專利名稱：用于兩種或多種物料的混合方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混合兩種或多種物料混合的方法和裝置，該兩種或多種物料中至少有一種物料是處于流動的流體狀態(tài)。
背景技術(shù)：
在化工環(huán)保和生物工程等領(lǐng)域，經(jīng)常需要將兩種或多種不同性質(zhì)的物料進(jìn)行混合，其中至少一種物料處于流體狀態(tài)，且可能含有固體物料。可以采用不同的方法來混合。一種方法是在混合器內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)的攪拌槳進(jìn)行連續(xù)的混合，該方法不但昂貴；能耗高；而且需要較大的空間；用于混合的流體中如果含有纖維狀固相時(shí)，容易引起攪拌槳纏繞故障。另一種方法是在所謂的靜態(tài)混合器內(nèi)對兩種流體進(jìn)行混合，即兩種流動流體被壓入一裝置，其中在裝置內(nèi)安裝的傾斜或扭曲的板，會使二股或多股流體產(chǎn)生液體的切割、剪切、旋轉(zhuǎn)，改變流體運(yùn)動方向，從而實(shí)現(xiàn)流體的混合，但是，該方法不能帶來完全可靠混合；由于安裝扭曲傾斜的板，增大流體阻力和混合能量；在流體中含有纖維狀固體時(shí)，容易纏繞在裝置內(nèi)部的板上，引起堵塞等故障。中國專利CN1104942C公開了一種混合兩種流動流體的裝置和方法，該裝置采用節(jié)流管提高第一較大流體流速，在節(jié)流管中設(shè)置導(dǎo)管引入第二種流體，使導(dǎo)管導(dǎo)入的第二流體以相反的方向進(jìn)入節(jié)流管，實(shí)現(xiàn)兩種流體的混合，該方法使流體流動阻力增大，能耗增高，而且，在流體中含有纖維狀固體時(shí)，容易纏繞在裝置內(nèi)部的導(dǎo)管上，引起堵塞等故障。射流混合器通常在直管內(nèi)設(shè)置一個(gè)收縮管，讓流體高速通過收縮管，不僅產(chǎn)生自吸作用，通過安裝在直管上的支管吸取另一種物料，而且產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊流，實(shí)現(xiàn)混合的功能。該方法由于流體通過收縮管時(shí)，速度高，阻力大，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供至少一種物料處于流體流動狀態(tài)的兩種或多種物料的混合方法及其混合裝置，能夠顯著降低能耗，防止混合中的固體物料在混合器內(nèi)的沉積。
本發(fā)明的目的通過以下方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的用于兩種或多種物料的混合方法，其中至少包含一種流體物料，所述待混合物料被分別引入到管道或敞開的渠道中流動，其特征在于，將待混合物料中體積比較大的流體物料作為主物料連續(xù)引入到彎曲的主管道或主渠道中，其它物料通過與主管道或主渠道進(jìn)口附近連接的支管道或支渠道加入到彎曲主管道或主渠道內(nèi)完成混合，所述支管道或支渠道與主管道或主渠道的連接是徑向、斜向或切向連接，最好是切向連接；或者將體積比較大的流體物料作為主物料連續(xù)引入到直線形主管道或主渠道中流動，其它物料通過與主管道或主渠道進(jìn)口附近切向連接的支管道或支渠道加入到主管道或主渠道內(nèi)完成混合后流出。
上述方法中，當(dāng)支管道或支渠道與主管道或主渠道切向相連時(shí)，從支管道或支渠道流入主管道或主渠道的物料的運(yùn)動速度應(yīng)大于0.5m/s，以使支管道或支渠道中引入的被混合物料在主管道或主渠道中做橫向環(huán)流運(yùn)動時(shí)，具有較大速度，保證混合效果。尤其當(dāng)主管道或主渠道是直線形的，更應(yīng)如此。
上述方法中，當(dāng)用主管道引入的主物料是流體，其余的支管道用于引入其他物料時(shí)，根據(jù)混合物料性質(zhì)，分為以下兩種情況(1)通過支管道加入的物料是流體時(shí)，可在支管上加壓，將物料送入到主管中，或加大主管中流體的流速，使支管入口處處于負(fù)壓，以吸入支管中的物料；(2)通過支管道加入的物料是固體時(shí)，提高主管中主物料的流速，使支管入口處處于負(fù)壓，以吸入支管中物料，同時(shí)防止主管道中流體通過支管溢出。
上述方法中，當(dāng)主管道或主渠道中引入的主物料是液體、支管或支渠道中加入的物料是固體或液體時(shí)，可將支管道或支渠道設(shè)置在主管道或主渠道上方，使支管道或支渠道中物料依靠重力流入主管道或主渠道中完成加料混合功能；如垂直布置支管，則能充分利用物料勢能，效果更好。如主管道中液體壓力較大時(shí)，使支管有足夠長度，防止主管道中液體從支管中溢出。
本發(fā)明的兩種或多種物料的混合裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)管道或渠道，其中一個(gè)是用于引入待混合物料中體積比較大的流體的主管道或主渠道，其余是用于引入其他物料的支管道或支渠道，其特征在于，所述主管道或主渠道為直線形時(shí)，所述支管道或支渠道與主管道或主渠道在主管道或主渠道進(jìn)口附近切向連通；或者，所述主管道或主渠道為彎曲狀，或在支管道或支渠道的接入口后的部分為彎曲狀，如彎曲成S形或圓形等，所述支管道或支渠道與彎曲狀的主管道或主渠道在主管道或主渠道進(jìn)口附近連通，包括徑向、斜向或切向連接，其中切向連接具有更好的混合效果。
所述主管道管道橫截面形狀可以是圓形，橢圓形，方形，長方形，梯形，平行四邊形，五邊形，六邊形，以及不規(guī)則形狀，其中最佳的形狀是圓形和橢圓形。
所述主渠道渠道橫截面形狀可以是半圓形，半橢圓形，弓形，方形，長方形，梯形，平行四邊形，五邊形，六邊形，以及不規(guī)則形狀。其中最佳的形狀是半圓形或弓形。
為滿足支管道或支渠道中加入固體或液體物料時(shí)能充分利用重力，所述支管道或支渠道在設(shè)置在主管道或主渠道上方，特別是垂直于水平面，將更有利于混合。
本發(fā)明的混合方法和裝置，利用流體在彎曲管道或渠道內(nèi)流動時(shí)，不僅沿管道或渠道軸線方向上流動，而且由于彎曲流動產(chǎn)生的離心力，還產(chǎn)生橫向環(huán)流，因而具有良好的混合效果；或/和將第二種物料通過支管以切向方向引入到第一種流體流動的主管中，第二種物料不僅在主管中且在第一種流體物料帶動下沿軸向運(yùn)動，而且在主管中以橫向環(huán)流運(yùn)動，從而增加了第二種物料在混合器中停留時(shí)間，增加了兩種物料混合時(shí)間，具有良好的混合效果。
本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部沒有附加部件，混合阻力小，能耗低?；旌系奈锪现校泄腆w物料，包括纖維狀和顆粒狀物料時(shí)，也不會產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象?；旌闲Ч?。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例及其附圖作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明的混合裝置的一種實(shí)施例示意圖。
圖2是圖1A-A剖視圖。
圖3是本發(fā)明的混合裝置的另一種實(shí)施例示意圖。
圖4是本發(fā)明的混合裝置的另一種實(shí)施例示意圖。
圖5是本發(fā)明的混合裝置的另一種實(shí)施例示意圖。
圖6是本發(fā)明的混合裝置的另一種實(shí)施例示意圖實(shí)施例1參見圖1和圖2，主管道1為圓形直管道，2為長方形支管道，圖2中表達(dá)了兩管道接口處的情形。從中可看出，支管道2在主管道1的切向方向與主管相連通。本實(shí)施例中的主管道長10m，半徑0.5m，支管道的橫切面0.2×0.1m，長0.5m。流體物料從主管道的入口端(連接支管的一端)流入，從另一端流出。支管用于加入另外一種物料。當(dāng)主管管道入口流體為液體或氣體時(shí)，在支管2中通過加壓加入待混合的第二種液體或氣體物料，并使支管中物料流速大于0.5m/s，兩種流體從主管另一端流出時(shí)，二者已達(dá)到均勻混合。圖中箭頭3表示支管中的物流方向，箭頭4、5表示主管道中的物流方向。
實(shí)施例2參見圖3，主管道1橫截面為園形，管道半徑為0.2米。在主管道1的端口不遠(yuǎn)處分別徑向連接支管2和3，支管2和6的橫截面也為園形，半徑均為0.05m。主管道被彎曲成S形，彎曲半徑為2m。流體物料從主管道的入口端(靠近支管的一端)流入，從另一端流出。支管用于加入另外一種物料。當(dāng)主管管道入口流體為液體時(shí)，在支管2和3中通過壓力加入待混合的第二、三種氣體或液體物料，三種流體從主管另一端流出時(shí)，已達(dá)到均勻混合。
實(shí)施例3參見圖4，主管道1橫截面為園形，管道半徑為0.5米。支管2為長方形，尺寸為0.2*0.1m.。支管2與主管1切向連接貫通，其接口在主管道1的端口不遠(yuǎn)處。主管道被彎曲成雙S形，彎曲半徑為2m。液態(tài)流體物料從主管道的入口端(靠近支管的一端)流入，從另一端流出。支管用于加入另外一種物料。當(dāng)主管管道入口流體為液體時(shí)，在支管2中通過加壓加入待混合的第二種氣體或液體物料，兩種流體從主管另一端流出時(shí)，二者己達(dá)到均勻混合。
實(shí)施例4參見圖5，主渠道1是由三個(gè)敞開的半圓形彎曲渠道和一個(gè)短的直道組成，彎曲部分被盤成螺旋形，支管2自上而下垂直安裝在主渠道直道部分，徑向連接貫通。流體從主渠道道的直道端流入，另一端流出，三個(gè)渠道彎曲半徑分別為4.7m，3.9m和3.1m，主渠道橫截面是長方形，寬和高分別為0.5m和1m。支管橫截面也為長方形，長和寬分別為0.5和0.1m。主渠道入口流體為液體，在支管2中通過重力加入待混合的第二種液體或固體物料，兩種物料從主渠道另一端流出時(shí)，二者已達(dá)到均勻混合。
實(shí)施例5參見圖6，主管道1是由螺旋形的彎管和與之相連的一根支管組成，彎管的彎曲半徑為3m，管道半徑為0.5m，支管為圓形，半徑為0.1m，長為0.5m。支管2自上而下垂直布置并與主管道徑向連接貫通。連主管1的與支管接口的靠近端為物料流入端。當(dāng)主管道入口流體為液體或氣體，入流流速大于5m/s時(shí)，支管流體或固體顆粒狀物料將被吸入主管道；當(dāng)主管入流為液體、流速小于5m/s、支管流體是液體或固體顆粒狀物料時(shí)將依靠重力進(jìn)入主管道。兩種流體從主管另一端流出時(shí)，二者已達(dá)到均勻混合。
權(quán)利要求
1.一種用于兩種或多種物料的混合方法，其中至少包含一種流體物料，所述待混合物料被分別引入到管道或敞開的渠道中流動，其特征在于，將待混合物料中體積比較大的流體物料作為主物料連續(xù)引入到彎曲的主管道或主渠道中，其它物料通過與主管道或主渠道進(jìn)口附近連接的支管道或支渠道加入到彎曲主管道或主渠道內(nèi)完成混合后流出。
2.一種用于兩種或多種物料的混合方法，其中至少包含一種流體物料，所述待混合物料被分別引入到管道或敞開的渠道中流動，其特征在于，將體積比較大的流體物料作為主物料連續(xù)引入到直線形主管道或主渠道中，其它物料通過與主管道或主渠道進(jìn)口附近切向連接的支管道或支渠道加入到主管道或主渠道內(nèi)完成混合流出。
3.如權(quán)利要求1所述的用于兩種或多種物料的混合方法，其特征在于，將待混合物料中體積比較大的流體物料作為主物料連續(xù)引入到彎曲的主管道或主渠道中，其它物料通過與主管道或主渠道切向連接的支管道或支渠道加入到彎曲主管道或主渠道內(nèi)完成混合后流出。
4.如權(quán)利要求1或2或3的混合方法，其特征在于，當(dāng)支管道與主管道或主渠道切向相連時(shí)，所述從支管道流入主管道或主渠道的物料的運(yùn)動速度大于0.5m/s。
5.如權(quán)利要求1或2的混合方法，其特征在于，通過所述支管道加入的物料是流體時(shí)，在支管道上加壓，將物料送入到主管道中。
6.如權(quán)利要求1或2的混合方法，其特征在于，通過所述支管道加入的物料是流體或固體時(shí)，提高所述主管道中主物料的流速，使支管道入口處處于負(fù)壓，以吸入支管中物料。
7.如權(quán)利要求1或2的混合方法，其特征是，當(dāng)所述主管道或主渠道中引入的主物料是液體、支管道或支渠道中加入的物料是固體或液體時(shí)，可將支管道或支渠道設(shè)置在主管道或主渠道上方，使支管道或支渠道中物料依靠重力流入主管道或主渠道中完成加料混合功能。
8.一種用于兩種或多種物料混合的裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)管道或渠道，其中一個(gè)是用于引入待混合物料中體積比較大的流體的主管道或主渠道，其余是用于引入其他物料的支管道或支渠道，其特征在于，所述主管道或主渠道為直線形時(shí)，所述支管道或支渠道在主管道或主渠道進(jìn)口附近與主管道或主渠道切向連通；或者，所述主管道或主渠道為彎曲狀，或在支管道或支渠道的接入口后的部分為彎曲狀，所述支管道或支渠道與彎曲狀的主管道或主渠道在主管道或主渠道進(jìn)口附近連通。
9.如權(quán)利要求8所述的混合裝置，其特征在于，所述主管道或主渠道為彎曲狀，或在支管道或支渠道的接入口后的部分為彎曲狀時(shí)，所述支管道或支渠道在主管道或主渠道進(jìn)口附近與主管道或主渠道切向連通。
10.如權(quán)利要求8所述的混合裝置，其特征在于，所述支管道或支渠道設(shè)置在主管道或主渠道上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于混合兩種或多種物料混合的方法和裝置，該兩種或多種物料中至少有一種物料是流體狀態(tài)?；旌戏椒ㄊ菍⑵渲畜w積比較大的流體引入到彎曲的主管道中流動，其它物料通過與主管道進(jìn)口附近連接的支管加入到彎曲主管道內(nèi)完成混合；或者將較大體積的流體物料引入到直線形主管道中流動，其它物料通過與主管道進(jìn)口附近切向連接的支管加入到主管道內(nèi)完成混合。本發(fā)明利用流體在彎曲管道內(nèi)流動時(shí)，產(chǎn)生橫向環(huán)流；以切向方向引入時(shí)，混入物料在第一種流體物料帶動下沿軸向運(yùn)動的同時(shí)，還作橫向環(huán)流運(yùn)動，從而增加了兩種物料混合時(shí)間，使其具有良好的混合效果。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，混合阻力小，能耗低。混合的物料中含有固體物料時(shí)，也不會產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象。
文檔編號B01F5/00GK1919430SQ20061004091
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者黃衛(wèi)東 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)