一种混合器、混合装置及设计方法与流程

1.本发明涉及流体混合领域，具体而言，涉及一种混合器、混合装置及设计方法。


背景技术：

2.随着喷涂行业的发展，各行各业中多组份喷涂得到了广泛的应用，多组份喷涂节省能源、使用方便。多组份喷涂作为工业表面处理的重要技术越来越受到人们的重视，其中，多组份混合技术也日益发展，以满足未来市场更高比例，更高粘度的涂料混合适应性，而针对不同涂料存在大量测试验证工作。
3.现有的混合设计中预留的空间有些多，即死区较大，与混合效果相关性很弱，因此现有的混合设计存在混合效果差的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种混合器、混合装置及设计方法，其能够解决现有的混合设计存在混合效果差的问题。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.本发明的实施例提供了一种混合器，其包括：
7.所述混合器设有混合腔、第一进液口和第二进液口，所述混合腔呈柱状；
8.所述第一进液口与所述混合腔的轴线方向倾斜设置，且所述第一进液口与所述混合腔连通；
9.所述第二进液口与所述混合腔的轴线方向垂直设置，且所述第二进液口与所述混合腔连通。
10.可选地，所述混合腔包括第一混合腔和第二混合腔，所述第一进液口和所述第二进液口均与所述第一混合腔连通，所述第二混合腔与所述第一混合腔连通，所述第二混合腔呈柱状。
11.可选地，所述混合器还设有出液口，所述出液口与所述第二混合腔连通。
12.可选地，所述混合器还设有连接腔，所述连接腔呈柱状，所述连接腔的一端与所述第一混合腔连通，所述连接腔的另一端与所述第二混合腔连通。
13.可选地，所述连接腔的直径小于所述第一混合腔的直径以及所述第二混合腔的直径。
14.本发明的实施例还提供了一种混合装置，包括第一进液管、第二进液管和上述的混合器；
15.所述第一进液管与所述第一进液口连通，所述第二进液管与所述第二进液口连通。
16.可选地，所述第一进液管上设有第一开关阀，所述第二进液管上设有第二开关阀。
17.本实施例还提供了一种设计方法，用于设计上述的混合器，所述混合器设有混合腔，所述混合腔包括第一混合腔和第二混合腔，所述设计方法包括：
18.获取所述第一进液口的第一雷诺数；
19.获取所述第二进液口的第二雷诺数；
20.获取所述第一进液口和所述第二进液口的配比周期；
21.根据所述第一雷诺数、所述第二雷诺数以及所述配比周期计算出所述第一混合腔的直径、所述第一进液口的直径以及所述第二进液口的直径之间的关系。
22.可选地，所述雷诺数的计算公式为：
23.re＝v*d*ρ/μ；
24.其中，v为进液口的进口流速；d为进液口的直径；ρ为流体的密度；μ为流体的粘度；re为雷诺数。
25.可选地，所述配比周期的计算公式为：
26.mh*pi*md1^2/4＝va1*pi*da1^2/4*t1+vb2*pi*db2^2/4*t2；
27.其中，mh为所述第一混合腔的高度；md1为所述第一混合腔的直径；va1为所述第一进液口的进口流速；da1为所述第一进液口的直径；vb2为所述第二进液口的进口流速；db2为所述第二进液口的直径；pi为圆周率；t1为第一进液口的周期配比时间；t2为第二进液口的周期配比时间。
28.本发明实施例的混合器、混合装置及设计方法的有益效果包括，例如：
29.该混合器设有混合腔、第一进液口和第二进液口，混合腔呈柱状，第一进液口与混合腔的轴线方向倾斜设置，使得经由第一进液口进入混合腔的流体发生旋流，能够在混合腔内进行旋流搅动，且第一进液口与混合腔连通，第二进液口与混合腔的轴向方向垂直设置，使得一部分经由第二进液口进入混合腔的流体进行直线运动，另一部分经由第二进液口进入混合腔的流体在经由第一进液口进入混合腔的流体的旋流作用下发生搅拌，且第二进液口与混合腔连通。使用该混合器时，从第一进液口和第二进液口进入混合腔的流体能够混合完全，且混合腔内不存在死区，提高了流体的混合效果。
30.该混合装置包括混合器、第一进液管和第二进液管，第一进液管与第一进液口连通，第二进液管与第二进液口连通，采用该混合器的混合装置使得从第一进液口和第二进液口进入混合腔的流体能够混合完全，且混合腔内不存在死区，提高了流体的混合效果。
31.该设计方法用于设计上述混合器，通过获取第一进液口的第一雷诺数和第二进液口的第二雷诺数以及第一进液口和第二进液口的配比周期，并根据第一雷诺数、第二雷诺数以及配比周期计算出第一混合腔的直径、第一进液口的直径以及第二进液口的直径之间的关系，从而确保从第一进液口和第二进液口进入混合腔的流体能够混合完全，确保混合效果良好。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。
33.图1为本实施例提供的一种混合器的第一视角的结构示意图；
34.图2为本实施例提供的一种混合器的第二视角的结构示意图；
35.图3为本实施例提供的一种混合器在第一理想状态下的混合搅拌示意图；
36.图4为本实施例提供的一种混合器在第二理想状态下的混合搅拌示意图。
37.图标：10
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混合腔；11
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第一混合腔；12
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第二混合腔；20
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第一进液口；30
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第二进液口；40
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连接腔；50
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出液口；100
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混合器。
具体实施方式
38.为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附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
44.随着喷涂行业的发展，各行各业中多组份喷涂得到了广泛的应用，多组份喷涂节省能源、使用方便。多组份喷涂作为工业表面处理的重要技术越来越受到人们的重视，其中，多组份混合技术也日益发展，以满足未来市场更高比例，更高粘度的涂料混合适应性，而针对不同涂料存在大量测试验证工作。
45.现有的混合设计中预留的空间有些多，即死区较大，与混合效果相关性很弱，因此现有的混合设计存在混合效果差的问题。
46.请参考图1
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图4，本实施例提供了一种混合器100、混合装置(图未示)及设计方法，混合装置包括第一进液管(图未示)、第二进液管(图未示)和混合器100，第一进液管和第二进液管均与混合器100连通，混合器100可以有效改善上述提到的技术问题，能够解决现有的混合设计存在混合效果差的问题。
47.请参考图1和图2，该混合器100设有混合腔10、第一进液口20和第二进液口30，混合腔10呈柱状，第一进液口20与混合腔10的轴线方向倾斜设置，第一进液口20与混合腔10连通，第二进液口30与混合腔10的轴线方向垂直设置，第二进液口30与混合腔10连通。
48.具体地，第一进液口20与混合腔10的轴线方向之间的倾斜角度可以为5度、度或15度。
49.第一进液口20和第二进液口30的内径均可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm或4mm。
50.在其他实施例中，第一进液口20的数量可以为两个，第二进液口30的数量也可以为两个。
51.在本实施例中，混合腔10包括第一混合腔11和第二混合腔12，第一进液口20和第二进液口30均与第一混合腔11连通，第二混合腔12与第一混合腔11连通，在第一混合腔11内混合完毕的流体进入第二混合腔12内后继续进行混合搅拌，以使流体能够充分混合搅拌。
52.具体地，第二混合腔12呈柱状。
53.除此之外，混合器100还设有出液口50，出液口50与第二混合腔12连通，具体地，出液口50与第二混合腔12远离第一混合腔11的一端连通，在第二混合腔12内混合搅拌完毕的流体经由出液口50流出。
54.混合器100还设有连接腔40，连接腔40的一端与第一混合腔11连通，连接腔40的另一端与第二混合腔12连通。
55.在本实施例中，连接腔40呈柱状。
56.在其他实施例中，可以不设置连接腔40，第二混合腔12直接与第一混合腔11连通，从而扩大第二混合腔12的容积。
57.连接腔40的直径小于第一混合腔11的直径以及第二混合腔12的直径。
58.由于连接腔40的直径小于第一混合腔11的直径以及第二混合腔12的直径，第一混合腔11内混合搅拌完毕的流体经由连接腔40进入第二混合腔12内后流动速度变慢，使得流体有更多的时间能够充分进行混合搅拌。
59.由于连接腔40的直径小于第一混合腔11的直径以及第二混合腔12的直径，因此第一混合腔11靠近连接腔40的一端以及第二混合腔12靠近连接腔40的一端均设有倒角。
60.还需要进行解释的是，混合装置的第一进液管与第一进液口20连通，第二进液管与第二进液口30连通。
61.在本实施例中，第一进液管上设有第一开关阀(图未示)，第一开关阀用于打开和关闭第一进液管，第二进液管上设有第二开关阀(图未示)，第二开关阀用于打开和关闭第二进液管。
62.需要进行说明的是，第一进液管打开的情况下第二进液管关闭，第二进液管打开的情况下第一进液管关闭。
63.图3和图4展示了理想状态下经由第一进液口20和第二进液口30进入第一混合腔11内的流体的分布情况，以下将进行详细说明。
64.图3中，经由第一进液口20进入第一混合腔11的流体如图3中的a所示，经由第二进液口30进入第一混合腔11的流体如图3中的b所示，流体b在第一混合腔11中心处与流体a混合搅拌。
65.图4中，经由第一进液口20进入第一混合腔11的流体如图3中的a所示，经由第二进液口30进入第一混合腔11的流体如图3中的b所示，流体b从第二进液口30直线运动至第一混合腔11远离第二进液口30的侧壁，并与流体a混合搅拌。
66.该设计方法用于设计上述的混合器100，该设计方法包括：
67.s1：获取第一进液口20的第一雷诺数；
68.s2：获取第二进液口30的第二雷诺数；
69.具体地，雷诺数的计算公式为：
70.re＝v*d*ρ/μ；
71.其中，v为进液口的进口流速；d为进液口的直径；ρ为流体的密度；μ为流体的粘度；re为雷诺数。
72.s3：获取第一进液口20和第二进液口30的配比周期；
73.具体地，配比周期的计算公式为：
74.mh*pi*md1^2/4＝va1*pi*da1^2/4*t1+vb2*pi*db2^2/4*t2；
75.其中，mh为第一混合腔11的高度；md1为第一混合腔11的直径；va1为第一进液口20的进口流速；da1为第一进液口20的直径；vb2为第二进液口30的进口流速；db2为第二进液口30的直径；pi为圆周率；t1为第一进液口20的周期配比时间；t2为第二进液口30的周期配比时间。
76.s4：根据第一雷诺数、第二雷诺数和配比周期计算出第一混合腔11的直径、第一进液口20的直径和第二进液口30的直径之间的关系。
77.综上所述，本发明实施例提供了一种混合器100及设计方法，该混合器100设有混合腔10、第一进液口20和第二进液口30，混合腔10呈柱状，第一进液口20与混合腔10的轴线方向倾斜设置，使得经由第一进液口20进入混合腔10的流体发生旋流，能够在混合腔10内进行旋流搅动，且第一进液口20与混合腔10连通，第二进液口30与混合腔10的轴向方向垂直设置，使得一部分经由第二进液口30进入混合腔10的流体进行直线运动，另一部分经由第二进液口30进入混合腔10的流体在经由第一进液口20进入混合腔10的流体的旋流作用下发生搅拌，且第二进液口30与混合腔10连通。使用该混合器100时，从第一进液口20和第二进液口30进入混合腔10的流体能够混合完全，且混合腔10内不存在死区，提高了流体的混合效果。
78.该混合装置包括混合器100、第一进液管和第二进液管，第一进液管与第一进液口20连通，第二进液管与第二进液口30连通，采用该混合器100的混合装置使得从第一进液口20和第二进液口30进入混合腔10的流体能够混合完全，且混合腔10内不存在死区，提高了流体的混合效果。
79.该设计方法用于设计上述混合器100，通过获取第一进液口20的第一雷诺数、第二进液口30的第二雷诺数以及第一进液口20和第二进液口30的配比周期，并根据第一雷诺数、第二雷诺数和配比周期计算出第一混合腔11的直径、第一进液口20的直径和第二进液口30的直径之间的关系，确保从第一进液口20和第二进液口30进入混合腔10的流体能够混合完全，确保混合效果良好。
80.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。