一種動(dòng)態(tài)混合器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種動(dòng)態(tài)混合器
[0001]本申請(qǐng)是專(zhuān)利申請(qǐng)201110061520.X的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于幾種物料均勻混合的混合裝置，特別是用于液體與液體、液體與固體粉末混合的一種動(dòng)態(tài)混合器。
【背景技術(shù)】
[0003]在很多行業(yè)生產(chǎn)中都涉及到將幾種物料均勻混合的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，比如乳油型農(nóng)藥的生產(chǎn)、油墨的生產(chǎn)、化纖及塑料生產(chǎn)中各種助劑的添加等。這些物料混合的均勻與否非常重要，直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定性以及產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。
[0004]當(dāng)幾種物料混合時(shí)，通常將用量較多的一種物料稱(chēng)之為主料，而用量較少的稱(chēng)之為輔料。由于種種原因，例如主料與輔料之間相容性較差、輔料容易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象、或者主料粘度較大不利于輔料分散等，給輔料在主料中均勻分散制造了難度。
[0005]正因?yàn)槿绱?，關(guān)于物料混合設(shè)備的研宄非常之多，各種混合設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，比如各種高速旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)、靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合機(jī)、螺旋擠出機(jī)等。這些混合設(shè)備主要應(yīng)用剪切使輔料在主料中分散，即強(qiáng)化剪切效果，很少有設(shè)備同時(shí)具有將輔料進(jìn)行多級(jí)分配的效果。
[0006]比如高速旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)、螺旋擠出機(jī)等，將團(tuán)聚的輔料多次、強(qiáng)力剪切直至團(tuán)聚物消失，最終分散均勻。不過(guò)該類(lèi)設(shè)備有兩方面弊端:一方面由于其強(qiáng)力剪切、捏合，對(duì)物料破壞性較大，比如螺旋擠出機(jī)容易導(dǎo)致高聚物樹(shù)脂降解；另一方面應(yīng)用局限性較大，比如高速旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)，只適用中低粘度物料混合，不適用較高粘度物料混合，螺旋擠出機(jī)只是用于較高粘度物料混合，不適用中低粘度物料混合。
[0007]隨著研宄的展開(kāi)及深入，其中動(dòng)態(tài)混合機(jī)由于具有很多獨(dú)特性能，最終脫穎而出。比如中國(guó)專(zhuān)利CN2138556，公開(kāi)日期1993年7月21日，公開(kāi)了一種球窩型動(dòng)態(tài)混合器。該混合器使用了動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件的設(shè)計(jì)方法，并且將混合區(qū)的混合頭設(shè)計(jì)成半球窩狀。這種設(shè)計(jì)理念既強(qiáng)化了剪切效果，同時(shí)具備多級(jí)分配功能可以使混合效果有所提高。同時(shí)這種半球窩狀混合元件的設(shè)計(jì)，也為實(shí)現(xiàn)設(shè)備加工制造提供了一種可能。不過(guò)這類(lèi)球窩狀混合元件存在一大弊端，物料在進(jìn)入混合區(qū)后的運(yùn)動(dòng)軌跡是向前、前上、再向下，類(lèi)似走蛇形，在聚合物粘度較高時(shí)，流通阻力很大，無(wú)法進(jìn)行多級(jí)混合，導(dǎo)致混合效果有限，另外當(dāng)該發(fā)明應(yīng)用于高聚物加工領(lǐng)域時(shí)，對(duì)設(shè)備加工要求非常高。
[0008]另外德國(guó)專(zhuān)利W000/32376，國(guó)際公布日2000年6月8日，公開(kāi)了一種利用剪切元件的設(shè)備凝聚塑料分散體的方法。該發(fā)明中使用了一系列剪切元件，如定子和轉(zhuǎn)子，在定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外表面有徑向齒列結(jié)構(gòu)并呈星形排列，定子與轉(zhuǎn)子互補(bǔ)配和。該設(shè)備的用途是通過(guò)乳液聚合使塑料或橡膠分散體實(shí)現(xiàn)凝聚，即將非常微小(80nm?220nm)的聚合物乳液粒子凝聚為較大粒子，以利于最終將聚合物從水介質(zhì)中分離出來(lái)。其作用原理是利用轉(zhuǎn)子外表面與定子內(nèi)表面之間的微小間隙對(duì)物料產(chǎn)生剪切作用，促使微乳液粒子發(fā)生凝聚，使其粒徑增大，物料主要是通過(guò)轉(zhuǎn)子外表面與定子內(nèi)表面之間的間隙流通。為了得到較好的凝聚效果，優(yōu)選轉(zhuǎn)子外表面與定子內(nèi)表面之間的間隙要在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，從實(shí)施例中來(lái)看其間隙為0.5_?1.0mmo對(duì)以上技術(shù)方案的分析可知，物料在該設(shè)備的內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)軌跡是在轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙流通，目的是凝聚塑料分散體，不具有分散、混合功能。
[0009]綜上所述，盡管現(xiàn)有的混合裝置已經(jīng)采用了動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件配合的方式，但是物料在混合裝置中運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜，流通阻力過(guò)大，使其對(duì)物料不能產(chǎn)生有效地多級(jí)分配，同時(shí)也降低了剪切效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有的混合裝置中物料在混合區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜，流通阻力過(guò)大，使其對(duì)物料不能產(chǎn)生有效地多級(jí)分配，剪切效果差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種物料流通阻力小，混合效果好的動(dòng)態(tài)混合器。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種動(dòng)態(tài)混合器，包括中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸和中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸外部的外套筒，在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸與外套筒之間，從右向左依次設(shè)置有進(jìn)料推進(jìn)裝置、物料混合裝置，外套筒的左端設(shè)置有出料口，外套筒的右端設(shè)置有主料進(jìn)料口，其特征是:物料混合裝置包括至少一個(gè)固定在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的動(dòng)態(tài)混合元件和至少一個(gè)固定在外套筒內(nèi)壁的靜態(tài)混合元件，動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件之間左右交替設(shè)置，動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件上設(shè)置有連通物料混合裝置左右兩側(cè)的通道。
[0012]當(dāng)物料從加料口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，隨即被從物料推進(jìn)裝置推向物料混合裝置，在此過(guò)程中物料有一個(gè)非常粗略的混合，輔料以類(lèi)似聚集的狀態(tài)存在于主料中。物料混合裝置包括至少一個(gè)固定在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的動(dòng)態(tài)混合元件和至少一個(gè)固定在外套筒內(nèi)壁的靜態(tài)混合元件，動(dòng)態(tài)混合元件在物料混合的過(guò)程中與中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靜態(tài)混合元件與外套筒一起保持靜止。動(dòng)態(tài)混合元件和靜態(tài)混合元件上設(shè)置有能夠使物料通過(guò)的凹槽或通孔，在動(dòng)態(tài)混合元件相對(duì)于靜態(tài)混合元件轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件之間左右交替裝配，當(dāng)動(dòng)態(tài)混合元件旋轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，該凹槽或通孔能使物料通過(guò)物料混合裝置的左右兩側(cè)，該凹槽或通孔此時(shí)就形成了連通物料混合裝置左右兩側(cè)的通道，在物料推進(jìn)裝置的作用下物料被從該通道向前推進(jìn)；然后中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)動(dòng)態(tài)混合元件繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在靜態(tài)混合元件通道中的物料會(huì)受到物料推進(jìn)裝置的推力和動(dòng)態(tài)混合元件的剪切作用力繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，直到動(dòng)態(tài)混合元件旋轉(zhuǎn)到動(dòng)態(tài)混合元件上的凹槽或通孔與靜態(tài)混合元件的凹槽或通孔在中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向的投影沒(méi)有公共部分時(shí)，該通道不再連通，即物料在靜態(tài)混合元件的通道內(nèi)完成了一次混合分配，如果有多個(gè)靜態(tài)混合元件與動(dòng)態(tài)混合元件交替串聯(lián)時(shí)，混合分配將在靜態(tài)混合元件的通道和動(dòng)態(tài)混合元件的通道中完成。
[0013]當(dāng)物料在混合過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)態(tài)混合元件的通道與靜態(tài)混合元件間的通道沒(méi)有連通時(shí)，靜態(tài)混合元件通道中的物料不受力；當(dāng)動(dòng)態(tài)混合元件的通道旋轉(zhuǎn)到與靜態(tài)混合元件的通道開(kāi)始連通時(shí)，靜態(tài)混合元件通道中的物料受到物料推進(jìn)裝置的推力與動(dòng)態(tài)混合元件的剪切力。從宏觀上來(lái)看，物料從動(dòng)態(tài)混合元件與靜態(tài)混合元件上的通道通過(guò)，靜態(tài)混合元件通道中的物料的運(yùn)動(dòng)方向是沿著中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向，動(dòng)態(tài)混合元件通道中的物料的運(yùn)動(dòng)方向是沿著中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向與外套筒圓周的周向?？梢?jiàn)物料在混合器中不會(huì)向中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的徑向運(yùn)動(dòng)，即不會(huì)有走“蛇形”的現(xiàn)象，大幅降低了流通阻力。
[0014]優(yōu)選動(dòng)態(tài)混合元件為圓環(huán)形，動(dòng)態(tài)混合元件的內(nèi)圓環(huán)直徑等于中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑，動(dòng)態(tài)混合元件的外圓環(huán)上設(shè)置有動(dòng)突起或通孔，靜態(tài)混合元件為圓環(huán)形，靜態(tài)混合元件的外圓環(huán)直徑等于外套筒的內(nèi)徑，靜態(tài)混合元件的內(nèi)圓環(huán)直徑大于或等于中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑，靜態(tài)混合元件的內(nèi)圓環(huán)上設(shè)置有靜凹槽或通孔。
[0015]優(yōu)選動(dòng)突起與靜凹槽在垂直于中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線的平面內(nèi)的投影形狀和位置相同，優(yōu)選靜凹槽的形狀為半圓形、矩形、三角形、梯形中的一種，進(jìn)一步優(yōu)選靜凹槽為矩形。
[0016]優(yōu)選動(dòng)態(tài)混合元件上的通孔或靜態(tài)混合元件上的通孔為圓形、矩形、三角形、正五邊形、正六邊形中的一種。
[0017]優(yōu)選動(dòng)態(tài)混合元件和靜態(tài)混合元件的厚度與其直徑之比在1:50?4:1之間，優(yōu)選在1:40?3:1之間，更優(yōu)選在1:30?2:1之間。
[0018]優(yōu)選動(dòng)態(tài)混合元件上動(dòng)突起的個(gè)數(shù)與動(dòng)態(tài)混合元件的直徑之比為1:25?20:1，優(yōu)選為1:10?10:1，最優(yōu)選為1:5?5:1 ;靜態(tài)混合元件上的靜凹槽的個(gè)數(shù)與靜態(tài)混合元件的直徑之比為1:25?20