專利名稱：動(dòng)力混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力混合器。
空腔傳遞式混合器通常具有圓柱形幾何形狀，其是一般具有圓柱形的外表面且通常形成設(shè)備的轉(zhuǎn)子的內(nèi)部部件，和一般具有圓柱形的內(nèi)表面且通常形成設(shè)備的定子的外部部件。在兩個(gè)相對的圓柱表面上形成成排的空腔，成排的空腔沿軸向部分重疊，從而待混合的物料一般通過一個(gè)表面上的一排空腔中的一個(gè)空腔進(jìn)入另一個(gè)表面上的相鄰一排空腔中的一個(gè)空腔。這樣的常規(guī)圓柱形空腔傳遞式混合器一般包括實(shí)心的內(nèi)部轉(zhuǎn)子，其被容納在分體式的外部定子中，有必要將外部定子制成分體形式以便在外部定子上形成成排的空腔。內(nèi)部部件的最大外徑小于外部部件的最小內(nèi)徑，因此，將內(nèi)部轉(zhuǎn)子沿軸向插入外部定子中，便可相對方便地裝配混合器。然而，給定內(nèi)部和外部部件的尺寸，在兩個(gè)部件之間就會(huì)形成開口的環(huán)狀空間。
圓柱形的空腔傳遞式混合器存在一些問題。特別是，混合物料可不進(jìn)入空腔而直接通過兩部件之間形成的環(huán)形空間。對于粘性相對較低的物料，這個(gè)問題尤為突起。例如，當(dāng)不同粘性的物料混合時(shí)，粘性相對較低的物料可直接通過環(huán)形空間從而有效地短路空腔。
圓柱形的空腔傳遞式混合器還有一個(gè)問題是會(huì)產(chǎn)生不均勻傳送，引起軸后流或前流，從而產(chǎn)生滯流狀態(tài)，結(jié)果物料被積存或‘懸’在空腔中。當(dāng)混合活性物料時(shí)，這是一個(gè)突起的問題，從而會(huì)造成物料退化或不均勻的流速。
圓柱形空腔傳遞式混合器的又一個(gè)缺點(diǎn)是它不是自抽吸或自凈化的。假設(shè)通過空腔的物料流動(dòng)通道不能直接觀察到，很難確定物料沒有在空腔中積存。如果物料確實(shí)在空腔之一中積存，則除非將結(jié)構(gòu)的外部部件劈開，則很難清除干凈，并且，即便那樣也不容易清潔。
在外部部件的內(nèi)表面形成空腔很難實(shí)現(xiàn)，除非外部部件是可分開的，但那樣制造成本會(huì)很高。再者，假定為便于制造和清潔，外部部件一般來說是可分開的，則通過外部部件的接頭會(huì)發(fā)生泄漏。這些問題已嚴(yán)重制約了圓柱形空腔傳遞式混合器的應(yīng)用。
例如從美國專利號4,680,132可知，空腔傳遞式混合器可具有平面幾何形狀，其中，空腔在相對的平面上而非相對的圓柱面上形成。這種平面幾何形狀使得在相對表面上加工空腔和從空腔中清除積存物與圓柱形的幾何形狀相比較容易一些。有關(guān)物料繞行或積存在空腔中的問題仍然存在。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種動(dòng)力混合器，包括兩個(gè)繞預(yù)定軸能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，在兩部件之間限定了一流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道在待混合物料入口和出口之間延伸，其中，流動(dòng)通道限定在兩個(gè)部件的表面之間，每個(gè)表面限定了以預(yù)定軸為中心的一系列環(huán)形突起，所述表面這樣定位，即一個(gè)部件上形成的突起向著另一部件上形成的突起之間的空間延伸，每個(gè)表面上形成空腔以限定出橋接各個(gè)突起的流動(dòng)通道，在一個(gè)表面上形成的空腔相對于另一個(gè)表面上形成的空腔軸向偏移，且在一個(gè)表面上形成的空腔相對于另一個(gè)表面上形成的空腔軸向部分重疊，因此，在兩個(gè)表面之間從入口向出口移動(dòng)的物料在部分重疊的空腔之間傳送。
優(yōu)選的是，突起沿垂直于流動(dòng)通道的方向部分重疊，從而一個(gè)部件上的突起延伸進(jìn)另一部件上的突起之間的空間。對于這種布置，不存在線性連接兩個(gè)相對轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的入口和出口的自由環(huán)形空間。不論是否具有這種部分重疊，物料繞過突起內(nèi)限定的空腔的可能性與常規(guī)的空腔傳遞式混合器相比減小了。沿一個(gè)方向進(jìn)入空腔的物料被有效地改變方向后從該空腔中出來。并且，相鄰?fù)黄鹬械目涨槐蝗绱伺B，即待混合物料被強(qiáng)迫從一個(gè)突起上的一個(gè)空腔進(jìn)入相鄰?fù)黄鹕系囊粋€(gè)空腔傳遞，因此保證了待混合物料交替通過兩個(gè)部件上的空腔。這樣混合器就提供了高效和有效地分配混合作用。
每個(gè)突起內(nèi)部可具有一排沿圓周間隔開的空腔。每個(gè)空腔可以是部分球形或其它任何適于限定流動(dòng)通道的幾何形狀。另外，每個(gè)或者一些空腔可以被分流，從而沿著單個(gè)突起內(nèi)的空腔限定的流動(dòng)通道流動(dòng)的物料在從流動(dòng)通道出來之前被分成不同的流，或者在不同分支中的物料流被合并在一起。
每個(gè)突起可由側(cè)表面限定，每個(gè)側(cè)表面是由一直線或曲線繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)掃出的旋轉(zhuǎn)面。例如，每個(gè)突起的兩個(gè)側(cè)面其中之一可以限定以轉(zhuǎn)軸為中心的圓柱面。另一個(gè)側(cè)表面可垂直于轉(zhuǎn)軸。側(cè)表面可以這樣設(shè)置，即除形成空腔的地方之外，相鄰?fù)黄鹬g的間隙大體上在整個(gè)流動(dòng)通道上是恒定的。當(dāng)然也可有其它的表面配置，例如，由一條或多條曲線或者多于兩條直線掃出的旋轉(zhuǎn)面。
限定突起的部件表面一般為圓錐面，從而通過在平行于轉(zhuǎn)軸的方向上兩個(gè)部件之間的相對位移，突起的形狀使得內(nèi)部圓錐部件可置于外部圓錐部件之中。這種配置便于裝配，不必將一個(gè)部件分成兩半，并且易于加工和形成突起及在突起上加工空腔。在使用中可提供使兩部件發(fā)生軸向相對位移的裝置用于控制一般為圓錐表面間的間隔。一個(gè)表面可由中空的外部部件的內(nèi)表面形成，另一個(gè)表面可由實(shí)心的內(nèi)部部件的外表面形成，在外部部件上形成入口。或者，可與上述配置相反，內(nèi)部部件為中空的，在內(nèi)部部件上形成入口。兩個(gè)部件可形成一個(gè)雙圓錐，其中部件的第一部分從入口開始向外逐漸變尖，部件的第二部分向內(nèi)逐漸變尖直到出口。
相鄰的突起可限定不同數(shù)量、大小及形狀的空腔。至少一個(gè)部件支撐葉輪以便兩個(gè)部件相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能提供抽吸作用。
本發(fā)明也提供了一種使用上述裝置的混合方法，在相對較低的速度下作業(yè)以產(chǎn)生層流條件，可導(dǎo)致較好的分配和低應(yīng)力混合；在相對較高的速度下作業(yè)以產(chǎn)生湍流條件，可導(dǎo)致有效地分散混合。


圖18和19示出了另外兩個(gè)空腔構(gòu)形，其中，突起具有曲側(cè)邊而不是直側(cè)邊。
轉(zhuǎn)子1支撐四個(gè)突起12，其中每一個(gè)突起被限定在第一環(huán)狀平面13和第二圓柱面14之間，所述第一環(huán)狀平面13與軸10相垂直，所述第二圓柱面14與軸10同心。這樣，表面11和14為平行于軸10并繞軸旋轉(zhuǎn)的線掃出的轉(zhuǎn)動(dòng)面。同樣，表面9和13為垂直于軸10并繞軸旋轉(zhuǎn)的線掃出的轉(zhuǎn)動(dòng)面。
可以理解，在突起8和12的相對面之間將形成小的空隙。所述空隙不是線性的，因此，從入口6到出口7流動(dòng)的物料不隨著線性通道。除了這種一般構(gòu)造外，每個(gè)突起8和12還設(shè)置有一系列的空腔。為了避免圖1過分復(fù)雜，這些空腔在圖1中沒有示出，但在圖2至4中示出了這些空腔。
參照圖2，示出了限定每一突起12的一邊的平面13。在這些平面的每一個(gè)平面中，形成等間距的空腔排列。在最內(nèi)層突起中，形成六個(gè)空腔15。在下一個(gè)突起中，形成九個(gè)空腔16。在下一個(gè)突起中，形成十二個(gè)空腔17。在最外層的突起中，形成有十五個(gè)空腔18。每個(gè)空腔為部分球形，其排列的使每一空腔的外周正好穿過表面13的整個(gè)寬度和表面14的整個(gè)寬度延伸。
參照圖3，示出了在定子上形成的空腔和形成混合器入口6的中心孔。五個(gè)表面9圍繞入口延伸，在每個(gè)表面9上形成空腔排列。在最內(nèi)的排列中有三個(gè)空腔19，在下排列中有六個(gè)空腔20，再下排列中有九個(gè)空腔21，再下排列中有十二個(gè)空腔22，在最外面的排列中有十五個(gè)空腔23。所形成的每個(gè)空腔剛好穿過表面9的整個(gè)寬度和確定突起另一邊的表面11的整個(gè)寬度延伸。
圖4示出了兩個(gè)部件中各個(gè)空腔的相對配置。假定相鄰的突起限定了不同的空腔數(shù)目，當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過混合器的阻力最小的通道連續(xù)變化。因此，待混合的物料流經(jīng)復(fù)雜的通道，以確保充分的混合。
通過使待混合的物料受到集中的剪應(yīng)力作用，在沒有設(shè)置空腔的兩個(gè)相對轉(zhuǎn)動(dòng)的部件之間的空隙可導(dǎo)致高效率和有效的分散混合作用。調(diào)整轉(zhuǎn)子1和定子5的軸向相對位置(盡管在圖1的配置中不可能實(shí)現(xiàn))可對表面9和13之間的空隙進(jìn)行輔助控制，以便提供輔助調(diào)整控制機(jī)構(gòu)。這種調(diào)整將導(dǎo)致在相鄰部件的空腔之間傳送的物料承受不同水平的剪應(yīng)力。在制造中可進(jìn)行這種改變或通過提供一個(gè)控制一個(gè)部件相對另一個(gè)部件軸向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)從而在操作期間進(jìn)行改變。
經(jīng)過部件之間的空隙的物料的流動(dòng)通道由大多數(shù)物料的移動(dòng)支配，所述大多數(shù)物料穿過由一個(gè)部件上的突起中的一個(gè)空腔所限定的流動(dòng)通道到達(dá)由另一個(gè)部件上的相鄰?fù)黄鹕系囊粋€(gè)空腔所限定的流動(dòng)通道。這種作用防止了物料流經(jīng)混合器，并且不進(jìn)入由空腔所形成的流動(dòng)通道。
混合器包括距轉(zhuǎn)軸距離不同的分界面。這些表面對所要混合的物料施加不同的動(dòng)能可對物料提供原動(dòng)力，從而推動(dòng)物料通過混合器。結(jié)果起到了抽吸的作用，可減少物料卡在混合器內(nèi)的可能性。然而，可以理解，通過某些外部抽吸方法可強(qiáng)制物料徑向向內(nèi)流動(dòng)，轉(zhuǎn)換入口和出口，上述結(jié)構(gòu)可被顛倒。在這種情況下，固有的離心抽吸作用可提供背壓和更強(qiáng)的混合作用。這種配置的應(yīng)用可以是一個(gè)直列式(in-line)混合器，其中需要一定程度的后混合。
由空腔所確定的流動(dòng)通道可設(shè)置為一定的形狀以增加抽吸作用，所得到的推進(jìn)力可用于抽吸通過混合器的物料并在混合作業(yè)結(jié)束時(shí)清空混合器。結(jié)果，這種抽吸作用使得所述混合器既可用作直列式混合裝置，又可用作分批式混合裝置。
假定在其中形成突起和空腔的兩個(gè)部件的表面可沿一個(gè)軸接近，圖1到4所示的結(jié)構(gòu)相對較容易制造。
在所示的實(shí)施例中，流動(dòng)通道為部分球形，但應(yīng)理解，可提供不同形狀、尺寸和數(shù)量的具有曲邊或者橢圓邊的空腔。
假設(shè)在相鄰的兩個(gè)突起之間，通常根據(jù)圍繞轉(zhuǎn)軸的突起的節(jié)距圓的半徑，空腔的數(shù)量和/或尺寸和/或形狀有所變化，當(dāng)被混合的物料通過混合器時(shí)，就被強(qiáng)制分為不同的流。這就保證了相對較好的混合性能。每一個(gè)流動(dòng)通道都呈現(xiàn)出確定的入口區(qū)和出口區(qū)，以便物料從入口流向出口?？煽刂七@些入口和出口區(qū)的尺寸，以便在一個(gè)空腔內(nèi)、一排空腔內(nèi)或在空腔排之間有所不同。這種改變空腔入口和出口相對尺寸的能力可調(diào)節(jié)局部流動(dòng)特性，從而提供可變的流速和壓力。例如，減小由空腔所確定的流動(dòng)通道的局部橫截面積將會(huì)增加通過空腔的流速并減小其壓力。在入口和出口之間改變相對尺寸的能力還可使從相對大的出口流出的物料強(qiáng)制流入由下游空腔所確定的相對較小的入口從而被進(jìn)一步細(xì)分。這就會(huì)使得分布和分散特征得到調(diào)整和達(dá)到最佳狀態(tài)。通過使單個(gè)空腔在其入口和出口之間分流可加強(qiáng)這種效果。這樣許多入口可連接到一個(gè)單一出口，或單個(gè)入口可連接到多個(gè)出口。通過集合流經(jīng)相鄰空腔之內(nèi)或相鄰空腔之間的單個(gè)空腔的物料流可進(jìn)一步增強(qiáng)分布混合作用。
在圖1至4的實(shí)施例中，表面9和11互相垂直，同樣，表面13和14也互相垂直。然而，也可為其它的配置，例如，如圖5所示，其中表面11和14大體上為以軸10為中心的錐形體的截頭圓錐面。利用這樣的配置，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的相對軸向位移既改變了表面11和14之間的間距，也改變了表面9和13之間的間距。
在圖6所示的選擇配置中，與圖1所示的單體圓錐配置相比，可具有雙圓錐配置，其中，入口6和出口7均與轉(zhuǎn)軸10鄰接。然而，在這種配置中，一般要求定子是可分開的，如沿線24分開。
與常規(guī)的空腔傳遞式混合器相比，本發(fā)明的混合器具有各種優(yōu)點(diǎn)。具體而言，突起限定了許多互相傾斜的表面，這些表面保證了在兩個(gè)互相轉(zhuǎn)動(dòng)的部件之間的空腔內(nèi)轉(zhuǎn)送。突起限定了許多切削刃，并且在兩個(gè)部件之間沒有開口的環(huán)形空隙，保證了待混合的物料得到有效的混合。如果需要，可實(shí)現(xiàn)低湍流/低剪應(yīng)力的內(nèi)部空腔傳送。同樣，若需要，可實(shí)現(xiàn)高湍流/高剪應(yīng)力的內(nèi)部空腔傳送。利用本發(fā)明的混合器，設(shè)置大體為圓錐形的結(jié)構(gòu)，每個(gè)突起上的空腔的數(shù)量和/或大小、和/或形狀不同，當(dāng)物料通過混合器時(shí)相鄰?fù)黄鸬目涨恢g的差異可保證物料通過相鄰的突起時(shí)被強(qiáng)制分成不同的流。然而，應(yīng)該理解，也可提供大體為圓柱形或平面的結(jié)構(gòu)，在這種配置的相鄰的突起中也具有不同數(shù)目、尺寸和形狀空腔。在制造時(shí)或在使用時(shí)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸可方便地調(diào)節(jié)剪切率和剪應(yīng)力。
如上所述，可使用不同的空腔形狀來調(diào)節(jié)特性。例如可選擇空腔形狀來使離心抽吸作用最大化，甚至將空腔彎曲成常規(guī)離心泵的葉片形狀。為了優(yōu)化流速和壓力，以及提高連續(xù)突起之間的分散混合的程度，也可選擇空腔形狀來優(yōu)化任何單個(gè)空腔內(nèi)的渦流形成和這些渦流之間的相互作用。在相鄰的突起之間可設(shè)置空隙，以保證形成附加混合區(qū)，產(chǎn)生多個(gè)渦流。這可通過省去突起之一來實(shí)現(xiàn)，例如，從圖1的實(shí)施例的中心部分省去一個(gè)突起。換一種方案，可形成一些沒有空腔的突起，或在相鄰?fù)黄鹬g的槽中形成空腔，而不是如實(shí)施例所示圍繞突起的尖端形成空腔。
緊湊的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)通過混合器的較低的壓降。通過離心抽吸作用可將混合器設(shè)計(jì)為優(yōu)化自清潔的設(shè)備。由于為錐形結(jié)構(gòu)，制造相對簡單?？商峁┱w結(jié)構(gòu)以避免密封分離部件所引起的問題。這種設(shè)計(jì)增加了機(jī)械強(qiáng)度，還可配備附加的注射口(如圖1的實(shí)施例的定子5中的開口，靠近定子的中心突起部分8)?？梢院芊奖愕貥?gòu)造適當(dāng)?shù)募訜?冷卻性能。盡管為了使結(jié)構(gòu)壓降最小化并提供抽吸作用，在錐形配置中優(yōu)選徑向向外流動(dòng)，但流動(dòng)方向是可逆的。轉(zhuǎn)子和定子二者之一或者兩者都是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。在某些結(jié)構(gòu)中，物料可方便地抽進(jìn)組裝件中，以便實(shí)現(xiàn)靜態(tài)混合作用。可能僅在特定的情況下才會(huì)出現(xiàn)將混合器用作靜態(tài)混合器的情形，例如，當(dāng)特定產(chǎn)品需要最小混合時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不用從生產(chǎn)線上或在生產(chǎn)過程中拆卸混合器。因此，作為靜態(tài)混合器，本發(fā)明的混合器可提供某些有用的附加功能。
圖7為裝有外葉輪的分批混合器的部分側(cè)視圖。安裝法蘭25使裝置能夠安裝在容器上，所述容器在使用中充滿待混合的物料。驅(qū)動(dòng)電機(jī)26安裝在法蘭25上并驅(qū)動(dòng)沿管狀支撐件28的軸線延伸的軸27。三根通過支架30支撐管28的支撐桿29支撐中空定子31，所述中空定子31限定了容納轉(zhuǎn)子32的向上展寬的圓錐表面。
參照圖8，圖8更詳細(xì)地示出了轉(zhuǎn)子和定子的結(jié)構(gòu)。定子31限定入口33，通過入口33可接近轉(zhuǎn)子32的底面。轉(zhuǎn)子支撐著葉片34。定子31和轉(zhuǎn)子32兩者都限定四個(gè)圓環(huán)突起，在每一個(gè)圓環(huán)上形成空腔35。轉(zhuǎn)子32用螺釘36固定到軸27上。軸27穿過安裝在平板38上的密封部分37和安裝在支撐板40上的軸承39而延伸，所述平板38本身由管28密封地支撐，所述支撐板40本身受到從平板38伸出的桿41的支撐。
當(dāng)圖8所示的組裝件浸入到流體中，且轉(zhuǎn)子受到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，除了突起和空腔的相互作用所產(chǎn)生的力外，葉片34提供了附加的抽吸力。
圖9和10示出了定子和轉(zhuǎn)子的構(gòu)造，圖11示出了所述兩個(gè)部件互相重疊的方式。由此可以看出，突起和空腔的布置大體上與圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例的布置相同。
在圖7到11所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子包括有外部葉輪。圖12和13所示的本發(fā)明的實(shí)施例示出了包括內(nèi)部葉輪的選擇配置。
參照圖12，中空圓錐定子42安裝在支撐桿43上，轉(zhuǎn)子44受軸45的驅(qū)動(dòng)。定子42限定了三個(gè)突起，每個(gè)突起中形成部分球形的空腔46。轉(zhuǎn)子44形成兩個(gè)突起，每一個(gè)突起也形成空腔46。轉(zhuǎn)子44的面向下的中心部分支撐四個(gè)葉片47，用于促使物料從定子上形成的入口流向定子上形成的出口。
現(xiàn)在參照圖14，此圖示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，圖12的例子中的轉(zhuǎn)子和定子的結(jié)構(gòu)已經(jīng)翻轉(zhuǎn)。因此，在圖14的實(shí)施例中，中空圓錐定子50支撐在管51上，驅(qū)動(dòng)軸52穿過所述管51，用于驅(qū)動(dòng)中空圓錐轉(zhuǎn)子53。定子50和轉(zhuǎn)子53兩者都大體為圓錐形，定子50的內(nèi)表面上形成三個(gè)突起，其中每個(gè)突起上形成空腔54，轉(zhuǎn)子53的外表面也形成三個(gè)突起，其中每個(gè)突起上也形成空腔54。當(dāng)圖14的組裝件浸入流體中并且轉(zhuǎn)子53受到軸52的驅(qū)動(dòng)時(shí)，流體經(jīng)由定子上的入口55和轉(zhuǎn)子上的入口56被抽吸并經(jīng)過空腔54被抽到轉(zhuǎn)子53的徑向外邊沿。
圖15為根據(jù)本發(fā)明的包括有混合器57的連續(xù)抽吸配置的示意圖，結(jié)構(gòu)類似于圖1的結(jié)構(gòu)，通過聯(lián)軸器59由電機(jī)58驅(qū)動(dòng)。將待混合的物料置于入口60并由混合器抽吸到出口61。
如上所述，盡管在在本發(fā)明的所有上述實(shí)施例中，均在突起中形成部分球形結(jié)構(gòu)的空腔，但也可為其它構(gòu)造的空腔，如圖16和17所示的空腔。在圖16的配置中，示出了大體為圓錐形的包括四個(gè)突起的定子結(jié)構(gòu)，其中每一個(gè)突起上都具有形在其內(nèi)的規(guī)則地間隔開的直側(cè)邊的但逐漸變細(xì)的成槽62形式的空腔排列，。每一槽62的底部可以是直的或彎曲的。例如，若每一槽的底部為直的，所述底部應(yīng)與轉(zhuǎn)子軸傾斜45度。若每一槽的底部為彎曲的，所述底部應(yīng)確定部分圓柱面。若是后者，通過這樣配置的軸剖面與圖1所示的剖面相同。然而，若槽的底部為直的，其軸向剖面圖除了將表示部分球形凹底部的曲線替換為由直線表示的每一空腔外，其余都與圖1的剖面相同。應(yīng)該理解，圖16所示的結(jié)構(gòu)一般與具有匹配的突起和空腔配置的轉(zhuǎn)子一起使用。
除了槽62具有曲側(cè)邊而非直側(cè)邊以外，圖17所示的配置與圖16的配置相同。在圖16和17的實(shí)施例中，槽逐漸變細(xì)并相對徑向成一定角度。這將影響裝置的抽吸作用。更一般而言，所設(shè)計(jì)的空腔的具體形狀可影響裝置的各種特性。在所有上述實(shí)施例中，每一空腔確定了具有確定的入口區(qū)和出口區(qū)的流動(dòng)通道。入口區(qū)和出口區(qū)的大小可不同，例如，在同一排中的空腔之間，或在相鄰的排之間，或在單個(gè)空腔的入口和出口區(qū)之間。選擇不同的入口和出口區(qū)域的尺寸和配置可使設(shè)計(jì)者有選擇地確定局部流動(dòng)特性，以便提供所希望的特性，如不同的流速和壓力。例如，減小局部流動(dòng)通道的橫斷面積可增加通過流動(dòng)通道的流速并減小流動(dòng)通道的壓力。作為另一個(gè)例子，在相鄰排列的空腔中從相對大的出口區(qū)域流到相對小的入口區(qū)域的物料可產(chǎn)生更細(xì)分流。
參照圖16和17，可以看出，槽逐漸變細(xì)，從而使每一個(gè)槽形成了相對窄的入口區(qū)域和相對寬的出口區(qū)域。當(dāng)物料經(jīng)過槽時(shí)，這將導(dǎo)致物料的壓力增加和速度減小。此外，槽向后掃可起到渦輪葉片的作用，以便將物料沿徑向向外拋從而加強(qiáng)抽吸作用。
在所有上述實(shí)施例中，形成空腔的突起的圓環(huán)表面可看作由繞裝置的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的直線掃出的。然而，在另一種可選擇的配置中，突起由假想的曲線掃描而成而非由假想的直線所掃描，圖18和19示出了這種構(gòu)造。
參照圖18，定子63限定了四個(gè)突起，在其中的每一個(gè)突起上形成一排空腔64。轉(zhuǎn)子65限定了四個(gè)圓環(huán)突起，在其中每一個(gè)突起上形成空腔66。每個(gè)空腔64具有部分球形的底部，位于兩個(gè)圓環(huán)曲面67和68確定的突起上。作對對照，盡管每個(gè)空腔66具有部分球形的底部，但每個(gè)空腔66位于由單個(gè)連續(xù)曲面69所確定的突起上。
參照圖19，設(shè)備的一個(gè)部件的兩個(gè)突起具有在其內(nèi)部形成的空腔70，而由設(shè)備的另一部分所確定的三個(gè)突起具有在其內(nèi)形成的空腔71。每個(gè)空腔70和71具有部分球形的底部和上表面，所述上表面是由單個(gè)圓弧繞轉(zhuǎn)軸72轉(zhuǎn)動(dòng)形成的旋轉(zhuǎn)面。
應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的混合裝置可與附助裝置結(jié)合使用，如在混合前將物料切成更小塊的裝置。例如，可在圖14的實(shí)施例中的中空內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)件正下方的區(qū)域引進(jìn)在所述區(qū)域切割物料的裝置。
本發(fā)明的裝置是通用的，并可有各種不同的應(yīng)用。例如，該裝置可用于所有流體到流體的混合及流體到固體的混合，包括表現(xiàn)出類似流體流動(dòng)特性的固體。流體可以是以單流或多流傳送的液體和氣體。該裝置可用于所有的分散和分布混合操作，包括如乳化、均化、混合、溶入、懸浮、溶解、加熱、減小尺寸、反應(yīng)、加濕、水合、混氣和氣化。該裝置可用于分批操作或連續(xù)(流線)操作。因此，該裝置可用來替換常規(guī)的空腔傳遞式混合器，或替換標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)高剪應(yīng)力混合器。該裝置還既可家用又可工業(yè)應(yīng)用。
該裝置所能實(shí)現(xiàn)的性能水平遠(yuǎn)高于現(xiàn)有混合器的當(dāng)前狀態(tài)的性能水平。就粒子尺寸減小(流體和/或固體)的程度和速率，以及混合速率，尤其是將粉狀物混入到液體中的速率而言，性能更為優(yōu)越。
本發(fā)明的裝置在工業(yè)上應(yīng)用的例子如散裝化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品、石化產(chǎn)品、農(nóng)用化學(xué)品、食品、飲料、藥學(xué)、保健產(chǎn)品、個(gè)人保健品、工業(yè)和家用保健產(chǎn)品、包裝、油漆、聚合體、水和廢品處理。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力混合器，包括兩個(gè)圍繞預(yù)定的軸能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，兩部件之間限定了一流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道在待混合物料入口和出口之間延伸，其中，所述流動(dòng)通道限定在兩個(gè)部件的表面之間，每個(gè)表面上限定了一系列以預(yù)定軸為中心的環(huán)形突起，所述表面這樣定位，即由一個(gè)部件限定的突起向著由另一部件限定的突起之間的空間延伸，每個(gè)表面上形成有空腔以限定出橋接突起的流動(dòng)通道，在一個(gè)表面上形成的空腔相對于另一個(gè)表面上形成的空腔軸向偏移，且在一個(gè)表面上形成的空腔相對于另一個(gè)表面上形成的空腔軸向部分重疊，從而在所述表面之間從入口向出口移動(dòng)的物料在部分重疊的空腔之間傳送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其特征在于，由一個(gè)部件限定的突起伸到由另一部件限定的突起之間的空間內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合器，其特征在于，每個(gè)突起上形成有沿圓周分隔的空腔排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的混合器，其特征在于，所述空腔是部分球形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的混合器，其特征在于，所述空腔是直側(cè)邊的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的混合器，其特征在于，所述空腔是曲側(cè)邊槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的混合器，其特征在于，至少一個(gè)空腔被分支，從而進(jìn)入空腔的物料流被分成單獨(dú)的流，或者進(jìn)入空腔的單獨(dú)的物料流被合并為單個(gè)的流。
8.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于每個(gè)突起被限定在兩個(gè)側(cè)表面之間，其中每個(gè)側(cè)表面是由一直線繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)掃出的旋轉(zhuǎn)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合器，其特征在于所述兩個(gè)側(cè)表面中的一個(gè)是以轉(zhuǎn)軸為中心的圓柱面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的混合器，其特征在于所述兩個(gè)側(cè)表面中的一個(gè)垂直于轉(zhuǎn)軸。
11.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于兩部件限定突起的表面大體是圓錐面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合器，其特征在于一個(gè)表面由中空的外部部件的內(nèi)表面確定，另一個(gè)表面由內(nèi)部部件的外表面確定，入口被限定在外部部件內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合器，其特征在于一個(gè)表面由中空的外部部件的內(nèi)表面確定，另一個(gè)表面由中空的內(nèi)部部件的外表面確定，入口限定在內(nèi)部部件內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11，12或13所述的混合器，其特征在于所述混合器包括用于使兩部件沿軸向相對移動(dòng)的裝置，以控制大體為圓錐形的表面之間的間隔。
15.根據(jù)權(quán)利要求11，12或13所述的混合器，其特征在于所述部件的第一部分從入口向外逐漸變尖，所述部件的第二部分向內(nèi)逐漸變尖直到出口。
16.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于相鄰的突起包括數(shù)量不同的空腔。
17.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于相鄰的突起包括大小不同的空腔。
18.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于相鄰的突起包括形狀不同的空腔。
19.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的混合器，其特征在于至少一個(gè)部件支撐葉輪，以便兩個(gè)部件相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提供抽吸作用。
20.一種使用前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置的混合方法，在相對較低的速度下作業(yè)以產(chǎn)生層流條件，所述條件導(dǎo)致較好的分配和低應(yīng)力混合。
21.使用權(quán)利要求1-19中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置混合的方法，其特征在于在相對較高的速度下作業(yè)以產(chǎn)生湍流條件，可導(dǎo)致有效地分散混合。
22.一種參照附圖1-4，5，6，7-11，12-13，14，15，16，17，18或19基本上如前所述的動(dòng)力混合器。
全文摘要
一種動(dòng)力混合器，包括兩個(gè)圍繞預(yù)定的軸能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，兩部件之間限定了一流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道在待混合物料入口和出口之間延伸，其中，所述流動(dòng)通道限定在兩個(gè)部件的表面之間，每個(gè)表面上限定了一系列以預(yù)定軸(10)為中心的環(huán)形突起(8，12)，所述表面這樣定位，即由一個(gè)部件限定的突起向著由另一部件限定的突起(12)之間的空間延伸，在每個(gè)突出(8，12)上至少形成一個(gè)空腔以限定出橋接突起的流動(dòng)通道。盡管每個(gè)部件可以是圓柱形的或平面的，每個(gè)部件一般可是圓錐形的，在兩個(gè)部件上設(shè)置部分重疊的突出。
文檔編號B01F7/00GK1473069SQ0181863
公開日2004年2月4日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月10日
發(fā)明者克里斯托弗·約翰·布朗, 克里斯托弗 約翰 布朗 申請人:梅爾斯特羅姆高級處理技術(shù)有限公司