[发明专利]流体混合系统及方法

说明书

一种用于流体混合系统的射流混合器，包括：壳体，该壳体包括形成在壳体的内表面中的混合器端口；以及转子，该转子以可旋转的方式设置在壳体中，转子包括转子叶片，其中，该转子包括在壳体中的限制流体流动通过混合器端口的第一角位置和允许流体流动通过混合器端口的第二角位置，其中，射流混合器构造成响应于转子在壳体中的旋转将第一流体射流通过混合器端口注入到流体导管的通道中，该第一流体射流具有脉冲速度曲线。

相关申请的交叉引用

本文件基于2018年5月8日提交的序列号为15/974,309的美国申请并且要求该美国申请的优先权，该美国申请的全部内容通过参引并入本文中。

背景技术

流体管道系统可以包括用于提供比如在密闭输送期间于流体管道系统中流动的流体样品的系统。对流动通过管道的流体进行准确采样通常需要从中抽取样品的点代表整个横截面的平均值(质量)。因此，流动通过管道的流体的充分混合可以允许从流体管道的横截面的单个点采取准确的样品。在一些应用中，管道速度可能足以经由自然湍流在流体流中提供流体成分的均质性。然而，在其他应用中，混合系统可以用于改进流体流的均质性。用于管道应用的流体混合系统可以包括静态混合器、马达驱动的剪切混合器和射流混合器。

线内混合器或静态混合器从管道内的流体流获取线内混合器或静态混合器的能量，并且通过使流体分流和转向产生湍流。通过静态混合器增添至混合流的能量通常与流动速率的平方成正比。通常，在管道流动速率增大时，静态混合器对管道流体流增添更多的湍流。因此，静态混合器可以在较低的管道流动速率下产生不充分的混合并且在较高的管道流动速率下产生过多压力损失。射流混合系统可以包括：泵，该泵提供外部能量源；以及喷嘴或喷嘴组件，所述喷嘴或者喷嘴组件将流体重新注入回到管道中作为回流回路的一部分。与具有限制的可调范围(即管道中的最大工作流动速率与最小工作流动速率之间的比率)的静态混合器不同，射流混合器可以通过在管道流动速率下降时对管道流体流逐渐增添更多的湍流(例如以瓦/千克为单位)来提供改进的可调范围。

发明内容

用于流体混合系统的射流混合器的实施方式包括：壳体，该壳体包括形成在壳体的内表面中的混合器端口；以及转子，该转子以可旋转的方式设置在壳体中，该转子包括转子叶片，其中，转子包括在壳体中的限制流体流动通过混合器端口的第一角位置和允许流体流动通过混合器端口的第二角位置，其中，射流混合器构造成响应于转子在壳体中的旋转将第一流体射流通过混合器端口注入到流体导管的通道中，该第一流体射流具有脉冲速度曲线。在一些实施方式中，脉冲速度曲线包括多个速度周期，每个速度周期包括最大速度、最小速度以及在最大速度与最小速度之间延伸的速度转变，其中，最大速度大于最小速度。在一些实施方式中，转子包括第一表面区域，该第一表面区域大于第二表面区域，第二表面区域包括形成在转子中的弓形间隙，并且脉冲速度曲线的每个速度周期的最小速度比每个速度周期的最大速度获得更长的一段时间。在某些实施方式中，射流混合器还包括联接至转子的马达，该马达构造成控制转子在壳体中的旋转速度，从而控制脉冲速度曲线的速度周期的频率。在某些实施方式中，脉冲速度曲线包括正弦速度曲线。在一些实施方式中，混合器端口由弯曲的内表面限定。在一些实施方式中，混合器端口由线形的内表面限定。在某些实施方式中，射流混合器构造成当转子保持在第二角位置时将第二流体射流通过混合器端口注入到流体导管的通道中，该第二流体射流具有恒定速度曲线。