專利名稱:沖擊式靜態(tài)混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明是一種靜態(tài)混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)，能使油和水或多種互不相溶的液體通過(guò)混合裝置達(dá)到充分混合乳化的目的。
靜態(tài)混合器是利用在管道內(nèi)安裝不同元件以改進(jìn)流體的流動(dòng)狀態(tài)來(lái)達(dá)到各種工藝目的，這種無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件以及其管道化的特點(diǎn)決定了它具有比其它混合器遠(yuǎn)為優(yōu)越的性能，在石油、化工、輕工、交通、能源等部門都有著廣泛的應(yīng)用前景。
工程技術(shù)人員根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)象設(shè)計(jì)出各種靜態(tài)混合器，如凱尼斯靜態(tài)混合器、東麗高效混合器、茲別克葉槳式靜態(tài)混合器、杰曼螺旋混合器等。各種靜態(tài)混合器的設(shè)計(jì)都要考慮其混合特性、水力學(xué)特性、乳化性能以及化工過(guò)程的傳質(zhì)傳熱特性和萃取性能，這些性能指標(biāo)都直接影響混合器的使用范圍和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明介紹了一種沖擊式靜態(tài)混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)，這是一種雙套筒式混合乳化裝置，附圖一、二為該裝置的剖式圖，它是由外筒、內(nèi)筒、輸入管、輸出管等組成。
結(jié)構(gòu)如下外筒(1)由筒體和端蓋(2)組成，端蓋上聯(lián)有輸入管(3)和輸出管(4)。
內(nèi)筒(5)是一頭開口一頭密閉筒體上開有正反兩條螺紋通道的厚壁筒體，正反螺紋通道(6)、(7)的角位差為180°，通道的橫截面呈正方形。在密閉端端頭正中鉆有一適當(dāng)?shù)膰娚淇?8)，內(nèi)筒是靠靜配合套入外筒中，必要時(shí)可采用冷熱套、焊接或螺栓固定，內(nèi)外筒端頭之間保持著一定的間距，該間距可由于內(nèi)外筒的固定而得到解決，同時(shí)在內(nèi)筒兩端頭留支腳也是一種保持間距的辦法，上下間距構(gòu)成了上下匯集合。
輸入管(3)由外筒一端經(jīng)內(nèi)筒開口端插入，至內(nèi)筒中 2/3 處，插入內(nèi)筒中的輸入管 1/2 處還裝有一環(huán)形擋板(9)。
聯(lián)接于外筒體另一端頭的為輸出管。
沖擊式靜態(tài)混合器除具有某些化工過(guò)程特性外，值得指出的是它還具有較好的混合特性，水力學(xué)特性和乳化性能。利用上述混合器與本發(fā)明介紹的應(yīng)用系統(tǒng)之間成功的匹配，不但使得混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)能充分地混合乳化兩相以上互不相溶的液體，同時(shí)還具有良好的工作穩(wěn)定性和適應(yīng)性，特別適用于石油燃料摻水配制乳化燃油。這里關(guān)于“石油燃料”這一術(shù)語(yǔ)是指所有等級(jí)的石油產(chǎn)品，其中包括燃料及精餾分，諸如工業(yè)鍋爐、加熱爐、透平機(jī)，內(nèi)燃機(jī)等所用的重油、柴油、煤油、汽油等。使用燃油摻水的乳化燃料以謀求提高燃燒效率，節(jié)約能源，減少公害的嘗試，很久以前就有。為此而設(shè)計(jì)出了各種機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、騰翻沖擊式、超聲波和管式靜態(tài)混合器以及相應(yīng)的供油系統(tǒng)，有的供油系統(tǒng)還專門配制了微電腦控制裝置，其目的都是為了達(dá)到充分乳化，提高供油系統(tǒng)工作的適應(yīng)性和可靠程度。特別在運(yùn)輸機(jī)械的動(dòng)力供油系統(tǒng)方面，因特殊使用環(huán)境，其運(yùn)行工況條件更惡劣復(fù)雜，對(duì)供油系統(tǒng)和乳化裝置的混合效果都有很高的要求。本文介紹的混合裝置與供油系統(tǒng)成功地解決了這一問(wèn)題。
系統(tǒng)見(jiàn)附圖三。
由主管道來(lái)的液體，高速通過(guò)射流三通元件(10)，由于負(fù)壓作用另一種溶有微量表面活性劑的液體按比例同步被吸入，經(jīng)供油泵(16)加壓后由輸入管進(jìn)入混合器內(nèi)筒，在射流三通元件吸入端裝有一調(diào)節(jié)伐(11)，用于進(jìn)液量的比例調(diào)節(jié)。輸入管中的液體在內(nèi)筒中高速噴射在內(nèi)筒封閉端蓋(12)上，反射回流液經(jīng)過(guò)環(huán)形擋板流到內(nèi)外筒之間的下匯集合(13)中，分別沿正反兩條螺紋通道高速流動(dòng)，正反螺紋通道的匯交點(diǎn)兩股高速流動(dòng)的液體經(jīng)多點(diǎn)反復(fù)撞擊后，由內(nèi)筒頂端沿切線方向進(jìn)入內(nèi)外筒端部之間的上匯集合(15)中，再與內(nèi)筒封閉端蓋上噴射孔(8)中高速噴射的一小股混合液一起由輸出管送至燃燒室。
比重差較大的互不相溶液體的乳化液，其沉積速率的倒數(shù)即相對(duì)穩(wěn)定性很大程度上取決于被混合乳化的分散相液滴的直徑，而液滴直徑取決于混合器中流體的混合強(qiáng)度和流體被粉碎碎化的程度。本發(fā)明設(shè)計(jì)依據(jù)之所在，就在于藉助于輸入管出口流體高速噴射和擋板的作用以及流體空間和流向的不斷改變，使混合液由高速到低速又到高速這種反復(fù)過(guò)程造成的湍流效果加大了混合強(qiáng)度和混合乳化的進(jìn)行。而內(nèi)筒端部和正反螺紋通道匯交點(diǎn)上混合液的多點(diǎn)交叉碰撞粉碎碎化作用、更進(jìn)一步加速了乳化過(guò)程的進(jìn)行。這種液體連續(xù)地加速湍動(dòng)、撞擊粉碎、改變流向和再加速等等，達(dá)到了被充分混合的目的，多點(diǎn)交叉碰撞粉碎使乳化效果更為明顯。當(dāng)混合液由正反螺紋通道中切線方向進(jìn)入上匯集合時(shí)，是以雙環(huán)流狀態(tài)進(jìn)入?yún)R集合中，同時(shí)由內(nèi)筒封閉端噴射孔高速?zèng)_出的少量混合液和可能的微量夾帶氣，使環(huán)流受到擾動(dòng)，這少量噴射液還起著乳狀液結(jié)構(gòu)類型定向作用，對(duì)下步燃燒都有十分重要的意義。
按照本文介紹，下列數(shù)據(jù)可作設(shè)計(jì)時(shí)參考螺距/內(nèi)筒外徑D＝0.4～0.6(當(dāng)D＜50mm)螺距/內(nèi)筒外徑D＝1～1.5(當(dāng)D＞50mm)匯集合間距H H/D＝0.5～0.6螺紋通道數(shù) 9～21擋板直徑/內(nèi)筒內(nèi)徑＝0.7～0.8噴射孔直徑＝0.025×輸入管直徑(1)外筒 (2)端蓋 (3)輸入管 (4)輸出管 (5)內(nèi)筒 (6)(7)螺紋通道 (8)內(nèi)筒端部噴射孔 (9)環(huán)形擋板 (10)射流三通元件 (11)調(diào)節(jié)伐 (12)內(nèi)筒頂部端蓋 (13)下匯集合 (14)螺紋通道匯交點(diǎn) (15)上匯集合 (16)供油泵 (17)沖擊式靜態(tài)混合器 (18)300倍顯微照片實(shí)例一本發(fā)明應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)東風(fēng)和解放牌汽車隨車乳化，使用70＃汽油，摻水量10～13.5%(重量比)。在汽車油泵能力許可范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)參數(shù)如下內(nèi)筒長(zhǎng)105mm，長(zhǎng)徑比約3.5上下匯集合間距H約10mm輸入輸出管φ8mm，環(huán)形擋板φ16mm螺紋通道數(shù)9圈 螺距12mm
正反螺紋通道寬×深＝3×3mm實(shí)測(cè)混合器水力阻力降(水流量0.5升/分)壓降＝52mmHg乳狀粒度為3～5u占70%附圖四實(shí)例二本發(fā)明應(yīng)用于進(jìn)口豐田牌雙排座車隨車乳化，使用70＃汽油，摻水量約15%，在汽車油泵能力許可范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)參數(shù)如下內(nèi)筒長(zhǎng)97mm 長(zhǎng)徑比約3.5上下匯集合間距8mm輸入輸出管φ6mm 環(huán)形擋板φ12mm螺距12mm螺紋通道數(shù)9圈 螺紋通道寬×深＝2×2mm實(shí)測(cè)混合器水力阻力降(水流量0.3升/分)阻力降為47mmHg。
權(quán)利要求
1.一種沖擊式靜態(tài)混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于混合器是由一個(gè)兩端部密閉，一端聯(lián)有輸出管，一端聯(lián)有輸入管的外筒和一個(gè)一端開口，另一端密閉該端頭正中有一小噴射孔，筒體外壁開有正反雙螺紋通道的內(nèi)筒緊密相套的筒狀容器與輸入管、輸出管、環(huán)形擋板組成的混合器以及以此混合器為主體，由射流三通元件，調(diào)節(jié)伐、供油泵和管道聯(lián)成的應(yīng)用系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求
(1)所述的混合器，其特征在于內(nèi)外筒是靜配合相套而成，兩筒端部之間留有適當(dāng)間距，構(gòu)成上、下兩個(gè)匯集合。
3.按照權(quán)利要求
(1)、(2)所述的混合器，其特征在于內(nèi)筒外壁上開有正反雙螺紋通道，兩通道之間角位差為180°，內(nèi)筒封閉端正中有一適當(dāng)孔徑的噴射孔。
4.按照權(quán)利要求
(1)所述的混合器，其特征在于輸入管由內(nèi)筒開口端插入至內(nèi)筒中 2/3 高度處。
5.按照權(quán)利要求
(4)所述的混合器，其特征在于插入內(nèi)筒中的的輸入管上裝有一環(huán)形擋板，其位置于插入內(nèi)筒中的輸入管的 1/2 處。
6.按照權(quán)利要求
(1)、(2)(3)(4)(5)所述的混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是應(yīng)用系統(tǒng)各裝置組成方式為-主，付管道匯聯(lián)于一個(gè)射流三通上并由另一根管道聯(lián)接于加壓供油泵上，經(jīng)混合器一直與燃燒室相聯(lián)，在射流三通入口付管道上并設(shè)有一調(diào)節(jié)伐。
專利摘要
本發(fā)明敘述了一種沖擊式靜態(tài)混合器及其應(yīng)用系統(tǒng)，它是由帶有正反螺紋通道的內(nèi)筒與外筒由靜配合緊密相套以及輸入、輸出管和環(huán)形擋板所組成的混合器為主，附加射流三通元件、調(diào)節(jié)閥、供油泵和管道所聯(lián)成的應(yīng)用系統(tǒng)，適用于各種石油燃料摻水的混合乳化及其應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01F3/08GK86105583SQ86105583
公開日1988年2月17日 申請(qǐng)日期1986年7月22日
發(fā)明者陳玉書, 廖蘊(yùn)真 申請(qǐng)人:貴州工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan