CN107261873B - 一种管道流体混合器结构 - Google Patents

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Abstract

一种管道流体混合器结构，包括主流体管道、混合器本体，主流体管道包括依次连通的主流体入口端、内腔、混合流体出口端，混合器本体包括依次连通的次流体入口端、混合器腔体、出口端，出口端由主流体管道的侧壁伸入主流体管道的内腔中，且出口端的管壁上开设有主流体进口、多个用于排出预混流体的侧面通孔，主流体进口朝向主流体入口端设置，侧面通孔均朝向内腔的内壁设置且分布主流体进口的两侧。本设计不仅压力损失小、加工成本低，而且混合效率高。

Description

一种管道流体混合器结构
技术领域
本发明属于流体混合技术领域，具体涉及一种管道流体混合器结构，适用于燃气、EGR等气体或其他流体的混合。
背景技术
流体混合器主要用于将两种流体按所需要的比例尽可能均匀地进行混合，比如用于燃气机的空气和燃气混合、柴油机或汽油机的空气和EGR气体混合。对于管道流体混合器来说，由于来自不同管道的不同流体之间流量、流速和压力均有所不同，因此在彼此的影响下很容易造成混合不均匀，流速、流量不稳定等影响混合效率的情况。
中国专利：授权公告号为CN203452934U，授权公告日为2014年2月26日的实用新型专利公开了一种废气再循环柴油发动机的EGR混合器，包括混合器内腔和混合器，混合器内腔的一端为自然空气进入口，混合器内腔的另一端为混合气排出口，所述混合器的环形外壁上均匀开设有混合器孔，混合器孔为倾斜分布的阵列孔。该结构通过开设大量阵列孔，期望管内流体能够均匀的由各阵列孔流出，提高混合均匀度。但是，进一步研究表明，在主管路流体作用下，大量主流体会从阵列孔进入混合器管内，冲击混合器内待混合流体，使得待混合流体聚集，从而导致混合效率较低。另外，从加工角度来看，大量阵列孔导致加工难度加大，加工量以及加工费用也会明显增加。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的压力损失大、混合效果差、加工成本高的问题，提供一种压力损失小、混合效率高且加工成本低的管道流体混合器结构。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种管道流体混合器结构，包括主流体管道、混合器本体，所述主流体管道包括主流体入口端、混合流体出口端，所述混合器本体包括依次连通的次流体入口端、混合器腔体、出口端，所述出口端由主流体管道的侧壁伸入主流体管道的内腔中，且混合器本体的管壁上开设有连通混合器腔体、内腔的主流体进口；
所述主流体进口朝向主流体入口端设置，所述出口端的管壁上开设有多个用于排出预混流体的侧面通孔，所述侧面通孔均朝向内腔的内壁设置且分布在主流体进口的两侧。
所述多个侧面通孔结构一致，且均匀、对称分布在主流体进口的两侧。
所述主流体进口包括位于侧面通孔上方的开口结构，该开口结构为孔状或径向延伸的方形槽结构。
主流体进口包括孔状部、方形槽部，所述孔状部位于侧面通孔的上方，所述方形槽部的顶端与孔状部的底部相通，方形槽部的底端轴向延伸至近出口端的端面处。
所述主流体进口为方形槽结构，其顶端位于侧面通孔的上方，底端轴向延伸至近端面处。
所述混合器本体伸入到内腔的部分的高度大于内腔的半径，所述混合器腔体的内径小于等于内腔的内径。
所述混合器本体的中轴线与主流体管道的中轴线所形成的夹角为45°～90°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种管道流体混合器结构中主流体进口朝向主流体入口端设置，出口端的管壁上开设有多个用于排出预混流体的侧面通孔，侧面通孔均朝向内腔的内壁设置且分布在主流体进口的两侧，即将预混流体的出口设置在混合器本体的两侧，本设计引入了预混策略，在主流迎面开设主流体进口，依靠主流体自身的动能即可进入混合器腔体内与次流体进行第一次混合形成预混流体，随后预混流体在混合器腔体内壁的挡流作用下改变流动方向，由混合器本体两侧的侧面通孔流入主流体管道的内腔中与主流体进行第二次混合，最后经由混合流体出口端流出，不仅能够显著提高混合效率，而且整个过程的压力损失小、加工成本更低，同时，本设计采用侧面开孔的措施增加了预混流体流出的分散度，进一步提高了混合效率。因此，本发明不仅压力损失小、加工成本低，而且混合效率高。
2、本发明一种管道流体混合器结构中主流体进口包括位于侧面通孔上方的开口结构，该设计通过在侧面通孔的上游增设主流体入口，可在不影响侧向切口开设空间的情况下增大了主流体进口的面积，有效改善主流体与次流体的预混效果。因此，本发明可获得更优的预混效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A向视图。
图3为实施例1中混合器本体的结构示意图。
图4为图3的A向视图。
图5为实施例2中混合器本体的结构示意图。
图6为图5的A向视图。
图7为实施例3中混合器本体的结构示意图。
图8为图7的A向视图。
图9为实施例4中混合器本体的结构示意图。
图10为图9的A向视图。
图中：主流体管道1、主流体入口端11、混合流体出口端12、内腔13、混合器本体2、次流体入口端21、混合器腔体22、出口端23、主流体进口231、侧面通孔232、端面233、孔状部3、方形槽部4。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图10，一种管道流体混合器结构，包括主流体管道1、混合器本体2，所述主流体管道1包括主流体入口端11、混合流体出口端12，所述混合器本体2包括依次连通的次流体入口端21、混合器腔体22、出口端23，所述出口端23由主流体管道1的侧壁伸入主流体管道1的内腔13中，且混合器本体2的管壁上开设有连通混合器腔体22、内腔13的主流体进口231；
所述主流体进口231朝向主流体入口端11设置，所述出口端23的管壁上开设有多个用于排出预混流体的侧面通孔232，所述侧面通孔232均朝向内腔13的内壁设置且分布在主流体进口231的两侧。
所述多个侧面通孔232结构一致，且均匀、对称分布在主流体进口231的两侧。
所述主流体进口231包括位于一号侧向切口232和二号侧向切口233上方的开口结构，该开口结构为孔状或径向延伸的方形槽结构。
主流体进口231包括孔状部3、方形槽部4，所述孔状部3位于侧面通孔232的上方，所述方形槽部4的顶端与孔状部3的底部相通，方形槽部4的底端轴向延伸至近出口端23的端面233处。
所述主流体进口231为方形槽结构，其顶端位于侧面通孔232的上方，底端轴向延伸至近端面233处。
所述混合器本体2伸入到内腔13的部分的高度大于内腔13的半径，所述混合器腔体22的内径小于等于内腔13的内径。
所述混合器本体2的中轴线与主流体管道1的中轴线所形成的夹角为45°～90°。
本发明的原理说明如下：
本发明提出了一种压力损失小、混合效果好且结构简单的管道流体混合器结构，通过预混策略与侧面开孔相结合的形式，不仅改变了预混流体的流动路径和方向，增加了主流体与次流体在混合器腔体22内进行第一次混合的时间，有效提高了混合效率，而且侧面开孔可以增加混合器内预混流体流出的分散度，进一步改善混合效率。同时，本发明将混合器本体1的***方向与主流体的流向哦控制在一定角度范围内，有利于降低混合器腔体22内次流体的流动。
实施例1：
参见图1至图4，一种管道流体混合器总成，包括主流体管道1、混合器本体2，所述主流体管道1包括依次连通的主流体入口端11、内腔13、混合流体出口端12，所述混合器本体2包括依次连通的次流体入口端21、混合器腔体22、出口端23，所述出口端23由主流体管道1的侧壁伸入内腔13中，出口端23的中轴线与主流体管道1的中轴线形成45°夹角，所述出口端23的管壁上开设有主流体进口231、用于排出预混流体的多个侧面通孔232，所述主流体进口231为朝向主流体入口端11设置的方形槽结构，其顶端位于侧面通孔232的上方，底端轴向延伸至近出口端23的端面233处，所述侧面通孔232均朝向内腔的内壁设置，其结构一致且均匀、对称分布在主流体进口231的两侧，所述混合器本体2伸入到内腔13的部分的高度大于内腔13的半径，所述混合器腔体22的内径小于内腔13的内径。
实施例2：
参见图1、图2、图5、图6，一种管道流体混合器总成，其结构与实施例1的不同之处在于：
所述主流体进口231包括孔状部5、方形槽部6，所述孔状部5位于一号侧向切口232和二号侧向切口233的上方，所述方形槽部6的顶端与孔状部5的底部相通，方形槽部6的底端轴向延伸至近端面234处。
实施例3：
参见图1、图2、图7、图8，一种管道流体混合器总成，其结构与实施例1的不同之处在于：
所述主流体进口231为位于一号侧向切口232和二号侧向切口233上方的孔状结构。
实施例4：
参见图1、图2、图9、图10，一种管道流体混合器总成，其结构与实施例3的不同之处在于：
所述主流体进口231为位于一号侧向切口232和二号侧向切口233上方、并径向延伸的方形槽结构。
为考察本发明结构的混合效果，以某型发动机为基础，空气为主流体，EGR废气为次流体，对本发明实施例1、实施例4所述装置与对比装置1在相同工况下进行了出口均匀度、压力损失以及进气损失的检测。其中，对比装置1中的混合器本体采用出口端管壁周圈均匀分布通孔的结构，实施例4中主流体进口231的面积小于实施例1。检测结果见表1：
表1 混合器总成的混合性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
上表中，压力损失是指EGR废气侧的压力损失，进气损失是指空气侧的压力损失。出口均匀度越大，混合效率越高。
由以上数据能够看出，
1、与现有的周圈均布通孔的结构（对比装置1）相比，本发明装置能够获得更高的混合效率、更小的压力损失。
2、增大主流体进口231的面积在一定程度上可改善混合效率。

Claims (3)

1.一种管道流体混合器结构，包括主流体管道（1）、混合器本体（2），所述主流体管道（1）包括主流体入口端（11）、混合流体出口端（12），所述混合器本体（2）包括依次连通的次流体入口端（21）、混合器腔体（22）、出口端（23），所述出口端（23）由主流体管道（1）的侧壁伸入主流体管道（1）的内腔（13）中，且混合器本体（2）的管壁上开设有连通混合器腔体（22）、内腔（13）的主流体进口（231），其特征在于：
所述主流体进口（231）朝向主流体入口端（11）设置，所述出口端（23）的管壁上开设有多个用于排出预混流体的侧面通孔（232），所述侧面通孔（232）均朝向内腔（13）的内壁设置且分布在主流体进口（231）的两侧；
所述主流体进口（231）包括孔状部（3）、方形槽部（4），所述孔状部（3）位于侧面通孔（232）的上方，所述方形槽部（4）的顶端与孔状部（3）的底部相通，方形槽部（4）的底端轴向延伸至近出口端（23）的端面（233）处；
所述混合器本体（2）的中轴线与主流体管道（1）的中轴线所形成的夹角为45°～90°。
2.根据权利要求1所述的一种管道流体混合器结构，其特征在于：所述多个侧面通孔（232）结构一致，且均匀、对称分布在主流体进口（231）的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种管道流体混合器结构，其特征在于：所述混合器本体（2）伸入到内腔（13）的部分的高度大于内腔（13）的半径，所述混合器腔体（22）的内径小于等于内腔（13）的内径。
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