專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)射流混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于原油或組分油等油品生產(chǎn)中均質(zhì)化調(diào)合的射流混合器，特別是一種旋轉(zhuǎn)射流式多噴嘴混合器，屬于混合器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，人們對節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)越來越重視，促使各行業(yè)對石油產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來越高。因加工工藝的限制，許多單組分產(chǎn)品的性能已經(jīng)不能滿足用戶需要，為此雙組分或多組分產(chǎn)品按不同的比例混合、攪拌使其相互溶解，物化性質(zhì)互相取長補(bǔ)短，使不同組分充分發(fā)揮各自的優(yōu)良性能以達(dá)到用戶要求的產(chǎn)品質(zhì)量就顯得特別的重要，尤其是添加劑的應(yīng)用可以大大改善和提高了產(chǎn)品質(zhì)量及性能，更加推動了油品調(diào)合工藝的發(fā)展。另外，在煉油廠由于加工多種原油和裝置數(shù)量的增多，對有些裝置原料也要求多組分調(diào)合后進(jìn)裝置。因此油品調(diào)合是油品生產(chǎn)過程中必不可少的一個重要組成部分。原料油均質(zhì)化對煉油制程有非常重要的影響，存儲在油罐中的原料油，大都存在未能均質(zhì)化的問題。原油的儲運(yùn)一般是以批組式的方式進(jìn)行的，在不同時間、不同條件下儲運(yùn)，而各批次的原料油，其比重、黏度、含硫量、灰分、含水份、閃火點(diǎn)以及流動點(diǎn)經(jīng)常會有差異?；旌掀骺蓪?shí)現(xiàn)原油儲罐、成品油罐和調(diào)和油罐的油品均質(zhì)化。目前，國內(nèi)煉油企業(yè)油品調(diào)和以油罐調(diào)和為主，主要采用機(jī)械攪拌和泵循環(huán)噴嘴調(diào)和兩種方式。受工況條件限制，前者存在以下缺點(diǎn)運(yùn)行時罐壁存在振動，密封處可能泄漏；存在混合不到位現(xiàn)象；設(shè)備安裝工作量大，從長期投入分析，費(fèi)用較高；由于使用電機(jī)， 增加運(yùn)行安全隱患；需定期進(jìn)行維修保養(yǎng)等。從實(shí)際運(yùn)行情況來說，泵循環(huán)噴嘴調(diào)合具有安全性高、操作方便、維護(hù)工作量小的優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌調(diào)合。鑒于在安全性、操作易行性、節(jié)能環(huán)保和日常維護(hù)方便性等方面的獨(dú)特優(yōu)勢，泵循環(huán)噴嘴調(diào)合正逐漸得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，射流混合器中的傳動結(jié)構(gòu)主要以減速齒輪系和行星齒輪系加擺線齒輪減速為主，如中國專利文獻(xiàn)CN100488612C公開的《油品旋轉(zhuǎn)噴射調(diào)合器》，存在傳動比小，噪聲大，運(yùn)行可靠性低，使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有油品混合設(shè)備存在的油品調(diào)和不均勻的問題，提供一種能夠?qū)⒉煌魏筒煌|(zhì)地的原油有效的混合均質(zhì)化、運(yùn)行可靠的旋轉(zhuǎn)射流混合器。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)射流混合器通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)該旋轉(zhuǎn)射流混合器，包括固定支撐殼體、旋轉(zhuǎn)殼體、渦輪裝置、三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、水平噴嘴和傾斜噴嘴；旋轉(zhuǎn)殼體安裝在固定支撐殼體上，兩者之間設(shè)有推力軸承；旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)設(shè)有密封板，密封板使旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)分為密閉的上部和敞開的下部，密封板上固定連接有一個套筒，旋轉(zhuǎn)殼體的密閉的上部內(nèi)設(shè)有三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，敞開的下部內(nèi)設(shè)有渦輪裝置，該渦輪裝置包括半球頭、渦輪輪轂、渦輪軸和葉片，渦輪軸套裝在密封板上的套筒中，渦輪軸的上部位于旋轉(zhuǎn)殼體的密閉上部內(nèi)，渦輪軸的下部處于固定支撐殼體內(nèi)，渦輪軸的下部安裝有渦輪輪轂，渦輪輪轂上安裝有葉片，渦輪軸通過齒輪傳動與三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸入端連接，三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸出端與套筒連接；在旋轉(zhuǎn)殼體的外壁上分布有呈水平狀態(tài)的水平噴嘴和相對水平面呈傾斜狀態(tài)的傾斜噴嘴，各個噴嘴均與旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)部連通并處于旋轉(zhuǎn)殼體敞開的下部。固定支撐殼體與套筒之間連接有分流板，起到固定殼體與流體快速向噴嘴分流的作用。固定支撐殼體與推力軸承之間以及旋轉(zhuǎn)殼體與推力軸承之間均設(shè)有密封件。水平噴嘴和傾斜噴嘴在旋轉(zhuǎn)殼體上周向均勻分布，水平噴嘴和傾斜噴嘴各有兩個，交錯布置，兩個水平噴嘴和兩個傾斜噴嘴相對于旋轉(zhuǎn)殼體中心均是偏置分布。傾斜噴嘴的軸線與水平面夾角為60°。水平噴嘴和傾斜噴嘴為脈沖射流噴嘴。上述旋轉(zhuǎn)射流混合器通過固定支撐殼體與油罐罐體底部連接在一起，高壓原油進(jìn)入渦輪裝置，推動渦輪裝置中的葉片旋轉(zhuǎn)，葉片帶動渦輪軸旋轉(zhuǎn)，渦輪軸再通過三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)逐級轉(zhuǎn)動并減速，最后將動力傳遞到套筒上，套筒再帶動旋轉(zhuǎn)殼體轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)殼體外壁上的各個噴嘴隨之轉(zhuǎn)動，高壓原油通過各個轉(zhuǎn)動的噴嘴處于旋轉(zhuǎn)噴射的狀態(tài)，迅速進(jìn)行調(diào)和。水平噴嘴和傾斜噴嘴可實(shí)現(xiàn)油品水平和垂直方向的調(diào)和，防止原油在中心的沉降，達(dá)到全方位調(diào)和，消除了死區(qū)部位。本發(fā)明無任何動力驅(qū)動裝置，依靠流體外置壓力驅(qū)動，通過自身旋轉(zhuǎn)使油品處于旋轉(zhuǎn)噴射的狀態(tài)，發(fā)生對流，快速實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化，達(dá)到全方位調(diào)和，采用三級蝸輪蝸桿傳動，能得到很大的單級減速比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動小的特點(diǎn)，可靠性高， 不易損耗，可實(shí)現(xiàn)360°全方位混合。


圖1是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)射流混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中沿A-A線剖視圖。圖3是圖1中沿B-B線剖視圖。圖中1、半球頭，2、固定支撐殼體，3、渦輪輪轂，4、上圈，5、密封圈，6、套筒，7、渦輪軸，8、一級蝸桿，9、三級蝸輪，10、減速齒輪，11、旋轉(zhuǎn)殼體，12、主齒輪，13、三級蝸桿，14、密封板，15、水平噴嘴，16、分流板，17、內(nèi)密封件，18、葉片，19、推力軸承，20、二級蝸桿，21、二級蝸輪，22、軸承端蓋，23、傾斜噴嘴，24、一級蝸輪。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)射流混合器，包括固定支撐殼體2、旋轉(zhuǎn)殼體11、渦輪裝置、三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、水平噴嘴15和傾斜噴嘴23。固定支撐殼體2用于將整個混合器與油罐罐體底部的原油(壓力為IMPa-l. 6MPa) 輸送管道連接(用螺栓連接)，并保證整個混合器與罐體底部的剛性聯(lián)接，減少振動。固定支撐殼體2上安裝有推力軸承19，推力軸承19夾持在固定支撐殼體2與旋轉(zhuǎn)殼體11之間。 旋轉(zhuǎn)殼體11與推力軸承19的上圈4通過螺栓連接在一起，使旋轉(zhuǎn)殼體11能夠保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。推力軸承19的上圈4內(nèi)側(cè)與固定支撐殼體2之間設(shè)有內(nèi)密封件17進(jìn)行密封，旋轉(zhuǎn)殼體11與推力軸承19的上圈4之間設(shè)有密封圈5進(jìn)行密封，達(dá)到內(nèi)部與外部流體的完全隔
1 O旋轉(zhuǎn)殼體11內(nèi)設(shè)有使旋轉(zhuǎn)殼體11內(nèi)上部和下部隔開的密封板14以及渦輪裝置和三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)。密封板14使旋轉(zhuǎn)殼體11內(nèi)分為密閉的上部和敞開的下部，三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)設(shè)置在密閉的上部，渦輪裝置和噴嘴位于敞開的下部，將減速機(jī)構(gòu)與噴嘴分離，起到密封和引導(dǎo)流體噴射的作用。密封板14上固定連接有一個套筒6 (可以通過焊接、螺釘連接等連接方式)，套筒6用于將旋轉(zhuǎn)動力傳遞到旋轉(zhuǎn)殼體11。渦輪裝置包括半球頭1、渦輪輪轂3、渦輪軸7和葉片18，渦輪軸7豎直安裝在旋轉(zhuǎn)殼體11內(nèi)中部，其頭部伸出密封板14并處于固定支撐殼體2內(nèi)。渦輪軸7套裝在套筒6內(nèi)，兩者可相對轉(zhuǎn)動，套筒6 的兩端與渦輪軸7之間均設(shè)有密封墊。固定支撐殼體2與套筒6之間連接有分流板16 (可以通過焊接、螺釘連接等連接方式)，起到固定殼體與流體快速向噴嘴分流的作用。渦輪軸 7的頭部安裝有渦輪輪轂3，渦輪輪轂3通過用螺釘固定于半球頭1渦輪軸7端部的半球頭1軸向定位，渦輪輪轂3定位在套筒6與半球頭1之間。渦輪輪轂3上安裝有4個葉片 18。葉片18是按照流體水力性能采用三維實(shí)體設(shè)計方法設(shè)計的，葉片流線適應(yīng)流體沖擊， 可使流體快速通過并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。葉片18的作用是把流體的部分壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，通過葉片18旋轉(zhuǎn)傳遞給減速機(jī)構(gòu)，設(shè)計減速比為16000 1。流體在沖擊葉片18時，這種設(shè)計流型可減少水力損失和隨之產(chǎn)生的振動，同時，提高了高壓流體能量的轉(zhuǎn)化率，有益于整個混合器平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。渦輪軸7上安裝有主齒輪12，主齒輪12與減速齒輪10嚙合。減速齒輪10 由鍵連接在一級蝸桿8上，一級蝸桿8與一級蝸輪M (參見圖幻嚙合實(shí)現(xiàn)第一級減速。一級蝸桿8的兩端分別通過軸承安裝在旋轉(zhuǎn)殼體11的上板和密封板14上。一級蝸輪M由鍵連接在二級蝸桿20 (參見圖2、上，二級蝸桿20與二級蝸輪21嚙合實(shí)現(xiàn)第二級減速，二級蝸輪21由鍵連接在三級蝸桿13上。三級蝸桿13與三級蝸輪9嚙合，實(shí)現(xiàn)最終的第二級減速。二級蝸桿20與三級蝸桿13兩者形成垂直關(guān)系，兩者的兩端分別設(shè)有軸承端蓋22，保持良好地支撐作用。各個軸承端蓋22與旋轉(zhuǎn)殼體11的內(nèi)壁焊接組成，保證足夠的剛性且加工制造簡便。三級蝸輪9固定安裝在套筒6上?？蓪⑿D(zhuǎn)殼體11的轉(zhuǎn)速設(shè)計為每轉(zhuǎn)一圈2小時-3小時。本發(fā)明采用三級蝸輪蝸桿傳動，將三級蝸桿布置錯開，維持機(jī)械設(shè)備設(shè)計的對稱性要求，使混合器在旋轉(zhuǎn)過程中達(dá)到動平衡。三級蝸桿蝸桿傳動的承載能力較其他傳動結(jié)構(gòu)大，并采用多頭蝸桿，傳動效率可充分滿足混合器工況的要求。由于受混合器整體尺寸的限制，采用蝸桿傳動系統(tǒng)中輔助零件數(shù)量較少，減少設(shè)備復(fù)雜和降低摩擦損失，使傳動結(jié)構(gòu)尺寸小，整體重量較輕。在旋轉(zhuǎn)殼體11的外壁上設(shè)有呈水平狀態(tài)的水平噴嘴15和相對水平面呈傾斜狀態(tài)的傾斜噴嘴23，各個噴嘴均與旋轉(zhuǎn)殼體11內(nèi)部連通并處于密封板14的下方(即在旋轉(zhuǎn)殼體11的內(nèi)下部)。水平噴嘴15和傾斜噴嘴23在旋轉(zhuǎn)殼體11周向均勻分布，水平噴嘴15和傾斜噴嘴23各有兩個，交錯布置，兩個水平噴嘴15和兩個傾斜噴嘴23相對于旋轉(zhuǎn)殼體中心均是偏置分布，參見圖3。兩個偏置的水平噴嘴15可實(shí)現(xiàn)水平方向流體的調(diào)和，兩個偏置的傾斜噴嘴23可實(shí)現(xiàn)垂直方向流體的調(diào)和。傾斜噴嘴23的軸線與水平面夾角為60°，防止流體在中心部位的沉積。且兩種噴嘴安裝偏離中心，協(xié)調(diào)并維持旋轉(zhuǎn)殼體11穩(wěn)定運(yùn)行。 另外，傾斜噴嘴23直徑比水平噴嘴15直徑略小，防止噴射流過大，超出流體面，產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象。為了提高流體噴射出的能量，水平噴嘴15和傾斜噴嘴23均采用脈沖射流噴嘴。從射流穩(wěn)定性方面，該噴嘴對油品調(diào)和器保證噴嘴的壓頭損失小和降低水耗等方面。利用噴嘴內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，把流體高速噴射出去，在射流剪切力和卷吸作用下，將連續(xù)射流轉(zhuǎn)化為脈沖射流，通過噴嘴射流罐內(nèi)形成以軸向流和旋轉(zhuǎn)流為主的復(fù)雜湍流場，以此來增加對流體的打擊力，實(shí)現(xiàn)流體快速混合。本發(fā)明的工作過程如下通過固定支撐殼體2將整個混合器與油罐罐體底部的原油輸送管道連接在一起。 外部循環(huán)輸送泵將原油壓入輸送管道，高壓原油首先進(jìn)入渦輪裝置，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)殼體11外壁上的嘴噴射出。高壓原油推動渦輪裝置中的葉片18旋轉(zhuǎn)，葉片18通過渦輪輪轂3帶動渦輪軸7旋轉(zhuǎn)。渦輪軸7再通過其上的主齒輪12帶動減速齒輪10轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)逐級轉(zhuǎn)動并減速，最后將動力傳遞到套筒6上，使套筒6以較低的速度轉(zhuǎn)動，套筒6 再通過與其固定連接的密封板14帶動旋轉(zhuǎn)殼體11轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)殼體11外壁上的各個噴嘴隨之轉(zhuǎn)動，高壓原油通過各個轉(zhuǎn)動的噴嘴處于旋轉(zhuǎn)噴射的狀態(tài)，迅速進(jìn)行調(diào)和。水平噴嘴可實(shí)現(xiàn)罐體徑向流體的調(diào)和，傾斜噴嘴可實(shí)現(xiàn)對垂直方向油品的調(diào)和，防止原油在中心的沉降， 是對水平噴嘴的補(bǔ)充，達(dá)到全方位調(diào)和，消除死區(qū)部位。上述混合器安裝于油罐罐體內(nèi)部，無任何動力驅(qū)動裝置，其入口與通過管路連接， 利用罐體外部輸送泵的壓力，將流體加壓輸送至混合器噴嘴，流體經(jīng)噴嘴高壓噴射出來，通過強(qiáng)大的射流使流體產(chǎn)生漩渦，射流分布均勻，依靠自身360度的旋轉(zhuǎn)起到全方位混合作用，使罐內(nèi)流體發(fā)生對流實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化，油品得到調(diào)和。由于旋轉(zhuǎn)噴嘴處于一種旋轉(zhuǎn)噴射的狀態(tài)，當(dāng)其不斷旋轉(zhuǎn)時，也就完成了整個罐內(nèi)油品的對流置換和攪拌，從而實(shí)現(xiàn)了一種理想的均勻混合效果。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)簡單，施工安全，可靠性高，不易損耗，使用壽命可達(dá)10年以上，無需經(jīng)常性維修及保養(yǎng)，對油品調(diào)和工藝無任何影響，大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，節(jié)約能源；降低蒸發(fā)損耗，保護(hù)環(huán)境。2.優(yōu)良性能，噴嘴分別向油罐底部和中心上部均勻高速噴射流體，在較短時間內(nèi)進(jìn)行油品調(diào)和。3.安全性好，不會產(chǎn)生流體堵塞混合器的情況。4.采用蝸輪蝸桿傳動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動小以及能得到很大的單級減速比。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)射流混合器，包括固定支撐殼體、旋轉(zhuǎn)殼體、渦輪裝置、三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、水平噴嘴和傾斜噴嘴；其特征是，旋轉(zhuǎn)殼體安裝在固定支撐殼體上，兩者之間設(shè)有推力軸承；旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)設(shè)有密封板，密封板使旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)分為密閉的上部和敞開的下部，密封板上固定連接有一個套筒，旋轉(zhuǎn)殼體的密閉的上部內(nèi)設(shè)有三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，敞開的下部內(nèi)設(shè)有渦輪裝置，該渦輪裝置包括半球頭、渦輪輪轂、渦輪軸和葉片，渦輪軸套裝在密封板上的套筒中，渦輪軸的上部位于旋轉(zhuǎn)殼體的密閉上部內(nèi)，渦輪軸的下部處于固定支撐殼體內(nèi)，渦輪軸的下部安裝有渦輪輪轂，渦輪輪轂上安裝有葉片，渦輪軸通過齒輪傳動與三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸入端連接，三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸出端與套筒連接；在旋轉(zhuǎn)殼體的外壁上分布有呈水平狀態(tài)的水平噴嘴和相對水平面呈傾斜狀態(tài)的傾斜噴嘴，各個噴嘴均與旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)部連通并處于旋轉(zhuǎn)殼體敞開的下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)射流混合器，其特征是，所述固定支撐殼體與套筒之間連接有分流板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)射流混合器，其特征是所述固定支撐殼體與推力軸承之間以及旋轉(zhuǎn)殼體與推力軸承之間均設(shè)有密封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)射流混合器，其特征是，所述水平噴嘴和傾斜噴嘴在旋轉(zhuǎn)殼體上周向均勻分布，水平噴嘴和傾斜噴嘴各有兩個，交錯布置，兩個水平噴嘴和兩個傾斜噴嘴相對于旋轉(zhuǎn)殼體中心均是偏置分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)射流混合器，其特征是，所述傾斜噴嘴的軸線與水平面夾角為60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)射流混合器，其特征是所述水平噴嘴和傾斜噴嘴為脈沖射流噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)射流混合器，包括固定支撐殼體、旋轉(zhuǎn)殼體、渦輪裝置、三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、水平噴嘴和傾斜噴嘴；旋轉(zhuǎn)殼體安裝在固定支撐殼體上，兩者之間設(shè)有推力軸承；旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)設(shè)有密封板，旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)設(shè)有三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和渦輪裝置，渦輪裝置包括半球頭、渦輪輪轂、渦輪軸和葉片，渦輪軸套裝在密封板上的套筒中，渦輪軸的下部安裝有渦輪輪轂，渦輪輪轂上安裝有葉片，渦輪軸與三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸入端連接，三級蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的輸出端與套筒連接；在旋轉(zhuǎn)殼體的外壁上分布有噴嘴，各個噴嘴均與旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)部連通并處于旋轉(zhuǎn)殼體敞開的下部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，混合效果好。
文檔編號B01F13/10GK102430361SQ20111026809
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者曲延鵬, 茅俊杰, 解富超, 陳頌英 申請人:山東大學(xué)