CN1404909A - 连续混合器 - Google Patents

Abstract

一种连续混合器，其中随后补充的液体不会上升到混合器的顶部，而且可以快速生产均一的、高稳定性的混合物，且所述混合物具有小的颗粒粒径或低粘度。

Description

连续混合器

本发明涉及一种用于连续混合不同种类物料的设备。尤其是涉及这样一种连续混合器，通过向壳体内连续提供不同种类的物料例如液体或者粉末与液体，来连续生产液体混合物，或包括大量液体的混合物。这些物料通过顶部旋转盘的旋转和底部旋转盘的旋转而混合。这些旋转盘互相独立旋转，并连续产生粗的混合物。可以为壳体连续补充液体，再与粗的混合物混合。

日本专利申请公开No.2000-449A公开了一种方法，其中有机聚硅氧烷液体、乳化剂、和水被加入到混合室，通过装备有刮板的旋转盘旋转，来生产、有机聚硅氧烷含水液体形态的油脂。但是，因为初始是以稀释形态来进行乳化的，存在的问题是乳液的颗粒尺寸大而且乳液不稳定。

美国专利4691867(1987年9月8日)公开了一种连续混合器，用于由超细粉和粉末例如石油焦炭来生成一种浆液。在‘867这篇专利中，粉末和液体被加入到上部混合室，通过上部旋转混合盘的旋转，使粉末被所述液体润湿，从而生产湿的粗混合物。所述粗混合物被传送到下部混合室，通过下部旋转混合盘的旋转，而使组分完全混合成淤浆。但是，在传送到下部混合室的过程中，粗混合物发生震动，导致下部混合室中的混合物回流到上部混合室。因为所有的粉末和液体都被加入到上部混合室，粉末和液体从一开始在稀释状态下被混合，这样导致粉末的可分散性差。

美国专利5599102(1997年2月4日)公开了一种混合器，通过下述方法连续生产低粘度混合物，i)将粉末和液体加入到混合室，ii)通过旋转盘的旋转制备粉末和液体的粗混合物，iii)从旋转盘下部补充液体，和iv)将液体和粗混合物混合。但是，在补充液体之后，使旋转盘附近的液位上升，而且在制备乳状液时，粒径增加，同时乳液变得不稳定。在制备粉末和液体的混合物时，混合物的粘度太高。

因此，本发明的目的在于，提供一种连续混合器，其中随后补充的液体不会上升到混合器的顶部，这样可以快速生产均一的、高稳定性的混合物，而且混合物具有小的粒径，或具有较低的粘度。

根据本发明的详细说明，能很明显地看出本发明的这些和其他的特征。

图1是按照本发明一种实施方案的连续混合器A的剖面示意图。

图2是按照本发明另一种实施方案的连续混合器的剖面示意图。图2中的设备与图1中的设备相比，不同之处在于：图2中没有进液管9c，和图2有一个进液管9d为下部混合室2d补充液体，进液管9d穿过倒置的圆锥体1c的外部斜面，而其它都相同。

在图1和图2中，相似的部件以相同的数字和字母表示。在图中，A代表连续混合器的一种实施方案，B代表连续混合器的另一种实施方案，1是壳体1a是圆柱体，1b是盖子，1c是倒置的圆锥体，2a是最上部混合室，2b是上部混合室，2c是中部混合室，2d是下部混合室，3a是上部旋转盘，3b是下部旋转盘，4a是旋转轴，4b是旋转轴，5a是滑轮，5b是滑轮，6是轴承，7a是上部刮板，7b是侧面的刮板，7c是下部刮板，7d是上部刮板，7e是侧面的刮板，7f是下部刮板，7g是槽口，8a是上部环状板，8b是下部环状板，9是物料的进口端，9a是物料的进口管，9b是物料的进口管，9c是液体进料管，9d是液体进料管，10是排放端口。

连续混合器包括上部旋转盘和下部旋转盘，它们安装在壳体的混合室内，相互独立地旋转。刮板连接在上部旋转盘的顶侧和底侧，以及下部旋转盘的顶侧和底侧。上部环状板从壳体的内壁伸展出来，它位于上部旋转盘的底部刮板与下部旋转盘的顶部刮板之间，与刮板处于不接触的状态。下部环状板从壳体下部的内壁伸展出来，它与下部旋转盘的下部刮板上的槽口交叉，处于不接触的状态。

壳体内的混合室被上部旋转盘、上部环状板、下部环状板分成最上部混合室、上部混合室、中部混合室和下部混合室。物料的进口端位于壳体上部，它可以为最上部混合室提供不同种类的物料。液体进料端位于壳体的侧壁，它可以为中部混合室或下部混合室补充液体。排放端口位于壳体的底部，它可以排放下部混合室中的混合物。

在连续混合器中，不同种类的物料，例如粉末和液体，或不同种类的粉末，或不同种类的液体，被加入到最上部混合室中，这些物料i)通过上部旋转盘的旋转，沿旋转盘的径向向外运动并粘附在混合室的顶壁上，ii)被顶部刮板刮掉，还iii)受到剪切作用。刮掉的物料落在上部旋转盘上，通过上部旋转盘的旋转，继续沿旋转盘的径向向外运动。因此，物料受到第一次捏和作用而变成粗混合物。所述粗混合物穿过介于上部旋转盘的边缘和壳体的内侧壁之间的空间，进入到上部混合室，然后，被上部旋转盘的底部刮板刮掉，从而受到剪切作用。结果，物料受到第二次捏和作用而变成更为均一的粗混合物。

所述粗混合物穿过介于上部环状板和旋转轴之间的空间，进入到中部混合室，在这里，混合物通过下部旋转盘的旋转，沿旋转盘的径向向外运动，并粘附在上部环状板的底侧。它被下部旋转盘的顶部刮板刮掉，并受到剪切作用。被刮掉的粗混合物运动到下部旋转盘，而且再一次沿旋转盘的径向向外运动。物料受到第三次捏和作用而变成更为均一的粗混合物。粗混合物继续运动，穿过介于环状板边缘和轴承表面之间的空间，进入到下部混合室，在这里，粘附在壳体底部斜面上的和下部环状板上的任何混合物都被下部旋转盘的底部刮板刮掉，并受到剪切作用。

结果，物料受到第四次捏和作用。在此期间，粗混合物被由液体进料管加入的液体所稀释，在一种实施方案中，液体进料管位于中部混合室的壳体侧壁上，或者，在另一种实施方案中，液体进料管位于下部混合室的壳体侧壁上。在经过四次捏和作用并被补充液体稀释后，混合物通过位于壳体底部的排放端口排出设备。

设备中混合的物料是流体，典型地是液体和粉末的混合物。粉末不必是单一的物质，而可以是不同种类粉末的混合物。粉末的一些实例包括淀粉，小麦，颜料，金属粉末，粉状的填料，粉状的聚合物和橡胶粉末。粉状的填料的一些实例包括经疏水处理的气相法二氧化硅，湿法二氧化硅，硅藻土粉末，石英粉末，碳酸钙粉末，氧化镁粉末，氧化铝粉末，和炭黑。粉状的聚合物的一些实例包括硅树脂粉末和不同种类的热塑性树脂粉末。

类似地，液体不必是纯的，而可以是如溶液的液体。液体的一些实例包括水溶液，麦芽糖浆，食用油，有机溶剂，非水性溶液，液体化合物，和液体聚合物。一些液体化合物的实例包括乳化剂，表面活性剂，增稠剂，增塑剂和稳定剂。一些液体聚合物的实例包括液体硅氧烷聚合物，液体聚丁二烯，液体聚丁烯，液体聚氨酯，和液体环氧树脂。

连续混合器特别可用于连续混合不同种类的物质，这些不同种类的物质例如粉末和液体，不同种类的粉末，或不同种类的液体。术语不同种类的粉末意思是包括，例如，物质种类相同，但是不同形状或平均粒径的粉末。术语不同种类的液体意思是包括，例如，物质种类相同，但是粘度不同的液体。一些实例包括呈粗橡胶形式的聚二有机基硅氧烷，低粘度的聚二有机基硅氧烷，和它的不同浓度的溶液。

根据本发明，可以用来作为补充液体的实例包括与粗混合物中所使用的液体相同的液体，或者可以是不同种类的补充液体。

从连续混合器排放出来的混合物可以呈许多不同的形态，这是由被混合物质的种类和其混合比决定的。一些实例包括化合物，浆液，膏状物，油脂，乳状液，分散体，和溶液。连续混合器特别可用于生产下述产品i)乳状液，使用乳化剂使液体例如液体聚合物在水中乳化，或通过混合液体如聚合物液体与粉末如增强性填料来生产ii)化合物，浆液，或膏状物。

现在参照附图，图1表示根据本发明的连续混合器A的一个实施例。在图1中，上部旋转盘3a和下部旋转盘3b相互独立旋转，并水平地安装在壳体1内的混合室2a，2b，2c，和2d中。上部旋转盘3a的中心固定在旋转轴4a的上端，而下部旋转盘3b的中心固定在旋转轴4b的上端。旋转轴4a安装在旋转轴4b内，但是旋转轴4a和4b相互独立旋转。滑轮5a连接在旋转轴4a的底部，而旋转轴4a通过第一电动机的转动带动旋转，第一电动机在图中没有表示。

上部旋转盘3a的圆周速度优选为3-240m/sec。滑轮5b连接在旋转轴4b的底部，而旋转轴4b通过第二电动机的转动带动旋转，第二电动机在图中没有表示。下部旋转盘3b的圆周速度优选为3-60m/sec。只要上部旋转盘3a的圆周速度比下部旋转盘3b的圆周速度大，来自进液管的补充液体就不会上升和渗入到最上部混合室和上部混合室。最好是保持上部旋转盘3a的圆周速度比下部旋转盘3b的圆周速度高。为此，上部旋转盘3a的圆周速度与下部旋转盘3b的圆周速度之比最好是4∶1，到略大于1∶1，不包括比例1.0∶1.0。

旋转轴4b由轴承6支撑，刮板7a连接在上部旋转盘3a的顶侧，刮板7b连接在上部旋转盘3a的侧面，刮板7c连接在上部旋转盘3a的底侧。刮板7d连接在下部旋转盘3b的顶侧，刮板7e连接在下部旋转盘3b的侧面，刮板7f连接在下部旋转盘3b的底侧。侧向刮板7b和7e，对于设备的操作并不重要，所以如必要可以省略。尽管每个旋转盘可以使用一个刮板，每个旋转盘最好使用两个或两个以上的刮板。然而，在使用两个或两个以上刮板时，应安装得使它们与轴4a和4b的中心线成相同的角度。

刮板7f连接在下部旋转盘3b的底侧，刮板的形式可以是薄片或格栅，并沿径向和垂直方向伸展。在下部刮板7f中切有水平槽口7g，并且所述槽口朝向旋转轴4a和4b向内延伸。刮板7f可相对于下部环形板8b做相对运动。

上部环形板8a自壳体1的圆柱体1a的内壁延伸，并位于上部旋转盘3a的底部刮板7c和下部旋转盘3b的顶部刮板7d之间，而且，混合物可以从介于旋转轴4a和上部环形板8a的边缘之间的空间穿过。下部环状板8b自壳体1的倒置圆锥体1c的内壁延伸，并且与下部旋转盘3b的底部刮板7f上的槽口7g交叉，处于不接触的状态。下部旋转盘3b按照这种模式旋转。

壳体1的混合室被上部旋转盘3a、上部环状板8a、和下部环状板8b、分成最上部混合室2a、上部混合室2b、中部混合室2c和下部混合室2d。物料的进口端9a和9b设置在壳体1的顶盖1b的中心，为最上部混合室2a提供不同种类的物料。物料的进料管9a和9b的底端位于最上部混合室2a内。

为中部混合室2c提供补充液体的液体进料管9c穿过壳体1的圆柱体1a部分。倒置的圆锥体部分1c与圆柱体1a的下部相邻。轴承6从倒置圆锥体1c的中心向上延伸，形成一个凹陷，该凹陷的横截面是环形或V-形。来自下部混合室2d的最终混合物通过排放端口10排放，该排放端口位于倒置的圆锥体1c处，并且形成壳体1的底部。

实施例

下面提出的实施例是为了更详细地说明本发明。应用实施例

使用如图1所示的连续混合器A，将在其链的各端的端基为三甲基甲硅烷氧基基团、粘度为3000mPas的聚二甲基硅氧烷流体，从物料进料管9a通过计量泵(在图中没有表示)连续加入到最上部混合室2a，而上部旋转盘3a和下部旋转盘3b一直在旋转。上部旋转盘3a的圆周速度为24m/sec，而下部旋转盘3b的圆周速度为12m/sec。将十六烷基三甲基氯化铵水溶液从物料进料管9b通过计量泵(在图中没有表示)连续加入到最上部混合室2a，其中十六烷基三甲基氯化铵与水的重量比为0.6∶1.4。聚二甲基硅氧烷与十六烷基三甲基氯化铵水溶液的重量比为100∶2.0。结果制备出呈高粘度油脂形式的乳液。与此同时，水从液体进料管9c通过另一个计量泵(在图中没有表示)连续加入到中部混合室2c中。水包油型的聚二甲基硅氧烷乳液通过排放端口10连续排放。在水包油型的乳液中，聚二甲基硅氧烷粒径大约为0.4μm，而且在长期储存时，这种水包油型乳液也能保持稳定。

由该实施例能明显地看出，本发明的连续混合器可以用来混合不同种类的流体物质，而且，任何随后加入的补充液体都不会上升到设备的顶部。该设备可以快速生产均一的，强稳定性的，有小粒径颗粒或低粘度的混合物。

在不偏离本发明的基本特征的条件下，对这里叙述的化合物，组合物和方法还可进行变化。这里具体说明的实施方案只是举例性的，并非对所附的权利要求所要求书所限定的范围进行限制。

Claims (4)

1.一种连续混合器，包括一个壳体；安装在壳体的混合室内、可以相互独立地旋转的上部旋转盘和下部旋转盘；连接在上部旋转盘的顶侧和底侧、以及下部旋转盘的顶侧和底侧的多个刮板；自壳体内壁延伸并位于上部旋转盘的底部刮板与下部旋转盘的顶部刮板之间的上部环状板；自壳体下部的内壁延伸的下部环状板，在下部旋转盘的底侧刮板上有一槽口，这一槽口能够使下部旋转盘的底部刮板经过下部环形板；壳体内的混合室，它被上部旋转盘、上部环状板、和下部环状板分别分隔成最上部混合室、上部混合室、中部混合室和下部混合室；位于壳体上部的物料的进口端，它可以为最上部混合室提供不同种类的物料；用于加入补充液体的液体进料端，所述液体进料端自壳体的侧壁延伸至中部混合室或下部混合室；和用于排放物料混合物的在下部混合室中的排放端口。

2.根据权利要求1所述的连续混合器，其中上部旋转盘的旋转速度与下部旋转盘的旋转速度之比为4∶1到大于1.0∶1.0。

3.根据权利要求1所述的连续混合器，其中所述不同种类的物料是液体。

4.根据权利要求3所述的连续混合器，其中所述不同种类的液体是硅油和乳化剂；其中补充液体是水；和其中物料混合物是含有硅油的含水乳状液。