涡流式液体分散器的制作方法

1.本发明属于化工设备技术领域，更具体地，涉及一种将微量液体均匀分散在另一种液体中的涡流式液体分散器。


背景技术：

2.在化工制备过程中，常有将不同液体分散、混合的需求，比如在制备次氯酸水的过程中。次氯酸水的制造是采用将次氯酸钠与盐酸混合的方法，最终产物浓度很低，一般几十到几百ppm，两种反应物都是浓度很低的溶液，且反应过程要求连续、均匀，又要尽可能减少流体的压力损失，故对液体分散器的要求很高。现有分散器如图8所示，为文丘里管式结构，包括第一进口81、第二进口82和第一出口83，可以较好地实现药液均匀投加，但因为需要管路流路截面大幅度缩小，形成小管径流路84，因而增加了流路阻力，提高设备的生产量受到一定的限制，而且药液的投加是对水流来讲是断续，不利于时间上的均匀。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种更加均匀稳定的液体分散器。
4.为此，本发明采用了这样的技术方案：涡流式液体分散器，所述的分散器具有圆柱形的内腔主体，主流进口设在内腔主体的轴向前端，出口设在内腔主体的轴向后端，主流进口的截面直径小于内腔主体的截面直径；其特征在于：支流进口设在分散器的管壁上，位于内腔主体靠近主流进口的一端。
5.所述主流进口处的管壁向内延伸，伸入内腔主体，形成阻挡支流进口流路的环形壁；该环形壁至少阻挡支流进口内径的1/2。
6.所述的主流进口和支流进口之间还有外接旁通管路，用于分配部分主流进口的流量至支流进口，该部分流量可为主流进口流量的1
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10%。
7.所述分散器的长度为其内腔主体直径的2
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4倍；内腔主体直径为主流进口直径的1.5
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3倍。
8.本发明的分散器，水从主流进口进入而药液从支流进口加入，从而在主流进口、支流进口和内腔主体的连接处产生涡流，药液从涡流区底面切线方向投加到涡流区；从主流水路中利用外接旁通管路，分流一少部分水与药液合流从支流进口进入涡流区，更有利于调节主流支流的比例，形成涡流的旋转，使药液在涡流区达到均匀分散，从主水流切面的全方位进入主水流中，达到连续、均匀、稳定分散的效果。
附图说明
9.以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明图1为本发明第一种分散器的结构剖视图；图2为本发明第一种分散器的横向截面示意图；图3为本发明第二种分散器的结构剖视图；
图4为本发明混合器的结构剖视图；图5为图4的横向截面旋转90后的视图；图6为实施例1中高浓度次氯酸水制造机的结构图；图7为实施例2中高浓度次氯酸水制造机的结构图；图8为现有技术中分散器的结构剖视图。
10.图中标记为：分散器1、内腔主体2、主流进口3、支流进口4、出口5、外接旁通管路6、涡流区7、涡流8、药液9、向心流动10、主流线11、旋转流12、主流水体13、药液
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水合流管件14、环形壁15、清水分流器16、混合器17、第一混合器171、第二混合器172、第三混合器173、第一挡板18、第二挡板19、主水流20、反向流动21、药液计量泵22、分流管23、合流管24、支流管25；第一进口81、第二进口82、第一出口83、小管径流路84。
具体实施方式
11.如图1、图2所示，所述的分散器1具有圆柱形的内腔主体2，内腔主体供不同液体分散，内腔主体上设有与内腔连通的主流进口3、支流进口4和出口5；主流进口3设在内腔主体2的轴向前端，出口5设在内腔主体2的轴向后端，主流进口3的截面直径小于内腔主体2的截面直径；支流进口4设在分散器1的管壁上，位于内腔主体靠近主流进口的一端。支流进口4前设有药液计量泵22。
12.所述的主流进口3和支流进口4之间还有外接旁通管路6，外接旁通管路6上设有清水分流器16，用于分配部分主流进口3的流量至支流进口4，该部分流量可为主流进口流量的1
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10%。可采用选择分流管直径来调节流量，也可在外接旁通管路6上设一个手动调节阀来调节。
13.主流水体13（清水）通过主流进口3进入分散器1的内腔主体2时，因为流路截面的急剧扩张，流速变化大，在截面变化区的近处会产生负压的涡流区7，从而产生涡流8。支流进口4处注入的药液9，处于在涡流区底部的圆截面的切线方向，药液被涡流8搅拌扩散后形成向心流动10，进入到主流线11，得到进一步的扩散混合，从内腔主体的出口5流出进入到后续管路。
14.流量小，且断续的药液9在涡流中不断循环和稀释，形成为均匀连续的药液流，进入到主流水体（清水），到达均匀混合的效果。为促成涡流8在底部涡流区7形成相对主流垂直方向的旋转流12，使药液9从主流水体外侧通过向心流动10进入到主流水体，可进一步提高和保证药液的混合效果。
15.主流进口3和支流进口4之间还有外接旁通管路6，使一少部分主流水体13（清水）与药液9在支流进口4前的药液
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水合流管件14中合流流进涡流区7。在合流水体的推动作用下，涡流区7可形成相对主流水体13垂直方向的旋转流12。因涡流区7的压力相对于内腔主体2的主流水体是负压，所以很容易形成分流水体，且进入方向是涡流垂直涡流区底部的切线方向，自然地产生涡流的旋转流12。
16.如图3所示，为更进一步促进涡流的形成和涡流的旋转流动，所述主流进口3处的管壁向内延伸，伸入内腔主体2，形成阻挡支流进口流路的环形壁15；该环形壁15至少阻挡支流进口4内径的1/2。
17.内腔主体部分和出口处的变径管均采用获取容易且价格便宜的标准塑料管和塑料管件以粘接方法加工组装，实际使用在设备时，具有组装方便，加工成本低的优点。
18.如图4、图5所示，所述的混合器17具有圆柱形的内腔，其内壁上固定有若干垂直于圆柱形轴线的半圆形挡板，分为第一挡板18和第二挡板19，第一挡板18和第二挡板19交错固定在混合器内壁的上下两端，各挡板间的间距一致。相邻的第一挡板18和第二挡板19，其在周向上的位置互补，即其轴线投影拼合为一个完整的圆。所述的混合器可水平设置或竖直设置，当水平设置时，其挡板的直边为竖直方向。相邻两挡板间的距离为混合器内径的0.2
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0.6倍；挡板数量为偶数块，即第一挡板18和第二挡板19数量一致。混合器17的外套管的内直径，采用主流水管内径（流入混合器前的主流水管内径）的1.5倍至3倍。
19.药液和清水混合的主水流20进入混合器17后，流过内部第一挡板18、第二挡板19及混合器内壁形成的流路，流出混合器17后进入后续管路。此时，水流在改变流向时，由于受到流体的惯性力和流路壁面的反作用力，在流路的正面壁面上产生反向流动21，同时，这个反向流动21和正常流动的主水流20产生碰撞和乱流，得到药液的扩撒和混合。由于水流在第一挡板18、第二挡板19前后（上下）改变180
°
的流动方向，所产生的惯性力和反作用力大，主水流20和反向流动21的碰撞激烈，产生乱流和扩散，同时难以产生弯曲流（短路），达到稳定，高效的混合效果。混合器17里面的第一挡板18、第二挡板19是以混合器17外套管的中心线切割分开的，当把混合器以横向设置时，因管内最高点即为流路的一部分，所以不会产生气体的截留和聚集，使混合效果更安全，更稳定。混合器17的轴向标记很容易做到（如，组装时，在混合器17的套管外侧轴向顶部画上箭头或留下划痕等），在设备里需要横向设置混合器17时，可按标记安装。所以混合器在设备中不管竖向，横向设置，都不会产生管内气体的截留和聚集。
20.混合器外套管17采用标准塑料管，里面的第一挡板18、第二挡板19及连接轴设计成可以一体加工（如注塑成型加工，可以一次成形），加工容易，组装方便。
21.实施例1如图6所示，本实施例所述的高浓度次氯酸水制造机，包括两个分散器1和三个混合器17。两个分散器1分为两路，两个分散器1的主流进口连接分流管23分流后的两个支路，两个分散器的出口分别经过第二混合器172、第三混合器173后，通过合流管24汇聚后流至第一混合器171。
22.清水（自来水等）流入分流管23后，分流流向两个支流管25，因后续的管路构成和长度基本相同，支流管中的流量自动达到接近一致（流量有所不一样，也不会带来影响）。分散器1位于对称的两路支流上，以其中一路为例：支流管25的清水经过清水分流器16分流后，主流清水流入分散器1，药液（次氯酸钠或盐酸）经药液计量泵22压入药液
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清水合流管14与清水分流器16分流的少量清水混合后流入分散器1，药液与清水在分散器1上混合后，进入第二混合器172，药液和清水的混合水在第二混合器172里，在惯性和乱流碰撞的作用下进一步混合均匀后，通过支流管，进入两种液体合流管24；同样，另一路清水和药液经过同样的混合过程后，药液和清水的混合水进入两种液体合流管24；两路液体在合流管24合流后，流入第一混合器171，在此进行最终混合后排出。在排出水管路的末端设置ph计传感器，ph传感器的信号传送到逻辑控制器，逻辑控制器则根据所设浓度和相应ph值，以及系统的水流量和当前的ph值信号，进行调节和控制盐酸液的添加量，达到所设定的ph值。
23.实施例2如图7所示，本实施例所述的高浓度次氯酸水制造机，包括两个分散器1和一个混合器17。两个分散器1分为两路，两个分散器1的主流进口连接分流管23分流后的两个支路，两个分散器的出口通过合流管24汇聚后流至混合器17。
24.清水（自来水等）流入分流管23后，分流流向两个支流管25，因后续的管路构成和长度基本相同，支流管中的流量自动达到接近一致（流量有所不一样，也不会带来影响）。分散器1位于对称的两路支流上，以其中一路为例：支流管25的清水经过清水分流器16分流后，主流清水流入分散器1，药液（次氯酸钠或盐酸）经药液计量泵22压入药液
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清水合流管14与清水分流器16分流的少量清水混合后流入分散器1，药液与清水在分散器1上混合后，进入两种液体合流管24；同样，另一路清水和药液经过同样的混合过程后，药液和清水的混合水进入两种液体合流管24；两路液体在合流管24合流后，流入混合器17，在此进行最终混合后排出。在排出水管路的末端设置ph计传感器，ph传感器的信号传送到逻辑控制器，逻辑控制器则根据所设浓度和相应ph值，以及系统的水流量和当前的ph值信号，进行调节和控制盐酸液的添加量，达到所设定的ph值。
25.实施例1和实施例2这两种组合混合系统，均能满足稳定混合的效果。但实施例1中的系统略显更加稳定的倾向，适合于类似药液混合系统中，需要更严格要求的场合使用。在实际使用于次氯酸水制造机的场合，也可缩短惯性乱流式混合器的总长度使用。