CN112808053A - 一种静态混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静态混合器，其包括壳体、设置于壳体内的混合单元，所述混合单元包括导流柱、沿流体流动方向依次设置于导流柱上的至少一片单螺旋绞片及至少两组双螺旋绞片，所述双螺旋绞片由两片同向螺旋绞片组成。本发明提供的静态混合器，其通过不断的改变流体流动方式来完成均匀混合，使得流体混合更加均匀。

Description

一种静态混合器

技术领域

本发明属于流体混合技术领域，具体地说涉及一种静态混合器。

背景技术

静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。

静态混合器的工作原理，就是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件,增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流，层流时是“分割-位置移动-重新汇合”，湍流时，流体除上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，最终混合形成所需要的乳状液。之所以称之为“静态”混合器，是指管道内没有运动部件，只有静止元件。

常见的静态混合器的种类为SX型静态混合器，这种静态混合器其单元由交叉的横条按一定规律构成许多X型单元，技术特性：混合不均匀度数为s X≤1～5％，适用于粘度≤104厘泊的中高粘度液—液反应、混合、吸收过程或生产高聚物流体的混合、反应过程，处理量较大时使用效果更佳。但是这种静态混合器通过改变流体层流的方式来完成均匀混合，混合能力一般，无法满足气液混合等高均匀度的流体混合要求。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种静态混合器，通过不断改变流体流动方式来完成均匀混合，尤其适用于气液混合。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种静态混合器，其包括壳体、设置于壳体内的混合单元，所述混合单元包括导流柱、沿流体流动方向依次设置于导流柱上的至少一片单螺旋绞片及至少两组双螺旋绞片，所述双螺旋绞片由两片同向螺旋绞片组成。

进一步地，所述单螺旋绞片设置有一片，所述双螺旋绞片设置有偶数组，相邻组双螺旋绞片的螺旋方向相反。

优选的，所述双螺旋绞片设置有四组。

进一步地，所述单螺旋绞片的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸且单螺旋绞片与相邻双螺旋绞片中反向旋转的螺旋绞片沿各自螺旋方向交错设置，所述双螺旋绞片中螺旋绞片的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸且相邻双螺旋绞片中相互反向旋转的螺旋绞片沿各自螺旋方向交错设置。

进一步地，所述单螺旋绞片与导流柱之间设置有用于实现单螺旋绞片与导流柱固定连接的第一连接位点，所述第一连接位点使单螺旋绞片与导流柱之间形成第一间隙，所述双螺旋绞片与导流柱之间设置有用于实现双螺旋绞片与导流柱固定连接的第二连接位点，所述第二连接位点使双螺旋绞片与导流柱之间形成第二间隙。

进一步地，所述第一连接位点设置有至少两个且两个第一连接位点分别位于单螺旋绞片的顶底两端，所述第二连接位点对应双螺旋绞片中螺旋绞片设置有至少两个且两个第二连接位点分别位于螺旋绞片的顶底两端。

进一步地，所述单螺旋绞片上对应第一连接位点设置有用于改变流体方向以对第一连接位点处进行冲洗的第一导流槽，所述双螺旋绞片上对应第二连接位点设置有用于改变流体方向以对第二连接位点处进行冲洗的第二导流槽。

进一步地，所述第一导流槽与第二导流槽之间的连线与导流柱的轴向平行。

优选的，所述第一导流槽与第二导流槽均为弧形槽口。

进一步地，所述壳体包括筒体、固定于筒体一端的进口法兰、固定于筒体另一端的出口法兰，所述进口法兰与筒体、出口法兰之间形成用于容纳混合单元的容纳空腔，所述容纳空腔为柱形空腔，所述导流柱的两端对应进口法兰及出口法兰分别设置有用于将混合单元限定容纳空腔的固定部。

有益效果

本发明提出的静态混合器，与现有技术相比具有如下有益效果:

(1)当流体经过该静态混合器时，通过不断的改变流体流动方式(层流及湍流)来完成均匀混合，使得流体混合更加均匀，同时精确的螺旋绞片设计使静态混合器的压损不高于0.5Bar；

(2)通过单螺旋绞片及多组相反旋向的双螺旋绞片依次设置，使流体的分割和汇合效果较好，混合效率及均匀度较高；

(3)在流体流通量较大的情况下也可以实现连续、快速高效的混合，通过单螺旋绞片减缓进入静态混合器的流体冲击力，流体依次进入相反旋向的双螺旋绞片后不断改变流体的流向，可以将位于中心处的流体推向周边，将周边的流体推向中心处，从而获得良好的径向混合效果。

(4)单螺旋绞片及螺旋绞片上设置的导流槽，对单螺旋绞片与导流柱之间的接触位置、双螺旋绞片与导流柱之间接触位置的卫生死角进行有效清除，避免流体在卫生死角处残留。

(5)进口法兰、出口法兰与导流柱上对应的固定齿片相互配合，将混合单元限定于容纳空腔内，避免混合单元在容纳空腔内随流体的进入而转动。

附图说明

图1是本发明具体实施例1中静态混合器的结构示意图；

图2是本发明具体实施例1中静态混合器的正视图；

图3是图1中A-A处静态混合器的截面图；

图4是本发明具体实施例1中混合单元的轴测图；

图5是图4中B处局部放大图；

图6是本发明实施例1中混合单元的正视图；

图7是本发明实施例1中混合单元的俯视图。

附图中：100、壳体；110、筒体；120、进口法兰；130、出口法兰；200、混合单元；210、导流柱；220、单螺旋绞片；221、第一导流槽；230、双螺旋绞片；232、第二导流槽；241、第二间隙；250、固定齿片。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

具体实施例1

一种静态混合器，如图1-7所示，其包括壳体100、设置于壳体100内的混合单元200，混合单元200包括导流柱210、沿流体流动方向依次设置于导流柱210上的至少一片单螺旋绞片220及至少两组双螺旋绞片230。本实施例提出的静态混合器通过单螺旋绞片220的设计可以减缓进入流体的冲击力，使其顺利稳定地进入双螺旋绞片230进行混合。通过双螺旋绞片230的设计增加了流体湍流的效果，提高了流体的混合速率及混合均匀性。

具体的，双螺旋绞片230由两片同向螺旋绞片组成，两片螺旋绞片的起始位置不同且两片螺旋绞片起始位置相对于导流柱210轴线对称，两片螺旋绞片的螺距相等。

具体的，单螺旋绞片220设置有一片，双螺旋绞片230设置有偶数组，由于流体进入单螺旋绞片220与双螺旋绞片230时有压力损失，为了控制流体流经静态混合器的压力损失值，本实施例中，单螺旋绞片220设置有一片，双螺旋绞片230设置有四组，其作用在于保证液体与气体混合均匀的同时保持流经静态混合器的压力损失0.5Bar之内，使流体流经静态混合器符合规定的压损要求。

进一步地，相邻双螺旋绞片230的螺旋方向相反，这种设置方式使得流体经过相邻双螺旋绞片230后不断改变流体的流向，可以将位于中心处的流体推向周边，将周边的流体推向中心处，从而获得良好的径向混合效果。

本实施例中，单螺旋绞片220的螺旋方向为右旋，与之相邻的双螺旋绞片230中螺旋绞片的螺旋方向为右旋，与该双螺旋绞片230相邻的双螺旋绞片230中螺旋绞片的螺旋方向依次为左旋、右旋、左旋。

进一步地，单螺旋绞片220的底端与相邻双螺旋绞片230的顶端之间的间距大于双螺旋绞片230的底端与相邻双螺旋绞片230的顶端之间的间距，其作用在于流体与气体经单螺旋绞片220尽可能完全分散到相邻的双螺旋绞片230中，并依次经双螺旋绞片230进行混匀。各组双螺旋绞片230中，相邻双螺旋绞片230之间的间距相等。

优选的，单螺旋绞片220的底端与相邻双螺旋绞片230的顶端之间的间距为双螺旋绞片230的底端与相邻双螺旋绞片230的顶端之间的间距两倍。

进一步地，单螺旋绞片220的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸，使单螺旋绞片220的流体入口端与流体出口端的距离大于一个螺距，同时单螺旋绞片220与相邻双螺旋绞片230中反向旋转的螺旋绞片沿各自螺旋方向交错设置；双螺旋绞片230的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸。具体的，双螺旋绞片230中两个反向设置的螺旋绞片的流体入口端相对于流体出口端均向外延伸，螺旋绞片的流体入口端与流体出口端的距离大于一个螺距，同时相邻双螺旋绞片230中相互反向旋转的螺旋绞片220沿各自螺旋方向交错设置，上述设置的作用在于避免流体下落时冲出双螺旋绞片230，保证流体沿双螺旋绞片依次下落，进而保证流体之间在双螺旋绞片上的均匀混合。

进一步地，单螺旋绞片220与导流柱210之间设置有用于实现单螺旋绞片220与导流柱210固定连接的第一连接位点，第一连接位点使单螺旋绞片220与导流柱210之间形成第一间隙，双螺旋绞片230与导流柱210之间设置有用于实现双螺旋绞片230与导流柱210固定连接的第二连接位点，第二连接位点使双螺旋绞片230与导流柱210之间形成第二间隙241，第一间隙及第二间隙241说明了单螺旋绞片220与导流柱210之间、双螺旋绞片230与导流柱210之间并非贴合固定，其作用在于降低单螺旋绞片220与导流柱210之间、双螺旋绞片230与导流柱210之间的连接死角面积，降低流体在单螺旋绞片220与导流柱210之间、双螺旋绞片230与导流柱210之间接触位置的残存量，降低了后续工序的死角清洁工作量。

进一步地，第一连接位点设置有至少两个且两个第一连接位点分别位于单螺旋绞片220的顶底两端，第二连接位点对应双螺旋绞片230中螺旋绞片设置有至少两个且两个第二连接位点分别位于螺旋绞片的顶底两端。

单螺旋绞片220上对应第一连接位点设置有用于改变流体方向以对第一连接位点处进行冲洗的第一导流槽221，双螺旋绞片230上对应第二连接位点设置有用于改变流体方向以对第二连接位点处进行冲洗的第二导流槽232，第一导流槽221与第二导流槽232起到了流体导流的作用。

进一步地，第一导流槽221与第二导流槽232之间的连线与导流柱210的轴向平行，保证流体自上而下进入第一导流槽221及第二导流槽232的冲击力较大，进而保证对对应的第一连接位点处或第二连接位点处的冲洗作用较大。

优选的，第一导流槽221与第二导流槽232均为弧形槽口，该弧形槽口开口角度分别朝向第一连接位点及第二连接位点处，当流体下落时受弧形槽口的作用改变流体的方向，使之向对应的第一连接位点或第二连接位点处进行冲洗，对单螺旋绞片220与导流柱210之间的接触位置、双螺旋绞片230与导流柱210之间接触位置的卫生死角进行有效清除，避免流体在卫生死角处残留。

本实施例中，第一连接位点设置有三个，三个第一连接位点分别位于单螺旋绞片220的顶底两端及中心处，在尽可能减小单螺旋绞片220与导流柱210之间接触面积的基础上，提高单螺旋绞片220与导流柱210之间的连接稳定性，保证单螺旋绞片220与导流柱210之间的连接处不会在流体的冲击下发生断裂，实现混合单元200耐高压水冲击的作用，进而提高混合单元200整体结构的稳定性及静态混合器的使用寿命。第一导流槽221分别对应三个位置的第一连接位点设置，其中，第一导流槽221对应单螺旋绞片220顶底两端的第一连接位点分别设置一个，第一导流槽221对应单螺旋绞片220中心处的第一连接位点设置有两个，两个第一导流槽221分别位于单螺旋绞片220中心处第一连接位点的两侧，实现对单螺旋绞片220中心处第一连接位点两侧死角的冲洗，有效防止残存的流体腐蚀单螺旋绞片220。同理，第二连接位点对应双螺旋绞片230中螺旋绞片设置有三个，三个第二连接位点分别位于螺旋绞片的顶底两端及中心处，在尽可能减小螺旋绞片与导流柱210之间接触面积的基础上，提高螺旋绞片与导流柱210之间的连接稳定性，保证螺旋绞片与导流柱210之间的连接处不会在流体的冲击下发生断裂，实现混合单元200耐高压水冲击的作用，进而提高混合单元200整体结构的稳定性及静态混合器的使用寿命。第二导流槽232分别对应三个位置的第二连接位点设置，其中，第二导流槽232对应螺旋绞片顶底两端的第二连接位点分别设置二个，第二导流槽232对应螺旋绞片中心处的第二连接位点设置有两个，两个第二导流槽232分别位于螺旋绞片中心处第二连接位点的两侧，实现对螺旋绞片中心处第二连接位点两侧死角的冲洗，有效防止残存的流体腐蚀螺旋绞片。

进一步地，壳体100包括筒体110、固定于筒体110一端的进口法兰120、固定于筒体110另一端的出口法兰130，进口法兰120与筒体110、出口法兰130之间形成用于容纳混合单元200的容纳空腔，容纳空腔为柱形空腔。

进一步地，导流柱210的两端对应进口法兰120及出口法兰130分别设置有用于固定导流柱210避免导流柱210在容纳空腔内晃动的固定部。

具体的，该固定部为环绕导流柱210顶底两端均匀设置的多条固定齿片250。本实施例中，固定齿片250设置有三条。进口法兰120、出口法兰130将导流柱210上对应的固定齿片250相互配合，将混合单元200限定于容纳空腔内，并避免导流柱210在容纳空腔内随流体的进入而发生晃动的问题。

具体的，该固定齿片250与筒体110内壁的距离为0.5-1mm，当流体经进口法兰120进入时具有较大的冲击力，该固定齿片250与筒体110内壁之间设置的距离可以消除流体进入筒体110内的部分冲击力，避免了混合单元200因较大流体冲击力造成损坏的情况发生。

上述导流柱210、单螺旋绞片220及双螺旋绞片230的规格尺寸可以根据对应的筒体110尺寸而进行灵活调整。

使用时，流体通过筒体110的顶部进入容纳空腔，当进入单螺旋绞片220上时，受单螺旋绞片220的流线型结构对流体的冲击力进行缓解，流体顺着单螺旋绞片220进入双螺旋绞片230中，整个过程流阻较小，不发生阻塞，同时双螺旋绞片230增加了流体层流运动的速度梯度或者形成湍流，层流时是“分割—位置移动—重新汇合”，湍流时，流体除了上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，尤其对气液混合具有较佳的效果。流体就这样在静态混合器中不断被单螺旋绞片220、双螺旋绞片230切割、剪切、旋转和重新混合，最终形成所需要的混合流体，实现了连续、高效、快速的混合过程。

本发明通过不断改变流体的流动的方式(层流及湍流)来完成均匀的混合过程，其中精确的单螺旋绞片220与双螺旋绞片230的设计使静态混合器的压损不高于0.5Bar。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种静态混合器，其特征在于，包括壳体、设置于壳体内的混合单元，所述混合单元包括导流柱、沿流体流动方向依次设置于导流柱上的至少一片单螺旋绞片及至少两组双螺旋绞片，所述双螺旋绞片由两片同向螺旋绞片组成。

2.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述单螺旋绞片设置有一片，所述双螺旋绞片设置有偶数组，相邻组双螺旋绞片的螺旋方向相反。

3.根据权利要求2所述的静态混合器，其特征在于，所述双螺旋绞片设置四组。

4.根据权利要求2所述的静态混合器，其特征在于，所述单螺旋绞片的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸且单螺旋绞片与相邻双螺旋绞片中反向旋转的螺旋绞片沿各自螺旋方向交错设置，所述双螺旋绞片中螺旋绞片的流体入口端相对于流体出口端沿螺旋方向向外延伸且相邻双螺旋绞片中相互反向旋转的螺旋绞片沿各自螺旋方向交错设置。

5.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述单螺旋绞片与导流柱之间设置有用于实现单螺旋绞片与导流柱固定连接的第一连接位点，所述第一连接位点使单螺旋绞片与导流柱之间形成第一间隙，所述双螺旋绞片与导流柱之间设置有用于实现双螺旋绞片与导流柱固定连接的第二连接位点，所述第二连接位点使双螺旋绞片与导流柱之间形成第二间隙。

6.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述第一连接位点设置有至少两个且两个第一连接位点分别位于单螺旋绞片的顶底两端，所述第二连接位点对应双螺旋绞片中螺旋绞片设置有至少两个且两个第二连接位点分别位于螺旋绞片的顶底两端。

7.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述单螺旋绞片上对应第一连接位点设置有用于改变流体方向以对第一连接位点处进行冲洗的第一导流槽，所述双螺旋绞片上对应第二连接位点设置有用于改变流体方向以对第二连接位点处进行冲洗的第二导流槽。

8.根据权利要求7所述的静态混合器，其特征在于，所述第一导流槽及第二导流槽之间的连线与导流柱的轴向平行。

9.根据权利要求7所述的静态混合器，其特征在于，所述第一导流槽与第二导流槽均为弧形槽口。

10.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述壳体包括筒体、固定于筒体一端的进口法兰、固定于筒体另一端的出口法兰，所述进口法兰与筒体、出口法兰之间形成用于容纳混合单元的容纳空腔，所述导流柱的两端对应进口法兰及出口法兰分别设置有用于将固定导流柱以避免导流柱在容纳空腔内晃动的固定部。

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