CN1482942A - 用于处理一批液体的方法和处理设备 - Google Patents

Abstract

一种处理设备，包括：储罐(1)；出口导管(2)；液体清洁剂储器(12)或添加剂原料装置(13)；循环导管(3)，用于使液体返回储罐内；阀装置(9)，用于可控制地允许液体进入循环导管；以及泵(4)，用于驱动液体通过循环导管。液体的返回通过喷射装置(5)进行，该喷射装置用于将液体射流引入储罐内部的液体中，以便搅拌该液体。该喷嘴用于绕第一轴线和绕第二轴线进行动力旋转，该第二轴线垂直于或不垂直于第一轴线。该喷嘴也可以产生只绕一个轴线旋转的扁平射流。当倒空储罐时，该喷射装置可以通过将液体喷射到储罐壁上而用于清洁该储罐。本发明提供了一种用于处理液体的方法以及一种处理设备。

Description

用于处理一批液体的方法和处理设备

本发明通常涉及对储存在储罐中的液体的处理，并涉及搅动和搅拌液体的方法。

尤其是，本发明涉及一种处理储罐中的液体的方法、一种操作处理设备的方法、以及一种处理设备。

在液体处理领域中，搅动或搅拌液体的方法通常非常重要，该搅拌作用的目的为例如搅匀，即消除浓度和温度差异；加强液体和换热表面之间的传热；使固体在液体内溶解和悬浮；使不互溶的液体扩散；或者将气体喷射到液体内。在生物工艺产业中的特定应用领域包括啤酒发酵桶或发酵罐，在该啤酒发酵桶或发酵罐中进行混合，以便使各配料的浓度均匀和使温度均匀。其它应用领域是处理食品或化妆品，其中需要将少量的配料混合到大量的物质中。其它应用领域是在纸浆业和通用化学药剂产业中，涉及颜料、聚合物、钻探泥浆以及其它物质的制备。

混合操作通常在容器中进行，该容器上设置有各种搅拌装置，例如旋转叶轮或射流。通常还设置有挡板，以便用于防止储罐中的内容物由于叶轮或类似物的旋转作用而总体旋转或产生漩涡。由于产生死容积和使得清洁复杂的遮蔽表面，因此用于防止漩涡或涡流形成的挡板往往结构复杂，同时还操作复杂。

旋转叶轮需要驱动马达以及用于轴承和马达的结构支承件。用于较大储罐的旋转叶轮通常包括有多级叶轮的旋转轴。该旋转轴通常由在两端的轴承以及在两端中间的轴承支承。旋转叶轮通常装于封闭容器内，其中，轴穿过容器的壁。由于额外的表面以及遮蔽效果，叶轮叶片、轴承和支承结构都增加了清洁的复杂性。

清洁是处理设备中的另一基本处理，通常，进行清洁是为了多种目的而除去残余物，例如为了避免交叉污染、避免阻挡层(barrierlayer)的堆积以及使设备的各个部分准备用于另一批产品，而无论该产品为相同类型还是不同类型。

美国专利5620250提出了一种喷射混合器，该喷射混合器包括旋转叶轮，该旋转叶轮通过布置在叶轮叶片尖端的射流产生的推力而驱动旋转。通过引入流体而驱动旋转，该流体还提供了在本体部分和叶轮之间的轴承。该装置的所述目的是在不需要马达和具有密封件的齿轮箱的情况下进行混合。

该类型的混合器在应用领域上有一些限制。通过由射流产生的反作用力来驱动旋转叶轮，这使得旋转速度可能根据施加的流体压力以及储罐内的液体粘度而有很大的变化。而且，叶轮绕固定轴线的旋转将在该储罐内产生稳定的环流形式，这可能在低速搅拌的情况下留下死容积，尤其是如通常情况当该储罐有内部结构元件时。通过环绕固定轴线旋转的叶轮进行搅拌很可能在储罐内部产生涡旋或涡流，这必须要采取附加措施。而且，叶轮可能引起屏蔽，这使得储罐内部的清洁复杂，且该叶轮自身有在清洁时需要特别注意的表面。

美国专利4166704公开了一种用于搅拌的旋转流体喷射搅拌器，它包括：主射流混合喷嘴，该主射流混合喷嘴布置成环绕垂直轴线旋转，并用于沿旋转平面射出液体流；以及驱动喷嘴，该驱动喷嘴布置成供给使得主喷嘴绕垂直轴线旋转的推力。该驱动喷嘴可用于绕垂直轴线旋转，当驱动喷嘴在结构上与阻力板相连时，且该阻力板由于重力被由旋转产生的阻力而平衡，从而控制驱动喷嘴的角度，因此，由驱动喷嘴施加的净力矩能够使主喷嘴旋转。

这样，主喷嘴绕固定的垂直轴线旋转，而驱动喷嘴可以绕水平轴线以无法主动控制的方式摆动。

由一个射流产生的旋转力而引起的射流旋转可能根据因素而相对于速度发生变化，该因素例如驱动流体压力和储罐内的液体的体积粘度。由绕静止垂直轴线旋转的喷嘴发出的射流引起的搅动很可能产生相对稳定的搅拌形式，这可能留下死容积，例如在储罐容积的远离主喷嘴的旋转平面的部分中。

美国专利5810473公开了一种液体喷射装置，该液体喷射装置有喷嘴，该装置有单独的功率源，用于使喷嘴沿垂直和水平方向回转。该喷射装置用于安装在较大油罐的侧壁上或顶上，以便使油泥流体化，从而防止油泥沉淀，或者除去在储罐底板上的沉积物。喷嘴喷射通过从储罐的内容物中抽出液体流而提供的高压流体。喷嘴的回转只局限在一定的角度部分内。

用于使喷嘴回转的驱动机构包括一组复杂的齿轮和端部止动开关以及一组密封剂和填料，以便使轴穿过挡板到达高压液体。

该类型的装置有某些限制。喷嘴通过相应的驱动源而绕两个垂直轴的回转不能肯定保证射流均匀分布地覆盖整个容积。通过安装喷嘴装置的壁引起的液体搅拌很可能产生作用在喷嘴基座上的净反应力，这使结构损伤。在液体内，由壁安装喷嘴产生的搅动很可能产生相对稳定的、可能留下死容积的流动形式，例如涡流或其它形式。

美国专利5333630公开了一种用于清洁封闭隔腔的装置，该装置包括有喷嘴的轮毂，该轮毂布置成在底部壳体部分内绕水平轴线旋转，该底部壳体部分再布置成绕垂直轴线旋转。喷嘴头部提供有涡轮以及齿轮，用于实现绕这两个轴的旋转，以便使喷嘴在旋转过程中能够扫过该封闭隔腔的整个内部。该装置用于通过喷出液体而清洁隔腔。齿轮通过该液体冲洗，该装置包括狭槽和开口，用于使液体能够流出，以便扫过壳体的外部，从而使该装置能够自己清洁。

在第一方面，本发明提供了如权利要求1所述的方法。

在本文中，储罐可以包括任何容器或者基部封闭的封套或构件，用于大致封入一定体积的液体。该封套的实例包括任意类型的储罐、容器、导管或管。液体的滞留时间范围可以从几秒，例如在主要用于传输的管路的情况下，一直到几天、几月或几年，例如在主要用于储存目的的容器的情况下。

本发明的方法用于以非常有效的方式对装于储罐内的液体进行搅动和搅拌，其中，射流可以回转，以便连续有效地覆盖所有方向。因为喷嘴有非稳定的方向，储罐内的流动形式将在较大范围内连续变化，从而产生散布在所有方向的、最大程度的湍流。

因为任何稳定流动形式都可能留下死容积，喷嘴的连续回转增强了搅拌效果，并尽最大可能地使搅拌能够达到容积的所有部分。该方法不需要导流板来控制储罐内部的流动。该方法使得对储罐内部的轴承和支承结构的要求减至最小。总之，当储罐包括内部导流板或其它构件时，本方法能够很好地使储罐内部容积的所有部分都产生搅动，包括可能被遮蔽的容积。本方法可以在使得储罐内部的机械构件最少的情况下实施，且该构件能够有效进行自己清洁。

本方法可以通过简单的结构装置来实现，因为喷射装置绕两个相互垂直或不垂直的轴线的回转通过公共或单独的动力装置来实现。提供有动力装置能够确实控制旋转速度。该动力装置可以包括布置在喷射装置附近或与喷射装置分开的任意合适动力单元，例如马达或涡轮。动力源可以是用于射流的液体流，也可以是单独的动力输入，例如通过流体供给动力或通过供电。

根据优选实施例，喷射装置用于通过增压的液体流来润滑轴承和齿轮装置。这提供了有效的润滑装置，且不需要密封剂。而且，它没有外来物质污染储罐内容物的危险。

根据优选实施例，动力装置包括齿轮装置，该齿轮装置用于使得绕第二轴线旋转的转速与绕第一轴线旋转的转速不同。因此，绕第二轴线旋转一整圈使得喷嘴回到绕第一轴线偏离起始位置一定角度的位置处。因此，喷嘴每绕第二轴线旋转新的一圈，将扫过储罐内的不同区域，从而转变由喷嘴扫过的、大致圆形的轨迹的角度。

根据优选实施例，动力装置包括：涡轮，该涡轮由增压的液体流驱动；以及齿轮装置，用于通过涡轮的旋转而使喷嘴绕第一轴线和绕第二轴线旋转。这提供了一种用于产生驱动旋转的力的简单装置，避免了更加复杂。旋转速度可以通过控制压力和驱动流体的流动而进行控制，应当知道，涡轮的速度可以通过压力改变，尽管该速度并不象由射流的反作用力驱动叶轮时的情况那样易变。

根据优选实施例，喷射装置适于自排出所有液体。这有利于转换储罐内部的内容物的处理过程，例如为了取出该批产品，并将新的一批产品放入储罐中。

根据优选实施例，喷射装置用于使喷嘴扫描通过大致覆盖整个球面的通路。这将有效覆盖在射流到达范围内的所有容积。而且，这保证作用在储罐的内容物上的任何冲击都将被在某个其它时刻的相反冲击大致抵消，该冲击例如会在储罐内部产生总体旋转或涡流的冲击力矩。

根据又一优选实施例，喷射装置用于提供大致平衡的射流，以便不会对喷射装置产生净推力。这消除了喷射装置的净反作用力，从而使结构要求容易实现。这允许将喷射装置安装在喷管的端头，因为喷管通常只受到很小的力，例如很小的力矩。这例如能够将喷射装置悬挂在从储罐顶部伸出的管内，当为了容易安装和容易维修时，这通常是优选，还有，在喷射装置需要尽可能接近储罐底部以便有效搅拌在该位置处的储罐内容物时也是优选。

根据优选实施例，通过在流体通过喷射装置重新引入储罐内之前将配料添加到流体内，从而将配料添加到装于储罐内的液体中。配料既可以是气体、液体、固体，也可以是它们的组合。这便于将配料引入到储罐内，并有效促使该配料混合到储罐内的内容物中。

当该配料是气体时，该气体将由增压的液体携带，并在较低压力下与储罐的内容物交汇。这产生了小气泡喷雾，从而进一步有效促进了与储罐内容物的混合和反应。

气体包括一种或多种气体，例如氧、二氧化碳、甲烷、氢气、氮气、以及它们的组合。

液体包括一种或多种液体，例如纯液体、溶液、气体分散物、液体分散物、固体分散物、乳浊液、以及它们的组合。

在第二方面，本发明提供了如权利要求10所述的方法。

这提供了一种简单有效的方法，用于搅拌一批液体、抽出该批液体，并随后清洁储罐，且相同的喷射装置可以用于搅拌和用于清洁。通常，根据包括储罐尺寸、清洁剂压力等的合适条件，该喷射装置能够非常有效地进行清洁，同时该喷射装置能够有效扫过整个储罐内壁。

在第三方面，本发明提供了一种如权利要求22所述的处理设备。

该处理设备能有效处理成批的液体，并能在取出该批产品后有效清洁该储罐，因为该相同的喷射装置能够可选择地用于搅拌和用于清洁。该清洁装置起到双重目的，在具有分别用于搅拌和用于清洁的专用装置的情况下能够有效地分配物质。

本发明的优选实施例将在从属权利要求中介绍。

通过下面参考附图对优选实施例的说明，将清楚本发明的其它目的、优点和特征，附图中：

图1A表示了处理设备在搅拌一批液体的过程中的示意图；

图1B表示了与图1A类似的示意图，其中原料容器包括增压的气体容器；

图2表示了处理设备在清洁储罐的过程中的示意图；

图3表示了细长体的喷射装置的分解图；

图4表示了细长体喷射装置的垂直剖视图；

图5表示了射流碰撞水平圆柱形储罐的内侧的轨迹的线图；

图6表示了宽体喷射装置的分解图；

图7表示了轴驱动喷射装置的局部剖垂直侧视图；

图8表示了多级喷射装置的透视图；

图9表示了多级喷射装置的部件的分解图；

图10表示了旋转扁平喷头装置的侧视图；以及

图11表示了图10中的旋转扁平喷头装置的垂直剖视图。

所有的图都是示意性的，并不需要按比例示出，且为了清楚，只表示了理解本发明所必须的部件，而其它部件则省略。

在所有图中，相同的参考标号用于相同或类似的部件。

首先参考图1A，图中表示了本发明实施例的处理设备的示意图。该处理设备包括储罐1、出口导管2、循环导管3、泵4和旋转喷头5。该旋转喷头悬挂在管6内，并用于以后面将更详细介绍的方式喷射液体射流7或喷流，以便搅拌装于储罐1内的液体8。

该设备还包括装有清洁剂12原料的容器以及装有添加剂13原料的另一容器；所述添加剂例如为在一个或多个容器中的、用于与储罐的内容物反应的配料。还提供有阀9，以便能控制液体通过出口导管2和循环导管3的流动，并能选择引入添加剂或清洁剂，将该添加剂或清洁剂加入到重新循环的流体流内，或者代替该重新循环的流体流，如本领域技术人员已知。该添加剂既可以在泵4之前引入，也可以在泵4之后引入。

图1B表示了一个实施例，其中，用于装添加剂13原料的容器换成增压的气体容器，从而能够将气体引入进入储罐的液体流中。

气体可以是任意合适的气体，例如氧气、二氧化碳、甲烷、氢气、氮气以及它们的组合。

类似的液体也可以引入储罐。

循环导管还设置有换热器11，而储罐设有夹套10，该夹套10用于装热流体14。换热器11可以控制循环流的加热或冷却，如本领域技术人员所知。夹套10同样能够控制储罐1的壁温。

而且，储罐设有产品进口15和产品出口16。尽管图中未示出，该储罐和流动导管可以设有附加装备，例如还有原料装置、静态混合器、处理槽、过滤器、检测仪表、阀、集管、进口、出口，如本领域技术人员所知。

尽管图中表示了多种装置，但这只是示例，并不能排除可以省略部分装置，且本发明同样可以以其它装置的方式实施。尽管图中未示出，但是该装置也可以通过在储罐内安装多个喷射装置而进行变化，该多个喷射装置进行合适连接，以便输入液体。在储罐中提供有多个喷射装置可以用于扩展喷射范围和加强喷射效果。使用多个喷射装置的一个特殊优点是能够相互清洁各喷射装置的外部。

输入的液体通过旋转喷头产生射流7，该射流7对储罐内的液体进行搅动和搅拌，如箭头所示。由于喷嘴的双轴旋转，图1恰好表示了流动形式的瞬时图形，该流动形式连续变化。这对液体内的所有区域都进行了有效搅拌。

下面参考图2来介绍该设备的特殊操作过程。图2表示了与图1相同的设备，但是处在从储罐内除去一批液体之后的储罐清洁过程中。

在清洁状态时，操作阀9，以便从清洁剂12原料装置输入清洁剂。在该阶段，通过出口抽出的内容物的重新循环可以合适地保持或停止。清洁剂通过旋转喷头以射流7的形式喷射。因为在该阶段储罐是空的，因此射流基本撞上储罐壁，从而溶解或从储罐壁上除去沉积物。

与搅拌过程类似，喷嘴以很宽的空间方位角旋转，从而使清洁剂射流实际上能够清扫整个储罐壁的内侧。

在设备的工作过程中，例如为了制备一批颜料，一批基液通过产品入口15引入储罐内。流体流通过出口导管2抽出，由泵4推动并通过循环导管3和喷头5重新引入，以便搅拌储罐的内容物，例如增强与储罐壁的换热，该储罐壁也受到流体在夹套10内循环的热影响。用于颜料的色素可以通过进口15直接引入，或者从原料装置13通过循环导管3和喷头5而引入，并混合到储罐的内容物中。循环流的温度通过换热器11控制。在完成混合后，该批产品通过产品出口16取出。随后，溶剂从原料装置12抽出，并通过循环导管3和喷头5引入，以便清洁储罐内部。

下面参考图3，图中表示了旋转喷头，该旋转喷头可以用于实现本发明，该喷头以分解图表示。图3中的喷头是所谓的细长体喷头17，该细长体喷头17通常包括上部23、底部24、涡轮22、恒星齿轮28、上部行星齿轮29和底部行星齿轮30。底部本体24通常包括旋转壳体25、轮毂26和喷射孔21。该轮毂26的形状为大致圆杯形，并有凸耳，该凸耳有偏转器36。该轮毂设置有喷射孔21。

下面参考图4，图中表示了图3所示的细长体喷头的剖视图。因此，图4表示了细长体喷头的本体的上部23、本体底部24、旋转壳体25、具有偏转器36的轮毂26以及涡轮22。

本体的上部23以没有特别表示的方式固定在管上。本体的底部通常包括旋转壳体25和轮毂26。旋转壳体25由与本体上部23相连的旋转轴承37支承，以便使旋转壳体25能够绕轴线18旋转。同样，轮毂26由轮毂轴承38支承在旋转壳体25上，以便使该轮毂26能够绕轮毂轴线19旋转。

管上设置有导管，用于将液体或流体输入旋转喷头。液体流经过用于引导流体流的静止叶片27，以便合适撞击涡轮22的叶片。。流体流的主要部分从涡轮开始，沿行星齿轮流动，经过旋转壳体25和轮毂24的内部，并通过射流孔喷出(参考图3)。

涡轮通过流体撞击而旋转，并驱动行星齿轮组20，该行星齿轮组20包括多个齿轮，这些齿轮开始于恒星齿轮28，该恒星齿轮28与上部行星齿轮29齿啮合，该上部行星齿轮29布置成环绕恒星齿轮28进行周转圆运动。上部行星齿轮29也与静态环齿轮31齿啮合，该环齿轮31与本体的上部23结构相连。上部行星齿轮29与底部行星齿轮30固定连接，该底部行星齿轮30与旋转环齿轮32齿啮合。底部行星齿轮的齿数少于上部行星齿轮的齿数，且旋转环齿轮32的直径稍微小于静止环齿轮31的直径，以便与底部行星齿轮30合适地啮合。

行星齿轮组的效果是，根据齿轮上的齿数，涡轮速度大幅度减小，例如减小100-300倍。这提供了用于使旋转壳体25绕本体的上部23的轴线18旋转的刚性传动，该本体上部23的轴线18通常与管的轴线重合。

本体的上部23包括静态的斜齿轮33，该静态斜齿轮33与旋转斜齿轮34齿啮合，该旋转斜齿轮34与轮毂26相连。斜齿轮的齿数差别很小；在一个优选实施例中，静态斜齿轮包括45齿，而旋转斜齿轮包括43齿。该齿轮装置的效果是通过旋转连接，以便使轮毂通过旋转壳体的旋转而旋转，而且使转速稍微更高。因此，当轮毂旋转一整圈时，旋转壳体旋转一圈的43/45，即344°。

因此，轮毂旋转一整圈，一个特定喷嘴的方位返回到绕旋转轴线偏离起始方位16°的点处。不过，因为轮毂包括4个布置成90°间隔开的喷嘴孔，因此射流轨迹通常将环绕赤道转换4°角度。因为射流束通常散开大约6°至8°，因此，该扫描形式保证足以覆盖在整个球面上的所有方向。

射流方向通常在每一圈都扫描经过极点方向。当极点方向和赤道之间平行时，轨迹的横向角度变化将在这些值的中间，即在4°和0 °的中间。射流的轨迹形式通过图5的线图可见。

图5表示了假设旋转喷头的位置处在有水平柱体轴线的圆柱形容器的中心时的轨迹。图5包括三个视图部分，顶部的视图表示轮毂转一圈时的轨迹39的线图，中间的视图部分表示了轮毂转两圈时的轨迹，而底部视图表示了轮毂转45圈时的轨迹，45圈是一个完整的循环，旋转壳体和轮毂都恰好回到起始位置。

在另一实施例中，齿轮装置和/或喷嘴数可以进行变化，以便使喷射形式和轨迹的角度转换满足特殊要求。可以通过US-A-5279675来指导对特定有效喷射形式的选择，即对轨迹角度转换的特定值进行选择，该文献的内容被本文参引。

由图4可知，全部齿轮和轴承都暴露在喷嘴装置内部的液体流中，从而由该液体进行润滑和冷却。用于齿轮的合适材料包括PTFE(聚四氟乙烯)、E-CTFE(乙烯-氯-三氟代-乙烯-共聚物)(ethylene-chloro-trifluoro-ethylene-copolymere)、PEEK(聚醚-醚-酮)(polyether-ether-ketone)以及PVDF(聚偏二氟乙烯)，也可以与不锈钢AISI316L或其它材料组合。

在旋转壳体和静止壳体之间的很小间隙允许少量液体流流出，同样，轮毂和旋转壳体之间的很小间隙也允许少量液体流流出。

轮毂偏转器36将一部分流体流向后引导，以便使它能够扫过旋转壳体的外侧。旋转壳体在底部有排出孔35，该排出孔35允许从壳体内部排出。喷嘴装置的内部的所有部件都使得该喷嘴装置能自排出液体。

下面参考图6，该图6表示了宽体喷头40的分解图。宽体喷头包括凸出的喷射管41。与细长体喷头类似，宽体喷头包括上部壳体部件和底部壳体部件、以及内部涡轮和减速齿轮，该内部涡轮和减速齿轮用于驱动底部壳体部件旋转和用于对轮毂相对于轮毂轴线的旋转进行连接。底部壳体部件的较宽外形是由于内部齿轮装置的稍微不同的结构，该内部齿轮装置包括两级涡轮，用于组合产生1000至3000范围内的减速比。此外，它的作用基本与细长体喷头相同，因此，将参考细长体型进行说明。

宽体型有利于使射流的喷射长度较长，并有利于喷射管的叶轮效果，不过，代价是较宽外形需要在储罐中有更大的开口，以便进行安装。

两种类型的旋转喷头都适用于处理多种流体，例如从粘度为0.5厘泊(例如丙酮)到粘度为1000厘泊(例如重油)。驱动压力可以为从2至12巴的范围内，优选是从3到8巴。

下面将参考图7介绍轴驱动喷射装置，该轴驱动喷射装置在图7中以局部剖的垂直侧视图的形式表示。轴驱动喷射装置42与上述实施例类似，包括旋转壳体25，该旋转壳体25有旋转轮毂26。旋转轮毂26装有喷射管41，液体可以通过该喷射管41以射流7的形式喷出。旋转壳体25布置成绕垂直轴线旋转，而轮毂26布置成相对于旋转壳体绕基本水平的轴线旋转。该旋转运动通过静止斜齿轮33与旋转斜齿轮34的齿啮合而耦合。

轴驱动喷射装置42固定在向下的管44上，该向下的管44刚性连接在凸缘45上。该凸缘45能够固定在储罐的壁上，如本领域技术人员所知。旋转壳体25的旋转通过旋转轴43实现，该旋转轴43固定连接在旋转壳体25上。该旋转轴43布置在向下的管44内部，并穿过该管的长度向上延伸至与驱动单元46啮合。该驱动单元46包括涡轮47，该涡轮47由压入该装置内的液体驱动旋转。驱动单元46包括齿轮组，用于使转速减小至适于驱动轴43的水平。驱动单元还包括旁路阀48，该旁路阀48可以打开，以便在合适时减小涡轮的动力输入。

图7所示的单元通常适于通过使凸缘45与储罐或类似物的顶侧壁接触而安装，这样，向下的管44和轴驱动喷射装置42位于储罐内部，而驱动单元46通常位于储罐的外部。旋转壳体25中的斜齿轮和轴承通过引入喷射装置中的液体流而润滑。另一方面，齿轮组以与用于射流的流体流密封的方式布置在驱动单元中，并提供有滑油或其它润滑装置，如本领域技术人员所知。轴驱动喷射装置的其它特征大致与参考前述附图所述类似。

如本领域技术人员所知，涡轮驱动的驱动单元46可以很容易地由其它适于使轴43旋转的装置代替，例如气动马达、液压马达或电马达。

下面参考图8和9来介绍多级喷射装置。该多级喷射装置49通常包括驱动装置46、向下的旋转管50以及多个喷嘴单元52，图8表示了沿该向下的旋转管布置的三个喷嘴单元52。该向下的旋转管也有一个或多个支架51，用于支承轴的轴承。

如图9的分解图所示，旋转驱动轴50包括在向下的旋转管内部的轴向驱动轴43。

各喷嘴单元52包括具有喷射管41的旋转轮毂26。旋转轮毂26由涡轮组驱动绕水平轴线旋转，该涡轮组包括涡轮54，该涡轮54与由轴43驱动旋转的涡杆53进行齿啮合。因此，轴43相对于旋转轴50的旋转使得各轮毂26绕各自的水平轴缓慢旋转。涡轮组和喷嘴单元内部的轴承通过用于射流的液体流来润滑。

在这样旋转的同时，整个管50绕垂直轴线缓慢旋转。这使得各喷嘴单元52绕垂直轴线缓慢旋转。

在图9所示实施例中，轮毂26只装备了单个喷射管41。因此，射流将产生作用在喷嘴单元上的净反作用力，该反作用力必须通过旋转轴的合适支承来抵消。不过，当用于搅拌液体时，在旋转的作用下，射流的冲击力经过一定时间将平衡为零。因此，不会总体旋转。喷嘴单元的其它实施例可以在各个轮毂上包括多个喷射管。多级喷射装置的其它特征与轴驱动喷射装置的特征基本类似。

驱动单元56包括：马达，例如涡轮、气动马达、液压马达或电马达；以及合适的齿轮组。该齿轮组用于使轴43和向下的旋转管50以不同的转速旋转，以便保证以大致均匀的角度变换来扫描或扫过所有方向。

通常，根据本发明，通过使来自喷射装置的射流回转以便连续有效地覆盖所有方向，并使储罐内的所有内表面都可以由射流直接达到，从而能有效搅动和搅拌装于储罐内的液体。

在优选实施例中，喷射装置产生射束形的射流，该射流具有合适的直径和冲击长度，该射流特别适于直到储罐壁的较长冲击距离。

在其它优选实施例中，喷射装置产生扇形扁平射流，该射流有合适的角度和优化的冲击长度，所述角度通常覆盖360度。不过，优选是根据合适的冲击长度而采用更小角度和更平的射流。

对于扇形的扁平类型射流，由增压的流体动力扁平射流将不用象射束类型的射流那样进行动力旋转，一束扁平类型的射流将扫过球的一部分中的液体。通常，液体的扁平射束包括以扇形或扇形束的扁锥形部分进行喷射的液体，而扁平射流可以覆盖与摆动射束射流相同的球形部分。不过，为了扫过相同的球区域，扇形扁平射流并不需要象射束射流那样提供动力而绕旋转轴线旋转。因此，扁平射流代替了一个旋转轴。该实施例的优点是所需的机械部件更少，例如没有齿轮装置以便能提供动力旋转。

应当知道，对于扁平射流，液体的扁平射流冲击区域大于相同量液体的射束射流的冲击区域。因此，扁平射流的冲击长度通常比射束射流的更短。不过，该更短的冲击长度可以通过增加增压的液体的压力而进行一定程度的补偿。不过，在较大压力下，液体将有雾化的趋势。因此，旋转扁平射流特别适用于小储罐，例如直径为3-4米的储罐。对于更大的储罐，可能需要更多数目的扁平射流来补偿该效果，并使整个储罐的液体获得与射束射流相同的搅动和搅拌水平。

下面参考图10和11来介绍旋转扁平喷射装置55，该旋转扁平喷射装置55也可以用作喷射装置。旋转扁平喷射装置55通常包括旋转扁平喷头56，该旋转扁平喷头56通过轴承61而支承在喷射装置的向下的管57上，该轴承61只绕一个轴线旋转，所述扁平喷射装置使得第二提供动力旋转变得多余，从而简化了装置。

旋转扁平喷头56上设有多个狭缝或狭槽，液体扁平射流可以穿过这些狭缝或狭槽排出。狭槽包括底部狭槽58、一对侧部狭槽59(在图10中只表示了隐藏的狭槽的扁平射流)以及一对顶部狭槽60。这些狭槽各喷射很宽的液体扁平射流，扁平射流随旋转扁平喷头56的旋转而聚集保证了该扁平射流扫过整个球面。旋转扁平喷头的旋转既可以由轴驱动，也可以通过侧部狭槽59排出的扁平射流的反作用力来驱动，该侧部狭槽59的方向偏离穿过旋转轴线的方向很小角度，以便通过该扁平射流的反作用力而产生驱动力矩。

合适的旋转扁平喷头由Toftejorg A/S，Ishφj，Denmark提供，例如商标为Sani Miget，Sani Magnum和Sani mega的旋转喷头。

尽管上面介绍了特殊实施例，但是应当知道，本发明可以以多种方式实施，且这些介绍只是为了举例说明本发明，而不是对由附加的权利要求专门确定的本发明范围的限定。

Claims (33)

1.一种用于处理储罐内的液体的方法，包括以下步骤：

从储罐内部的液体中抽出液体流；

使该液体流增压；

通过喷射装置将该液体流重新引入储罐，该喷射装置用于通过一个或多个喷嘴而将一个或多个液体射流引入储罐内部的液体中，以便使该液体搅动和搅拌，该喷嘴用于绕第一轴线和绕第二轴线进行动力旋转，该第二轴线垂直于或不垂直于第一轴线，所述喷射装置包括用于驱动喷嘴绕第一轴线旋转的动力装置以及用于驱动喷嘴绕第二轴线旋转的动力装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：该喷射装置用于使增压的液体流的一部分偏转向轴承和动力装置，以便由该液体提供轴承和动力装置的润滑。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：该动力装置包括齿轮装置，该齿轮装置用于使得绕第二轴线旋转的转速与绕第一轴线旋转的转速不同，以便转换由喷嘴扫过的图形的角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：该动力装置包括由增压的液体流驱动的涡轮、气动马达、液压马达和电马达中的一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：该喷射装置用于自排出所有液体。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：该喷射装置用于使喷嘴扫描通过大致覆盖整个球面的通路。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：喷射装置用于提供大致平衡的射流，以便不会对喷射装置产生净推力。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：通过将配料直接添加到储罐中或者在流体由喷射装置引入储罐内之前将配料添加到流体内，从而将配料或多种配料添加到装于储罐内的液体中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：添加的配料是气体、液体、固体、或者它们的组合。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过使从储罐抽出的液体经过静态混合器、过滤器和换热器中的任意一个，从而对该液体进行处理。

11.一种操作处理设备的方法，包括：将一批液体引入储罐；通过权利要求1所述的方法搅拌该批液体，从储罐中抽出该批液体；通过喷射装置引入增压的清洁剂流，以便产生一个或多个清洁剂射流，该清洁剂射流有效扫过储罐的内部，并除去和冲走任何残余物；以及抽出该冲洗液体。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：该喷射装置用于使增压的液体流的一部分偏转向轴承和动力装置，以便由该液体提供轴承和动力装置的润滑。

13.根据权利要求11所述的方法，其中：该动力装置包括齿轮装置，该齿轮装置用于使得绕第二轴线旋转的转速与绕第一轴线旋转的转速不同，以便转换由喷嘴扫过的图形的角度。

14.根据权利要求11所述的方法，其中：该动力装置包括由增压的液体流驱动的涡轮、气动马达、液压马达和电马达中的一个。

15.根据权利要求11所述的方法，其中：该喷射装置用于自排出所有液体。

16.根据权利要求11所述的方法，其中：该喷射装置用于使喷嘴扫描通过大致覆盖整个球面的通路。

17.根据权利要求11所述的方法，其中：喷射装置用于提供大致平衡的射流，以便不会对喷射装置产生净推力。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：通过将配料直接添加到储罐中或者在流体由喷射装置引入储罐内之前将配料添加到流体内，从而将配料或多种配料添加到储罐内的这批液体中。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括：通过使从储罐抽出的液体经过静态混合器、过滤器和换热器中的任意一个，从而对该液体进行处理。

20.根据权利要求1或11所述的方法，其中：该喷射装置包括旋转扁平射流装置，所述旋转扁平射流装置用于绕所述第一轴线或所述第二轴线中的一个进行动力旋转；所述动力装置包括所述增压的液体流。

21.根据权利要求20所述的方法，其中：旋转扁平射流装置包括旋转扁平喷头，该旋转扁平喷头可旋转地支承在喷射装置的向下的管上，并包括至少一个狭槽，用于喷出扁平液体射流。

22.一种处理设备，包括：储罐，用于装一批液体；导管，用于从该储罐中除去液体流；液体清洁剂储器；循环导管，用于通过喷射装置传送液体进入储罐内；阀装置，用于可选择地允许被除去的液体和清洁剂中的一个或两个进入循环导管中；以及泵，用于驱动液体通过循环导管，其中，该喷射装置用于通过一个或多个喷嘴而将一个或多个液体射流引入储罐内部的液体中，以便使该液体搅动和搅拌，该喷嘴用于绕第一轴线和绕第二轴线进行动力旋转，该第二轴线垂直于或不垂直于第一轴线，所述喷射装置包括用于驱动喷嘴绕第一轴线旋转的动力装置以及用于驱动喷嘴绕第二轴线旋转的动力装置。

23.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该喷射装置用于使增压的液体流的一部分偏转向轴承和动力装置，以便由该液体提供轴承和动力装置的润滑。

24.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该动力装置包括齿轮装置，该齿轮装置用于使得绕第二轴线旋转的转速与绕第一轴线旋转的转速不同，以便转换由喷嘴扫过的图形的角度。

25.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该动力装置包括由增压的液体流驱动的涡轮、气动马达、液压马达和电马达中的一个。

26.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该喷射装置用于自排出所有液体。

27.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该喷射装置用于使喷嘴扫描通过大致覆盖整个球面的通路。

28.根据权利要求22所述的处理设备，其中：喷射装置用于提供大致平衡的射流，以便不会对喷射装置产生净推力。

29.根据权利要求22所述的处理设备，还包括：通过将配料直接添加到储罐中或者在流体由喷射装置引入储罐内之前将配料添加到流体内，从而将配料或多种配料添加到储罐内的液体中的装置。

30.根据权利要求29所述的处理设备，其中：添加的配料是气体、液体、固体、或者它们的组合。

31.根据权利要求22所述的处理设备，还包括：静态混合器、过滤器和换热器中的任意一个，它布置在循环导管中，并用于对从储罐中抽出的液体进行处理。

32.根据权利要求22所述的处理设备，其中：该喷射装置包括旋转扁平射流装置，所述旋转扁平射流装置用于绕所述第一轴线或所述第二轴线中的一个进行动力旋转；所述动力装置包括所述增压的液体流。

33.根据权利要求32所述的方法，其中：旋转扁平射流装置包括旋转扁平喷头，该旋转扁平喷头可旋转地支承在喷射装置的向下的管上，并包括至少一个狭槽，用于喷出扁平液体射流。

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