一种射流式气体混合装置论文和设计-王震

全文摘要

本实用新型公开了一种射流式气体混合装置包括射流管、混合管、支路进气连接管、开关板、主进气连接管，射流管与混合管主轴线重合，射流管包括平直段、收缩段，混合管包括喉部段、扩张段和装置出口，喉部段侧面设有喉部支管，喉部支管连接支路进气连接管。平直段远离收缩段的一端设有进气板，主进气连接管与进气板通过连接套筒、连接螺栓固定，主进气连接管与进气板之间夹持开关板，开关板和进气板分别设置开关口和进气口，圆周分布，一一对应。喉部支管设有连接杆和弹簧，支路进气连接管与喉部支管通过螺纹连接，之间设有蘑菇塞和弹簧，弹簧安装在弹簧柱上，蘑菇塞安装在弹簧上，弹簧可将蘑菇塞顶紧靠在支路进气连接管管内的密封斜面上。

主设计要求

1.一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述射流式气体混合装置包括射流管(1)、混合管(2)和支路进气连接管(5)，所述射流管(1)与混合管(2)主轴线重合，所述射流管(1)包括平直段(12)、收缩段(13)，所述平直段(12)与收缩段(13)的大口径一端连接，所述混合管(2)包括喉部段(21)、扩张段(22)和装置出口(23)，所述扩张段(22)小口径一端与喉部段(21)连接，扩张段(22)大口径一端设置装置出口(23)，所述收缩段(13)小口径一端插入喉部段(21)内，收缩段(13)与喉部段(21)固定连接，所述喉部段(21)侧面设有喉部支管(24)，所述喉部支管(24)连接支路进气连接管(5)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述平直段(12)远离收缩段(13)的一端设有进气板(11)，所述射流式气体混合装置还包括开关板(3)、主进气连接管(4)，所述进气板(11)板端面垂直于射流管(1)轴线，所述主进气连接管(4)轴线与射流管(1)轴线重合，主进气连接管(4)与进气板(11)之间设置开关板(3)，所述进气板(11)上设有进气口(111)、中心柱(112)、进气板连接耳(113)，所述进气口(111)圆周分布在进气板(11)板面上，所述中心柱(112)设置在进气板(11)中央，中心柱(112)凸起朝向主进气连接管(4)，所述进气板连接耳(113)设置在进气板(11)侧面，进气板连接耳(113)内设有连接用光孔，所述主进气连接管(4)朝向开关板(3)一侧的外圆柱端面上设有进气管连接耳(42)，所述进气板连接耳(113)和进气管连接耳(42)通过连接螺栓(72)固定连接，所述开关板(3)上设有开关口(31)、定位孔(32)、拨转头(33)，所述定位孔(32)位于开关板(3)中央，定位孔(32)套装在中心柱(112)上，所述开关口(31)以定位孔(32)为中心圆周分布，开关口(31)与进气口(111)数量及面积相同，所述拨转头(33)位于开关板(3)侧面，所述进气板连接耳(113)和进气管连接耳(42)之间还设有连接套筒(71)，所述连接套筒(71)套装在连接螺栓(72)上，连接套筒(71)两端面分别抵靠住进气板连接耳(113)和进气管连接耳(42)。

3.根据权利要求2所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述主进气连接管(4)朝向开关板(3)的端面上设有第一O型圈槽(41)，所述进气板(11)朝向开关板(3)的端面上设有第二O型圈槽(114)，所述第一O型圈槽(41)内设有第一O型圈(91)，所述第二O型圈槽(114)内设有第二O型圈(92)。

4.根据权利要求3所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述第一O型圈槽(41)和第二O型圈槽(114)为燕尾形O型圈槽。

5.根据权利要求2所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述喉部支管(24)远离混合管(2)的一端设有连接杆(242)和弹簧柱(241)，所述弹簧柱(241)轴线与喉部支管(24)轴线重合，所述弹簧柱(241)通过若干连接杆(242)固定到喉部支管(24)内壁上，所述支路进气连接管(5)与喉部支管(24)通过螺纹连接，所述支路进气连接管(5)与喉部支管(24)之间设有蘑菇塞(61)和弹簧(62)，所述蘑菇塞(61)包括锥形头(611)和底柱(612)，所述锥形头(611)为圆台结构，锥形头(611)的侧面为斜面，所述底柱(612)固定在锥形头(611)大底端面的中央，所述弹簧(62)安装在弹簧柱(241)上，所述蘑菇塞(61)安装在弹簧(62)上，所述底柱(612)穿入弹簧(62)内，所述支路进气连接管(5)的管内壁上设有密封斜面(51)，所述密封斜面(51)为锥形面，密封斜面(51)轴线与支路进气连接管(5)轴线重合。

6.根据权利要求2所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述收缩段(13)与喉部段(21)焊接固定，所述进气板(11)与平直段(12)焊接固定。

7.根据权利要求2所述的一种射流式气体混合装置，其特征在于：所述连接螺栓(72)为铰制孔螺栓。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及气体混合领域，具体是一种射流式气体混合装置。

背景技术

在生产、科研、医疗等诸多领域，常常需要用到由多种气体组成的混合气体。例如工业生产焊接时常常使用的保护气体就是一些惰性气体混合的，又如医院输氧时不同的氧气浓度比例可以在不同情况下实现高效治疗，纯氧与空气就需要混合后使用。

现有的气体混合装置常常是几路气体通过减压阀减压后在一个储罐内混合，压力差相差较大时混合变得困难，而且储罐内混合后如果短时间就取出使用也可能混合不均匀，整套混合设备占地较多，不方便移动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种射流式气体混合装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种射流式气体混合装置包括射流管、混合管和支路进气连接管，射流管与混合管主轴线重合，射流管包括平直段、收缩段，平直段与收缩段的大口径一端连接，混合管包括喉部段、扩张段和装置出口，扩张段小口径一端与喉部段连接，扩张段大口径一端设置装置出口，收缩段小口径一端插入喉部段内，收缩段与喉部段固定连接，喉部段侧面设有喉部支管，喉部支管连接支路进气连接管。

第一路气体从平直段进入射流管内，在收缩段流速增大，从收缩段尾口进入喉部段内时速度最大，根据流体力学的相关特性，装置中，气体在喉部段处的压强最小(第一路气体初始压强不大流量较大时甚至在喉部段形成低真空)，第二路气体接入支路进气连接管，经由喉部支管进入到喉部段内与第一路气体混合，喉部段处气体流速很大，所以第一路气体和第二路气体混合得非常充分，之后流过扩张段到装置出口，混合后的气体流过扩张段时速度降低而压强升高，装置出口后续可接远距离输送或直接使用。

进一步的，平直段远离收缩段的一端设有进气板，射流式气体混合装置还包括开关板、主进气连接管，进气板板端面垂直于射流管轴线，主进气连接管轴线与射流管轴线重合，主进气连接管与进气板之间设置开关板，进气板上设有进气口、中心柱、进气板连接耳，进气口圆周分布在进气板板面上，中心柱设置在进气板中央，中心柱凸起朝向主进气连接管，进气板连接耳设置在进气板侧面，进气板连接耳内设有连接用光孔，主进气连接管朝向开关板一侧的外圆柱端面上设有进气管连接耳，进气板连接耳和进气管连接耳通过连接螺栓固定连接，开关板上设有开关口、定位孔、拨转头，定位孔位于开关板中央，定位孔套装在中心柱上，开关口以定位孔为中心圆周分布，开关口与进气口数量及面积相同，拨转头位于开关板侧面，进气板连接耳和进气管连接耳之间还设有连接套筒，连接套筒套装在连接螺栓上，连接套筒两端面分别抵靠住进气板连接耳和进气管连接耳。

由进气板和主进气连接管夹住的开关板对进气通道起通断功能，开关板中央的定位孔套装在进气板中央的中心柱上，开关板可绕射流管轴线旋转，当圆周分布的开关口和进气口重合时第一路气体才能进入到射流管内，当开关口和进气口均错开时第一路气体被截止，即不能进入射流管内，开关板的旋转可通过操作人手动牵引拨转头进行旋转，因为开关板需要旋转来实现开关功能，而进气板和主进气连接管又需要通过各自的连接耳进行固定连接，如果进气板和主进气连接管完全夹紧开关板，那么开关板就不能旋转了，所以进气板连接耳和进气管连接耳之间的连接套筒就为了固定连接的同时还能留有开关板的旋转间隙，连接套筒的长度略大于进气板、开关板、主进气连接管完全贴合时连接耳之间的距离，连接套筒的侧面也是拨转头的限位杆，设计四个开关口和进气口，圆周均布，那么开关口之间的角度距离就是45°，进气通道全开全关的拨转头行程角度即为45°，将连接耳的圆周角度分位设计为45°，就能方便地确定进气通道的开度，也能方便地进行全开全关操作。

作为优化，主进气连接管朝向开关板的端面上设有第一O 型圈槽，进气板朝向开关板的端面上设有第二O型圈槽，第一O 型圈槽内设有第一O型圈，第二O型圈槽内设有第二O型圈。第一O型圈、第二O型圈位于各自的槽内，露出槽的部分与开关板端面接触，起密封作用，防止第一路气体的进气管道上漏气，连接套筒的长度设计要考虑密封情况，既保证开关板有活动间隙以便旋转的同时又保证第一O型圈、第二O型圈与开关板保持接触，第一O型圈、第二O型圈选用弹性较大材料制成的O型圈以便弹性补位充分。

作为优化，第一O型圈槽和第二O型圈槽为燕尾形O型圈槽。因为开关板需要旋转，所以O型圈不能过分压紧与开关板接触，开关板运动时O型圈可能从矩形O型圈槽掉出，而O型圈安装在燕尾形槽内就不会掉出。

进一步的，喉部支管远离混合管的一端设有连接杆和弹簧柱，弹簧柱轴线与喉部支管轴线重合，弹簧柱通过若干连接杆固定到喉部支管内壁上，支路进气连接管与喉部支管通过螺纹连接，支路进气连接管与喉部支管之间设有蘑菇塞和弹簧，蘑菇塞包括锥形头和底柱，锥形头为圆台结构，锥形头的侧面为斜面，底柱固定在锥形头大底端面的中央，弹簧安装在弹簧柱上，蘑菇塞安装在弹簧上，底柱穿入弹簧内，支路进气连接管的管内壁上设有密封斜面，密封斜面为锥形面，密封斜面轴线与支路进气连接管轴线重合。

蘑菇塞下部安装在弹簧上，锥形头的斜面向上可以抵靠住支路进气连接管的密封斜面实现单向密封，当第一路气体被截断后(即第一路气体不进入装置，装置不工作)，为了防止支路进气连接管进入气体，锥形头由下部的弹簧向上顶紧，支路进气连接管所连接的第二路气体与装置出口的压力差需要大于弹簧弹力才能进入装置内，而弹簧弹力可以通过压紧程度进行调整，一般将与装置出口处的压差较小的气体作为第二路气体接在支路进气连接管上，将压力较高或所需流量较大的气体作为第一路气体接在主进气连接管上；当装置工作时，主进气连接管有气体进入到喉部段时，喉部段压力较低，支路进气连接管的第二路气体与喉部段气体压差较大，第二路气体就可以顶开锥形头从而进入装置内进行混合。

作为优化，收缩段与喉部段焊接固定，进气板与平直段焊接固定。收缩段与喉部段、进气板与平直段均需要固定，而如果是一块原材料进行若干加工获得一体型部件的话加工工艺就太过复杂了，所以分开加工后组装到一起是工艺性好的方法，此外收缩段与喉部段、进气板与平直段也不是需要拆卸的场合，所以直接分体加工后焊接固定是最简单高效的加工制造手段。

作为优化，连接螺栓为铰制孔螺栓。因为主进气连接管与进气板之间夹有开关板，所以不方便设置止口等特征进行管对中定位，而不进行对中定位安装的话又不好保证进气部分的流畅性，批量生产的装置外形也可能会进气部分安装尺寸不一，所以连接螺栓使用铰制孔螺栓，进气板连接耳和进气管连接耳内的连接孔制造时精度要求提高，使用进气板连接耳和进气管连接耳内的连接孔作为径向定位点。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型使用射流管与混合管形式将两路气体进行混合，混合过程发生在气体高速运行时，混合充分，开关板方便地对装置进行开关操作，蘑菇塞、弹簧以及密封斜面的组合使用可以保证第一路气体没有通过装置时第二路气体也被自动关断，防止泄漏，整套装置结构小，便于移动。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的剖视结构示意图；

图2为图1中视图A的分解结构示意图；

图3为图1中的视图B；

图4为图2中的视图H-H；

图5为图2中的视图I-I；

图6为图2中的视图J-J；

图7为本实用新型主进气连接管、进气板的连接结构示意图；

图8为本实用新型支路进气连接管、蘑菇塞、弹簧、喉部支管的连接处结构分解示意图；

图9为图8中的视图M-M；

图10为本实用新型运行时的支路进气连接管、蘑菇塞、弹簧、喉部支管剖面结构图。

图中：1-射流管、11-进气板、111-进气口、112-中心柱、 113-进气板连接耳、114-第二O型圈槽、12-平直段、13-收缩段、2-混合管、21-喉部段、22-扩张段、23-装置出口、24-喉部支管、241-弹簧柱、242-连接杆、3-开关板、31-开关口、32- 定位孔、33-拨转头、4-主进气连接管、41-第一O型圈槽、42- 进气管连接耳、5-支路进气连接管、51-密封斜面、61-蘑菇塞、 611-锥形头、612-底柱、62-弹簧、71-连接套筒、72-连接螺栓、 91-第一O型圈、92-第二O型圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种射流式气体混合装置包括射流管1、混合管2和支路进气连接管5，射流管1与混合管2主轴线重合，射流管1包括平直段12、收缩段13，平直段12与收缩段13的大口径一端连接，混合管2包括喉部段21、扩张段22和装置出口 23，扩张段22小口径一端与喉部段21连接，扩张段22大口径一端设置装置出口23，收缩段13小口径一端插入喉部段21内，收缩段13与喉部段21固定连接，喉部段21侧面设有喉部支管 24，喉部支管24连接支路进气连接管5。

第一路气体从平直段12进入射流管1内，在收缩段13流速增大，从收缩段13尾口进入喉部段21内时速度最大，根据流体力学的相关特性，装置中，气体在喉部段21处的压强最小 (第一路气体初始压强不大流量较大时甚至在喉部段21形成低真空)，第二路气体接入支路进气连接管5，经由喉部支管24 进入到喉部段21内与第一路气体混合，喉部段21处气体流速很大，所以第一路气体和第二路气体混合得非常充分，之后流过扩张段22到装置出口，混合后的气体流过扩张段22时速度降低而压强升高，装置出口23后续可接远距离输送或直接使用。

如图2所示，平直段12远离收缩段13的一端设有进气板 11，射流式气体混合装置还包括开关板3、主进气连接管4，进气板11板端面垂直于射流管1轴线，主进气连接管4轴线与射流管1轴线重合，主进气连接管4与进气板11之间设置开关板 3，如图6所示，进气板11上设有进气口111、中心柱112、进气板连接耳113，进气口111圆周分布在进气板11板面上，中心柱112设置在进气板11中央，中心柱112凸起朝向主进气连接管4，进气板连接耳113设置在进气板11侧面，进气板连接耳113内设有连接用光孔，主进气连接管4朝向开关板3一侧的外圆柱端面上设有进气管连接耳42，进气板连接耳113和进气管连接耳42通过连接螺栓72固定连接，如图5所示，开关板3上设有开关口31、定位孔32、拨转头33，定位孔32位于开关板3中央，定位孔32套装在中心柱112上，开关口31以定位孔32为中心圆周分布，开关口31与进气口111数量及面积相同，拨转头33位于开关板3侧面，如图7所示，进气板连接耳113和进气管连接耳42之间还设有连接套筒71，连接套筒 71套装在连接螺栓72上，连接套筒71两端面分别抵靠住进气板连接耳113和进气管连接耳42。

由进气板11和主进气连接管4夹住的开关板3对进气通道起通断功能，开关板3中央的定位孔32套装在进气板11中央的中心柱112上，开关板3可绕射流管1轴线旋转，当圆周分布的开关口31和进气口111重合时第一路气体才能进入到射流管1内，当开关口31和进气口111均错开时第一路气体被截止，即不能进入射流管内，开关板3的旋转可通过操作人手动牵引拨转头33进行旋转，因为开关板3需要旋转来实现开关功能，而进气板11和主进气连接管4又需要通过各自的连接耳进行固定连接，如果进气板11和主进气连接管4完全夹紧开关板3，那么开关板3就不能旋转了，所以进气板连接耳113和进气管连接耳42之间的连接套筒71就为了固定连接的同时还能留有开关板3的旋转间隙，如图7所示。连接套筒71的长度略大于进气板11、开关板3、主进气连接管4完全贴合时连接耳之间的距离，连接套筒71的侧面也是拨转头33的限位杆，如图5、图6所示，设计四个开关口31和进气口111，圆周均布，那么开关口之间的角度距离就是45°，进气通道全开全关的拨转头行程角度即为45°，将连接耳的圆周角度分位设计为45°，就能方便地确定进气通道的开度，也能方便地进行全开全关操作。

如图4所示，主进气连接管4朝向开关板3的端面上设有第一O型圈槽41，进气板11朝向开关板3的端面上设有第二O 型圈槽114，第一O型圈槽41内设有第一O型圈91，第二O型圈槽114内设有第二O型圈92。第一O型圈91、第二O型圈92 位于各自的槽内，露出槽的部分与开关板3端面接触，起密封作用，防止第一路气体的进气管道上漏气，连接套筒71的长度设计要考虑密封情况，如图7所示，既保证开关板3有活动间隙以便旋转的同时又保证第一O型圈91、第二O型圈92与开关板3保持接触，第一O型圈91、第二O型圈92选用弹性较大材料制成的O型圈以便弹性补位充分

如图2所示，第一O型圈槽41和第二O型圈槽114为燕尾形O型圈槽。因为开关板3需要旋转，所以O型圈不能过分压紧与开关板3接触，开关板3运动时O型圈可能从矩形O型圈槽掉出，而O型圈安装在燕尾形槽内就不会掉出。

如图8、图10所示，喉部支管24远离混合管2的一端设有连接杆242和弹簧柱241，弹簧柱241轴线与喉部支管24轴线重合，如图9所示，弹簧柱241通过若干连接杆242固定到喉部支管24内壁上，支路进气连接管5与喉部支管24通过螺纹连接，支路进气连接管5与喉部支管24之间设有蘑菇塞61和弹簧62，蘑菇塞61包括锥形头611和底柱612，锥形头611为圆台结构，锥形头611的侧面为斜面，底柱612固定在锥形头 611大底端面的中央，弹簧62安装在弹簧柱241上，蘑菇塞61 安装在弹簧62上，底柱612穿入弹簧62内，支路进气连接管5 的管内壁上设有密封斜面51，密封斜面51为锥形面，密封斜面 51轴线与支路进气连接管5轴线重合。

蘑菇塞61下部安装在弹簧62上，锥形头611的斜面向上可以抵靠住支路进气连接管5的密封斜面51实现单向密封，当第一路气体被截断后(即第一路气体不进入装置，装置不工作)，为了防止支路进气连接管5进入气体，锥形头611由下部的弹簧62向上顶紧，支路进气连接管5所连接的第二路气体与喉部段21的压力差需要大于弹簧62弹力才能进入装置内，而弹簧 62弹力可以通过压紧程度进行调整，一般将与装置出口23处的压差较小的气体作为第二路气体接在支路进气连接管5上，将压力较高或所需流量较大的气体作为第一路气体接在主进气连接管4上；当装置工作时，主进气连接管4有气体进入到喉部段21时，喉部段21压力较低，支路进气连接管5的第二路气体与喉部段21气体压差较大，第二路气体就可以顶开锥形头 611从而进入装置内进行混合。

如图2、图3所示，收缩段13与喉部段21焊接固定，进气板11与平直段12焊接固定。收缩段13与喉部段21、进气板11与平直段12均需要固定，而如果是一块原材料进行若干加工获得一体型部件的话加工工艺就太过复杂了，所以分开加工后组装到一起是工艺性好的方法，此外收缩段13与喉部段21、进气板11与平直段12也不是需要拆卸的场合，所以直接分体加工后焊接固定是最简单高效的加工制造手段。

如图7所示，连接螺栓72为铰制孔螺栓。因为主进气连接管4与进气板11之间夹有开关板3，所以不方便设置止口等特征进行管对中定位，而不进行对中定位安装的话又不好保证进气部分的流畅性，批量生产的装置外形也可能会进气部分安装尺寸不一，所以连接螺栓72使用铰制孔螺栓，进气板连接耳113 和进气管连接耳42内的连接孔制造时精度要求提高，使用进气板连接耳113和进气管连接耳42内的连接孔作为径向定位点。

本装置使用过程是：将混合气流量大的第一路气体接入主进气连接管4，将第二路气体接入支路进气连接管5，旋开开关板3使第一路气体穿过射流管1进入混合管2内，第二路气体被“吸入”混合，混合后的气体从装置出口23排出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

设计图

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