CN1259883A - 静止型流体混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种静止型流体混合装置,其组装非常简单,有利于加工壳体的内圆周面以降低制造成本,防止混合元件振动,并使由流体的泄漏导致的混合不充分得以进一步改进。位于壳体4中的多个混合组件5包括由弹性材料制成的环形密封单元8和混合元件9,环形密封单元包括弹性材料的圆柱体和圆柱体两端的凸缘,圆柱体可插入壳体中。混合元件包括作为一组的大小两个盘,在盘的前部有小舱,它们彼此同心重叠地置于环形密封单元中。

Description

静止型流体混合装置

本发明技术领域

本发明涉及一种静止型流体混合装置，其没有任何机械运动部件。

技术背景

日本专利公开号No.133822-1983公开了一种现有的流体混合装置，其是一种公知的静止型流体混合装置。这种静止型流体混合装置包括一圆柱形壳体，其两端分别具有进口和出口；和多个流体混合元件，该元件构作成包括一大一小两个盘，其中许多多角形的小舱分别在彼此相对的表面上具有朝前的开放侧，这些舱呈蜂窝状排列从而彼此同心；其中大盘的直径与壳体的内径相同，在其中心具有一循环孔，大盘和小盘被排列成它们的位置错开，从而使各小舱可与其他与它们相对的小舱连通。而且，多个这种流体混合元件重叠成相同直径的盘彼此相邻，并被布置在壳体内，同时，流体混合元件的大盘位于其两侧，其中连通口与壳体的进口和出口连通。

然后，待混合的流体在压力作用下从进口流入内部空间，流体通过在上游侧的流体混合元件的循环口到达内部后，由于彼此连通的小盘阻碍了直线的流路而改变流动方向，并不均衡地和呈放射状地从中间孔穿过彼此连通的小舱朝外侧流去。然后，穿过上游侧流体混合元件而到达壳体的内圆周面的流体从由壳体的内圆周面和小盘形成之间的流路进入下游侧流体混合元件的相应小舱，然后进一步在中间部分流动，然后再从流路进入下游侧流体混合元件。这里，流体在流体混合元件内部依次从中间不均衡地流向外侧，穿过相应的小舱，并最终从出口排出。

然而，由于大直径的盘具有密封功能，从而其外径被制成紧靠壳体的内径，因此必须精确地加工壳体的内径和大直径盘的外径，而且壳体要求具有一定的长度以排列多个流体混合元件。因此，很难在壳体的整个长度上精确地加工内径。而且，由于大直径盘的外径与壳体的内径仅仅是紧密接触，而当流体的供应压力增大时壳体会发生变形从而使其内径增大，因此在大直径盘的外径和壳体的内径之间会部分地出现细小的间隙，从而流体会以取捷径的方式穿过这样的间隙流出到出口侧而不是沿着内圆周面的整个长度实现机械混合作用。一旦出现这样的问题，就会使正常的混合效率降低。

因此，本发明的目的是提供一种静止型流体混合装置，其被构作成，混合装置组装简单，通过粗化加工精度有利于加工壳体的内圆周面从而降低制造成本，防止混合元件产生振动，并使由流体的泄漏产生的取捷径流动导致的混合不充分得以改进。

考虑到现有技术的精加工的难度和由于取捷径流动引起的效率降低的改进要求，本发明提供了一种静止型流体混合装置，其中固定在壳体内部的混合组件包括由弹性材料制成的一环形密封单元和混合元件，其可消除取捷径流动并有利于加工，因此上述的缺点和问题得以解决。

静止型流体混合装置包括一壳体、盖件、和混合组件，壳体呈圆柱形，盖件可拆卸地连接到固定在壳体两侧的进口和出口。

混合组件包括一环形密封单元和固定在环形密封单元内部的混合元件，其中环形密封单元包括由弹性材料制成的一圆柱体，其外径可自由地插入壳体中，该单元还包括在圆柱体两侧向内与其一体形成的凸缘。

混合元件包括一对大小盘，它们具有许多小舱，其端部向前开口，布置在彼此相对的前表面上，该对大小盘彼此同心地重叠，其中大直径盘的外径大于环形密封单元的凸缘的内圆周直径，同时，在其中部有一流体循环孔，小直径盘的外径侧被构作成在其外径侧和圆柱体的内圆周面之间形成有流体循环流路。大直径盘的小舱和小直径盘的小舱与其余的多个小舱连通，从而相应的小舱彼此相对并使其位置错开，从而使形成其他小舱的侧壁的交叉连接部位于相应小舱的中心。

而且，混合组件中混合元件的大直径盘位于环形密封单元的两侧，两小盘位于其间。多个混合组件布置在壳体中，并位于壳体两侧的盖件之间，从而环形密封单元的凸缘可在压力下弹性变形。

而且，一衬垫在其中部具有一连通孔，衬垫可被插入一空间，该空间位于以多个的形式排列在壳体中的混合组件处的环形密封单元的凸缘内，或在该空间与环形密封单元的凸缘部之间，当该衬垫被安装后可被弹性地压缩和变形。

附图简述

图1是本发明静止型流体混合装置的纵向剖面简图；

图2是盖件在连接到静止型流体混合装置上之前的纵向剖面简图；

图3是构成静止型流体混合装置的混合组件的分解立体图；

图4是构成混合组件的混合元件的两个盘的前视图；

图5是上述两个盘的立体图；

图6是当两盘同心排列时各小舱连通的排列状态图；

图7是当两盘中的小舱被制成三角形时各小舱连通的排列状态图；

图8是当两盘中的小舱被制成方形时各小舱连通的排列状态图；

图9是当两盘中的小舱被制成八角形时各小舱连通的排列状态图；

图10是本发明静止型流体混合装置另一优选实施例的纵向剖面简图；

图11是盖件在连接到该静止型流体混合装置上之前的纵向剖面简图；

图12是该静止型流体混合装置中的混合组件和衬垫件的立体图；

图13是本发明静止型流体混合装置又一优选实施例的纵向剖面简图；

图14是盖件在连接到该静止型流体混合装置上之前的纵向剖面简图；以及

图15是该静止型流体混合装置中的混合组件和衬垫件的立体图。

本发明的最佳实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行描述。

本发明的静止型流体混合装置1的内部具有一定数量的混合组件，它们位于圆柱形壳体4中，该壳体具有进口2和出口3。

向外凸出的凸缘6和6a形成在壳体4两端的开口部上，盖件7和7a具有成形的进口2和出口3，其直径小于壳体4的内径，盖件7和7a可拆卸地安装在凸缘6和6a的端面上。

混合组件5沿轴向布置在壳体4的中空内部，而且混合组件5包括环形密封单元8和混合元件9。环形密封单元8由弹性体制成(硝基橡胶(nitril rubber)、硅橡胶、氟橡胶、热塑性橡胶等)其具有类似橡胶的弹性，其材料特性象用于普通密封装置的弹性体，该密封单元具有一圆柱体10，其外径做成使其可以细小的间隙松散地插入壳体4中，凸缘11和11a从圆柱体10的两端一体地形成，从而构作成环形件。

混合元件9设置在环形密封单元8的内部，如图3-图6所示。一大一小两个盘14和15作为一组混合元件，其中有多个柱状小舱13、13a等，它们具有底部，其平面图呈多边形，这些小舱朝前开放，并以大致呈直角地朝前侧直立，它们彼此相邻排列，两个盘14和15的前侧彼此相对地布置，然后这些盘同心地重叠起来。而且，在环形密封单元8的内部设置有两组这样的混合元件9。

而且，大直径盘14的直径大于在环形密封单元8上的凸缘11和11a的内圆周直径，从而至少是凸缘11和11a的内表面可从盘14的外圆周侧叠靠在盘14的后侧，而且最好盘14的外圆周端面的外径可与环形密封单元8的圆柱体10的内圆周面紧密接触，从而在该接触部分形成流体密封(以密封流体例如空气和液体)，而且盘14的中部具有循环孔16。另一方面，小直径盘15的外径与环形密封单元8的圆柱体10的内圆周面相间隔，其尺寸构成在盘15的外径和相应的内圆周面之间可形成一循环流路17。

另外，如图6所示，大直径盘14的小舱13、13a等和小直径盘15的小舱13、13a等与其余的小舱13、13a等连通，其中相应的小舱13、13a等彼此相对并使其位置错开，从而使形成其他小舱13、13a等的侧壁12的交叉连接部位于小舱13、13a等的中心。

而且，这两组混合元件9中的大直径盘14位于环形密封单元8的两端，而两个小直径盘15位于它们之间，两组混合元件9位于环形密封单元8的内部，从而构成了一个混合组件5。

而且，环形密封单元8的圆柱体10的轴向长度基本上与混合元件9的四个大、小盘14和15彼此同心重叠后的轴向厚度一致。

而且，上述优选实施例示出了小舱13、13a等的一个例子，其中小舱的平面为六边形，它们被排列成蜂窝状。但是，小舱的形状不仅仅局限于这种形状。如图7-图9所示，小舱13、13a等的平面形状也可可以是三角形、方形、八角形或圆形(未示出)。

接着，多个混合组件5串联地设置在壳体4的中空内部，然后盖件7和7a通过紧固装置例如螺栓、螺母等安装到凸缘6和6a上，从而使多个混合组件5位于并固定在盖件7和7a之间，并使它们排列在壳体4中。

这里，尺寸L1是指壳体4两端之间的距离，尺寸L2是指处于自由状态的多个混合组件5以连续方式同心安装而使环形密封单元8的相应凸缘11和11a彼此接触，在这种连续状态下的多个混合组件的两端之间的距离。通过使尺寸L2大于尺寸L1，可在各混合组件5的环形密封单元8的凸缘11和11a上施加压力。因此，在压力作用下各凸缘11和11a被弹性压缩变形，而小舱13、13a等的侧壁12的各上端面在弹性回复力的作用下被挤压，从而形成满意的接触状态。而且，环形密封单元8的凸缘11和11a被挤压到大直径盘14的外圆周侧的后侧上，从而形成满意的接触状态，由此实现密封功能。

上述优选实施例中的环形密封单元8的凸缘11和11a的内径尺寸是根据环形密封单元8的材料确定的，从而当环形密封单元8发生弹性变形时混合组件5可以很容易地安装而不需要切掉环形密封单元8的一部分。在具体的实施例中，环形密封单元8的凸缘11和11a的内径尺寸被设置为约90mm，而大直径盘14的外径约为90mm，当四个大、小盘14和15同心重叠时，其轴向厚度约为25mm。

另外，在上述优选实施例中，由于大直径盘14的后侧密封部是其外圆周侧，环形密封单元8的凸缘11和11a与其紧密接触，因此凸缘11和11a在该密封部会突起，从而有可能使密封不充分。因此，本发明提供了另一优选实施例来解决这种密封不充分的问题。如图10-图12所示，一衬垫件18可插入到一空间中，该空间在位于壳体4内部的混合组件5处的环形密封单元8的凸缘11和11a内，其中衬垫件18有两种类型，一种是中间衬垫19，其插在两混合组件5之间，另一种是端部衬垫20，其插在混合组件5和盖件7和7a之间。

中间衬垫19由与环形密封单元8类似的弹性体制成。凸台部22和22a从盘体21的两侧突出出来，凸台部22和22a的直径略小于环形密封单元8的凸缘11和11a的内径，而盘体21的直径大于环形密封单元8的凸缘11和11a的内径但小于壳体4的内径，在盘体21的中部，有一连通孔23，其直径大致与形成在大直径盘14上的循环孔16的直径相同。

中间衬垫19的凸台部22和22a中的任一凸台部不突出出来即形成了端部衬垫20，另外，也可使端部衬垫20的盘体21彼此重叠来构作中间衬垫19。

而且，在上述实施例中，中间衬垫19和端部衬垫20被构作成具有位于和夹在混合组件5的凸缘11和11a之间的部分。但是，这些衬垫可不局限于这种形状。在如图13-图15所示的衬垫中，一连通孔23形成在盘体21的中部，盘体21的直径略小于环形密封单元8的凸缘11和11a的内径，这些衬垫可被用作中间衬垫19或端部衬垫20。

这里，通过使环形密封单元8、中间衬垫19和端部衬垫20以自由状态同心设置的尺寸L2大于壳体4的壳体4两端之间的尺寸L1，环形密封单元8的凸缘11和11a、中间衬垫19和端部衬垫20分别在压力的作用下发生弹性变形。

而且，在盖件7和7a的又一实施例中，自由地插入壳体两端的开口中的一柱状凸起部(未示出)形成在板形盖件7和7a的一端侧面上，这种盖件7和7a被安装到壳体4上，从而混合组件5中的环形密封单元8的凸缘11和11a被挤压在壳体4中，其中尺寸L2可通过柱状凸起部的凸起尺寸根据设计而改变。

而且，混合元件9中的大、小两个盘14和15在周向上的位置滑移是通过在其上形成的凸起部26来控制的，在凸起部26上形成有一销24和一销插入孔25。

另外，静止型流体混合装置的结构作用是，由于盖件7和7a被安装到壳体4的两端，并把混合组件5置于和夹在其间，因此可稳定地保持侧壁12的上端面的接触状态，该侧壁12在盘14和15上形成了各个小舱13、13a等；同时，由于环形密封单元8的凸缘11和11a以一弹性可压缩和可变形状态与大直径盘14的后侧的外圆周侧保持紧密接触，从而提供了在外圆周侧的密封，由此可防止流体从大直径盘14的后侧泄漏到环形密封单元8和从凸缘11和11a的接触部泄漏到环形密封单元8的外圆周面和壳体4的内圆周面之间。

而且，在中间衬垫19和端部衬垫20作为衬垫件18仅包括盘体21的实施例中，中间衬垫19和端部衬垫20分别被可压缩地和可变形地置于一空间内，该空间的范围从大直径盘14的后侧的循环孔16周围到由环形密封单元8的凸缘11和11a密封的部分，其中中间衬垫19和端部衬垫20与大直径盘14的后侧在该范围内紧密接触以提供一密封功能，由此防止流体从大直径盘14的后侧泄漏到环形密封单元8和从凸缘11和11a的接触部泄漏到环形密封单元8的外圆周面和壳体4的内圆周面之间，并进一步提高密封功能。

另外，在中间衬垫19和端部衬垫20作为包括盘体21和凸台部22和22a的衬垫件18被安装的实施例中，在盘体21的外圆周面和环形密封单元8的凸缘11和11a的内圆周面之间可有微小的空间或间隙。因此，尽管流体仅有微小的可能泄漏出这种空间或间隙，但是根据优选实施例，防止泄漏出这样的空间或间隙的特征可比上述情况有进一步改进。

下面，对本发明静止型流体混合装置的混合作用进行描述。

作为一个基本的混合作用，当一流体被加压并从静止型流体混合装置的进口2流入壳体4的内部空间时，一流体流例如如图1中箭头所示方向穿过上游侧的混合元件9到达内部，并通过直角碰撞、分散、汇合、蜿蜒流动和旋涡流动相结合的方式以一个复杂的状态穿过多个彼此连通的小舱从中部均匀地呈放射状地向外侧流动和循环。

如上所述，穿过上游侧的混合元件9到达环形密封单元8的内圆周面的流体经由环形密封单元8的内圆周面和小直径盘15之间形成的流路17进入下游侧混合元件9的相应的小舱13、13a等中，其中流体通过复杂的流动例如直角碰撞、分散、汇合、蜿蜒流动和旋涡流动等上述方式被收集到中部，然后再依次穿过其他的小舱13、13a等以复杂的状态例如直角碰撞、分散、汇合、蜿蜒流动和旋涡流动等方式从中部向外侧循环。最后，该流体从出口3排出。

而且，通过与各小舱13、13a等的底部和侧壁的直角碰撞、从各小舱13、13a等分散到其他的小舱13、13a等、从多个小舱13、13a等汇合或蜿蜒流动到其他的小舱13、13a等之中的一个中、从多个小舱13、13a等旋涡流动到相应的小舱13、13a等中而产生的水力剪切、当穿过从各小舱13、13a等到其他的小舱13、13a等形成连通流路的孔时产生的水力剪切、冲击破坏、和当穿过侧壁12的上端面时产生的剪切和机械空穴等等方式，流体可被均匀地散布和混合。下业应用件

综上所述，在本发明中，盖件7和7a具有一个进口2和一个出口3，该盖件可拆卸地形成在一圆柱形壳体4的两端。一圆柱体10由一弹性体形成，其外径构作成可使其自由地插入该壳体4中。一环形密封单元8由一体形成的凸缘11和11a向内地位于该圆柱体10的两端而形成。大、小两个盘14和15作为一组并彼此重叠以形成一混合元件9，在两盘中排列有多个小舱13、13a等，它们在两盘彼此相对的前端上具有开口端。大直径盘14的外径大于环形密封单元8的凸缘11和11a的内圆周直径，一循环孔16位于其中部。同时，小直径盘15的外径构作成在其外圆周侧和圆柱体10的内圆周侧之间形成有一循环流路17。所述混合元件9中的大直径盘14上的小舱13、13a等和小直径盘15上的小舱13、13a等与其余的小舱13、13a等连通，各小舱13、13a等与它们相对，并同时以位置错开的方式排列，从而形成其余小舱的侧壁12的交叉连接部位于各小舱13、13a等的中心。大直径盘14位于所述环形密封单元8的两侧，两个小直径盘15排列在其间，从而形成一混合组件5，该混合组件5排列在壳体4内，并被置于和夹在壳体4两端上的盖件7和7a之间，从而环形密封单元8的凸缘11和11a在压力下弹性变形。因此，混合元件9可用合并在环形密封单元8内部的混合组件5的形式被置于壳体4的内部，而同时，由于当混合组件5装入壳体4中时，大直径盘14位于混合组件5的两侧，因此其无需考虑流向就可装入壳体4中。因此，组装非常简单。

由于在环形密封单元8的外圆周面和壳体4的内圆周面之间不需要提供密封功能，因此可降低壳体内圆周面的加工精度。其中具有多个混合组件5的壳体4的加工变得更加容易，从而降低了制造成本。而且，由于混合元件9的大直径盘14的外径与环形密封单元8的凸缘11和11a的内表面紧密接触，从而当流体混合时可防止在径向上摆动。而且，由于环形密封单元弹性材料制成，因此环形密封单元8可起到减振器的作用，从而防止由当流体以复杂的状态穿过混合元件9时产生的脉动而造成混合元件9振动的情况，因此环形密封单元8可吸收或减小混合元件9的振动。因此，可以防止对周围装置和结构主体的负面影响。另外，由于盖件7和7a安装在壳体4的两端上，而且混合组件5被夹在其间，因此可稳定地保持在盘14和15上形成小舱13、13a等的侧壁12的上端面的接触状态，从而防止盘14和15的摆动。还有，由于取捷径流动而造成的混合不充分会由于侧壁12的上端面或大直径盘14的外圆周侧面的泄漏而发生，这也被进一步改进了。

另外，由于一衬垫件18在其中部具有一连通孔23，其可被插入一空间，该空间位于以多个的形式排列在壳体4中的混合组件5处的环形密封单元8的凸缘11和11a内，该衬垫件18由弹性材料制成，当安装盖件7和7a后其可被压缩和变形，因此衬垫件18与大直径盘14的后侧在该部分处紧密接触，并在整个后侧从大直径盘14的循环孔16周围到环形密封单元8的凸缘11和11a的内圆周边缘提供密封功能，由此进一步防止流体从大直径盘14的后侧向环形密封单元8的泄漏或从凸缘11和11a向环形密封单元8的外圆周面和壳体4的内圆周面之间的空间泄漏。也就是说，密封功能得到进一步的改进。因此，由泄漏引起的取捷径流动而使混合不充分的问题得到进一步改进。

而且，由于一衬垫件18在其中部具有一连通孔23，其可被插入一空间，该空间位于以多个的形式排列在壳体4中的混合组件5处的环形密封单元8的凸缘11和11a内，或在环形密封单元8的凸缘11和11a之间，该衬垫件18由弹性材料制成，当安装盖件7和7a后其可被压缩和变形，因此当衬垫件18仅包括一盘体21时在所述盘体21的外圆周面与环形密封单元8的凸缘11和11a的内圆周面之间形成有微小的空间或间隙，从而几乎不可能使流体从这部分泄漏。但是，根据本发明，流体从这部分的泄漏还可进一步改进，由此，本发明的实际应用效果变得非常显著。

Claims (3)

1.一种静止型流体混合装置，其中盖件具有一个进口和一个出口，该盖件可拆卸地形成在一圆柱形壳体的两端；一圆柱体由一弹性体形成，其外径构作成可使其自由地插入壳体中；一环形密封单元由一体形成的凸缘向内地位于该圆柱体的两端而形成；大、小两个盘作为一组并彼此重叠以形成一混合元件，在两盘中排列有多个小舱，它们在两盘彼此相对的前端上具有开口端；大直径盘的外径大于环形密封单元的凸缘的内圆周直径；一循环孔16位于其中部；小直径盘的外径构作成在其外圆周侧和圆柱体的内圆周侧之间形成有一循环流路；所述混合元件中的大直径盘上的小舱和小直径盘上的小舱与其余的多个小舱连通，各小舱与它们相对，并同时以位置错开的方式排列，从而形成其余小舱的侧壁12的交叉连接部位于各小舱的中心；大直径盘位于所述环形密封单元的两侧，两个小直径盘排列在其间，从而形成一混合组件，所述混合组件排列在壳体4内，并被置于和夹在壳体两端上的盖件之间，从而环形密封单元的凸缘在压力下弹性变形。

2.根据权利要求1所述的静止型流体混合装置，其特征在于，一衬垫件在其中部具有一连通孔，所述衬垫件以可弹性地压缩和变形的状态被插入一空间，该空间位于以多个的形式排列在壳体中的混合组件处的环形密封单元的凸缘内。

3.根据权利要求1所述的静止型流体混合装置，其特征在于，一衬垫件在其中部具有一连通孔，所述衬垫件以可弹性地压缩和变形的状态被插入一空间，该空间位于以多个的形式排列在壳体中的混合组件处的环形密封单元的凸缘内，或在环形密封单元的凸缘之间。

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