CN108465388A - 一种固液混合设备及利用该设备的混合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固液混合设备及利用该设备的混合方法，该固液混合设备，包括有液体分布模块，粉体分散模块、固液混合模块及排出模块，液体分布模块，其将待混合液体，输送至混合模块，粉体分散模块，其用于对待混合的粉体进行分散和/或粉碎后，进入固液混合模块；待混合液体与待混合粉体在固液混合模块中进行混合并进行快速旋转，然后由排出模块排出。本发明，在粉体分散模块，先把待混合的粉体初步打散后，以特定的倾角与待混合的液体接触，进行初步的快速湿润，采用螺旋喂料，不需要单独阀门控制，具有更强的分散能力。在混合模块中，快速旋转的搅拌器，加快粉体和液体的湿润过程，在排出模块，可以排出高粘度的浆料，同时产生真空。
Description
技术领域
本发明涉及粉体制浆、固液混合或纳米粉体材料快速分散领域，具体地讲，是指一种固液混合设备及利用该设备的混合方法。
背景技术
固体粉料在液体中分散基本过程可以分为：(1)粉料的润湿：将附着于粉体上的空气以液体介质取代。一种粉体要分散在液体中，首先必须被润湿，固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。(2)颗粒团聚体的破裂、分散，破碎团聚体：主要有三种作用力：挤压，冲击和剪切力。这个分散的步骤必须需要机械设备的辅助，不同的设备上述三种作用力的大小和比例是不同。(3)悬浮分散液的稳定化，为了阻止已经分散的颗粒发生在团聚，分散稳定作用有静电稳定、空间位阻稳定。
所有的粉体分散过程均是上述基本过程。目前，第一步粉体的湿润是所有分散流程的起步，其作用十分重要，如果第一步湿润工序的效果好，后续需要的分散的力量或者能耗就会低，粗颗粒也会减少，浆料的稳定性会更高。
目前，第一步(润湿)和第三步(稳定)可通过助剂如湿润分散剂进行优化。由于现在湿润助剂会对后续工艺或者产品产生不利影响，如锂电池工业领域中的制浆流程，要求引用的添加剂不能对电性能产生损害，极大限制了湿润助剂的选择范围，这个是目前锂电制浆工艺有所忽视的地方。如何利用机械的能量加快粉体表面的湿润，避免使用湿润助剂，利用物理机械方法加快粉体表面湿润，上行业急待解决的一个问题。
另外，随着纳米材料和超细粉体的发展，由于其比表面大，表面吸附大量的气体，导致这些超细粉体材料在液体中很难浸润，与液体混合困难，导致粉体在液体中的分散过程速度慢，能耗高，效率差。而传统的设备仅具有单一的结构和功能，无法适应广泛不同的粉体和液体的物料特性。
发明内容
本发明提供了一种固液混合设备及利用该设备的混合方法，其可克服目前大的表面积的材料的湿润困难，设计了不同功能模块的设备组合，可加快粉体表面的湿润，与液体充分混合。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固液混合设备，其包括有液体分布模块，粉体分散模块、固液混合模块及排出模块，所述的液体分布模块，其将待混合液体，输送至所述的混合模块，所述的粉体分散模块，其用于对待混合的粉体进行分散和/或粉碎后，进入固液混合模块；待混合液体与待混合粉体在所述的固液混合模块中进行混合并进行快速旋转，然后由所述的排出模块排出。
上述的液体分散模块，其通过一个或多个泵及与泵对应设置的液体进料管，将液体输送至环形狭缝中，使液体通过环形狭缝后，垂直向下。
上述的粉体分散模块，为冲击式的粉体分散粉碎装置。
上述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的螺旋锥形冲击模块，所述的螺旋锥形冲击模块包括有锥形本体及设置在锥形本体表面，螺旋向上的切割片。
上述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的锥形冲击模块，所述的锥形冲击模块包括有锥形本体，所述的锥形本体表面设有硬质合金涂层或者陶瓷涂层，所述的锥形本体上设有凹槽。
上述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的棒销式冲击模块，所述的棒销式冲击模块包括有锥形本体及设于锥形本体表面的一组搅拌棒。
上述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的翼式冲击模块，所述的翼式冲击模块包括有锥形本体及设于锥形本体表面的一组冲击组件，所述的冲击组件包括一连接杆及冲击块，所述的连接杆一端与所述的锥形本体表面相连，另一端与冲击块相连。
上述的粉体分散模块，还进一步包括能使粉体以一定的倾斜角度与垂直向下的液体碰撞，使粉体初步湿润的粉体排出结构。
上述的粉体排出结构，其设于所述的粉体分散粉碎装置与混合模块之间，其成形为是一个盘形构件，圆周开设有切槽。
上述的切槽至少一个侧壁相对盘体中心线倾斜。
上述的固液混合模块，其包括有混合容器及设于混合容器中的，使待混合液体与待混合粉体进行混合并进行快速旋转的搅拌器。
上述的粉体分散室外表面与所述的混合容器的内表面形成环形狭缝。
上述的搅拌器，其包括有搅拌器本体及设本体圆周的叶片。
上述的叶片直立设置于所述的本体圆周上。
上述的叶片倾斜设置于所述的本体圆周上。
上述的搅拌器，其包括有两端开口的容器及设于容器中部的横板，所述的容器表面设有漏孔，所述的横板上设有通槽。
上述的排出模块，其包括有排出容器及设于排出容器中的分散叶轮，所述的排出容器侧壁上设有排出管道。
上述的排出管道上设有调节排出浆料流速的泵。
上述的分散叶轮，其包括圆盘本体及分别设于圆盘本体上下表面的，与所述的圆盘上下表面垂直的叶片。
上述的分散叶轮，其成形为扇叶状，其包括有中心连接块及与连接块一体成形的扇片，所述的扇片的至少一边，上下两侧至少一侧设有搅拌条。
一种利用上述的固液混合设备的混合方法，步骤一，先将待混合液体，通过所述的液体分布模块，输送至所述的混合模块；步骤二，待混合粉体，通过所述的粉体分散模块分散和/或粉碎后，以一定的倾斜角度与垂直向下的待混合液体碰撞，使粉体初步湿润；步骤三，初步湿润的粉体与待混合液体一起进入固液混合模块进行混合并进行快速旋转，后进入所述的排出模块；步骤四，初步混合后的固液混合的浆料在其中进一步分散后排出。
上述的固液混合设备的混合方法，在步骤一中，所述的待混合液体，是先通过泵与液体进料管的共同作用，将液体输送至环形狭缝中，从而使液体通过环形狭缝后，以一定速度垂直向下。
上述的固液混合设备的混合方法，在步骤一中，所述的液体进料管的总横截面积要大于等于狭缝的过流面积。
上述的固液混合设备的混合方法，在步骤四中，通过调节排出管道上的泵，使浆料的排出速度要大于等于步骤一中待混合液体的进料速度。
采用上述技术方案后，通过本技术方案，其先把待混合的粉体初步打散后，以特定的倾角与待混合的液体接触，进行初步的快速湿润，在粉体分散模块，其采用螺旋喂料，不用阀门控制，具有更强的搅拌力。同时，在混合模块中，快速转动搅拌器，加快粉体和液体的湿润过程，最后在排出模块中，进行排液的叶轮产生真空，可以排出高粘度的浆料，同时产生真空。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明实施例一的立体示意图；
图4为粉体排出结构实施例一的立体示意图；
图4A为图4的局部放大图；
图5为粉体排出结构实施例一的平面示意图；
图5A为图5的局部放大图；
图6为本发明实施例一搅拌器的结构示意图；
图7为本发明实施例一的分散叶轮的结构示意图；
图8为本发明实施例三的立体示意图；
图9为本发明实施例三的平面示意图；
图10为本发明实施例三的搅拌器的结构示意图；
图11为本发明实施例四的立体示意图；
图12为本发明实施例四的平面示意图；
图13为本发明实施例四的搅拌器的结构示意图；
图14为本发明实施例五锥形冲击模块的结构示意图；
图15为本发明实施例六棒销式冲击模块的结构示意图；
图16为本发明实施例七翼式冲击模块的结构示意图；
图17为本发明实施例八分散叶轮的结构示意图；
图17A为图17的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
参考图1、2、3所示，其公开了一种固液混合设备，包括有粉体分散模块1，液体分布模块2、固液混合模块3及排出模块4，其中：
在本实施例中，粉体分散模块1，为冲击式的粉体分散粉碎装置。其包括粉体分散室11、设于其中的螺旋锥形冲击模块12及粉体排出结构13，其中：
粉体分散室11，其成形为上下开口的桶状，其外壁中部设有挡垣111，挡垣111上设有定位孔112。
螺旋锥形冲击模块12包括有锥形本体121及设置在锥形本体表面，螺旋向上的切割片122。通过这种结构设置，可增加粉体与螺旋锥形冲击模块 12的接触机会或者碰撞概率。从而达到较好的分散效果。
参考图4、4A、5及5A所示，粉体排出结构13，其设于螺旋锥形冲击 模块12下方，其能使粉体以一定的倾斜角度与垂直向下的液体碰撞，使粉 体进行初步湿润；其成形为是一个盘形构件，圆周开设有切槽131形成齿形 结构。切槽131，其包括有三个侧壁1311、1312、1313，这三个侧壁1311、 1312、1313至少有一个侧壁相对盘体轴心倾斜。在本实施例中，侧壁1311、 1313为倾斜设置，侧壁1312与盘体轴心平行。粉体排出结构13中心设有 键槽结构的轴心孔132。
在实施时，被分散的粉体，通过该粉体排出结构13的切槽131向下排出，由于切槽131为倾斜设置，因此，向下排出的粉体也是以倾斜方向向下，从而与垂直向下的液体碰撞，达到使粉体进行初步湿润的效果。由于很多电池材料的粉体，其尺寸在几个微米，经过充分湿润后，很容易就分散成单个粒子，可以满足电池浆料的要求。其可减轻对后续混合模块的要求，即后续混合时，不需要很大的搅拌功率。不仅可使粉体容易混合，且节能。
参考图1、2、3所示，固液混合模块3，包括有混合容器31及设于混合容器31中的，使待混合液体与待混合粉体进行混合并进行快速旋转的搅拌器32。
混合容器31，其包括垂直部分311及水平部分312，水平部分312设于垂直部分311的底端，且垂直部分311与水平部分312一体成形，垂直部分 311上表面对应粉体分散室11的定位孔112处，设有对应的定位孔313，定位孔112与定位孔313成形为沉孔。即混合容器31的垂直部分311，与粉体分散室11的挡垣111以下部分重合，因此，在粉体分散室11的外表面，与混合容器31的垂直部分311的内表面，形成环形狭缝23。水平部分312 成形为圆环状，其靠近圆周位置设有定位孔314。
在本实施例中，搅拌器32，其包括有两端开口的容器本体321及设于容器本体321中部的横板322，容器本体321表面设有漏孔323，横板322 上设有通槽324。横板322中心设有轴心孔325。
参考图1、2、3所示，液体分散模块2，其通过多个泵21及与泵21对应设置的液体进料管22，将液体输送至环形狭缝23中，使液体通过环形狭缝23后，垂直向下。液体进料管22，其设置在混合容器31的垂直部分311 上，垂直部分311对应该液体进料管22处设有进料口；通过泵21的设置，给待混合液体压力，可使待混合压力以一定的加速度向下，优选地，可以每秒1-2米的线速度向下位移。
参考图1、2、3所示，排出模块4，其包括有排出容器41及设于排出容器中的分散叶轮42，排出容器41的侧壁上设有排出管道43，排出管道 43上设有调节排出浆料流速的泵44。
排出容器41成形为U形结构，其上表面对应定位孔314的位置也设有定位孔411，定位孔314与定位孔411成形为沉孔。
参考图7所示，分散叶轮42，其包括圆盘本体421及分别设于圆盘本体上下表面的，与圆盘本体421上下表面垂直的叶片422、423。分散叶轮 42中心设有轴心孔424。
实施时，待混合液体与待混合粉体在混合模块3中混合后，形成的浆料落入排出模块4，在排出模块4中，通过分散叶轮42，可进一步使其充分混合后，经排出管道43排出，其排出浆料的流速，由泵44来决定。
通过本技术方案，其先把待混合的粉体初步打散后，以特定的倾角与待混合的液体接触，进行初步的快速湿润，在粉体分散模块1，其采用螺旋喂料，不用阀门控制，具有更强的搅拌力。同时，在混合模块3中，快速转动搅拌器32，加快粉体和液体的湿润过程，最后在排出模块4中，进行排液的叶轮42产生真空，可以排出高粘度的浆料，同时产生真空。
实施例二：
本发明，还公开了一种利用上述的固液混合设备的混合方法，其包括以下步骤：
步骤一，先将待混合液体，通过液体分布模块2，输送至混合模块3；
待混合液体，是先通过泵21与液体进料管22的共同作用，将液体输送至环形狭缝23中，从而使液体通过环形狭缝23后，以一定加速度垂直向下。此加速度的大小，取决于泵21所输入的对待混合液体的压力。
在具体实施时，液体进料管22的总横截面积要大于等于环形狭缝23 的过流面积。
步骤二，待混合粉体，通过所述的粉体分散模块分散和/或粉碎后，以一定的倾斜角度与垂直向下的待混合液体碰撞，使粉体初步湿润；
步骤三，初步湿润的粉体与待混合液体一起进入固液混合模块进行混合并进行快速旋转，后进入所述的排出模块；
步骤四，初步混合后的固液混合的浆料在其中进一步分散后排出。
通过调节排出管道上的泵，使浆料的排出速度要大于等于步骤一中待混合液体的进料速度。以避免浆料在容器中积压。
使用时，通过动力装置，带动轴5转动，轴5贯穿于整个装置，从而带动粉体分散模块的1的螺旋锥形冲击模块12及粉体排出结构13转动、固液混合模块3的搅拌器32转动、排出模块4的分散叶轮42转动。
实施例三：
参考图8、9、10所示，其为本发明实施例三的结构示意图；其与实施例一相比，不同之处在于：
本实施例中的搅拌器32ˊ，其包括有搅拌器本体321ˊ及设本体圆周的叶片326。叶片326直立设置于搅拌器本体321ˊ的圆周上。搅拌器本体321 ˊ中心设有轴心孔325ˊ。
实施例四：
参考图11、12、13所示，其为本发明实施例四的结构示意图；其与实施例三相比，不同之处在于：
叶片326倾斜设置于搅拌器本体321ˊ的圆周上。
实施例五：
参考图14所示，其与实施例一相比，不同之处在于：
粉体分散模块1，其包括粉体空置室11及设于其中的锥形冲击模块14，锥形冲击模块14包括有锥形本体141，锥形本体141表面设有硬质合金涂层或者陶瓷涂层，锥形本体141上设有凹槽142。凹槽142的设置，可防止粉体滑动，硬质合金涂层或者陶瓷涂层的设置，可更好地对粉体进行分散。锥形本体141中心设有轴心孔143。
实施例六：
参考图15所示，其与实施例一相比，不同之处在于：
粉体分散模块1，其包括粉体分散室11及设于其中的棒销式冲击模块 15，棒销式冲击模块15包括有锥形本体151及设于锥形本体151表面的一组搅拌棒152。通过搅拌棒152，可更好地使粉体进行分散。
实施例七：
参考图16所示，其与实施例一相比，不同之处在于：
粉体分散模块1，其包括粉体分散室11及设于其中的翼式冲击模块16，翼式冲击模块16包括有锥形本体161及设于锥形本体161表面的一组冲击组件162，冲击组件162包括一连接杆1621及冲击块1622，连接杆1621 一端与锥形本体161表面相连，另一端与冲击块1622相连。通过增加接触面积，达到使粉体分散均匀的效果。
实施例八：
参考图17、17A所示，其与实施例一相比，不同之处在于：
分散叶轮42ˊ，其成形为扇叶状，其包括有中心连接块421ˊ及与连接块421ˊ一体成形的扇片422ˊ，扇片422ˊ设有两个边4221ˊ和4222ˊ，在本实施例中，其边4221ˊ上下两侧均设有搅拌条425、426。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种固液混合设备，其特征在于：其包括有液体分布模块，粉体分散模块、固液混合模块及排出模块，所述的液体分布模块，其将待混合液体，输送至所述的混合模块，所述的粉体分散模块，其用于对待混合的粉体进行分散和/或粉碎后，进入固液混合模块；待混合液体与待混合粉体在所述的固液混合模块中进行混合并进行快速旋转，然后由所述的排出模块排出。
2.如权利要求1所述的固液混合设备，其特征在于：所述的液体分散模块，其通过一个或多个泵及与泵对应设置的液体进料管，将液体输送至环形狭缝中，使液体通过环形狭缝后，垂直向下。
3.如权利要求1所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，为冲击式的粉体分散粉碎装置。
4.如权利要求3所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的螺旋锥形冲击模块，所述的螺旋锥形冲击模块包括有锥形本体及设置在锥形本体表面，螺旋向上的切割片。
5.如权利要求3所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的锥形冲击模块，所述的锥形冲击模块包括有锥形本体，所述的锥形本体表面设有硬质合金涂层或者陶瓷涂层，所述的锥形本体上设有凹槽。
6.如权利要求3所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的棒销式冲击模块，所述的棒销式冲击模块包括有锥形本体及设于锥形本体表面的一组搅拌棒。
7.如权利要求3所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，其包括粉体分散室及设于其中的翼式冲击模块，所述的翼式冲击模块包括有锥形本体及设于锥形本体表面的一组冲击组件，所述的冲击组件包括一连接杆及冲击块，所述的连接杆一端与所述的锥形本体表面相连，另一端与冲击块相连。
8.如权利要求1-7任一所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散模块，还进一步包括能使粉体以一定的倾斜角度与垂直向下的液体碰撞接触，使粉体初步湿润的粉体排出结构。
9.如权利要求8所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体排出结构，其设于所述的粉体分散粉碎装置与混合模块之间，其成形为是一个盘形构件，圆周开设有切槽。
10.如权利要求9所述的固液混合设备，其特征在于：所述的切槽至少一个侧壁相对盘体中心线倾斜。
11.如权利要求1或4所述的固液混合设备，其特征在于：所述的固液混合模块，其包括有混合容器及设于混合容器中的，使待混合液体与待混合粉体进行混合并进行快速旋转的搅拌器。
12.如权利要求11所述的固液混合设备，其特征在于：所述的粉体分散室外表面与所述的混合容器的内表面形成环形狭缝。
13.如权利要求11所述的固液混合设备，其特征在于：所述的搅拌器，其包括有搅拌器本体及设本体圆周的叶片。
14.如权利要求13所述的固液混合设备，其特征在于：所述的叶片直立设置于所述的本体圆周上。
15.如权利要求13所述的固液混合设备，其特征在于：所述的叶片倾斜设置于所述的本体圆周上。
16.如权利要求11所述的固液混合设备，其特征在于：所述的搅拌器，其包括有两端开口的容器及设于容器中部的横板，所述的容器表面设有漏孔，所述的横板上设有通槽。
17.如权利要求1或11所述的固液混合设备，其特征在于：所述的排出模块，其包括有排出容器及设于排出容器中的分散叶轮，所述的排出容器侧壁上设有排出管道。
18.如权利要求17所述的固液混合设备，其特征在于：所述的排出管道上设有调节排出浆料流速的泵。
19.如权利要求18所述的固液混合设备，其特征在于：所述的分散叶轮，其包括圆盘本体及分别设于圆盘本体上下表面的，与所述的圆盘上下表面垂直的叶片。
20.如权利要求18所述的固液混合设备，其特征在于：所述的分散叶轮，其成形为扇叶状，其包括有中心连接块及与连接块一体成形的扇片，所述的扇片的至少一边，上下两侧至少一侧设有搅拌条。
21.一种利用权利要求1-20任一所述的固液混合设备的混合方法，其特征在于：步骤一，先将待混合液体，通过所述的液体分布模块，输送至所述的混合模块；步骤二，待混合粉体，通过所述的粉体分散模块分散和/或粉碎后，以一定的倾斜角度与垂直向下的待混合液体碰撞，使粉体初步湿润；步骤三，初步湿润的粉体与待混合液体一起进入固液混合模块进行混合并进行快速旋转，后进入所述的排出模块；步骤四，初步混合后的固液混合的浆料在其中进一步分散后排出。
22.如权利要求21所述的固液混合设备的混合方法，其特征在于：在步骤一中，所述的待混合液体，是先通过泵与液体进料管的共同作用，将液体输送至环形狭缝中，从而使液体通过环形狭缝后，以一定速度垂直向下。
23.如权利要求22所述的固液混合设备的混合方法，其特征在于：在步骤一中，所述的液体进料管的总横截面积要大于等于狭缝的过流面积。
24.如权利要求21所述的固液混合设备的混合方法，其特征在于：在步骤四中，通过调节排出管道上的泵，使浆料的排出速度要大于等于步骤一中待混合液体的进料速度。
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