一种多流体混合器及混合试验方法与流程

本发明涉及喷涂领域，更具体地说，涉及一种多流体混合器及混合试验方法。

背景技术：

流体配比混合系统常常是喷涂领域尤其多组分喷涂领域不可或缺的一部分。常见的混合系统有h型、y型、t型以及十字型的，多种流体汇流到混合系统的混合室内进行混合，在不增加动力搅拌系统的情况下，容易出现混合不均匀的问题；为此，有些混合系统会附加动力搅拌系统，但增加搅拌系统，一是需要外加动力源，二是需要占据更多的安装空间，而且会耗费更多的清洗时间和装置成本。此外，现有的混合系统也无法很好地与流体的物理流动特性相适应。因此，仍需对现有的混合系统做进一步改进，以解决前述不足。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种多流体混合器，以及一种混合试验方法。

一方面，提供了一种多流体混合器，包括混合块；所述混合块内设置有柱状的混合室；所述混合室的顶壁和侧壁分别设置有出液口、呈圆周分布的多组进液口；所述出液口以及所述进液口均与所述混合块外表面连通；其中，

所述混合室内设置有与多组所述进液口一一对应的多个分流叶片组；所述分流叶片组包括固定在所述混合块上的若干分流叶片；所述分流叶片上设置有第一流道槽，以及分布在所述第一流道槽两侧的两组第二流道槽；所述第一流道槽和两组所述第二流道槽沿所述混合室长度方向排布；

所述第一流道槽包括供所述进液口内流体斜冲的分流槽，以及分布在所述分流槽两侧的两组活动槽；所述活动槽和所述第二流道槽均用于供分流后的流体通过。

另一方面，提供了一种混合试验方法，基于上述的多流体混合器，其中，包括如下步骤：

步骤一：

设定多流体混合器的第一工作参数；其中，第一工作参数包括：主剂类别、主剂口的口径、主剂流量、主剂进入混合室的流速、主剂的推送压力，以及辅剂类别、辅剂口的口径、辅剂流量、辅剂进入混合室的流速、辅剂的推送压力；

获取主剂的雷诺数、辅剂的雷诺数、主剂进入所述混合室后的第二工作参数，以及辅剂进入所述混合室后的第三工作参数；其中；所述第二工作参数和所述第三工作参数均包括：扩散角ɑ、射流射程s、流量、流速以及动压；

步骤二：

重复执行步骤一的数值计算，根据获得的多组第二工作参数绘制与主剂对应的第一圆管射流结构图，根据获得的多组第三工作参数绘制与辅剂对应的第二圆管射流结构图；

步骤三：

根据第一圆管射流结构图，在主剂射程内放入叶片a；

根据第二圆管射流结构图，在辅剂射程内放入叶片b；

运行数值计算方法，获取主剂和辅剂在混合室内的混合情况；

根据混合情况对叶片进行调节，调节内容包括叶片a的数量、叶片a上第一流道槽的尺寸、叶片a上第二流道槽的尺寸、叶片a在混合室内的角度、叶片b的数量、叶片b上第一流道槽的尺寸、叶片b上第二流道槽的尺寸、叶片b在混合室内的角度中的任一项或组合；

步骤四：在出液口处检测混合效果。

本发明的有益效果在于：

一、混合均匀

本发明将分流叶片的结构与流体的流体特性进行了结合，经计算分析以及仿真实验发现，流体与分流叶片有一定的偏角，便可以通过分流叶片使流体分流，进而在混合室内形成漩涡，从而不仅提高了混合效率，也使得多种流体的混合更为均匀；同时，使用本混合器，压力损失小。

二、无需动力输入，易于维修清洗

本发明无需增设动力源，而是利用流体自身的流变特性，让流体分流，并进一步形成漩涡，从而使得多种流体可以在混合室内边流动边输出。一方面，能源耗费小，降低了喷涂防爆需求的成本；另一方面，避免了流体的降解与淤积，清洗效率更高且清洗效果更好。

三、适用范围广

叶片结构是根据流体的流变特性进行模块化设计的。需要对不同流体进行混合时，可以更换与待混合流体流变特性相对应的叶片，还具备调节不同混合程度的能力，从而可以针对不同物料及配比实现不同混合程度的物料混合；同时，也可根据实际混合需求，采用两进液口或多进液口。

综上，对应混合物料的不同压力以及流量配比，可以通过改变分流叶片的数量、放置角度、第一流道槽尺寸以及第二流道槽尺寸，实现多种流体的均布混合，适用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图2是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图3是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图4是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图5是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图6是本发明提供的一种多流体混合器的剖切图；

图7是本发明提供的一种多流体混合器的爆炸图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本实施例提供了一种多流体混合器，如图1至图3所示，包括混合块10；混合块10内设置有柱状的混合室180；混合室180的顶壁和侧壁分别设置有出液口181、呈圆周分布的多组进液口182；出液口181以及进液口182均与混合块10外表面连通；混合室180内设置有与多组进液口182一一对应的多个分流叶片组；分流叶片组包括固定在混合块10上的若干分流叶片11；分流叶片11上设置有第一流道槽183，以及分布在第一流道槽183两侧的两组第二流道槽184；第一流道槽183和两组第二流道槽184沿混合室180长度方向排布；第一流道槽183包括供进液口182内流体斜冲的分流槽185，以及分布在分流槽185两侧的两组活动槽186；活动槽186和第二流道槽184均用于供分流后的流体通过。

为了便于说明第一流道槽183的组成情况，如图2所示，两条直线都命名为0203，两条直线平行，且均与出液口的侧壁重合，两条直线之间的空间即为分流槽185，第一流道槽183余下的两部分空间即为两个活动槽186。同理，如图3所示，两条直线都命名为0405，两条直线平行，且均与出液口的侧壁重合，两条直线之间的空间即为分流槽185，第一流道槽183余下的两部分空间即为两个活动槽186。

进一步的，以一种流体为例说明流体的工作过程：如图2和图3所示，使用时，第一流道槽183与进液口182居中对齐，向进液口182注入流体，流体经进液口182向外喷出，喷射到分流槽185槽底后分流，分出的两股流体分别从两组活动槽186通过，进而沿着混合室180的内壁流动，从而形成漩涡；两组第二流道槽184，一组第二流道槽184可以供混合室180内位于上方的漩涡流体通过，另一组第二流道槽184可以供混合室180内位于下方的漩涡流体通过，使得流体可以保持加速状态。从而，注入多种流体后，多种流体便能快速进行混合，且混合均匀。

本多流体混合器具有以下优点：

一、混合均匀

本发明将分流叶片的结构与流体的流体特性进行了结合，经过多次计算分析与实验，发现流体与分流叶片有一定的偏角，便可以通过分流叶片使流体分流，进而在混合室内形成漩涡，从而不仅提高了混合效率，也使得多种流体的混合更为均匀；同时，使用本混合器，压力损失小。

二、无需动力输入，易于维修清洗

本发明无需增设动力源，而是利用流体自身的流变特性，让流体分流，并进一步形成漩涡，从而使得多种流体可以在混合室内边流动边输出。一方面，能源耗费小，降低了喷涂防爆需求的成本；另一方面，避免了流体的降解与淤积，清洗效率更高且清洗效果更好。

三、适用范围广

叶片结构是根据流体的流变特性进行模块化设计的。需要对不同流体进行混合时，可以更换与待混合流体流变特性相对应的叶片，还具备调节不同混合程度的能力，从而可以针对不同物料及配比实现不同混合程度的物料混合；同时，也可根据实际混合需求，采用两进液口或多进液口。

综上，对应混合物料的不同压力以及流量配比，可以通过改变分流叶片的数量、放置角度、第一流道槽尺寸以及第二流道槽尺寸，实现多种流体的均布混合，适用性好。

其中，针对分流叶片有以下优选设置：

分流叶片的厚度为0.5-2mm，以保证在流体接触时有一定强度；

分流叶片的材料为防腐蚀不锈钢或铁氟龙薄片，以保证有较长的使用寿命；

分流叶片的数量，小于6片；

分流叶片的形状，采用曲面更佳，对流体的阻力更小，混合效果更好，能减小压力损失；进一步地，分流叶片的各棱角导有圆角或钝角，更有利于物料输送；

其中，针对流体的推送与检测有以下优选设置：

流体通过单向阀后进入进液口，由于进液口是斜向的，从而流体可以斜置进入混合室；

进一步地，在各进液口都安装压力传感器、流量计，在出液口也安装压力传感器，流量计，以记录流体的工作数据。

实施例二

本实施例提供了一种多流体混合器，与实施例一相同之处不再赘述，不同之处在于：

如图4和图5所示，进液口182呈斜向延伸，且中心轴与混合室180中心轴垂直；多组进液口182包括若干组主剂口187以及若干组辅剂口188；

主剂口187包括与混合块10外表面连通的第一前端；

辅剂口188包括与所述混合块10外表面连通的第二前端；

主剂口187与过第一前端和第二前端的基准线所成角度为0°-35°，即直线l5与直线oo1所成角度为0°-35°；

辅剂口188与基准线所成角度为0°-35°，即直线l2与直线oo1所成角度为0°-35°；

基准线上的第一前端和第二前端分布在混合室180的两侧。

其中，主剂口187与基准线oo1所成角度，可以依据数值计算方法所算得的混合效果进行灵活调节；

其中，辅剂口188与基准线oo1所成角度，可以依据数值计算方法所算得的混合效果进行灵活调节。

如图1和图5所示，多个分流叶片组，包括与主剂口187对应的叶片组a，以及与辅剂口188对应的叶片组b；

叶片组a包括若干叶片a12；叶片a12与基准线所成角度为15°-60°，即直线l4与直线oo1所成角度为15°-60°；

叶片组b包括若干叶片b13；叶片b13与基准线所成角度为15°-60°，即直线l3与直线oo1所成角度为15°-60°。

其中，叶片a12与基准线oo1所成角度，可以依据数值计算方法所算得的混合效果进行灵活调节；

其中，叶片b13与基准线oo1所成角度，可以依据数值计算方法所算得的混合效果进行灵活调节。

其中，叶片a12和叶片b13可平行，也可不平行。

如图6所示，为了便于说明，在分流叶片各处标识了字母：

叶片a12上第一流道槽的槽宽w1＝k1*d1+c，其中，k1为0.6-2.2，d1为主剂口的口径，口径也可理解为主剂口的直径或当量直径，c为实验常数，b4、b5距离为w1，b10、b11距离为d1；

叶片a12上第一流道槽的槽深d2＝d1*k2，其中，k2为0.5-2.5，b5、b6距离为d2；

叶片a12上第二流道槽的槽宽w2＝k3*d1+c，其中，k3为0.6-2.2，由于第二流道槽有两组，因此在此也做区分，靠近出液口的第二流道槽的槽宽为w20＝k3*d1+c，远离出液口的第二流道槽的槽宽为w21＝k3*d1+c，b1、b3距离为w20，b7、b8距离为w21；

叶片a12上第二流道槽的槽深d3＝d1*k4，其中，k4为0.5-2.5，由于第二流道槽有两组，因此在此也做区分，靠近出液口的第二流道槽的槽深为d30＝d1*k4，远离出液口的第二流道槽的槽深为d31＝d1*k4，b1、b2距离为d30，b8、b9距离为d31；

叶片b13上第一流道槽的槽宽w3＝k5*d4+c，其中，k5为0.6-2.2，d4为辅剂口的口径，口径也可理解为主剂口的直径或当量直径，e4、e6距离为w3，e10、e11距离为d4；

叶片b13上第一流道槽的槽深d5＝d4*k6，其中，k6为0.5-2.5，e4、e5距离为d5；

叶片b13上第二流道槽的槽宽w4＝k7*d4+c，其中，k7为0.6-2.2，由于第二流道槽有两组，因此在此也做区分，靠近出液口的第二流道槽的槽宽为w40＝k7*d4+c，远离出液口的第二流道槽的槽宽为w41＝k7*d4+c，e1、e3距离为w40，e7、e9(e7’、e9’)距离为w41，需要说明的是，第二流道槽可以设置多个，因此e7’、e9’距离也为w41；

叶片b13上第二流道槽的槽深d6＝d4*k8，其中，k8为0.5-2.5，由于第二流道槽有两组，因此在此也做区分，靠近出液口的第二流道槽的槽深为d60＝d4*k8，远离出液口的第二流道槽的槽深为d61＝d4*k8，e1、e2距离为d60，e7、e8(e7’、e8’)距离为d61，需要说明的是，第二流道槽可以设置多个，因此e7’、e8’距离也为d61。

需要说明的是，k1-k8均是根据流体的流变特性得到的，c是根据数值模拟、工程实验以及加工难度而设的调节系数，因此，不同的流体介质混合时，可以将流体的压力、流体的流速、分流叶片的各参数对应，以数据化分析不同配比的混合。

如图6所示，第一流道槽和第二流道槽，两者间距为(0.5-2)w1。

如图1和图7所示，混合器10包括主座体14，以及通过多个螺栓(图中未示出)与主座体14固定的叶片固定座15；主座体14设置有与叶片固定座15对应的阶梯槽189；叶片固定座15设置有均与螺栓适配的多个螺纹孔1810，以及均与螺栓适配的多个调节通槽1811；调节通槽1811呈弧形；各组分流叶片均固定在叶片固定座15上，设置叶片固定座15有两方面好处，一是实验或生产时，可以模块化选取不同的分流叶片，由于分流叶片和叶片固定座是直插式的，更换时将叶片固定座插入预留好的阶梯槽，再通过螺栓锁紧即可，安装方便；二是方便进行角度调节。

实施例三

本实施例提供了一种混合试验方法，包括如下步骤：

步骤s101：

设定多流体混合器的第一工作参数；其中，第一工作参数包括：主剂类别、主剂口的口径、主剂流量、主剂进入混合室的流速、主剂的推送压力，以及辅剂类别、辅剂口的口径、辅剂流量、辅剂进入混合室的流速、辅剂的推送压力；

获取主剂的雷诺数、辅剂的雷诺数、主剂进入混合室后的第二工作参数，以及辅剂进入混合室后的第三工作参数；其中；第二工作参数和第三工作参数均包括：扩散角ɑ、射流射程s、流量、流速以及动压；

步骤s102：

重复执行步骤一的数值计算，根据获得的多组第二工作参数绘制与主剂对应的第一圆管射流结构图，根据获得的多组第三工作参数绘制与辅剂对应的第二圆管射流结构图；

步骤s103：

根据第一圆管射流结构图，在主剂射程内放入叶片a；

根据第二圆管射流结构图，在辅剂射程内放入叶片b；

运行数值计算方法，获取主剂和辅剂在混合室内的混合情况；

根据混合情况对叶片进行调节，调节内容包括叶片a的数量、叶片a上第一流道槽的尺寸、叶片a上第二流道槽的尺寸、叶片a在混合室内的角度、叶片b的数量、叶片b上第一流道槽的尺寸、叶片b上第二流道槽的尺寸、叶片b在混合室内的角度中的任一项或组合；

步骤s104：在出液口处检测混合效果。

上述混合试验方法结合了现有的气体射流公式以及数值计算方法，通过多次的计算与实验，获得了分流叶片与流体流变特性的关联关系。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。