一种纳米级流体混合器及纳米级流体混合装置的制作方法

本实用新型属于流体混合设备领域，尤其涉及一种纳米级流体混合器及纳米级流体混合装置。

背景技术：

在农业领域、化工领域、半导体制造领域、食品生产领域、医疗领域、生物领域、废水处理领域等多个领域，为了使多种液体混合、或液体与气体混合，通常都会涉及到流体混合这一流程，而原始的人工搅拌或机械搅拌混合的方式效率十分低下，且混合不均匀，设备体积大，而流体混合装置可以大大加快混合效率，提高混合均匀度，因此流体混合装置有着十分广泛的应用。

在现有技术中，流体混合装置加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大，属于宏观大气泡，很多大气泡不仅极大的浪费了能耗，且不能长时间保存。同时现有的流体混合器结构复杂，加工难度高，导致其适用范围小，不适用于工业或农业等领域的大量需求。

技术实现要素：

本实用新型提供一种纳米级流体混合器，旨在解决现有技术中，流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大，同时设备结构复杂，加工难度高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种纳米级流体混合器，包括：外变径管，以及可置于所述外变径管内的内变径管；

所述外变径管的一端为施压液体注入口，另一端为内径逐渐变大的混合流体流出部，其管体上设置有至少一个外部流体入口；

所述内变径管的一端为口径逐渐变小的施压液体流入部，另一端为施压液体流出部；

所述施压液体流入部的外壁设置为与所述外变径管的内壁紧密贴合；

所述施压液体流出部的外壁与所述外变径管的内壁之间形成一与所述外部流体入口连通的通道，使得液体从所述施压液体流出部进入到所述混合流体流出部且压力变小时或者变小后，从所述外部流体入口进入的外部流体与所述施压液体流出部流出的液体进行混合。

优选的，所述外变径管的内壁设置有至少一个用于加大外部流体与所述施压液体流出部流出的液体的混合面的扩展槽。

优选的，所述纳米级流体混合器还包括一可设置于所述施压液体注入口处，可使施压液体旋转进入所述施压液体注入口的导流件。

优选的，所述外变径管的管体还设置有至少一个外部流体通口，使得液体从所述施压液体流出部进入到所述混合流体流出部压力变小后，从所述外部流体通口进入的外部流体与所述施压液体流出部流出的液体进行混合。

优选的，所述外部流体为气体，或者与所述施压液体的密度不同的液体。

本实用新型还提供一种纳米级流体混合装置，包括：

增压泵；

至少一个纳米级流体混合器；

所述纳米级流体混合器包括：外变径管，以及可置于所述外变径管内的内变径管；

所述外变径管的一端为施压液体注入口，另一端为内径逐渐变大的混合流体流出部，其管体上设置有至少一个外部流体入口；

所述施压液体入口与所述增压泵的出液口连接；

所述内变径管的一端为口径逐渐变小的施压液体流入部，另一端为施压液体流出部；

所述施压液体流入部的外壁设置为与所述外变径管的内壁紧密贴合；

所述施压液体流出部的外壁与所述外变径管的内壁之间形成一与所述外部流体入口连通的通道，使得液体从所述施压液体流出部进入到所述混合流体流出部压力变小时或者变小后，从所述外部流体入口进入的外部流体与所述施压液体流出部流出的液体进行混合。

优选的，所述装置还包括与所述外部流体入口连接的流体输入管道。

优选的，所述装置还包括与所述流体输入管道连接的气体压缩机。

优选的，所述装置还包括与所述流体输入管道连接的流量计。

优选的，所述外部流体为气体，或者与所述施压液体的密度不同的液体。

本实用新型提供的一种纳米级流体混合器，包括内变径管和外变径管，当液体流经内变径管时，由于内变径管的施压液体流入部的内径逐渐变小，使得液体的压力增大，当液体从内变径管进入外变径管的混合流体流出部时，又由于混合流体流出部的内径大于内变径管的施压液体流出部，且混合流体流出部的内径逐渐变大，使得液体的压力变小，从而产生负压，吸入从外部流体入口注入的流体并与之充分混合，可在液体中形成纳米级微小泡。本新型提供的一种纳米级流体混合装置，包括增压泵和至少一个上述纳米级流体混合器，通过增压泵增大液体的压力和流速，使液体在纳米级流体混合器内更加在充分和高效的与从外部流体入口注入的流体混合。本实用新型提供的纳米级流体混合器和纳米级流体混合装置解决现有技术中流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大的问题，同时由于本实用新型提供的一种纳米级流体混合器仅由内变径管和外变径管组成，解决了现有技术的设备结构复杂，加工难度高的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种纳米级流体混合器的纵向剖视图；

图2是本实用新型提供的一种外变径管的纵向剖视图；

图3是本实用新型提供的一种内变径管的纵向剖视图；

图4是本实用新型提供的一种优选的外变径管的纵向剖视图；

图5是本实用新型提供的另一种优选的外变径管的纵向剖视图；

图6是本实用新型提供的一种导流件的立体图；

图7是本实用新型提供的一种导流件的正视图；

图8是本实用新型提供的一种导流件的左视图；

图9是本实用新型提供的一种具有导流件的纳米级流体混合器的纵向剖视图；

图10是本实用新型提供的再一种优选的外变径管的纵向剖视图；

图11是本实用新型提供的一种纳米级流体混合装置的结构示意图；

图12是本实用新型提供的另一种纳米级流体混合装置的结构示意图；

图13是本实用新型提供的再一种纳米级流体混合装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的纳米级混合器通过内变径管增大液体的压力，当液体进入外变径管的混合流体流出部，通过混合流体流出部使液体压力减小，从而产生负压，吸入从外部流体入口注入的流体并与之充分混合，可在液体中形成纳米级微小泡，从而解决现有技术的流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大的问题，同时由于本实用新型提供的一种纳米级流体混合器仅由内变径管和外变径管组成，解决了现有技术的设备结构复杂，加工难度高的问题。

如图1、图2和图3所示，实用新型提供了一种纳米级流体混合器，包括：外变径管1，以及可置于外变径管1内的内变径管2。

在本实用新型实施例中，外变径管1的一端为施压液体注入口11，另一端为内径逐渐变大的混合流体流出部12，其管体上设置有一个外部流体入口13；内变径管2的一端为口径逐渐变小的施压液体流入部21，另一端为施压液体流出部22；施压液体流入部21的外壁与外变径管1的内壁紧密贴合；施压液体流出部22的外壁与外变径管1的内壁之间形成与外部流体入口13连通的通道，使得液体从施压液体流出部22进入到混合流体流出部12压力变小时或者变小后，从外部流体入口13进入的外部流体与施压液体流出部22流出的液体进行混合。

在本实用新型实施例中，外变径管1整体呈圆柱状，在外变径管1的施压液体注入口11处，外变径管1的内径保持一定的值，其管内空间也呈圆柱状。在外变径管1的混合流体流出部12部分，混合流体流出部12前部的内径保持不变，后部则内径逐渐变大，管内空间呈近似圆台状，以使流体流经时减小流体的压力，产生负压。外变径管1的混合流体流出部12上设有一个外部流体入口13，外部流体可经该外部流体入口13进入混合流体流出部12，并与流经混合流体流出部12的液体混合，形成混合后的流体。需要说明的是，外变径管1不必须为圆柱状管，也可以使方形管、多边形管以及不规则形管等，只要能实现外变径管1的功能即可，具体形状不做限制。外部流体入口13可以设置多个，以便外部流体从多个位置进入混合流体流出部12，从而更加均匀高效的与管内的液体混合，设置外部流体入口13的数量需要根据实际生产和应用情况选择，具体不做限制。

内变径管2包括相互连接的施压液体流入部21和施压液体流出部22，施压液体流入部21和施压液体流出部22的外径互不相同，管内通道平滑的相互连通。施压液体流出部22的内径保持不变，施压液体流入部21的内径逐渐缩小，管内空间呈近似圆台状，以当液体流经时，使液体的压力增大。

需要说明的是，要实现内径逐渐变大或内径逐渐变小并不一定要将管内空间设置为圆台状，还可以是其他各种形状，但相对平滑的曲面可以使液体与内壁的摩擦力更小，阶梯型或螺纹线型会增大摩擦力，增大能量损耗，将管内空间设置为圆台状仅为本实用新型实施例的一种实现方式，并不对本实用新型的保护范围做出限制。

在本实用新型实施例中，内变径管2的施压液体流入部21的外壁与外变径管1的施压液体注入口11处的内壁相配合并相互紧密贴合，流体无法进入二者的壁间缝隙。内变径管2的施压液体流出部22的外壁则小于外变径管1的混合流体流出部12的内径，二者互不接触并形成与外部流体入口13连通的通道。液体经过外部如水泵等装置的施压作用，从外变径管1的施压液体注入口11进入外变径管1，再流经内变径管2的施压液体流入部21，使得液体压力增大，之后经过增压的液体经过施压液体流出部22进入混合流体流出部12，由于混合流体流出部12的内径大于施压液体流出部22的内径，使得液体的压力减小，且由于混合流体流出部12的内径逐渐增大，使得液体的压力进一步减小，产生负压，将流体从外变径管1上方设置的外部流体入口13吸入到外变径管1内，并流经施压液体流出部22的外壁与混合流体流出部12是内壁之间形成的通道，最终与从施压液体流出部22流出的液体混合，形成混合流体，从外部流体入口13进入的流体既可以是气体，也可以液体，还可以是气液混合流体。

需要说明的是，内变径管2的施压液体流出部22不一定为圆柱状，其外壁也不一定为光滑面，还可以为粗糙面，或者带有沟槽，通过沟槽的引流作用可以使外部流体进入外变径管1后的分布更加均匀。

在本实用新型实施例中，如果由于外部流体的性质、施压液体的性质、外部设备或外部压力条件等原因导致在液体在混合流体流出部12产生的负压不足，则可以通过在外部流体入口13处设置流体压缩机，将外部流体增压推入外变径管1的混合流体流出部12中，使外部流体与施压液体混合，还可以通过控制流体压缩机的工作功率控制外部流体与施压液体的相对比例。

如图4及图5所示，作为本实用新型一个优选的实施例，外变径管1的内壁设置有至少一个用于加大外部流体与施压液体流出部22流出的液体的混合面的扩展槽14。

在本实用新型实施例中，在外变径管1的混合流体流出部12的内壁上，设置有如图4所示的两个与外变径管1垂直的环形的扩展槽14，或者如图5所示的多个斜线形的扩展槽14，扩展槽14可以增大外部流体与从施压液体流出部22流出的液体的混合空间，还可以打乱外部流体和施压液体原本的流动方向，起到搅拌作用，使二者的混合更加均匀。扩展槽14除了可以使图4及图5所示的环形槽或斜线形槽外，还可以是螺旋槽、来复线形槽等，扩展槽14的数量可以是一条，也可以是多条，具体不做限制。

如图6、图7、图8和图9所示，在本实用新型一个优选的实施例中，纳米级流体混合器还包括一个设置于施压液体注入口11处，可使施压液体旋转进入施压液体注入口11的导流件3。导流件3呈钻头型，设置在内变径管2的前部，施压液体先流经导流件3再进入内变径管2。导流件3上设有四条螺旋状的导流槽31，导流件3的前部具有导流锥头32，以降低液体流经时的阻力，施压液体经过导流槽31的导流作用旋转进入内变径管2，从而使得施压液体可以更充分的与外变径管1上的外部流体入口13进入的流体进行充分的搅拌混合。导流件3除采用图5所示的钻头形结构外，还可采用例如螺旋桨结构等带有可以改变液体流路方向的叶片或沟槽的结构，导流件3采用钻头形时，施压液体的流量可以较大，但施压液体与导流件3的接触面积相对较小，施压液体的旋转程度较低，导流件3采用螺旋桨形时，施压液体的流量较小，但旋转程度较高，从而与外部流体的混合更充分。

如图10所示，在本实用新型的一个优选的实施例中，外变径管1的管体还设置有一个外部流体通口15，使得液体从施压液体流出部22进入到混合流体流出部12压力变小后，从外部流体通口15进入的外部流体与施压液体流出部22流出的液体进行混合。在液体从施压液体流出部22进入到混合流体流出部12压力变小后，由于负压的作用，外部流体从外部流体通口15进入外变径管的混合流体流出部12，并与外变径管1内的液体混合，从而无需流经施压液体流出部22的外壁与混合流体流出部12的内壁之间的通道，并且使在液体的压力变小后进行，负压的作用更明显，能够更好的吸入外部流体。外部流体通口15可以是圆形，或者多边形，目的是使外部流体流入，圆形最好加工，安装方便，但不论圆形或多边形，都是通过调节流体流入的流量来实现与内部流体进行更充分的混合，外部流体通口15也可以设置多个，设置在外变径管1的多个位置，使外部流体进入外变径管1后的分布均匀，从而使的外部流体与管内液体的混合更均匀。

在本实用新型的一个实施例中，从外部流体入口13进入外变径管1的外部流体为气体，或者与施压液体的密度不同的液体，例如，当施压液体为水时，外部流体可以是空气，氢气，氧气，臭氧，以及甲烷等可燃性气体，以及，油，酒精等液体。

本实用新型实施例提供的纳米级混合器通过内变径管增大液体的压力，当液体进入外变径管的混合流体流出部，通过混合流体流出部使液体压力减小，从而产生负压，吸入从外部流体入口注入的流体并与之充分混合，可在液体中形成纳米级微小泡，从而解决现有技术的流体混合器加工出的气液或液液流体中混合气泡比较大的问题，同时由于本实用新型提供的一种纳米级流体混合器仅由内变径管和外变径管组成，解决了现有技术的设备结构复杂，加工难度高的问题。

如图11及图12所示，本实用新型还提供了一种纳米级流体混合装置，包括增压泵4，以及如图1、图2和图3所示的纳米级流体混合器，一台增压泵4可以连接一个纳米级流体混合器，也可以如图12的一次性连接多个纳米级流体混合器。纳米级流体混合器包括：外变径管1，以及可置于外变径管1内的内变径管2；外变径管1的一端为施压液体注入口11，施压液体入口11与增压泵4的出液口连接；另一端为内径逐渐变大的混合流体流出部12，其管体上设置有至少一个外部流体入口13；内变径管2的一端为口径逐渐变小的施压液体流入部21，另一端为施压液体流出部22；施压液体流入部21的外壁设置为与外变径管1的内壁紧密贴合；施压液体流出部22的外壁与外变径管1的内壁之间形成一个与外部流体入口13连通的通道，使得液体从施压液体流出部22进入到混合流体流出部12压力变小时或者变小后，从外部流体入口13进入的外部流体与施压液体流出部22流出的液体进行混合。增液泵4的出液口与纳米级流体混合装置的施压液体注入口11相连，液体流经增压泵4并从增压泵4的出液口进入到混合液体注入口11，通过增压泵4的增压作用为流入外变径管1的液体提供初步压力，再通过施压液体流入21的增压作用和混合流体流出部12的负压混合作用，使增压泵4泵入的液体与从外部流体入口13进入的流体进行高效、充分的混合。

如图13所示，在本实用新型实施例中，纳米级流体混合装置还包括与外部流体入口13连接的流体输入管道5，流体输入管道5用于输送外部流体进入外部流体入口13，以使外部流体与纳米级流体混合器内的液体进行混合。在流体输入管道5的入口处可安装流体流量调节阀7，用于调节进入外部流体入口13的流体的流量，从而控制混合后的流体中外部流体所占的比例。

在本实用新型实施例中，纳米级流体混合装置还包括与流体输入管道5连接的气体压缩机6，由于外部流体的性质、施压液体的性质、外部设备或外部压力条件等原因导致在液体在混合流体流出部12产生的负压不足，可以通过在外部流体入口13处设置流体压缩机6，将外部流体增压推入外变径管1的混合流体流出部12中，使外部流体与施压液体混合，还可以通过控制流体压缩机的工作功率控制外部流体与施压液体的相对比例。

在本实用新型实施例中，纳米级流体混合装置还具有与流体输入管道5连接的流量计，用于检测从流体输入管道5流入外部流体入口13的外部流体的流量，以便控制混合后的流体中外部流体的比例。

在本实用新型实施例中，从外部流体入口13进入外变径管1的外部流体为气体，或者与施压液体的密度不同的液体，例如，当施压液体为水时，外部流体可以是空气，氢气，氧气，臭氧，以及甲烷等可燃性气体，以及，油，酒精等液体。

本新型提供的一种纳米级流体混合装置，包括增压泵和至少一个上述纳米级流体混合器，通过增压泵增大液体的压力和流速，使液体在纳米级流体混合器内更加充分和高效的与从外部流体入口注入的流体混合。本实用新型提供的纳米级流体混合器和纳米级流体混合装置解决现有技术中流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大的问题，同时由于本实用新型提供的一种纳米级流体混合器仅由内变径管和外变径管组成，解决了现有技术的设备结构复杂，加工难度高的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。