CN114452852B - 一种管道混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道混合器。该混合器包括管体和法兰；所述管体内包括中心轴，所述中心轴上设置至少一组混流组件，所述混流组件依次包括右螺旋叶轮、多孔剪切叶轮和左螺旋叶轮；所述多孔剪切叶轮由两个以上的叶片构成，叶片之间有重叠交错的缝隙，叶片上开有若干小孔。本发明的管道混合器，通过增加流体的多次反向扭转及在设备内件中的停留时间，增加多种流体之间的接触与混合，达到提升混合效果的目的。

Description

一种管道混合器

技术领域

本发明属于流体混合装置技术领域，具体涉及一种管道混合器。

背景技术

管道混合器是使流体在管道内流过时，通过某一构件或混合元件的作用而达到均匀混合的目的，是一种无任何机械运动部件的混合器。工业上常采用的管道混合器有静态挡板式、孔板式、三通式混合器等几种型式。常见的静态螺旋片式混合器，是在多孔板、异形板式混合器上发展而来，每节混合器有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，分左旋和右旋两种。相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。但这类管道混合器对于多种流体的混合程度取决于流体的粘度、流速等因素，往往不能达到很好的混合效果。

专利CN201910976504.X公布了一种静态混合器，该混合器内相邻左螺旋板和右螺旋板交替固定连接，且相互靠近的侧壁呈垂直设置，在管体内固定连接若干垂直于左螺旋板或右螺旋板曲面的扰流杆以提升混合效果。但该混合器对于流速较大的流体，其混合效果有限。

专利CN201510126433.6提供了一种防止结疤的静态混合器，该混合器内部设置多组折流挡板和压缩空气喷头，通入压缩空气促使管内物料流动产生旋流。但该混合器需要外接压缩空气，提高了设备成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道混合器，通过增加流体的多次反向扭转及在设备内件中的停留时间，增加多种流体之间的接触与混合，达到提升混合器混合效果的目的。

本发明为了实现上述目的，提供了一种管道混合器，技术方案如下：

一种管道混合器，其特征在于，包括管体和法兰；所述管体内包括中心轴，所述中心轴上设置至少一组混流组件，所述混流组件依次包括右螺旋叶轮、多孔剪切叶轮和左螺旋叶轮；所述多孔剪切叶轮由两个以上的叶片构成，叶片之间有重叠交错的缝隙，叶片上开有若干小孔。

进一步地，所述的混流组件为两组以上。两组以上的混流组件中，相邻的混流组件之间还可以包括多孔剪切叶轮。

进一步地，所述多孔剪切叶轮上开设小孔的孔径一般为1~3cm，叶片的开孔率一般为40%~75%。

进一步地，所述管体的两端设置法兰，用于与管道连接。所述管体与法兰相连，作为流体运动的通道。

进一步地，所述的中心轴与左螺旋叶轮、多孔剪切叶轮和右螺旋叶轮中心同轴连接，贯穿于整个法兰之间。

进一步的，所述的中心轴在混流组件的外侧还设置有左旋叶片和右旋叶片。左旋叶片与混流组件的右螺旋叶轮相邻，右旋叶片与混流组件的左螺旋叶轮相邻。

进一步地，所述右旋叶片为固定在法兰内的若干叶片，叶片呈向右旋状；所述左旋叶片为固定在法兰内的若干叶片，叶片呈向左旋状；左旋叶片和右旋叶片由中心轴固定连接。

进一步地，所述左螺旋叶轮呈向左螺旋缠绕中心轴的固定轮片，其直径与管体内径相同，左螺旋叶轮（轴向）长度与管体内径比为6~1:1；右螺旋叶轮呈向右螺旋缠绕中心轴的固定轮片，直径与管体内径相同，右螺旋叶轮（轴向）长度与管体内径比为6~1:1。本发明中，所述的左螺旋、左旋、右螺旋、右旋为本领域熟知的技术术语，即均是从静态混合器的同一端看去所得出的结构。

进一步地，所述左（右）螺旋叶轮在与两端法兰内的右（左）旋叶片连接时，螺旋叶轮和叶片的旋转方向相反。

进一步地，所述中心轴为贯通整个管道混合器的同轴实心杆，与两端法兰内的叶轮中心轴相连，中心轴直径与管体内径比为0.1~0.4:1。

进一步地，所述混合器还包括双层中空球。所述双层中空球的外层中空球位于左螺旋叶轮或右螺旋叶轮内侧，并通过固定杆固定在中心轴和管体之间。所述双层中空球由两层空心球体和固定杆组成，外层中空球直径与管体内径比为0.45~0.3:1，表面孔径较大，开孔率为60~85%，外层中空球的壳体上有同轴的固定杆，用于将双层中空球固定在管体与中心轴之间。内层中空球直径与管体内径比为0.4~0.2:1，表面孔径较小，表面开孔率为55~80%，其与外层中空球的孔径比为1:2.5~4。

进一步地，所述双层中空球中的内层中空球为活动球体。

进一步地，所述双层中空球的数量和位置在管道混合器中不具有唯一性，可根据实际需求和要达到的混合效果增加数量或间隔。

本发明中，所述的“左”、“右”、“若干”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供的静态混合器用于气液混合以及低粘度的液液混合时，具有很好的混合效果。气液混合体系或低粘度的液液混合体系，更易具有较好的撞击、剪切、分散效果，且不会发生堵塞和黏连等现象。

与现有技术相比，本发明的静态混合器具有以下有益效果：

1、本发明提供静态混合器包括三种叶轮。第一种是横向固定的叶片，分别位于两端法兰内，一端为右旋叶片，一端为左旋叶片，该叶轮一方面起到固定静态混合器的作用，一方面为流体提供初始扭矩，使横向流动的流体发生径向偏移；第二种是与横向固定叶片方向垂直的螺旋叶轮，该螺旋叶轮通过中心轴固定在罐体内，可设置两段或两段以上，相邻两段之间的旋转方向相反，且同时与固定叶片提供的初始扭矩方向相反，该组螺旋叶轮用于增加流体的转动，使混合流体撞击管体后沿螺旋叶轮旋转，加剧混合程度；第三种为多孔剪切叶轮，该叶轮利用自身及叶轮上的小孔洞将混合流体再一次撞击、分散，并将流体的运动方向向横向归拢。本发明所述的管道混合器通过连续的、不同方向的扭转、撞击、分散，使得气液分子在环道内不断的相互接触、碰撞，有效提高流体相互之间的交融，较普通混合器的混合效果明显增强。

2、本发明的管道混合器中优选还设有若干个双层中空球，双层中空球固定于中心轴和管体之间，位于螺旋叶轮内侧，该双层中空球由两个多空中空球组成。流体在旋转叶轮的作用下运动，撞击双层中空球，使混合流体的部分从外层中空球的大孔分散并进入内部，由于内层多孔中空球是活动的，又会有部分流体通过内层多空中空球的小孔进入到内部，并在内部形成涡流，为流体增加了停留时间，同时带动小的中空球运动、碰撞，内部液体在后续流体的冲击下带出，经过多层的孔分散并最终与流体主体汇合进入下一段旋转叶轮中混合。由于双层中空球的结构，使得混合液体在球体内部有短暂的保留时间，增加多种流体之间的接触时间，而运动的内层中空球又同时能增加流体之间的震动，提高了流体的均匀混合性。

附图说明

图1是本发明的管道混合器示意图。

图中标记：1-法兰，2-管体，3-右旋叶片，4-左旋叶片，5-中心轴，6-左螺旋叶轮，7-右螺旋叶轮，8-多孔剪切叶轮，9-双层中空球。

图2是本发明中双层中空球的效果图。

图中标记：91-外层中空球，92-内层中空球，93-固定杆，94-小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的管道混合器作进一步说明，以下实例用于说明本发明，但并不构成对本发明的限制。

如图1至图2所示，本发明的一种管道混合器主要包括法兰1，管体2，右旋叶片3，左旋叶片4，中心轴5，左螺旋叶轮6，右螺旋叶轮7，多孔剪切叶轮8，双层中空球9。管体2两端设有一对法兰1，管道混合器通过法兰1与管道连接；两端法兰1通过中心轴5固定并连接；一端法兰1内固定有右旋叶片3，与右旋叶片3同轴相连的中心轴5上，设有左螺旋叶轮6，使得管体2与左螺旋叶轮6之间形成一段向左螺旋的通道；左螺旋叶轮6另一端与多孔剪切叶轮8相连，多孔剪切叶轮8上设有4个叶片，叶片之间重叠交错，叶片上有小孔；多孔剪切叶轮8的另一侧与右螺旋叶轮7相连，右螺旋叶轮7的直径、长度与左螺旋叶轮6相同，但螺旋方向相反；在左螺旋叶轮6和右螺旋叶轮7与管体2之间，分别固定设置两个双层中空球。右螺旋叶轮7与另一端的法兰1相连，法兰内固定设有左旋叶片4。

本发明的管道混合器连接到管道上后，首先，混合流体经过法兰1上的右旋叶片3，会在径向上产生一个初始扭矩，使撞击到右旋叶片3上的流体偏离轴心向径向移动，但进入左螺旋叶轮6，接近管体1的流体撞击管壁，又对流体产生了一个反向的扭矩，流体由于两侧相反方向的扭转形成了一个对冲混合；经过两次扭转的混合流体经过双层中空球9，有部分混合流体被外层中空球91的大孔分散并进入内部，然后由于内层活动的中空球与流体发生撞击，使得混合流体又有部分从内层中空球92的小孔进入内部，并在内部形成涡流，带动内层中空球92运动、震荡，混合流体不仅随着内层中空球92的震动而增加了混合程度，还为混合液体提供了短暂的保留时间，增加了多种流体之间的接触时间，双层中空球9内部液体在后续混合液冲击下带出，再一次经过多层孔的分散并最终与混合流体汇合后进入左螺旋叶轮6中；汇合后的流体撞击多孔剪切叶轮8，流体在多孔剪切叶轮8的孔作用下，发生横向位移，流体方向类似于初始进入管道混合器时的方向；随后进入右螺旋叶轮7和双层中空球9，继续进入下一次混合，混合过程与进入左螺旋叶轮6和双层中空球9的过程相似，形成一股向右旋转的混合流体；最终混合流体经过另一端法兰1上的左旋叶片4。使得右旋流体产生向左旋转的扭矩，重新将流体的方向向轴心偏移，流入主体管道。此时，混合流体经过多次的扭转、碰撞、分散、聚拢，达到了充分混合的效果，较一般只经过交替扭转的管道混合器的混合效果明显提升。

本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所述的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种管道混合器，其特征在于，包括管体和法兰；所述管体内包括中心轴，所述中心轴上设置至少一组混流组件，所述混流组件依次包括右螺旋叶轮、多孔剪切叶轮和左螺旋叶轮；所述多孔剪切叶轮由两个以上的叶片构成，叶片之间有重叠交错的缝隙，叶片上开有若干小孔；所述管道混合器还包括双层中空球，双层中空球位于左螺旋叶轮或右螺旋叶轮内侧，通过固定杆固定在中心轴和管体之间，且所述双层中空球的壳体上开有小孔；

所述双层中空球由两层空心球体和固定杆组成，外层中空球的壳体上设有同轴的固定杆，用于将双层中空球固定在管体与中心轴之间；外层中空球的表面开孔率为60~85%，内层中空球的表面开孔率为55~80%；所述双层中空球中的内层中空球为活动球体；

所述多孔剪切叶轮上叶片的开孔率为40~75%。

2.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的混流组件为两组以上。

3.根据权利要求2所述的管道混合器，其特征在于，相邻的两组混流组件之间还包括多孔剪切叶轮。

4.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述中心轴在混流组件的外侧设置左旋叶片和右旋叶片。

5.根据权利要求4所述的管道混合器，其特征在于，所述的左旋叶片与混流组件的右螺旋叶轮相邻，所述的右旋叶片与混流组件的左螺旋叶轮相邻。

6.根据权利要求4所述的管道混合器，其特征在于，所述右旋叶片为固定在法兰内的若干叶片，叶片呈向右旋状；所述左旋叶片为固定在法兰内的若干叶片，叶片呈向左旋状。

7.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述左螺旋叶轮呈向左螺旋缠绕中心轴的固定轮片，右螺旋叶轮呈向右螺旋缠绕中心轴的固定轮片。

8.根据权利要求7所述的管道混合器，其特征在于，所述左螺旋叶轮的直径与管体内径相同，长度与管体内径比为6~1:1；所述右螺旋叶轮的直径与管体内径相同，长度与管体内径比为6~1:1。

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