一種高速離心流體混合裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高速離心流體混合裝置，具體涉及一種利用高速離心力來混合多組分流體的裝置。本實(shí)用新型提出了一種高速離心流體混合裝置，由帶有徑向流道(12)和環(huán)形流道(13)的離心剪切混合圓盤(11)，機(jī)筒(10)，螺桿(9)，機(jī)頭(8)和端蓋(7)組成。傳動(dòng)系統(tǒng)由變頻電機(jī)(3)、同步帶(5)、同步帶帶輪(2)組成。其他的流道系統(tǒng)由導(dǎo)入A組分的旋轉(zhuǎn)接頭(1)、連接B組分管路的大孔(6)、環(huán)形流道(13)、B組分進(jìn)入徑向流道(12)的小孔(14)組成。本實(shí)用新型可提高流體混合的質(zhì)量和效率，尤其適合于微米、納米尺度材料的混合，提高了微納尺度材料在連續(xù)相中的分散質(zhì)量。
【專利說明】
一種高速離心流體混合裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種流體混合裝置，具體涉及一種利用高速離心力來混合多組分流體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的流體混合裝置有葉片式攪拌、螺桿混合等。這些傳統(tǒng)混合方式雖然能完成多組分物料的充分混合，但具有耗時(shí)長、能耗高、混合質(zhì)量差的缺點(diǎn)。隨著人們對(duì)物料混合質(zhì)量要求的提高，尤其是微米、納米尺度材料的出現(xiàn)，使得微納尺度的填料如何更均勻地分散到連續(xù)相中成為一個(gè)難題。因此，傳統(tǒng)混合方式已經(jīng)不能滿足時(shí)代的技術(shù)發(fā)展要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種高速離心流體混合裝置，它在傳統(tǒng)螺桿式混合的基礎(chǔ)上，增加了高速離心剪切式混合圓盤，可提高流體混合的質(zhì)量和效率，尤其適合于微米、納米尺度材料的混合，提高了微納尺度材料在連續(xù)相中的分散質(zhì)量。
[0004]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型涉及的高速離心流體混合裝置由帶有徑向流道(12)和環(huán)形流道(13)的離心剪切混合圓盤(11)，機(jī)筒(10)，螺桿(9)，機(jī)頭⑻和端蓋⑴組成。傳動(dòng)系統(tǒng)由變頻電機(jī)(3)、同步帶(5)、同步帶帶輪(2)組成。其他的流道系統(tǒng)由導(dǎo)入A組分的旋轉(zhuǎn)接頭(I)、連接B組分管路的大孔(6)、環(huán)形流道(13)、B組分進(jìn)入徑向流道(12)的小孔(14)組成。若B組分為微納米尺度的材料，則可將小孔(14)加工為多個(gè)微米級(jí)別的微孔。
[0005]本實(shí)用新型中的旋轉(zhuǎn)接頭(I)外接管路并通過中孔(4)導(dǎo)入A組分。同步帶帶輪(2)與旋轉(zhuǎn)接頭同軸，其上安裝同步帶(5)，并與變頻電機(jī)(3)連接，提供給裝置扭矩，實(shí)現(xiàn)離心剪切混合圓盤的高速旋轉(zhuǎn)，且可以無級(jí)調(diào)速。蓋板(7)放置于機(jī)筒上，開設(shè)連接B組分管道的兩個(gè)大孔(6)，管道外接流體脈沖射流栗，通過脈沖壓力使B組分進(jìn)入開設(shè)在離心剪切混合圓盤上的環(huán)形流道(13)，然后分別通過環(huán)形流道上的12個(gè)小孔(14)進(jìn)入徑向流道(12)，具有較高脈沖壓力的B組分會(huì)將徑向流道中的A組分切斷，形成A和B兩種組分交替分布的小液滴，然后在離心力的作用下沿著徑向流道(12)流出，從而完成第一次初步混合。離心剪切混合圓盤(11)的圓柱面與機(jī)筒(10)直徑較大處的內(nèi)壁之間存在環(huán)形的狹小間隙，同時(shí)離心剪切混合圓盤(11)底部與機(jī)筒(10)的錐面部分存在錐形間隙。六和8交替分布的小液滴進(jìn)入由離心剪切混合圓盤(11)與機(jī)筒(10)組成的狹小環(huán)形間隙，由于圓盤的高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致狹小間隙具有很大的剪切力，實(shí)現(xiàn)兩種組分的第二次混合。經(jīng)過第二次混合的流體，在壓力和重力的作用下流入由離心剪切混合圓盤底部錐面與機(jī)筒組成的錐形間隙，然后在高速旋轉(zhuǎn)螺桿(9)的作用下進(jìn)入由螺桿中的螺槽和機(jī)筒組成的螺旋形間隙，依靠螺槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)混合和螺桿與機(jī)筒間隙之間的剪切作用，完成第三次混合。最后，經(jīng)過三次混合好的分散均勻的物料在螺桿推力的作用下，被擠入機(jī)頭(8)中的流道，可以實(shí)現(xiàn)后續(xù)的注射成型工藝。
[0006]本實(shí)用新型中，A組分為液體狀的連續(xù)相，也是比重較大的組分;B組分可以為經(jīng)過預(yù)處理的微納尺度材料的溶液或熔體，構(gòu)成分散相，是比重較小的組分。A、B組分各自的組成可以是單一物質(zhì)也可以是混合物。
[0007]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)螺桿混合物料的基礎(chǔ)上，因?yàn)樵黾恿藥в袕较蛄鞯馈⒁粋€(gè)環(huán)形流道以及多孔縱向進(jìn)料結(jié)構(gòu)的高速離心剪切混合圓盤，利用具有脈沖高壓的B組分切斷徑向流道中的A組分，使得A和B組分交替分布形成小液滴，實(shí)現(xiàn)初步混合，這也是實(shí)現(xiàn)微納尺度材料混合的關(guān)鍵所在。在實(shí)際運(yùn)用中，還可以通過改變環(huán)形流道上小孔的內(nèi)徑大小和進(jìn)料速度，達(dá)到控制B組分小液滴尺寸大小的目的，從而提高微納尺度材料的混合效率和分散質(zhì)量。初次混合后接著流體在圓盤離心力的作用下拋離徑向流道，并進(jìn)一步在離心剪切混合圓盤與機(jī)筒之間實(shí)現(xiàn)二次混合，更有利于高分子材料的剪切塑化。因此，通過上述兩種混合方式的相互補(bǔ)充，尤其是第一種靠脈沖壓力切斷形成小液滴的混合方式非常有利于微納尺度材料的混合，更能有效促進(jìn)尺度差別較大材料的混合質(zhì)量的提高。經(jīng)過三次不同作用力下的混合，多組分流體完成高效和高質(zhì)量的混合，并滿足微納尺度材料混合的要求。本實(shí)用新型的裝置適用范圍較廣，高分子溶液、高分子熔體和生物流體以及其他低粘度的液體都可使用。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型流體混合裝置的B-B剖面圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型流體混合裝置的A-A剖視圖；
[0010]標(biāo)注說明:1-旋轉(zhuǎn)接頭，2-同步帶帶輪，3-電機(jī)，4-中孔，5-同步帶，6-大孔，7-端蓋，8-機(jī)頭，9-螺桿，I O-機(jī)筒，11-離心剪切混合圓盤，12-徑向流道，13-環(huán)形流道，14-小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型中高速離心流體混合裝置的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0012](I)A組分的傳輸管路外接到旋轉(zhuǎn)接頭I上，并通過中孔4導(dǎo)入，隨后流入如圖2所示的12條徑向流道12。
[0013](2)同步帶帶輪2與旋轉(zhuǎn)接頭同軸，其上安裝同步帶5，并與變頻電機(jī)3連接，提供給裝置扭矩，啟動(dòng)電機(jī)后實(shí)現(xiàn)離心剪切混合圓盤的高速旋轉(zhuǎn)。
[0014](3)開啟流體脈沖射流栗，利用脈沖壓力使B組分通過蓋板7上開設(shè)的兩個(gè)大孔6，進(jìn)入開設(shè)在離心剪切混合圓盤上的環(huán)形流道13，然后通過小孔14進(jìn)入徑向流道與A組分相遇，具有較高脈沖壓力的B組分會(huì)將徑向流道中的A組分切斷，形成A和B兩種組分交替分布的小液滴，然后在離心力的作用下沿著徑向流道流出，從而完成第一次初步混合。
[0015](4)A和B交替分布的小液滴進(jìn)入由離心剪切混合圓盤11與機(jī)筒10組成的狹小環(huán)形間隙，由于圓盤的高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致狹小間隙具有很大的剪切力，實(shí)現(xiàn)兩種組分的第二次混入口 ο
[0016](5)經(jīng)過第二次混合的流體，在壓力和重力的作用下流入由離心剪切混合圓盤底部錐面與機(jī)筒10組成的環(huán)形貯料室，然后在高速旋轉(zhuǎn)螺桿9的作用下進(jìn)入由螺桿中的螺槽和機(jī)筒組成的螺旋形間隙，依靠螺槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)混合和螺桿與機(jī)筒間隙之間的剪切作用，完成第三次混合。
[0017](6)最后，經(jīng)過三次混合好的分散均勻的物料在螺桿推力的作用下，被擠入機(jī)頭8中的流道，可以實(shí)現(xiàn)后續(xù)的注射成型工藝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速離心流體混合裝置，其特征在于:包括機(jī)筒(10)、設(shè)置在機(jī)筒(10)上部的離心剪切混合圓盤(11)及帶動(dòng)離心剪切混合圓盤(11)高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置，離心剪切混合圓盤(11)中心處的上方設(shè)置導(dǎo)入第一組分的中孔(4)，離心剪切混合圓盤(11)上設(shè)置徑向流道(12)和環(huán)形流道(13)，環(huán)形流道(13)上方設(shè)置導(dǎo)入第二組分的大孔(6)，環(huán)形流道(13)與徑向流道(12)的交匯點(diǎn)上開設(shè)有小孔(14)，機(jī)筒(10)最下方設(shè)置機(jī)頭(8)，混合完成的流體物料在螺桿推力的作用下被擠入機(jī)頭(8)中流道，進(jìn)入下一步工藝流程。2.如權(quán)利要求1所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:離心剪切混合圓盤(11)的圓柱面與機(jī)筒(10)直徑較大處的內(nèi)壁之間存在環(huán)形的狹小間隙，同時(shí)離心剪切混合圓盤(11)底部與機(jī)筒(10)的錐面部分存在錐形間隙。3.如權(quán)利要求1所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:還包括設(shè)置在機(jī)筒下部、連接在離心剪切混合圓盤(11)底部的螺桿(9)。4.如權(quán)利要求3所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:螺桿(9)與機(jī)頭(8)、機(jī)筒(10)之間存在螺旋形間隙。5.如權(quán)利要求1所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:還包括位于離心剪切混合圓盤(11)正上方的旋轉(zhuǎn)接頭(I)，中孔(4)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)接頭(I)上，旋轉(zhuǎn)接頭(I)外接輸送第一組分的管路，并通過中孔(4)連通離心剪切混合圓盤(11)的徑向流道(12)。6.如權(quán)利要求5所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:動(dòng)力裝置由同步帶帶輪(2)、變頻電機(jī)(3)和同步帶(5)組成，同步帶帶輪(2)與旋轉(zhuǎn)接頭(I)同軸，同步帶帶輪(2)上安裝同步帶(5)，并與變頻電機(jī)(3)連接。7.如權(quán)利要求1所述的高速離心流體混合裝置，其特征在于:還包括位于離心剪切混合圓盤(11)上方的端蓋(7)，大孔(6)設(shè)置在端蓋(7)上，同時(shí)外接輸送第二組分的流體脈沖射流栗，通過脈沖壓力使第二組分經(jīng)過小孔(14)進(jìn)入離心剪切混合圓盤的環(huán)形流道(13)。
【文檔編號(hào)】B01F13/10GK205627823SQ201620231034
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】王偉
【申請(qǐng)人】青島科技大學(xué)