CN114307707A - 一种四角转子混合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种四角转子混合器，包括腔体、位于腔体中的四角转子、位于四角转子的中间孔的偏心轴、以及位于腔体上部的端盖，所述腔体的内轮廓呈六段依次首尾相连的外凸圆弧和内凹圆弧，所述腔体的三个内凹处两侧分别设置有导流孔；所述四角转子的前后两个端面上设有端面密封结构，所述四角转子的四个叶尖处分别设有径向密封结构。本发明四角转子混合器，能够利用旋转时各腔室容积的增大或减少实现对待混合流体的吸入排出。四角转子在腔室转动时，使得各腔室的容积产生周期变化，从而实现对待混合相的泵送，同时待混合相在腔室中由转子扰动产生涡流增强了混合效果，实现了泵送功能与混合功能于一体，使得混合系统变得简单紧凑。

Description

一种四角转子混合器

技术领域

本发明涉及混合器技术领域，尤其是涉及一种四角转子混合器。

背景技术

混合器根据是否需要提供外部扰动分为被动式混合器和主动式混合器。 其中被动式混合器是通过设计各种通道结构，促使流体在通道中流动时产 生自我扰动，分散或旋转促使流体间相互交叉穿透，从而实现扩散距离的 缩短和接触面积的扩大，它的结构通常十分复杂，加工过程比较困难，同 时微通道内的阻力也较大。主动式混合器是依靠外部能量的输入，导致通 道内流体流动的絮乱，促进流体的接触，进而实现流体的混合，具有较好的可控性的特点，但是现有的混合器，无论主动式混合器还是被动式混合 器，它们都需要额外的泵送装置来输送待混合流体，混合系统整体比较复 杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四角转子混合器，其结构简单紧凑，实现 了泵送功能与混合功能于一体。

根据本发明的目的，本发明提供一种四角转子混合器，包括腔体、位 于腔体中的四角转子、位于四角转子的中间孔的偏心轴、以及位于腔体上 部的端盖，所述腔体的内轮廓呈六段依次首尾相连的外凸圆弧和内凹圆弧， 所述腔体的三个内凹处两侧分别设置有导流孔；所述四角转子的前后两个 端面上设有端面密封结构，所述四角转子的四个叶尖处分别设有径向密封 结构。

进一步地，所述端面密封结构包括围成四边形的四条转子密封片，所 述四角转子的端面上设有用于放置所述转子密封片的沟槽。

进一步地，所述转子密封片的横截面为梯形，所述沟槽为与所述转子 密封片相配合的梯形结构，所述转子密封片的长底边位于所述沟槽内部底 部。

进一步地，所述径向密封结构包括径向密封柱，所述四角转子的连接 处设有用于放置所述密封柱的柱槽。

进一步地，所述四角转子的侧壁与所述腔体的内凹处的内壁恒保持一 处线接触，所述密封柱与所述腔体内壁之间恒具有间隙。

进一步地，所述密封柱位于相邻的两条所述转子密封片的交接处，所 述转子密封片的端面与所述密封柱的端面位于同一平面内。

进一步地，所述腔体的开口端面设有端面密封片，所述腔体的端面设 有用于放置所述端面密封片的密封槽，所述端面密封片和所述密封槽的形 状与所述腔体的内轮廓线形状相同，所述密封槽外周均布设置有用于连接 所述腔体和所述端盖的螺栓孔。

进一步地，所述导流孔包括一个进口孔和一个出口孔，同一圆周方向 中位于同侧的所述导流孔为同一类型的孔道，所述导流孔的孔道类型由所 述四角转子的转动方向决定，所述导流孔外部连接有导管，所述导管上设 有截止阀。

进一步地，所述偏心轴的一端与腔体底部转动连接，所述偏心轴的另 一端从所述端盖穿出并与外部传动机构传动连接。

进一步地，所述腔体内壁的型线的参数方程表达式为：

其中，(r－k)为偏心距，R为创成半径，

为形状参数，

t为参 变量；

所述四角转子的型线的参数方程表达式为：

其中，e＝r-k，e即偏心轴的偏心距，R为创成半径，v为参变量。

本发明的技术方案四角转子混合器，振动小，噪音低，能够利用旋转 时各腔室容积的增大或减少实现对待混合流体的吸入排出。四角转子在腔 室转动时，使得各腔室的容积产生周期变化，从而实现对待混合相的泵送， 同时待混合相在腔室中由转子扰动产生涡流增强了混合效果，与现有混合 器相比，其结构简单紧凑，实现了泵送功能与混合功能于一体，使得混合 系统变得简单紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明的四角转子混合器的结构示意图；

图2是本发明的四角转子混合器的端面结构示意图；

图3是本发明的端面结构示意图图2中A的放大视图；

图4是本发明的端面结构示意图图2中B的放大视图；

图5是本发明的端面结构示意图图2中C的放大视图；

图6是本发明的端面结构示意图图2中D的放大视图；

图7是本发明的端面结构示意图图2中E的放大视图；

图8是本发明的四角转子端面密封结构的横截面示意图；

图9是本发明的四角转子径向密封结构的示意图；

图10是本发明的四角转子混合器开始运转，截止阀关闭时，导流孔的 流向示意图；

图11是本发明的四角转子混合器截止阀开启时的混合原理示意图；

图12是本发明的四角转子混合器的一个剖视示意图；

图13是本发明的四角转子混合器的轴测结构示意图；

图中，1、腔体；2、四角转子；3、偏心轴；4、端盖；5、导流孔；501、 进口孔；502、出口孔；6、转子密封片；7、沟槽；8、密封柱；9、柱槽； 10、端面密封片；11、密封槽；12、螺栓孔；13、导管；14、截止阀；15、 轴承。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定 的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示 相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明 的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此 外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接； 可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的 连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示-图13所示：

一种四角转子混合器，包括腔体1、位于腔体中的四角转子2、位于四 角转子2的中间孔的偏心轴3、以及位于腔体1上部的端盖4，腔体1的内 轮廓呈六段依次首尾相连的外凸圆弧和内凹圆弧，腔体1的三个内凹处的 两侧分别设置有导流孔5，偏心轴3的一端与腔体1底部转动连接，偏心轴 3的另一端从端盖4穿出并与外部传动机构传动连接。

如图1所示，四角转子2每个面与腔体1之间形成一个气室，以偏心 轴3从0°转到4×360°为一个完整周期，即偏心轴3转四圈，四角转子2 才转一圈，周而复始。四角转子2每个面上的容积完成六次变化，单个容 积的时序为：吸气→排气→吸气→排气→吸气→排气。

如图2和图4所示，四角转子2的前后两个端面上设有端面密封结构， 四角转子2的四个叶尖处分别设有径向密封结构。

端面密封结构包括围成四边形的四条转子密封片6，四角转子2的端面 上设有用于放置转子密封片的沟槽7。每条转子密封片6分别与对应的四角 转子2的每个侧面的边缘平行设置，四个转子密封片6为围成四边形的结 构，每个转子密封片6为直线形。每条转子密封片6保持在沟槽7中。

如图8所示，本实施例中，转子密封片6的横截面为等腰梯形，沟槽7 为与转子密封片6相配合的梯形结构。转子密封片6与端盖4接触的顶面 较窄，位于沟槽7中的底面较宽，如此以保证四角转子2在腔体1中转动 时，转子密封片6紧密地贴合端盖4与四角转子2，而实现更好的密封效果。

如图9所示，径向密封结构包括径向密封柱8，四角转子2的连接处设 有用于放置密封柱8的柱槽9。

密封柱8位于相邻的两条转子密封片6的交接处，相邻的密封片的端部 与密封柱8的外圆柱接触，转子密封片6的端面与密封柱8的端面位于同一平 面内。密封柱8保持在圆形柱槽9中，四角转子2在腔体1中转动时，四个密 封柱8与腔体1内壁接触，密封柱8本身在柱槽9中转动，摩擦方式为滚动摩 擦，以减少径向密封柱8的磨损。

如图7所示，四角转子2的侧壁与腔体1的内凹处的内壁恒保持一处 线接触。如图3－图6所示，密封柱8与腔体1内壁之间恒保持一定间隙。

如图2所示，腔体1的开口端面设有端面密封片10，腔体1的端面设有用 于放置端面密封片10的密封槽11，端面密封片10和密封槽11的形状与腔体1 的内轮廓线形状相同，端面密封片10和密封槽11的形状均为三段外凸圆弧 首尾连接内凹圆弧，该形状与三瓣形的腔体型线较为接近。密封槽11外周 均布设置有用于连接腔体1和端盖4的螺栓孔12。

导流孔5包括一个进口孔501和一个出口孔502，同一圆周方向中位于 同侧的导流孔5为同一类型的孔道，导流孔5的孔道类型由四角转子2的 转动方向决定，导流孔5外部连接有导管13，导管13上设有截止阀14。

上述实施例中，腔体1内壁的型线的参数方程表达式为：

其中，(r－k)为偏心距，R为创成半径，

为形状参数，

t为参 变量；

四角转子2的型线的参数方程表达式为：

其中，e＝r-k，e即偏心轴的偏心距，R为创成半径，v为参变量。

如图10所示，本发明的四角转子混合器开始运转，截止阀14关闭时， 导流孔5中的流向示意图，腔体型线三个内凹处设置有导流孔5，内凹处左 右各设置一个导流孔5，导流孔5与腔体1的开口端面平行。内凹处左右两 处分别设有一个导流孔5，一个为进口孔501，一个为出口孔502，对于同 一腔体中的导流孔5而言，同一圆周方向中在同侧的导流孔5为同一类型 的孔道(进口孔/出口孔)，孔道类型由四角转子的转动方向决定。

如图10所示，是本发明的四角转子逆时针旋转时的一个示例，转子逆 时针转动时，腔室V₁、V₂、V₃、V₄和V₅的容积变化趋势分别为：增大、减小、 减小、增大、减小，腔室V₁、V₂、V₃、V₄和V₅内的压力变化趋势为：减小、 增大、增大、减小、增大。腔室V₁中存在负压，外部的待混合相经导流孔 流入腔V₁，腔室V₅中的待混合相被转子挤压经导流孔5排出。

当四角转子2逆时针转动一定角度后，腔室V₂中的压力及待混合相的 流动情况与腔室V₁一致，腔室V₃中的压力及待混合相的流动情况与腔室V₂一致，由此类推，导流孔左侧的孔道类型为进口孔，导流孔5右侧的孔道 类型为出口孔。

如图11所示，是本发明的四角转子混合器的混合原理示意图，当本发 明的四角转子混合器开始运转，截止阀14关闭，导管13通道通畅，输送 开始，待各个腔室中充满待混合相时，截止阀14开启，导管13通道受阻， 输送停止，而四角转子2仍在腔体中转动，此时被四角转子2分隔开的各 个腔室V₁、V₂、V₃、V₄和V₅的容积变化趋势分别为:增大、减小、减小、增大、减小，腔室V₁、V₂、V₃、V₄和V₅内的压力变化趋势为：减小、增大、增 大、减小、增大。因此，腔室V₁中存在负压，旁边压力较大的V₂和V₅中的 待混合相向V₁中补充流入；腔室V₂、V₃中存在高压，腔V₄中存在负压，腔 室V₂、V₃之间的待混合相分散流动，腔室V₃中的待混合相向腔室V₄中补充 流入。本发明的四角转子混合器促使各个腔室之中的待混合相在腔体中发 生自我扰动、分散、交叉穿透，从而实现迅速混合。

如图12和图13所示，偏心轴3的一端与腔体底部转动装配、偏心轴3 的另一端从端盖4穿出并与外部传动机构传动装配，需要说明的是，此处 外部传动机构指代任意动力传输机构，包括但不限于电机，本发明图示中 没有画出外部传动结构。偏心轴3与端盖、腔体底部、四角转子孔之间的 转动副均设置有轴承15以减少摩擦。

本发明四角转子混合器优势明显，四角转子2在腔室1转动时，使得 各腔室1的容积产生周期变化，从而实现对待混合相的泵送，同时待混合 相在腔室中由转子扰动产生涡流增强了混合效果，与现有混合器相比，其 结构简单紧凑，实现了泵送功能与混合功能于一体。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种四角转子混合器，其特征在于，包括腔体、位于腔体中的四角转子、位于四角转子的中间孔的偏心轴、以及位于腔体上部的端盖，所述腔体的内轮廓呈六段依次首尾相连的外凸圆弧和内凹圆弧，所述腔体的三个内凹处两侧分别设置有导流孔；所述四角转子的前后两个端面上设有端面密封结构，所述四角转子的四个叶尖处分别设有径向密封结构。

2.根据权利要求1所述四角转子混合器，其特征在于，所述端面密封结构包括围成四边形的四条转子密封片，所述四角转子的端面上设有用于放置所述转子密封片的沟槽。

3.根据权利要求2所述四角转子混合器，其特征在于，所述转子密封片的横截面为梯形，所述沟槽为与所述转子密封片相配合的梯形结构，所述转子密封片的长底边位于所述沟槽内部底部。

4.根据权利要求2所述四角转子混合器，其特征在于，所述径向密封结构包括径向密封柱，所述四角转子的连接处设有用于放置所述密封柱的柱槽。

5.根据权利要求4所述四角转子混合器，其特征在于，所述四角转子的侧壁与所述腔体的内凹处的内壁恒保持一处线接触，所述密封柱与所述腔体内壁之间恒具有间隙。

6.根据权利要求4所述四角转子混合器，其特征在于，所述密封柱位于相邻的两条所述转子密封片的交接处，所述转子密封片的端面与所述密封柱的端面位于同一平面内。

7.根据权利要求1所述四角转子混合器，其特征在于，所述腔体的开口端面设有端面密封片，所述腔体的端面设有用于放置所述端面密封片的密封槽，所述端面密封片和所述密封槽的形状与所述腔体的内轮廓线形状相同，所述密封槽外周均布设置有用于连接所述腔体和所述端盖的螺栓孔。

8.根据权利要求1所述四角转子混合器，其特征在于，所述导流孔包括一个进口孔和一个出口孔，同一圆周方向中位于同侧的所述导流孔为同一类型的孔道，所述导流孔的孔道类型由所述四角转子的转动方向决定，所述导流孔外部连接有导管，所述导管上设有截止阀。

9.根据权利要求1所述四角转子混合器，其特征在于，所述偏心轴的一端与腔体底部转动连接，所述偏心轴的另一端从所述端盖穿出并与外部传动机构传动连接。

10.根据权利要求1所述四角转子混合器，其特征在于，所述腔体内壁的型线的参数方程表达式为：

其中，(r－k)为偏心距，R为创成半径，

为形状参数，

t为参变量；

所述四角转子的型线的参数方程表达式为：

其中，e＝r-k，e即偏心轴的偏心距，R为创成半径，v为参变量。

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