CN102489195A - 液粉均匀混合罐 - Google Patents

Abstract

液体和固体粉末物质混合常用搅拌机完成。搅拌机摩擦阻力很大，绝大部分能量耗费在克服摩擦阻力等无用功上。本发明不通过搅拌，而采用拉薄及内外喷射的方法将液体和固体粉末均匀混合。该发明的主要优点：几乎完全消除无用功，极大节约能量；加料、喷湿、出料同步连续进行，极大提高了工作效率；喷湿过程在密闭容器内进行，避免或减少杂菌污染。

Description

液粉均匀混合罐

技术领域

本发明涉及一种新型设备，该设备不需搅拌而将液体与固体粉末物质均匀混合。

背景技术

工业、日常生活和科研等经常通过搅拌让液体和固体粉末物质均匀混合。通过搅拌的混合需耗费大量能量克服摩擦阻力，这是无用功。液粉均匀混合罐，不需搅拌，几乎完全消除无用功，既显著减少能量耗费，又能连续高效混合。

发明内容

1、液粉均匀混合罐的结构。

液粉均匀混合罐的结构见附图1。

粉料经进料口(1)进入，在正下方的粉料拉薄圆锥罩(2)的作用下，变成很薄的粉料筒，在内喷液管(3)和外喷液环(4)的共同作用下，粉料均匀喷湿。通过出料口进入下方容器。

粉料喷湿后有一定粘度，转动出料畅通器(5)(6)(7)，打碎粘结在出料口附近的湿料。

为粉料沿拉薄圆锥罩顺利下滑，圆锥罩顶角以60-120°为宜；并保持圆锥罩干燥。

为确保圆锥罩干燥，外喷液环安装在外壳中部的凹槽内。

内喷液管安装在粉料筒中间，周身具喷液孔。外喷液环安装在外壳中部的凹槽内，仅内侧有喷液孔。根据液体和粉末物质的混合比例调节喷液压力。

畅通器由畅通杆(5)、畅通器挂槽(6)和畅通器转柄(7)组成。通过畅通器挂槽挂在出料口内外。

2、原理

(1)拉薄

粉料拉薄成很薄的圆筒后，液体才能均匀喷湿。

粉料拉薄由粉料拉薄圆锥罩完成。

粉料拉薄圆锥罩拉薄效果十分突出。设进料口半径为r，拉薄圆锥罩最大半径是r的n倍，即nr，粉料拉薄后的粉料筒壁厚度为d：

πr²＝π(nr+d)²-π(nr)²

解方程得：

$d=(\sqrt{n^2+1}-n)\·r$ …………①

为清楚表明n、r和d的关系，根据公式①列表。

表1、粉料拉薄圆锥罩n与d间的关系

一般情况，直径20cm的进料口(即r＝10cm)已够用，当n＝5，拉薄圆锥罩最大直径100cm，则厚度d为1.0cm。1.0cm厚度的粉料在内喷液管和外喷液环的共同作用下可将液体和粉料均匀混合。

(2)内喷液管和外喷液环的喷液水平压力差

内喷液管上、中、下向周围水平喷液的力量相同，皆为F。外喷液环是环状喷液结构，喷液环向前、上、下方呈扇形喷液。尽管喷液环的每个喷孔皆用相同的力F向外喷液，但喷液方向各不相同，在水平方向上的喷射分力差异很大(附图2)。

从附图2可见喷液环不同方向的水平力F1与喷射方向和水平面间的夹角α有关：

F₁＝F·cosα…………②

根据公式②列出F₁与α间的数量关系(表2)

表2、F₁与α间的数量关系

α

70°

60°

50°

40°

30°

20°

10°

0°

-10°

-20°

-30°

-40°

-50°

-60°

-70°

F1

0.34F

0.50F

0.64F

0.77F

0.87F

0.94F

0.98F

F

0.98F

0.94F

0.87F

0.77F

0.64F

0.50F

0.34F

从表2可见，α为±60°时，水平分力F₁只有0.5个F；而α为±70°时，水平分力只有

个F。

由于各处水平分力的差异，粉料筒下落过程中不同位置内外喷液压力差不同，上方向外的压力差很大，粉料推向外方；以后压力差逐渐减小，粉料筒向内收缩；α＝0°时，内外水平压力相同，粉料筒恢复正常位置；再往入向外压力差又逐渐增大，粉料又被推向外方。

粉料筒下行的余弦曲线有利于液体与粉料的混合。开始，粉料筒被向外打散，打飞到外方的粉料，一方面让下方粉料筒更薄，更易均匀喷湿，另一方面“飞料”下落过程中又可充分与散在外方的液体混合。α角小于0°后，粉料筒再次向外加粗，此时无“飞料”打出，但可拉薄粉料筒筒壁，促进混合。

附图说明

图1为液粉均匀混合罐结构示意图

图2为喷液环不同方向的水平分力F₁

具体实施方式

下面结合示意图对本发明作进一步详细描述：

根据图1，粉料从进料口(1)进入，在粉料拉薄圆锥罩(2)的作用下拉薄成粉料筒下落。粉料拉薄圆锥罩的拉薄效果可通过本专利推导的公式①计算。拉薄后的粉料筒在内喷液管(3)和外喷液环(4)的共同作用下均匀喷湿。喷湿的粉料通过出料口出料。粘结在出料口周围的湿粉料，通过转动挂在出料口内外的出料畅通器(5)(6)(7)打碎，顺利出料。

因粉料下落圆筒筒壁薄，以及内外喷液水平压力差的变化，粉料可被均匀喷湿。

调节喷液管、喷液环的压力，保证液体和粉料按预设比例混合。

本发明的有益效果

1、节约能量

不论哪类搅拌机，绝大部分能量耗费在克服摩擦力或克服重力上，这些都是无用功。本发明几乎完全消除无用功，显著提高能量利用效率。

2、提高混合的工作效率

传统搅拌机加料、搅拌、出料按顺序分步进行，即前一步完成后才能做一下步。本发明加料、混匀、出料同时连续进行，工作效率提高几倍。

3、应用面广

凡是液体和固体粉末混合，皆可用本设备进行。

4、避免或减少杂菌和灰尘污染

本发明在密闭罐内混合，有效避免或减少杂菌和灰尘污染。

Claims (6)

1.液粉均匀混合罐的主要特征是：不经搅拌而将液体和固体粉末物质均匀混合；完成该特征的主要组件有：粉料拉薄圆锥罩、内喷液管、外喷液环和出料畅通器，这些组件有机安装在一个外壳内；液粉均匀混合的过程是：粉料物质从进料口进入后经粉料拉薄圆锥罩拉薄成很薄的圆筒下落，在下落过程中经内喷液管和外喷液环同时从内外两方喷湿混匀。

2.根据权利要求1，粉料拉薄圆锥罩的主要特征是安装在进料口正下方；其作用是拉薄粉料。

3.根据权利要求2，为粉料沿拉薄圆锥罩顺利下滑，圆锥罩顶角以60-120°为宜；并保持圆锥罩干燥。

4.根据权利要求1，内喷液管和外喷液环的主要特征是：内喷液管位于粉料筒中间，周身具喷孔，外喷液环嵌在外壳中间的凹槽内，并且仅内侧有喷孔；液体从喷液管和喷液环的喷孔同时向粉料筒喷射，将拉薄的粉料喷湿。

5.根据权利要求1，出料畅通器的主要特征是安装在出料口内外；由畅通杆、畅通器挂槽和畅通器转柄组成；转动畅通器就可打碎粘结的粉料，顺利出料。

6.根据权利要求1，液粉均匀混合的关键是下落粉料筒筒壁足够薄；粉料筒筒壁厚度可通过本专利推导出的公式计算：

d：粉料筒筒壁厚度

r：进料口半径

n：粉料拉薄圆锥罩最大半径与r的比。 

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