一种分流汇流型混合器及混合方法
【专利摘要】本发明公开了一种分流汇流型混合器，混合器池体主要由三通接头、混合室和出口转接头组成，所述的三通接头包括2个可与不锈钢管通过螺丝和不锈钢刃环形成密封连接的进料通道；三通接头的另一端口与混合室相连，所述混合室包括入口、混合室体、螺纹和出口孔；混合室一端的入口为三通接头的出口，另一端的螺纹与出口转接头的螺纹相匹配；隔板、分流板、隔板、汇流板、隔板交替安置在混合室中。本发明通过采用分流汇流流道设计，能形成许多湍流区域和多次混合，加强了混合效果，具有混合效率高的优点，可方便地与各种设备配合使用，具有使用方便，应用广泛的特点。
【专利说明】一种分流汇流型混合器及混合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流体静态混合器，更具体地说，涉及一种通过分流、汇流将液体混合在一起的混合器，并将其用于不同流体间的混合或反应，属于仪器、设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在众多【技术领域】，很多情况下会涉及到两种或多种液体的混合过程。例如在液相色谱梯度分析过程中，通过使不同溶剂在混合器内进行混合，使流动相的组成按程序梯度变化，实现复杂体系的分离分析。常用的混合器主要有静态混合器和动态混合器两种类型。其中:所述动态混合器是指在壳体或者管道内设置有高速旋转的部件，不同流体在高速旋转部件的作用下实现混合。所述静态混合器其内部构件没有运动，而是依靠流体本身的动力，流经混合器内的各混合元件以达到混合的目的。现有的静态混合器主要为饶管型混合器、填充型混合器和内部刻蚀混合器。饶管型混合器是一种饶成圆环状的不锈钢管，由于其为圆环形状，死体积较大。填充型混合器是将不锈钢球放入内径约为3_而长度约为50_的管中，通过球的转动来搅动流体以实现混合，这种装置难以完成高效的混合，而且体积较大，造成较大的滞后体积。内部刻蚀混合器难以形成足够多的湍流区，另外，加工制作复杂，价格昂贵。
[0003]在化学反应中也经常用到混合器，传统的混合器主要采用搅拌的方式混合，这种混合方式虽然原理简单，但存在混合效率低下，混合过程能耗大的问题。塔式、管式等反应器或混合器，也同样存在混合效率低下的问题。
[0004]因此，迫切需要一种混合效率高，使用方便，应用广泛的混合器装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多次分流、汇流流道的混合器及其方法，从而进一步提高混合效率，强化传质性能。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种分流汇流型混合器，混合器池体主要由三通接头、混合室和出口转接头组成，所述的三通接头包括2个可与不锈钢管通过螺丝和不锈钢刃环形成密封连接的进料通道；三通接头的另一端口与混合室相连，所述混合室包括入口、混合室体、螺纹和出口孔；混合室一端的入口为三通接头的出口，另一端的螺纹与出口转接头的螺纹相匹配；隔板4、分流板、隔板6、汇流板、隔板8交替安置在混合室中。
[0007]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，隔板4、分流板、隔板6、汇流板和隔板8为多组串联。
[0008]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，混合室形状为圆柱形、方形或者楔形。
[0009]所述的分流板、隔板、汇流板包括在一块板的两面加工相应的沟槽，两面沟槽的末端以通孔连接，三板合一，实现分流板、隔板、汇流板的作用。[0010]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述隔板4、分流板、隔板6、汇流板、隔板8为不锈钢板或PEEK板，形状与混合室形状相匹配。
[0011]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述隔板中心有一圆孔，与混合室入口相通；
前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述分流板刻有自中心向外的长度相同的通道，道数目和通道形状根据实际需要确定，所述隔板钻有与分流板通道末端对应的圆孑L。
[0012]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述汇流板刻有自外向中心的长度相同的通道，通道数目和通道形状根据实际需要确定，通道外端与隔板的圆孔对应。
[0013]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述隔板和隔板结构相同，与出口转接头相通。
[0014]前面所述的分流汇流型混合器，优选的方案是，所述出口转接头外边螺纹与混合室端口螺纹相匹配，中间有一带螺纹孔，可与带螺丝和不锈钢刃环的不锈钢管连接，形成混合流体出口。
[0015]本发明还提供了利用所述分流汇流型混合器的的混合方法，待混合流体由恒流泵系统流出后，通过混合器池体的三通接头进入混合室隔板中心孔，经分流板分流成多液路至分流板通道末端，再经隔板的圆孔进入汇流板，沿汇流板通道汇流至中心，从而实现混合、分流、汇流、混合的过程。
[0016]本发明提供的一种分流汇流型混合器，混合器池体含有三通接头、混合室、出口转接头组成。所述的三通接头包括2个可与不锈钢管通过螺丝和不锈钢刃环形成密封连接的进料通道；三通接头的另一端口与混合室相连。所述的混合室包括入口、混合室体、螺纹、出口孔；混合室一端的入口为三通的出口，另一端的螺纹与出口转接头的螺纹相匹配；隔板
4、分流板、隔板6、汇流板、隔板8交替安置在混合室中；为强化混合效果，也可多组串联；混合室形状选自圆柱形、方形、或者楔形中的一种；所述的隔板、分流板、隔板、汇流板、隔板为不锈钢板，或PEEK板，其形状与混合室形状相匹配；所述的隔板中心有一圆孔，与混合室包括入口相通；
所述的分流板刻有自中心向外的长度相同的通道，通道数目和通道形状可根据实际需要确定；所述的隔板钻有与分流板通道末端对应的圆孔；所述的汇流板刻有自外向中心的长度相同的通道，通道数目和通道形状可根据实际需要确定，通道外端与隔板的圆孔对应，汇流板与分流板可以相同，也可以不同。为方便表示，本发明图示汇流板与分流板结构相同，但不仅限于相同，也包括相同理念下得到的其他结构；所述的隔板中心有一圆孔，与出口转接头相通，隔板和隔板结构相同。所述的出口转接头外边螺纹与混合室端口螺纹相匹配，中间有一带螺纹孔，可与带螺丝和不锈钢刃环的不锈钢管连接，形成混合流体出口。所述的分流板、隔板汇流板也可以在一块板上实现，在一块板的两面加工相应的沟槽，两面沟槽的末端以通孔连接，实现分流板、隔板汇流板的作用。
[0017]本发明提供的一种分流汇流型静态混合器的混合方法为，包含步骤为，待混合流体由恒流泵系统流出后，通过混合器池体的三通接头进入混合室隔板中心孔，经分流板分流成多液路至分流板通道末端，再经隔板的圆孔进入汇流板，沿汇流板通道汇流至中心，从而实现混合、分流、汇流、混合的过程。为强化混合效果，也可在混合室内安置串联多组分流汇流板，实现多次分流汇流混合。
[0018]本发明一种分流汇流型静态混合器及其方法的突出效果是:
(1)本发明通过采用分流汇流流道设计，能形成许多湍流区域和多次混合，加强了混合效果，具有混合效率高的优点；
(2)混合器体积可根据实际需要混合液体流量方便设计，当混合流体流量小时，可采用微尺寸分流汇流通道，混合器体积较小，混合效率高，特别适用于微流量流体混合，克服了常规混合器延迟大的弱点；当混合流体流量较大时，可采用适当增大的分流汇流通道。通过控制分流汇流通道的尺寸，方便地满足不同流量的混合需要。
[0019](3)混合器设计有三通接头和出口接头，可方便地与各种设备配合使用，具有使用方便，应用广泛的特点；
(4)采用分流汇流流道设计，具有结构简单，易于生产加工的特点，生产加工成本低。
[0020](5)本发明可应用于化学、化工、石化、医药和食品等众多领域，特别是液相色谱梯度混合器、化学化工的反应混合器。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为混合器池体结构示意图；
图2为隔板4和隔板8结构示意图；
图3为分流板5和汇流板7结构示意图；
图4为隔板6结构示意图；
图5为单组64通道分流汇流混合器组装示意图；
图6为双组24通道串联分流汇流混合器组装示意图；
图7本发明试验例2台阶梯度色谱图；
图8本发明试验例2线性梯度色谱图。
【具体实施方式】
[0022]以下提供本发明一种分流汇流型静态混合器及其方法的【具体实施方式】。
[0023]实施例1参见附图1，一种分流汇流型静态混合器及其混合方法，混合器池体含有三通接头1、混合室2、出口转接头3组成。混合室3中交替安置有隔板4、64通道分流板
5、64通道隔板6、64通道汇流板7、隔板8，具体装配方式请参见附图5所示。所述的三通接头I包括2个可与不锈钢管通过螺丝和不锈钢刃环形成密封连接的进料通道；三通接头I的另一端口与混合室2相连，所述混合室2包括入口、混合室体、螺纹和出口孔；混合室一端的入口为三通接头I的出口，另一端的螺纹与出口转接头的螺纹相匹配；隔板4、6、8、分流板5、汇流板7交替安置在混合室2中。所述隔板4、6、8、分流板5、汇流板7为不锈钢板，形状与混合室形状相匹配。所述隔板4中心有一圆孔，与混合室2入口相通；混合室2形状为圆柱形、方形或者楔形。所述分流板5刻有自中心向外的长度相同的通道，道数目和通道形状根据实际需要确定，所述隔板6钻有与分流板5通道末端对应的圆孔。所述汇流板7刻有自外向中心的长度相同的通道，通道数目和通道形状根据实际需要确定，通道外端与隔板6的圆孔对应。所述隔板8和隔板4结构相同，与出口转接头3相通。所述出口转接头3外边螺纹与混合室端口螺纹相匹配，中间有一带螺纹孔，可与带螺丝和不锈钢刃环的不锈钢管连接，形成混合流体出口。
[0024]各部分功能为:三通接头I将两路不同的液体连接到混合室2中进行混合，起到使高压恒流泵系统与混合室匹配的作用，同时也起到使两路液体形成预混合作用；混合室内的分流板5使液体分成多路在多个孔道中流动，隔板6提供分流板5和汇流板7的连接通道，汇流板7提供向中心汇流通道，各孔道中的流体在湍流作用下得到混合，汇流到一起又强化了混合，得到混合均匀的流体。
[0025]流体的流路方向为:待混合的两路液体经三通接头形成对流，进行了预混合，然后进入混合室中，沿分流板通道分成多流道，至分流板5通道末端时通过隔板6的孔道进入汇流板7的通道流动并逐步汇合混合，在流动过程中形成了许多湍流区域，两液体之间充分接触混合，在流出混合室后，液体具有均一的性质。
[0026]实施例2 参见附图1，一种分流汇流型静态混合器及其方法，混合器池体含有三通接头1、混合室2、出口转接头3组成。混合室3中交替安置有隔板4、24通道分流板5、24通道隔板6、24通道汇流板7、隔板8、隔板4、24通道分流板5、24通道隔板6、24通道汇流板
7、隔板8，具体装配方式请参见附图6所示。分流板5、隔板6、汇流板7包括在一块板的两面加工相应的沟槽，两面沟槽的末端以通孔连接，三板合一，实现分流板5、隔板6、汇流板7的作用。所述隔板4、6、8、分流板5、汇流板7为PEEK板，形状与混合室形状相匹配。其他安排同实施例1。
[0027]各部分功能为:三通接头I将两路不同的液体连接到混合室2中进行混合，起到使高压恒流泵系统与混合室匹配的作用，同时也起到使两路液体形成预混合作用；混合室内的分流板5使液体分成多路在多个孔道中流动，隔板6提供分流板5和汇流板7的连接通道，汇流板7提供向中心汇流通道，各孔道中的流体在湍流作用下得到混合，汇流到一起又强化了混合，得到混合均匀的流体。
[0028]流体的流路方向为:待混合的两路液体经三通接头形成对流，进行了预混合，然后进入混合室中，沿分流板通道分成多流道，至分流板5通道末端时通过隔板6的孔道进入汇流板7的通道流动并逐步汇合混合，汇流混合的流体通过隔板(8)再进入下一组进行分流汇流混合，在流动过程中形成了许多湍流区域，两液体之间充分接触混合，在流出混合室后，液体具有均一的性质。
[0029]试验例I将实施例1的混合器用于高效液相色谱梯度混合器进行混合实验，混合器的两进液品接高压泵，混合器的出液口接色谱柱，流传动相A为纯水，B为1%甲酸，流速为1.0 ml/min，连续检测从色谱柱流出液体甲酸的含量。梯度程序为台阶梯度程序；(B%):Omin，0% ;2min，25% ;4min，50% ;6min，75% ；8min,100% ； lOmin，75% ; 12min，50% ; 14min，25% ；16min，0%。图7为台阶梯度色谱图。由此可知:台阶变化陡峭，台阶平台平直，说明混合器响应，混合效率高，混合液体稳定。
[0030]试验例2 将实施例1的混合器用于高效液相色谱梯度混合器进行混合实验，混合器的两进液口接高压泵，混合器的出液口接色谱柱，流传动相A为纯水，B为1%甲酸，流速为1.0 ml/min，连续检测从色谱柱流出液体甲酸的含量。梯度程序为线性梯度程序；(B%):0min，0% ；lmin,0% ；4min, 100% ；7min,0% ;10min，0%。图 8 为线性梯度色谱图。由此可知:线性输出色谱图梯度线平滑，混合效率高，浓度梯度准确。
[0031]试验例3将实施例2的混合器用于甲苯硝化反应混合器，混合器出口接一 5m不锈钢细管作为反应区，含有62.6%的酸和16.4%硝酸的混酸为一种流体，甲苯为另一流体，两种流体通过计量泵计量从混合器三通接头的两进液口进入混合器，经混合器混合后从出口进入不锈钢细管作继续反应。从不锈钢细管流出的液体经分离后得到一硝基甲苯，经检测产品中无二硝基甲苯。由此可知:本发明所提供的混合器混合速度快，混合效率高，适用于作为化工微反应器的高效混合器。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种分流汇流型混合器，其特征是，混合器池体主要由三通接头(I)、混合室(2)和出口转接头(3)组成，所述的三通接头(I)包括2个可与不锈钢管通过螺丝和不锈钢刃环形成密封连接的进料通道；三通接头(I)的另一端口与混合室(2)相连，所述混合室(2)包括入口、混合室体、螺纹和出口孔；混合室一端的入口为三通接头(I)的出口，另一端的螺纹与出口转接头的螺纹相匹配；隔板(4、6、8)、分流板(5)、汇流板(7)交替安置在混合室(2)中。
2.根据权利要求1所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述隔板(4、6、8)、分流板(5)和汇流板(7)为多组串联。
3.根据权利要求1所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述的分流板(5)、隔板(6)、汇流板(7)包括在一块板的两面加工相应的沟槽，两面沟槽的末端以通孔连接，三板合一，实现分流板(5 )、隔板(6 )、汇流板(7 )的作用。
4.根据权利要求1所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述隔板(4、6、8)、分流板(5)、汇流板(7)为不锈钢板或PEEK板，形状与混合室形状相匹配。
5.根据权利要求4所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述隔板(4)中心有一圆孔，与混合室(2)入口相通；混合室(2)形状为圆柱形、方形或者楔形。
6.根据权利要求4所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述分流板(5)刻有自中心向外的长度相同的通道，道数目和通道形状根据实际需要确定，所述隔板(6)钻有与分流板(5)通道末端对应的圆孔。
7.根据权利要求4所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述汇流板(7)刻有自外向中心的长度相同的通道，通道数目和通道形状根据实际需要确定，通道外端与隔板(6)的圆孔对应。
8.根据权利要求4所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述隔板(8)和隔板(4)结构相同，与出口转接头(3)相通。
9.根据权利要求4所述的分流汇流型混合器，其特征是，所述出口转接头(3)外边螺纹与混合室端口螺纹相匹配，中间有一带螺纹孔，可与带螺丝和不锈钢刃环的不锈钢管连接，形成混合流体出口。
10.利用权利要求1-9任一所述分流汇流型混合器的的混合方法，其特征是，待混合流体由恒流泵系统流出后，通过混合器池体的三通接头(I)进入混合室隔板(4)中心孔，经分流板(5 )分流成多液路至分流板(5 )通道末端，再经隔板(6 )的圆孔进入汇流板(7 )，沿汇流板(7)通道汇流至中心，从而实现混合、分流、汇流、混合的过程。
【文档编号】B01F5/06GK103949170SQ201410183827
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】柳仁民, 孙爱玲 申请人:聊城大学