CN206860598U - 一种旋流切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋流切割装置，涉及旋流切割领域。所述旋流切割装置包括：锥体，用于环分流流体，锥体的尖端迎向流体的流动方向安装；以及多个三角锥，用于旋流和切割流体，多个三角锥成形于锥体表面，每个三角锥的一个棱线迎向流体的流动方向设置，多个三角锥呈多个圈状沿着锥体的轴线逐层布置；其中，每个圈状中的多个三角锥围绕锥体的轴线布置；尖端与锥体底座相背设置；流体为汽水混合流体。本申请的旋流切割装置充分利用多相流的自身动力，将分流、旋流及切割集成于一体，并分别在锥体的顶尖及多个三角锥处进行分流、旋流及切割，从而大幅度的减少相应的装置或机构，降低设计、制造等整体成本。

Description

一种旋流切割装置

技术领域

本实用新型涉及旋流切割领域，特别是涉及一种旋流切割曝气器或静态混合器。

背景技术

多相流常见于各种形态的两相流。主要包括：(1)气-液两相流，如：泄水建筑中的掺气水流等；(2)气-固两相流，如气流输送(喷吹)粉料，含尘埃的大气流动等；(3)液-固两相流，如天然河道中的含砂水流等。多相流是研究气态、液态、固态物质混合流动的学科。“相”指不同物态或同一物态的不同物理性质或力学状态。在能源、水利、化工、冶金等工业部门，以及气象、生物、航天等领域都有多相流动的问题。因此多相流对于现代工业非常重要。

目前，多相流中的流体旋流切割技术有很多种，较为常用的是分流、旋流及切割，现有技术中通常对于分流、旋流及切割分别使用不同的装置或机构，这就使得分流、旋流及切割的整体处理过程非常复杂，并且使用的装置或机构也非常多，使得整体成本非常高。另外，现有技术中还存在着对于多相流体中的物质混合不充分的问题，以及分流、旋流及切割的相应设备适用性差，不能用于多种不同流体介质的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种旋流切割装置，将多相流体旋流切割技术中的分流、旋流及切割合为一个装置进行处理。

本实用新型一个进一步的目的是要使得流体中的气泡与液体混合的更加充分。

本实用新型另一个进一步的目的是要提高分流、旋流及切割的相应设备适用性，使其能够用于多种不同流体介质。

特别地，本实用新型提供了一种旋流切割装置，包括：

锥体，用于环分流流体，所述锥体的尖端迎向所述流体的流动方向安装；以及

多个三角锥，用于旋流和切割所述流体，多个所述三角锥成形于所述锥体表面，每个所述三角锥的一个棱线迎向所述流体的流动方向设置，所述多个三角锥呈多个圈状沿着所述锥体的轴线逐层布置；

其中，每个所述圈状中的多个三角锥围绕所述锥体的轴线布置；

所述尖端与所述锥体的底座相背设置。

进一步地，所述三角锥的迎向所述流体的流动方向设置的棱线为直线；

或者，所述三角锥的一个侧面迎向所述流体的流动方向设置，所述侧面为朝向所述尖端方向凸起的圆弧面；

所述三角锥为垂直于所述锥体表面压扁的扁状三角锥。

进一步地，所述多个三角锥呈至少三个所述圈状沿着所述锥体的轴线逐层布置；

每个所述圈状中的三角锥的数量随着所述圈状距离所述锥体底座越近而增加。

进一步地，所述锥体表面均布有多条由所述尖端指向所述锥体底座的螺旋线，所述多个三角锥分为若干列，所述多个三角锥的每列沿着一条所述螺旋线布置于所述锥体表面。

进一步地，每个所述圈状中的三角锥的体积随着所述圈状距离所述锥体底座越近而增大；

或者/并且，每个所述圈状中的三角锥的高度随着所述圈状距离所述锥体底座越近而增大。

进一步地，所述锥体固定于静态混合器内或旋流曝气器内。

进一步地，所述锥体安装于旋流曝气器内，所述旋流曝气器包括导旋流体、切割扰流体、筒体及敞口顶盖；

所述导旋流体及所述切割扰流体安装于所述筒体内，所述筒体的一端为入口，所述筒体的另一端安装有敞口顶盖，所述锥体安装于所述导旋流体的前端处，所述导旋流体的前端朝向所述筒体的入口设置，所述导旋流体的后端与所述切割扰流体连接，所述导旋流体的后端向所述敞口顶盖设置；

进一步地，所述锥体固定于静态混合器内，所述静态混合器包括外壳及剪切混合单元，所述外壳呈直筒状并具有相通的两端，其一端安装有第一进料口及第二进料口，其另一端为出料口，所述剪切混合单元安装于所述外壳内，所述锥体安装于所述外壳内的所述剪切混合单元前端，所述剪切混合单元前端朝向所述外壳一端处设置。

进一步地，所述多个三角锥与所述锥体为一体结构或镶嵌式结构；所述锥体为金属或者塑料锥体，所述多个三角锥均为金属或者塑料三角锥。

需要注意的是，根据附壁效应，流体，也就是汽水混合流，具有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，也可以说是流体粘性，只需保持一定的曲率范围，流体会顺着物体表面流动。本申请的旋流切割装置充分利用这一效应。

由于锥体的尖端迎向流体的流动方向安装。因此，当流体经过锥体时，在锥体尖部环分流流体。环分流后的流体流经锥体的锥面时经过多个圈状中的靠近顶尖处的三角锥时，使流体旋流，并且变为旋转流体。此时，流体经过其它后续的三角锥后，流体中的大气泡随着经过的逐层布置的多个圈状三角锥而依次破碎为微细气泡。还可以解释为，流体被第一圈的多个三角锥引导流向第二圈的多个三角锥并变为旋转流，以此类推经过多圈的三角锥后，大气泡被多个三角锥切割为微细气泡，同时流向由直流变为旋转流，从而使微细气泡与液体混合的更加均匀。相对于现有技术中需要使用多种装置或机构分别进行相应的分流、旋流及切割，本申请的旋流切割装置充分利用多相流的自身动力，将分流、旋流及切割集成于一体，并分别在锥体的顶尖及多个三角锥处进行分流、旋流及切割，从而大幅度的减少相应的装置或机构，降低设计、制造等整体成本。

另外，流体经过呈多个圈状沿着锥体的轴线逐层布置的多个三角锥后，使得流体中的微细气泡与液体混合的更加充分。

进一步地，锥体为金属或者塑料锥体，多个三角锥均为金属或者塑料三角锥。通过上述材料方面的选择，可以使本申请的旋流切割装置适用于多种不同的流体，增大其适用范围。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其它目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的所述旋流切割装置的示意性主视图；

图2是图1所示的所述旋流切割装置的示意性左视图；

图3是所述旋流切割装置安装于所述旋流曝气器内的示意性剖视图；

图4是所述旋流切割装置安装于所述静态混合器内的示意性剖视图。

图中：锥体1，锥体1的尖端11，锥体1的底座13，锥体1的轴线14，螺旋线15；三角锥2，棱线21，圈状22，第一圈221，第二圈222，三角锥2的列24；法兰盘a，导旋流体c，切割扰流体d，筒体e，敞口顶盖f；第一进料口I，第二进料口II，外壳V，剪切混合单元VI。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的所述旋流切割装置的示意性主视图；结合图1进行说明，本申请的旋流切割装置包括：锥体1及多个三角锥2。锥体1用于环分流流体。锥体1的尖端11迎向流体的流动方向安装。多个三角锥2用于旋流和切割流体。多个三角锥2成形于锥体1表面。每个三角锥2的一个棱线21迎向流体的流动方向设置。多个三角锥2呈多个圈状22沿着锥体1的轴线14逐层布置。

其中，每个圈状22中的多个三角锥2围绕锥体1的轴线14布置；尖端11与锥体1底座13相背设置；流体为汽水混合流。

需要注意的是，根据附壁效应，流体，也就是汽水混合流，会离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，也可以说是流体粘性，只要曲率不大，流体会顺着物体表面流动。本申请的旋流切割装置充分利用这一效应。

继续结合图1进行说明，由于锥体1的尖端11迎向流体的流动方向安装。因此，当流体经过锥体1时，在锥体1尖端11环分流流体。环分流后的流体流经锥体1的锥面时经过多个圈状22中的靠近尖端11处的三角锥2时，使流体旋流，并且变为旋转流体。此时，流体经过其他后续的三角锥2后，流体中的大气泡随着经过的逐层布置的多个圈状22而依次破碎为微细气泡。还可以解释为，流体被第一圈221的多个三角锥2引导流向第二圈222的多个三角锥2并变为旋转流，以此类推经过多圈的三角锥2后，大气泡被多个三角锥2切割为微细气泡，同时流向由直流变为旋转流，从而使微细气泡与液体混合的更加均匀。相对于现有技术中需要使用多种装置或机构分别进行相应的分流、旋流及切割，本申请的旋流切割装置充分利用多相流的自身动力，将分流、旋流及切割集成于一体，并分别在锥体1的顶端11及多个三角锥2处进行分流、旋流及切割，从而大幅度的减少相应的装置或机构，降低设计、制造等整体成本。

另外，流体经过呈多个圈状22（在图2中观察将更加清晰）沿着锥体1的轴线14逐层布置的多个三角锥2后，使得流体中的微细气泡与液体混合的更加充分。

继续结合图1进行说明，进一步地，三角锥2的迎向流体的流动方向设置的棱线21为直线。在说明书附图未示出的情况下，或者，三角锥2（参见图1及图2）的一个侧面迎向流体的流动方向设置，侧面为朝向尖端11（参见图1及图2）方向凸起的圆弧面。如此设置，可以减少流体与三角锥2相接触时的阻力，并同时将流体中的气泡与液体混合的更加充分。

继续结合图1进行说明，三角锥2为垂直于锥体1表面压扁的扁状三角锥2。以减小三角锥2对流体流动的阻碍。

图2是图1所示的所述旋流切割装置的示意性左视图；同时结合图1与图2进行说明，并以图1为主，进一步地，三角锥2的高度与其底面的比为1：4至1：10，三角锥2的高度为其顶尖相对于锥体1表面的距离。以减小三角锥2对流体流动的阻碍。

继续结合图1进行说明，进一步地，多个三角锥2呈至少三个圈状22布置。另外，发明人通过实验发现，为使气泡与液体混合更加充分，圈状22的数量越多越好，并且，圈状22的最佳圈数可以是5圈、8圈、10圈、13圈及15圈。

继续结合图1进行说明，每个圈状中的三角锥2的数量随着圈状22距离锥体1底座13越近而增加。随着三角锥2数量的增加，使气泡更小，更均匀。

例如，第一圈中三角锥2的数量可以是8个，第二圈中三角锥2的数量可以是10个，第三圈中三角锥2的数量可以是14个。

结合图2进行说明，进一步地，锥体1表面均布有多条由尖端11指向锥体1底座13的螺旋线15，多个三角锥2分为若干列24，多个三角锥2的每列24沿着一条螺旋线15布置于锥体1表面。当锥体1相对于流体旋转时，流体随着螺旋线15流经锥体1，而多个三角锥2的每列24沿着一条螺旋线15布置于锥体1表面，有利于流体中的气泡与液体充分混合。螺旋线可以是阿基米德螺线。

在说明书附图未示出的情况下，进一步地，每个圈状22（参见图1及图2）中的三角锥2（参见图1及图2）的体积随着圈状22距离锥体1底座13（参见图1及图2）越近而增大或相等。由于流体在流向锥体1的底座13过程中气泡会越来越小，如果每个圈状22（参见图1及图2）中的三角锥2的体积保持不变，或者随着圈状22距离锥体1底座13越近而缩小，则不利于搅碎气泡并使其与液体充分混合。因此每个圈状22中的三角锥2的体积随着圈状22距离锥体1底座13越近而增大或相等，可以搅碎气泡并使其与液体充分混合。

在说明书附图未示出的情况下，进一步地，每个圈状22（参见图1及图2）中的三角锥2（参见图1及图2）的高度随着圈状22距离锥体1底座13（参见图1及图2）越近而增大或相等。

结合图1进行说明，进一步地，多个三角锥2与锥体1为一体结构或镶嵌式结构。需要注意的是，一体结构是指多个三角锥2与锥体1一体成形，而镶嵌式结构是指多个三角锥2与锥体1分别制造然后通过镶嵌方式固定在一起。通过上述两种结构，可以使本申请的旋流切割装置加工制造更加灵活多样。

在说明书附图未示出的情况下，进一步地，锥体1（参见图1及图2）为金属或者塑料锥体，多个三角锥2（参见图1及图2）均为金属或者塑料三角锥。通过上述材料方面的选择，可以使本申请的旋流切割装置适用于多种不同的流体，增大其适用范围。

图3是所述旋流切割装置安装于所述旋流曝气器内的示意性剖视图；图4是所述旋流切割装置安装于所述静态混合器内的示意性剖视图；同时结合图3和图4进行说明，进一步地，锥体1固定于管道混合器内、旋流曝气器内或旋流器（说明书附图未示出）内。使流体分流、旋流及切割后，更加利于静态混合器、旋流曝气器或旋流器的使用。

图3是所述旋流切割装置安装于所述旋流曝气器内的示意性剖视图；结合图3进行说明，进一步地，锥体1安装于旋流曝气器内，旋流曝气器包括导旋流体c、切割扰流体d、筒体e及敞口顶盖f。导旋流体c及切割扰流体d安装于筒体e内，筒体e的一端为入口，筒体e的另一端安装有敞口顶盖f，锥体1安装于导旋流体c的前端处，导旋流体c的前端朝向筒体e的入口设置，导旋流体c的后端与切割扰流体d连接，导旋流体c的后端向敞口顶盖f设置。锥体1的尖端11为球形或尖型。通过锥体1安装于导旋流体c的前端处，并且导旋流体c的前端朝向筒体e的入口设置，导旋流体c的后端与切割扰流体d连接的这种布置方式，在流体被充分的分流、旋流及切割后，可以提高旋流曝气器的工作性能。

需要注意的是，入口处通过法兰盘a安装管道，流体从管道中流出。

图4是所述旋流切割装置安装于所述管道混合器内的示意性剖视图。结合图4进行说明，进一步地，锥体1固定于管道混合器内，管道混合器包括外壳V及剪切混合单元VI，外壳V呈直筒状并具有相通的两端，其一端安装有第一进料口I及第二进料口II，其另一端为出料口，剪切混合单元VI安装于外壳V内，锥体1安装于外壳V内的剪切混合单元VI前端，剪切混合单元VI前端朝向外壳V一端处设置。通过上述锥体1的布置位置，以及剪切混合单元VI处于外壳V内的位置，在流体被充分的分流、旋流及切割后，可以提高旋流曝气器的工作性能。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种旋流切割装置，其特征在于，包括：

锥体（1），用于环分流流体，所述锥体（1）的尖端（11）迎向所述流体的流动方向安装；以及

多个三角锥（2），用于旋流和切割所述流体，多个所述三角锥（2）成形于所述锥体（1）表面，每个所述三角锥（2）的一个棱线（21）迎向所述流体的流动方向设置，所述多个三角锥（2）呈多个圈状（22）沿着所述锥体（1）的轴线（14）逐层布置；

其中，每个所述圈状（22）中的多个三角锥（2）围绕所述锥体（1）的轴线（14）布置；

所述尖端（11）与所述锥体（1）的底座（13）相背设置。

2.根据权利要求1所述的旋流切割装置，其特征在于，

所述三角锥（2）的迎向所述流体的流动方向设置的棱线（21）为直线；

或者，所述三角锥（2）的一个侧面迎向所述流体的流动方向设置，所述侧面为朝向所述尖端（11）方向凸起的圆弧面；

所述三角锥（2）为垂直于所述锥体（1）表面压扁的扁状三角锥（2）。

3.根据权利要求2所述的旋流切割装置，其特征在于，所述多个三角锥（2）呈至少三个所述圈状（22）沿着所述锥体（1）的轴线（14）逐层布置；

每个所述圈状（22）中的三角锥（2）的数量随着所述圈状（22）距离所述锥体（1）底座（13）越近而增加。

4.根据权利要求3所述的旋流切割装置，其特征在于，所述锥体（1）表面均布有多条由所述尖端（11）指向所述锥体（1）底座（13）的螺旋线（15），所述多个三角锥（2）分为若干列（24），所述多个三角锥（2）的每列（24）沿着一条所述螺旋线（15）布置于所述锥体（1）表面。

5.根据权利要求4所述的旋流切割装置，其特征在于，每个所述圈状（22）中的三角锥（2）的体积随着所述圈状（22）距离所述锥体（1）底座（13）越近而增大；

或者/并且，每个所述圈状（22）中的三角锥（2）的高度随着所述圈状（22）距离所述锥体（1）底座（13）越近而增大。

6.根据权利要求5所述的旋流切割装置，其特征在于，所述锥体（1）固定于静态混合器内或旋流曝气器内。

7.根据权利要求6所述的旋流切割装置，其特征在于，所述锥体（1）安装于旋流曝气器内，所述旋流曝气器包括导旋流体（c）、切割扰流体（d）、筒体（e）及敞口顶盖（f）；

所述导旋流体（c）及所述切割扰流体（d）安装于所述筒体（e）内，所述筒体（e）的一端为入口，所述筒体（e）的另一端安装有敞口顶盖（f），所述锥体（1）安装于所述导旋流体（c）的前端处，所述导旋流体（c）的前端朝向所述筒体（e）的入口设置，所述导旋流体（c）的后端与所述切割扰流体（d）连接，所述导旋流体（c）的后端向所述敞口顶盖（f）设置。

8.根据权利要求6所述的旋流切割装置，其特征在于，所述锥体（1）固定于静态混合器内，所述静态混合器包括外壳（V）及剪切混合单元（VI），所述外壳（V）呈直筒状并具有相通的两端，其一端安装有第一进料口（I）及第二进料口（II），其另一端为出料口，所述剪切混合单元（VI）安装于所述外壳（V）内，所述锥体（1）安装于所述外壳（V）内的所述剪切混合单元（VI）前端，所述剪切混合单元（VI）前端朝向所述外壳（V）一端处设置。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的旋流切割装置，其特征在于，所述多个三角锥（2）与所述锥体（1）为一体结构或镶嵌式结构；所述锥体（1）为金属或者塑料锥体，所述多个三角锥（2）均为金属或者塑料三角锥。