[发明专利]一种具有搅拌叶片的射流混合喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于射流混合技术领域，具体涉及一种具有搅拌叶片的射流混合喷嘴。

背景技术

液体从喷管或孔口中喷出，脱离固体边界的约束，在液体或气体中作扩散流动，称为射流。射流一般为紊流流型，具有紊动扩散作用，能进行动量、热量和质量传递。

射流的应用相当广泛，如喷气推进、水力采煤等都利用射流作动力；自动控制中利用射流流体作开关元件；化工生产中利用射流的卷吸作用，促成不同组成、不同温度流体的混合。射流混合装置的主要部分是带有吸入室的两个同心喷嘴。当流体流经第一喷嘴以高速射入吸入室时，就吸入外部流体并发生激烈混合。射流混合与常用的机械搅拌混合相比，可降低能耗，特别适用于大容器内低粘度液体的混合。

但是，现有的射流混合器作为一种高效的混合方式为了降低能耗通常放弃了搅拌功能，这导致了射流混合器对侧面的外部流体的搅动较弱。当外部流体体量较大时，常常出现对流不充分而导致混合效果降低。

发明内容

针对射流混合器对侧面的外部流体的搅动较弱，当外部流体体量较大时，常常出现对流不充分而导致混合效果降低的缺陷，本发明提供一种具有搅拌叶片的射流混合喷嘴，其目的在于：通过射流的动量使得第二喷嘴旋转，带动搅拌叶片，从而增强外部流体的对流，提高混合效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有搅拌叶片的射流混合喷嘴，包括第一喷嘴和第二喷嘴，第二喷嘴设置在第一喷嘴外围，第一喷嘴和第二喷嘴之间形成吸入室，第二喷嘴上设置有吸入口，所述吸入室内设置有螺旋叶片，第二喷嘴包括第二喷射口，螺旋叶片位于第二喷射口处，第一喷嘴和第二喷嘴通过一个轴承连接；所述第二喷嘴外壁上设置有多个搅拌叶片。

采用该技术方案后，第一喷嘴的第一喷射口喷出的喷射流体冲击在螺旋叶片上，由于螺旋叶片具有一定的弧度，因而流体的一部分冲击力会转化为切向的推力带动第二喷嘴旋转。第二喷嘴旋转起来后产生了两个效果，一个是从第二喷射口喷射向外部流体中的混合流体旋转喷射而出具有一定的角动量，使得混合流体进入外部流体后具有更好的混合效果；另一个效果是吸入口也跟随第二喷嘴旋转，这样吸收外部流体的位置是不停运动的，可以对外部流体造成额外的扰动，避免对流不充分而一直吸入之前由第二喷嘴喷出的混合后的流体，提高了混合效果。此外，搅拌叶片也会跟随搅拌，从而对第一喷嘴和第二喷嘴的侧面方向上的流体进行搅拌。当容器比较大，外部流体较多时，这种侧向搅拌有助于容器内的流体更加快速高效地混合均匀。

优选的，搅拌叶片的设置方向朝向第二喷嘴的后方。由于混合流体是向前喷射的，因此搅拌叶片向后方设置，造成喷嘴侧面流体向后方流动时，有助于流体的对流形成循环，从而增强搅拌的效果。

优选的，吸入口的设置方向朝向与第二喷嘴的后方并且与第二喷嘴的轴线具有20-30°的夹角。外部流体被吸入吸入室后沿着第一喷嘴的外壁流动，最终在第一喷嘴的第一喷射口与喷射流体混合形成混合流体，最后由第二喷嘴的第二喷射口喷出。该优选方案中角度的设置使得外部流体的流动路径上阻力尽量小。

进一步优选的，吸入口的数量为多个并且以第二喷嘴的轴线为中心对称设置。多个吸入口一方面可以提高外部流体的吸入量，另一方面可以提高旋转过程中对外部流体造成额外扰动的效果。

优选的，轴承为向心轴承，轴承的外圈与第二喷嘴连接，轴承的内圈与第一喷嘴连接。

优选的，轴承为推力球轴承、推力圆柱滚子轴承或推力调心滚子轴承中的一种。

轴承可以有多种选择，当喷嘴平行设置时可选用向心轴承，当喷嘴竖直设置或喷射压力较大时可选用推力轴承。

进一步优选的，轴承上设置有密封件。设置密封件可防止流体对轴承的腐蚀，提高喷嘴的使用寿命。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.搅拌叶片对第一喷嘴和第二喷嘴的侧面方向上的流体进行搅拌。当容器比较大，外部流体较多时，这种侧向搅拌有助于容器内的流体更加快速高效地混合均匀。

2.第一喷嘴的第一喷射口喷出的喷射流体冲击在螺旋叶片上，由于螺旋叶片具有一定的弧度，因而流体的一部分冲击力会转化为切向的推力带动第二喷嘴旋转。第二喷嘴旋转起来后产生了两个效果，一个是从第二喷射口喷射向外部流体中的混合流体旋转喷射而出具有一定的角动量，使得混合流体进入外部流体后具有更好的混合效果；另一个效果是吸入口也跟随第二喷嘴旋转，这样吸收外部流体的位置是不停运动的，可以对外部流体造成额外的扰动，避免对流不充分而一直吸入之前由第二喷嘴喷出的混合后的流体，提高了混合效果。