立式两相流静态混合器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种立式两相流静态混合器，包括竖直设立呈中空圆筒结构的混合桶，混合桶的圆周壁上从高到低依次设有上喷嘴、中喷嘴、下喷嘴以及出料口；上喷嘴和下喷嘴位于混合桶一个中轴面M1的左侧，中喷嘴位于中轴面M1的右侧；上喷嘴和下喷嘴喷射流体到混合桶内壁形成正旋流，中喷嘴喷射流体到混合桶内壁形成逆旋流；混合桶的顶壁上还设有进料口。采用本方案，合理布置，能快速实现固‑液两相或多液相的快速混合，且各物质混合均匀，混合液性能稳定，达到随混随用的效果，并且兼有一定的自洁功效，具有极大实用价值。

【技术实现步骤摘要】
立式两相流静态混合器
本技术属于流体混合
，具体涉及一种立式两相流静态混合器。
技术介绍
搅拌混合是工业生产中一种常用的生产工序，涉及到化工、医疗、环保等多个行业，特别是在石油与天然气生产前期的钻井过程中，会采用到大量的钻井液，而钻井液的各种性能通常会根据钻井生产情况做出实时调整，钻井液主要由基液和其他添加液或物质混合搅拌制成，传统的钻井液搅拌主要采用的是通过搅拌器的搅拌叶片这样的机械式搅拌混合方式，此种情况下，受限于搅拌叶片的形状和入料形态等情况，经常导致混合不均匀，出现钻井液性能不稳定，甚者出现结块的引发井下复杂情况等问题；此外，特别是针对海上钻井施工，钻井液的实时调节是保证安全生产的一个很关键的环节，而海上钻井液多采用稀释陆地配送的成品液的方式，当需要加入添加剂再继续调节其性能时，则依靠人工加料，机械搅拌混合，性能调整较为缓慢，参数不准确。
技术实现思路
为解决以上技术问题，实现静态混合，并且提高流体混合速率，混合程度更充分均匀，混合液性能更稳定，本技术提供了一种立式两相流静态混合器。为实现上述目的，本技术技术方案如下：一种立式两相流静态混合器，包括竖直设立呈中空圆筒结构的混合桶，其要点在于：所述混合桶的圆周壁上从高到低依次设有上喷嘴、中喷嘴、下喷嘴以及出料口；所述上喷嘴和下喷嘴位于混合桶一个中轴面M1的左侧，中喷嘴位于中轴面M1的右侧；所述上喷嘴和下喷嘴喷射流体到混合桶内壁形成正旋流，中喷嘴喷射流体到混合桶内壁形成逆旋流；所述混合桶的顶壁上还设有进料口。采用以上方案，混合液体可以交叉的状态喷射进入混合桶内，在混合桶内壁的引导下快速旋转，液体交互剪切，提高液体旋转剪切速率，达到快速静态混合的效果，从进料口可加入添加剂，直接进入高剪切速率的混合流体中，可以充分提高添加剂的混合效率，有利于快速精准调节混合液体的性能。作为优选：所述混合桶底壁内侧为呈楔形的斜面，所述出料口位于斜面低端。采用以上结构，有利于混合后的液体从出料口处快速流出，不会在底部形成死循环的残留液，提高其自洁功能。作为优选：所述出料口正对所述中轴面M1，且二者平行。采用上述结构，这样使得出料口处于喷嘴对称线上，可以使得从出口处流出的液体在混合桶内经过的混合行程相对均匀，从而确保混合液的性能相对稳定。为进一步确保从出料口流出的混合液混合更均匀，性能更稳定，所述斜面的高点低于下喷嘴。作为优选：所述上喷嘴、下喷嘴和中喷嘴在混合桶上的安装仰角分别为β1、β3、β2，且β1<β2<β3。采用以上结构，可以使流体以不同的仰角射入混合桶内，且下喷嘴的安装仰角最高，则其射流上升的高度相对最高，在有限的空间内，可以有效保证混合的液体有足够旋转混合沉降高度。作为优选：所述进料口位于混合桶顶壁的中心。采用以上结构，可以使从进料口处加入的添加剂直接进入剪切旋转液流的旋转中心，根据射流的扩散性，液流旋转中心剪切速率最大，有利于加速添加剂的混合，保证混合质量。为了进一步提高混合效率，尽量保持喷入速率的情况下，使上喷嘴和下喷嘴喷入同一种液体，所述上喷嘴和下喷嘴通过分流接头连接有同一送料管。作为优选：所述上喷嘴和下喷嘴均向混合桶内喷入液体D，中喷嘴向混合桶内喷入液体E，所述进料口向混合桶内送入粉末类添加剂F。采用以上结构，因为进料口设置在混合桶的顶壁上，竖直向下，粉末类的添加剂更容易进入混合桶内，而如果从上喷嘴、下喷嘴和中喷嘴处送入则均可能出现添加剂堆积的情况。为进一步使液体在沉降流出过程中，有足够的沉降高度供不同液体和添加剂充分混合，所述下喷嘴与斜面高点的落差大于相邻喷嘴间的落差。作为优选：所述上喷嘴、下喷嘴和中喷嘴三者的喷嘴轴线分别与中轴面M1的夹角相等，均为锐角α。采用以上结构，可有效保证进入液体在混合桶内形成旋向相反的涡流，从而提高液体剪切速率。与现有技术相比，本技术的有益效果是：采用本技术提供的立式两相流静态混合器，合理布置各喷嘴、进料口和出料口的位置，使流体从混合桶的侧壁喷入，在混合桶内形成交叉剪切混合的旋转涡流，添加剂从混合桶顶壁的进料口进入，可以直接进入旋转涡流的旋转中心，实现快速混合，且各物质混合均匀，保证混合液的性能稳定，同时能快速投入使用，达到随混随用的效果，并且具有一定的自洁功效，具有极大的实用价值。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1所示实施例的俯视图；图3为图2中的纵向剖面A-B、C-B的切面展开视图，剖面A-B为过上喷嘴和下喷嘴的喷嘴轴线的纵向剖面，剖面C-B为过中喷嘴的喷嘴轴线的纵向剖面，B为这两个纵向剖面的交线；图4为图2所示实施例中过斜面高点和低点连线的竖直剖面图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本技术作进一步说明。参考图1，本技术的立式两相流静态混合器包括竖直设立的混合桶1，混合桶1呈中空的圆柱体结构，混合桶1的圆周侧壁上从高到底依次设有上喷嘴3、中喷嘴5、下喷嘴4以及出料口2，混合桶1的顶壁中部设有与内部连通的进料口7，通过进料口7可以往混合桶1内送入粉末类的添加剂，从而可实现固液两相流态的静态混合。参考图1和图2，为本技术的俯视水平图，上喷嘴3和下喷嘴4的安装位置处于混合桶1的一个中轴面M1(图中直接以其水平投影线M1指代)的左侧，中喷嘴5的安装位置处于中轴面M1的右侧，从上往下看，上喷嘴3和下喷嘴4的喷嘴轴线的水平投影重合；上喷嘴3、中喷嘴5和下喷嘴4靠近混合桶1的一端均呈中空圆柱状，另一端为向外扩散的喇叭状，为使各个喷嘴与混合桶1更相配合，故各喷嘴与混合桶1之间采用相贯安装，使其贴合更紧密，射流能更好的在混合桶1内壁的引导下形成正反旋流；如图2所示上喷嘴3、中喷嘴5和下喷嘴4的喷嘴出口中心线均与混合桶1的内壁相交，其中上喷嘴3和下喷嘴4的交点重合，而中喷嘴3的出口中心与混合桶1的内壁交点与上喷嘴3或与下喷嘴4的交点连线为与中轴面M1的水平投影线重合。如图2所示，水平投影后，上喷嘴3和下喷嘴4的喷嘴中心线与中轴面M1的夹角为锐角α，中喷嘴5的喷嘴轴线与中轴面M1的夹角也为锐角α，二者夹角相等，且锐角α不等于0°，可以有效避免从各个喷嘴喷入的液体直接对直射到相对的内侧壁上，大大降低液流旋转效果，从而降低混合质量，在实际生产中，为了射入的液流能更好的在混合桶1内壁的引导下，进行旋转混合，即要求进入的液流能更好的与内壁贴合，得到更大的混合剪切速率，根据等腰直角三角形的结构，优选锐角α为45°，也可以根据需要更改角度，但是最好不大于45°。如图3所示，为了使从各个喷嘴喷入的液体，在有限空间内，有较大的沉降行程，故在安装过程中均倾斜向上具有一定仰角，上喷嘴3的安装仰角为β1，下喷嘴4的安装仰角为β3，中喷嘴5的安装仰角分别为β2，且为了使混合能更均匀，β1<β2<β3，这样射流在混合桶内的旋转间距较小，则可获得更大的剪切速率，从而提高混合效果。参考图1和图4，混合桶1的底壁内侧为呈楔形的斜面10，其截面呈椭圆状，其最高点与最低点的连线水平投影后与中轴面M1的投影线垂直，出料口2为与混合桶1侧壁相贯的椭圆状通孔，处于斜面10的低边，且出料口2的低端与斜面10的低边相接，出料口2处于中轴面M1的正对面，并与中轴面M1平行，这样设置可以使混合液更快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式两相流静态混合器，包括竖直设立呈中空圆筒结构的混合桶(1)，其特征在于：所述混合桶(1)的圆周壁上从高到低依次设有上喷嘴(3)、中喷嘴(5)、下喷嘴(4)以及出料口(2)；所述上喷嘴(3)和下喷嘴(4)位于混合桶(1)一个中轴面M1的左侧，中喷嘴(5)位于中轴面M1的右侧；所述上喷嘴(3)和下喷嘴(4)喷射流体到混合桶(1)内壁形成正旋流，中喷嘴(5)喷射流体到混合桶(1)内壁形成逆旋流；所述混合桶(1)的顶壁上还设有进料口(7)。

【技术特征摘要】
1.一种立式两相流静态混合器，包括竖直设立呈中空圆筒结构的混合桶(1)，其特征在于：所述混合桶(1)的圆周壁上从高到低依次设有上喷嘴(3)、中喷嘴(5)、下喷嘴(4)以及出料口(2)；所述上喷嘴(3)和下喷嘴(4)位于混合桶(1)一个中轴面M1的左侧，中喷嘴(5)位于中轴面M1的右侧；所述上喷嘴(3)和下喷嘴(4)喷射流体到混合桶(1)内壁形成正旋流，中喷嘴(5)喷射流体到混合桶(1)内壁形成逆旋流；所述混合桶(1)的顶壁上还设有进料口(7)。2.根据权利要求1所述的立式两相流静态混合器，其特征在于：所述混合桶(1)底壁内侧为呈楔形的斜面(10)，所述出料口(2)位于斜面(10)低端。3.根据权利要求2所述的立式两相流静态混合器，其特征在于：所述出料口(2)正对所述中轴面M1，且二者平行。4.根据权利要求2或3所述的立式两相流静态混合器，其特征在于：所述斜面(10)的高点低于下喷嘴(4)。5.根据权利要求1至3中任意一项所述的立式两相流静态混合器...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙芝辉，刘继林，左时伦，齐成伟，郭晓乐，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：新型
国别省市：重庆,50