CN108031389A - 一种微米级多相流体雾化混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微米级雾化多相流体混合装置，包括进料部分、筒体部分和出料部分，进料部分与筒体部分的上端连接，筒体部分的下端与出料部分连接；筒体部分内部由上至下分布多个流体混合单元，流体混合单元包括自上而下布置的雾化喷头机构、搅拌机构、介质填充组和分散筛板机构；雾化喷头机构下方的筒体部分侧壁安设搅拌机构，搅拌机构下方设有分散筛板机构，所述介质填充组设于分散筛板机构的上方；流体混合单元还包括设于筒体部分外壁的振动电机。本发明的有益效果为：本发明所述装置在筒体部分沿轴线方向设有多个流体混合单元，充分利用流体自身的重力，实现流体通过时自动完成多段混合，增大了流体间的接触面积，提高混合效果，缩短了调浆时间。

Description

一种微米级多相流体雾化混合装置
技术领域
本发明涉及矿业、化工、农业和畜牧业等领域，具体涉及一种微米级多相流体雾化混合装置。
背景技术
在矿业、化工、农业和畜牧业等领域，在矿业、化工、农业和畜牧业等行业生产中，有很多工艺流程需要将多种流体进行混合，混合的目的是让多种流体充分、均匀地接触，两种或多种流体分散开发生化学或物理反应，以达到最终的目的。若两种流体之间不能充分、均匀地接触，那么势必会影响到两流体之间的相互作用，造成该区域的反应不完全或产品不合格，所以充分、均匀地混合决定了混合的最终效果。
目前主要的混合方式有人工、喷洒、搅拌等，人工混合所需场地较大、时间较长，费用较高，且存在一定的危险和不确定因素；喷洒能保证一种流体能均匀地分散开，不能使多种流体充分、均匀地接触；常规多相流体的混合大多是以搅拌为主的混合方法，而搅拌使工厂的能耗大大增加，也会出现两流体之间不能充分接触的现象。在混合过程中很多流体都不是纯净的，里面经常含有一些木屑、塑料、炸药引线和石头等一些杂质，这些杂质会影响流体分布器的分散作用，甚至会堵住流体分布器，导致流体分布器失去作用。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种流体混合效果好、能耗低的微米级多相流体雾化混合装置。
本发明采用的技术方案为：一种微米级雾化多相流体混合装置，包括进料部分、筒体部分和出料部分，进料部分与筒体部分的上端连接，筒体部分的下端与出料部分连接；筒体部分内部由上至下分布多个流体混合单元，流体混合单元包括自上而下布置的雾化喷头机构、搅拌机构、介质填充组和分散筛板机构；雾化喷头机构下方的筒体部分侧壁安设搅拌机构，搅拌机构下方设有分散筛板机构，所述介质填充组设于分散筛板机构的上方；流体混合单元还包括设于筒体部分外壁的振动电机。
按上述方案，分散筛板机构包括分散筛板和转动机构，分散筛板横向设于筒体部分内，分散筛板上间隔开设有多个筛孔；所述转动机构包括电机A、减速机A、联轴器A和转轴，电机A与减速机A相连，减速机A的驱动轴通过联轴器A与转轴相连，转轴穿过筒体部分的内壁，与分散筛板相连。
按上述方案，多个流体混合单元中各分散筛板的筛孔孔径随着流体的流向逐渐增大。
按上述方案，所述雾化喷头机构内置于喷头安装孔，喷头安装孔设于筒体部分的侧壁；雾化喷头机构包括多个雾化喷头和喷头盖板，雾化喷头设置于喷头盖板上，喷头盖板与筒体部分的侧壁连接，雾化喷头分别连通流体管道和气体管道。
按上述方案，在筒体部分的内壁安设有钢圈。
按上述方案，所述搅拌机构安装于雾化喷头机构的下方，搅拌机构包括电机B和减速机B、搅拌轴和多组搅拌叶片，所述搅拌叶片对称设于搅拌轴上，搅拌轴通过联轴器B与电机B和减速机B相连；所述搅拌轴的两端设有机械密封B，机械密封B与密封轴承B相连，密封轴承B通过联轴器B与减速机B和电机B相连。
按上述方案，进料部分的入口与现场的流体管道相连，进料部分的出口与筒体部分的上端相连；进料部分包括砂浆泵、进气管和多节首尾相连的给料管，各给料管自入口方向至出口方向直径逐渐减小，形成变径管道，变径管道的入口端设有法兰盘，砂浆泵与变径管道的入口端相连；变径管道与进气管连通。
按上述方案，出料部分包括多节首尾相连的出料管，出料管的侧壁上设有雾化喷头机构；出料部分底部的出料管为圆锥形筒体。
按上述方案，所述筒体部分由多节筒体通过螺栓依次首尾相连而成。
按上述方案，介质填充组包括多个叠放的介质填充单元，各相邻介质填充单元成一定旋转角度同轴安装；介质填充单元包括两个填充面，两个填充面相互交叉倾斜设置，填充面包括多个填充片，填充片连续紧密设置，形成百叶窗式的填充面；填充片的两端与钢圈内侧连接固定。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述装置在筒体部分沿轴线方向设有多个流体混合单元，充分利用流体自身的重力，实现流体通过时自动完成多段混合；流体混合单元增大了流体间的接触面积，提高混合效果，缩短了调浆时间，提高产品指标。
2、安装于出料部分与筒体和相邻两节筒体之间的分散筛板将流体A均匀分散在筒体的内部空间和侧壁上，增加了流体A的表面积；分散筛板可转动，分散筛板上的杂质可从筛板上掉落，有效防止了杂质堵塞筛孔。
3、筒体内壁上焊接的钢圈，改变了分散至筒体内壁上的流体A的流动状态，加强了多种流体的混合作用；雾化喷头将流体B分散成细小的雾滴，增大流体B与其他流体的接触面积，改善其在其他几种流体中的分散效果；水溶性差的流体雾化后分散性好，传质作用增强，相同的条件下可以提高生产指标。
4、筒体内壁安设有振动电机，可有效促进筒体内壁流体的湍流流动。
5、搅拌机构的安设，进一步提高了筒体内部各流体的混合。
6、各筒体之间通过螺栓连接，这种可拆卸式连接简单易行，便于维护和再利用。
7、本发明所述装置结构简单合理，无运动部件，故障点少，检修率低；减小占地面积，提高了厂房的空间利用率，尤其适用于矿业和化工领域。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中筒体部分和出料部分的示意图。
图3为本实施例中进料部分的示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为本实施例中分散筛板机构的主视图。
图6为图5的俯视图。
图7为本实施例中筒体部分的主视图。
图8为图7的俯视图。
图9为本实施例中雾化喷头机构的主视图。
图10为图9的右视图。
图11为图9的B-B剖视图。
图12为本实施例中介质填充组的主视图。
图13为图12的A-A剖视图。
图14为本实施例中介质填充片的布置示意图。
图15为本实施例中搅拌机构的主视图。
图16为本实施例中振动电机的主视图。
图中，1、进料管；2、法兰盘；3、筒体部分；4、雾化喷头；5、介质填充单元；6、喷头盖板；7、进料法兰；8、分散筛板；9、转轴；10、电机A；11、出料部分；12、出料法兰；13、机械密封；14、喷头安装孔；15、钢圈；16、进气管；17、砂浆泵；18、振动电机；19、搅拌机构；20、电机B；21、搅拌叶片；22、搅拌轴。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明进行作进一步地说明。
如图1所示的一种微米级雾化多相流体混合装置，包括进料部分、筒体部分3和出料部分11，进料部分通过进料法兰7与筒体部分3的上端连接，筒体部分3的下端通过出料法兰盘12与出料部分11连接(如图2所示)；筒体部分3内部由上至下分布多个流体混合单元，流体混合单元包括自上而下布置的雾化喷头机构、搅拌机构19、介质填充组和分散筛板机构，所述雾化喷头机构为两组，对称设于筒体部分3的侧壁，两组雾化喷头机构位于一个水平线上，且上下相邻的两个流体混合单元中雾化喷头机构所处水平线相互垂直；雾化喷头机构下方的筒体部分3侧壁安设搅拌机构19，搅拌机构19下方设有分散筛板机构，所述介质填充组设于分散筛板机构的上方。所述筒体部分3由多节筒体通过螺栓依次首尾相连而成；分散筛板机构设置于两节筒体的连接法兰处。流体混合单元还包括设于筒体部分3外壁的振动电机18，振动电机18用于筒体部分3的内壁除垢。
本发明中，如图5～图6所示，分散筛板机构包括分散筛板8和转动机构，分散筛板8横向设于筒体部分3内，分散筛板8上间隔开设有多个筛孔(筛孔可为圆孔或方孔)；所述转动机构的输出端与分散筛板8相连，转动机构可带动分散筛板8在筒体部分3内转动；所述转动机构包括电机A、减速机A、联轴器A和转轴，电机A设于电机座A上，电机座A外挂于筒体部分3的外壁；电机A与减速机A相连，减速机A的驱动轴通过联轴器A与转轴相连，转轴的两端各配置一个密封轴承B，密封轴承B与联轴器A相连；所述转轴穿过筒体部分3的内壁，与分散筛板8相连；当筒体部分3内的流体流过一段时间后，电机B通过转轴带动分散筛板8翻转180°，保证杂质可从每个分散筛板8上掉落；转轴与分散筛板8平行，不转动时被固定死。本实施例中，分散筛板8的直径略小于筒体的内径；多个流体混合单元中分散筛板8的筛孔孔径随着流体的流向逐渐增大(流体的压力降低，流速降低，为保证矿浆在筒体内正常的流动，沿管道或筒体内流体的流向，各筛板体上的筛孔尺寸依次增大)。本实施例中，分散筛板8按方阵形式均匀分布等径的筛孔，分散筛板8的开孔率为40％；分散筛板8的直径略小于筒体内径，流体在通过分散筛板8时，分散筛板8将流体自筒体中心均匀分散开。分散筛板8上设有加强筋，加强筋有4个，自分散筛板8的中心向分散筛板8的边沿对称辐射。
本发明中，如图9～图11所示，所述雾化喷头机构内置于喷头安装孔14，喷头安装孔14设于筒体部分3的侧壁，上下相邻两组喷头安装孔14的中心轴线夹角为90度或错开一定的角度；雾化喷头机构包括多个雾化喷头4和喷头盖板6，雾化喷头4设置于喷头盖板6上，喷头盖板6与筒体部分3的侧壁连接。如图11和图12所示，雾化喷头4通过卡扣固定于喷头盖板6上，雾化喷头4的喷雾方向与水平面的夹角为-90°～+90°，喷雾所形成屋面喷射角度为0°～85°。本实施例中，雾化喷头4可为气液二流体雾化喷头或高压喷头，雾化喷头4分别连通流体管道和气体管道。雾化喷头机构的工作原理为：高速流动的高压气体通过雾化喷头4时产生负压吸入流体B吸入并冲击打散而雾化，高压将流体B自雾化喷头4压出，形成雾化的液滴，雾化量都可调节；水溶性差的流体B雾化后活性增强，雾化的流体B在筒体部分3中流体A的分散充分，增强了多种流体间表面的作用，缩短调节时间，将流体分散成细小的雾滴，改善一种或多种流体在其他流体内的分散效果。
本发明中，如图12～14所示，介质填充组包括多个叠放的介质填充单元5，各相邻介质填充单元5成一定旋转角度同轴安装(旋转角度可为90°)；介质填充单元5包括两个填充面，两个填充面相互交叉倾斜设置，填充面包括多个填充片，填充片连续紧密设置，形成百叶窗式的填充面；填充片的两端与钢圈内侧连接固定。混合流体滴落在填充片上，并从填充片之间的缝隙间向下滑落。
本发明中，如图15所示，搅拌机构19安装于雾化喷头机构的下方，搅拌机构19包括电机B20和减速机B、搅拌轴22和多组搅拌叶片21，所述搅拌叶片21对称设于搅拌轴22上，搅拌轴22通过联轴器B与电机B20和减速机B相连；所述搅拌轴22的两端设机械密封B13，机械密封B13与密封轴承B相连，密封轴承B通过联轴器B与减速机B和电机B20相连，电机B20和减速机B放置于电机座B上，电机座B外挂于筒体部分3的外壁，且与电机座A平行；通过电机B20带动搅拌轴22转动，经过雾化混合的流体流经搅拌机构19搅拌，进一步混合均匀。
本发明中，进料部分的入口与现场的流体管道相连，进料部分的出口通过进料法兰7与筒体部分3的上端相连；两个法兰盘2的接触面之间设有橡胶垫圈，防止流体由于压力过大而渗漏。进料部分包括砂浆泵、进气管和多节首尾相连的给料管，各给料管自入口方向至出口方向直径逐渐减小，形成变径管道，变径管道的入口端设有法兰盘，砂浆泵与变径管道的入口端相连；变径管道与进气管连通，进气管的进气压力为0～100Mpa，进气管内径为5～50mm。
本发明中，筒体部分3包括多节依次首尾相连的筒体，各筒体之间通过法兰盘2相连；根据实际需要增减筒体的节数，进而缩短或延长流体的流动行程。在筒体内壁沿轴线方向依次连续套设有多个钢圈，使筒体内壁呈凸起的波纹状，分流至筒体内壁的流体呈湍流状沿着内壁流动，改变流体的流动状态，增强多种流体的混合作用。
本发明中，出料部分11包括多节首尾相连的出料管，出料管的侧壁上设有雾化喷头机构(在出料前再次加雾化流体，实现分段混合)；出料部分11底部的出料管为圆锥形筒体，通过锥形筒体，可防止混合流体流出时沉积，同时便于与后续管道相连。出料部分11的下端焊接有出料法兰12。
本发明的工作原理为：流体A自进料部分的进料管1进入筒体部分3，流体B通过雾化喷头机构形成微米级雾滴，进入筒体部分3内与流体A接触和混合，两种流体经过筒体部分3内的介质填充组和分散筛板机构进行充分混合，并经搅拌机构19和振动机构18的辅助混合后自出料部分11排出。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，包括进料部分、筒体部分和出料部分，进料部分与筒体部分的上端连接，筒体部分的下端与出料部分连接；筒体部分内部由上至下分布多个流体混合单元，流体混合单元包括自上而下布置的雾化喷头机构、搅拌机构、介质填充组和分散筛板机构；雾化喷头机构下方的筒体部分侧壁安设搅拌机构，搅拌机构下方设有分散筛板机构，所述介质填充组设于分散筛板机构的上方；流体混合单元还包括设于筒体部分外壁的振动电机。
2.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，分散筛板机构包括分散筛板和转动机构，分散筛板横向设于筒体部分内，分散筛板上间隔开设有多个筛孔；所述转动机构包括电机A、减速机A、联轴器A和转轴，电机A与减速机A相连，减速机A的驱动轴通过联轴器A与转轴相连，转轴穿过筒体部分的内壁，与分散筛板相连。
3.如权利要求2所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，多个流体混合单元中各分散筛板的筛孔孔径随着流体的流向逐渐增大。
4.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，所述雾化喷头机构内置于喷头安装孔，喷头安装孔设于筒体部分的侧壁；雾化喷头机构包括多个雾化喷头和喷头盖板，雾化喷头设置于喷头盖板上，喷头盖板与筒体部分的侧壁连接，雾化喷头分别连通流体管道和气体管道。
5.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，在筒体部分的内壁安设有钢圈。
6.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，所述搅拌机构安装于雾化喷头机构的下方，搅拌机构包括电机B和减速机B、搅拌轴和多组搅拌叶片，所述搅拌叶片对称设于搅拌轴上，搅拌轴通过联轴器B与电机B和减速机B相连；所述搅拌轴的两端设有机械密封B，机械密封B与密封轴承B相连，密封轴承B通过联轴器B与减速机B和电机B相连。
7.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，进料部分的入口与现场的流体管道相连，进料部分的出口与筒体部分的上端相连；进料部分包括砂浆泵、进气管和多节首尾相连的给料管，各给料管自入口方向至出口方向直径逐渐减小，形成变径管道，变径管道的入口端设有法兰盘，砂浆泵与变径管道的入口端相连；变径管道与进气管连通。
8.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，出料部分包括多节首尾相连的出料管，出料管的侧壁上设有雾化喷头机构；出料部分底部的出料管为圆锥形筒体。
9.如权利要求1所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，所述筒体部分由多节筒体通过螺栓依次首尾相连而成。
10.如权利要求5所述的微米级雾化多相流体混合装置，其特征在于，介质填充组包括多个叠放的介质填充单元，各相邻介质填充单元成一定旋转角度同轴安装；介质填充单元包括两个填充面，两个填充面相互交叉倾斜设置，填充面包括多个填充片，填充片连续紧密设置，形成百叶窗式的填充面；填充片的两端与钢圈内侧连接固定。
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