CN217549520U

CN217549520U - 水滴型多通道受限射流撞击混合器

Info

Publication number: CN217549520U
Application number: CN202221085907.9U
Authority: CN
Inventors: 孟凯; 侯雪梅; 赵荟菁; 张克勤; 成馨雨; 陆贝宁
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2022-05-07
Filing date: 2022-05-07
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2032-05-07

Abstract

本实用新型实施例提供一种水滴型多通道受限射流撞击混合器，包括呈水滴型的混合腔，伸入至混合腔内并相对设置第一入口管、第二入口管，混合腔包括出口管，第一入口管、第二入口管及出口管分别包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，其中，第一轴线、第二轴线、第三轴线共面，且，第一轴线与第二轴线共线，出口管上还设置有第四管及第五管，第四管与第五管向相反的方向伸出，能够使两股流体对撞充分，提高混合效果，形成更小的粒径，同时通过第四管及第五管的使用可以增加反溶剂的用量，使功能性物质和聚合物充分析出，提高混合效率，另外水滴型混合腔可以在不影响流体走向的情况下缩小腔体空间，降低压力能耗。

Description

水滴型多通道受限射流撞击混合器

技术领域

本实用新型涉及一种混合器，特别涉及一种用于制备功能性纳米粒子的受限射流撞击混合器。

背景技术

瞬时纳米沉淀法(FNP)是制备功能性纳米粒子的一种快速、有效的方法，其原理是：将疏水性物质与两亲性聚合物溶于有机溶剂形成混合溶液，当该混合溶液与大量的反溶剂(一般为水)混合时，疏水性功能物质会迅速形成疏水核，而溶解于有机溶剂的两亲性聚合物遇到水后迅速自组装，将疏水核包裹起来形成纳米粒子。FNP法中使用的混合器是纳米粒子成型的关键装置，常见的是受限射流撞击混合器(CIJM)，该混合器使高速流动的两股射流在混合腔中迎面撞击混合。因其结构简单、操作便利、成本低，在瞬时纳米沉淀法中被广泛使用。

传统的受限射流撞击混合器有T型、Y型及十字型等，其设计均存在一定的局限性，如T型混合器混合腔较小，碰撞后不利于两股流体形成较大的接触面；Y型混合器和十字形混合器主要适用于微流体的混合。

发明内容

本实用新型提供一种水滴型多通道受限射流撞击混合器以解决上述技术问题，本从多方面对传统混合器进行了改进设计，有利于提升射流的混合效果、降低压力能耗。

所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，包括呈水滴型的混合腔，伸入至混合腔内并相对设置第一入口管、第二入口管，所述的混合腔包括球形部及锥形部，所述的锥形部包括小端，所述的小端设置有与混合腔连通的出口管，所述的第一入口管、第二入口管及出口管分别包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，其中，第一轴线、第二轴线、第三轴线共面，且，第一轴线与第二轴线共线，所述的出口管上还设置有第四管及第五管，第四管与第五管向相反的方向伸出。

进一步的，所述的混合腔包括腔体轴线，所述的第一入口管包括第一管出口，第二入口管包括第二管出口，其中，第一管出口与第二管出口和腔体轴线之间的距离相等。

进一步的，第一轴线、第二轴线及腔体轴线共面，所述的第三轴线与腔体轴线共线。

进一步的，所述的第四管包括第四轴线，第五管包括第五轴线，第三轴线、第四轴线及第五轴线共面。

进一步的，第四轴线与第三轴线具有第一交点，第五轴线与第三轴线具有第二交点，第一交点与第二交点重合。

进一步的，所述的小端包括与出口管连接的小端口，所述的第一交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第四管内径，和/或，所述的第二交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第五管内径。

进一步的，若设第一管出口与第二管出口之间的距离为d，出口管13的内径为D，则d为D-4D之间。

进一步的，第一轴线、第二轴线垂直与第三轴线，第四轴线及第五轴线倾斜于第三轴线，且第四轴线与第五轴线之间的夹角为90～180°。

进一步的，第一入口管、第二入口管、出口管、第四管及第五管的内径相同。

进一步的，第一轴线、第二轴线、第三轴线、第四轴线及第五轴线共面。

有益效果：本实用新型实施例提供一种水滴型多通道受限射流撞击混合器，包括呈水滴型的混合腔，伸入至混合腔内并相对设置第一入口管、第二入口管，混合腔包括球形部及锥形部，锥形部包括小端，小端设置有与混合腔连通的出口管，第一入口管、第二入口管及出口管分别包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，其中，第一轴线、第二轴线、第三轴线共面，且，第一轴线与第二轴线共线，出口管上还设置有第四管及第五管，第四管与第五管向相反的方向伸出，一方面能够使两股流体对撞充分，提高混合效果，形成更小的粒径；同时通过第四管及第五管的使用可以增加反溶剂的用量，使功能性物质和聚合物充分析出，提高混合效率，另外水滴型混合腔可以在不影响流体走向的情况下缩小腔体空间，降低压力能耗。

附图说明

图1本实用新型实施例提供的水滴型多通道受限射流撞击混合器示意图；

图2为图1中A-A截面示意图；

图示元件说明：

容器10；混合腔100；球形部101；锥形部102；小端103；第一入口管11；第一轴线111；

第一管出口112；第二入口管12；第二轴线121；第二管出口122；出口管13；第三轴线131；第四管14；第四轴线141；第五管15；第五轴线151。

具体实施方式

请一并参考图1及图2，图1示出了本实用新型实施例的水滴型多通道受限射流撞击混合器示意图，图2示出了A-A截面示意，下面将参考这些附图对本申请进一步说明。

所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，包括容器10，所述的容器10包括壳体，及由壳体围设的呈水滴型的混合腔100，所述的混合腔100包括位于相对上方的球形部101及位于相对下方的锥形部102，在一个优选的实施例中，所述的混合腔100在竖直平面上投影的轮廓线满足：k((y^2+x^2)^2-2y(y^2+x^2)+nx^2)＝0，(n>0)，更优选的n为3-10之间。

所述的壳体的左右两侧设置有第一入口管11及第二入口管12，第一入口管11及第二入口管12伸入至混合腔100并与混合腔100连通，以通过第一入口管11、第二入口管12向混合腔100内输送溶剂及反溶剂，可以理解的，第一入口管11与第二入口管12相对设置，以使得输送的溶剂与反溶剂能够在混合腔100内发生碰撞，在本实施例中，所述的第一入口管11包括第一轴线111，第二入口管12包括第二轴线121，第一轴线111与第二轴线121共线。

进一步的，所述的混合腔100包括一腔体轴线，所述的腔体轴线被定义为混合腔100在竖直平面上投影绕该腔体轴线旋转180°形成混合腔100，所述的第一入口管11包括第一管出口112，第二入口管12包括第二管出口122，其中，第一管出口112与第二管出口122和腔体轴线之间的距离相等。

进一步的，第一轴线111、第二轴线121及腔体轴线共面。

进一步的，所述的第一入口管11与第二入口管12具有相同的长度及内径，且，第一入口管11与第二入口管12伸入至混合腔100内的长度相等。

进一步的，所述的第一轴线111及第二轴线121垂直于腔体轴线。

进一步的，所述的混合腔100具有最大内径线，所述的第一轴线111或第二轴线121与该最大内径线共线，其中，所述的内径线被定义为，自混合腔100轮廓向混合腔100内伸出并垂直于腔体轴线的虚拟直线，所述的最大内径线即为混合腔100轮廓上与腔体轴线之间具有最大距离的点与腔体轴线的垂线。

所述的锥形部102包括位于下方的小端103，所述的小端103设置有与混合腔100连通的出口管13，用于承接在混合腔100内发生碰撞混合后形成的纳米悬浮液，所述的出口管13包括第三轴线131，所述的第三轴线131与第一轴线111、第二轴线121共面，可以理解的，当所述的混合腔100包括腔体轴线时，所述的第三轴线131与腔体轴线共线。

另外，所述的出口管13上还设置有第四管14及第五管15，第四管14与第五管15向相反的方向伸出，用于经第四管14及第五管15输送反溶剂，具体的，使用时，通过第一入口管11、第二入口管12分别向混合腔100内输送溶有疏水性功能物质、两亲性聚合物的有机溶剂和反溶剂水，而通过第四管14及第五管15输送反溶剂水，当第一入口管11、第二入口管12的射流在混合腔100撞击后，会在撞击中心形成圆盘状剪切层，随后剪切层开始震荡变形引起涡流，小尺度涡结构从撞击中心向撞击面的径向方向释放，当混合溶液到达混合腔100底部与出口管13的连接位置时，与第四管14及第五管15输送的反溶剂能进一步混合，即，一方面能够使两股流体对撞充分，提高混合效果，形成更小的粒径；同时通过第四管14及第五管15的使用可以增加反溶剂的用量，使功能性物质和聚合物充分析出，提高混合效率，另外水滴型混合腔100可以在不影响流体走向的情况下缩小腔体空间，降低压力能耗。

进一步的，第四管14及第五管15与出口管13的连接处邻近小端103。

进一步的，所述的第四管14包括第四轴线141，第五管15包括第五轴线151，第三轴线131、第四轴线141及第五轴线151共面。

进一步的，第四轴线141与第三轴线131具有第一交点，第五轴线151与第三轴线131具有第二交点，第一交点与第二交点重合。

进一步的，所述的小端103包括与出口管13连接的小端口，所述的第一交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第四管14内径，和/或，所述的第二交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第五管15内径，以使得在混合液在混合腔100底部与出口管13的连接位置时即能够与第四管14或第五管15输送的反溶剂发生碰撞、混合。

进一步的，若设第一管出口112与第二管出口122之间的距离为d，出口管13的内径为D，则d为D-4D之间，优选的，d＝2D。

进一步的，第四管14与第五管15倾斜与第三轴线131设置，并且，第四管14及第五管15向上方倾斜，可以理解的，向上方倾斜的含义是，第四管14或第五管15向壳体方向倾斜，若定义第四轴线141与第三轴线131之间的夹角为α，则α＜90°，优选的，α为25°-75°，在这种情形下，第四管14、第五管15及第三管呈Y型。

进一步的，第四管14与第五管15的内径相同。

在一个具体实施例中，所述的腔体轴线与混合腔100具有一虚拟交点，可以理解的，该虚拟交点为混合腔100的最高点，设置，该虚拟交点与第一轴线111或第二轴线121之间的距离为6mm，混合腔100下部锥形部102底面半径为6mm，高度9mm，所述第一入口管11、第二入口管12的内径为1mm，总长度为10mm：伸入混合腔100内的部分长度为5mm，第一管出口112与第二管出口122之间的距离为2mm；伸出混合腔100外的部分长度为5mm，所述第四管14、第五管15内径为1mm，两者间夹角为90～180°，长度为6mm，出口管13内径为1mm，长度为11mm。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，包括呈水滴型的混合腔，伸入至混合腔内并相对设置第一入口管、第二入口管，所述的混合腔包括球形部及锥形部，所述的锥形部包括小端，所述的小端设置有与混合腔连通的出口管，所述的第一入口管、第二入口管及出口管分别包括第一轴线、第二轴线及第三轴线，其中，第一轴线、第二轴线、第三轴线共面，且，第一轴线与第二轴线共线，所述的出口管上还设置有第四管及第五管，第四管与第五管向相反的方向伸出。

2.如权利要求1所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，所述的混合腔包括腔体轴线，所述的第一入口管包括第一管出口，第二入口管包括第二管出口，其中，第一管出口与第二管出口和腔体轴线之间的距离相等。

3.如权利要求2所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，第一轴线、第二轴线及腔体轴线共面，所述的第三轴线与腔体轴线共线。

4.如权利要求3所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，所述的第四管包括第四轴线，第五管包括第五轴线，第三轴线、第四轴线及第五轴线共面。

5.如权利要求4所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，第四轴线与第三轴线具有第一交点，第五轴线与第三轴线具有第二交点，第一交点与第二交点重合。

6.如权利要求5所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，所述的小端包括与出口管连接的小端口，所述的第一交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第四管内径，和/或，所述的第二交点与小端口之间的距离小于等于2倍的第五管内径。

7.如权利要求5所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，若设第一管出口与第二管出口之间的距离为d，出口管的内径为D，则d为D-4D之间。

8.如权利要求5所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，第一轴线、第二轴线垂直与第三轴线，第四轴线及第五轴线倾斜于第三轴线，且第四轴线与第五轴线之间的夹角为90～180°。

9.如权利要求5所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，第一入口管、第二入口管、出口管、第四管及第五管的内径相同。

10.如权利要求5所述的水滴型多通道受限射流撞击混合器，其特征在于，第一轴线、第二轴线、第三轴线、第四轴线及第五轴线共面。