專利名稱：流體混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到流體混合器領(lǐng)域，特指一種利用層板微小通道交錯(cuò)發(fā)汗的噴注流體混合器。
背景技術(shù)：
流體混合器的種類很多，按混合器混合的物理過(guò)程可分為以下幾類1)機(jī)械攪拌式，利用旋轉(zhuǎn)葉輪使容器內(nèi)的流體按一定的方式運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合的目的；這種傳統(tǒng)的混合器的體積龐大、能耗高、其轉(zhuǎn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)都比較復(fù)雜。2)噴射流混合，利用高速射流的卷吸效應(yīng)使兩股流體實(shí)現(xiàn)混合這種混合器與機(jī)械攪拌相比其能耗低一些，由于無(wú)攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)上也相對(duì)簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用少一些；射流的混合方式一般只能用于低粘度的流體即氣體介質(zhì)的混合，為了有較好的噴射流剪切混合效應(yīng)，不僅流體的供應(yīng)系統(tǒng)需要加壓設(shè)備，使得射流有較高的速度，而且需要有較大的射流混合空間。3)靜態(tài)混合器，利用管道或設(shè)備內(nèi)放置的若干靜止不動(dòng)的元件將流體進(jìn)行多次干擾和分割，使之產(chǎn)生位移摻混而達(dá)到混合的目的，它是一種沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件但具有獨(dú)特性能的攪拌混合機(jī)構(gòu)?；旌掀鲀?nèi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，依靠組裝在管內(nèi)的混合單元，使不互溶的流體在混合器內(nèi)流動(dòng)時(shí)，受混合單元的作用，發(fā)生分流、合流、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，促使每種流體都達(dá)到良好的分散，實(shí)現(xiàn)流體間達(dá)到良好的混合。根據(jù)組裝在管內(nèi)的不同單元結(jié)構(gòu)的效能，其作用主要分為三種a、單元使流道形狀和截面發(fā)生變化，產(chǎn)生剪切作用；b、單元使流體旋轉(zhuǎn)，起到自行攪拌作用；c、單元對(duì)流體起切割作用。靜態(tài)混合器在混合方面與動(dòng)態(tài)混合器、引射混合器相比，具有流程簡(jiǎn)單、可靠性、及易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)混合過(guò)程等優(yōu)點(diǎn)，在混合均勻度要求不是太高時(shí)其結(jié)構(gòu)也比較緊湊。但是現(xiàn)有的靜態(tài)混合器每一種流體在入口處的流量相對(duì)較集中，當(dāng)混合均勻程度要求高時(shí)其混合室的體積一般都比較大，因此存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)難度大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種能使不同種類或不同熱力狀態(tài)的流體均勻、快速混合，能夠滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、體積小等要求的流體混合器，并可用于高溫高壓氣體和低溫高壓氣體的混合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小容腔的混合均勻。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為一種流體混合器，所述混合器的前端設(shè)置有入口管，入口管連接有分流板，分流板另一端連接有層板結(jié)構(gòu)體，層板結(jié)構(gòu)體中間形成流體混合室，層板結(jié)構(gòu)體的末端與流體導(dǎo)出管相連；所述層板結(jié)構(gòu)體由數(shù)個(gè)限流層板疊放連接而成，每個(gè)限流層板上設(shè)有供各流體通過(guò)的流動(dòng)通道，且開設(shè)有允許其中一種或一種以上流體流入流體混合室的控制流道。
所述限流層板的厚度為0.1-2mmm。
本發(fā)明還可進(jìn)一步在所述限流層板間設(shè)有增厚層板，增厚層板上只開設(shè)有供各種流體通過(guò)的流動(dòng)通道。所述增厚層板的厚度為0.1-2mm。
本發(fā)明還可進(jìn)一步在所述層板結(jié)構(gòu)體的外側(cè)表面設(shè)有包覆熔焊層。
本發(fā)明還可進(jìn)一步在所述流體混合室與流體導(dǎo)出管之間設(shè)有下端板。
本發(fā)明還可進(jìn)一步在所述入口管與分流板之間還設(shè)有一高壓波紋補(bǔ)償管，混合器的外部筒體設(shè)置隔熱套管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.利用層板微小通道交錯(cuò)發(fā)汗技術(shù)，可使得本發(fā)明的流體混合器能夠適合于不同粘度的氣體和液體均勻混合，并可用于高溫高壓氣體和低溫高壓氣體的混合，實(shí)現(xiàn)小容腔混合均勻，并且能夠根據(jù)需要控制流體入口流量，從而使混合后的流體達(dá)到目標(biāo)溫度和壓強(qiáng)；2.本發(fā)明的流體混合器具有快速、均勻混合的性能且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、體積小的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明流體混合器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中限流層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中增厚層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明流體混合器實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中液氫限流層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中氣氫限流層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中液氫分流層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中氣氫分流層板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例2中增厚層板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖1、圖2和圖3所示，常溫常壓狀態(tài)下兩種流體的層板交錯(cuò)發(fā)汗噴注混合器。在兩種流體(比如為流體甲和流體乙)的貯箱與混合氣體應(yīng)用的設(shè)備之間的管路中，放置本發(fā)明的混合器?；旌掀鞯那岸嗽O(shè)置有入口管1，入口管1連接有分流板2，分流板2另一端連接有層板結(jié)構(gòu)體3，層板結(jié)構(gòu)體3中空，形成流體混合室4，流體混合室4的末端與流體導(dǎo)出管6相連；所述層板結(jié)構(gòu)體由數(shù)個(gè)限流層板31交錯(cuò)疊放連接而成，相鄰的限流層板只允許不同的流體流入流體混合室4，每個(gè)限流層板31上設(shè)有供各流體通過(guò)的流動(dòng)通道34，且開設(shè)有只允許其中一種流體流入流體混合室4的控制流道35。
流體甲和流體乙兩種流體由入口管1導(dǎo)入分流板2的合適位置，在分流板2中被均勻分配到層板結(jié)構(gòu)體的入口處，其中，層板結(jié)構(gòu)體3由數(shù)百片限流層板31疊成，使兩種流體在層板結(jié)構(gòu)體3中的交錯(cuò)分布流動(dòng)通道34中流動(dòng)，并使得流體甲或流體乙中的單一流體通過(guò)控制流道35流入流體混合室4，限流層板31是交錯(cuò)疊放的，由大量的厚度為0.1～2mm的薄層板片疊加成型，每一層薄薄的限流層板31只允許一種流體流入流體混合室4，而相鄰的限流層板31允許另一種流體流入流體混合室4。在混合器限流層板31的微小縫隙中將不同的流體以流體甲、流體乙、流體甲、流體乙的交替形式實(shí)施交錯(cuò)分層發(fā)汗噴注，利用限流層板31結(jié)構(gòu)內(nèi)部的控制流道35來(lái)控制流體甲和流體乙縫隙噴注流強(qiáng)，一個(gè)個(gè)縫隙層的流體甲和一個(gè)個(gè)縫隙層的流體乙交錯(cuò)排列吹出，當(dāng)流體為液態(tài)時(shí)是以類似于人體排汗的方式滲出，當(dāng)流體為氣態(tài)時(shí)是以很薄的扇形氣體噴出，利用兩種流體摻混分布均勻和流動(dòng)交錯(cuò)剪切力的作用，實(shí)現(xiàn)在流體混合室4里的小容腔混合均勻，并且可以根據(jù)需要精確實(shí)現(xiàn)所期望的混合溫度和壓強(qiáng)。對(duì)于流量較大的混合器，可以將流體1和流體2流出層板縫隙朝圓周偏轉(zhuǎn)的方向，使得流體在混合室中有一定的切向滾動(dòng)速度，以此方法縮短混合室的長(zhǎng)度。當(dāng)流量較小時(shí)，控制流道開孔方向與流體混合室軸線垂直，當(dāng)流量較大時(shí)，根據(jù)具體情況，開孔方向與流體混合室軸線呈0～90°不等的夾角。流體混合室4的末端連接有一將混合氣體導(dǎo)出的導(dǎo)出管6，兩者之間還連接有作為出口支撐件的下端板5。參見圖3，該混合器的層板結(jié)構(gòu)體3中還可設(shè)置有數(shù)個(gè)增厚層板32，上面只開設(shè)有流動(dòng)通道34。
實(shí)施例2如圖4所示的液氫與氣氫在超臨界狀態(tài)下連續(xù)工作的層板結(jié)構(gòu)發(fā)汗噴注混合器。
氫氣是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)常用的燃料之一。在試驗(yàn)中為了獲得不同的燃料物理狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)效果的影響，需要有給定高壓狀態(tài)(9MPa以上)、任意溫度(20K～300K)狀態(tài)的氫氣。由20K的液氫和300K的氫氣在10MPa左右壓力下進(jìn)行混合，是典型的超臨界狀態(tài)的混合，涉及到高壓、超低溫設(shè)備的設(shè)計(jì)。
參見圖5至圖9所示，混合器的前端設(shè)置有液氫入口管10和氣氫入口管20，為了保障超低溫狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的可靠性，液氫入口管10后依次連接有液氫導(dǎo)管70、高壓波紋補(bǔ)償管11、過(guò)渡管61，然后與液氫分流板21相通，外部簡(jiǎn)體設(shè)置有隔熱套管12，以保障混合器表面不產(chǎn)生凝結(jié)水。氣氫入口管20則通過(guò)三通基座63與氣氫分流板22相通。氣氫分流板22與液氫分流板21另一端的兩側(cè)分別連接有層板結(jié)構(gòu)體30，中間則連接有與兩側(cè)層板結(jié)構(gòu)體30相通的流體混合室40，流體混合室40的末端與流體導(dǎo)出管60相連；所述層板結(jié)構(gòu)體30由數(shù)個(gè)氣氫限流層板301、增厚層板302、液氫限流層板303依次序疊放連接而成，氣氫限流層板301上開設(shè)有液氫通道304，且開設(shè)有只允許氣氫流入流體混合室40的控制流道307。液氫限流層板303上也開設(shè)有氣氫通道305，且開設(shè)有只允許氣氫流入流體混合室40的控制流道306。每片增厚層板302上開設(shè)有液氫流動(dòng)通道304和氣氫流動(dòng)通道305，其厚度為0.1～2mm，。層板結(jié)構(gòu)體30的外側(cè)表面設(shè)有包覆熔焊層36。
使用時(shí)，液氫從液氫入口管10流入，經(jīng)液氫導(dǎo)管70，高壓波紋補(bǔ)償管11，過(guò)渡管61，在液氫分流板21處被分流，沿液氫分流板21上的槽道流入其上的六個(gè)液氫通道，經(jīng)過(guò)渡板63上的液氫通道流入層板中的液氫通道，最后從液氫限流層板303上的控制流道306流入流體混合室40。
氣氫從氣氫入口管20流入，經(jīng)三通基座62、氣氫分流板22、液氫分流板21、過(guò)渡板63上的氣氫通道流入層板中的氣氫通道，最后從氣氫限流層板301上的控制流道307流入流體混合室40。
氣氫和液氫在流體混合室40中混合后經(jīng)流體導(dǎo)出管60導(dǎo)出。
權(quán)利要求
1.一種流體混合器，其特征在于所述混合器的前端設(shè)置有入口管，入口管連接有分流板，分流板另一端連接有層板結(jié)構(gòu)體，層板結(jié)構(gòu)體中間形成流體混合室，層板結(jié)構(gòu)體的末端與流體導(dǎo)出管相連；所述層板結(jié)構(gòu)體由數(shù)個(gè)限流層板疊放連接而成，每個(gè)限流層板上設(shè)有供各流體通過(guò)的流動(dòng)通道，且開設(shè)有允許其中一種或一種以上流體流入流體混合室的控制流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體混合器，其特征在于所述限流層板的厚度為0.1-2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體混合器，其特征在于在所述限流層板間設(shè)有增厚層板，增厚層板上只開設(shè)有供各種流體通過(guò)的流動(dòng)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體混合器，其特征在于所述增厚層板的厚度為0.1-2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體混合器，其特征在于所述層板結(jié)構(gòu)體的外側(cè)表面設(shè)有包覆熔焊層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的流體混合器，其特征在于在所述流體混合室與流體導(dǎo)出管之間設(shè)有下端板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的流體混合器，其特征在于在所述入口管與分流板之間還設(shè)有一高壓波紋補(bǔ)償管，混合器的外部筒體設(shè)置隔熱套管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體混合器，混合器的前端設(shè)置有入口管，入口管連接有分流板，分流板另一端連接有層板結(jié)構(gòu)體，層板結(jié)構(gòu)體中間形成流體混合室，層板結(jié)構(gòu)體的末端與流體導(dǎo)出管相連；所述層板結(jié)構(gòu)體由數(shù)個(gè)限流層板疊放連接而成，每個(gè)限流層板上設(shè)有供各流體通過(guò)的流動(dòng)通道，且開設(shè)有允許其中一種或一種以上流體流入流體混合室的控制流道。本發(fā)明具有使不同種類的流體或不同熱力狀態(tài)的流體均勻、快速混合的性能，能夠滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、體積小等要求，并可用于高溫高壓氣體和低溫高壓氣體的混合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小容腔的混合均勻。
文檔編號(hào)B01F5/00GK1597075SQ20041004660
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者劉偉強(qiáng), 張峰, 張擘毅, 肖映果 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)