一種新型靜動結合高效液－液混合裝置的製作方法

2023-08-09 13:07:01 2

專利名稱：一種新型靜動結合高效液－液混合裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於液體混合技術領域，特別是涉及一種將兩種及兩種以上不同液體進行混合的機械裝置。
背景技術：
在實際應用中，液一液混合裝置通常有攪拌混合器和靜態混合器兩種類型。攪拌混合器是利用槳葉的機械旋轉運動實現物料各組分的攪拌混合，槳葉形狀不同與不同運動方式造成混合效果差別很大，且攪拌速度有一定限制，混合效率不高。對某些粘度較高的液體或對多相分散混合系，機械式攪拌很難形成均勻剪切力，同時機械式攪拌需要外加動力，耗能較大。靜態混合器沒有運動零部件，在管內安裝多組具有特定形狀的固定混合元件，兩相流體通過固定混合元件時不斷改變流動方向，達到徑向混合效果。但是各種靜態混合器由於單元結構通道形狀不同，其應用特性參數各異，適用範圍有限。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型靜動結合高效液一液混合裝置，其可以克服現有技術設備的缺點和不足，融合了固定混合元件與旋轉葉輪各自的優點，能夠將兩種及兩種以上不同液體進行高效率的混合。為實現上述目的，本發明採取以下設計方案
一種新型靜動結合高效液一液混合裝置，包括有一混合裝置的外管；外管內至少含有固定螺旋葉片和旋轉葉輪組件兩個子單元，其中，起始的子單元為固定螺旋葉片子單元，隨其後為旋轉葉輪組件子單元；所述的固定螺旋葉片子單元由設置於外管內的一組固定螺旋葉片構成，該固定螺旋葉片以200 300°單向螺旋；所述的旋轉葉輪組件子單元包括設置在外管內可轉動的一組帶有軸的旋轉葉輪，旋轉葉輪上裝有一組各與軸向傾斜-20 60° 的轉輪葉片，在旋轉葉輪兩端軸上分別安有軸向固定架。當外管內含有三個以上的子單元，按固定螺旋葉片子單元、旋轉葉輪組件子單元交替排列組合構成。所述的旋轉葉輪兩端軸上分別安有軸向固定架，且旋轉葉輪兩端軸可在軸向固定架中心孔內轉動。固定螺旋葉片與軸向固定架之間有一間隙。為提高剪切混合效果，在旋轉葉輪組件子單元的轉輪葉片上可以安有一組葉翅； 優選的葉翅應垂直於轉輪葉片的上表面。所述的固定螺旋葉片優選以180° 270°單向螺旋；所述的旋轉葉輪上裝有的一組轉輪葉片各與軸向傾斜優選為0 50°。所述的固定螺旋葉片右或左向螺旋時，設定緊隨其後的旋轉葉輪組件子單元的旋轉葉輪對應繞軸右或左向轉動。
本發明的優點是
1、不需要配備額外動力，大大降低了能耗；
2、能夠縮短混合裝置的結構尺寸，擴大混合裝置的應用範圍，提高混合效率；
3、結構設計合理，設備的製作成本低廉；
4、組配方便，可以根據需要選用不同數量的子單元匹配使用，故適用範圍廣；
5、適合各種環境下的安裝。


圖1為本發明新型靜動結合高效液一液混合裝置結構示意圖(外管半剖)。圖2為本發明結構示意圖(圖1的正視圖)。圖3為圖1的左視圖。圖4為圖1中旋轉葉輪端面剖視圖。圖5為圖1的右視圖。圖6為圖1中的軸向固定架(2或6)正面視圖。下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
具體實施例方式參閱圖1至圖6所示，本發明新型靜動結合高效液一液混合裝置包括有一混合裝置的外管7 ；外管7內至少含有固定螺旋葉片和旋轉葉輪組件兩個子單元，其中，起始的子單元為固定螺旋葉片子單元，隨其後為旋轉葉輪組件子單元。當外管7內含有三個以上的子單元時，按固定螺旋葉片子單元、旋轉葉輪組件子單元交替排列組合構成。圖1、圖2所示的實施例為具有三個子單元的新型靜動結合高效液一液混合裝置，外管7內設置的三個子單元順序是固定螺旋葉片子單元一旋轉葉輪組件子單元一固定螺旋葉片子單元。如果具有四個子單元，則設置的順序是固定螺旋葉片子單元一旋轉葉輪組件子單元一固定螺旋葉片子單元一旋轉葉輪組件子單元。更多的單元可以按前述的周期交替規則設置。所述的固定螺旋葉片子單元由設置於外管內的一組固定螺旋葉片1構成，該固定螺旋葉片1以200 300°角單向螺旋，優選為180° 270°。所述的旋轉葉輪組件子單元包括有帶軸的旋轉葉輪、軸向固定架2、6等，固定架2 或6的一實施例結構可參見圖6 ；首先將軸向固定架2固定在外管7內，再將旋轉葉輪軸插入該軸向固定架中心孔，隨後裝入軸向固定架6，並使中心孔套入旋轉葉輪軸，以便將旋轉葉輪組件子單元安裝在外管7內，旋轉葉輪3的中心軸可轉動，旋轉葉輪3上裝有與軸向傾斜-20 60° —組(若干個)轉輪葉片4。為提高剪切混合效果，每個轉輪葉片上安有一組 (1 10個)葉翅5，優選的安有2 5個葉翅，轉輪葉片上的葉翅垂直於轉輪葉片的上表面為佳。固定 螺旋葉片與旋轉葉輪組件之間應保持有一間隙，以保證旋轉葉輪的轉動不受阻礙。當本發明新型靜動結合高效液一液混合裝置包括有三個以上的子單元時，每相鄰的兩個固定螺旋葉片子單元的固定螺旋葉片可以是均同向同角度的螺旋，或在200 300°範圍內以同向不同角度螺旋；亦可是相互反向同角度螺旋，或在200 300°範圍內相互以反向不同角度的螺旋。—般情況下，所述的固定螺旋葉片1右(或左)向螺旋時，設定緊隨其後的旋轉葉輪組件子單元的旋轉葉輪3對應繞軸右(或左)向轉動，轉輪葉片4與軸向傾斜為(-20 60° )。當然，對於特殊情況下的需求亦可不限定如此，在固定螺旋葉片1螺旋方向一定時， 旋轉葉輪3的轉動方向和轉輪葉片4與軸向傾斜範圍(-20 60° )可對應調整。上述各實施例可在不脫離本發明的範圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結構應視為例示性，而非用以限制本發明申請專利的保護範圍。本發明的工作原理及工作過程是兩相(亦可是多相)液流進入固定螺旋葉片子單元時，兩相流體以一定速度順軸線方向進入固定螺旋葉片1，被切割成兩股相等的獨立流體；隨後受管壁與固定螺旋葉片約束，沿螺旋葉片形成強烈右(或左)旋流，兩相流在離心力作用和內流攪動下形成初步混合；流出螺旋葉片後，順螺旋方向以相等的多股流通過軸向固定架快速流進旋轉葉輪組件子單元的旋轉葉輪3，流體的衝擊使旋轉葉輪加速旋轉，流體在旋轉葉片4的帶動攪拌與葉翅5的切割下，加劇了剪切、混合。隨後流出又進入下一個同向固定螺旋葉片8，多股流又被合成兩股，再度剪切、混合，如此重複。不管是固定螺旋葉片還是旋轉葉輪組件，都對兩相流起著分割與導向引流，不斷產生對流體的分割、剪切、旋轉混合等作用，形成兩相流體的強烈湍動和頻繁的界面變更，因而產生高效的相間傳遞， 極大地強化了兩相流的混合，也實現了短路徑的快速混合。在整個工作過程中，是靠湧入的液流流動而推動旋轉葉輪旋轉，因此不需要配備額外動力，大大節約了能源。由於不需配備驅動電機等裝置，故可省去安裝這些部件的設計及所需的空間，也就縮短了本發明新型靜動結合高效液一液混合裝置的結構尺寸，適用各種環境下的應用(無需電源)，擴大了混合裝置的應用範圍，不僅混合效率高，且在取得同等效率的前提下，設備的製作成本低廉。
權利要求
1.一種新型靜動結合高效液一液混合裝置，包括有一混合裝置的外管；其特徵在於 外管內至少含有固定螺旋葉片和旋轉葉輪組件兩個子單元，其中，起始的子單元為固定螺旋葉片子單元，其後為旋轉葉輪組件子單元；所述的固定螺旋葉片子單元由設置於外管內的一組固定螺旋葉片構成，該固定螺旋葉片以200 300°單向螺旋；所述的旋轉葉輪組件子單元包括設置在外管內可轉動的一組帶有軸的旋轉葉輪，葉輪上裝有一組各與軸向傾斜-20 60°的葉片，在旋轉葉輪兩端軸上分別安有軸向固定架。
2.根據權利要求1所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於外管內含有三個以上的子單元，按固定螺旋葉片子單元、旋轉葉輪組件子單元交替排列組合構成。
3.根據權利要求1所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於在帶有軸的旋轉葉輪組件子單元的轉輪葉片上安有一組葉翅，該組葉翅為1 10個。
4.根據權利要求3所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於所述的一組葉翅垂直於轉輪葉片的上表面。
5.根據權利要求3所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於在帶有軸的旋轉葉輪組件子單元的轉輪葉片上安有的一組葉翅優選為2 5個。
6.根據權利要求1所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於所述的固定螺旋葉片與軸向固定架之間有一間隙。
7.根據權利要求1所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於所述的固定螺旋葉片優選以180° 270°單向螺旋；所述的旋轉葉輪上裝有的一組轉輪葉片各與軸向傾斜優選為0 50°。
8.根據權利要求2所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於每相鄰的兩個固定螺旋葉片子單元的固定螺旋葉片均同向同角度的螺旋，或在200 300°範圍內以同向不同角度螺旋。
9.根據權利要求2所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於每相鄰的兩個固定螺旋葉片子單元的固定螺旋葉片相互反向同角度螺旋，或在200 300°範圍內相互以反向不同角度的螺旋。
10.根據權利要求1或8、9所述的新型靜動結合高效液一液混合裝置，其特徵在於所述的固定螺旋葉片右或左向螺旋時，設定緊隨其後的旋轉葉輪組件子單元的旋轉葉輪對應繞軸右或左向轉動。
全文摘要
本發明公開了一種新型靜動結合高效液－液混合裝置，包括有一外管；外管內至少含有固定螺旋葉片和旋轉葉輪組件兩個子單元，其中，起始的子單元為固定螺旋葉片子單元，隨其後為旋轉葉輪組件子單元；所述的固定螺旋葉片子單元由設置於外管內的一組固定螺旋葉片構成，該固定螺旋葉片以200～300°單向螺旋；所述的旋轉葉輪組件子單元包括設置在外管內可轉動的一組帶有軸的旋轉葉輪，旋轉葉輪上裝有一組各與軸向傾斜-20～60°的轉輪葉片，在旋轉葉輪兩端軸上分別安有軸向固定架。其融合了固定混合元件與旋轉葉輪各自的優點，能夠將兩種及兩種以上不同液體進行高效率的混合。
文檔編號B01F7/06GK102302906SQ201110161408
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者吳青, 張海奇, 王小北 申請人:北京工商大學