專(zhuān)利名稱(chēng)：用于凈化流體的方法和靜態(tài)混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于凈化流體的方法和適合用于從工廠(chǎng)等排放的廢氣和污水的凈化的靜態(tài)混合器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，作為凈化廢氣的方法研究的系統(tǒng)的實(shí)例包括對(duì)槽中收集的廢氣噴灑化學(xué)溶液來(lái)執(zhí)行氣體處理的所謂滌氣器系統(tǒng)以及用作廢氣處理設(shè)施的光催化劑裝置串聯(lián)地布置在廢氣流動(dòng)路徑上以便凈化廢氣的系統(tǒng)。上述使用光催化劑裝置的系統(tǒng)用于將包括在以400L/min流過(guò)廢氣流動(dòng)路徑的廢氣內(nèi)的甲苯從500到1000ppm減小到大約170ppm。
在該情況下，使用更大數(shù)量串聯(lián)布置的光催化劑裝置的系統(tǒng)用于減小更多的甲苯。然而，問(wèn)題在于凈化所需成本隨著非低價(jià)的光催化劑裝置的數(shù)量一起增加，并且這是應(yīng)當(dāng)解決的傳統(tǒng)主題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到傳統(tǒng)技術(shù)的這些問(wèn)題執(zhí)行本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種用于凈化流體的方法和靜態(tài)混合器，其除了獲得用于凈化的裝置的簡(jiǎn)化以及凈化所需成本的顯著減小之外，允許顯著有效地凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體。
作為實(shí)現(xiàn)該目的的勤奮測(cè)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用由發(fā)明者自身發(fā)明的靜態(tài)混合器(日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朜o.8-143514)可以獲得該目的，并且隨后實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
也即，用于凈化本發(fā)明的流體的方法包括，在凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體中，使用提供有混合器主體的靜態(tài)混合器，上述混合器主體布置在流體流動(dòng)路徑上并且形成為直徑比流體流動(dòng)路徑直徑大的圓柱形狀，該混合器主體包括混合器主體圓柱單元；空心進(jìn)口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的端部處并且用作進(jìn)口的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的另一端部處并且用作出口的空心部分，其中直徑大于或等于混合器主體的進(jìn)口的直徑并且小于混合器主體的混合器主體圓柱單元的內(nèi)直徑的碰撞圓柱固定地居中容納在混合器主體內(nèi)，使得碰撞圓柱的開(kāi)口的側(cè)部面向進(jìn)口，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中的至少一部分上提供多個(gè)凹部，在流體流動(dòng)路徑上布置至少一個(gè)靜態(tài)混合器，在諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體和諸如臭氧之類(lèi)的凈化劑之間發(fā)生混合反應(yīng)，例如有機(jī)反應(yīng)，由此凈化流體。
而且，即使當(dāng)使用在已經(jīng)由發(fā)明者發(fā)明的上述靜態(tài)混合器上進(jìn)行改進(jìn)的靜態(tài)混合器時(shí)，也發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)以上目的，從而本發(fā)明已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
換句話(huà)說(shuō)，用于凈化本發(fā)明的流體的方法包括，在凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體中，使用提供有混合器主體的靜態(tài)混合器，上述混合器主體布置在流體流動(dòng)路徑上并且形成為直徑比流體流動(dòng)路徑直徑大的圓柱形狀，該混合器主體包括混合器主體圓柱單元；空心進(jìn)口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的端部處并且用作進(jìn)口的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的另一端部處并且用作出口的空心部分，其中直徑大于或等于混合器主體的進(jìn)口的直徑并且小于混合器主體的混合器主體圓柱單元的內(nèi)直徑的碰撞圓柱固定地居中容納在混合器主體內(nèi)，使得碰撞圓柱的開(kāi)口的側(cè)部面向進(jìn)口，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中的至少一部分上提供溝槽或凹部或者兩者，在流體流動(dòng)路徑上布置至少一個(gè)靜態(tài)混合器，在諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體和諸如臭氧之類(lèi)的凈化劑之間發(fā)生混合反應(yīng)，例如有機(jī)反應(yīng)，由此凈化流體。
在以上情況下，作為用于凈化本發(fā)明的流體的方法的優(yōu)選實(shí)施例，靜態(tài)混合器包括在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)、碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面、混合器主體的空心進(jìn)口盤(pán)單元的內(nèi)面和混合器主體的空心出口盤(pán)單元的內(nèi)面中的至少一部分上提供凹部、溝槽和凸起。
而且，作為用于凈化本發(fā)明的流體的方法的優(yōu)選實(shí)施例，靜態(tài)混合器包括在與流體接觸并且面向流體流的平面上形成為單個(gè)或多個(gè)線(xiàn)螺紋渦形形狀，并且在與流體接觸并且沿著流體流放置的周面上形成為螺旋形狀的溝槽和凸起。作為用于凈化本發(fā)明的流體的方法的更優(yōu)選實(shí)施例，靜態(tài)混合器包括在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)或碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面或者兩者上形成的溝槽和凸起。作為用于凈化本發(fā)明的流體的方法的再進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例，靜態(tài)混合器包括空心出口盤(pán)單元的出口圓柱部分的上游側(cè)端部或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑的上游側(cè)端部凸出進(jìn)入其內(nèi)的碰撞圓柱。
在本發(fā)明的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面指1)碰撞圓柱的底面的上游側(cè)2)比碰撞圓柱的底部上游側(cè)的圓柱部分的內(nèi)周面3)碰撞圓柱的圓柱部分的外周面4)混合器主體的空心進(jìn)口盤(pán)單元的內(nèi)面5)混合器主體的空心出口盤(pán)單元的內(nèi)面6)混合器主體圓柱單元的內(nèi)周面7)碰撞圓柱的底面的下游側(cè)8)比碰撞圓柱的底部下游側(cè)的圓柱部分的內(nèi)周面。
在空心出口盤(pán)單元的出口圓柱部分或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑凸出進(jìn)入碰撞圓柱的地方，這些部分(9)指與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面。
這里，如在由本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)明的日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-143514中公開(kāi)的靜態(tài)混合器所示，在本發(fā)明的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中的“凹部”指在橫截面處具有半圓形狀、矩形形狀或三角形形狀的小孔，并且允許隨意提供在與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面上。
而且，在本發(fā)明的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中的“溝槽”指通過(guò)經(jīng)受溝槽成形加工在平面上形成為線(xiàn)形的溝槽，并且也指通過(guò)在平面上附著板部件線(xiàn)形形成的物件，并且其允許具有直線(xiàn)形狀或者曲線(xiàn)形狀。不限定“溝槽”以連續(xù)線(xiàn)形成。“溝槽”可以形成為不連續(xù)線(xiàn)。優(yōu)選地，在與流體接觸并且面向流體流動(dòng)的平面(即上述的1)、4)、5)和7))上提供的“溝槽”形成為單個(gè)或多個(gè)線(xiàn)螺紋渦形形狀，并且在與流體接觸并且沿著流體流動(dòng)放置的周面(即上述的2)、3)、6)、8)和9))上提供的“溝槽”形成為螺旋形狀。
在本發(fā)明的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中的“凸起”指在平面上提供并且具有半球形狀或者三棱錐形狀的塊或擋板。優(yōu)選，在與流體接觸并且面向流體流的平面(即上述的1)、4)、5)和7))上提供的“凸起”布置成形為單個(gè)或多個(gè)線(xiàn)螺紋渦形，并且在與流體接觸并且沿著流體流放置的周面(即上述的2)、3)、6)、8)和9))上提供的“溝槽”布置成形為螺旋形。
在本發(fā)明的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體以及進(jìn)入混合器主體內(nèi)的凈化劑流動(dòng)進(jìn)入碰撞圓柱并且與其底面的上游側(cè)碰撞，以便變成湍流，并因此在碰撞圓柱的底部附近產(chǎn)生大的渦流。
在以上情況下，形成為圓柱形狀的混合器主體的直徑大于流體流動(dòng)路徑的直徑。因此，當(dāng)流體和凈化劑流動(dòng)進(jìn)入混合器主體的混合器主體圓柱單元內(nèi)時(shí)，其內(nèi)壓力減小到后拉上述渦流，并且隨后提供在連續(xù)流入的流體和轉(zhuǎn)向的流體之間的強(qiáng)烈地混合和攪拌作用。
另外，在與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中至少一個(gè)部分上提供凹部、溝槽或凸起。因此，當(dāng)流體和凈化劑與凹部、溝槽或凸起進(jìn)行碰撞時(shí)，每個(gè)凹面和凸面均產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流和/或湍流以便在流體和凈化劑之間混合和攪拌，并且隨后與上述的大渦流相合并，允許在諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體與凈化劑之間極有效地混合和攪拌，也即允許有效地凈化上述流體。
而且，在本發(fā)明凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，在碰撞圓柱的開(kāi)口和靜態(tài)混合器的進(jìn)口之間的流動(dòng)路徑的空間不變得更窄。因此，在混合器主體的進(jìn)口附近的壓力絕對(duì)可靠地減小。
在本發(fā)明凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，以固定板為中介碰撞圓柱可以居中固定在混合器主體中，這些固定板從碰撞圓柱的外周面徑向凸出并且每個(gè)端部均連接到混合器主體圓柱單元的內(nèi)周面上。另外，固定板圍繞碰撞圓柱的軸以預(yù)定角度扭曲，在流體和凈化劑通過(guò)所述部分的時(shí)刻，產(chǎn)生整個(gè)大的螺旋流來(lái)改變流動(dòng)方向。這使得混合和攪拌更有效。
而且，在本發(fā)明凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，在進(jìn)口部分的內(nèi)周面上提供螺旋帶的地方，從流體和凈化劑產(chǎn)生螺旋流，該流體和凈化劑通過(guò)進(jìn)口部分并且碰撞到碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)以便變成更復(fù)雜的湍流。這使得混合和攪拌更有效。在本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例的凈化流體的方法和靜態(tài)混合器中，出口圓柱部分或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑凸出進(jìn)入靜態(tài)混合器的混合器主體內(nèi)。因此，流和凈化劑的混合流當(dāng)從出口部分流出時(shí)不得不爬過(guò)出口圓柱部分或者凸出進(jìn)入碰撞圓柱內(nèi)的下游側(cè)流體流動(dòng)路徑，然后該混合流也在該部分處改變流動(dòng)方向。這使得更加有效地混合和攪拌。


圖1是示出本發(fā)明的凈化流體的方法的一種實(shí)施例的管布置的說(shuō)明圖；圖2是放在圖1示出的管布置中靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖3是圖2中靜態(tài)混合器的截面說(shuō)明圖A-A；圖4是在本發(fā)明的凈化流體的方法的另一種實(shí)施例中采用的靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖5是在本發(fā)明的凈化流體的方法的再一種實(shí)施例中采用的靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖6是在本發(fā)明的凈化流體的方法的再一種實(shí)施例中采用的靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖7是在本發(fā)明的凈化流體的方法的再一種實(shí)施例中采用的靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖8是在圖7中靜態(tài)混合器的中心部分的軸向上的橫截面的說(shuō)明圖；圖9是在圖7中靜態(tài)混合器的下游部分的軸向上的橫截面的說(shuō)明圖；圖10是在本發(fā)明的凈化流體的方法的再一種實(shí)施例中采用的靜態(tài)混合器的橫截面說(shuō)明圖；圖11是在與圖10中靜態(tài)混合器的在圖2中的A-A相應(yīng)方向上的橫截面說(shuō)明圖；圖12是示出將本發(fā)明的靜態(tài)混合器應(yīng)用到另一種流體凈化的結(jié)構(gòu)的管布置的說(shuō)明圖；以及圖13(a)到13(e)是示出本發(fā)明靜態(tài)混合器的碰撞圓柱的溝槽和凸起的其它實(shí)施例的底面的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將通過(guò)實(shí)例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明；然而，本發(fā)明不限于在實(shí)例中所示出的。
圖1到3示出本發(fā)明的凈化流體的方法的一個(gè)實(shí)例。
在圖1中，參考數(shù)字10指示廢氣的流體流動(dòng)路徑，該廢氣為廢氣流體，并且包含甲苯的該廢氣以140L/min流過(guò)流體流動(dòng)路徑10。
在流過(guò)流體流動(dòng)路徑10的廢氣的凈化中，除了在流體流動(dòng)路徑10上布置靜態(tài)混合器11之外，從臭氧氣體供給裝置12引出的臭氧氣體供給通道13與靜態(tài)混合器11的上游側(cè)相連通，并且從臭氧氣體供給裝置12供給的具有24g的氣體濃度的臭氧氣體與廢氣混合起作用，以便凈化廢氣。
在該情況下，如圖2所示，以上提到的流體流動(dòng)路徑10包括上游側(cè)流體流動(dòng)路徑10a和下游側(cè)流體流動(dòng)路徑10b，靜態(tài)混合器11的混合器主體20在上游側(cè)流體流動(dòng)路徑10a和下游側(cè)流體流動(dòng)路徑10b之間連接。混合器主體20包括混合器主體圓柱單元21，其直徑大于流體流動(dòng)路徑10的直徑；空心進(jìn)口盤(pán)單元22，其連接到混合器主體圓柱單元21的一端并且具有用作進(jìn)口22a的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元23，其連接到混合器主體圓柱單元21的另一端并且具有用作出口23a的空心部分。
在圖中示出的說(shuō)明性實(shí)施例中，進(jìn)口圓柱部分22b從進(jìn)口22a向外凸出并且流動(dòng)路徑連接凸緣部分22c連接在進(jìn)口圓柱部分22b的一端。類(lèi)似地，出口圓柱部分23b從出口23a向外凸出并且流動(dòng)路徑連接凸緣部分23c連接在出口圓柱部分23b的一端。
然后，以上提到的流動(dòng)路徑連接凸緣部分22c連接到上游側(cè)流體流動(dòng)路徑10a的下游端，流動(dòng)路徑連接凸緣部分23c連接到下游側(cè)流體流動(dòng)路徑10b的上游端，混合器主體20與作為其組件的流體流動(dòng)路徑10相連通，并且廢氣和臭氧氣體從上游流體流動(dòng)路徑10a通過(guò)混合器主體20流動(dòng)到下游側(cè)流體流動(dòng)路徑10b。
而且，混合器主體20包括碰撞圓柱30，其具有大于或等于進(jìn)口22a并且小于混合器主體圓柱單元21的內(nèi)部直徑的直徑。通過(guò)固定板40的中介來(lái)固定居中地容納碰撞圓柱，使得其開(kāi)口30a的側(cè)部面向進(jìn)口22a，上述固定板40從碰撞圓柱30的外周面徑向凸出并且其每一個(gè)端部均連接在混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上。
在包括圖中示出的說(shuō)明性實(shí)施例的應(yīng)用中，流體流動(dòng)路徑10、進(jìn)口圓柱部分22b和出口圓柱部分23b具有等大的直徑。那么，以上提到的“直徑大于或等于進(jìn)口22a的直徑”等價(jià)于“直徑大于或等于流體流動(dòng)路徑10的直徑”。然而，盡管在圖中未示出，流體流動(dòng)路徑10、進(jìn)口圓柱部分22b和空心出口盤(pán)單元23允許具有彼此不同的直徑，包括可以使得進(jìn)口圓柱部分22b的下游側(cè)的直徑小于為噴嘴形狀的流體流動(dòng)路徑10的直徑的情況。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)使得進(jìn)口圓柱部分22b在下游側(cè)直徑更小時(shí)，進(jìn)口22a具有小于流體流動(dòng)路徑10的直徑，并且然后也包括如下情況進(jìn)口圓柱部分22b具有小于或等于流體流動(dòng)路徑10的直徑并且大于或等于進(jìn)口22a。
以上碰撞圓柱30形成為具有底部的圓柱形狀。盡管其圓柱部分32是直圓柱，該直圓柱原理上在其任意位置具有測(cè)量為相同長(zhǎng)度的直徑，但是圓柱部分可以在開(kāi)口30a的側(cè)部處在一些測(cè)量中變寬或變窄，并且也可以提供有連接在開(kāi)口30a上并且中心提供有通孔的盤(pán)，上述通孔的直徑小于開(kāi)口30a的直徑。具有更小直徑的碰撞圓柱30的開(kāi)口30a帶來(lái)提高攪拌效率但是增加了壓力損失。相反，具有更大直徑的開(kāi)口30a帶來(lái)在測(cè)量中攪拌效率下降但是減小壓力損失。
因此，碰撞圓柱30的進(jìn)口22a和開(kāi)口30a彼此相對(duì)，并且如箭頭P1所示從進(jìn)口22a進(jìn)入的幾乎全部廢氣和臭氧氣體如箭頭P2所示流動(dòng)進(jìn)入碰撞圓柱30內(nèi)。如箭頭P3所示在碰撞圓柱30的外周側(cè)移動(dòng)的廢氣和臭氧氣體如箭頭P4所示從碰撞圓柱30溢出。從碰撞圓柱30內(nèi)部溢出的廢氣和臭氧氣體與從進(jìn)口22a流入的另一廢氣和臭氧氣體摩擦，也即，在箭頭P1的方向上的流動(dòng)與箭頭P4方向上的流動(dòng)進(jìn)行摩擦。碰撞圓柱30的直徑大于進(jìn)口22a的直徑，那么在碰撞圓柱30中，圍繞中心軸的廢氣和臭氧氣體朝向底面31，也即在箭頭P1方向上流動(dòng)，并且圍繞周壁的這些氣體反向并且朝向開(kāi)口30a也即在箭頭P4的方向上流動(dòng)。
從碰撞圓柱30內(nèi)溢出的廢氣和臭氧氣體如箭頭P5所示朝向外周面的側(cè)部移動(dòng)，如箭頭P6所示在碰撞圓柱30和混合器主體圓柱單元21之間通過(guò)，并且朝向下游側(cè)流動(dòng)。在箭頭P6方向上流動(dòng)在碰撞圓柱30和混合器主體圓柱單元21之間通過(guò)的廢氣和臭氧氣體與空心出口盤(pán)單元23相碰撞并且轉(zhuǎn)向如箭頭P7所示朝向中心流動(dòng)的方向。然后，從所有方向流動(dòng)的廢氣和臭氧氣體在如箭頭P7所示方向上相互碰撞，并且如箭頭P8所示從出口23a流出。
當(dāng)廢氣和臭氧氣體相互碰撞并且改變其流動(dòng)方向轉(zhuǎn)向時(shí)，也即正好在相反方向上流動(dòng)，并且理所當(dāng)然，這些氣體很強(qiáng)烈地?cái)嚢?，同時(shí)具有極大的壓力損失。因此，如上提到的碰撞板型靜態(tài)混合器不進(jìn)行實(shí)際使用。然而，包括混合器主體20的本發(fā)明的靜態(tài)混合器由于廢氣和臭氧氣體的流動(dòng)通過(guò)孔作用使得進(jìn)口22a的下游側(cè)的周邊附近的壓力減小，上述混合器主體20的直徑大于流體流動(dòng)路徑10也即進(jìn)口22a的直徑。上述減小壓力區(qū)域幫助廢氣和臭氧氣體相互碰撞、改變流動(dòng)方向并且轉(zhuǎn)向，有益于減小壓力損失。
而且，多個(gè)凹部50在如下至少任意一個(gè)上形成碰撞圓柱30的底面31的上游側(cè)、空心進(jìn)口盤(pán)單元22的內(nèi)面、空心出口盤(pán)單元23的內(nèi)面、碰撞圓柱30的圓柱部分32的內(nèi)周面、混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面、碰撞圓柱30的圓柱部分32的外周面、碰撞圓柱30的底面31的下游側(cè)。
在圖2和圖3示出的實(shí)施例中，凹部50在碰撞圓柱30的底面31的內(nèi)側(cè)和空心出口盤(pán)單元23的上游面上形成。當(dāng)廢氣和臭氧氣體在其上很強(qiáng)烈碰撞的上述面形成多個(gè)凹部50時(shí)，與每個(gè)凹部50碰撞的廢氣和臭氧氣體產(chǎn)生多個(gè)小渦流(其是微分的攪動(dòng))，將會(huì)更細(xì)微地?cái)嚢韬突旌?，并且?xì)微的渦流騎在整個(gè)大逆流上(其是積分的攪動(dòng))。如上所述，凹部50具有這種強(qiáng)烈的攪動(dòng)作用。
在如圖4所示的實(shí)施例中，凹部50在碰撞圓柱的底面31的內(nèi)側(cè)、空心出口盤(pán)單元23的上游面、空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面和混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上形成。在大致垂直方向上廢氣和臭氧氣體在混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上的碰撞僅僅在其上游部分產(chǎn)生，因此，在該實(shí)施例中，凹部50僅僅在混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面部分的上游部分上形成。
在圖5示出的實(shí)施例中，凹部50在碰撞圓柱30的底面31的內(nèi)側(cè)、空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面、空心出口盤(pán)單元23的上游面、混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面和碰撞圓柱的圓柱部分32的內(nèi)周面上形成。廢氣和臭氧氣體在大致垂直方向上幾乎不與圓柱部分32的內(nèi)周面碰撞，并且湍流稍微地僅與圓柱部分32的內(nèi)周面的上游部分碰撞。因此，在該實(shí)施例中，凹部50僅僅在圓柱部分32的內(nèi)周面的上游部分上形成。
凹部50是適合形狀的小坑。通常，采用在橫截面處具有半圓形狀的凹部50，同時(shí)可以采用在橫截面處具有矩形或三角形形狀的凹部50。
取決于混合的目的以及取決于在氣體相互之間、流體相互之間或者氣體和液體之間的混合的不同，確定在碰撞圓柱30的開(kāi)口30a和空心進(jìn)口盤(pán)單元22之間的距離。對(duì)應(yīng)于以上距離的面積(即距離乘以周長(zhǎng))可以大于并且可以小于碰撞圓柱30的開(kāi)口30a的橫截面積，也即，可以取決于混合的目的以及流體的特性和狀況來(lái)相應(yīng)地確定。與上述類(lèi)似的方式，可以取決于混合的目的以及流體的特性和狀況來(lái)確定通過(guò)流體的每個(gè)部分的距離。
換句話(huà)說(shuō)，從進(jìn)口22a流入混合器主體圓柱單元21內(nèi)的廢氣和臭氧氣體流入碰撞圓柱30、轉(zhuǎn)向、通過(guò)由在碰撞圓柱30的開(kāi)口30a的邊緣和空心進(jìn)口盤(pán)單元22之間的距離形成的空間，也即由相應(yīng)確定的距離形成的空間，并且通過(guò)與上述相同方式相應(yīng)地確定、在碰撞圓柱30的外周面和混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面之間的空間。
在圖6示出的實(shí)施例中，碰撞圓柱30在上游側(cè)和下游側(cè)處具有開(kāi)口并且在碰撞圓柱的中心處由底面31進(jìn)行分隔。出口圓柱部分23b的邊緣凸出預(yù)定距離進(jìn)入碰撞圓柱30的圓柱部分32的下游側(cè)的開(kāi)口。也即，在出口23a的上游側(cè)，出口圓柱部分23b或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑10b凸出預(yù)定距離進(jìn)入從底面31的下游側(cè)伸出的碰撞圓柱30的圓柱部分32內(nèi)，以便具有通過(guò)復(fù)雜流動(dòng)路徑的所有廢氣和臭氧氣體。
如上提到的，在出口圓柱部分23b凸出預(yù)定距離進(jìn)入碰撞圓柱30的圓柱部分32的地方，廢氣和臭氧氣體不得不爬過(guò)凸出部分，并隨后流動(dòng)的方向經(jīng)受進(jìn)一步改變。這提高了混合效率。
參照?qǐng)D7到9示出的實(shí)施例，在圖8中示出的三線(xiàn)螺紋渦形溝槽50A在碰撞圓柱30的底面31的內(nèi)側(cè)上形成，并且在圖9中示出的三線(xiàn)螺紋渦形溝槽50A在空心出口盤(pán)單元23的上游面上并且也在空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面上形成。
如圖8和9所示的渦形溝槽50A在碰撞圓柱30的底面31的內(nèi)側(cè)、空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面和空心出口盤(pán)單元23的上游面上形成。以上提到的面與流體最強(qiáng)烈地碰撞。在渦形溝槽50A在面上形成的地方，提供有力的攪拌作用，其在與渦形溝槽50A碰撞的流體中產(chǎn)生許多小渦流(其是微分?jǐn)噭?dòng))以便更細(xì)微地?cái)噭?dòng)和混合，并且將細(xì)微的渦流騎在整個(gè)大逆流上(其是積分?jǐn)噭?dòng))。
在該情況下，具有深度大致與渦形溝槽50A的深度相同的環(huán)形槽51分別在碰撞圓柱30的底面31的外部區(qū)域、在空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面的外部區(qū)域和在空心出口盤(pán)單元23的上游面的外部區(qū)域上形成。渦形溝槽50A的頂端觸碰環(huán)形溝槽。不形成環(huán)形溝槽51的話(huà)，渦形溝槽50A的頂端會(huì)直接觸碰圓柱部分32或者混合器主體圓柱單元21。
在圖10和11示出的實(shí)施例中，不止一個(gè)凹部在碰撞圓柱30的底面31的內(nèi)側(cè)上形成，并且螺旋溝槽50A’在碰撞圓柱30的圓柱部分32的內(nèi)周面上以及在混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上形成。
如圖10和11所示，在上述實(shí)施例中，不止一個(gè)凹部50在碰撞圓柱30的底面31上形成，并且螺旋溝槽50A’分別在碰撞圓柱30的圓柱部分32的內(nèi)周面上以及在混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上形成。提供有力的攪拌作用，其在與凹部50和螺旋溝槽50A’碰撞的流體中產(chǎn)生許多小渦流(其是微分?jǐn)噭?dòng))以便更細(xì)微地?cái)噭?dòng)和混合流體，并且將細(xì)微的渦流騎在整個(gè)大逆流上(其是積分?jǐn)噭?dòng))。
凹部、溝槽和凸起可以在碰撞圓柱30的底面31的外側(cè)、碰撞圓柱30的圓柱部分32的外周面、混合器主體20的空心進(jìn)口盤(pán)單元22的下游面、出口圓柱部分23b的外周面上形成，上述出口圓柱部分23b凸出預(yù)定距離進(jìn)入碰撞圓柱30的圓柱部分32的下游側(cè)開(kāi)口內(nèi)。
固定板40從碰撞圓柱30的外周面徑向布置并且可以圍繞碰撞圓柱的軸以預(yù)定角度扭曲，以便將外周邊緣連接到混合器主體圓柱單元21的內(nèi)周面上。如上所述，由于采用扭曲的板作為固定板40，在流體中產(chǎn)生螺旋流動(dòng)，以便使得更均勻和有效地?cái)嚢韬突旌稀?br> 而且，螺旋帶可以附著到與進(jìn)口22a連接的進(jìn)口圓柱部分22b的內(nèi)周面上。上述結(jié)構(gòu)使得廢氣和臭氧氣體從進(jìn)口圓柱部分22b起也即從進(jìn)口22a起螺旋地流動(dòng)，并且?guī)?lái)與上述實(shí)施例相同的作用和效果。
從臭氧氣體供應(yīng)裝置12供給并且具有8g/hr的氣體濃度的臭氧氣體供給進(jìn)入流體流動(dòng)路徑10內(nèi)，包括甲苯氣體的廢氣在上述流體流動(dòng)路徑10內(nèi)以140L/min的流動(dòng)速度流動(dòng)，并且所述氣體在靜態(tài)混合器11內(nèi)混合并反應(yīng)。然后，在靜態(tài)混合器11的下游空間內(nèi)通過(guò)檢測(cè)器管測(cè)量方法執(zhí)行測(cè)量，包括在廢氣中并且量為360到1000ppm的甲苯減小到量為0.1到10ppm。
換句話(huà)說(shuō)，證實(shí)上述用于凈化流體的方法使得能夠有效和絕對(duì)可靠地凈化廢氣。
另外，在凈化所述流體的場(chǎng)合，靜態(tài)混合器11測(cè)量長(zhǎng)度少于30cm，并且在靜態(tài)混合器11中廢氣和臭氧氣體的停留時(shí)間(反應(yīng)時(shí)間)在一百分之一秒內(nèi)。這些顯示出在用于凈化的裝置的簡(jiǎn)化和顯著減少凈化所需成本兩方面的絕對(duì)可靠性。
而且，當(dāng)如圖12所示使用靜態(tài)混合器11在水中溶解臭氧時(shí)，靜態(tài)混合器11放在其中自來(lái)水以10L/min流動(dòng)的流體流動(dòng)路徑10上，放在靜態(tài)混合器11的上游的噴射器14與連接到臭氧氣體供給裝置12上的臭氧氣體供給通道13相通，從臭氧氣體供給裝置12流出并且具有3.6g/hr的氣體濃度的臭氧氣體在靜態(tài)混合器11中與自來(lái)水混合和反應(yīng)，由此臭氧氣體溶解在水中。
在上述狀況下，使用臭氧溶液濃度計(jì)15測(cè)量從靜態(tài)混合器11的下游點(diǎn)獲取的樣本的臭氧溶液濃度。因此，不管氣體濃度的高或低，確定臭氧氣體即時(shí)溶解在水中并且在短時(shí)間到達(dá)飽和濃度。
也即，顯示了使用上述靜態(tài)混合器11溶解氣體的方法使得臭氧氣體有效和絕對(duì)可靠地溶解在水中，并且因此減少臭氧氣體的消耗。
在使用已經(jīng)由本發(fā)明的發(fā)明者自身發(fā)明并且在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-143514中公開(kāi)的靜態(tài)混合器(即在圖2到6中示出的靜態(tài)混合器11)中，上述臭氧溶液的濃度測(cè)量為12ppm。在使用在上述靜態(tài)混合器上進(jìn)行改進(jìn)的靜態(tài)混合器(即在圖7到11中示出的靜態(tài)混合器)中，上述臭氧溶液的濃度測(cè)量為17ppm。如上所述，在已經(jīng)由本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)明并且在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-143514中公開(kāi)的靜態(tài)混合器上進(jìn)行改進(jìn)的靜態(tài)混合器11使得更有效地溶解臭氧氣體。
在用于凈化流體的方法和本發(fā)明的靜態(tài)混合器中，在碰撞圓柱30的底面31的上游或外側(cè)、混合器主體20的空心進(jìn)口盤(pán)單元22的內(nèi)面和混合器主體20的空心出口盤(pán)單元23的內(nèi)面上(也即在面向流體流動(dòng)的部分上)形成的溝槽或凸起可以形成為如圖13(a)所示的單線(xiàn)螺紋渦形溝槽50B和如圖13(b)到14(e)所示的多個(gè)凸起50C。
而且，以上描述的實(shí)施例示出本發(fā)明的靜態(tài)混合器應(yīng)用于廢氣的凈化和氣體的溶解的實(shí)例。更具體地，自然可行的是該靜態(tài)混合器應(yīng)用于飯店除煙系統(tǒng)、包括在醫(yī)院和救護(hù)車(chē)中的消毒系統(tǒng)在內(nèi)的空氣凈化系統(tǒng)、除二惡英系統(tǒng)等等。
工業(yè)應(yīng)用性如前面所解釋的，具有如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的靜態(tài)混合器提供低的壓力損失以及攪拌和混合的高效率。通過(guò)使用用于凈化廢氣、污水等等的靜態(tài)混合器，獲得用于凈化的裝置的簡(jiǎn)化以及凈化所需成本的顯著減小，并且實(shí)現(xiàn)極有效地凈化液體的良好效果。
在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，用于凈化流體的方法和靜態(tài)混合器提供有碰撞圓柱，在該碰撞圓柱內(nèi)空心出口盤(pán)單元的出口圓柱部分的上游側(cè)或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑的上游端進(jìn)行凸出，并且使得更有效地混合和攪拌。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化流體的方法，其包括在凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體中，使用提供有混合器主體的靜態(tài)混合器，上述混合器主體布置在流體流動(dòng)路徑上并且形成為直徑比流體流動(dòng)路徑直徑大的圓柱形狀，該混合器主體包括混合器主體圓柱單元；空心進(jìn)口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的端部處并且用作進(jìn)口的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的另一端部處并且用作出口的空心部分，其中直徑大于或等于混合器主體的進(jìn)口的直徑并且小于混合器主體的混合器主體圓柱單元的內(nèi)直徑的碰撞圓柱固定地居中容納在混合器主體內(nèi)，使得碰撞圓柱的開(kāi)口的側(cè)部面向進(jìn)口，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中的至少一部分上提供多個(gè)凹部，在流體流動(dòng)路徑上布置至少一個(gè)靜態(tài)混合器，在諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體和諸如臭氧之類(lèi)的凈化劑之間發(fā)生混合反應(yīng)，并且凈化流體。
2.一種用于凈化流體的方法，其包括在凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體中，使用提供有混合器主體的靜態(tài)混合器，上述混合器主體布置在流體流動(dòng)路徑上并且形成為直徑比流體流動(dòng)路徑直徑大的圓柱形狀，該混合器主體包括混合器主體圓柱單元；空心進(jìn)口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的端部處并且用作進(jìn)口的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的另一端部處并且用作出口的空心部分，其中直徑大于或等于混合器主體的進(jìn)口的直徑并且小于混合器主體的混合器主體圓柱單元的內(nèi)直徑的碰撞圓柱固定地居中容納在混合器主體內(nèi)，使得碰撞圓柱的開(kāi)口的側(cè)部面向進(jìn)口，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中的至少一部分上提供溝槽或凹部或者兩者，在流體流動(dòng)路徑上布置至少一個(gè)靜態(tài)混合器，在諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體和諸如臭氧之類(lèi)的凈化劑之間發(fā)生混合反應(yīng)，并且凈化流體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于凈化流體的方法，其中，在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)、碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面、混合器主體的空心進(jìn)口盤(pán)單元的內(nèi)面和混合器主體的空心出口盤(pán)單元的內(nèi)面中的至少一部分上提供靜態(tài)混合器的凹部、溝槽和凸起。
4.如權(quán)利要求2或3所述的用于凈化流體的方法，其中，在與流體接觸并且面向流體流的平面上提供的靜態(tài)混合器的溝槽和凸起形成為渦形形狀，并且在與流體接觸并且沿著流體流放置的周面上提供的靜態(tài)混合器的溝槽和凸起形成為螺旋形狀。
5.如權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的用于凈化流體的方法，其中，在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)或碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面或者兩者上提供靜態(tài)混合器的溝槽或凸起或者兩者。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的用于凈化流體的方法，其中，空心出口盤(pán)單元的出口圓柱部分的上游側(cè)端部或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑的上游側(cè)端部凸出進(jìn)入靜態(tài)混合器的混合器主體內(nèi)。
7.一種包括混合器主體的靜態(tài)混合器，該混合器主體布置在流體流動(dòng)路徑上并且形成為直徑比流體流動(dòng)路徑直徑大的圓柱形狀，該混合器主體包括混合器主體圓柱單元；空心進(jìn)口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的端部處并且用作進(jìn)口的空心部分；以及空心出口盤(pán)單元，其具有放在混合器主體圓柱單元的另一端部處并且用作出口的空心部分，其中直徑大于或等于混合器主體的進(jìn)口的直徑并且小于混合器主體圓柱單元的內(nèi)直徑的碰撞圓柱固定地居中容納在混合器主體內(nèi)，使得碰撞圓柱的開(kāi)口的側(cè)部面向進(jìn)口，與流體接觸的混合器主體的內(nèi)面和碰撞圓柱的表面中的至少一部分上提供溝槽或凸起或者兩者。
8.如權(quán)利要求7所述的靜態(tài)混合器，其中，在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)、碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面、混合器主體的空心進(jìn)口盤(pán)單元的內(nèi)面和混合器主體的空心出口盤(pán)單元的內(nèi)面中的至少一部分上提供溝槽和凸起。
9.如權(quán)利要求7或8所述的靜態(tài)混合器，其中，在與流體接觸并且面向流體流的平面上提供的溝槽和凸起形成為渦形形狀，并且在與流體接觸并且沿著流體流放置的周面上提供的溝槽和凸起形成為螺旋形狀。
10.如權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的靜態(tài)混合器，其中，在碰撞圓柱的底面的內(nèi)側(cè)或碰撞圓柱的圓柱部分的內(nèi)周面或者兩者上提供溝槽或凸起或者兩者。
11.如權(quán)利要求7到10中任一項(xiàng)所述的靜態(tài)混合器，其中，空心出口盤(pán)單元的出口圓柱部分的上游端或者下游側(cè)流體流動(dòng)路徑的上游端凸出進(jìn)入混合器主體內(nèi)。
12.一種用于混合流體的方法，包括在兩個(gè)流體之間相互混合中，在流體流動(dòng)路徑上布置如權(quán)利要求7到11中任一項(xiàng)所述的一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)混合器，并且在該靜態(tài)混合器中將一種流體和另一種流體混合和反應(yīng)，以便彼此混合流體。
全文摘要
一種用于凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體的方法，其包括在流體的流動(dòng)路徑上提供一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)混合器，并且在靜態(tài)混合器中將流體與諸如臭氧之類(lèi)的凈化劑混合和反應(yīng)，以便凈化流體。用于凈化流體的方法允許顯著良好效率地凈化諸如廢氣和污水之類(lèi)的流體，并且也允許用于凈化的裝置的簡(jiǎn)化以及凈化所需成本的顯著減小。
文檔編號(hào)B01F3/04GK1838984SQ20038011051
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者杉浦彥六 申請(qǐng)人:杉浦彥六