CN203002233U

CN203002233U - 一种油水混合用静态混合器

Info

Publication number: CN203002233U
Application number: CN 201220717694
Authority: CN
Inventors: 瞿培磊; 王康健; 李山青
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-24

Abstract

本实用新型公开了一种油水混合用静态混合器，其包括：一管件，其沿轴向方向具有一输入水的输入端和一输出端，所述管件还与一进油管导通连接，所述进油管具有一出油口，该出油口位于管件内；至少两个挡板，沿所述管件的轴向方向设于管件内，各挡板之间具有一间距，且所述各挡板上均设有密布且均匀分布的通孔。本实用新型所述的油水混合用静态混合器优点在于：1）能充分、高效地混合轧制油和水以获得粒径分布集中、均一性好的乳化液，从而防止乳化液分布不均而导致轧制工序的进行；2）无需在静态混合器的前部和后部增加额外的流体稳定空间；3）结构简单，体积小；安装方便，制作便捷，减少了占地面积，降低了投入成本。

Description

一种油水混合用静态混合器

技术领域

本实用新型涉及一种轧制领域的辅助设备，尤其涉及一种流体混合设备。

背景技术

在生产过程中，现代钢铁冶金企业通常都对生产材料进行热轧或冷轧加工处理，以使材料达到一定化学、机械性能、加工精度或让金属材料内部组织达到一定的设定状态。在对材料进行热轧或冷轧加工的过程中，为了延长轧辊的寿命，降低轧机设备的加工能耗，通常需要使用轧制油/水混合物进行润滑以降低生产的摩擦磨损。

在金属板带材料的热轧工序及部分冷轧加工过程中，为了能够高效、快速地混合轧制油/水混合液，通常使用在线的“静态混合器”对轧制油和水进行直接混合，然后喷射到轧辊和带钢的特定区域使用。“静态混合器”是指在轧机系统内不将轧制油和水预先搅拌混合成一定温度和浓度的乳化液再喷射到轧机内，而是在各机架设备上特定位置的流体输送管道中安装特定结构的混合单元来实现轧制油和水混合的装置。在现有技术中，通常使用的“静态混合器”设备如图1和图2所示，其主要结构是在一流体管道11内安装有多个有着弯曲的曲面结构的翘片12，同时每个翘片12相对反向安装，流经的轧制油13和水14在翘片12内反复转向流动，最终轧制油被破碎成一定粒度的油滴散布在水中，形成油-水混合乳化液15。

将上述“静态混合器”设备运用在轧机中有着许多优势，主要是轧制油和水可以通过独立的泵供给，方便随时调节不同浓度的乳化液，并且在生产过程中可以非常迅速地喷射到轧机上，而采用翘片结构混合油/水的过程有着结构简单不易堵、可靠、安装、制作便利，压损小等优点。不过，在实际生产使用中，采用曲面结构的翘片设计的静态混合器主要存在着两个问题：

一是在轧制润滑工艺生产中，如果要求对配置的油/水混合乳化液内的油滴的粒径较小时，则需要安装多个翘片，并且在混合翘片前后需要增设必须的流体稳流空间，这样会导致整个静态混合器的安装空间较大，同时还会增加设备安装的难度；

二是静态混合器内的翘片结构较为简单，配置油/水混合乳化液时对流体的湍动及剪切作用不强，所以制备出的乳化液内的油滴粒度分布范围十分广泛。在输送的过程中，乳化液中的轧制油倾向于再次聚并，部分轧制油集中粘附在管道内上，另外还发现喷射到轧辊和带钢上的轧制油分布不均，严重时甚至会影响轧制过程。

同时，以下专利文献公开了其他类型的静态混合器如下：

公开号为CN14446118A，公开日为2003年10月1日，名称为“静态混合器原件以及用于混合两种流体的方法“的中国专利文献提出了一种静态混合器，其采用交叉布局的叶片作为混合构件，在叶片上制作凹形面增加对流体的剪切和搅动作用，用来提升静态混合器的混合效果，但将其应用至混合乳化液领域时，由于混合叶片的凹面结构会增加乳化液内油相在叶片结构上的粘附，而且这样结构的静态混合器还面临着体积较大的问题，因此在钢铁领域中的轧机乳化液系统上使用并不十分适合。

公开号为CN101259750A，公开日为2008年9月10日，名称为“拉伸流动静态混合器”的中国专利文献公开了一种采用螺旋管道来混合物料的设备，该设备拥有上、下盘体，每个盘体内制作了多个螺旋形的通道，上下盘体上的螺旋通道周期性布局，待混合的物料在这多个螺旋形的通道内一边圆周向流动一边轴向前进，如此多种物料即被混合。该技术方案对于类似于乳化液这样低粘度的流体混合效果较差，因此不适宜应用在钢铁轧制领域。

公开号为CN2631622Y，公开日为2004年8月11日，名称为“旋转水流静态混合器”的中国专利文献也涉及一种静态混合器，在该静态混合器中，内油相在压力作用下从管道内流过孔洞，被破碎成具有一定粒径的乳化液，管道外的乳化液再流过一个具有旋转结构的旋流器使得乳化液内的油滴分布及混合均匀。采用此种结构的静态混合器由于需要制造多根管道及旋流装置，设备整体结构稍复杂，整个静态混合器混合的乳化液流量较大，致使设备体积难以减小，对轧机设备内的空间要求很高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种油水混合用静态混合器，该静态混合器无需设置流体稳流空间，通过简单的结构设计，实现了轧制油和水充分混合，一方面获得分布均匀、油滴粒径较小，能够满足热轧和冷轧要求的轧制乳化液，另一方面降低装置结构的复杂性，减少安装占地空间，提高整体设备运行的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型所提供的一种油水混合用静态混合器，其包括：一管件，其沿轴向方向具有一输入水的输入端和一输出端，所述管件还与一进油管导通连接，所述进油管具有一出油口，该出油口位于管件内；至少两个挡板，沿所述管件的轴向方向设于管件内，各挡板之间具有一间距，且所述各挡板上均设有密布且均匀分布的通孔。

由于在管件内采用了挡板设置，不仅减缓了轧制油和水的流动速度，增加了两者在流动过程中的混合时间，还改变了水/轧制油的流动方向，增加了轧制油和水在挡板处和挡板之间的接触混合的机会；同时在挡板上匀布的通孔可将混合液体分散成若干小股流动液体，在混合液分散和聚合的过程中，加强了流体的湍动程度，令混合液体在静态混合器内反复流动，从而进一步地使轧制油在混合液体中逐步破碎，进而得到均匀分布，性质稳定、具有较小油滴粒径的乳化液用于钢铁轧制生产领域。

进一步地，上述管件具有一颈缩段，该经缩段具有一直径最小处，沿流体的流动方向，所述出油口位于直径最小处的前方，所述各挡板位于直径最小处的后方。沿着混合液流动的方向，在出油口处的下游设置颈缩段，一方面是为了让轧制油和水在进入挡板区域前进行预先混合，另一方面由于管件直径缩小，混合液的流动速度增大，当高速混合液与挡板碰撞时，混合液中的轧制油和水能更充分地混合交融。

进一步地，上述直径最小处的直径d为管件直径D的50～90%，所述出油口与直径最小处之间的轴向距离为管件直径D的20～90%。

进一步地，上述至少两个挡板包括一第一挡板和一第二挡板，其中第一挡板和第二挡板的直径均等于管件直径D，第一挡板为一完整的圆形板，第二挡板为具有一平切口的部分圆形板。

进一步地，上述第一挡板与直径最小处之间的轴向距离为管件直径D的50～150%。

进一步地，上述第二挡板的高度为管件直径D的40～70%。

进一步地，上述至少两个挡板还包括一第三挡板，其沿流体的流动方向设于第二挡板的后方，所述第三挡板也为具有一平切口的部分圆形板，其直径等于管件直径D，第三挡板的高度为管件直径D的60～90%，所述第三挡板的平切口与第二挡板的平切口的朝向相反。

进一步地，上述至少两个挡板还包括一第四挡板，其沿流体的流动方向设于第三挡板的后方，所述第四挡板也为具有一平切口的部分圆形板，其直径等于管件直径D，第四挡板的高度为管件直径D的60～90%，所述第四挡板的平切口与第三挡板的平切口的朝向相反。

在设置两块挡板的基础上，又加设了第三挡板和第四挡板，不仅可以增加轧制油和水的接触混合时间和碰撞几率，还可以改变部分混合液的流动方向，使得混合液在管体的径向和轴向方向上进行彻底混合。

进一步地，上述两相邻的挡板之间的轴向距离为管件直径D的40～150%。

更进一步地，上述挡板上开通孔的面积占整个挡板面积的5～30%。

本实用新型所述的油水混合用静态混合器，通过在管体内挡板的设置，其与现有的静态混合器相比较，所具备的优点在于：

1）能充分、高效地混合轧制油和水以获得粒径分布集中、均一性好的乳化液，从而防止乳化液分布不均而导致轧制工序的进行；

2）无需在静态混合器的前部和后部增加额外的流体稳定空间；

3）结构简单，体积小；安装方便，制作便捷，减少了占地面积，降低了投入成本。

附图说明

图1为现有技术中采用翘片结构的静态混合器的立体结构示意图。

图2为图1所示的静态混合器的正面结构示意图。

图3为本实用新型所述的油水混合用静态混合器在一种实施方式下的结构示意图。

图4为图3所示的油水混合用静态混合器中的挡板设置的结构示意图。

图5为图4所示的油水混合用静态混合器中的第一挡板的结构示意图。

图6为图4所示的油水混合用静态混合器中的第二挡板的结构示意图。

图7为图4所示的油水混合用静态混合器中的第三挡板和第四挡板的结构示意图。

图8显示了分别采用实施例1和现有技术中的静态混合器所配制的乳化液中的油滴粒径分布情况。

图9显示了分别采用实施例2和现有技术中的静态混合器所配制的乳化液中的油滴粒径分布情况。

具体实施方式

以下将根据本实用新型的具体实施例及说明书附图对本实用新型所述的油水混合用静态混合器作进一步说明，但是该说明并不构成对本实用新型的不当限定。

实施例1-2

如图3和图4所示，实施例1和实施例2所涉及的技术方案是：在管件30的沿轴向方向开设有输入水A的输入端31和输出乳化液C的输出端32，并且管件30与进油管34导通连接，轧制油B通过进油管34输入管件30内，进油管34具有位于管件30内部的出油口341；在管件30上具有颈缩段35，其具有直径最小处351，沿着流体的流动方向P，出油口341位于直径最小处351的上游；第一挡板36，第二挡板37，第三挡板38和第四挡板39分别沿着管件30的轴向方向设置在管件30内部，且各挡板位于直径最小处351的下游，各挡板之间间隔一定距离，第一挡板36为完整的圆形板，第二挡板37，第三挡板38和第四挡板39均为具有一弓形平缺口的部分圆形板，且第三挡板的平切口与第二挡板和第四挡板的平切口的朝向正好相反。

如图5至图7所示，每一块挡板上均设有密布且均匀分布的通孔33，通孔33成同轴圆形分布。

如图3所示，其中，直径最小处351的直径d为管件30直径D的50～90%，出油口341与直径最小处351之间的轴向距离为管件直径D的20～90%。第一挡板36的直径均等于管件直径D，其与直径最小处351之间的轴向距离为管件直径D的50～150%。第二挡板37的高度为管件直径D的40～70%。第三挡板38和第四挡板39的高度为为管件直径D的60～90%。两两相邻的挡板之间的轴向距离为管件直径D的40～150%。每一挡板上开通孔的面积占整个挡板面积的5～30%，通孔33的形状没有特殊要求，可以是圆形，椭圆形，菱形，八角形或其他形状。

如图3所示，在实际使用过程中，水A从输入端31进入管件30内，轧制油B从进油管34的出油口341进入管件30内，两者形成混合液，混合液的流动方向为P方向（即自图中的左侧流向图中的右侧），经过挡板后，混合配制成均匀的乳化液C自输出端32流出，以供轧制过程使用。

需要说明的是，在实施例中的挡板数量设置为4块，在实际生产过程中并不局限于该数量。但是以在管件内设置2～4块挡板为宜，这样既能实现轧制油和水的充分混合，又不会造成装置设备的体积过大。

实施例1和实施例2的油水混合用静态混合器的具体参数详见表1。分别采用实施例中的油水混合用静态混合器和比较例中的传统静态混合器来制成轧制油\水混合的轧制用乳化液，其中比较例的静态混合器采用了5个翘片的结构且每一翘片长度为82mm。

表1实施例中油水混合用静态混合器的具体参数

*在上述实施例中，来水压力为6.5bar，轧制油供给压力约为6.7bar。

实施例1和比较例中的静态混合器所混合而成的乳化液中的油滴粒径分布情况如图8所示。实施例2和比较例中的静态混合器所混合而成的乳化液中的油滴粒径分布情况如图9所示。由图8和图9可知，采用实施例1中的油水混合用静态混合器所配制的乳化液油滴平均粒度为18μm，采用实施例2中的油水混合用静态混合器所配制的乳化液油滴平均粒度为20μm，与采用比较例的传统静态混合器所配制的乳化液相比较，采用油水混合用静态混合器所配制的乳化液的油滴粒径分布集中，分布非常均匀，具有良好的均一性。

本实用新型所述的水混合用静态混合器在压损增加不大的前提下，通过易于制造、整体简单的结构设计，无需设置流体稳流段，使得轧制油和水成分混合以有效地提升制备乳化液的粒度分布均一性，粒径分布集中性，避免乳化液分布不佳而影响轧制过程，同时还具有占地面积小、安装便利等优点。

需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例，随之作出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种油水混合用静态混合器，其特征在于，包括：

一管件，其沿轴向方向具有一输入水的输入端和一输出端，所述管件还与一进油管导通连接，所述进油管具有一出油口，该出油口位于管件内；

至少两个挡板，沿所述管件的轴向方向设于管件内，各挡板之间具有一间距，且所述各挡板上均设有密布且均匀分布的通孔。

2.如权利要求1所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述管件具有一颈缩段，该颈缩段具有一直径最小处，沿流体的流动方向，所述出油口位于直径最小处的前方，所述各挡板位于直径最小处的后方。

3.如权利要求2所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述直径最小处的直径d为管件直径D的50～90%，所述出油口与直径最小处之间的轴向距离为管件直径D的20～90%。

4.如权利要求2所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述至少两个挡板包括一第一挡板和一第二挡板，其中第一挡板和第二挡板的直径均等于管件直径D，第一挡板为一完整的圆形板，第二挡板为具有一平切口的部分圆形板。

5.如权利要求4所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述第一挡板与直径最小处之间的轴向距离为管件直径D的50～150%。

6.如权利要求5所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述第二挡板的高度为管件直径D的40～70%。

7.如权利要求4-6中任意一项所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述至少两个挡板还包括一第三挡板，其沿流体的流动方向设于第二挡板的后方，所述第三挡板也为具有一平切口的部分圆形板，其直径等于管件直径D，第三挡板的高度为管件直径D的60～90%，所述第三挡板的平切口与第二挡板的平切口的朝向相反。

8.如权利要求7所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述至少两个挡板还包括一第四挡板，其沿流体的流动方向设于第三挡板的后方，所述第四挡板也为具有一平切口的部分圆形板，其直径等于管件直径D，第四挡板的高度为管件直径D的60～90%，所述第四挡板的平切口与第三挡板的平切口的朝向相反。

9.如权利要求1-6和8中任意一项所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，两相邻的挡板之间的轴向距离为管件直径D的40～150%。

10.如权利要求9所述的油水混合用静态混合器，其特征在于，所述挡板上开通孔的面积占整个挡板面积的5～30%。