CN110339741A

CN110339741A - 一种多物料混合系统

Info

Publication number: CN110339741A
Application number: CN201910525494.8A
Authority: CN
Inventors: 高强; 沈继彬; 贾凤新; 符全军; 朱成财; 祝敏; 张树岗
Original assignee: Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Current assignee: Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2019-10-18

Abstract

本发明涉及一种多物料混合系统。该系统包括N组供应单元；每组供应单元均包括物料容器、第一排空单元、增压单元、加注单元以及物料供应单元；物料混合单元包括物料混合器以及混合物料输出管路；收集单元包括混合物料容器以及第二排空单元；通过增压单元向物料容器增压使得物料进入混合单元，这样以挤压方式使物料进入混合单元的方式，大大减小现有泵入方式对混合效果的影响，并且多个供应单元可以同步作业，生产效率也得到了显著的提高。

Description

一种多物料混合系统

技术领域

本发明一种管道系统，具体涉及一种多物料混合系统。

背景技术

工程中常常需要将几种液体物料均匀混合，现有的混合系统包括供应单元、物料混合单元以及收集单元三部分构成。

其中，现有的供应单元是通过泵将液体物料供应至物料混合单元，由于受到泵脉动的影响，供应流量存在波动，对混合效果影响较大。

并且现有的物料混合单元大都采用搅拌混合以及自然掺混两种方式。

对于搅拌混合方式大多采用搅拌器实现，由于存在转动部件，可能转动部件内部的杂质会参与混合，从而产生多余物，导致物料混合后的品质受到影响；

对于自然掺混方式的现有的方式为迷宫结构，这种结构流阻大且难以清洗检查。

基于上述问题，目前急需一种液体物料供应过程对混合效果影响小，液体物料能够均匀混合且混合物料洁净度高的液体物料混合系统。

发明内容

本发明提供了一种多物料混合系统，该系统采用多个供应单元以增压的方式使物料挤压进入混合单元进行混合，从而大大减小现有泵入方式对混合效果的影响，并且多个供应单元可以同步作业，生产效率也得到了显著的提高。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种多物料混合系统，包括供应单元、物料混合单元以及收集单元；

其改进之处是：

所述供应单元为N组；每组供应单元均包括物料容器、第一排空单元、增压单元、加注单元以及物料供应单元；N为大于等于2的正整数；

所述物料混合单元包括物料混合器以及混合物料输出管路；

所述收集单元包括混合物料容器以及第二排空单元；

第一排空单元包括安装在物料容器顶部的排空管路，排空管路上安装排空阀门；

增压单元包括增压管路以及增压阀，增压管路一端与所述物料容器，另一端与连接外部增压源；增压阀设置在增压管路上；

加注单元包括加注管路，加注管路一端与外部物料源连接，另一端与所述物料容器底部连通，且在加注管路上沿着物料加注的方向依次设置第一阀门、过滤器、第二阀门以及波纹管；

物料供应单元包括供应管路，供应管路的一端连接在第二阀门与所述过滤器之间的位置上，另一端与所述物料混合器入口连通，且在供应管路上沿着物料输送的方向依次设置第三阀门、流量计、孔板、气动阀以及汽蚀管；

混合物料输出管路一端与所述物料混合器出口连通，另一端与所述混合物料容器底部连通，且在混合物料输出管路上沿着混合物料的流向依次设置有过滤器、第五阀门、第六阀门以及波纹管；

所述第二排空单元包括安装在混合物料容器顶部的第二排空管路，第二排空管路上安装排空阀门。

进一步地，为了确保混合物料的物料混合效果好、混合物料洁净度高，上述混合器包括注入单元、混合单元以及出口整流单元；

注入单元包括主物料入口管、初级混合管、添加物料入口管；

混合单元包括混合管以及多个第一隔板；

出口整流单元包括出口管、多个水平隔板以及多个竖直隔板；

主物料入口管、初级混合管、混合管以及出口管沿轴向方向依次连通；

主物料入口管与其中一个所述供应单元的供应管路连接；

添加物料入口管为N-1个，且N-1个添加物料入口管均与其余N-1个所述供应单元的供应管路连接；

N-1个添加物料入口管沿圆周方向均匀布置在所述初级混合管上；每个添加物料入口管均沿径向方向插装在初级混合管上；每个添加物料入口管位于初级混合管内部的管壁上开设有多个喷孔；多个喷孔在面向混合管的半圆周管壁上均匀分布；

多个第一隔板沿轴向方向依次布置并相互平行，每个第一隔板均固定于所述混合管内壁上，每相邻两个第一隔板在圆周上偏移90°分布。

多个水平隔板和多个竖直隔板均固定在出口管内，且多个水平隔板和多个竖直隔板等距交叉布置，从而形成若干个流体通道。

进一步地，为了使得混合物料容器内的混合物料的混合精度更高，混合更加均匀，上述系统还包括辅助混合单元，；所述辅助混合单元包括第一管路、泵以及第二管路；

所述第一管路入口端连接在第六阀门与所述第五阀门之间，另一端与所述泵的入口连通，且第一管路上沿着混合物料的流向依次设置第七阀门以及第八阀门；

所述第二管路入口端与泵出口连接，出口端穿入混合物料容器内，且位于混合物料容器上方，且第二管路上沿着混合物料的流向依次设置波纹管、汽蚀管、过滤器、第九阀门、过滤器、孔板以及第十阀门。

进一步地，为了始终保持多个供应单元的供应管路中液体物料压力处于稳定状态，所述增压单元还包括辅助增压管路以及辅助增压阀；辅助增压管路并联安装在增压管路上，辅助增压阀安装在辅助增压管路上。

进一步地，为了确保安全性，所述物料容器和混合物料容器顶部均设置有安全阀。

进一步地，所述物料容器和混合物料容器上均安装液位计。

进一步地，每一个供应管路上，且位于第三阀门和流量计之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪；混合物料输出管路上且位于物料混合器出口和过滤器之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪。

进一步地，所述喷孔为锥形孔，其小端位于初级混合管内壁上，大端位于初级混合管内壁上且每个添加物料入口管上的所有喷孔的流通面积之和大于初级混合管的横截面面积。

进一步地，为了便于设备维护和清洗，上述主物料入口管与初级混合管之间、初级混合管和混合管之间及混合管与出口管之间均采用榫槽面法兰连接，且每个法兰连接位置均采用密封圈进行密封。

进一步地，上述流体通道的横截面中任意一边的边长≤流体通道长度/20。

本发明的有益效果是：

1、本发明的采用N组供应单元；每组供应单元均包括物料容器、第一排空单元、增压单元、加注单元以及物料供应单元；通过增压单元向物料容器增压使得物料进入物料混合单元，这样以挤压方式使物料通过进入混合器的方式，大大减小现有泵入方式对混合效果的影响，并且多个供应单元可以同步作业，生产效率也得到了显著的提高。

2、本发明采用主物料和添加物料分别以轴向和径向的方式进入，轴向方向设置的初级混合管内进行初次混合，之后在混合管内的多隔板扰流作用下进行二次混合，最后通过出口管内的若干个流体通道进行整流，混合过程中流阻小，二次混合过程均无活动部件介入，从而大大提升了混合物料的混合效果，并且保证了混合物料的洁净度，同时也确保了出口处流量测量的精准度。

3、本发明在混合器上内进行初次混合，同时还增加了辅助混合单元，使得混合物料容器内经过初次混合后的物料还可经过辅助混合单元再次混合，进一步的提升了物料混合的均匀性，为后期混合物料的使用提供了有效保障。

4、本发明的初级混合管上设置锥形喷孔，使得添加物料以扩散的方式均匀喷出，进一步确保了在初级混合管内主物料和添加物料的混合均匀性。

5、本发明中采用法兰方式对各个管道进行连接，并且对混合器进行拆卸维修和内部清洗。

6、本发明的在增压单元的基础上增加了辅助增压单元，使得当物料容器内压力逐渐减小时，下游系统内的压力还能保持稳定，极大程度上减小了压力减小对物料混合时的影响。

附图说明

图1为混合系统具体实施例的结构简图；

图2为物料混合器的结构简图；

图3为图2的A向剖视图；

图4为图2的B向剖视图。

附图标记如下：

1-物料容器、2-第一排空单元、3-增压单元、4-加注单元、5-物料供应单元、6-物料混合器、7-混合物料输出管路、8-混合物料容器、9-第二排空单元、10-排空管路、11-排空阀门、12-增压管路、13-增压阀、14-加注管路、15-第一阀门、16-过滤器、17-第二阀门、18-波纹管、19-供应管路、20-第三阀门、21-流量计、22-孔板、23-气动阀、24-汽蚀管、25-第五阀门、26-第六阀门、27-第二排空管路、28-第一管路、29-泵、30-第二管路、31-第七阀门、32-第八阀门、33-第九阀门、34-第十阀门、35-辅助增压管路、36-辅助增压阀、37-安全阀、38-液位计。

01-注入单元、02-混合单元、03-出口整流单元、04-主物料入口管、05-初级混合管、06-添加物料入口管、07-混合管、08-多个第一隔板、09-出口管、010-水平隔板、011-竖直隔板、012-喷孔、013-流体通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行更进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种多物料混合系统，包括供应单元、物料混合单元以及收集单元；供应单元为N组，N≥2，本例中采用3种液体物料进行混合，一种为主物料，另外两种为添加物料，并且三种供应单元的结构基本相同；

其中，每组供应单元均包括物料容器1(图1中有3个物料容器且都按竖直方向放置)、第一排空单元2、增压单元3、加注单元4以及物料供应单元5；

物料混合单元包括物料混合器6以及混合物料输出管路7；

收集单元包括混合物料容器8以及第二排空单元9；

第一排空单元2包括安装在物料容器顶部的排空管路10，排空管路10上安装排空阀门11；

增压单元3包括增压管路12以及增压阀13，增压管路12一端与所述物料容器1，另一端与连接外部增压源；增压阀13设置在增压管路12上；

加注单元4包括加注管路14，加注管路14一端与外部物料源连接，另一端与所述物料容器1底部连通，且在加注管路14上沿着物料加注的方向依次设置第一阀门15、过滤器16、第二阀门17以及波纹管18；

物料供应单元5包括供应管路19，供应管路19的一端连接在第二阀门17与所述过滤器16之间的位置上，另一端与所述物料混合器6入口连通，且在供应管路19上沿着物料输送的方向依次设置第三阀门20、流量计21、孔板22、气动阀23以及汽蚀管24；

混合物料输出管路7一端与所述物料混合器6出口连通，另一端与所述混合物料容器8底部连通，且在混合物料输出管路7上沿着混合物料的流向依次设置有过滤器16、第五阀门25、第六阀门26以及波纹管18；

第二排空单元9包括安装在混合物料容器8顶部的第二排空管路27，第二排空管路27上安装排空阀门11；

还需要说明的一点是：物料容器1和混合物料容器8上均安装液位计38；每一个供应管路19上，且位于第三阀门20和流量计21之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪；混合物料输出管路7上且位于物料混合器6出口和过滤器16之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪。

其基本工作原理是：

加注过程

打开每条加注管路14中的第一阀门15和第二阀门17，向3个物料容器1内分别填充主物料和添加物料(此过程中开启第一排空单元2的排空阀门11)，填充完毕后关闭排空阀门11、第一阀门15和第二阀门17。

混合过程

打开每条加注管路14的第二阀门17、每条供应管路19中的第三阀门20、气动阀23、每个增压单元3中的增压阀13以及混合物料输出管路7中的第五阀门25、第六阀门26，之后每个物料容器1向物料混合器6内注入物料，物料进入物料混合器6充分混合后，再通过混合物料输出管路7进入混合物料容器8内，最后关闭以上阀门混合过程结束。

基于上述系统的结构和工作原理描述，本实施例还做出了一下优化设计：

1、如图2所示，为了使液体物料混合效果好、混合物料洁净度高，本实施例提供的物料混合器由三部分组成包括注入单元01、混合单元02以及出口整流单元03；

注入单元01包括主物料入口管04、初级混合管05、两个添加物料入口管06；

混合单元02包括混合管07以及多个第一隔板08；

出口整流单元03包括出口管09、多个水平隔板010以及多个竖直隔板011；

主物料入口管04、初级混合管05、混合管07以及出口管09沿轴向方向依次连通；主物料入口管04与其中一个所述供应单元的供应管路19连接；两个添加物料入口管06均与其余2个所述供应单元的供应管路19连接；

如图3所示，两个添加物料入口管06对称布置在所述初级混合管05上；每个添加物料入口管06均沿径向方向插装在初级混合管05上；每个添加物料入口管06位于初级混合管05内部的管壁上开设有多个喷孔012；多个喷孔012在面向混合管07的半圆周管壁上均匀分布；

多个第一隔板08沿轴向方向依次布置并相互平行，每个第一隔板均08固定于所述混合管09内壁上，每相邻两个第一隔板08在圆周上偏移90°分布。

如图4所示，多个水平隔板010和多个竖直隔板011均固定在出口管09内，且多个水平隔板010和多个竖直隔板011等距交叉布置，从而形成若干个流体通道013。(其中，水平隔板和竖直隔板之间形成的流体通道横截面为正方形；水平隔板、竖直隔板和出口管管壁之间形成的流体通道横截面中其中三个边为直线，另外一个边为弧线)，并且流体通道的横截面中任意一边的边长≤流体通道长度/20。

其中，注入单元用于主物料和多种添加物料初步混合；

混合单元用于对初步混合后的物料进行二次混合；

出口整流单元用于对混合后的液体混合物料进行稳流，便于后期对流量进行精准测量。

2、为了使得混合物料容器内的混合物料的混合精度更高，混合更加均匀，上述系统还包括辅助混合单元；所述辅助混合单元包括第一管路28、泵29以及第二管路30；

第一管路28入口端连接在第六阀门26与所述第五阀门25之间，另一端与所述泵29的入口连通，且第一管路28上沿着混合物料的流向依次设置第七阀门31以及第八阀门32；第二管路30入口端与泵29出口连接，出口端穿入混合物料容器8内，且位于混合物料容器8上方，且第二管路30上沿着混合物料的流向依次设置波纹管18、汽蚀管24、过滤器16、第九阀门33、过滤器16、孔板22以及第十阀门34。

该结构的工作原理是：

打开混合物料输出管路7上的第六阀门26、第一管路28上的第七阀门31和第八阀门32以及第二管路30上的第九阀门33和第十阀门34，泵29开始工作，将物料混合容器8底部的混合物料抽出后经第一管路28和第二管路31后回到物料混合容器8的上部，最后利用混合物料的自身重力，再次在物料混合容器8内进行一次辅助混合。

3、为了始终保持多个供应单元的供应管路中液体物料压力处于稳定状态，本实施例中的增压单元3还包括辅助增压管路35以及辅助增压阀36；辅助增压管路35并联安装在增压管路12上，辅助增压阀36安装在辅助增压管路35上。该辅助增压阀36只在物料容器1内以及混合物料输出管路7上的压力减小的情况下开启，为了使物料容器1内以及混合物料输出管路7上的压力始终处于稳定状态，是一种压力补偿措施。

4、为了使得两种物料在初级混合管5的混合量足够多，且混合效果更好，两个添加物料入口管06的管底相互接触并隔离；每个添加物料入口管06上的所有喷孔012的流通面积之和大于初级混合管05的横截面面积；喷孔012为锥形孔，其小端位于添加物料入口管06内表面上，大端位于添加物料入口管06外表面上。

5、为了便于混合器拆卸、清洗，初级混合管05和混合管07之间、混合管07与出口管09之间均采用榫槽面法兰连接，并且每个法兰连接位置均采用密封圈进行密封，确保了混合过程中的密封性。

6、混合管07内采的每一个第一隔板08均为半圆形结构，半圆形第一隔板08与混合管07内壁之间采用焊接方式连接，相邻两个第一隔板08方位在圆周上偏移90°分布，相邻两个第一隔板08间的距离及第一隔板08数量通过CFD仿真分析混合效果确定。通过多个第一隔板08扰流，使初步混合后的液体混合物料在混合管内充分掺混。

7、另外，为了提高安全性，物料容器1和混合物料容器6顶部均设置有安全阀37。

Claims

1.一种多物料混合系统，包括供应单元、物料混合单元以及收集单元；其特征在于：

所述物料混合单元包括物料混合器以及混合物料输出管路；

所述收集单元包括混合物料容器以及第二排空单元；

2.根据权利要求1所述的多物料混合系统，其特征在于：混合器包括注入单元、混合单元以及出口整流单元；

混合单元包括混合管以及多个第一隔板；

主物料入口管与其中一个所述供应单元的供应管路连接；

多个第一隔板沿轴向方向依次布置并相互平行，每个第一隔板均固定于所述混合管内壁上，每相邻两个第一隔板在圆周上偏移90°分布；

3.根据权利要求1或2所述的多物料混合系统，其特征在于：还包括辅助混合单元；所述辅助混合单元包括第一管路、泵以及第二管路；

4.根据权利要求3所述的多物料混合系统，其特征在于：所述增压单元还包括辅助增压管路以及辅助增压阀；辅助增压管路并联安装在增压管路上，辅助增压阀安装在辅助增压管路上。

5.根据权利要求4所述的多物料混合系统，其特征在于：所述物料容器和混合物料容器顶部均设置有安全阀。

6.根据权利要求5所述的多物料混合系统，其特征在于：所述物料容器和混合物料容器上均安装液位计。

7.根据权利要求6所述的多物料混合系统，其特征在于：每一个供应管路上，且位于第三阀门和流量计之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪；混合物料输出管路上且位于物料混合器出口和过滤器之间的位置安装压力测量仪和温度测量仪。

8.根据权利要求2所述的多物料混合系统，其特征在于：所述喷孔为锥形孔，其小端位于添加物料入口管内表面上，大端位于添加物料入口管外表面上且每个添加物料入口管上的所有喷孔的流通面积之和大于初级混合管的横截面面积。

9.根据权利要求2所述的多物料混合系统，其特征在于：初级混合管和混合管之间及混合管与出口管之间均采用榫槽面法兰连接，且每个法兰连接位置均采用密封圈进行密封。

10.根据权利要求2所述的多物料混合系统，其特征在于：所述流体通道的横截面中任意一边的边长≤流体通道长度/20。