一種鼠籠式超重力混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鼠籠式超重力混合器，其主要由混合腔體、進(jìn)料管、進(jìn)料分布管、氮封管、出料管、設(shè)備支撐臺、鼠籠旋轉(zhuǎn)體以及電機(jī)、傳動軸、減速帶結(jié)構(gòu)、上軸承盒、下軸承盒、冷卻風(fēng)扇組成。本發(fā)明采用獨(dú)特的進(jìn)料管布置和進(jìn)料管結(jié)構(gòu)設(shè)計，對雙相液體進(jìn)行高效的一次宏觀混合；結(jié)合有機(jī)排布的進(jìn)料分布管，并利用鼠籠旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部超重力場和纏繞篩網(wǎng)的高速剪切，強(qiáng)化流體的分子擴(kuò)散和相間傳質(zhì)，充分實(shí)現(xiàn)流體的二次微觀混合。本發(fā)明提供的鼠籠式超重力混合器設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，低耗節(jié)能，且操作工藝簡單，可充分實(shí)現(xiàn)液相間的快速及高效傳質(zhì)，達(dá)到分子尺寸級別的深度混合，極大滿足了化工、制藥等行業(yè)的液-液混合和反應(yīng)要求。
【專利說明】一種鼠籠式超重力混合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將兩種液相進(jìn)行快速高效混合的設(shè)備，更具體的，涉及一種鼠籠式超重力混合器，通過該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)將一種液相快速加入到另一種液相，并將兩種液相進(jìn)行高效混合。該鼠籠式超重力混合器特別適用于化工、生工、制藥、環(huán)保等行業(yè)的液-液混合和反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液-液混合和反應(yīng)體系廣泛地存在于化工、制藥、生工、環(huán)保等工業(yè)過程中，而良好的微觀混合是這類過程進(jìn)行的必要條件。如在利用液-液兩相共沉淀制備固體顆粒的過程中，液-液兩相的混合效果直接影響沉淀顆粒的形態(tài)、粒度大小、粒徑分布；在涉及液-液快速反應(yīng)制備高聚物的過程中，液-液兩相的混合效果也直接影響反應(yīng)速率的快慢以及高聚物的分子量分布。因此，液-液初始混合效果作為后續(xù)反應(yīng)順利、高效進(jìn)行的先決條件，引起工藝和設(shè)備設(shè)計人員的高度關(guān)注。
[0003]液-液混合一般可通過攪拌設(shè)備進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在部分場合，也有采用管道靜態(tài)混合器。對于攪拌設(shè)備的使用，設(shè)計人員已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，針對不同的物料和操作工況，可以采用不同的攪拌槳葉型式進(jìn)行匹配。攪拌設(shè)備通過機(jī)械攪拌器和擋板的協(xié)同作用，使流體整體進(jìn)行周向、徑向和軸向的綜合運(yùn)動，在設(shè)備尺度上的宏觀混合較強(qiáng)，而小尺寸上的微觀混合較弱，很難達(dá)到分子尺度均勻的液-液混合效果。管道靜態(tài)混合器設(shè)備造價低，機(jī)械損耗小，但需要較大的管道排布空間，流程長且流體阻力大，對流量的要求較高，從混合效果看，流體的縱向混合和破碎混合弱，也不完全適用于要求完全分子尺度級別混合的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鼠籠式超重力混合器，通過該種混合器實(shí)現(xiàn)將兩種液相進(jìn)行完全分子尺度混合。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是:一種鼠籠式超重力混合器，其主要包括第一進(jìn)料管、第二進(jìn)料管、上層進(jìn)料分布管、下層進(jìn)料分布管、上氮封管、下氮封管、出料管、混合腔體、設(shè)備支撐臺、鼠籠旋轉(zhuǎn)體、電機(jī)、減速帶結(jié)構(gòu)、傳動軸、上軸承盒、下軸承盒、冷卻風(fēng)扇。
[0006]所述第二進(jìn)料管采用內(nèi)插管連接形式，其末端出料口置于第一進(jìn)料管的管路中心線上；第二進(jìn)料管末端出料口采用縮徑多孔結(jié)構(gòu)，以便在增加液相噴射速度的同時，將從第二進(jìn)料管進(jìn)料的液相從多個方向混入從第一進(jìn)料管進(jìn)入的液相，進(jìn)行一次混合；所述縮徑多孔結(jié)構(gòu)為，第二進(jìn)料管末端出料口末端的內(nèi)徑縮小，外端為錐形，在周向上均布斜向下的出液孔；出液孔的數(shù)量視具體情況定，以2?8個為宜。
[0007]所述第一進(jìn)料管在第二進(jìn)料管末端位置段采用錐形縮頸結(jié)構(gòu)，以配合第二進(jìn)料管末端出料口的縮徑結(jié)構(gòu)，最大程度地增加兩種進(jìn)料液相的相間湍動程度和兩相的接觸面積。[0008]所述進(jìn)料分布管分為上層進(jìn)料分布管和下層進(jìn)料分布管，上層進(jìn)料分布管的出口位置高于下層進(jìn)料分布管，兩種進(jìn)料分布管有機(jī)填充在鼠籠旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部軸向空間；兩種進(jìn)料分布管呈圓周陣列交替排布，該進(jìn)料分布管總數(shù)為4~ιο個；該種結(jié)構(gòu)有利于充分利用鼠籠旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)部空間，增加混合物料與鼠籠旋轉(zhuǎn)體內(nèi)構(gòu)件的接觸面積。
[0009]所述第一進(jìn)料管、上層進(jìn)料分布管、下層進(jìn)料分布管、出料管、上氮封管、下氮封管均連接在混合腔體上；所述上氮封管、下氮封管可通過通氮實(shí)現(xiàn)混合腔體和外部環(huán)境的隔絕，保證密封性；所述混合腔體整體安裝在設(shè)備支撐臺上。
[0010]所述電機(jī)安裝在設(shè)備支撐臺上，電機(jī)輸出軸連接在減速帶結(jié)構(gòu)上，配合上軸承盒和下軸承盒，從而實(shí)現(xiàn)對傳動軸的傳動；所述減速帶結(jié)構(gòu)的傳動軸端和下軸承盒之間加設(shè)冷卻風(fēng)扇，以利于散熱。
[0011]所述傳動軸的上連接端采用外錐形結(jié)構(gòu)，并開有鍵槽；所述傳動軸的上連接錐段和所述鼠籠旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)支撐體的內(nèi)錐形孔配合定位，二者之間通過鍵連接并進(jìn)行傳動。
[0012]所述鼠籠旋轉(zhuǎn)體包括內(nèi)支撐桿、纏繞篩網(wǎng)、外支撐桿、旋轉(zhuǎn)支撐體；纏繞篩網(wǎng)優(yōu)先選用不銹鋼材質(zhì)，通過將橫縱交錯的絲網(wǎng)纏繞在內(nèi)支撐桿上形成，所述纏繞篩網(wǎng)的金屬絲的絲徑d為0.riOmm,水平排布間距bl為絲徑d的2~10倍，豎直排布間距b2為絲徑d的5~30倍，纏繞圈數(shù)為5~100圈；纏繞篩網(wǎng)卷制后，采用焊接或使用緊固件的方法，將纏繞篩網(wǎng)固定在內(nèi)支撐桿上；內(nèi)支撐桿和外支撐桿通過焊接和緊固件固定在旋轉(zhuǎn)支撐體上，實(shí)現(xiàn)整個鼠籠旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；內(nèi)支撐桿的數(shù)量為5~40，外支撐桿的數(shù)量為10-80。
[0013]本發(fā)明提供的鼠籠式超重力混合器裝置的工作原理為:
1、將第一種液相的進(jìn)料管出口設(shè)置在第二種液相的進(jìn)料管中，進(jìn)行兩種液相在設(shè)備尺度上的宏觀混合；通過結(jié)合第一進(jìn)料管的縮頸結(jié)構(gòu)和第二進(jìn)料管的縮徑/多孔結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計，增加了兩相的相間湍動程度和相接觸面積，優(yōu)化一次混合效果；
2、在電機(jī)的傳動驅(qū)動下，鼠籠旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，并在內(nèi)部形成超重力場。經(jīng)過一次混合的流體，通過上下雙層排布的分布管，進(jìn)入超重力環(huán)境下的纏繞篩網(wǎng)區(qū)域。在超重力環(huán)境下，兩種液體間的分子擴(kuò)散和相間傳質(zhì)均比常規(guī)重力場下快很多，并在纏繞篩網(wǎng)通道中產(chǎn)生流動接觸。在纏繞篩網(wǎng)的高速剪切作用下，流體被撕裂成微米至納米級的液膜、液絲、液滴，混合和傳質(zhì)進(jìn)一步強(qiáng)化，從而達(dá)到分子尺度上的微觀混合效果。
[0014]本發(fā)明提供的鼠籠式超重力混合器設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，低耗節(jié)能，且操作工藝簡單，可充分實(shí)現(xiàn)液相間的快速及高效傳質(zhì)，達(dá)到分子尺寸級別的深度混合，極大滿足了化工、制藥等行業(yè)的液-液混合和反應(yīng)要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為鼠籠式超重力混合器的正視圖。
[0016]圖2為圖1中的A處詳圖。
[0017]圖3為進(jìn)料分布管排布示意圖。
[0018]圖4為纏繞篩網(wǎng)金屬絲排布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:1第一進(jìn)料管；2第二進(jìn)料管；3上層進(jìn)料分布管；4下層進(jìn)料分布管；5上氮封管；6下氮封管；7出料管；8混合腔體；9設(shè)備支撐臺；10鼠籠旋轉(zhuǎn)體；11電機(jī)；12減速帶結(jié)構(gòu)；13傳動軸；14上軸承盒；15下軸承盒；16冷卻風(fēng)扇； 10-1內(nèi)支撐桿；10-2纏繞篩網(wǎng)；10-3外支撐桿；10-4旋轉(zhuǎn)支撐體； d纏繞篩網(wǎng)的金屬絲絲徑； bl纏繞篩網(wǎng)金屬絲的水平排布間距； b2纏繞篩網(wǎng)金屬絲的豎直排布間距。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]圖1中，一種鼠籠式超重力混合器，主要包括第一進(jìn)料管1、第二進(jìn)料管2、上層進(jìn)料分布管3、下層進(jìn)料分布管4、上氮封管5、下氮封管6、出料管7、混合腔體8、設(shè)備支撐臺
9、鼠籠旋轉(zhuǎn)體10、電機(jī)11、減速帶結(jié)構(gòu)12、傳動軸13、上軸承盒14、下軸承盒15、冷卻風(fēng)扇16。
[0022]本發(fā)明中，第二進(jìn)料管2采用內(nèi)插管連接形式，其末端出料口置于第一進(jìn)料管I的管路中心線上；如圖2所示，第二進(jìn)料管2末端出料口采用縮徑多孔結(jié)構(gòu)，該出料口末端的內(nèi)徑縮小，外端為錐形，在周向上均布斜向下的出液孔，出液孔的數(shù)量為四個；第一進(jìn)料管I在第二進(jìn)料管2末端位置段采用錐形縮頸結(jié)構(gòu)，以配合第二進(jìn)料管末端出料口的縮徑結(jié)構(gòu)。
[0023]進(jìn)料分布管分為上層進(jìn)料分布管3和下層進(jìn)料分布管4，上層進(jìn)料分布管3的出口位置高于下層進(jìn)料分布管4，進(jìn)料分布管有機(jī)填充在鼠籠旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部軸向空間；如圖3所示，兩種進(jìn)料分布管(3和4)呈圓周陣列交替排布，總數(shù)為六個。
[0024]第一進(jìn)料管1、上層進(jìn)料分布管3、下層進(jìn)料分布管4、上氮封管5、下氮封管6、出料管7均連接在混合腔體8上；混合腔體8整體安裝在設(shè)備支撐臺9上。
[0025]電機(jī)11安裝在設(shè)備支撐臺9的另一側(cè)上，電機(jī)輸出軸連接在減速帶結(jié)構(gòu)12上，配合上軸承盒14和下軸承盒15,從而實(shí)現(xiàn)對傳動軸15的傳動；在減速帶結(jié)構(gòu)12的傳動軸端和下軸承盒15之間設(shè)有冷卻風(fēng)扇，以利于散熱。
[0026]傳動軸13的上連接端采用外錐形結(jié)構(gòu)，并開有鍵槽；傳動軸13的上連接錐段和鼠籠旋轉(zhuǎn)體10的旋轉(zhuǎn)支撐體的內(nèi)錐形孔配合定位，二者之間通過鍵連接并進(jìn)行傳動。
[0027]鼠籠旋轉(zhuǎn)體10包括內(nèi)支撐桿10-1、纏繞篩網(wǎng)10-2、外支撐桿10_3、旋轉(zhuǎn)支撐體10-4 ;纏繞篩網(wǎng)10-2采用不銹鋼材質(zhì)，通過將橫縱交錯的絲網(wǎng)纏繞在內(nèi)支撐桿10-1上形成，如圖4所示，絲網(wǎng)的絲徑d為1mm，水平排布間距bl為5mm，豎直排布間距b2為15mm，纏繞圈數(shù)為60圈；纏繞篩網(wǎng)10-2形成后，通過焊接，將纏繞篩網(wǎng)10-2固定在內(nèi)支撐桿10-1上；內(nèi)支撐桿10-1和外支撐桿10-3通過焊接和緊固件固定在旋轉(zhuǎn)支撐體10-4上，實(shí)現(xiàn)整個鼠籠旋轉(zhuǎn)體10 —起旋轉(zhuǎn)；內(nèi)支撐桿10-1的數(shù)量為25，外支撐桿10-3的數(shù)量為60。
[0028]本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用時，先啟動電機(jī)11，電機(jī)11通過減速帶結(jié)構(gòu)12及傳動軸13帶動鼠籠旋轉(zhuǎn)體10進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動；將要混合的主液體從第一進(jìn)料管I通入，分散相液體從第二進(jìn)料管2通入，兩種液體在縮頸/縮徑處進(jìn)行一次混合；兩種液體經(jīng)過一次混合后從進(jìn)料分布管(3和4)進(jìn)入鼠籠式旋轉(zhuǎn)體10，經(jīng)過超重力場作用和纏繞篩網(wǎng)的高速剪切，形成撕裂狀的液膜/液滴，進(jìn)行分子尺寸級別的深度混合，混合完全的流體從位于混合腔體底部的出料管流出匯集。
【權(quán)利要求】
1.一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述鼠籠式超重力混合器主要由第一進(jìn)料管、第二進(jìn)料管、進(jìn)料分布管、上氮封管、下氮封管、出料管、混合腔體、設(shè)備支撐臺、鼠籠旋轉(zhuǎn)體、電機(jī)、減速帶結(jié)構(gòu)、傳動軸、上軸承盒、下軸承盒、冷卻風(fēng)扇組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述第二進(jìn)料管采用內(nèi)插管連接形式，其末端出料口置于第一進(jìn)料管的管路中心線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述第二進(jìn)料管末端出料口采用縮徑多孔結(jié)構(gòu)，所述出料口末端的內(nèi)徑縮小，外端為錐形，在周向上均布斜向下的出液孔，出液孔的數(shù)量為2~8個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述第一進(jìn)料管在第二進(jìn)料管末端位置段采用錐形縮頸結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述第一進(jìn)料管在第二進(jìn)料管末端位置段采用錐形縮頸結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述進(jìn)料分布管分為上層進(jìn)料分布管和下層進(jìn)料分布管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述上層進(jìn)料分布管的出口位置高于下層進(jìn)料分布管，兩種進(jìn)料分布管有機(jī)填充在鼠籠旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部軸向空間；兩種進(jìn)料分布管呈圓周陣列交替排布，所述進(jìn)料分布管總數(shù)為4~10個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述混合腔體上設(shè)有氮封管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述電機(jī)安裝在設(shè)備支撐臺上，電機(jī)輸出軸連接在減速帶結(jié)構(gòu)上，配合上軸承盒和下軸承盒，從而實(shí)現(xiàn)對傳動軸的傳動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述減速帶結(jié)構(gòu)的傳動軸端和下軸承盒之間設(shè)有冷卻風(fēng)扇。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述傳動軸的上連接端采用外錐形結(jié)構(gòu)，并開有鍵槽；所述傳動軸的上連接錐段和所述鼠籠旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)支撐體的內(nèi)錐形孔配合定位，二者之間通過鍵連接并進(jìn)行傳動。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述傳動軸的上連接端采用外錐形結(jié)構(gòu)，并開有鍵槽；所述傳動軸的上連接錐段和所述鼠籠旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)支撐體的內(nèi)錐形孔配合定位，二者之間通過鍵連接并進(jìn)行傳動。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述鼠籠旋轉(zhuǎn)體包括內(nèi)支撐桿、纏繞篩網(wǎng)、外支撐桿、旋轉(zhuǎn)支撐體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述纏繞篩網(wǎng)采用不銹鋼材質(zhì)，通過將橫縱交錯的絲網(wǎng)纏繞在內(nèi)支撐桿上形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述纏繞篩網(wǎng)的金屬絲的絲徑d為0.1~10mm，水平排布間距bl為絲徑d的2~10倍，豎直排布間距b2為絲徑d的5~30倍，纏繞圈數(shù)為5~100圈。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述纏繞篩網(wǎng)的金屬絲的絲徑d為0.1~10mm，水平排布間距bl為絲徑d的2~10倍，豎直排布間距b2為絲徑d的5~30倍，纏繞圈數(shù)為5~100圈。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述內(nèi)支撐桿的數(shù)量為5~40。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述內(nèi)支撐桿的數(shù)量為5~40。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的一種鼠籠式超重力混合器，其特征在于，所述外支撐桿的數(shù)量為10~80。
【文檔編號】B01F9/10GK103657491SQ201310641043
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】肖宏海, 張建新, 占曉強(qiáng), 閆翠俠, 余剛 申請人:上海森松混合技術(shù)工程裝備有限公司