CN115228313A - 一种气体混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于气体混合技术领域，尤其涉及一种气体混合装置，所述气体混合装置包括：第一混合部，所述第一混合部包括第一混合腔和多个进气口，多个所述进气口分别与所述第一混合腔连通，用于引进待混合的气体；第二混合部，所述第二混合部包括多个相互独立的气流微通道，且多个所述气流微通道的入口分别与所述第一混合腔连通；第三混合部，所述第三混合部包括第二混合腔和出气口，多个所述气流微通道的出口分别与所述第二混合腔连通，所述出气口与所述第二混合腔连通，用于引出混合后的气体。进入所述气体混合装置的气体依次进入所述第一混合部、所述第二混合部、所述第三混合部。本发明的气体混合装置解决了现有的气体混合装置在混合气体中出现的混气效率低、投入成本高以及存在安全隐患的问题。

Description

一种气体混合装置

技术领域

本发明涉及气体混合技术领域，尤其涉及一种气体混合装置。

背景技术

混合气体指的是由源气体和稀释气体按一定比例混合成的气体。混合气体的用途广泛，可用于仪表精度分析、医疗消毒、电子元件的制造、焊接防护和热处理等领域。对于制冷设备业而言，常用氦氮混合气体作为示踪气体进行检漏。目前，工业上常见的混气方式及存在的问题如下：1.自然混气法：混气耗时长，需配备大量的储气罐才能满足需求，占地面积大，投入成本高，且涉及高压缓存，存在安全隐患。2.旋转/加热混气法：需搭配重型机械旋转机构或大功率加热机构进行混气，投入成本高，存在安全隐患。因此迫切需要一种轻便的，安全性高的低成本快速混气产品来解决此类问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种气体混合装置，用以解决现有的气体混合装置在混合气体中出现的混气效率低、投入成本高以及存在安全隐患的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明提出了一种气体混合装置，所述气体混合装置包括：

第一混合部，所述第一混合部包括第一混合腔和多个进气口，多个所述进气口分别与所述第一混合腔连通，用于引进待混合的气体；

第二混合部，所述第二混合部包括多个相互独立的气流微通道，且多个所述气流微通道的入口分别与所述第一混合腔连通；

第三混合部，所述第三混合部包括第二混合腔和出气口，多个所述气流微通道的出口分别与所述第二混合腔连通，所述出气口与所述第二混合腔连通，用于引出混合后的气体；

进入所述气体混合装置的气体依次进入所述第一混合部、所述第二混合部、所述第三混合部。

进一步可选地，所述第一混合部包括多个进气通道，多个所述进气通道的入口与多个所述进气口一一对应，多个所述气流通道的出口均与所述第一混合腔的入口连通。

进一步可选地，所述第一混合腔的出口处设有涡流器，所述涡流器包括涡流器本体，所述涡流器本体上形成有气流通道和阻挡部；所述气流通道的流通面积小于所述第一混合腔的出口的流通面积；

所述第一混合腔内的气体流入所述气流通道后，由所述气流通道流出的气流经所述阻挡部阻挡后飞溅并流出所述第一混合腔。

进一步可选地，所述涡流器本体背离所述第二混合部的一侧呈球面，朝向所述第二混合部的一侧形成一切面，所述涡流器本体的底部还形成导流面；

所述导流器主体上形成有第一延伸部，所述第一延伸部由所述涡流器本体的底部的外缘朝远离所述导流面的方向延伸形成，所述第一延伸部的延伸端朝所述切面所在圆的圆周方向延伸形成一凸块，所述凸块与所述导流面之间间隙设置形成所述气流通道；

所述阻挡部形成在所述导流面远离所述凸块的一侧。

进一步可选地，所述导流器主体上还形成有第二延伸部，所述第二延伸部由所述切面远离所述第一延伸部的一侧朝靠近所述第二混合部的方向延伸形成，所述导流面由所述涡流器主体的底部向上延伸至所述第二延伸部的下端面；

所述阻挡部由所述第二延伸部的延伸端朝所述导流面所在圆的圆周方向延伸形成。

进一步可选地，所述第二混合部包括第三混合腔和第四混合腔，多个所述气流微通道位于所述第三混合腔和所述第四混合腔之间；所述第三混合腔与所述第一混合腔连通，所述第四混合腔与所述第二混合腔连通；

所述第三混合腔内设有第一紊流器，所述第四混合腔内设有第二紊流器；所述第一紊流器上设有多个第一通孔，多个所述气流微通道的入口与多个所述第一通孔一一对应连通；所述第二紊流器上设有多个第二通孔，多个所述气流微通道的出口与多个所述第二通孔一一对应连通。

进一步可选地，所述第三混合腔入口的流通面积小于所述第三混合腔出口的流通面积，所述第一紊流器位于所述第三混合腔的出口处；

所述第四混合腔入口的流通面积大于所述第四混合腔出口的流通面积，所述第二紊流器位于所述第四混合腔的入口处。

进一步可选地，多个所述气流微通道为多个平行设置的直管通道。

进一步可选地，所述第二混合腔的内壁上沿气体流动方向形成有用来增加气体流通路径的凹槽。

进一步可选地，所述凹槽沿所述第二混合腔的内壁面周向螺旋延伸。

进一步可选地，所述第一混合部在所述第一混合腔设有涡流器；

所述第二混合部在所述微通道的进口和出口处设有紊流器；

所述第三混合部在所述第二混合腔的内壁面上形成沿所述内壁面周向螺旋延伸的凹槽。。

有益效果：本发明的气体混合装置通过在第一混合腔中涡流器的作用下形成高速涡流喷出，多种不同的气体在此过程中初步混合均匀，然后经紊流器一分多，剧烈变径，形成易扩散的高雷诺数无序紊流，在第四混合腔内混合均匀。第三紊流部中设用来延长气体流动路径的凹槽，使混合气体在较短长度内进一步使气体混合均匀。本发明的气体混合装置混气效率高，实现即混即用，同时结构简单，可靠性高，相较于直接采购混合气体显著降低成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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示出了本发明实施例的气体混合装置的结构图。

图2为图1的右视图。

图3为图1的左视图。

图4示出了本发明实施例的第一混合部的结构图。

图5-图6示出了本发明实施例的涡流器的结构图。

图7示出了本发明实施例的第二混合部的结构图。

图8示出了本发明实施例的第一/第二紊流器的结构图。

图9示出了本发明实施例的第三混合部的结构图。

其中：1-壳体；2-第一混合部；3-第二混合部；4-第三混合部；21-涡流器；22-进气通道；23-进气口；24-第一混合腔；31-气流微通道；32-第一紊流器；33-第二紊流器；34-第三混合腔；35-第四混合腔；321-第一通孔；331-第二通孔；41-出气口；42-第二混合腔；43-凹槽；211-球面；212-切面；213-导流面；214-第一延伸部；215-第二延伸部；216-凸块；217-阻挡部；218-气流通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

为了解决现有气体混合装置混气效率差，结构复杂、存在安全隐患等一系列缺陷的问题，本实施例结合附图，对本发明实施例的气体混合装置进行详细阐述。

结合图1-图9，本实施例的气体混合装置包括第一混合部2、第二混合部3和第三混合部4，且第一混合部2、第二混合部3和第三混合部4沿气体流通方向依次设置。

其中第一混合部2包括第一混合腔24和多个进气口23，多个进气口23分别与第一混合腔24连通，用于引进待混合的气体；待混合的不同气体经不同进气口23进入第一混合腔24内进行初步混合，多个进气口23分别连通不同的气流源。在一种可实现的实施方式中，多个进气口23直接开设在第一混合腔24上，在另一种可实现的实施方式中，第一混合部2包括多个进气通道22，多个进气通道22的入口与多个进气口23一一对应，多个气流通道218的出口均与第一混合腔24的入口连通，具体参照图1-图4，第一混合部2包括两个进气通道22，其中一个进气通道22用于通入源气体，另一个进气通道22用于通入稀有气体，两个进气通道22与第一混合腔24形成类似U型三通的结构，可减少气体对冲损失，便于合流。当然气体通道的数量可以是大于两个，从而可以实现超过两种气体的混合。

其中第二混合部3包括多个相互独立的气流微通道31，且多个气流微通道31的入口分别与第一混合腔24连通；由第一混合部2进行初步混合后气流进入设有多个气流微通道31的第二混合部3，第二混合部3将由第一混合部2进入的合流分成多束，气体通道形成剧烈变径，形成易扩散的高雷诺数无序紊流，然后在第二混合部3的末端合成一束，最后通过第三混合部4流出，形成均匀的混合气体，具体参照图1和图7。

其中第三混合部4包括第二混合腔42和出气口41，多个气流微通道的出口分别与第二混合腔连通，出气口41与第二混合腔42连通，且多个气流微通道31的出口分别与第二混合腔42连通，从第三混合部4可选的为混流直管或混流弯管，优选为混流直管。经第三混合部4流出的混合气体可直接供用气点使用，具体参数图1和图9。

进入气体混合装置的气体依次进入第一混合部、第二混合部、第三混合部。

进一步可选地，具体参照图1、图4-图6，第一混合腔24的出口处设有涡流器21，涡流器21包括涡流器21本体，涡流器21本体上形成有气流通道218和阻挡部217；气流通道218的流通面积小于第一混合腔24的出口的流通面积；第一混合腔24内的气体流入气流通道218后，由气流通道218流出的气流经阻挡部217阻挡后飞溅并流出第一混合腔24。第一混合腔24内的多种气体通过涡流器21上的细小气流通道218后形成高速气流，产生的负压带动气体一起喷射至阻挡部217上，在高速撞击上向周围飞溅，形成高速涡流喷出，待混合的多种气体在此过程中初步混合均匀。

具体的，参照图5和图6，本实施例的涡流器21本体背离第二混合部3的一侧呈球面211，朝向第二混合部3的一侧形成一切面212，涡流器21本体的底部还形成导流面213；导流器主体上形成有第一延伸部214，第一延伸部214由涡流器21本体的底部的外缘朝远离导流面213的方向延伸形成，第一延伸部214的延伸端朝切面212所在圆的圆周方向延伸形成一凸块216，凸块216与导流面213之间间隙设置形成气流通道218；阻挡部217形成在导流面213远离凸块216的一侧。导流器主体上还形成有第二延伸部215，第二延伸部215由切面212远离第一延伸部214的一侧朝靠近第二混合部3的方向延伸形成，导流面213由涡流器21主体的底部向上延伸至第二延伸部215的下端面；阻挡部217由第二延伸部215的延伸端沿导流面213所在圆的圆周方向延伸形成。第一混合腔24内的气体进入由凸块216和导流面213之间形成的细小气流通道218后形成高速气流，同时产生的负压带动气体沿导流面213高速流动，当气流高速流动至阻挡部217时被阻挡部，并对阻挡部217形成高速撞击而向四周飞溅形成高速涡流喷出，从而使得混合的多种气体在此过程中初步混合均匀。

进一步可选地，参照图1和图7，第二混合部3包括第三混合腔34和第四混合腔35，多个气流微通道31位于第三混合腔34和第四混合腔35之间；第三混合腔34与第一混合腔24连通，第四混合腔35与第二混合腔42连通；第三混合腔34内设有第一紊流器32，第四混合腔35内设有第二紊流器33；第一紊流器32上设有多个第一通孔321，多个气流微通道31的入口与多个第一通孔321一一对应连通；第二紊流器33上设有多个第二通孔331，多个气流微通道31的出口与多个第二通孔331一一对应连通。

具体的，参照图7和图8，第一紊流器32和第二紊流器33分别包括圆盘状的支撑板，多个第一通孔321/第二通在支撑板上呈多个同心圆环排布，具体参照图7。多个气流微通道31为多个平行设置的直管通道，其两端分别与第一紊流器32的第一通孔321和第二紊流器33的第二通孔331一一对应连接。由第一混合部2进入的一束混合气流经过第一紊流器32后一分多剧烈变径，形成易扩散的高雷诺数无序紊流，然后经第二紊流器33合成一束后形成均匀的混合气体，同时降低混合气体进入第二混合腔42的流速以供用气点直接使用。

进一步可选地，第三混合腔34入口的流通面积小于第三混合腔34出口的流通面积，第一紊流器32位于第三混合腔34的出口处；第四混合腔35入口的流通面积大于第四混合腔35出口的流通面积，第二紊流器33位于第四混合腔35的入口处。在一个具体实施方式中，第三混合腔34和第四混合腔35呈锥形空腔，初混气体在第三混合腔34内，由于压力作用，经第一紊流器32一分多，剧烈变径，形成易扩散的高雷诺数无序紊流，在第四混合腔35内混合均匀。

进一步可选地，第三混合腔34的内壁上沿气体流动方向形成有用来增加气体流通路径的凹槽43。混合气体沿着内部凹槽43流出，内部凹槽43可增加流通路径长度，使得混合气体在较短长度内，进一步混合均匀。经上述流程，即可完成多种气体的快速均匀混合。在一些可以实现的实施方式中，凹槽43可沿气体流动方向在第三混合腔34的内壁上连续的线状凹槽43，或间断的线状凹槽43，凹槽43既可呈直线型，也可呈曲线型，在一个优选的实施方式中，凹槽43沿第三混合腔34的内壁面周向螺旋延伸，

本实施例的气体混合装置还包括壳体1，第一混合部2、第二混合部3和第三混合部4构成的整体部件封装在壳体1内，多个进气口23位于壳体1的第一端，出气口41位于与壳体1第一端相对设置的第二端，具体见图1-图3。

本实施例的气体混合装置有效降低物料成本，同时混合气浓度稳定。实现即混即用，占地面积小，结构紧凑，安全性高。

以上具体示出和描述了本公开的示例性实施例。应理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种气体混合装置，其特征在于，所述气体混合装置包括：

第一混合部，所述第一混合部包括第一混合腔和多个进气口，多个所述进气口分别与所述第一混合腔连通，用于引进待混合的气体；

第二混合部，所述第二混合部包括多个相互独立的气流微通道，且多个所述气流微通道的入口分别与所述第一混合腔连通；

第三混合部，所述第三混合部包括第二混合腔和出气口，多个所述气流微通道的出口分别与所述第二混合腔连通，所述出气口与所述第二混合腔连通，用于引出混合后的气体；

进入所述气体混合装置的气体依次进入所述第一混合部、所述第二混合部、所述第三混合部。

2.根据权利要求1所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述第一混合部包括多个进气通道，多个所述进气通道的入口与多个所述进气口一一对应，多个所述气流通道的出口均与所述第一混合腔的入口连通。

3.根据权利要求2所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述第一混合腔的出口处设有涡流器，所述涡流器包括涡流器本体，所述涡流器本体上形成有气流通道和阻挡部；所述气流通道的流通面积小于所述第一混合腔的出口的流通面积；

所述第一混合腔内的气体流入所述气流通道后，由所述气流通道流出的气流经所述阻挡部阻挡后飞溅并流出所述第一混合腔。

4.根据权利要求3所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述涡流器本体背离所述第二混合部的一侧呈球面，朝向所述第二混合部的一侧形成一切面，所述涡流器本体的底部还形成导流面；

所述导流器主体上形成有第一延伸部，所述第一延伸部由所述涡流器本体的底部的外缘朝远离所述导流面的方向延伸形成，所述第一延伸部的延伸端朝所述切面所在圆的圆周方向延伸形成一凸块，所述凸块与所述导流面之间间隙设置形成所述气流通道；

所述阻挡部形成在所述导流面远离所述凸块的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述导流器主体上还形成有第二延伸部，所述第二延伸部由所述切面远离所述第一延伸部的一侧朝靠近所述第二混合部的方向延伸形成，所述导流面由所述涡流器主体的底部向上延伸至所述第二延伸部的下端面；

所述阻挡部由所述第二延伸部的延伸端朝所述导流面所在圆的圆周方向延伸形成。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述第二混合部包括第三混合腔和第四混合腔，多个所述气流微通道位于所述第三混合腔和所述第四混合腔之间；所述第三混合腔与所述第一混合腔连通，所述第四混合腔与所述第二混合腔连通；

所述第三混合腔内设有第一紊流器，所述第四混合腔内设有第二紊流器；所述第一紊流器上设有多个第一通孔，多个所述气流微通道的入口与多个所述第一通孔一一对应连通；所述第二紊流器上设有多个第二通孔，多个所述气流微通道的出口与多个所述第二通孔一一对应连通。

7.根据权利要求6所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述第三混合腔入口的流通面积小于所述第三混合腔出口的流通面积，所述第一紊流器位于所述第三混合腔的出口处；

所述第四混合腔入口的流通面积大于所述第四混合腔出口的流通面积，所述第二紊流器位于所述第四混合腔的入口处。

8.根据权利要求7所述的一种气体混合装置，其特征在于，多个所述气流微通道为多个平行设置的直管通道。

9.根据权利要求1所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述第二混合腔的内壁上沿气体流动方向形成有用来增加气体流通路径的凹槽。

10.根据权利要求9所述的一种气体混合装置，其特征在于，所述凹槽沿所述第二混合腔的内壁面周向螺旋延伸。

11.根据权利要求1所述的一种气体混合装置，其特征在于，

所述第一混合部在所述第一混合腔设有涡流器；

所述第二混合部在所述微通道的进口和出口处设有紊流器；

所述第三混合部在所述第二混合腔的内壁面上形成沿所述内壁面周向螺旋延伸的凹槽。

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