CN107803123A - 旋转乳化装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转乳化装置，包含一外壳、一个第一填充床、一个分散单元及一个导管单元。该第一填充床具有一个第一中心转轴部及一个填充床基壁，并界定出一个分散空间。该分散单元固设于该分散空间，包括至少一个分散环壁，并界定出一个混合空间，该至少一个分散环壁形成有至少一个通孔。该导管单元延伸到该分散空间中，包括至少一个导管，每一个导管具有一个开口端，该混合空间适于接收混合流体。当该第一中心转轴部被驱动而旋转时，该混合空间接收该混合流体，且该混合流体被驱动而流至该分散环壁进行预乳化，并通过该通孔向外分散流出，可在不增加装置整体体积及操作时间下增进乳化效果。

Description

旋转乳化装置

技术领域

本发明涉及一种旋转乳化装置，特别是涉及一种包含一个分散单元的旋转乳化装置。

背景技术

现有利用旋转填充床使两种不互溶的物料进行乳化可以实现连续生产，且设备便宜。但是当需要制备流量大的乳化产品时，使用现有的旋转填充床装置难以使两种物料均匀乳化，会导致物料混合的均匀程度不足及乳化产品的稳定性偏低。

中国专利CN 101574632A公开一种连续式乳化装置，包括管式混合器和旋转填充床，通过先在管式混合器中实现物料的宏观混合及预乳化，来确保后续在旋转填充床中实现物料的乳化和分散相粒度的均一化。

然而，设置该管式混合器不仅增加了装置的整体体积，需要额外的输送构件以连接该管式混合器与该旋转填充床，增加了阻塞的风险且需要等待前段在该管式混合器中的预乳化完成后才能进行后段在该旋转填充床中的乳化程序，因此增加了装置的设置成本及操作时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转乳化装置，可以克服上述背景技术的缺点。

本发明的旋转乳化装置包含一个外壳、一个第一填充床、一个分散单元及一个导管单元。该第一填充床设于该外壳，具有一个在其轴向上延伸出该外壳的第一中心转轴部及一个连接于该第一中心转轴部并在该外壳内的填充床基壁，并界定出一个位于该第一填充床中间并在该外壳内的分散空间。该分散单元固设于该第一填充床的该分散空间，包括至少一个与该第一中心转轴部共轴设置的分散环壁，并界定出一个位于该分散环壁中间并在该分散空间中的混合空间，该至少一个分散环壁在该轴向上延伸，且形成有至少一个通孔。该导管单元从该外壳外部延伸到该混合空间中，包括至少一个导管，每一个导管具有一个位在该混合空间中的开口端，该混合空间适于接收由该导管单元所供应的混合流体。其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转以使该第一填充床与该分散单元的组合相对于该外壳旋转时，该混合空间接收由该导管单元所供应的该混合流体，且该混合流体被离心力驱动而流至该至少一个分散环壁进行预乳化，并通过该至少一个通孔向外分散流出。

本发明的有益效果在于：该混合流体通过本发明旋转乳化装置的分散单元进行预乳化及分散，可在不增加装置整体体积及操作时间的前提下增进乳化效果。

以下将就本发明内容进行详细说明：

优选地，该至少一个分散环壁形成有多个通孔，所述通孔的位置共同围绕构成至少一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的虚拟平面。

优选地，该分散单元包括多个分散环壁，所述分散环壁在该第一中心转轴部的径向上排列。

可选择地，该至少一个分散环壁形成有至少一个狭缝状的通孔，该通孔围绕构成至少一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的虚拟平面。

更优选地，该分散单元包括一个位在内侧的内分散环壁及一个位在该内分散环壁外侧的外分散环壁；该内分散环壁形成有多个内通孔，所述内通孔的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的内虚拟平面；该外分散环壁形成有多个第一外通孔及多个第二外通孔，所述第一外通孔的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的第一外虚拟平面，所述第二外通孔的位置共同围绕构成一垂直于该第一中心转轴部的轴向的第二外虚拟平面；所述第一外通孔及所述第二外通孔在位置上与所述内通孔形成错位，且所述内通孔在位置上介在所述第一外通孔及所述第二外通孔之间。

优选地，该至少一个导管的该开口端位在该轴向上并朝向该填充床基壁。

优选地，该第一填充床还具有一个第一内环壁、一个第一外环壁及一个第一填充物。该第一内环壁环绕并界定出该分散空间，并形成有多个第一内流孔。该第一外环壁环绕该第一内环壁，并与该第一内环壁共同界定出一个第一填充空间。该第一填充物填充在该第一填充空间。其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转时，该混合流体被离心力驱动而经由所述第一内流孔流入到该第一填充空间中，在该第一填充物上进行乳化。

更优选地，该旋转乳化装置还包含一设于该外壳的第二填充床，该第二填充床具有一个在其轴向上延伸出该外壳的第二中心转轴部，并界定出一个容纳该第一填充床的容纳空间；该第一外环壁形成有多个第一外流孔，当该第一中心转轴部及该第二中心转轴部分别被外部驱动而旋转以使该第一填充床及该第二填充床相对于该外壳旋转时，该混合流体被离心力驱动而经由所述第一外流孔流出该第一填充空间并流至该第二填充床。

又更优选地，该第二填充床还具有一个第二内环壁、一个第二外环壁及一个第二填充物。该第二内环壁环绕并界定出该容纳空间，并形成有多个第二内流孔。该第二外环壁环绕该第二内环壁，并与该第二内环壁共同界定出一个第二填充空间。该第二填充物，填充在该第二填充空间。其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转时，该第二中心转轴部被外部驱动而旋转以使该第二填充床相对于该第一填充床的旋转方向反向旋转，该混合流体被离心力驱动而经由所述第二内流孔流入到该第二填充空间中，在该第二填充物上进行乳化。

优选地，该填充床基壁在该第一中心转轴部的径向上延伸，并连接该至少一个分散环壁。

优选地，该混合流体是两种不互溶的非气体流体的混合。所述非气体流体可分别选自但不限于水及重油，或淀粉及水。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明旋转乳化装置的第一实施例的剖视图；

图2是该第一实施例的四个分散环壁经摊平后的分解图；

图3是本发明旋转乳化装置的第二实施例的剖视图；

图4是本发明旋转乳化装置的第三实施例的剖视图；

图5是通过该第一实施例进行乳化后所得的产品的显微镜照片；

图6是通过一个第一比较例进行乳化后所得的产品的显微镜照片；及

图7是通过一个第二比较例进行乳化后所得的产品的显微镜照片。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。

＜实施例＞

参阅图1，本发明旋转乳化装置1的一个第一实施例，包含一个外壳2、一个第一填充床3、一个分散单元4及两个导管5。

该外壳2包括一个壳体21、一个进气口22、一个出气口23及一个出液口24。该壳体21界定出一个壳体空间20，且具有一个外壳基壁211与一个外壳环壁212。该出液口24设置在该外壳基壁211。

该第一填充床3设于该外壳2，具有一个在其轴向上延伸出该外壳2的第一中心转轴部31及一个连接于该第一中心转轴部31并在该外壳2内的填充床基壁311，并界定出一个位于该第一填充床3中间并在该外壳2内的分散空间30。该填充床基壁311在该第一中心转轴部31的径向上延伸。

该分散单元4固设于该第一填充床3的该分散空间30，并包括四个与该第一中心转轴部31共轴设置的分散环壁41。该设置在最内层的分散环壁41界定出一个位于该分散环壁41中间并在该分散空间30中的混合空间410。所述分散环壁41在该轴向上延伸且连接该填充床基壁311，并在该第一中心转轴部31的径向上排列，且各自形成有多个通孔42。

在本实施例中，所述两个导管5作为该导管单元，从该外壳2外部延伸到该混合空间410中，并分别供应水及重油，且每一个导管5具有一位在该混合空间410中的开口端51。所述导管5的所述开口端51位在该轴向上并朝向该填充床基壁311。

经摊平后的该四个分散环壁41如图2所示，所述分散环壁41依据在该分散空间30中的设置关系由内向外分别依序为第一分散环壁411、第二分散环壁412、第三分散环壁413及第四分散环壁414。以该第一分散环壁411作为内分散环壁时，该第二分散环壁412作为外分散环壁；以该第二分散环壁412作为内分散环壁时，该第三分散环壁413作为外分散环壁；以该第三分散环壁413作为内分散环壁时，该第四分散环壁414作为外分散环壁。第一分散环壁411形成有多个第一通孔421，第二分散环壁412形成有多个第二通孔，第三分散环壁413形成有多个第三通孔，第四分散环壁414形成有多个第四通孔。在图2中，为了说明方便起见，所述第二通孔依据位置分布分别依序编号为422a-422b，所述第三通孔依据位置分布分别依序编号为423a-423d，所述第四通孔依据位置分布分别依序编号为424a-424h。

所述第一通孔421(作为内通孔)的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部31的轴向的第一虚拟平面(作为内虚拟平面)。所述第二通孔422a(作为第一外通孔)及所述第二通孔422b(作为第二外通孔)的位置分别共同围绕构成垂直于该第一中心转轴部31的轴向的两个第二虚拟平面(作为外虚拟平面)。所述第二通孔422a及所述第二通孔422b在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第一通孔421形成错位，且所述第一通孔421在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第二通孔422a及所述第二通孔422b之间。在本实施例中，该第一虚拟平面将该第一分散环壁411分为两部分，所述第二虚拟平面将该第二分散环壁412分为三部分。

相类似地，所述第三通孔423a-423d(作为外通孔，此时所述第二通孔422a-422b作为内通孔)的位置分别共同围绕构成四个垂直于该第一中心转轴部31的轴向的第三虚拟平面(作为外虚拟平面，此时所述第二虚拟平面作为内虚拟平面)。所述第三通孔423a及所述第三通孔423b在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第二通孔422a形成错位，且所述第二通孔422a在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第三通孔423a及所述第三通孔423b之间；所述第三通孔423c及所述第三通孔423d在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第二通孔422b形成错位，且所述第二通孔422b在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第三通孔423c及所述第三通孔423d之间。在本实施例中，所述第三虚拟平面将该第三分散环壁413分为五部分。

相类似地，所述第四通孔424a-424h(作为外通孔，此时所述第三通孔423a-423d作为内通孔)的位置分别共同围绕构成八个垂直于该第一中心转轴部31的轴向的第四虚拟平面(作为外虚拟平面，此时所述第三虚拟平面作为内虚拟平面)。所述第四通孔424a及所述第四通孔424b在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第三通孔423a形成错位，且所述第三通孔423a在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第四通孔424a及所述第四通孔424b之间；所述第四通孔424c及所述第四通孔424d在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第三通孔423b形成错位，且所述第三通孔423b在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第四通孔424c及所述第四通孔424d之间；所述第四通孔424e及所述第四通孔424f在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第三通孔423c形成错位，且所述第三通孔423c在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第四通孔424e及所述第四通孔424f之间；所述第四通孔424g及所述第四通孔424h在该第一中心转轴部31的轴向的位置上与所述第三通孔423d形成错位，且所述第三通孔423d在该第一中心转轴部31的轴向的位置上介在所述第四通孔424g及所述第四通孔424h之间。在本实施例中，所述第四虚拟平面将该第四分散环壁414分为九部分。

该第一填充床3还具有一个第一内环壁32、一个第一外环壁33及一个第一填充物34。该第一内环壁32环绕并界定出该分散空间30，并形成有多个第一内流孔35。该第一外环壁33环绕该第一内环壁32，并与该第一内环壁32共同界定出一个第一填充空间340。该第一外环壁33形成有多个第一外流孔36。该第一填充物34填充在该第一填充空间340。在本实施例中，该第一内环壁32、该第一外环壁33及该第一填充物34为一个整体的多孔填充材料。

当该第一中心转轴部31被外部驱动而旋转以使该第一填充床3与该分散单元4的组合相对于该外壳2旋转时，所述导管5分别供应水及重油，水及重油分别经由所述开口端51流入到该混合空间410中，并在该填充床基壁311上进行混合，而成为水及重油的混合流体。可选择地，该导管单元为一个导管5，当该第一中心转轴部31被外部驱动而旋转时，该导管5供应水及重油的混合流体，水及重油的混合流体经由该开口端51流入到该混合空间410中，并在该填充床基壁311上进行进一步混合。

接着，水及重油的混合流体被离心力驱动而流至该第一分散环壁411进行预乳化，并通过所述第一通孔421向外分散流出。随着离心力的驱动，水及重油的混合流体依序流至该第二分散环壁412进行预乳化，通过所述第二通孔422a-422b向外分散流出，流至该第三分散环壁413进行预乳化，通过所述第三通孔423a-423d向外分散流出，流至该第四分散环壁414进行预乳化，通过所述第四通孔424a-424h向外分散流出，流入到该第一填充空间340中，在该第一填充物34上进行乳化，最后，乳化后所得的产品通过所述第一外流孔36向外流出至该出液口24而被排出。同时，气体从该进气口22引入该壳体空间20，且在该第一填充空间340中与其中的经预乳化后的水及重油的混合流体接触，以进行气体与水及重油之间的质量传递。

参阅图3，本发明旋转乳化装置1的一个第二实施例与该第一实施例相类似，差异处在于该第二实施例的旋转乳化装置1相对于该第一实施例的旋转乳化装置1是以该第一实施例的第一中心转轴部31的任一个径向为轴旋转90度设置，惟第二实施例的旋转乳化装置1的出液口24设置在该第二实施例的外壳环壁212下侧。

参阅图4，本发明旋转乳化装置1的一个第三实施例与该第一实施例相类似，差异处在于该第三实施例的旋转乳化装置1还包含一设于该外壳2的第二填充床6，该第二填充床6具有一在其轴向上延伸出该外壳2的第二中心转轴部61，并界定出一容纳该第一填充床3的容纳空间60。

该第二填充床6还具有一个第二内环壁62、一个第二外环壁63及一个第二填充物64。该第二内环壁62环绕并界定出该容纳空间60，并形成有多个第二内流孔65。该第二外环壁63环绕该第二内环壁62，并与该第二内环壁62共同界定出一个第二填充空间640。该第二外环壁63形成有多个第二外流孔66。该第二填充物64填充在该第二填充空间640。在本实施例中，该第二内环壁62、该第二外环壁63及该第二填充物64为一个整体的多孔填充材料。

当该第一中心转轴部31被外部驱动而旋转时，该第二中心转轴部61被外部驱动而旋转以使该第二填充床6相对于该第一填充床3的旋转方向反向旋转，该混合流体被离心力驱动而经由所述第一外流孔36流出该第一填充空间340并向外流至该第二填充床6，并经由所述第二内流孔65流入到该第二填充空间640中，在该第二填充物64上进行乳化，最后，乳化后所得的产品通过所述第二外流孔66向外流出至该出液口24而被排出。

该第三实施例的旋转乳化装置1通过设置该第二填充床6，可进一步提升经过该第一填充床3乳化后所得的产品的乳化效果。

＜比较例＞

第一比较例与该第一实施例相类似，主要差异处在于该第一比较例的旋转乳化装置1不含该分散单元4(不进行预乳化)，所述导管5的所述开口端51位在该分散空间30中且位在该第一中心转轴部31的径向上并朝向该第一填充床3。当该第一中心转轴部31被外部驱动而旋转以使该第一填充床3相对于该外壳2旋转时，所述导管5分别供应水及重油，水及重油分别被离心力驱动而流过该第一填充空间340，同时在该第一填充物34上进行乳化，最后，乳化后所得的产品通过所述第一外流孔36向外流出至该出液口24而被排出。

第二比较例与该第一比较例相类似，主要差异处在于该第二比较例的旋转乳化装置1还包含一个管式混合器，连接至所述导管5，适于使水及重油先在该管式混合器中进行预乳化再由所述导管5供应到该分散空间30中。

＜乳化效果测试＞

在该第一填充床3与该分散单元4的组合相对于该外壳2以1400rpm的转速旋转时，将水及重油分别以250kg/h及1540kg/h的流量分别由两个导管5(喷嘴内径皆为2.5cm)通入该第一实施例的混合空间410中进行混合(温度控制在50-60℃)。另外通过该第一比较例(不进行预乳化)及该第二比较例(经该管式混合器进行预乳化)的旋转乳化装置1进行上述相似操作。最后，该第一实施例、该第一比较例及该第二比较例进行乳化后所得的产品的显微镜照片分别如图5、图6及图7所示。

图5显示通过该第一实施例进行乳化后所得的产品的水液滴在重油里分散相当均匀，水液滴尺寸多在数个微米以下(10μm以下)，且该乳化产品的稳定性高；如图6所示，通过该第一比较例进行乳化后所得的产品中存在许多尺寸不均匀的水液滴，特别是存在大于15μm的水液滴，显示该乳化产品的稳定性极差；如图7所示，相较于该第一实施例的乳化产品，通过该第二比较例进行乳化后所得的产品中也存在许多尺寸不均匀的水液滴，显示该乳化产品的稳定性较差。

综上所述，本发明旋转乳化装置1通过该包括该至少一个分散环壁41的分散单元4，能使该混合流体于该第一填充床3旋转时被离心力驱动而流至该至少一个分散环壁41进行预乳化及分散，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种旋转乳化装置，其特征在于：其包含：

一个外壳；

一个第一填充床，设于该外壳，具有一个在其轴向上延伸出该外壳的第一中心转轴部及一个连接于该第一中心转轴部并在该外壳内的填充床基壁，并界定出一个位于该第一填充床中间并在该外壳内的分散空间；

一个分散单元，固设于该第一填充床的该分散空间，包括至少一个与该第一中心转轴部共轴设置的分散环壁，并界定出一个位于该分散环壁中间并在该分散空间中的混合空间，该至少一个分散环壁在该轴向上延伸，且形成有至少一个通孔；及

一个导管单元，从该外壳外部延伸到该混合空间中，包括至少一个导管，每一个导管具有一个位在该混合空间中的开口端，该混合空间适于接收由该导管单元所供应的混合流体；

其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转以使该第一填充床与该分散单元的组合相对于该外壳旋转时，该混合空间接收由该导管单元所供应的该混合流体，且该混合流体被离心力驱动而流至该至少一个分散环壁进行预乳化，并通过该至少一个通孔向外分散流出。

2.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于：该至少一个分散环壁形成有多个通孔，所述通孔的位置共同围绕构成至少一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的虚拟平面。

3.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于：该分散单元包括多个分散环壁，所述分散环壁在该第一中心转轴部的径向上排列。

4.根据权利要求3所述的旋转乳化装置，其特征在于：该分散单元包括一个位在内侧的内分散环壁及一个位在该内分散环壁外侧的外分散环壁；该内分散环壁形成有多个内通孔，所述内通孔的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的内虚拟平面；该外分散环壁形成有多个第一外通孔及多个第二外通孔，所述第一外通孔的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的第一外虚拟平面，所述第二外通孔的位置共同围绕构成一个垂直于该第一中心转轴部的轴向的第二外虚拟平面；所述第一外通孔及所述第二外通孔在位置上与所述内通孔形成错位，且所述内通孔在位置上介于所述第一外通孔及所述第二外通孔之间。

5.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于：该至少一个导管的该开口端位在该轴向上并朝向该填充床基壁。

6.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于该第一填充床还具有：

一个第一内环壁，环绕并界定出该分散空间，并形成有多个第一内流孔；

一个第一外环壁，环绕该第一内环壁，并与该第一内环壁共同界定出一个第一填充空间；及

一个第一填充物，填充在该第一填充空间；

其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转时，该混合流体被离心力驱动而经由所述第一内流孔流入到该第一填充空间中，在该第一填充物上进行乳化。

7.根据权利要求6所述的旋转乳化装置，其特征在于其还包含：一个设于该外壳的第二填充床，该第二填充床具有一个在其轴向上延伸出该外壳的第二中心转轴部，并界定出一个容纳该第一填充床的容纳空间；该第一外环壁形成有多个第一外流孔，当该第一中心转轴部及该第二中心转轴部分别被外部驱动而旋转以使该第一填充床及该第二填充床相对于该外壳旋转时，该混合流体被离心力驱动而经由所述第一外流孔流出该第一填充空间并流至该第二填充床。

8.根据权利要求7所述的旋转乳化装置，其特征在于该第二填充床还具有：

一个第二内环壁，环绕并界定出该容纳空间，并形成有多个第二内流孔；

一个第二外环壁，环绕该第二内环壁，并与该第二内环壁共同界定出一个第二填充空间；及

一个第二填充物，填充在该第二填充空间；

其中，当该第一中心转轴部被外部驱动而旋转时，该第二中心转轴部被外部驱动而旋转以使该第二填充床相对于该第一填充床的旋转方向反向旋转，该混合流体被离心力驱动而经由所述第二内流孔流入到该第二填充空间中，在该第二填充物上进行乳化。

9.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于：该填充床基壁在该第一中心转轴部的径向上延伸，并连接该至少一个分散环壁。

10.根据权利要求1所述的旋转乳化装置，其特征在于：该混合流体是两种不互溶的非气体流体的混合。