔体，四者的侧壁上都可以开设有气孔以供流体流出，不仅四者本身可以增强流体的分散，以提高混合效果，而且相互之间还能产生协作，进一步的提高混合效果，且在整体上将中心固定件、流体A叶片、流体B叶片集中于混合器主体的内部，所有部件都能发挥增强混合的作用，集成性很强，该集成化设计可以同步气流运动与流体混合过程，再次提升混合效率。因此，本发明不仅混合效果较佳，而且集成化程度较高。

5、本发明一种扰流式多流体集成混合器中，在主腔体内设置有隔断墙，该隔断墙将主腔体分隔为上下相对的主A腔体、主B腔体，主A腔体的两端分别与片A腔、流体A入口相通，主B腔体的两端分别与片B腔、流体B入口相通，该设计不仅利于流体A、B的相互独立，避免相互干扰，利于流体A、B的单独分散与后续的混合，而且利于将流体A叶片、流体B叶片集成在同一个平面上(流体A叶片、流体B叶片绕中心固定件旋转式间隔设置)，增加了混合器的集成度，利于实现多流体的同步混合，提高混合效率，尤其当隔断墙为几字型结构时，效果更佳。因此，本发明不仅集成化程度较高，而且混合效果较佳。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1的俯剖视图。

图3是图1的侧剖视图。

图4是本发明中的中心固定件的立体结构示意图。

图5是图4的俯剖视图。

图6是图4的侧剖视图。

图7是本发明中的中心固定件的侧视图。

图8是本发明中流体B叶片的立体结构示意图。

图9是图8的俯视图。

图10是图8在侧向时的立体结构示意图。

图11是本发明去除混合器主体外壁之后的立体结构示意图。

图12是图11的主视图。

图中：混合器主体1、主流道11、主腔体12、主A腔体121、主B腔体122、外A插口13、外B插口14、混合芯2、进气口3、流体A入口31、流体B入口32、中心固定件4、内筒壁41、中筒腔42、外筒壁43、中心出气孔44、流体A插口45、流体B插口46、流体A叶片5、片A腔51、流体A出气孔52、流体B叶片6、片B腔61、流体B出气孔62、左侧面63、左上弧边631、左下弧边632、顶弧面64、右侧面65、右上弧边651、右下弧边652、底弧面66、倾斜夹角67、隔断墙7、上开口槽区71、下开口槽区72。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图12，一种扰流式多流体集成混合器，包括混合器主体1、混合芯2与进气口3，所述进气口3与混合器主体1的外壁相连接，混合器主体1的中部开设有贯通的主流道11，主流道11的中部设置有混合芯2，混合芯2经混合器主体1内开设的主腔体12与进气口3相通；

所述进气口3包括上下设置的流体A入口31、流体B入口32，所述混合芯2包括中心固定件4、流体A叶片5与流体B叶片6，且在流体A叶片5、流体B叶片6的内部对应开设有片A腔51、片B腔61；所述流体A叶片5、流体B叶片6的内端与中心固定件4的侧部相连接，流体A叶片5、流体B叶片6的外端与混合器主体1的内壁相连接，片A腔51经主腔体12与流体A入口31相通，片B腔61经主腔体12与流体B入口32相通，且在流体A叶片5、流体B叶片6的侧部上对应开设有流体A出气孔52、流体B出气孔62。

所述流体A叶片5、流体B叶片6的数量各为三片，且流体A叶片5、流体B叶片6绕中心固定件4的侧部间隔设置。

所述中心固定件4为筒形的中空结构，由内至外依次包括内筒壁41、中筒腔42与外筒壁43，内筒壁41上开设有多个中心出气孔44，外筒壁43上开设有流体A插口45、流体B插口46以与对应的流体A叶片5、流体B叶片6的内端相连接。

所述片A腔51的两端分别与中筒腔42、主腔体12相通，所述片B腔61的内端与中筒腔42不相通，片B腔61的外端与主腔体12相通。

所述流体A叶片5、流体B叶片6的结构一致，所述流体B叶片6包括依次连接的左侧面63、顶弧面64、右侧面65与底弧面66，所述顶弧面64、底弧面66均为弧形结构，顶弧面64宽于底弧面66设置，左侧面63、右侧面65上开设有多个流体B出气孔62。

所述左侧面63的上下两端分别是左上弧边631、左下弧边632，所述右侧面65的上下两端分别是右上弧边651、右下弧边652，左上弧边631、左下弧边632、右上弧边651、右下弧边652都为弧形结构，且左上弧边631、右上弧边651的弧度相异，左下弧边632、右下弧边652的弧度相异。

所述流体A叶片5、流体B叶片6均与中心固定件4的侧部之间夹成有倾斜夹角67，该倾斜夹角67的大小为0度―90度。

所述主腔体12内设置有隔断墙7，该隔断墙7的内外两侧面分别与混合器主体1的内壁、外壁相连接，主腔体12被隔断墙7分隔为上下相对的主A腔体121、主B腔体122，主A腔体121的两端分别与片A腔51、流体A入口31相通，主B腔体122的两端分别与片B腔61、流体B入口32相通。

所述隔断墙7为几字型结构，该隔断墙7与混合器主体1的内壁交接出间隔设置的上开口槽区71、下开口槽区72，每个上开口槽区71内都开设有一个外A插口13以与流体A叶片5的外端相连接，每个下开口槽区72内都开设有一个外B插口14以与流体B叶片6的外端相连接。

所述外A插口13、外B插口14沿同一圆周均匀设置。

本发明的原理说明如下：

本发明中在主流道11的正中部位设置有混合芯2，该混合芯2包括中心固定件4、流体A叶片5与流体B叶片6，流体A叶片5、流体B叶片6以中心固定件4为中心轴旋转式间隔设置，此时，本设计一共有三个流体入口，分别是主流道11、流体A入口31、流体B入口32，当主流道11中由上至下有流体流过时，流体A、流体B会在叶片的作用下产生涡流，在该涡流的作用下，三种流体之间的混合效果会得到强化，大大提高混合效果。

此外，流体A叶片5、流体B叶片6均与中心固定件4的侧部之间夹成有倾斜夹角67，该倾斜夹角67的大小为0度―90度，优选为45度，其原因在于：夹角越大时，导流作用越小，流体A产生的涡流越小，混合效果变差，但是阻力小；夹角越小时，导流作用越强，流体A产生的涡流越大，混合效果越好，但是阻力增加。

流体A的流通途径：从流体A入口31流入主A腔体121中，再经各个外A插口13分别流入对应的各个流体A叶片5内，在片A腔51内的流体A分为两部分，一部分经流体A出气孔52流入主流道11中，另一部分依次经中筒腔42、中心出气孔44流入主流道11中。

流体B的流通途径：从流体B入口32流入主B腔体122中，再经各个外B插口14分别流入对应的各个流体B叶片6中，然后从流体B出气孔62流入主流道11中。

实施例1：

参见图1至图12，一种扰流式多流体集成混合器，包括混合器主体1、混合芯2与进气口3，所述进气口3与混合器主体1的外壁相连接，混合器主体1的中部开设有贯通的主流道11，主流道11的中部设置有混合芯2，混合芯2经混合器主体1内开设的主腔体12与进气口3相通；

所述进气口3包括上下设置的流体A入口31、流体B入口32，所述混合芯2包括中心固定件4、流体A叶片5与流体B叶片6，且在流体A叶片5、流体B叶片6的内部对应开设有片A腔51、片B腔61；所述流体A叶片5、流体B叶片6的内端与中心固定件4的侧部相连接，流体A叶片5、流体B叶片6的外端与混合器主体1的内壁相连接，片A腔51经主腔体12与流体A入口31相通，片B腔61经主腔体12与流体B入口32相通，且在流体A叶片5、流体B叶片6的侧部上对应开设有流体A出气孔52、流体B出气孔62。优选流体A叶片5、流体B叶片6的数量各为三片，且流体A叶片5、流体B叶片6绕中心固定件4的侧部间隔设置。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述中心固定件4为筒形的中空结构，由内至外依次包括内筒壁41、中筒腔42与外筒壁43，内筒壁41上开设有多个中心出气孔44，外筒壁43上开设有流体A插口45、流体B插口46以与对应的流体A叶片5、流体B叶片6的内端相连接。所述片A腔51的两端分别与中筒腔42、主腔体12相通，所述片B腔61的内端与中筒腔42不相通，片B腔61的外端与主腔体12相通。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述流体A叶片5、流体B叶片6的结构一致，所述流体B叶片6包括依次连接的左侧面63、顶弧面64、右侧面65与底弧面66，所述顶弧面64、底弧面66均为弧形结构，顶弧面64宽于底弧面66设置，左侧面63、右侧面65上开设有多个流体B出气孔62。所述左侧面63的上下两端分别是左上弧边631、左下弧边632，所述右侧面65的上下两端分别是右上弧边651、右下弧边652，左上弧边631、左下弧边632、右上弧边651、右下弧边652都为弧形结构，且左上弧边631、右上弧边651的弧度相异，左下弧边632、右下弧边652的弧度相异。所述流体A叶片5、流体B叶片6均与中心固定件4的侧部之间夹成有倾斜夹角67，该倾斜夹角67的大小为0度―90度，优选为45度。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述主腔体12内设置有隔断墙7，该隔断墙7的内外两侧面分别与混合器主体1的内壁、外壁相连接，主腔体12被隔断墙7分隔为上下相对的主A腔体121、主B腔体122，主A腔体121的两端分别与片A腔51、流体A入口31相通，主B腔体122的两端分别与片B腔61、流体B入口32相通；所述隔断墙7优选为几字型结构，该隔断墙7与混合器主体1的内壁交接出间隔设置的上开口槽区71、下开口槽区72，每个上开口槽区71内都开设有一个外A插口13以与流体A叶片5的外端相连接，每个下开口槽区72内都开设有一个外B插口14以与流体B叶片6的外端相连接。所述外A插口13、外B插口14沿同一圆周均匀设置。

Claims (8)

1.一种扰流式多流体集成混合器，包括混合器主体（1）、混合芯（2）与进气口（3），所述进气口（3）与混合器主体（1）的外壁相连接，混合器主体（1）的中部开设有贯通的主流道（11），主流道（11）的中部设置有混合芯（2），混合芯（2）经混合器主体（1）内开设的主腔体（12）与进气口（3）相通，其特征在于：

所述进气口（3）包括上下设置的流体A入口（31）、流体B入口（32），所述混合芯（2）包括中心固定件（4）、流体A叶片（5）与流体B叶片（6），且在流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的内部对应开设有片A腔（51）、片B腔（61）；所述流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的内端与中心固定件（4）的侧部相连接，流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的外端与混合器主体（1）的内壁相连接，片A腔（51）经主腔体（12）与流体A入口（31）相通，片B腔（61）经主腔体（12）与流体B入口（32）相通，且在流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的侧部上对应开设有流体A出气孔（52）、流体B出气孔（62），流体A叶片（5）、流体B叶片（6）以中心固定件（4）为中心轴旋转式间隔设置；

所述中心固定件（4）为筒形的中空结构，由内至外依次包括内筒壁（41）、中筒腔（42）与外筒壁（43），内筒壁（41）上开设有多个中心出气孔（44），外筒壁（43）上开设有流体A插口（45）、流体B插口（46）以与对应的流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的内端相连接；所述片A腔（51）的两端分别与中筒腔（42）、主腔体（12）相通，所述片B腔（61）的内端与中筒腔（42）不相通，片B腔（61）的外端与主腔体（12）相通。

2.根据权利要求1所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的数量各为三片，且流体A叶片（5）、流体B叶片（6）绕中心固定件（4）的侧部间隔设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述流体A叶片（5）、流体B叶片（6）的结构一致，所述流体B叶片（6）包括依次连接的左侧面（63）、顶弧面（64）、右侧面（65）与底弧面（66），所述顶弧面（64）、底弧面（66）均为弧形结构，顶弧面（64）宽于底弧面（66）设置，左侧面（63）、右侧面（65）上开设有多个流体B出气孔（62）。

4.根据权利要求3所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述左侧面（63）的上下两端分别是左上弧边（631）、左下弧边（632），所述右侧面（65）的上下两端分别是右上弧边（651）、右下弧边（652），左上弧边（631）、左下弧边（632）、右上弧边（651）、右下弧边（652）都为弧形结构，且左上弧边（631）、右上弧边（651）的弧度相异，左下弧边（632）、右下弧边（652）的弧度相异。

5.根据权利要求1或2所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述流体A叶片（5）、流体B叶片（6）均与中心固定件（4）的侧部之间夹成有倾斜夹角（67），该倾斜夹角（67）的大小为0度―90度。

6.根据权利要求1或2所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述主腔体（12）内设置有隔断墙（7），该隔断墙（7）的内外两侧面分别与混合器主体（1）的内壁、外壁相连接，主腔体（12）被隔断墙（7）分隔为上下相对的主A腔体（121）、主B腔体（122），主A腔体（121）的两端分别与片A腔（51）、流体A入口（31）相通，主B腔体（122）的两端分别与片B腔（61）、流体B入口（32）相通。

7.根据权利要求6所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述隔断墙（7）为几字型结构，该隔断墙（7）与混合器主体（1）的内壁交接出间隔设置的上开口槽区（71）、下开口槽区（72），每个上开口槽区（71）内都开设有一个外A插口（13）以与流体A叶片（5）的外端相连接，每个下开口槽区（72）内都开设有一个外B插口（14）以与流体B叶片（6）的外端相连接。

8.根据权利要求7所述的一种扰流式多流体集成混合器，其特征在于：所述外A插口（13）、外B插口（14）沿同一圆周均匀设置。