阅读说明：本技术 一种螺旋导流式流体混合喷管及物料混合装置 (Spiral flow guide type fluid mixing spray pipe and material mixing device ) 是由 方戴立 仲伟沧 吴瑞和 方士兴 于 2019-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种螺旋导流式流体混合喷管,同时还提供了采用该螺旋导流式流体混合喷管的物料混合装置,其无需机械搅拌即可实现物料的混合,可以在混合的时候可以混入大量空气,满足发酵需求,包括物料容腔,物料容腔上设置有物料进口,物料容腔内设置有流体导流管,流体导流管与流体入口相连通,用于通入动力源,在物料容腔内且位于流体导流管的前侧设置有两相预混腔管,流体导流管远离流体入口的一端设置有动力源螺旋喷嘴,动力源螺旋喷嘴延伸到两相预混腔管中,两相预混腔管的前侧连接有两相喷流管,两相喷流管上还设置有两相螺旋板,动力源螺旋喷嘴和两相螺旋板上分别设有螺旋纹路,用于使得流经的流体发生旋转。(The invention provides a spiral flow guide type fluid mixing spray pipe, and also provides a material mixing device adopting the spiral flow guide type fluid mixing spray pipe, which can realize the mixing of materials without mechanical stirring, can mix a large amount of air during mixing and meets the fermentation requirement, and comprises a material accommodating cavity, wherein a material inlet is arranged on the material accommodating cavity, a fluid flow guide pipe is arranged in the material accommodating cavity, the fluid flow guide pipe is communicated with a fluid inlet and is used for introducing a power source, a two-phase premixing cavity pipe is arranged in the material accommodating cavity and positioned at the front side of the fluid flow guide pipe, a power source spiral nozzle is arranged at one end of the fluid flow guide pipe far away from the fluid inlet, the power source spiral nozzle extends into the two-phase premixing cavity pipe, the front side of the two-phase premixing cavity pipe is connected with two-phase jet pipes, two-phase spiral plates are also arranged on the two-phase jet, for rotating the fluid flowing therethrough.)

一种螺旋导流式流体混合喷管及物料混合装置

技术领域

本发明涉及用于发酵的物料混合设备技术领域，具体涉及一种螺旋导流式流体混合喷管及物料混合装置。

背景技术

随着社会的发展，生物化工在食品、动物饲料、医药、各种酶制剂、乙醇燃料等方面得到迅猛发展，我国与这些发达国家还存在一定的差距，主要存在发酵和搅拌设备设计制造水平工艺性能和可靠性等都存在不足，有着生产成本高，发酵转化效率低下等问题，这些问题严重制约着我国发酵行业的大规模工业化应用，已成为国内该行业产业化的技术瓶颈，特别是搅拌混合设备设计制造水平工艺性能和可靠性等方面所存在的问题更多，因为在此行业的各个过程中，均需要大量的搅拌混合设备，为此，对搅拌设备的结构精度、综合性能、可靠性、耐久性、易损件维修维护方便性等均提出了更高的要求，搅拌功率越高，搅拌过程中由于制造精度产生的振动会越来越剧烈，而搅拌所产生的振动对于搅拌器及罐体的使用寿命和搅拌效果会产生很大的影响，并造成运行成本大量增加，亟需开发新的高效的混合装置，来解决常规工艺、设备的不足，促进和推动我国生物发酵及相关行业的技术进步。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种螺旋导流式流体混合喷管，同时还提供了采用该螺旋导流式流体混合喷管的物料混合装置，其无需机械搅拌即可实现物料的混合，可以在混合的时候混入大量空气，满足发酵需求。

其技术方案是这样的：一种螺旋导流式流体混合喷管，包括一物料容腔，所述物料容腔上设置有物料进口，所述物料容腔内设置有流体导流管，所述流体导流管与流体入口相连通，用于通入动力源，在所述物料容腔内且位于所述流体导流管的前侧设置有两相预混腔管，所述流体导流管远离所述流体入口的一端设置有动力源螺旋喷嘴，所述动力源螺旋喷嘴延伸到所述两相预混腔管中，所述两相预混腔管的前侧连接有两相喷流管，所述两相喷流管上还设置有两相螺旋板，所述动力源螺旋喷嘴和所述两相螺旋板上分别设有螺旋纹路，用于使得流经的流体发生旋转。

进一步的，所述两相预混腔管与所述两相喷流管之间还设置有加速段管，所述加速段管的内径小于所述两相预混腔管以及所述两相喷流管的内径设置。

进一步的，所述流体导流管的内径沿流体的流向逐渐变小设置，所述两相预混腔管的内径沿流体的流向逐渐变小设置，所述两相喷流管的内径沿流体的流向逐渐变大设置。

进一步的，所述物料容腔包括设置在所述流体导流管外侧的物料导流盘，位于所述物料导流盘的前侧连接有物料导流板，所述物料导流盘的上端设置敞口构成所述物料进口。

进一步的，所述两相预混腔管伸出所述物料容腔的一端连接有固定板，所述导流盘的下端设置有导流盘连接板。

进一步的，所述流体导流管通过流体接管连接与所述流体入口相连通。

进一步的，物料容腔还包括一螺孔法兰，螺孔法兰与开槽可清洗法兰之间通过螺栓、螺母配合锁紧，所述流体接管通过螺孔法兰、开槽可清洗法兰与螺栓、螺母配合锁紧与所述流体导流管连接在一起。

一种物料混合装置，包括混合容器，所述混合容器内设置有环形集箱，所述环形集箱通过管道连接动力源入口，所述环形集箱上设置有呈环形阵列布置的如上述的螺旋导流式流体混合喷管。

进一步的，所述螺旋导流式流体混合喷管平行于所述环形集箱设置或与所述环形集箱在竖直方向上构成夹角。

进一步的，所述螺旋导流式流体混合喷管沿环形集箱所在的圆的圆心为端点的射线设置或者与以所述环形集箱所在的圆的圆心为端点的射线之间构成夹角。

本发明的螺旋导流式流体混合喷管，其在物料容腔内设置有流体导流管，流体导流管与流体入口相连通，用于通入动力源，动力源可以是压缩空气或蒸汽或混合物料，由于动力源螺旋喷嘴延伸到两相预混腔管中，动力源会从动力源物料螺旋喷嘴以向前旋转的方式喷出到两相预混腔管构成的预混腔中，需要混合的物料从物料容腔的物料进口进入，在物料导流盘和物料导流板的导流下进入物料容腔，由于动力源的喷流产生虹吸作用，物料容腔的物料被吸入两相预混腔管中，在两相预混腔管中与动力源混合，实现在物料中混入大量空气，混合后的物料与动力源经过加速段管加速，再通过两相螺旋板产生旋转进一步混合，其无需机械搅拌即可实现物料的混合，可以在混合的时候混入大量空气，满足发酵的需求。

本发明的采用了该螺旋导流式流体混合喷管的物料混合装置，其通过在混合容器中设置环形集箱，在环形集箱上设置有呈环形阵列设置的螺旋导流式流体混合喷管，螺旋导流式流体混合喷管将动力源和物料混合后，在通过两相射流管将混合后的物料和动力源喷出到混合容器中，自流体混合喷管喷出的物料已和动力源物料混合并产生旋转穿透外部物料，使得容器内物料被扰动而产生流动；同时在预混腔***的物料容腔内物料在物料导流盘和导流板作用下产生下压力，连续被导入虹吸进预混腔进行物料的混合中，对物料容腔的物料入口部位的物料主要产生向下的引导的作用，使得混合容器中的物料产生循环流动，使得物料得以充分混合；

当动力源物料比容器内物料密度小时，其向上流动趋势会更大，即在流体混合喷管的***产生物料循环流动，在容器内设置环形集箱，环布有多个流体混合喷管可使容器内流体混合喷管的***产生物料循环流动，同时还可使得混合容器内物料产生上下循环流动，将需要混合的物料充分的与容器内物料进行混合，无需机械搅拌即可实现两种以上物料的混合，提高发酵转化效率，满足发酵的需求。

附图说明

图1为本发明的一种螺旋导流式流体混合喷管的半剖示意图；

图2本发明的物料容腔的剖视示意图；

图3本发明的一种螺旋导流式流体混合喷管的俯视示意图；

图4为实施例1中的物料混合装置的示意图；

图5为实施例2中的螺旋导流式流体混合喷管布置的示意图；

图6为实施例3中的螺旋导流式流体混合喷管布置的示意图；

图7为实施例4中的螺旋导流式流体混合喷管布置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。

见图1、2、3，本发明的一种螺旋导流式流体混合喷管100，包括一物料容腔，物料容腔内设置有流体导流管101，物料容腔包括设置在流体导流管101外侧的物料导流盘102，位于物料导流盘102的前侧连接有物料导流板103，物料导流盘102的上端设置敞口构成物料进口104，流体导流管101通过流体接管105连接与流体入口106相连通，用于通入动力源，在物料容腔内且位于流体导流管101的前侧设置有两相预混腔管107，流体导流管101远离流体入口106的一端设置有动力源螺旋喷嘴108，动力源螺旋喷嘴108延伸到两相预混腔管107中，两相预混腔管107的前侧连接有两相喷流管109，两相喷流管109上还设置有两相螺旋板110，动力源螺旋喷嘴108和两相螺旋板110上分别设有螺旋纹路，用于使得流经的流体发生旋转。

具体在本实施例中，两相预混腔管107与两相喷流管109之间还设置有加速段管111，加速段管111的内径小于两相预混腔管107以及两相喷流管109的内径设置，加速段管111缩小的管径使得流经加速段管111的流体的流速得以变快。

具体在本实施例中，流体导流管101的内径沿流体的流向逐渐变小设置，到动力源螺旋喷嘴108位置处是最小的，使得动力源从动力源螺旋喷嘴108喷出的时候是流速增大，可以产生较大的虹吸的作用力，两相预混腔管107的内径沿流体的流向逐渐变小设置，两相喷流管109的内径沿流体的流向逐渐变大设置，物料和动力源混合后的流体，先在两相预混腔管107混合后加速，然后从两相喷流管109喷出，进行大范围的扩散。

具体在本实施例中，两相预混腔管107伸出物料容腔100的一端连接有固定板112，导流盘103的下端设置有导流盘连接板113。

另外，在本发明的一个实施例中，物料容腔还包括一螺孔法兰114，螺孔法兰114与开槽可清洗法兰115之间通过螺栓、螺母配合锁紧，流体接管105通过螺孔法兰114、开槽可清洗法兰115与螺栓、螺母配合锁紧与流体导流管101连接在一起，这样的设计便于冲洗和灭菌。

本发明的螺旋导流式流体混合喷管，其在物料容腔内设置有流体导流管，流体导流管与流体入口相连通，用于通入动力源，动力源可以是压缩空气或蒸汽或混合物料，由于动力源螺旋喷嘴延伸到两相预混腔管中，动力源会从动力源物料螺旋喷嘴以向前旋转的方式喷出到两相预混腔管构成的预混腔中，需要混合的物料从物料容腔的物料进口进入，在物料导流盘和物料导流板的导流下进入物料容腔，由于动力源的喷流产生虹吸作用，物料容腔的物料被吸入两相预混腔管中，在两相预混腔管中与动力源混合，实现在物料中混入大量空气，混合后的物料与动力源经过加速段管加速，再通过两相螺旋板产生旋转进一步混合，其无需机械搅拌即可实现物料的混合，可以在混合的时候混入大量空气，满足发酵的需求。

见图4，在本发明的实施例中，还提供了一种物料混合装置，包括混合容器200，混合容器200内设置有环形集箱300，环形集箱300安装在支架上，环形集箱300通过管道连接动力源入口400，环形集箱300上设置有呈环形阵列布置的如上述的螺旋导流式流体混合喷管100，螺旋导流式流体混合喷管100通过流体接管105连接环形集箱300，动力源能够通过环形集箱300、流体接管105，随后进入螺旋导流式流体混合喷管100。

以下展示了几种螺旋导流式流体混合喷管的设置方式：

见图4，实施例1中的螺旋导流式流体混合喷管100平行于环形集箱300设置。

见图5，实施例2中的螺旋导流式流体混合喷管100与环形集箱在竖直方向上构成夹角α。

见图6，实施例3中的螺旋导流式流体混合喷管100沿环形集箱所在的圆的圆心O为端点的射线设置。

见图7，实施例4中的螺旋导流式流体混合喷管100与以环形集箱所在的圆的圆心O为端点的射线之间构成夹角β。

此外，螺旋导流式流体混合喷管的布置方式不限于图示的几种，可以是上述实施例中的任意两种互相组合的方式布置，螺旋导流式流体混合喷管的布置也不限于图示的一层，可以是一层以上的多层组合方式布置。

本发明的采用了该螺旋导流式流体混合喷管的物料混合装置，其通过在混合容器中设置环形集箱，在环形集箱上设置有呈环形阵列设置的螺旋导流式流体混合喷管，螺旋导流式流体混合喷管将动力源和物料混合后，在通过两相射流管将混合后的物料和动力源喷出到混合容器中，自流体混合喷管喷出的物料已和动力源物料混合并产生旋转穿透外部物料，使得容器内物料被扰动而产生流动；同时在预混腔***的物料容腔内物料在物料导流盘和导流板作用下产生下压力，连续被导入虹吸进预混腔进行物料的混合中，对物料容腔的物料入口部位的物料主要产生向下的引导的作用，使得混合容器中的物料产生循环流动，使得物料得以充分混合；

当动力源物料比容器内物料密度小时，其向上流动趋势会更大，即在流体混合喷管的***产生物料循环流动，在容器内设置环形集箱，环布有多个流体混合喷管可使容器内流体混合喷管的***产生物料循环流动，同时还可使得混合容器内物料产生上下循环流动，将需要混合的物料充分的与容器内物料进行混合，无需机械搅拌即可实现两种以上物料的混合，提高发酵转化效率，满足发酵的需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。