[其他]螺旋导流超声混合器

说明书

本实用新型属于将两种流体，特别是不相溶的两种流体进行混合乳化的一种装置。

当前，使两种不相溶流体进行混合的装置有多种，混流超声波装置就是其中的一种。其优点是乳化迅速、均匀，特别适用于粘滞系数差别大的两种不相溶流体。例如，中国科学院物理所研制成功的超声乳化器，是将两种不相溶流体，例如油和水，在高压作用下，从超声波发生器狭缝喷口喷出，然后作用到固定在基座上的簧片哨，并使其振动产生超声波，从而使混合体乳化。

然而，使用这种装置进行乳化的混合体，由于乳化液珠粒径大，为了维持较长时间的乳化，在乳化前或乳化过程中，需在混合体中加入1～2％的乳化剂。但是由于乳化剂的价格昂贵，因而大大提高了乳化成本。

本实用新型的目的，是使两种混合体乳化均匀、细化，并在降低成本的情况下，保持长时间乳化。

本实用新型除输油泵与超声波发生器外，增加了混流器与混合腔，混流器圆柱形空腔内有一螺旋导流混合芯，其主体为一实心圆柱体，圆柱体表面螺旋分布层层切片，所有切片均垂直于圆柱体的轴向。混流器的一端与产生高压的输油泵进口端连接，另一端与混合腔连接。输油泵另一端则与超声波发生器进口端相连。混合腔圆柱形空腔内装有混合芯，芯表面有螺旋纹槽，槽上均匀分布有小孔，其开孔率为30～50％。混合腔体上开有一圆通孔，供粘滞系数小的一种流体流入腔体后，再通过混合芯表面小孔进入混合芯，与其内部粘滞系数大的流体混合。

当两种不相溶流体在混合腔中初步混合后，随即进入混流器中并穿过螺旋导流混合芯，此时混合体在切片作用下，进一步被混合、分流、旋转、切割，再混合、分流、旋转、切割，反复多次，由于翻转、混合和剪切力的作用，使混合体达到均匀乳化后，进入超声波发生器。在输油泵产生的高压作用下，均匀乳化的混合体通过超声波发生器狭缝喷口，作用在位于喷口前方的，固定在支座上的簧片哨。当通过狭缝的流体速度大于一定值时，亦即产生的激发力与簧片达到共振时，则向周围介质发射超声波，由于空化效应，使已初步乳化的混合体再次得到乳化。

螺旋导流混合芯与混合腔中混合芯均由铜或不锈钢制成。

以油和水为例。

采用本实用新型可使油、水混合体两次乳化，使水珠细化，分布均匀。乳化液中水珠粒径只有5μ以下，且能均匀分布在乳化液中。由于粘滞系数大的油液充分包附在粘滞系数小的水珠上，所以燃烧更加完全，油耗也相应降低。柴油机为例，掺水13～17％时，节油率可达6～10％。同时，使排放废气中的有害气体，例如：NO_x、CO、SO₂以及致癌物三四苯丙蓖明显下降，对保护环境有明显效果。

由于在混合体中添加的乳化剂只有0.01％，固乳化成本大大下降。

以用于汽车内燃机的螺旋导流超声混合器作为实施例，并结合以下附图加以说明。

图1为汽车内燃机用螺旋导流超声混合器结构示意图。

其中：

1、超声波发生器簧片哨；

2、可产生高压的输油泵；

3、螺旋导流混合芯，长40～80毫米，其实心圆柱体直径为3～4毫米，螺旋导流片数为40～60片，整个混合芯插入混流器圆柱形空腔内；

4、混合芯，长18～22毫米，芯直径为5～7毫米，插入混合腔圆柱形空腔内；

5、超声波发生器狭缝喷口；

6、混流器，其圆柱形空腔直径为10～12毫米；

7、混合腔，其圆柱形空腔直径为6～7毫米；

8、超声波发生器；

9、混合腔体上圆形通孔。

图2为混合腔内混合芯纵向剖面图；

图3为混合芯俯视图；

其中：

10.混合芯上螺旋纹槽；

11.纹槽上小孔；

图4为混合芯侧视图；

图5为混流器中螺旋导流混合芯；

图6为螺旋导流混合芯侧视图。