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1、(10)申请公布号 CN 102430361 A(43)申请公布日 2012.05.02CN102430361A*CN102430361A*(21)申请号 201110268093.2(22)申请日 2011.09.09B01F 13/10(2006.01)(71)申请人山东大学地址 250100 山东省济南市历城区山大南路27号(72)发明人陈颂英 曲延鹏 茅俊杰 解富超(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司 37219代理人宁钦亮(54) 发明名称一种旋转射流混合器(57) 摘要本发明公开了一种旋转射流混合器，包括固定支撑壳体、旋转壳体、涡轮装置、三级蜗轮蜗杆减速机构、水平喷嘴和。
2、倾斜喷嘴；旋转壳体安装在固定支撑壳体上，两者之间设有推力轴承；旋转壳体内设有密封板，旋转壳体内设有三级蜗轮蜗杆减速机构和涡轮装置，涡轮装置包括半球头、涡轮轮毂、涡轮轴和叶片，涡轮轴套装在密封板上的套筒中，涡轮轴的下部安装有涡轮轮毂，涡轮轮毂上安装有叶片，涡轮轴与三级蜗轮蜗杆减速机构的输入端连接，三级蜗轮蜗杆减速机构的输出端与套筒连接；在旋转壳体的外壁上分布有喷嘴，各个喷嘴均与旋转壳体内部连通并处于旋转壳体敞开的下部。本发明结构紧凑，工作平稳，混合效果好。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页CN 10243。
3、0364 A 1/1页21.一种旋转射流混合器，包括固定支撑壳体、旋转壳体、涡轮装置、三级蜗轮蜗杆减速机构、水平喷嘴和倾斜喷嘴；其特征是，旋转壳体安装在固定支撑壳体上，两者之间设有推力轴承；旋转壳体内设有密封板，密封板使旋转壳体内分为密闭的上部和敞开的下部，密封板上固定连接有一个套筒，旋转壳体的密闭的上部内设有三级蜗轮蜗杆减速机构，敞开的下部内设有涡轮装置，该涡轮装置包括半球头、涡轮轮毂、涡轮轴和叶片，涡轮轴套装在密封板上的套筒中，涡轮轴的上部位于旋转壳体的密闭上部内，涡轮轴的下部处于固定支撑壳体内，涡轮轴的下部安装有涡轮轮毂，涡轮轮毂上安装有叶片，涡轮轴通过齿轮传动与三级蜗轮蜗杆减速机构的输。
4、入端连接，三级蜗轮蜗杆减速机构的输出端与套筒连接；在旋转壳体的外壁上分布有呈水平状态的水平喷嘴和相对水平面呈倾斜状态的倾斜喷嘴，各个喷嘴均与旋转壳体内部连通并处于旋转壳体敞开的下部。2.根据权利要求1所述的旋转射流混合器，其特征是，所述固定支撑壳体与套筒之间连接有分流板。3.根据权利要求1所述的旋转射流混合器，其特征是：所述固定支撑壳体与推力轴承之间以及旋转壳体与推力轴承之间均设有密封件。4.根据权利要求1所述的旋转射流混合器，其特征是，所述水平喷嘴和倾斜喷嘴在旋转壳体上周向均匀分布，水平喷嘴和倾斜喷嘴各有两个，交错布置，两个水平喷嘴和两个倾斜喷嘴相对于旋转壳体中心均是偏置分布。5.根据权利要。
5、求1所述的旋转射流混合器，其特征是，所述倾斜喷嘴的轴线与水平面夹角为60。6.根据权利要求1所述的旋转射流混合器，其特征是：所述水平喷嘴和倾斜喷嘴为脉冲射流喷嘴。权 利 要 求 书CN 102430361 ACN 102430364 A 1/4页3一种旋转射流混合器技术领域0001 本发明涉及一种用于原油或组分油等油品生产中均质化调合的射流混合器，特别是一种旋转射流式多喷嘴混合器，属于混合器技术领域。背景技术0002 随着科学技术的日益发展，人们对节约能源和环境保护越来越重视，促使各行业对石油产品的品质要求也越来越高。因加工工艺的限制，许多单组分产品的性能已经不能满足用户需要，为此双组分或多组。
6、分产品按不同的比例混合、搅拌使其相互溶解，物化性质互相取长补短，使不同组分充分发挥各自的优良性能以达到用户要求的产品质量就显得特别的重要，尤其是添加剂的应用可以大大改善和提高了产品质量及性能，更加推动了油品调合工艺的发展。另外，在炼油厂由于加工多种原油和装置数量的增多，对有些装置原料也要求多组分调合后进装置。因此油品调合是油品生产过程中必不可少的一个重要组成部分。0003 原料油均质化对炼油制程有非常重要的影响，存储在油罐中的原料油，大都存在未能均质化的问题。原油的储运一般是以批组式的方式进行的，在不同时间、不同条件下储运，而各批次的原料油，其比重、黏度、含硫量、灰分、含水份、闪火点以及流动点。
7、经常会有差异。混合器可实现原油储罐、成品油罐和调和油罐的油品均质化。0004 目前，国内炼油企业油品调和以油罐调和为主，主要采用机械搅拌和泵循环喷嘴调和两种方式。受工况条件限制，前者存在以下缺点：运行时罐壁存在振动，密封处可能泄漏；存在混合不到位现象；设备安装工作量大，从长期投入分析，费用较高；由于使用电机，增加运行安全隐患；需定期进行维修保养等。从实际运行情况来说，泵循环喷嘴调合具有安全性高、操作方便、维护工作量小的优点，其技术性能优于传统的机械搅拌调合。鉴于在安全性、操作易行性、节能环保和日常维护方便性等方面的独特优势，泵循环喷嘴调合正逐渐得到越来越广泛的应用。0005 目前，射流混合器中。
8、的传动结构主要以减速齿轮系和行星齿轮系加摆线齿轮减速为主，如中国专利文献CN100488612C公开的油品旋转喷射调合器，存在传动比小，噪声大，运行可靠性低，使用寿命短。发明内容0006 本发明针对现有油品混合设备存在的油品调和不均匀的问题，提供一种能够将不同批次和不同质地的原油有效的混合均质化、运行可靠的旋转射流混合器。0007 本发明的旋转射流混合器通过以下技术方案来实现：0008 该旋转射流混合器，包括固定支撑壳体、旋转壳体、涡轮装置、三级蜗轮蜗杆减速机构、水平喷嘴和倾斜喷嘴；旋转壳体安装在固定支撑壳体上，两者之间设有推力轴承；旋转壳体内设有密封板，密封板使旋转壳体内分为密闭的上部和敞开。
9、的下部，密封板上固定连接有一个套筒，旋转壳体的密闭的上部内设有三级蜗轮蜗杆减速机构，敞开的下部内设说 明 书CN 102430361 ACN 102430364 A 2/4页4有涡轮装置，该涡轮装置包括半球头、涡轮轮毂、涡轮轴和叶片，涡轮轴套装在密封板上的套筒中，涡轮轴的上部位于旋转壳体的密闭上部内，涡轮轴的下部处于固定支撑壳体内，涡轮轴的下部安装有涡轮轮毂，涡轮轮毂上安装有叶片，涡轮轴通过齿轮传动与三级蜗轮蜗杆减速机构的输入端连接，三级蜗轮蜗杆减速机构的输出端与套筒连接；在旋转壳体的外壁上分布有呈水平状态的水平喷嘴和相对水平面呈倾斜状态的倾斜喷嘴，各个喷嘴均与旋转壳体内部连通并处于旋转壳体敞。
10、开的下部。0009 固定支撑壳体与套筒之间连接有分流板，起到固定壳体与流体快速向喷嘴分流的作用。0010 固定支撑壳体与推力轴承之间以及旋转壳体与推力轴承之间均设有密封件。0011 水平喷嘴和倾斜喷嘴在旋转壳体上周向均匀分布，水平喷嘴和倾斜喷嘴各有两个，交错布置，两个水平喷嘴和两个倾斜喷嘴相对于旋转壳体中心均是偏置分布。倾斜喷嘴的轴线与水平面夹角为60。水平喷嘴和倾斜喷嘴为脉冲射流喷嘴。0012 上述旋转射流混合器通过固定支撑壳体与油罐罐体底部连接在一起，高压原油进入涡轮装置，推动涡轮装置中的叶片旋转，叶片带动涡轮轴旋转，涡轮轴再通过三级蜗轮蜗杆减速机构逐级转动并减速，最后将动力传递到套筒上，。
11、套筒再带动旋转壳体转动，旋转壳体外壁上的各个喷嘴随之转动，高压原油通过各个转动的喷嘴处于旋转喷射的状态，迅速进行调和。水平喷嘴和倾斜喷嘴可实现油品水平和垂直方向的调和，防止原油在中心的沉降，达到全方位调和，消除了死区部位。0013 本发明无任何动力驱动装置，依靠流体外置压力驱动，通过自身旋转使油品处于旋转喷射的状态，发生对流，快速实现均质化，达到全方位调和，采用三级蜗轮蜗杆传动，能得到很大的单级减速比，具有结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小的特点，可靠性高，不易损耗，可实现360全方位混合。附图说明0014 图1是本发明旋转射流混合器的结构示意图。0015 图2是图1中沿A-A线剖视图。0。
12、016 图3是图1中沿B-B线剖视图。0017 图中：1、半球头，2、固定支撑壳体，3、涡轮轮毂，4、上圈，5、密封圈，6、套筒，7、涡轮轴，8、一级蜗杆，9、三级蜗轮，10、减速齿轮，11、旋转壳体，12、主齿轮，13、三级蜗杆，14、密封板，15、水平喷嘴，16、分流板，17、内密封件，18、叶片，19、推力轴承，20、二级蜗杆，21、二级蜗轮，22、轴承端盖，23、倾斜喷嘴，24、一级蜗轮。具体实施方式0018 如图1、图2和图3所示，本发明的旋转射流混合器，包括固定支撑壳体2、旋转壳体11、涡轮装置、三级蜗轮蜗杆减速机构、水平喷嘴15和倾斜喷嘴23。0019 固定支撑壳体2用于将整个混。
13、合器与油罐罐体底部的原油(压力为1MPa-1.6MPa)输送管道连接(用螺栓连接)，并保证整个混合器与罐体底部的刚性联接，减少振动。固定支撑壳体2上安装有推力轴承19，推力轴承19夹持在固定支撑壳体2与旋转壳体11之间。旋转壳体11与推力轴承19的上圈4通过螺栓连接在一起，使旋转壳体11能够保持旋转状说 明 书CN 102430361 ACN 102430364 A 3/4页5态。推力轴承19的上圈4内侧与固定支撑壳体2之间设有内密封件17进行密封，旋转壳体11与推力轴承19的上圈4之间设有密封圈5进行密封，达到内部与外部流体的完全隔离。0020 旋转壳体11内设有使旋转壳体11内上部和下部隔。
14、开的密封板14以及涡轮装置和三级蜗轮蜗杆减速机构。密封板14使旋转壳体11内分为密闭的上部和敞开的下部，三级蜗轮蜗杆减速机构设置在密闭的上部，涡轮装置和喷嘴位于敞开的下部，将减速机构与喷嘴分离，起到密封和引导流体喷射的作用。密封板14上固定连接有一个套筒6(可以通过焊接、螺钉连接等连接方式)，套筒6用于将旋转动力传递到旋转壳体11。涡轮装置包括半球头1、涡轮轮毂3、涡轮轴7和叶片18，涡轮轴7竖直安装在旋转壳体11内中部，其头部伸出密封板14并处于固定支撑壳体2内。涡轮轴7套装在套筒6内，两者可相对转动，套筒6的两端与涡轮轴7之间均设有密封垫。固定支撑壳体2与套筒6之间连接有分流板16(可以通。
15、过焊接、螺钉连接等连接方式)，起到固定壳体与流体快速向喷嘴分流的作用。涡轮轴7的头部安装有涡轮轮毂3，涡轮轮毂3通过用螺钉固定于半球头1涡轮轴7端部的半球头1轴向定位，涡轮轮毂3定位在套筒6与半球头1之间。涡轮轮毂3上安装有4个叶片18。叶片18是按照流体水力性能采用三维实体设计方法设计的，叶片流线适应流体冲击，可使流体快速通过并产生旋转。叶片18的作用是把流体的部分压能转化成机械能，通过叶片18旋转传递给减速机构，设计减速比为160001。流体在冲击叶片18时，这种设计流型可减少水力损失和随之产生的振动，同时，提高了高压流体能量的转化率，有益于整个混合器平稳旋转。涡轮轴7上安装有主齿轮12，。
16、主齿轮12与减速齿轮10啮合。减速齿轮10由键连接在一级蜗杆8上，一级蜗杆8与一级蜗轮24(参见图3)啮合实现第一级减速。一级蜗杆8的两端分别通过轴承安装在旋转壳体11的上板和密封板14上。一级蜗轮24由键连接在二级蜗杆20(参见图2)上，二级蜗杆20与二级蜗轮21啮合实现第二级减速，二级蜗轮21由键连接在三级蜗杆13上。三级蜗杆13与三级蜗轮9啮合，实现最终的第二级减速。二级蜗杆20与三级蜗杆13两者形成垂直关系，两者的两端分别设有轴承端盖22，保持良好地支撑作用。各个轴承端盖22与旋转壳体11的内壁焊接组成，保证足够的刚性且加工制造简便。三级蜗轮9固定安装在套筒6上。可将旋转壳体11的转速。
17、设计为每转一圈2小时-3小时。本发明采用三级蜗轮蜗杆传动，将三级蜗杆布置错开，维持机械设备设计的对称性要求，使混合器在旋转过程中达到动平衡。三级蜗杆蜗杆传动的承载能力较其他传动结构大，并采用多头蜗杆，传动效率可充分满足混合器工况的要求。由于受混合器整体尺寸的限制，采用蜗杆传动系统中辅助零件数量较少，减少设备复杂和降低摩擦损失，使传动结构尺寸小，整体重量较轻。0021 在旋转壳体11的外壁上设有呈水平状态的水平喷嘴15和相对水平面呈倾斜状态的倾斜喷嘴23，各个喷嘴均与旋转壳体11内部连通并处于密封板14的下方(即在旋转壳体11的内下部)。水平喷嘴15和倾斜喷嘴23在旋转壳体11周向均匀分布，水平。
18、喷嘴15和倾斜喷嘴23各有两个，交错布置，两个水平喷嘴15和两个倾斜喷嘴23相对于旋转壳体中心均是偏置分布，参见图3。两个偏置的水平喷嘴15可实现水平方向流体的调和，两个偏置的倾斜喷嘴23可实现垂直方向流体的调和。倾斜喷嘴23的轴线与水平面夹角为60，防止流体在中心部位的沉积。且两种喷嘴安装偏离中心，协调并维持旋转壳体11稳定运行。另外，倾斜喷嘴23直径比水平喷嘴15直径略小，防止喷射流过大，超出流体面，产生飞溅现说 明 书CN 102430361 ACN 102430364 A 4/4页6象。为了提高流体喷射出的能量，水平喷嘴15和倾斜喷嘴23均采用脉冲射流喷嘴。从射流稳定性方面，该喷嘴对油。
19、品调和器保证喷嘴的压头损失小和降低水耗等方面。利用喷嘴内的结构设计，把流体高速喷射出去，在射流剪切力和卷吸作用下，将连续射流转化为脉冲射流，通过喷嘴射流罐内形成以轴向流和旋转流为主的复杂湍流场，以此来增加对流体的打击力，实现流体快速混合。0022 本发明的工作过程如下：0023 通过固定支撑壳体2将整个混合器与油罐罐体底部的原油输送管道连接在一起。外部循环输送泵将原油压入输送管道，高压原油首先进入涡轮装置，再经旋转壳体11外壁上的嘴喷射出。高压原油推动涡轮装置中的叶片18旋转，叶片18通过涡轮轮毂3带动涡轮轴7旋转。涡轮轴7再通过其上的主齿轮12带动减速齿轮10转动，进而使三级蜗轮蜗杆减速机构。
20、逐级转动并减速，最后将动力传递到套筒6上，使套筒6以较低的速度转动，套筒6再通过与其固定连接的密封板14带动旋转壳体11转动，旋转壳体11外壁上的各个喷嘴随之转动，高压原油通过各个转动的喷嘴处于旋转喷射的状态，迅速进行调和。水平喷嘴可实现罐体径向流体的调和，倾斜喷嘴可实现对垂直方向油品的调和，防止原油在中心的沉降，是对水平喷嘴的补充，达到全方位调和，消除死区部位。0024 上述混合器安装于油罐罐体内部，无任何动力驱动装置，其入口与通过管路连接，利用罐体外部输送泵的压力，将流体加压输送至混合器喷嘴，流体经喷嘴高压喷射出来，通过强大的射流使流体产生漩涡，射流分布均匀，依靠自身360度的旋转起到全方。
21、位混合作用，使罐内流体发生对流实现均质化，油品得到调和。由于旋转喷嘴处于一种旋转喷射的状态，当其不断旋转时，也就完成了整个罐内油品的对流置换和搅拌，从而实现了一种理想的均匀混合效果。0025 本发明具有以下特点0026 1.结构简单，施工安全，可靠性高，不易损耗，使用寿命可达10年以上，无需经常性维修及保养，对油品调和工艺无任何影响，大幅度提高经济效益。另外，节约能源；降低蒸发损耗，保护环境。0027 2.优良性能，喷嘴分别向油罐底部和中心上部均匀高速喷射流体，在较短时间内进行油品调和。0028 3.安全性好，不会产生流体堵塞混合器的情况。0029 4.采用蜗轮蜗杆传动，具有结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级减速比。说 明 书CN 102430361 ACN 102430364 A 1/3页7图1说 明 书 附 图CN 102430361 ACN 102430364 A 2/3页8图2说 明 书 附 图CN 102430361 ACN 102430364 A 3/3页9图3说 明 书 附 图CN 102430361 A。