CN1714920A - 动态在线混合设备 - Google Patents

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CN1714920A CNA2005100773231A CN200510077323A CN1714920A CN 1714920 A CN1714920 A CN 1714920A CN A2005100773231 A CNA2005100773231 A CN A2005100773231A CN 200510077323 A CN200510077323 A CN 200510077323A CN 1714920 A CN1714920 A CN 1714920A
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    • B01F35/53—Mixing receptacles characterised by the configuration of the interior, e.g. baffles for facilitating the mixing of components
    • B01F35/531—Mixing receptacles characterised by the configuration of the interior, e.g. baffles for facilitating the mixing of components with baffles, plates or bars on the wall or the bottom

Abstract

一种动态的在线混合设备，用于均匀混合由至少两种初级制品形成的产品，它包括：壳体(2)，其大体上为长条形并且内部为回转圆柱体，具有用于所述要被混合的制品的至少一个入口(3)和用于均匀混合的产品的至少一个出口(4)；置于所述壳体(2)内部并与其同轴线的转子(5)，以及用于驱动所述转子(5)的部件；转子支撑着许多连续的同轴线圆盘(7)，每个圆盘包括多个孔(8)，壳体支撑着许多连续的同轴线圆盘(10)，每个圆盘包括用于转子通过的中央孔(11)和多个孔(13)；转子(5)的圆盘(7)和壳体(2)的圆盘(10)沿轴向彼此交替并彼此分开。

Description

动态在线混合设备
技术领域
本发明大体上涉及动态在线混合机领域，尤其涉及对动态在线混合设备的改进，用于将由至少两种初级制品形成的产品均匀混合，该设备包括：
—壳体，其大体上为长条形并且内部为回转圆柱体，其具有用于所述要被混合的制品的至少一个入口和用于均匀混合的产品的至少一个出口；
—置于所述壳体内部并与其同轴线的转子；以及
—用于驱动所述转子旋转的部件。
背景技术
已经知道有各种类型的混合设备，它们具有装配有螺杆、辐射状桨或其它装置的单个转子或者一对转子(尤其是反向旋转的转子)，它们可以与设置在壳体内壁上的固定的凹凸部分相关联或者不关联。
这些已知的设备可以混合一定的例如糊、乳脂或者液体的制品，在这方面通常用于农业食品领域，但是他们不能有效地处理其它制品，例如具有结块倾向也就是容易成块的制品，或者由极为不同的相应体积的初级制品和/或具有极为不同的相应粘度的初级制品获得的产品(例如混合水泥浆和着色剂)。
另外，涉及螺杆的转子具有制造昂贵的缺点，因此在其它类型的转子不适合的应用中有保留的使用。
对它们来说，具有叶片的转子的缺点在于提供过大的通道横截面(在周边连续叶片之间的扇形角(angular sector))。另外，通常焊接在转子的中心轴上的叶片特别是在制品粘度非常高的情况可能会易碎。
发明内容
本发明的一个目的是克服目前已知的设备的缺陷，并提供一种改进的设备，它尤其在其效率和成本方面能够在一定应用中更好地满足当前实际的需要。
为此，本发明提出了一种如在前序部分中所描述的动态在线混合设备，该设备根据本发明进行设置，其特征在于：
转子支撑着许多连续的同轴线圆盘，每个圆盘包括多个孔，壳体支撑着许多连续的同轴线圆盘，每个圆盘包括用于转子通过的中心孔和多个孔，转子的圆盘和壳体的圆盘沿轴向彼此交替，并通过连续间隔彼此分开。
固定或者旋转的圆盘大致垂直于转子的旋转轴线，尤其没有承受轴向负载。因此，如此构成的设备制造经济，可以利用传统的机加工设备大批制造穿孔的圆盘。
而且，转子可以由动力部件驱动，尤其涉及电动机，它通常可以购买到，因此成本低廉。
随着转子旋转，制品被分入很多通路中，这些通路始终在改变并且它们穿过连续圆盘上的孔和这些圆盘之间的间隔，以及穿过旋转圆盘的外周和壳体的壁之间的或者固定圆盘的内周和转子的轴之间的功能性间隙。这种连续改变的多个通路导致初级制品的非常均匀地混合，并导致任何料块的减少甚至是消失而得到这样一种产品，该产品的组成在其结构的精细度和初级制品混合质量方面都完全是均质的。
根据本发明的混合设备具有很多的结构参数，可调整其中的一个或者几个来使其适合于极为不同的混合条件和/产品。
因此，有利地将孔的设置分布在转子的至少一些圆盘和/或壳体的至少一些圆盘的周边附近的圆中。但是，同样可以将孔设计为尤其是分布在远离转子的至少一些圆盘和/或壳体的至少一些圆盘的周边的圆中。这两种布局当然也可以相互结合，那么相关的圆盘就具有周边和中央孔。
还可以将位于转子的至少一些圆盘和/或壳体的至少一些圆盘上的孔的形状设计为圆形，从而处理具有小颗粒尺寸的制品或者液体；或者可以是非圆形形状(尤其是例如三角形的多角形)，从而处理较大颗粒尺寸的制品或者块状的制品。当然，根据需要可以在同一个圆盘上设置不同形状的孔。
同样地，可以设想在转子的和壳体的至少一些相邻的圆盘上的孔分别集中在大体上相同的相应圆周上，换句话说就是大体上彼此相对的穿过；或者如果需要进一步扰乱用于混合的制品流的流动，这些孔可以集中在明显不同的相应圆周上。
还可以将在转子的和壳体的至少一些相邻的圆盘上的孔分别设计为在数量上相同，尤其是在至少一个轴向部分处，或者甚至在整个长度上；或者相反使得它们在数量上不同，尤其是在至少一个轴向部分上，或者甚至在整个长度上。当然，可以在连续的部分上结合这两种布局。
也可以将交替地属于转子和壳体的连续圆盘之间的间隔设计为在至少一个轴向部分上相等。但是，如果证明是有益的，例如为了考虑在制品均质化时在入口和出口之间处理的制品的粘度的变化，可以设想交替地属于转子和壳体的连续圆盘之间的间隔沿轴向不同，例如可以在连续的轴向部分中产生这种变化；尤其是可以将这些间隔设计为在至少一个轴向部分上逐渐改变；特别是，如果混合的制品的粘度降低，可以将这些间隔设计为靠近出口的比靠近入口的短，或者如果混合的制品的粘度提高，可以将这些间隔设计为靠近出口的比靠近入口的大。也可以设想将在分别属于转子和属于壳体的至少一些相邻的圆盘上彼此面对的孔设计为具有大体上相同的横截面。但是如果需要，可以想到在分别属于转子和属于壳体的至少一些相邻的圆盘上的孔具有极为不同的横截面；尤其是，如果混合的制品的粘度降低，靠近出口的横截面可以远小于靠近入口的横截面，或者如果混合的制品的粘度提高，靠近出口的横截面可以大于靠近入口的横截面。
最后，在调整设备的操作条件以获得理想结果的过程中，转子的旋转速度当然是一个重要参数。
在本发明设备的优选实施方案中，壳体包括一个入口，尤其是一个在其一端同轴线设置的入口，用于使得至少两种初级制品的结合形成的流进入，这意味着初级制品已经在本发明设备的上游结合，例如使用位于入口上游的第一T混合机(粗混合)。
但是，如果证明是必要的和/或技术上可行的，可以使壳体的设置包括至少两个入口，用于使得要混合的各初级制品进入，并且这样可以节省位于上游的第一混合机，所有的入口均可以在壳体的一端与轴线平行地设置，或者至少一些入口可以例如横向设置，以便进行几种制品的分阶段混合。
当然，如果证明至少在某些应用中是有用的，以上提出的设置可以彼此结合，以便得到理想的效果。另外，应当理解，可以在转子的整个长度上实施每种设置，或者仅在转子的轴向部分上实施，对于连续轴向部分可以有不同的配置。
附图说明
通过阅读以下对优选实施方案的详细说明可以更好的理解本发明，所述优选实施方案仅是通过完全非限制性实施例给出的。在本说明书中，可以参考附图，其中：
图1是根据本发明设置的设备的从上方观看的直径截面的示意图；
图2是图1的设备的略微放大的端面视图，示出了转子的圆盘的结构，以及穿过其中的孔看到的部分壳体的圆盘的结构；
图3-6是示出了在与图2同样的条件下圆盘的各种替换结构形式的示意图；
图7和8是从图1所示设备的实施方案的替换形式的上方观看的直径截面的示意图；
图9是根据本发明的完整混合设备的具体示例的局部剖开的侧视图。
具体实施方案
首先参考图1，根据本发明的动态在线混合设备其整体由附图标记1表示，它被设计为均匀地混合至少两种初级制品，该设备包括：壳体2，大体上为长条形并且内部为回转圆柱体，具有用于所述要被混合的制品的至少一个入口3(此处在壳体的一端处沿着轴向设置)和用于排放均匀混合的产品的至少一个出口4(此处沿横向设置)。
设备1还包括：转子5，该转子5在所述壳体2内部延伸并关于后者同轴线；设置用于驱动所述转子5旋转(箭头6)的旋转驱动部件(图1中未显示)。
转子5支撑许多连续的同轴线的圆盘7，每个圆盘7包括多个通孔8，在每个圆盘7的外沿和壳体2的壁之间留有间隙9。
壳体2内部支撑许多连续的同轴线圆盘10，每个圆盘10包括用于转子5的轴12通过的中央孔11和多个通孔13，在每个圆盘10的内沿和转子的轴12之间留有间隙。
转子5的圆盘7和壳体2的圆盘10彼此沿轴向交替，并通过相应间隔d彼此分开。这些圆盘可以由隔离件保持间隔开，并通过适当的夹紧部件(就属于壳体的圆盘而言为未显示出的夹紧杆以及在转子的轴的情况中为轴向螺杆和轴肩)将该成叠圆盘牢固地保持在一起。
转子的圆盘上的孔8的旋转经过壳体的圆盘上的固定孔，这样为制品限定了许多连续的不同的流动通路，该流动通路促进了制品的精确搅拌，并导致初级制品的产生精细的颗粒尺寸(消除团块)的有效混合。
如上解释的根据本发明的设备可以产生很多的替换实施方案形式，因为在该结构中能够采用多个参数。
因此，如图1和2的实施例所示(后者显示了转子圆盘的端视图，以及通过其孔显示的壳体圆盘)，转子5和壳体2的所有圆盘7、10的所有孔8、13相应地分布在圆盘的周边附近的圆中。但是，完全可以想到可以将孔分布在远离圆盘的周边的圆中，如图3所示。还可以想到可以将这两种布局结合在一起，从而孔可以分布在周边处和靠近中心处的圆中，如图4所示。
作为一种替换，孔的设置可以不布置成在一个圆中，或者孔的设置可以随机地布置。
另外，图1-5中所示的孔8、13为圆形形状，但是应该可以想象它们具有其它的形状。尤其是可以将孔设计为多边形，特别是三角形。图5A以实施例的方式显示了设有三角形孔13(只画了一个)的固定圆盘10，这些三角形孔的顶点指向中心，还显示了设有圆孔8的旋转圆盘7(只画了一部分)。图5B以另一个实施例的方式显示了设有三角形孔13的固定圆盘10，这些孔的顶点指向外，还显示了设有圆孔8的旋转圆盘7(只画了一部分)。在这两种情况下，以这样的方式设定圆孔和三角形孔关于彼此的尺寸，即，在对准的时候，每个圆孔内接在面对它的三角形孔中。
在图1-4和6所示的实施例中，转子圆盘7中的孔8和壳体2的圆盘10中的孔13位于大体上相同的圆周上，这意味着在转子圆盘和壳体圆盘的一定的相对角位置中它们相继地重合。但是，这种布局不是强制性的，可以想到，转子圆盘上的孔和壳体圆盘上的孔可以位于不同的圆周上，从而它们绝不相重合，如图6所示(图中仅显示了旋转圆盘7的一部分)，或者它们仅相继地部分重合。
而且，如图1-6所示，假设转子圆盘和壳体圆盘具有相同数量的孔。但是，可以想到，转子圆盘上的孔可以与壳体圆盘上的孔的数量不同，从而类似地转子孔和壳体中的孔仅会发生部分地相继重合。
设备操作中另一个重要的参数是连续圆盘7、10之间的间隔。在图1所示的实施例中，所有的连续的圆盘7、10彼此距离大小为d的相同间隔。但是，可以将该间隔设计成不同，例如在入口端更宽的间隔和在出口端更短的间隔，从而可以考虑在利用混合机将制品均质化时制品粘度的降低，或者如图7所示，如果初级制品的均匀混合会导致最终产品的粘度提高，则相反(在入口端间隔更短，在出口端间隔更宽)。如图7所示，这种设备的一个简单的实施情况包括将转子5设置为几个连续部分T1、T2、T3(例如两个或者三个部分)，其中的间隔具有不同的大小d1、d2、d3(例如在图7中增加其大小)。另一种解决方案(未显示)包括在转子的整个长度上或者在该长度的位于临近出口的部分上形成具有连续的持续变化的值的间隔；换句话说，在位置i的每个间隔的大小可以是di，它相对于前一个间隔的大小di-1变化一个量ε(具体地可以按照量ε来减少或者增加，也就是di＝di-1±ε)。量ε自身可以是常量或者可以是作为下标i的函数的变化的量，或者还可以是基值的百分数，或者是前一个间隔的值的百分数。
在图1-7所示的实施例中，在分别属于转子5和属于壳体2的相邻圆盘7、10中彼此面对的孔8、13在转子的至少一个轴向部分上具有大体上相同的横截面；例如图1和2所示的圆孔8、13在转子的整个长度上具有大体上相同的直径。但是，这种设置不是强制性的，可以将孔8、13设计为如图8所示地在几个轴向部分上分别具有不同的横截面(在本例中这种设置与连续圆盘之间的相同间隔相关联)，或者在至少一个轴向部分上连续改变横截面。在图8中，圆孔8、13具有不同的直径φ1、φ2、φ3，直径φ1、φ2、φ3在本例中在用于粘度降低的混合物的转子的各轴向部分T1、T2、T3处减小(在混合物具有增加的粘度的情况下，这些直径增加)。
当然，如果技术上能够兼容，上述设备所有可以设想到的替换形式可以彼此结合。另外，如前所建议的，所有的或者其中一些设计可选变化可以在转子的整个长度上或者仅在其一部分上实施。
当然，在调节设备的用于给定应用所需的操作条件时，转子的旋转速度是一个重要参数。分别改变圆盘之间以及壳体和转子之间的间隙也可以对通过该设备的制品流动产生影响。
图9以实施例的方式显示了根据本发明的混合设备的整体(与图1和图2中相同的附图标记仍用于表示同样的部分)。假定该混合机与图1中相同地具有相互交替的圆盘7、10，这些盘分开相同的间隔，并设有图2所示的圆孔8、13。
混合设备1的上游是未显示的第一混合机(例如T-混合机)，它接收两种初级制品并将其粗混合，并且在泵部件的作用下，将所得到的要进行均匀混合的制品送至入口3，在所示的实施例中，该入口是一个和转子5同轴线的轴向入口。壳体2固定至支撑结构14，该结构自身固定在安装基底15上。转子5的轴12与固定至支撑结构14的减速齿轮箱17的(或者形成壳体的一个整体部分的支撑结构14的)输出轴16一起旋转，减速齿轮箱17自身联接至电驱动马达18的输出轴。如此设置的动态在线混合设备需要目前可以购买的装配，并能以相对降低的成本来制造。其性能优异，并且通过具体调整所有的或者其中一些结构参数(其中的一些参数已经在上面讨论过)以及转子的长度(因此包括圆盘的数量，该圆盘安装在转子上和壳体内，并且管形间隔件插入其间，如图1、7和8所示)和转子5的旋转速度，该设备可以非常简单的适用于完全不同的产品。
需要强调的是，壳体可以具有单个入口，例如图9所示的一个轴向入口，用于同时引入初级制品；但是可以想到设置几个入口，尤其是在壳体一端的一个或者几个入口以及沿横向位于壳体上的另一个或者其它几个入口：这样就可以进行几种制品的分阶段混合；例如在壳体的一端处一起或者分开地引入两种制品，并且在壳体的第一部分上混合，然后沿横向引入第三种制品，并在壳体的第二部分上与前面的产品混合，等等。

Claims (16)

1.一种动态的在线混合设备，其用于均匀地混合由至少两种初级制品形成的产品，它包括：
壳体(2)，其大体上为长条形并且内部为回转圆柱体，具有用于所述要被混合的制品的至少一个入口(3)和用于均匀混合的产品的至少一个出口(4)；
置于所述壳体(2)内部并与其同轴线的转子(5)；以及
用于驱动所述转子(5)旋转的部件，
其特征在于，
所述转子(5)支撑着许多连续的同轴线圆盘(7)，每个圆盘(7)包括多个孔(8)，以及
所述壳体(2)支撑着许多连续的同轴线圆盘(10)，每个圆盘(10)包括用于转子(5)通过的中央孔(11)和多个孔(13)，
转子(5)的圆盘(7)和壳体(2)的圆盘(10)沿轴向彼此交替，并通过相应的间隔(d)彼此分开。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，孔(8，13)分布在转子(5)的至少一些圆盘(7)和/或壳体(2)的至少一些圆盘(10)的周边附近的圆中。
3.如权利要求1或者2所述的设备，其特征在于，孔(8，13)分布在一个远离转子(5)的至少一些圆盘(7)和/或壳体(2)的至少一些圆盘(10)的周边的圆中。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，转子(5)的至少一些圆盘(7)上的孔(8)和/或壳体(2)的至少一些圆盘(10)上的孔(13)的形状为圆形。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，转子(5)的至少一些圆盘(7)上的孔(8)和/或壳体(2)的至少一些圆盘(10)上的孔(13)的形状为非圆形。
6.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，转子(5)的和壳体(2)的至少一些相邻的圆盘(7，10)上的孔(8，13)分别集中在大体上相同的相应圆周上。
7.如权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，转子(5)的和壳体(2)的至少一些相邻的圆盘(7，10)上的孔(8，13)分别集中在明显不同的相应圆周上。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其特征在于，转子(5)的和壳体(2)的至少一些相邻的圆盘(7，10)上的孔(8，13)分别在数量上相同。
9.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其特征在于，转子的和壳体的至少一些相邻的圆盘上彼此面对的孔分别在数量上不同。
10.如权利要求1-9中任一项所述的设备，其特征在于，交替地属于转子(5)和壳体(2)的连续圆盘(7，10)之间的间隔(d)在至少一个轴向部分处相等。
11.如权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，交替地属于转子(5)和壳体(2)的连续圆盘(7，10)之间的间隔(d1，d2，d3)在至少两个轴向部分(T1，T2，T3)上不同。
12.如权利要求1-11中任一项所述的设备，其特征在于，交替地属于转子(5)和壳体(2)的连续圆盘(7，10)之间的间隔(d)在至少一个轴向部分上逐渐变化。
13.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，在分别属于转子(5)和属于壳体(2)的至少一些相邻的圆盘(7，10)上的孔(8，13)在至少一个轴向部分处具有大体上相同的横截面。
14.如权利要求1-13中任一项所述的设备，其特征在于，在分别属于转子(5)和属于壳体(2)的至少一些相邻的圆盘(7，10)上的孔(8，13)具有明显不同的横截面。
15.如权利要求1-14中任一项所述的设备，其特征在于，壳体(2)包括用于使由至少两种初级制品结合而成的流体流进入的单个入口(3)。
16.如权利要求1-14中任一项所述的设备，其特征在于，壳体(2)包括至少用于使要混合的各初级制品进入的两个入口。
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