CN1035237C - 粘性液体处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种粘性液体处理装置包括在壳体内互相平行伸展的一低速轴和一高速轴，和一组固定在每根轴上且沿轴向间隔而使一轴上的叶片进入另一轴上叶片之间的空间的搅拌器叶片，每个搅拌器叶片大体呈厚圆盘状外形且具有一组厚叶片单体，厚叶片单体具有一平行四边形横截面。以这种简单的方式，可实现高粘度液体的传递和剪切以改良搅拌和搅动效果。

Description

粘性液体处理装置
本发明涉及一种粘性液体处理装置，尤其是一种包括两水平轴的粘性液体处理装置。
通常，这种粘性液体处理装置分成连续式和间歇式。一连续式水平粘性液体处理装置的结构是这样的：待加工材料从设在壳体一纵向端的入口进入，随着反应或类似过程的程度加剧移向设在另一纵向端的出口(形成所谓的柱塞流)，在所期望的过程完成后从出口排出(见日本发明专利审查公告No.47-27179，日本实用新型专利审查公告Nos.51-4559和54-5805，日本发明专利审查公告Nos.61-59173和62-50179，和一些类似公告)。结论是这种连续式粘性液体处理装置的特征在于反应的程度是根据流动材料从入口至出口的位置变化而变化的。
另一方面，间歇式水平粘性液体处理装置的结构是这样的：一剂经过预算的待加工材料注入壳体，在预期的过程完成后排除，另一剂材料再放入壳体(见日本发明专利未审查公告No.49-73759和类似公告)。这样，这种间歇式粘性液体处理装置的特征在于反应程度是根据反应过程的时间长短变化而变化的，这样在壳体内任何位置的材料可在一确定的反应时间内同时均匀反应。
无论是连续式还是间歇式，粘性液体处理装置都要求具有粘性液体的均匀剪切和搅拌、液体沿一个方向循环和传递、由搅拌器叶片配合刮净液体(自动刮净)、液体表面的替换等类似功能。然而，过去没有一种粘性液体处理装置具备这些功能，特别是通过一种结构尽可能简单的盘状搅拌器叶片而同时实现剪切/搅拌功能和液体传递功能的装置。
本发明克服了传统技术中存在的问题。其构思如下：一种粘性液体处理装置包括一在其两纵向端具有侧壁的水平壳体，两在壳体内沿纵向互相平行，且转动地被支承于两侧壁间的轴，一组固定在每根轴上且沿轴纵向间隔的搅拌器叶片，壳体具有一与搅拌器叶片外周端轨迹相应的底部，每个搅拌器叶片大体呈厚圆盘状外形，且具有一组厚叶片单体，所述的厚叶片单体具有一平行四边形横截面，两轴彼此间隔一小于搅拌器叶片直径的距离，且固定搅拌器叶片，使两轴中之一轴上的搅拌器叶片的轴向位置偏离在两轴中另一轴上的搅拌器叶片的轴向位置，这样一轴上的叶片就能进入另一轴上叶片之间的空间。
图1为本发明第一实施例的平面图；
图2为沿图1的1-I线取的第一实施例的垂直截面图；
图3为第一实施例的搅拌器叶片示意图；
图4为第一实施例的低速搅拌器叶片的立体视图；
图5和6为表示第一实施例中两种高速搅拌器叶片的立体视图；
图7至9所示分别表示了图4至6中搅拌器叶片的叶片单体功能；
图10为当假设低速轴为静止固定时高速搅拌器叶片相对于低速搅拌器叶片的旋转轨迹示意图；
图11为本发明第二实施例的平面图；和
图12为第二实施例的搅拌器叶片示意图。
现在参照附图1至9对本发明第一实施例的间歇式粘性液体处理装置的结构和操作过程进行详细描述。
该实施例为一间歇式粘性液体处理装置，它包括两个用来搅拌高分子聚合物的粘性液体或搅拌诸如缩聚、块状聚合反应、溶液聚合反应、气—液反应和单体分解过程的粘性液体的水平轴。
在这些附图中，编号1表示一个具有底部的，与下面将要描述的搅拌器叶片外周边缘轨迹相应的壳体。在所述底部的中心有一沿壳体1纵向形成的肋条1a。一低速轴2和一高速轴3平行伸展，并水平位于壳体1两纵向端侧壁1b间，且穿过1b，轴2和轴3按箭头p和q所示方向反向旋转，搅拌来自上面的位于这些轴间的加工液体。轴2、3设有搅拌器叶片。应当注意壳体1是由一盖(图中未画)来密封的，以使反应气体在一真空或密封加压条件下进行反应。
一低速搅拌器叶片4形状如图4所示。一组成奇数(如五个)的不同相位的叶片固设在低速轴2上以形成串联形式。每个低速搅拌器叶片4都由一系列(如四个)径向扇形叶片单体5构成，叶片单体5是通过从一厚盘上等间隔地切除中间部分而加工形成的。如果需要，在每一扇形叶片单体5内设有一护套，一热介质流过该护套。如图7所示，扇形叶片单体5的横截面形成一个平行四边形，这样叶片单体导向端在所示低速搅拌器叶片4的旋转方向上成一锐角，而在与导向端位于同一端面的相对一端则成一钝角。锐角端作为一剪切端5a，其倾斜面在一厚度(h)范围内具有液体传递功能。低速搅拌器叶片4通过轮毂6依次固设在低速轴2上。
更进一步地，一刮刀杆7的一端固定在如旋转方向所示的低速搅拌器叶片4的每个扇形叶片单体5的后部外周端上，而刮刀杆7的另一端则固定在相邻搅拌器叶片4的每个扇形叶片单体5的导向外周端上。这样，刮刀杆7呈一连续的螺旋状方式安置。
另外，一组成偶数(如八个)的高速搅拌器叶片8、9固设在高速轴3上以形成串联形式。如图5和6所示，每个高速搅拌器叶片8由一系列(如两个)宽扇形叶片单体10构成(图5)，同上述的扇形叶片单体5一样，这些宽叶片单体是通过从一厚盘上切除中间部分而加工形成的，而每个高速搅拌器叶片9是由一系列(如两个)大体上呈矩形的小扇形叶片单体11构成(图6)，这些叶片单体是通过进一步加工扇形叶片单体得到的。搅拌器叶片8、9通过轮毂13a依次固设在高速轴3上，并使叶片单体10、11以相位差成90°这样的方式固定。如果需要，在每一叶片单体10、11内设有一护套，一热介质流过该护套。如图8和9所示，和上述低速搅拌器的扇形叶片单体5一样，叶片单体10、11的横截面形成一平行四边形，这样叶片单体导向端在所示高速搅拌器叶片8、9的旋转方向上成一锐角，而在与导向端位于同一端面的相对一端则成一钝角。这些叶片单体10、11侧面的倾斜方向与低速搅拌器叶片4的扇形叶片单体5斜面的倾斜方向相反。
更进一步地，一刮刀杆12的一端固定在如旋转方向所示的高速搅拌器叶片9的每个小叶片单体11的后部外周端上，而刮刀杆12的另一端则固定在相邻的，如旋转方向所示的搅拌器叶片8的每个扇形叶片单体10的后部外周端上，而并不是如上述的低速搅拌器叶片4那样在每个相邻的扇形叶片单体10和小叶片单体11间都有刮刀杆。这样，刮刀杆12呈一不连续的螺旋状方式安置，其导向与低速轴2的刮刀杆7形成的螺旋状的导向一致。低速搅拌器叶片4的扇形叶片单体5位于不连接的叶片单体10和11之间。另外，由高速搅拌器叶片8、9的叶片单体10、11形成的门状搅拌器和刮刀杆12在两相邻的低速搅拌器叶片4的扇形叶片单体5之间相对旋转。从侧壁1b方向看，这些叶片互相交叉的旋转状况描述于图2的A区域内。
下面将描述本实施例的操作过程。被加工的高粘度液体注入壳体1内，使其基本到达轴中心的水平面。当电动机(图中未画)起动，电动机的转动通过适当的减速齿轮(图中示画)传递到低速轴2和高速轴3，这样轴2和3以1∶2的速度比旋转。应当注意的是，实施例中低速轴2和高速轴3的叶片单体数是不限定的。每个高速轴3的搅拌器叶片可具有两个或两个以上的叶片单体，而低速轴2的每个搅拌器叶片则可具有与高速轴3的搅拌器叶片的叶片单体数成整数倍的叶片单体，即根据所设的转速比而具有相反比值的叶片单体数。
然后，在如图2所示的A区域内，低速搅拌器叶片4的扇形叶片单体5和高速搅拌器叶片8、9的叶片单体10、11，以及刮刀杆7、12一起相对地旋转，在轴间区域内，一轴上的叶片单体进入另一轴上的叶片单体所限定的空间。结果，当低速搅拌器叶片4的扇形叶片单体5和高速搅拌器叶片8、9的扇形叶片单体10及小叶片单体11的剪切边缘5a、10a、11a以不同速度旋转，粘性液体被强力剪切和搅拌，使其压靠在壳体1的肋条1a上，即粘性液体被搅拌而不断地以另一部分来代替在自由面上的液体部分，使其朝向与旋转轴2、3平行的壳体1的两侧壁。在这种情况下，粘性液体在壳体1内受叶片单体5、10、11的各倾斜面沿箭头a、c所指方向的液体传递作用影响而沿图1中箭头a、b′、c、b所指的单一方向循环。另外，由于粘附在壳体1内周表面上的粘性液体部分受液体传递作用的影响，同时由设置成相同导向的螺旋状刮刀杆7、12将其自动刮净，上述的液体循环就加速了。再进一步，当刮刀杆7、12离开粘性液体并提起一些液体时，就形成液体的悬浮薄膜，然后气—液接触面扩大而提高排气效率。
第一实施例的实验如下所述：
〔例〕
制作搅拌器叶片的圆盘直径：134毫米
壳体尺寸：236毫米宽×168毫米高×612毫米长
液体量：5.6升
反应温度：最高330℃
粘性液体：一种处于中间状态并将进一步聚合和集合成高聚
树脂的聚酯树脂。
根据试验结果，能实现本发明所期望的搅拌/搅动效果，自动净化效果和表面替代效果。
现在描述第二实施例，即本发明的连续式粘性液体处理装置。
图11和12所示为第二实施例，图中与第一实施例中相同的元件部分用同样的编号，除了不同的部分，这些元件的描述就被省略了。
在该实施例中，在壳体1的侧壁1b的一侧形成一入口(图11左侧)，而另一侧形成一出口(图11右侧)，这样高粘度液体从入口进来，经处理后不断沿图中箭头a′所示方向传递，然后从出口排出。
低速轴2连有由扇形叶片单体5A构成的低速搅拌器叶片4A，4A大体上与上述第一实施例中的低速搅拌器叶片4相同，而高速轴3以串联方式连有由扇形叶片单体10A构成的高速搅拌器叶片14，10A与图5中所示第一实施例中的扇形叶片单体10相似，低速搅拌器叶片4A的扇形叶片单体5A的倾斜表面与高速搅拌器叶片14的扇形叶片单体10A的倾斜表面的倾斜方向一致。更进一步地，刮刀杆15固定在低速搅拌器叶片4A的扇形叶片单体5A的外周端上，以与第一实施例相同的方式形成一连续的螺旋状。另外，高速搅拌器叶片14依次以两相邻的搅拌器叶片相位差成90°的方式固设在高速轴3上，而刮刀杆16的一端固定在如旋转方向所示的高速搅拌器叶片14的每个扇形叶片单体10A的导向外周端上，同时刮刀杆16的另一端则固定在相邻的搅拌器叶片14的每个扇形叶片单体10A的导向外周端上，刮刀杆16呈一不连续的螺旋状方式安置。以这样的设置，从入口进入的粘性液体被不断地搅拌和搅动，然后沿箭头a′所示方向传送至出口。
在至今为止描述的实施例中，每个低速搅拌器叶片含有四个扇形叶片单体5、5A，而每个高速搅拌器叶片含有两个叶片单体10、11、10A。然而本发明不排除符合比率2∶1的其他叶片单体数的组合。例如，每个低速搅拌器叶片可含有六个叶片单体，而每个高速搅拌器叶片可含有三个叶片单体。
另外，在上述实施例中低速轴2和高速轴3互相平行伸展，在两轴上的搅拌器叶片旋转搅拌来自上面的位于这些轴间的液体。然而，低速轴2和高速轴3也可以以其他方式旋转而使搅拌器叶片搅拌来自下面的、位于这些轴之间的液体。
根据本发明，由于两根轴上的搅拌器叶片可旋转搅拌来自上面或下面的、位于两轴之间的粘性液体，两轴之间的粘性液体被压靠在壳体上。由加工圆盘制成的扇形叶片单体斜面在其厚度范围内传送液体，而相反斜面由于在其上产生的负压而拉吸液体。结果，粘性液体的搅拌和搅动就可以这种简单的方式进行，且粘性液体的搅动可通过每边成一锐角的扇形叶片单体导向边缘剪切液体而进一步提高。
再有，每个搅拌器叶片是厚的，这样进行热处理的护套可设置在搅拌器叶片内。
还有，由于每个叶片单体具有一平行四边形的横截面，叶片单体的表面光滑平整，可防止粘性液体粘附在叶片表面上，而使刮刀杆有效地刮去粘性液体。

Claims (2)

1.一种粘性液体处理装置，包括一在其两纵向端具有侧壁(1b)的水平壳体(1)，两根在所述壳体(1)内沿纵向互相平行伸展且转动地被支承于所述两侧壁间的轴(2，3)，一组固定在每根轴上且沿轴纵向间隔的搅拌器叶片(4，8，9)；所述每个搅拌器叶片大体呈圆盘状外形且具有一组厚叶片单体(5，10，11)，每个所述叶片单体有一平行四边形横截面，所述壳体(1)具有一与所述搅拌器叶片(4，8，9)外周端轨迹相应的底部，且所述两轴的一轴上的叶片进入另一轴上叶片之间的空间，其特征在于，还包括与所述固定在两轴(2，3)上的搅拌器叶片组(4，8，9)的外周连接而形成螺旋状的刮刀杆(7，12)。
2；如权利要求1所述的粘性液体处理装置，其特征在于，固定在所述两轴(2，3)中一轴(3)上的每个搅拌器叶片(8，9)的叶片单体(10，11)数为两个或两个以上，而固定在另一轴(2)上的每个搅拌器叶片(4)的叶片单体(5)数为固定在前述一轴(3)上搅拌器叶片(8，9)的叶片单体(10，11)数的整数倍，即所述搅拌器叶片(4，8，9)的叶片单体(5，10，11)数比值与所述两轴(2，3)设定的相对转速比相反。
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CN108236910A (zh) * 2018-01-31 2018-07-03 浙江大学 一种搅拌装置和一种卧式双轴自清洁反应器

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