技术领域
[0001] 本
发明涉及一种流体混合装置，具体的说，涉及了一种
流体力学自控的三级混合装置。
背景技术
[0002] 化工、食品、饮料等行业涉及高浓度、低浓度的两种液体混合的情况一般存在两种极端情况：一是自动化
水平过低，需要大量人工参与；另一种情况是自动化水平较高，需要大量前期投资，运行维护
费用较高。
[0003] 两种液体混合自动化程度过低的情况一般多见于小型化工、食品、饮料等行业，往往是采用人工控制或者半自动控制，操作工人在现场观看检测仪表，并且记录实时数据，进行人为的调整，完成人工监控操作，这样一来大大降低了生产效率，人工操作耗费人力，增加工作的难度和危险性。而且由于操作人员水平不同，产品浓度、均匀度等就不同。因此自动化程度低的方式正逐渐被淘汰。
[0004] 近年来，高端的化工、食品等行业对产品
稳定性要求越来越高，对自动化水平的要求也越来越高，工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，控制架构也从单一单元或生产线控制到集散控制系统（DCS控制）等。但是先进的控制系统大大增加了生产线前期投资成本，而且在后期的运行、维护、维修等方面也需要大量的投资。这种方式的自动化模式只适合大型的高端企业，对中小型企业是非常重的负担，不利于中小型企业的技术转型。
[0005] 另外，传统行业基本上采用间歇性的生产工艺，即采用大型储罐定量进行复配搅拌，该工艺存在间歇性生产造成批次产品不稳定、生产负荷调整不方便等问题。
[0006] 针对以上情况，现有的中小企业急需一种设备投资低、运行成本低、维护维修费用低且能够连续生产、自动化程度高的混合设备。
[0007] 为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
[0008] 本发明的目的是针对
现有技术的不足，从而提供一种设计科学、能够自动连续生产、混合比例稳定、设备投入低、运维成本低的流体力学自控的三级混合装置。
[0009] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种流体力学自控的三级混合装置，包括依次连接的三级混合结构，一级混合结构包括文丘里混合器，所述二级混合结构包括连通所述文丘里混合器出料口的静态混合器，所述三级混合结构包括连通所述静态混合器出料口的搅拌罐、设于所述搅拌罐内的两层搅拌桨、设于所述搅拌罐内的浮球
阀和驱动两层所述搅拌桨的
电机，所述浮
球阀对应所述搅拌罐的进料口设置以便液面上升至上限
位置时封堵所述搅拌罐的进料口，所述搅拌罐的出料口低于所述搅拌罐的进料口设置。
[0010] 基上所述，所述的两层搅拌桨中，上层搅拌桨为直叶圆盘搅拌桨，下层搅拌桨为螺旋
叶片搅拌桨。
[0011] 基上所述，所述文丘里混合器的主路进料端和辅路进料端均安装有流量调节阀。
[0012] 基上所述，所述文丘里混合器的主路进料端和辅路进料端均安装有流量计。
[0013] 基上所述，所述搅拌罐的出料口包括上出料口和下出料口，所述下出料口开设于所述搅拌罐的下侧部。
[0014] 基上所述，所述搅拌罐的底端开设排污口并安装排污阀
门。
[0015] 基上所述，所述搅拌罐的底端开设
采样口并安装采样阀门。
[0016] 基上所述，所述文丘里混合器的辅料进料口开设于所述文丘里混合器中文丘里管的收缩段。
[0017] 本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用三级混合，一级混合结构中的文丘里混合器，利用主路流体的高速喷出，在辅路端形成
负压，依此负压为动力将辅料吸入文丘里混合器中进行混合，整个过程不需要额外添加
增压装置，从而节约设备投资和运行成本。本装置所使用的喷射
泵可采用食品级PVDF等材质制成，确保
食品安全。
[0018] 二级混合结构为静态混合器，利用静态混合器“分割-移位-重叠”规律，让浓缩料与原料的初混合料在管线中流动冲击内部分流板，增加流体
层流流动的速度梯度，从而形成
湍流，在断面方向产生剧烈的
涡流，在涡流的剪切作用下使浓缩料与原料进一步充分混合均匀。
[0019] 三级混合结构在机械搅拌作用下，引起部分液体流动，流动液体又推动周围液体在混合罐内形成循环液流，形成
对流扩散，在流动液体与周围低速液流之间的界面上出现剪切作用，从而形成了涡流扩散，从而使浓缩料与原料混合均匀。
[0020] 浮球阀随液面浮动，在液位上限处封堵搅拌罐的进料口，进料停止，直到液面下降，搅拌罐的进料口自动打开，实现自动控制。
[0021] 其具有设计科学、能够自动连续生产、混合比例稳定、设备投入低、运维成本低的优点。
附图说明
[0022] 图1是本发明的结构示意图。
[0023] 图中：1.文丘里混合器；2.主路进料端；3.辅路进料段；4.流量调节阀a；5.流量调节阀b；6.流量计a；7.流量计b；8.静态混合器；9.搅拌罐；10.上层搅拌桨；11.下层搅拌桨；12.电机；13.浮球阀；14.搅拌罐的进料口；15.上出料口；16.下出料口；17.排污阀门；18.采样阀门；19.动力泵。
具体实施方式
[0024] 下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0025] 如图1所示，一种流体力学自控的三级混合装置，包括依次连接的三级混合结构，一级混合结构包括文丘里混合器1，所述文丘里混合器1的主路进料端2和辅路进料端3均安装有流量调节阀a4、流量调节阀b5、流量计a6和流量计b7，所述文丘里混合器1的辅料进料口开设于所述文丘里混合器1中文丘里管的收缩段。所述二级混合结构包括连通所述文丘里混合器出料口的静态混合器8，所述三级混合结构包括连通所述静态混合器8出料口的搅拌罐9、设于所述搅拌罐9内的两层搅拌桨、设于所述搅拌罐9内的浮球阀13和驱动两层所述搅拌桨的电机12，所述浮球阀13对应所述搅拌罐的进料口14设置以便液面上升至上限位置时封堵所述搅拌罐的进料口14，所述搅拌罐9的出料口低于所述搅拌罐的进料口14设置，所述搅拌罐9的出料口包括上出料口15和下出料口16，所述下出料口16开设于所述搅拌罐9的下侧部。所述搅拌罐9的底端开设排污口并安装排污阀门17，还开设采样口并安装采样阀门18，方便中途取样。所述的两层搅拌桨中，上层搅拌桨10为直叶圆盘搅拌桨，下层搅拌桨11为螺旋叶片搅拌桨。
[0026] 具体使用时，主路进料端2连接原液储存处，辅路进料端3连接浓缩料储存处，将主路进料端2和辅料进料端3的流量调节阀a和流量调节阀b开启，并分别利用流量计a和流量计b将两路的进料流量按照预定的配比进行设置，主路进料端2连接一动力泵19，通常采用
离心泵，将原液输送到文丘里混合器1，在原液高速经过文丘里管时，辅路进料端3形成
真空负压，将浓缩料吸入文丘里混合器1内，进行原液与浓缩料的初次混合，整个过程不需要额外添加增压装置，从而节约设备投资和运行成本。本装置所使用的动力泵19和文丘里混合器1可采用食品级PVDF等材质制成，确保食品安全。
[0027] 经文丘里混合器1初步混合后，
混合液进入二级混合结构静态混合器8中，利用静态混合器8“分割-移位-重叠”规律，让浓缩料与原料的初混合料在管线中流动冲击内部分流板，增加流体层流流动的速度梯度，从而形成湍流，在断面方向产生剧烈的涡流，在涡流的剪切作用下使浓缩料与原料进一步充分混合均匀。
[0028] 然后，进入三级混合结构中，两层搅拌桨中，上层搅拌桨10为径向流为主的六直叶圆盘搅拌桨，下层搅拌桨11为轴向流为主的螺旋搅拌桨。在机械搅拌作用下，引起部分液体流动，流动液体又推动周围液体在搅拌罐9内形成循环液流，形成对流扩散，在流动液体与周围低速液流之间的界面上出现剪切作用，从而形成了涡流扩散，从而使浓缩料与原料混合均匀。搅拌罐9两出料口处安装球阀，分别用于控制产品的采出。搅拌罐9底部的开口也分别安装球阀，可分别用于采取样品，或当搅拌罐中产品量较少时，可用采出产品。
[0029] 自动控制方面，对应搅拌罐的进料口14安装浮球阀13，当液位达到上限时，浮球随液面上升，阀门关闭，封堵搅拌罐的进料口14。在浮球阀门动作过程中，流体流量逐步降低，
流体动能逐步下降，从而文丘里管混合器1的辅路真空度下降，随着主路流速的消失辅助流速消失，从而实现原料、浓缩料同时停止输送；同时搅拌罐9内正常运转，混合液从上出料口15排出，液面下降，当液面下降一
定位置时，阀门打开，主路流体恢复流动，随着流量的恢复，辅路真空度上升，从而恢复原料、浓缩料等同时输送混合，实现自动控制。
[0030] 当一个批次的原料生产完时，搅拌罐9侧部的两个出料口全都打开，排空搅拌罐9，清洗整个管路流程，搅拌罐9底部的积存物从排污阀门17排出。
[0031] 最后应当说明的是:以上
实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明
请求保护的技术方案范围当中。
