專利名稱：混合和接著噴射液體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備由多種液體成分組成的自身快速固化的混合物和接著噴射此自身固化混合物的設(shè)備。
在有些化學(xué)領(lǐng)域提出的問(wèn)題是，應(yīng)由低粘度的液體混合物生成大體球狀顆粒的固體或凝膠。
例如在DE-A-2103243中詳細(xì)討論了在例如由水玻璃制備水凝膠時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。通常對(duì)于許多方法由于結(jié)殼的危險(xiǎn)給生產(chǎn)中為達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)行方式帶來(lái)困難。
在DE-A-2103243中為制備水凝膠采用了一種方法，其中首先形成在這種情況下通過(guò)凝膠化自身迅速固化的混合物，然后借助氣態(tài)介質(zhì)將它直接經(jīng)噴嘴噴入沉降塔內(nèi)，形成的液滴在下降期間固化。若如在這種情況下那樣固化是化學(xué)地進(jìn)行的，則有必要將原材料盡可能均勻地迅速混合和噴射，以便不會(huì)堵塞住設(shè)備。但在液滴內(nèi)的反應(yīng)也應(yīng)大體均勻地在噴霧塔內(nèi)沿給定的高度繼續(xù)進(jìn)行，以便獲得盡可能均質(zhì)的產(chǎn)品。
DE-A-2103243中公開(kāi)了一種制備水凝膠的設(shè)備，它的特征在于設(shè)有一個(gè)優(yōu)選地用圓柱管構(gòu)成的混合室，混合室有沿其長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)的原材料液體的進(jìn)口，并在其上游端將端部封閉，其下游端終止在一噴嘴出口中。在這種設(shè)備中重要的是在混合室內(nèi)避免逆向混合和棱邊。為此只設(shè)一個(gè)噴嘴口，所以，或每個(gè)混合室只能混合很小的量，或如在上述文件中列舉的例子那樣噴嘴必須產(chǎn)生一個(gè)例如扇形的射流，然后射流再裂解成滴。這種方法的缺點(diǎn)在于，或在第一種情況下這樣一種混合和噴射設(shè)備的產(chǎn)量很小，或在第二種情況下滴的半徑分布范圍比較大，這對(duì)于可能的后續(xù)工序是不利的。此外，難以控制液滴尺寸的變化。
若尤其是凝膠滴應(yīng)實(shí)施化學(xué)的后處理，往往重要的是獲得一種范圍狹窄的液滴半徑分布，因?yàn)榈蝺?nèi)的擴(kuò)散時(shí)間與液滴半徑成平方關(guān)系。
因此本發(fā)明的目的是提供一種制備由多種液體成分組成的自身迅速固化的混合物和接著噴射此本身會(huì)固化的混合物的設(shè)備，它允許能大量生產(chǎn)基本上球狀的液滴的半徑分布范圍小的滴。
此外，此設(shè)備還應(yīng)提供具有盡可能一致的材料性質(zhì)的液滴。
除此以外，此設(shè)備應(yīng)在萬(wàn)一被堵塞的情況下能便于清理。
還有，此設(shè)備應(yīng)允許方便地變換成不同的液滴半徑。
為達(dá)到此目的通過(guò)一種制備由多種液體成分組成的自身快速固化的混合物并接著噴射此自身會(huì)固化的混合物的設(shè)備，它的特征在于，此設(shè)備包括一個(gè)液體分配器和N個(gè)與液體分配器連接的生成液滴的噴嘴；以及，液體分配器與混合室連接并將來(lái)自混合室的混合物流在基本上在流動(dòng)中沒(méi)有逆向混合或死區(qū)的情況下均勻分配給噴嘴，所以分流在液體分配器內(nèi)的停留時(shí)間基本相同。
由從屬權(quán)利要求可知優(yōu)選的設(shè)計(jì)。
在這里，混合室、液體分配器和噴嘴應(yīng)按這樣的方式連接，即應(yīng)形成盡可能少的棱邊，因?yàn)樗鼈兛赡苁窃斐山Y(jié)殼的誘因。通過(guò)使液體分配器沒(méi)有明顯的逆向混合和沒(méi)有明顯的死區(qū)，保證在液體分配器內(nèi)不會(huì)形成任何具有已固化物質(zhì)的區(qū)域并因而沒(méi)有堵塞。
在這里，在混合室內(nèi)和在液體分配器內(nèi)的停留時(shí)間始終與直至混合物固化的時(shí)間相調(diào)諧。設(shè)備的尺寸與自身固化的混合物的特性有很大的關(guān)系。對(duì)于混合物的每一種成分至少設(shè)一個(gè)進(jìn)口，不過(guò)也可以采用多個(gè)進(jìn)口。在加入最后一種為反應(yīng)所必需的成分后在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間無(wú)論如何必須少于固化時(shí)間。于是混合室的尺寸可根據(jù)在設(shè)備中預(yù)定的停留時(shí)間和需要的產(chǎn)量決定。噴嘴的數(shù)量基本上按產(chǎn)量和所要求的液滴尺寸確定，當(dāng)給定噴嘴口典型地在0．5與5mm之間時(shí)，主要取決于混合物從噴嘴排出時(shí)刻的雷諾數(shù)和表面張力以及流動(dòng)速度。噴嘴應(yīng)按這樣的方式排列，亦即它們彼此的距離及其方向選擇為，使噴射后形成的液滴不相撞和不可能形成較大的液滴。
通常設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)為能產(chǎn)生高的流動(dòng)速度，以避免在設(shè)備壁上沉積。
嘖嘴優(yōu)選地通過(guò)粉碎基本上層流的波面產(chǎn)生液滴，因?yàn)檫@樣做可以生成范圍很窄的液滴半徑分布。由此形成的對(duì)流動(dòng)發(fā)生影響的條件應(yīng)在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)考慮。
按本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)使用將自身固化的混合物分布為N個(gè)相同分流并進(jìn)一步引向嘖嘴的液體分配器以及使用生成液滴的噴嘴，可同時(shí)獲得高的產(chǎn)量和范圍狹窄的液滴半徑分布。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)榉至魍瑫r(shí)從一個(gè)較大的混合流中提取，使生成的液滴的物料性質(zhì)實(shí)際上相同，所以制成的產(chǎn)品比在多個(gè)不同的混合一噴射設(shè)備中通過(guò)噴射造成的產(chǎn)品要均勻得多。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)源自于各分流的停留時(shí)間相同，也就是說(shuō)，各分流在液體分配器內(nèi)停留時(shí)間的差別遠(yuǎn)小于保持到對(duì)流動(dòng)特性并因而對(duì)液滴生成有重大影響的粘度增大的時(shí)間，其結(jié)果是使產(chǎn)品的性質(zhì)均勻，亦即導(dǎo)致在各噴口處自身固化的混合物有相同的性質(zhì)。
優(yōu)選地噴嘴是相同的；因此液體分配器優(yōu)選地設(shè)計(jì)為使得在噴嘴處存在基本相同的流動(dòng)特性(亦即壓力、速度、層流性等)。由于在相同的噴嘴處流動(dòng)特性的一致性，所以各噴嘴的液滴半徑分布基本相同，所以在高產(chǎn)量的同時(shí)可在總體上獲得一種范圍特別窄的液滴半徑分布。
混合室優(yōu)選地由一根具有至少兩個(gè)沿其長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)的進(jìn)口孔的圓柱管構(gòu)成，它在其上游端將端部封閉。進(jìn)口孔沿管軸向的間距在0與50cm之間，優(yōu)選地在1與20cm之間，特別優(yōu)選地在2與5cm之間。
這種混合室很容易制造而且?guī)缀鯖](méi)有流動(dòng)的逆向混合或死區(qū)，由此避免了在其中已使固化進(jìn)一步發(fā)展的混合區(qū)；所以保證持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。
混合室也可以取代相同的液體通過(guò)它們流入的多個(gè)進(jìn)口孔而有一些縫，液體可經(jīng)這些縫流入。
優(yōu)選地在此混合室內(nèi)至少最上面的那個(gè)進(jìn)口與管子成切向延伸，而在它下面的那些進(jìn)口與管子成軸向延伸，以保證原材料流更好地混合。在最下面的那個(gè)切向進(jìn)口下方的那些進(jìn)口優(yōu)選地位于離切向進(jìn)口小的間距處，在那里由切向進(jìn)口產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)還沒(méi)有因摩擦而消失并因而借助渦流造成良好的攪動(dòng)，但又沒(méi)有發(fā)生逆向混合。
然而，對(duì)混合而言必需的渦流不應(yīng)導(dǎo)致逆向混合。因此對(duì)于一個(gè)給定的流量管子橫截面積優(yōu)選地寧可選得小，以獲得高的對(duì)流的流速并因而避免可能的逆向混合。
此外，混合室沿下游方向可包含一個(gè)后混合區(qū)，在此區(qū)內(nèi)為良好混合所需的渦流可以消減和／或固化反應(yīng)可能已在一定程度上發(fā)生。
優(yōu)選地液體分配器包括一個(gè)外部液體分配體和一個(gè)壓入此外部液體分配體內(nèi)的內(nèi)部液體分配體和N個(gè)必要時(shí)相同的噴嘴，其中，外部液體分配體有一個(gè)與混合器連接的進(jìn)口通道和一個(gè)從此進(jìn)口通道出發(fā)的空腔，以及，壓入外部液體分配體空腔內(nèi)的內(nèi)部液體分配體在此空腔的范圍內(nèi)有與此外部液體分配體的空腔相同的形狀；以及，在內(nèi)部液體分配體的周緣或在空腔的表面上分布有N個(gè)槽，它們從空腔上游端延伸到在槽下游端處的噴嘴；以及，噴嘴或處于外部液體分配體內(nèi)或處于內(nèi)部液體分配體內(nèi)。
因此，內(nèi)部液體分配體準(zhǔn)確地配合在外部液體分配體的空腔內(nèi)并壓入其中，從而密封液體分配器，使混合物只能通過(guò)槽流動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，在液體分配器中的槽可在具有高精度的情況下方便地制成。由于這種高精度又可以更好地保證分流的一致性。
若槽和噴嘴處于不同的液體分配體內(nèi)，則重要的是應(yīng)保證噴嘴進(jìn)口與槽非常良好地重合，從而不產(chǎn)生任何流動(dòng)阻力。
為了盡可能避免出現(xiàn)棱邊，有利的是使外部液體分配體與混合室互相直接連接，或優(yōu)選地由一個(gè)毛坯制成。若混合室由一圓柱管構(gòu)成，則優(yōu)選地使管和進(jìn)口通道直徑相同以及它們的軸線互相平行。
由于同樣的原因，有利的是液體分配體包含嘖嘴也包含槽，也就是說(shuō)，從槽出發(fā)，從相應(yīng)的液體分配體引出恰當(dāng)?shù)膰娮炜凇?br> 噴嘴優(yōu)選地位于內(nèi)部液體分配體內(nèi)，因?yàn)樗鼪](méi)有空腔并因而通常更便于加工。
出自于同樣的理由，槽優(yōu)選地設(shè)在內(nèi)部液體分配體的周緣上。
當(dāng)內(nèi)部液體分配體有恰當(dāng)?shù)男螤顣r(shí)，尤其在槽是在外部液體分配體內(nèi)延伸的情況下，槽在其端部的口可起噴嘴的作用。
優(yōu)選地內(nèi)部液體分配體從空腔起一直延伸到進(jìn)口通道內(nèi)并在那里朝上游方向漸尖地結(jié)束，所以它在進(jìn)口通道內(nèi)便已將液流劈開(kāi)。由此可保證混合流特別均勻地分布和沒(méi)有逆向混合。
優(yōu)選地將在外部液體分配體內(nèi)的空腔設(shè)計(jì)為沿下游方向不縮小，使內(nèi)部液體分配體可從外面必要時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓入外部液體分配體內(nèi)。在這種情況下特別有利的是，槽和噴嘴都設(shè)計(jì)在內(nèi)部液體分配體內(nèi)。采用這種結(jié)構(gòu)可例如為了維護(hù)或?yàn)榱烁淖円旱蔚某叽缍阌诜纸獯艘后w分配器。
為了使混合流能盡可能均勻地和使分流有相同停留時(shí)間地分布，液體分配器優(yōu)選地有按照預(yù)定的噴嘴數(shù)N的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。更準(zhǔn)確地說(shuō)，空腔有繞一根與進(jìn)口通道方向平行的對(duì)稱軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，所以通過(guò)對(duì)稱旋轉(zhuǎn)，噴嘴的位置可以互換，以及從一個(gè)在進(jìn)口通道下游端處垂直于對(duì)稱軸的面出發(fā)沿對(duì)稱軸一直延伸到分配體的端部。因此，在有N個(gè)噴嘴時(shí)，空腔的形狀例如可通過(guò)逐漸旋轉(zhuǎn)一個(gè)含一個(gè)噴嘴的具有角度為360°／N的扇形區(qū)多次360°／N后得出。壓入外部液體分配體空腔內(nèi)的內(nèi)部液體分配體，有與外部液體分配體的空腔相同的對(duì)稱性，以及在它壓入外部液體分配體空腔內(nèi)的部分有空腔的形狀，所以相應(yīng)地密封了進(jìn)口通道。但內(nèi)部液體分配體繼續(xù)朝上游方向漸尖地伸入進(jìn)口通道內(nèi)，以便一方面劈開(kāi)通過(guò)進(jìn)口通道流動(dòng)的總流動(dòng)，另一方面避免產(chǎn)生死區(qū)。槽從空腔的上游端延伸到噴嘴，并優(yōu)選地按對(duì)稱性分布。
優(yōu)選地槽以相同的間距分布在內(nèi)部液體分配體的周緣上。于是噴嘴優(yōu)選地從槽位于內(nèi)部液體分配體外界面與空腔上游端之間的一個(gè)高度處的下游端開(kāi)始引向內(nèi)部液體分配器的外界面。
由于液體分配器的這種高度的對(duì)稱性，所以全部分流都是等量的并因而所有分流的流動(dòng)狀況及停留時(shí)間基本相同。這就導(dǎo)致在液體分配器內(nèi)范圍比較狹窄的總的滯留時(shí)間分布，并因而獲得非常均質(zhì)的產(chǎn)品。在所有噴嘴內(nèi)流動(dòng)狀況的一致性導(dǎo)致范圍狹窄的液滴半徑分布。
噴嘴口優(yōu)選地以一個(gè)銳邊終止，它保證形成和脫落一個(gè)個(gè)只有小的液滴半徑分散度的液滴。
優(yōu)選地內(nèi)部液體分配體上游以一尖端結(jié)束，以便達(dá)到無(wú)逆向混合地良好劈開(kāi)來(lái)自進(jìn)口通道的液流和獲得與此相關(guān)的停留時(shí)間分布。
空腔的橫截面積優(yōu)選地在其朝下游方向的全部長(zhǎng)度上不是縮小而只是增大。因?yàn)閮?nèi)部液體分配體也朝上游方向漸尖，所以它很容易從下面壓入外部液體分配體的空腔內(nèi)。因此為了進(jìn)行維護(hù)可方便地將它從液體分配器中取出。同理，通過(guò)更換內(nèi)部液體分配體，在不改變混合設(shè)備的情況下，方便地通過(guò)裝入唯一的另一個(gè)帶不同直徑噴嘴的內(nèi)部液體分配器，不需修改混合室便可改變液滴尺寸。
這種結(jié)構(gòu)方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)內(nèi)部液體分配體壓入外部液體分配體時(shí)它自動(dòng)定心，這就顯著簡(jiǎn)化了在生產(chǎn)設(shè)備中的更換或替換工作。
在這種情況下優(yōu)選地內(nèi)部液體分配體借助一個(gè)旋在外部液體分配體上的外加螺帽壓在外部液體分配體內(nèi)。這種固定方式允許既簡(jiǎn)單又可靠地固定內(nèi)部液體分配體。
在一種實(shí)施形式中，空腔的橫截面可以是等邊N角形。在這種情況下空腔優(yōu)選地有平截頭棱錐體的形狀。為保證盡可能均勻的液體分布和沒(méi)有死區(qū)，內(nèi)部液體分配器于是有一種與此平截頭棱錐體配合的棱錐體的形狀。
特別有利的是圓形橫截面的空腔，因?yàn)樗貏e容易并精確地制造，在這里空腔形狀優(yōu)選地是截圓錐體，它以進(jìn)口通道的直徑為端部結(jié)束。在這種情況下，同樣為了便于和準(zhǔn)確地加工，內(nèi)部液體分配體優(yōu)選地有一種配合在此截圓錐體內(nèi)的圓錐體的形狀。這種配置由于有高度的對(duì)稱性允許方便地但又非常精確地制造并因此在通道內(nèi)的停留時(shí)間和流動(dòng)條件方面有良好的一致性。
此設(shè)備可以用任何有足夠強(qiáng)度和必要時(shí)有耐腐蝕性能的材料制造。在材料方面例如可以涉及恰當(dāng)?shù)匿撚绕洳讳P鋼、玻璃、塑料或纖維增強(qiáng)塑料。還可設(shè)想設(shè)備的各部分用不同的材料制造。
為避免腐蝕和／或粘附污垢，設(shè)備的內(nèi)壁可加恰當(dāng)?shù)牟牧蠈?，例如搪瓷或防粘層如PTFE或PVDE。
此外，必要時(shí)為了能更好地控制固化速度可通過(guò)冷卻或加熱控制設(shè)備的溫度。為此目的，噴嘴可或設(shè)有加熱或冷卻套，或配備加熱或冷卻通道。
對(duì)于高產(chǎn)量的設(shè)備也可以設(shè)計(jì)為將多個(gè)按本發(fā)明的液體分配器串聯(lián)地前后連接，在這種情況下，所有的液體分配器內(nèi)，除沿下游方向最后一個(gè)串聯(lián)級(jí)的液體分配器外，噴嘴由恰當(dāng)?shù)耐ǖ来娌⑴c下一個(gè)液體分配器的進(jìn)口通道連接?？墒褂玫募?jí)的數(shù)量?jī)H受此限制，即，在混合室內(nèi)和各液體分配器內(nèi)總的停留時(shí)間必須保持為少于固化時(shí)間。
優(yōu)選地此設(shè)備用于制備凝膠。在這時(shí)應(yīng)當(dāng)注意選擇反應(yīng)物的輸入順序，使得不會(huì)形成固態(tài)成分。若例如通過(guò)改變pH值引起膠凝，則使pH改變的液體不應(yīng)作為最后一種反應(yīng)物加入，因?yàn)樗鼤?huì)在局部有較高的濃度和存在提前膠凝的危險(xiǎn)。按相反的順序輸入便沒(méi)有這種危險(xiǎn)。在這里特別優(yōu)選地是制備SiO2凝膠，優(yōu)選地由水玻璃生產(chǎn)SiO2水凝膠。噴嘴也可用于噴射原材料流，例如分散劑、溶劑或熔體。對(duì)此不需要使用混合段。
因此本發(fā)明同樣涉及一種噴射原材料流的設(shè)備，這種設(shè)備的特征在于，它包括一個(gè)液體分配器1′、7和N個(gè)與液體分配器1′、7連接的成滴的噴嘴9a、9b…；以及，液體分配器1′、7和N個(gè)噴嘴9a、9b…按這樣的方式布置和設(shè)計(jì)，即，使原材料流基本上在流動(dòng)中沒(méi)有逆向渦流或死區(qū)地在N個(gè)噴嘴處均勻分配，所以在液體分配器1′、7內(nèi)N個(gè)分流的停留時(shí)間基本相等。此設(shè)備可與在權(quán)利要求5、6、8、9、10、11、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24中公開(kāi)的特征組合。
在附圖中表示了按本發(fā)明的兩種實(shí)施形式并在下面詳細(xì)說(shuō)明。
其中

圖1通過(guò)按本發(fā)明的第一種混合-噴射設(shè)備的縱剖面；圖2通過(guò)圖1所示混合-噴射設(shè)備的另一個(gè)縱剖面；圖3在上部的管進(jìn)口所在高度通過(guò)圖1所示設(shè)備的橫截面；圖4通過(guò)圖1所示設(shè)備的內(nèi)部液體分配體的橫截面；以及圖5通過(guò)按本發(fā)明的第二種實(shí)施形式中內(nèi)部液體分配體的橫截面。
在圖1中，外部的圓柱形殼體1設(shè)有兩個(gè)沿其長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)的管進(jìn)口2和3。通過(guò)這些管進(jìn)口，組成混合物的成分經(jīng)通道10和11進(jìn)入設(shè)計(jì)為與殼體同軸的混合室4內(nèi)，混合室4的端面5是封閉的。
圖3表示了一個(gè)在混合室4的高度通過(guò)設(shè)備的橫截面。上部管進(jìn)口2通過(guò)切向通道10將第一種成分沿切向引入混合室4，所以通過(guò)它引入的成分具有渦流地流入混合室。如虛線所表示的，在它下面經(jīng)管進(jìn)口3和通道11軸向地加入第二種成分并尤其借助于第一種成分的渦流與之非常良好地混合。
如圖1所示，混合物從直接過(guò)渡為液體分配器進(jìn)口通道6的混合室4出口輸入液體分配器。外部液體分配器1′的空腔構(gòu)成一個(gè)截圓錐體，它的上游端終止在進(jìn)口通道6中。內(nèi)部液體分配體7由一相配的圓錐體構(gòu)成，它的上端一直延伸到進(jìn)口通道6內(nèi)。內(nèi)部液體分配體7被一個(gè)旋在外部液體分配體1′上的外加螺帽14壓在外部液體分配體1′中。因此，經(jīng)進(jìn)口通道6供入的混合物被分成相同的分流。
圖2表示通過(guò)此設(shè)備的另一個(gè)縱剖面，它包括槽8a和8b，它們?cè)趦?nèi)部液體分配體7的周邊內(nèi)延伸。槽8a和8b終止在相同的噴嘴9a和9b中，噴嘴使混合物形成液滴。在此視圖中看不到管進(jìn)口通道，因?yàn)樗鼈兲幱诹硪粋€(gè)剖切面內(nèi)。
圖4表示在噴嘴上方的一個(gè)高度處通過(guò)內(nèi)部液體分配體的橫截面。在此例中，除槽8a和8b外在周緣上還加工了另外六個(gè)槽8c至8h。它們通入相應(yīng)的沒(méi)有表示的噴嘴中，類似于噴嘴9a和9b的布局。槽將分流進(jìn)一步引向相應(yīng)的噴嘴，在那里它們以相同的流動(dòng)條件經(jīng)過(guò)相同的停留時(shí)間后被噴射形成液滴。
圖5表示按本發(fā)明的第二種實(shí)施形式橫截面，其中，空腔并因而內(nèi)部液體分配體12的橫截面構(gòu)成一規(guī)則的八角形。槽13a-13h與內(nèi)部液體分配體的邊中點(diǎn)相交。此內(nèi)部液體分配體本身有棱錐體的形狀。
例1為了生產(chǎn)滴狀的SiO2水凝膠，采用按第一種實(shí)施形式的混合噴嘴?；旌鲜业闹睆綖?mm，混合室加上液體分配器的長(zhǎng)度為100mm。第一個(gè)切向進(jìn)口直徑為1mm，這與第二個(gè)在中央的進(jìn)口是一樣的。這兩個(gè)進(jìn)口的垂直距離為3mm。液體分配器將混合物劈分成10個(gè)分流。槽均勻地分布在圓周上并分別通往直徑為0．6mm的出口中?；旌鲜业牧髁繛?01／h。從混合室排出的混合物分成一些相同的分流，它們輸入噴嘴以及噴入在沉降塔內(nèi)的空氣中。作為要混合的成分，按體積比1∶1一方面采用5．51％的鹽酸和另一方面采用有Na2O∶SiO2=1∶3．3的16．03％硅酸鈉溶液。這些原材料在室溫下輸入混合室，其中，鹽酸流通過(guò)上部的切向孔進(jìn)入，水玻璃流通過(guò)下部的中心孔進(jìn)入。在所列舉的參數(shù)的情況下，此所發(fā)展的設(shè)備在混合室內(nèi)雷諾數(shù)為7000至7500，在液體分配器內(nèi)為3500至4000?；旌衔镫x開(kāi)設(shè)備后還需要4．5秒鐘至完全膠凝。此設(shè)備可以連續(xù)運(yùn)行數(shù)日沒(méi)有堵塞或其他故障。粒度分布通過(guò)濕法篩選確定。根據(jù)過(guò)篩的凝膠，d10值約為1000至1100μm，d50值為1250至1350μm，以及d90值為1500至1600μm。
權(quán)利要求
1．用于制備由多種液體成分組成的自身快速固化的混合物和接著噴射此自身固化的混合物的設(shè)備，包括一混合室(4)，要混合的液體可分開(kāi)輸入混合室(4)以及混合室(4)在那些可能發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域內(nèi)基本上沒(méi)有逆向混合或在這些區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)中基本上沒(méi)有死角，其特征為此設(shè)備有一個(gè)液體分配器(1′、7)和N個(gè)與液體分配器(1′、7)連接的成滴的噴嘴(9a、9b…)；以及，液體分配器(1′、7)與混合室(4)連接并將來(lái)自混合室(4)的混合物流在流動(dòng)中基本上沒(méi)有逆向混合或死角的情況下均勻分配給噴嘴(9a、9b…)，所以分流在液體分配器(1′、7)內(nèi)的停留時(shí)間基本相等。
2．按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為混合室(4)由具有至少兩個(gè)沿其長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)的進(jìn)口(10、11)的圓柱管(1)構(gòu)成，圓柱管在其上游端(5)端面封閉。
3．按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征為最上面的那個(gè)進(jìn)口(10)與管壁成切向延伸，在它下面的那些進(jìn)口(11)與管子成軸向延伸。
4．按照權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征為液體分配器(1′、7)有一個(gè)外部液體分配體(1′)和一個(gè)壓入此外部液體分配體內(nèi)的內(nèi)部液體分配體(7)以及N個(gè)噴嘴(9a、9b…)；以及，外部液體分配體有一個(gè)與混合器連接的進(jìn)口通道(6)和一個(gè)從此進(jìn)口通道(6)出發(fā)的空腔；以及，壓入外部液體分配體空腔內(nèi)的內(nèi)部液體分配體(7)在此空腔的范圍內(nèi)有與此外部液體分配體(1′)的空腔相同的形狀；以及，在內(nèi)部液體分配體(7)的周緣或在空腔的表面上分布有N個(gè)槽(8a-8h)，它們從空腔上游端延伸到在槽(8a-8h)下游端處的噴嘴(9a、9b…)；以及，噴嘴(9a、9b…)或處于外部液體分配體內(nèi)或處于內(nèi)部液體分配體內(nèi)。
5．按照權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為噴嘴(9a、9b…)是相同的；以及，分流在噴嘴(9a、9b…)處的流動(dòng)特性基本相同。
6．按照權(quán)利要求4或5或25或26所述的設(shè)備，其特征為槽(8a-8h)處于內(nèi)部液體分配器(7)的表面。
7．按照權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征為圓柱管(1)和外部的液體分配體(1′)由一個(gè)毛坯加工而成。
8．按照權(quán)利要求4或5或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(7)包括噴嘴(9a、9b…)。
9．按照權(quán)利要求4至8中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(7)朝上游的方向漸尖地延伸到進(jìn)口通道(6)內(nèi)。
10．按照權(quán)利要求4至9中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔成形的使內(nèi)部液體分配體(7)能壓入或能轉(zhuǎn)入外部液體分配體(1′)內(nèi)。
11．按照權(quán)利要求4至10中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔圍繞一根與進(jìn)口通道(6)方向平行的對(duì)稱軸有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，所以通過(guò)對(duì)稱旋轉(zhuǎn)，噴嘴(9a、9b…)的位置可以互換，以及從一個(gè)在進(jìn)口通道(6)下游端處垂直于對(duì)稱軸的面出發(fā)沿對(duì)稱軸一直延伸到分配體(1′)的端部；以及，壓入外部液體分配體(1′)空腔內(nèi)的內(nèi)部液體分配體(7)具有與外部液體分配體(1′)的空腔相同的對(duì)稱性，它壓入外部液體分配體(1′)空腔內(nèi)的部分有空腔的形狀并繼續(xù)朝上游方向漸尖地延伸到進(jìn)口通道(6)內(nèi)；以及，槽(8a-8h)按對(duì)稱性分布。
12．按照權(quán)利要求2或3結(jié)合權(quán)利要求4至11之一所述的設(shè)備，其特征為混合室(4)有與液體分配器(1′、7)的進(jìn)口通道(6)相同的直徑并與之直接連接；以及，混合室(4)的軸平行于進(jìn)口通道(6)的軸。
13．按照權(quán)利要求4至12中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔的橫截面積在朝下游方向的全部長(zhǎng)度上保持不變或逐漸增大。
14．按照權(quán)利要求4至13中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(7)在上游以一尖端結(jié)束。
15．按照前列諸權(quán)利要求或25或26之一所述的設(shè)備，其特征為噴嘴(9a、9b…)成形和定向?yàn)槭怪苯釉趪娮?9a、9b…)后的液滴軌跡不朝向?qū)ΨQ軸。
16．按照權(quán)利要求4至15中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為噴嘴(9a、9b…)按這樣的方式構(gòu)成，即，槽(8a-8h)一直延伸到空腔的下游端以及槽(8a-8h)的口以一銳邊結(jié)束。
17．按照權(quán)利要求4至16中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔的橫截面是圓形的。
18．按照權(quán)利要求17或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔是截圓錐體。
19．按照權(quán)利要求17或18或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(7)的包絡(luò)面是圓錐體，以及槽(8a-8h)在圓錐面上沿軸向延伸。
20．按照權(quán)利要求4至16之一或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔的橫截面是等邊N角形，其中N是噴嘴(9a、9b…)數(shù)；以及，槽(13a-13h)在邊的中點(diǎn)與N角形的邊相交。
21．按照權(quán)利要求20或25或26所述的設(shè)備，其特征為空腔是一個(gè)以等邊N角形作為底面的平截頭棱錐體。
22．按照權(quán)利要求20或21或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(12)除槽以外是一棱錐體。
23．按照權(quán)利要求4至22中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為內(nèi)部液體分配體(7)借助一個(gè)旋在外部液體分配體(1′)上的外加螺帽(14)壓在外部液體分配體內(nèi)。
24．按照前列諸權(quán)利要求中至少一項(xiàng)或25或26所述的設(shè)備，其特征為多個(gè)液體分配器前后串聯(lián)；以及，在所有的液體分配器內(nèi)，除沿下游方向最后一個(gè)串聯(lián)級(jí)的液體分配器外，噴嘴(9a、9b…)由通道代替并與下一個(gè)液體分配器的進(jìn)口通道連接。
25．用于噴射原材料流的設(shè)備，其特征為此設(shè)備包括一個(gè)液體分配器(1′、7)和N個(gè)與液體分配器(1′、7)連接的成滴噴嘴(9a、9b…)；以及，液體分配器(1′、7)和N個(gè)噴嘴(9a、9b…)按這樣的方式布置和設(shè)計(jì)，即，使原材料流基本上在流動(dòng)中沒(méi)有倒渦流或死區(qū)地在N個(gè)噴嘴處均勻分配，所以N個(gè)分流在液體分配器(1′、7)中的停留時(shí)間基本相等。
26．按照權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征為液體分配器(1′、7)有一個(gè)外部液體分配體(1′)和一個(gè)插入外部液體分配體(1′)中的內(nèi)部液體分配體(7)；外部液體分配體(1′)有一個(gè)規(guī)定用于供入產(chǎn)品流的進(jìn)口通道(6)和一個(gè)從此進(jìn)口通道(6)出發(fā)的空腔；內(nèi)部液體分配體(7)插入外部液體分配體的空腔內(nèi)和它在空腔的范圍內(nèi)有與空腔相同的形狀；在內(nèi)部液體分配體(7)的周緣或在空腔與內(nèi)部液體分配體(7)接觸的面上分布N個(gè)槽(8a、8b…)，它們從在空腔上游端處的進(jìn)口通道(6)出發(fā)延伸到設(shè)在空腔下游端的噴嘴(9a、9b…)；以及，嘖嘴(9a、9b…)處于外部和／或內(nèi)部液體分配體(1′、7)中。
27．按照權(quán)利要求1至26中至少一項(xiàng)所述的設(shè)備的用途，用于生產(chǎn)水凝膠。
28．按照權(quán)利要求27所述的用途，其特征為水凝膠是SiO2水凝膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備由多種液體成分組成的自身快速固化的混合物和接著噴射此自身會(huì)固化的混合物。此設(shè)備包括混合室(4)、液體分配器(1’、7)和N個(gè)相同的與液體分配器連接的成滴噴嘴(9a、9b)。要混合的液體可分開(kāi)輸入混合室以及混合室在那些可能發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域內(nèi)既沒(méi)有明顯的逆向混合也不會(huì)在這些區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)中有明顯的死角。液體分配器(1’、7)與混合室連接并將來(lái)自混合室的混合流在流動(dòng)中沒(méi)有明顯逆向混合或死角的情況下均勻分配給噴嘴(9a、9b),所以分流的流動(dòng)特性及其在液體分配器內(nèi)的停留時(shí)間是相同的。
文檔編號(hào)B01F5/04GK1283135SQ98812736
公開(kāi)日2001年2月7日 申請(qǐng)日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者雷恩納德·弗羅伯特, 約翰尼斯·哈特爾, 威爾費(fèi)里德·施爾豪茲 申請(qǐng)人:阿克西瓦有限公司