專利名稱：處理產(chǎn)品各組分的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及對產(chǎn)品各組分進(jìn)行處理。
產(chǎn)品各組分可摻混一起，生產(chǎn)出其物理特性各不相同的各種各樣的產(chǎn)品。例如，膠態(tài)體系可以是一種包括其一相以微滴或微粒分散于另一相中的兩個不互溶物相的穩(wěn)定體系。膠體可按照其組分的初始相加以分類。例如，被分散于液體中的固體可以是一種分散體系。半固體膠態(tài)體系可以是一種凝膠。乳液可包括被分散在另一液體中的液體。
為簡單起見，我們稱被分散相為“油”和連續(xù)相為“水”，不過實(shí)際產(chǎn)品的各組分可差異很大。產(chǎn)品內(nèi)可包括另外一些組分，諸如乳化劑，被稱為乳化劑或表面活性劑，它們能使乳液穩(wěn)定，并促進(jìn)它們包住油相微滴和使它們與水相分隔形成乳液。
如US5,720,551所述，在此全文引作參考，高壓均質(zhì)器常常用于借助剪切、撞擊、及空化作用力在小區(qū)域來摻混產(chǎn)品各組分。為防止不同材料(如較大固體物)對高壓均質(zhì)器造成的快速磨損，可通過諸如球磨機(jī)及碾滾磨等設(shè)備對產(chǎn)品各組分進(jìn)行預(yù)處理，以減小這些材料的尺寸。
發(fā)明概述一般說來，一方面，處理產(chǎn)品各組分的方法包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑，引導(dǎo)第二射流流體沿第二路徑。排列這些路徑來引起形成與射流路徑之一基本相對的物流的射流之間的相互作用。
實(shí)施方案可包括一種或多種下述特點(diǎn)。第一及第二路徑可以是基本為相對方向的。該物流應(yīng)是靠近射流之一(如環(huán)繞射流之一的柱形流)。流體射流可由普通流體源構(gòu)成。這些射流可具有相同或不同的射流特征。例如，射流可具有不同的速度，例如，以兩個不同直徑的噴口噴射出的兩種射流。
一般說來，另一方面，處理產(chǎn)品各組分的方法包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑，引導(dǎo)來自常用流體源的第二射流流體沿第二路徑。彼此基本上相對地排列這些路徑，來引起形成一個環(huán)繞射流之一的柱形物流的射流之間的相互作用。
一般說來，在另一方面，處理產(chǎn)品各組分的方法包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑；引導(dǎo)第二射流流體沿第二路徑；和通過將第三流體定位于這些射流之間，在第三流體中引起轉(zhuǎn)向和空化。
實(shí)施方案可包括一種或多種下述特點(diǎn)。該第三流體可包括固體物(如粉料、粒料及淤漿)。氣體可用來定位該第三液體。
一般說來，另一方面，處理產(chǎn)品各組分的方法包括引導(dǎo)來自常用流體源的第一射流流體沿第一路徑；引導(dǎo)來自常用流體源的第二射流流體沿與第一路徑基本上相對的路徑。這些射流具有不同的速度并引起定位在這些射流之間的第三流體中的轉(zhuǎn)向和空化。這些射流形成與這些路徑之一相對的物流。
一般說來，在另一實(shí)施方案中，用于處理產(chǎn)品各組分的設(shè)備包括兩噴嘴，構(gòu)造成沿兩種不同路徑傳送各自射流流體，和一個加長的腔室，其內(nèi)包括兩路徑相交的互作用區(qū)，該腔室構(gòu)造成形成一個由兩射流構(gòu)成的物流，該物流路徑沿著基本與這些射流路徑之一的相對方向。
實(shí)施方案可包括一種或多種下述特點(diǎn)。該設(shè)備也可包括一個為射出物流而被配置的出口。這些噴嘴可以是彼此基本相對對齊。該設(shè)備也可包括為接受第二流體而配置的入口。設(shè)計(jì)該入口來定位第二流體，使這些射流引起第二流體中的轉(zhuǎn)向和空化。該設(shè)備也可包括一個設(shè)計(jì)成為入口或出口的孔。
該加長的腔室可包括一個或多個其特征不同(如內(nèi)徑、外形及構(gòu)件)的反應(yīng)器。密封件可以放置于各反應(yīng)器之間。該密封件可具有不同密封特征(如內(nèi)徑)。
一般說來，另一個方面，用于處理產(chǎn)品各組分的設(shè)備包括兩個噴嘴，此二噴嘴彼此基本上相對對齊，并被構(gòu)造成可沿兩不同路徑傳送各自射流流體。該設(shè)備也可包括一個加長的腔室，其內(nèi)包含兩路徑相交的互作用區(qū)。該加長的腔室包括反應(yīng)器和密封件，并被構(gòu)造為可使與這些射流之一的路徑基本反方向的兩射流形成一個物流。該設(shè)備還包括一個為射出物流而構(gòu)造的出口。
本發(fā)明可包括下述一個或多個優(yōu)點(diǎn)。極細(xì)液滴或固體物可在合并產(chǎn)品各組分的過程中(如乳化、混合、共混、懸浮、分散、解聚集、或減小固體及/或液體材料的粒度)形成。產(chǎn)生幾乎均勻的亞微米或納米級粒度的微滴或微粒。可采用寬范圍的產(chǎn)品組分，將其分別引入雙射流室，而使其效率最大。分別添加各組分并控制其相互作用區(qū)位置，利用快速反應(yīng)組分，可形成微細(xì)乳液。產(chǎn)物形成前及形成過程中，通過在不同溫度下注入組分并在最后形成步驟之前注入壓縮空氣或液氮來控制溫度，可造成多段空化(multiple cavitation stages)，而不會損害熱敏組分。通過控制孔口幾何形狀、材料選擇、表面、壓力和溫度，使對液流的空化效應(yīng)達(dá)到最大，同時(shí)又使固體四周表面磨損后果減至最輕。造成充分湍流來防止表面活性劑在完全與重新形成的微滴反應(yīng)之前結(jié)塊?？焖倮鋮s、注入壓縮空氣或氮?dú)狻⒓?或快速熱交換，都會使處理后的結(jié)塊減到最小，同時(shí)又使乳液能經(jīng)受充分湍流作用，以克服微油滴的吸引力及保持足夠壓力防止水蒸發(fā)。
由于工藝參數(shù)可仔細(xì)加以控制，使從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室設(shè)備放大到大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)的方法更為簡單。本發(fā)明可用于膠體、乳液、微乳液、分散體系、脂質(zhì)體、及細(xì)胞分裂(cell rupture)?？稍诤軐挼谋嚷史秶鷥?nèi)使用各種各樣的不混溶液體。較少量的乳化劑也是需要用的(有時(shí)不需要)。該方法的重現(xiàn)性也得以提高。各種產(chǎn)品可用于不同用途，諸如食品、飲料、藥物、涂料、墨汁、調(diào)色劑、燃料、磁介質(zhì)及化妝品等。其設(shè)備易于組裝、解裝、清掃及維護(hù)。該方法可用于高粘度、高固含量的流體，以及其屬于磨蝕及侵蝕性的流體。
表面活性劑的乳化效應(yīng)要持續(xù)足夠長與新形成油滴反應(yīng)的時(shí)間。多段空化可保證充分利用表面活性劑，而實(shí)際不會有呈膠束狀的浪費(fèi)?？衫醚毓に囄锪鞯亩鄠€出入口，注入較低溫度的各組分，進(jìn)行冷卻。可用熱水替代揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)來生產(chǎn)同一目的產(chǎn)品。對水在高壓下進(jìn)行加熱，以便使其溫度高出聚合物或樹脂熔點(diǎn)很多。固態(tài)注入固態(tài)聚合物或樹脂，通過熱水射流將其熔化及粉化。多個出入口的構(gòu)造避免了高壓泵中引入大固體物的問題，而只需使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)泵。本發(fā)明也能使非常堅(jiān)硬的材料的顆粒(如陶瓷及碳化物粉末)粒度減小。
通過以下包括附圖及權(quán)利要求的說明，更清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡要說明

圖1-3為乳化系統(tǒng)的方框圖。
圖4為一種雙射流單元組合件的斷面圖。
圖5為該雙射流單元組合件的一個噴孔放大斷面圖。
圖6及7為在吸收單元中流體流的不按比例的斷面示意圖。
優(yōu)選實(shí)施方案說明在圖1中，產(chǎn)品各組分從源110、112及114送入預(yù)混合系統(tǒng)116。為簡單起見，只展示了三種類型的組分作為示例水、油及乳化劑；但對于各種其它組分或三種以上的組分，則可根據(jù)所制造的產(chǎn)品加以應(yīng)用。預(yù)混合系統(tǒng)116是一種要與產(chǎn)品類別適應(yīng)的系統(tǒng)(如螺旋槳式混合器，膠體磨，均質(zhì)器等等)。預(yù)混合后，這些組分被注入進(jìn)料槽118中。有時(shí)，可在進(jìn)料槽118內(nèi)實(shí)施預(yù)混合。然后用輸送泵124使槽118內(nèi)的預(yù)混合產(chǎn)品經(jīng)管線120及閥122流至高壓工藝過程用泵128。輸送泵124可以是通常用于這種產(chǎn)品的任何類型的泵，只要它可產(chǎn)生所需的進(jìn)料壓力，維持高壓工藝過程用泵的正確操作。壓力指示器126是提供用來監(jiān)控泵128的進(jìn)料壓力。高壓工藝過程用泵128一般為容積式泵，如三缸或大功率泵。從工藝過程用泵128出來高壓下的產(chǎn)品流經(jīng)管線130進(jìn)入盤管132，在132內(nèi)通過螺旋導(dǎo)管的膨脹和收縮來調(diào)節(jié)由泵128作用產(chǎn)生的壓力波動。可能最好或必需加熱或冷卻該進(jìn)料。加熱系統(tǒng)148通過管線150及152可循環(huán)殼體154內(nèi)的熱流體，或者可使用冷卻系統(tǒng)156。加熱介質(zhì)可以是熱油或蒸汽，以適當(dāng)方法來控制熱流體的溫度及流量，使產(chǎn)品離開盤管132時(shí)達(dá)到所需溫度。產(chǎn)品經(jīng)由管線134流出盤管132，在管線134上有壓力指示器136及溫度指示器138監(jiān)控這些參數(shù)。管線134分為支管134A及134B，使產(chǎn)品從兩端引入雙射流單元140，從而使單元140中的兩個噴嘴提供例如壓力可達(dá)15，000磅/平方英寸的高壓產(chǎn)品。
例如在要形成一種膠態(tài)體系時(shí)，在雙射流單元140中進(jìn)行對產(chǎn)品各組分的處理，原料被強(qiáng)制通過兩個產(chǎn)生射流的噴孔，并通過一個在其中兩射流被強(qiáng)制幾乎近似但又基本相對地流過的吸收單元，從而使射流動能被兩流所吸收。在各處理階段(可能是一個或更多個)，剪切、撞擊及/或空化作用強(qiáng)力打碎了油相，成為極細(xì)小及非常均勻的微滴，并可使乳化劑與這些細(xì)油霧滴有足夠時(shí)間互相作用來穩(wěn)定該乳液。在流出該吸收單元之前，處理后產(chǎn)品被強(qiáng)制緊靠射流之一流動，迫使一些處理后的產(chǎn)品回流入該吸收單元，從而造成處理反復(fù)循環(huán)。
緊跟乳化過程之后，該產(chǎn)品流經(jīng)可為盤管或?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)的管線159，以達(dá)到快速冷卻。冷卻系統(tǒng)156可經(jīng)由管線157及158循環(huán)槽池或殼體155內(nèi)的冷流體。冷卻流可以是水或其它流體，以適當(dāng)手段來控制冷卻劑的溫度及流量，使之達(dá)到所需冷卻速率及產(chǎn)品溫度。產(chǎn)品經(jīng)管線142離開冷卻器，管線142上裝有計(jì)量閥144及壓力指示器145，用來控制及監(jiān)視冷卻期間的背壓及保證正在冷卻的熱乳液處于液態(tài)，從而保持該乳液的完整及穩(wěn)定性。最后，使成品收集于槽146中。
在圖2說明的體系中，由料源110提供一種或多種產(chǎn)品組分進(jìn)入進(jìn)料槽118，同時(shí)由源112及114提供其它組分直接進(jìn)入雙射流單元140。為簡單及舉例說明起見，是將水注入H.P.泵128中，而將油及乳化劑直接注入單元140中；但可根據(jù)所制備的產(chǎn)品采用各種其它組分。水可以是連續(xù)相或不連續(xù)相，視其對油比而定。一般，應(yīng)當(dāng)直接加至單元140中的組分是不能流經(jīng)H.P.泵128及/或不能通過單元140內(nèi)噴孔的材料，因?yàn)樗鼈兲臣?或是有磨蝕性的(如樹脂、聚合物、礬土陶瓷粉末)。有些組分可混合一起，以減少單獨(dú)進(jìn)料的管線數(shù)，或可有如產(chǎn)品組分?jǐn)?shù)一樣多的進(jìn)料管線。
槽118內(nèi)的水通過輸送泵124流經(jīng)管線120及閥122至H.P.泵128。部件128至138、148至158均與圖1系統(tǒng)同樣標(biāo)號的部件起同樣作用。
油及乳化劑，各表示一種可能無限數(shù)的及各種可單獨(dú)引入的組分，通過計(jì)量泵166及168從源112及114經(jīng)由管線162及164流入雙射流單元140，各管線上均有壓力指示器170及172和溫度指示器174及176。計(jì)量泵166及168均適合于所泵送產(chǎn)品(如清潔用膏，可注射懸浮液，磨料漿)的類型及所需流量與壓力的范圍。例如，對于小規(guī)模的系統(tǒng)，使用蠕動泵，而對于生產(chǎn)系統(tǒng)及/或?qū)τ诟邏鹤⑸?，則使用膈膜泵或齒輪泵。
在雙射流單元140內(nèi)，水被強(qiáng)制通過兩個噴孔，構(gòu)成兩道水射流。其它產(chǎn)品組分，如以油及乳化劑為示例，則是被注射入雙射流單元140中的。通過在雙射流單元140一端的極高速水射流與管線162及164的滯流組分之間的相互作用，使產(chǎn)品經(jīng)受一系列處理階段。在各階段，剪切、撞擊及/或空化作用強(qiáng)力打碎了油相及乳化劑，使之成為非常細(xì)小及非常均勻的微滴，并使乳化劑有足夠時(shí)間與這些油微滴互相作用。通過雙射流單元140一端的水射流與管線162與164一端的各組分間的相互作用后，該處理后的混合物與該雙射流單元140另一端的第二水射流相遇。該第二水射流產(chǎn)生了附加的剪切、撞擊及/或空化作用力，進(jìn)一步地縮小了油微滴的尺寸，并增加了其均勻性。該第二水射流也攜帶一些處理后的產(chǎn)品倒流入該吸收單元，從而造成處理反復(fù)循環(huán)。緊隨乳化過程之后，乳液受到冷卻，然后流出雙射流單元140，并被收集，所有這一切其方式均類似于圖1體系中所用的方式。
在圖3說明的體系中，產(chǎn)品的液相是由料源210提供進(jìn)入進(jìn)料槽118的，而固相是由料源212提供進(jìn)入進(jìn)料槽200的。壓縮氣體源214可用于促進(jìn)固體物流動及/或?qū)嵭须p射流單元140內(nèi)的冷卻。
來自槽118的液體，通過輸送泵124流經(jīng)管線120及閥122至高壓工藝過程用泵128。部件128至138、148至158均具有與圖1體系中同樣標(biāo)號部件相同的作用。
固體物，代表一種可能無限數(shù)的及各種狀態(tài)(干燥粉、粒料、淤漿等等)的不同材料，通過輸送泵268分別經(jīng)由管線264引入進(jìn)料槽200中。輸送泵268可按照固體物類型和狀態(tài)加以選擇。例如，對干粉可用螺桿泵注入，而對粒料或淤漿則可用隔膜泵注入。如有必要，可借助加熱裝置148及管線150及152在進(jìn)料槽200中使固體物熔化。要熔化諸如樹脂或聚合物的材料，可能需要這種加熱。對于來自槽200的固體物，借助計(jì)量泵203，使之經(jīng)由管線201及閥202，流入雙射流單元140。計(jì)量泵203是適合于所泵送的固體物類型和所需流量及壓力的范圍的。對于應(yīng)以干粉形式引入的固體物，則提供壓縮氣214。壓縮氣體(如空氣或氮?dú)?從氣源214流經(jīng)管線262并通過調(diào)節(jié)器270加以調(diào)節(jié)。流入進(jìn)料槽排出管線201的氣流促進(jìn)并調(diào)節(jié)進(jìn)入雙射流單元140的粉末流量。
在雙射流單元140內(nèi)，液相被強(qiáng)制通過兩個不同的噴孔，產(chǎn)生兩道不同的射流。此二噴孔不相同之處在于使該單元一端造成真空，而在另一端造成正壓。例如，使一個噴孔制作得比另一噴孔更大一些。較大噴孔的射流造成進(jìn)入吸收單元前的真空，而在此吸收單元另一端造成正壓。固相是在液體射流已經(jīng)產(chǎn)生真空點(diǎn)處被注入雙射流單元140的。
雙-液體射流單元140一端極高速液體射流與滯流固體物管線201之間的相互作用，使產(chǎn)品經(jīng)歷一系列處理階段。在每一階段，剪切、撞擊及/或空化作用強(qiáng)力打碎了固體物，使之成為極細(xì)小及非常均勻的微粒(或如果為熔化形式的，則為微滴)，并使乳化劑有足夠時(shí)間與這些固體物及/或微滴互相作用。在雙射流單元140一端的第一液體射流與來自管線201的固體物之間相互作用之后，該處理后的混合物與來自雙射流單元140另一端的第二液體射流相遇。第二液體射流產(chǎn)生了附加的剪切、撞擊及/或空化作用的強(qiáng)作用力，進(jìn)一步降低固體微粒/液滴的尺寸，并增大了它們的均勻性。第二液體射流也攜帶一些處理后的產(chǎn)品流回該吸收單元，從而造成處理反復(fù)循環(huán)。緊接著這個過程之后，此處理后的產(chǎn)品受到冷卻，然后離開雙射流單元140，并被收集，所有方式均類似于圖1體系中所用的方式。另外，壓縮氣體經(jīng)由管線271可注入雙射流單元140中，進(jìn)行快速冷卻。單元140內(nèi)氣體的減壓過程是與氣體并因此與產(chǎn)品的快速冷卻相伴隨。
對于每分鐘高達(dá)10公升的流率，反應(yīng)器14內(nèi)徑可達(dá)0.015-0.25英寸，外徑0.25-0.5英寸，和長度0.5英寸。承托環(huán)12及殼體11外徑可為1.5英寸。在一實(shí)施方案中，該單元組件長10英寸，帶有一個承托環(huán)。另一實(shí)施方案采用了長12英寸有兩道承托環(huán)的單元組件。
如圖4所示，此雙射流單元140利用了一系列管接頭構(gòu)成。在圖4基本雙射流單元的實(shí)施例中，有二個(相同)的入口接頭10、二個殼體11、承托環(huán)12、及管箍16。在各入口接頭10的一端，有標(biāo)準(zhǔn)高壓出入口20，例如3/8英寸H/P(如熱壓釜工程師公司的#F375C)。各入口接頭10的另一端構(gòu)成帶噴嘴13的包含金屬對金屬的壓力密封。現(xiàn)再參考圖5，噴嘴13的密封面40與入口接頭10的密封面41配合，而噴嘴13的密封面42又與殼體11中的密封面43配合，在將入口接頭10緊固進(jìn)入殼體11后，在構(gòu)件10、13及11間構(gòu)成包含金屬對金屬的壓力密封。噴嘴13是與有噴孔23的陶瓷襯套14壓緊配合的。吸收單元17是用一系列反應(yīng)器14及支托在承托環(huán)12內(nèi)腔的密封15及兩殼體11的尾端而構(gòu)成的。反應(yīng)器14由諸如陶瓷或不銹鋼的耐磨材料制成，視產(chǎn)品磨蝕性及反應(yīng)器內(nèi)腔內(nèi)徑(如0.02-0.12英寸)而定。密封15由塑料制成，除非工藝要求高溫，這時(shí)可用其它如不銹鋼的材料。在同時(shí)緊固雙射流單元140的兩尾端上的殼體11后，串聯(lián)反應(yīng)器14及密封15形成一種帶壓吸收單元。出入口27及28是標(biāo)準(zhǔn)1/4英寸的M/P(如熱壓釜工程師公司的#F250)。出入口27及28的作用隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1-3)而異。
在圖1所示類型的體系中，出入口27起雙射流單元140的卸出口的作用，而出入口28是被塞住的。預(yù)混合組分經(jīng)由該雙射流單元兩端上的出入口20而被注入雙射流單元，流過圓孔21(如1/8英寸直徑的孔)，并流過圓孔22(如1/16英寸直徑的孔)。然后用高壓強(qiáng)制產(chǎn)物液體通過噴孔23。噴孔23的直徑?jīng)Q定了在任一給定流率下可到達(dá)的最大壓力。例如，直徑0.015英寸的孔能使流率1升/分的水達(dá)到10,000磅/平方英寸的壓力。對于更粘的流體，則需要噴孔開口直徑達(dá)到最高0.032英寸，以便達(dá)到相同的壓力和流率，而對于泵能力在1升/分以下的較小系統(tǒng)，則要求噴孔直徑細(xì)到如0.005英寸，以便達(dá)到10,000磅/平方英寸的壓力。高速射流是從噴孔23噴射入噴嘴13中的孔口24的(如1/16英寸直徑的細(xì)孔)，然后進(jìn)入殼體11的孔口25(如3/32英寸的直徑)。殼體11中的孔口25與殼體11中的圓孔口26(如3/32英寸直徑)連通。產(chǎn)品的處理在該雙射流單元兩端的噴孔23中開始，在此產(chǎn)品進(jìn)入噴孔23時(shí)被加速至超過500英尺/秒的速度。這種突然的加速，同時(shí)造成壓力急劇下降，引起噴孔內(nèi)的空化作用。空化作用以及由于噴孔中極高的速度差產(chǎn)生的剪切力，使非連續(xù)相的微滴或微粒分裂。
現(xiàn)在參考圖6，噴孔23中形成的聚集(coherent)射流50在它流過雙射流單元140一端的孔口24，25及27時(shí)保持基本未變，同時(shí)聚集射流51在它流過單元140另一端的孔口28，29及31時(shí)也保持基本未變。射流50通過孔口27進(jìn)入吸收單元，而射流51通過孔口31進(jìn)入吸收單元的另一端。此二射流50及51在空穴32中彼此撞擊，形成聚集物流53。此聚集流型是沿空穴32出口方向形成并流動。物流53通過孔口27流出空穴32，并射入孔口25。最后，此處理后產(chǎn)品54經(jīng)孔口26及出入口27流出雙射流單元140。
易于改變吸收單元的幾何形狀來強(qiáng)化或減弱作用于此產(chǎn)品上的剪切、撞擊及/或空化作用力。射流速度是通過噴孔23的尺寸及形狀及通過對H.P泵128壓力的設(shè)定來確定的。聚集物流53的速度通過反應(yīng)器14的內(nèi)徑來確定。聚集物流53可以層流或湍流流型流出，這取決于密封件15內(nèi)徑。當(dāng)密封件15內(nèi)徑與反應(yīng)器14(未示出)內(nèi)徑相同時(shí)，物流53屬于層流。在密封件15內(nèi)徑大于與反應(yīng)器14(標(biāo)明)內(nèi)徑大時(shí)，物流53屬于湍流。對于對剪切力或空化作用敏感的產(chǎn)品，可采用具有層流的內(nèi)徑大的反應(yīng)器，來進(jìn)行更溫和的處理。具有湍流的較小內(nèi)徑的反應(yīng)器可用于通過反復(fù)的相互作用實(shí)施強(qiáng)剪切、重復(fù)空化階段及撞擊。通過組合不同尺寸的反應(yīng)器14及密封件15，可使該處理漸近或分階段地增加或降低處理的強(qiáng)度。處理持續(xù)的時(shí)間可根據(jù)反應(yīng)器15數(shù)目易于確定。承托環(huán)12是利用尺寸相同的陰陽螺紋(thread)構(gòu)成的。這樣在單個雙射流單元組件中能連接一個、兩個、或三個承托環(huán)(未示出)，也能使用不同數(shù)目的反應(yīng)器(如1-20個)。
在圖2所示的類型體系中，出入口27起油相入口作用，而出入口28起雙射流單元140卸出口的作用。水相是通過單元140兩端上的出入口20被注入雙射流單元140的，并是以類似于圖4體系所用的同樣方式高壓強(qiáng)制水通過噴孔23的。
現(xiàn)參見圖7，在圖2所示體系中射流50在流過雙射流單元一端的孔口24時(shí)是基本上保持不變的，而射流51在流過此雙射流單元另一端上的孔口28時(shí)也基本保持不變。射流50是利用了比產(chǎn)生射流51的噴孔更大噴孔來產(chǎn)生的比射流51更強(qiáng)的射流。由于雙射流單元140兩端都受到相同壓力，通過較大噴孔的流率高于通過較小噴孔的流率。此兩射流50及51在空穴32中彼此撞擊，就形了一個聚集物流53。因?yàn)樯淞?0比射流51更強(qiáng)，聚集物流53就通過孔口30及出入口28流出此雙射流單元。因?yàn)樯淞?0不停地以很高速度流過孔口25，使孔口25形成了真空。此真空促進(jìn)了油流通過出入口27及孔口26。
處理從高速射流50與速度低很多的油流56相遇時(shí)開始。射流50與物流56間巨大的速度差構(gòu)成了強(qiáng)剪切力。由于水力分離在孔口25引起空化作用，這取決于兩相的局部溫度、相對速度及蒸氣壓。此處理在空穴32中持續(xù)進(jìn)行，兩射流間的撞擊及聚集物流53與射流51間的相互作用造成了其方式類似于圖6體系所用方式的強(qiáng)烈而可控的混合。
物流53通過孔口31流出空穴32并注入孔口29。最后，此處理后產(chǎn)品55通過孔口30及出入口28流出雙射流單元140。
在圖3所示的類型體系中，出入口27起固體物相入口的作用，而出入口28起雙射流單元140卸出口的作用。液相是通過在雙射流單元140兩端上的出入口20被注入雙射流單元140的，并是以類似于圖4體系所用方式用高壓強(qiáng)制通過噴孔23。該液相可以是連續(xù)相或非連續(xù)相，這取決于固體物和液體相對流率。在雙射流單元140中的處理方式是類似于圖7體系所用的方式。繞開H.P泵及噴孔，將組分直接引入雙射流單元的能力，使之能處理非常粘的及/或磨蝕的材料。這種特征對于替代一般使用的揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC是特別有用的。兩高速射流50及51間的相互作用，以及聚集物流53與射流51間的反復(fù)相互作用，能使諸如陶瓷及碳化物粉末等的極硬材料的粒度減小。
其它實(shí)施方案在下述權(quán)利要求范圍內(nèi)所述。
權(quán)利要求
1.一種處理產(chǎn)品各組分的方法，包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑，引導(dǎo)第二射流流體沿第二路徑，排列這些路徑來引起形成與射流路徑之一基本相對的物流的射流之間的相互作用。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二路徑是指向基本相對的方向。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中該物流構(gòu)成一個與射流之一相鄰的物流。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中該物流構(gòu)成一個環(huán)繞射流之一的柱形物流。
5.按照權(quán)利要求1的方法，還包括構(gòu)成由一種常用流體源流體形成的這些射流。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中這些射流具有相同的射流特征。
7.按照權(quán)利要求1的方法，還包括以引起它們至少一個射流特征不同的方式構(gòu)成這些射流。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其中該射流特征包括射流速度。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中構(gòu)成這些射流包括在二個直徑不同的射流噴口處噴射兩道射流。
10.一種處理產(chǎn)品各組分的方法，包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑，引導(dǎo)來自常用流體源的第二射流流體沿第二路徑，彼此基本上相對地排列這些路徑，來引起形成一個環(huán)繞射流之一的柱形物流的射流之間的相互作用。
11.一種處理產(chǎn)品各組分的方法，包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑；引導(dǎo)第二射流流體沿第二路徑；和通過將第三流體定位于這些射流之間，在第三流體中引起轉(zhuǎn)向和空化。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中這些路徑都是指向基本相反的方向。
13.按照權(quán)利要求11的方法，還包括構(gòu)成一個其指向與射流之一方向基本相反的物流。
14.按照權(quán)利要求11的方法，還包括構(gòu)成由一種普通流體源的流體形成的這些射流。
15.按照權(quán)利要求11的方法，其中第三流體包括固體物。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其中固體物包括至少下述的一種粉料、粒料、和淤漿。
17.按照權(quán)利要求11的方法，還包括利用氣體來定位該第三液體。
18.按照權(quán)利要求11的方法，還包括以造成至少一個射流特征不同的方式來構(gòu)成這些射流。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中該射流特征包括射流速度。
20.一種處理產(chǎn)品各組分的方法，包括引導(dǎo)來自常用流體源的第一射流流體沿第一路徑；引導(dǎo)來自常用流體源的第二射流流體沿與第一路徑基本上相對的路徑，這些射流具有不同的速度；通過使第三流體定位于這些射流之間，造成在第三流體中的轉(zhuǎn)向和空化；和形成與這些路徑之一相對的物流。
21.一種用于處理產(chǎn)品各組分的設(shè)備，包括兩噴嘴，構(gòu)造成沿兩種不同路徑傳送各自射流流體，和一個加長的腔室，其內(nèi)包括兩路徑相交的互作用區(qū)，該腔室構(gòu)造成形成一個由兩射流構(gòu)成的物流，該物流路徑沿著基本與這些射流路徑之一的相對方向。
22.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，還包括一個構(gòu)造成噴出物流的出口。
23.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，其中這些噴嘴都基本彼此相對對齊。24按照權(quán)利要求21的設(shè)備，還包括一個入口，該入口構(gòu)造成用于接受第二流體，設(shè)置該入口來定位所接受的第二流體，使這些射流在第二流體中造成轉(zhuǎn)向和空化。
25.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，還包括一個構(gòu)造成為入口或出口的孔。
26.按照權(quán)利要求21的設(shè)備，其中所述腔室包括至少一個反應(yīng)器。
27.按照權(quán)利要求26的設(shè)備，其中這些反應(yīng)器是可與反應(yīng)器特征不同的其它反應(yīng)器互換的。
28.按照權(quán)利要求27的設(shè)備，其中該反應(yīng)器特征包括反應(yīng)器內(nèi)徑。
29.按照權(quán)利要求27的設(shè)備，其中該反應(yīng)器特征包括反應(yīng)器外形。
30.按照權(quán)利要求27的設(shè)備，其中反應(yīng)器的特征包括反應(yīng)器材料組成。
31.按照權(quán)利要求26的設(shè)備，還包括定位于反應(yīng)器之間的至少一種密封。
32.按照權(quán)利要求31的設(shè)備，其中這些密封是可與密封特征不同的其它密封互換的。
33.按照權(quán)利要求32的設(shè)備，其中密封特征包括密封直徑。
34.一種用于處理產(chǎn)品各組分的設(shè)備，包括兩個噴嘴，它們基本上彼此相對對齊，被構(gòu)造成沿兩種不同路徑傳送各自射流流體；和一個包括其中兩路徑相交的互作用區(qū)的加長腔室，該腔室包括反應(yīng)器及密封層，設(shè)計(jì)該腔室形成來自于兩射流的一個物流，該物流的路徑沿著與這些射流之一的路徑基本上相對的方向；和一個噴出物流的出口。
35.按照權(quán)利要求24的設(shè)備，還包括一個入口，該入口被構(gòu)造為用于接受第二流體，設(shè)計(jì)該入口來定位所接受的第二流體，使這些射流在第二流體中引起轉(zhuǎn)向和空化。
全文摘要
用于處理產(chǎn)品各組分的方法及設(shè)備。這些方法包括引導(dǎo)第一射流流體沿第一路徑,引導(dǎo)第二射流流體沿第二路徑,引起形成與射流路徑之一基本相對的物流的射流之間的相互作用。
文檔編號B01F5/08GK1342100SQ99815030
公開日2002年3月27日 申請日期1999年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月23日
發(fā)明者泰爾·謝克特, 阿薩夫·萊文, 耶胡達(dá)·艾什 申請人:B·E·E·國際公司