一种动态混合器的制造方法
【专利说明】一种动态混合器
[0001]本申请是专利申请201110061520.X的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于几种物料均匀混合的混合装置，特别是用于液体与液体、液体与固体粉末混合的一种动态混合器。
【背景技术】
[0003]在很多行业生产中都涉及到将几种物料均匀混合的生产环节，比如乳油型农药的生产、油墨的生产、化纤及塑料生产中各种助剂的添加等。这些物料混合的均匀与否非常重要，直接关系到生产的稳定性以及产品质量的好坏。
[0004]当几种物料混合时，通常将用量较多的一种物料称之为主料，而用量较少的称之为辅料。由于种种原因，例如主料与辅料之间相容性较差、辅料容易产生团聚现象、或者主料粘度较大不利于辅料分散等，给辅料在主料中均匀分散制造了难度。
[0005]正因为如此，关于物料混合设备的研宄非常之多，各种混合设备应运而生，比如各种高速旋转搅拌机、静态混合器、动态混合机、螺旋挤出机等。这些混合设备主要应用剪切使辅料在主料中分散，即强化剪切效果，很少有设备同时具有将辅料进行多级分配的效果。
[0006]比如高速旋转搅拌机、螺旋挤出机等，将团聚的辅料多次、强力剪切直至团聚物消失，最终分散均匀。不过该类设备有两方面弊端:一方面由于其强力剪切、捏合，对物料破坏性较大，比如螺旋挤出机容易导致高聚物树脂降解；另一方面应用局限性较大，比如高速旋转搅拌机，只适用中低粘度物料混合，不适用较高粘度物料混合，螺旋挤出机只是用于较高粘度物料混合，不适用中低粘度物料混合。
[0007]随着研宄的展开及深入，其中动态混合机由于具有很多独特性能，最终脱颖而出。比如中国专利CN2138556，公开日期1993年7月21日，公开了一种球窝型动态混合器。该混合器使用了动态混合元件与静态混合元件的设计方法，并且将混合区的混合头设计成半球窝状。这种设计理念既强化了剪切效果，同时具备多级分配功能可以使混合效果有所提高。同时这种半球窝状混合元件的设计，也为实现设备加工制造提供了一种可能。不过这类球窝状混合元件存在一大弊端，物料在进入混合区后的运动轨迹是向前、前上、再向下，类似走蛇形，在聚合物粘度较高时，流通阻力很大，无法进行多级混合，导致混合效果有限，另外当该发明应用于高聚物加工领域时，对设备加工要求非常高。
[0008]另外德国专利W000/32376，国际公布日2000年6月8日，公开了一种利用剪切元件的设备凝聚塑料分散体的方法。该发明中使用了一系列剪切元件，如定子和转子，在定子的内表面和转子的外表面有径向齿列结构并呈星形排列，定子与转子互补配和。该设备的用途是通过乳液聚合使塑料或橡胶分散体实现凝聚，即将非常微小(80nm?220nm)的聚合物乳液粒子凝聚为较大粒子，以利于最终将聚合物从水介质中分离出来。其作用原理是利用转子外表面与定子内表面之间的微小间隙对物料产生剪切作用，促使微乳液粒子发生凝聚，使其粒径增大，物料主要是通过转子外表面与定子内表面之间的间隙流通。为了得到较好的凝聚效果，优选转子外表面与定子内表面之间的间隙要在一个较小的范围内，从实施例中来看其间隙为0.5_?1.0mmo对以上技术方案的分析可知，物料在该设备的内部的运动轨迹是在转子与定子之间的间隙流通，目的是凝聚塑料分散体，不具有分散、混合功能。
[0009]综上所述，尽管现有的混合装置已经采用了动态混合元件与静态混合元件配合的方式，但是物料在混合装置中运动轨迹复杂，流通阻力过大，使其对物料不能产生有效地多级分配，同时也降低了剪切效果。
【发明内容】
[0010]为了克服现有的混合装置中物料在混合区内运动轨迹复杂，流通阻力过大，使其对物料不能产生有效地多级分配，剪切效果差的缺点，本发明提供了一种物料流通阻力小，混合效果好的动态混合器。
[0011]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种动态混合器，包括中心转动轴和中心转动轴外部的外套筒，在中心转动轴与外套筒之间，从右向左依次设置有进料推进装置、物料混合装置，外套筒的左端设置有出料口，外套筒的右端设置有主料进料口，其特征是:物料混合装置包括至少一个固定在中心转动轴上的动态混合元件和至少一个固定在外套筒内壁的静态混合元件，动态混合元件与静态混合元件之间左右交替设置，动态混合元件与静态混合元件上设置有连通物料混合装置左右两侧的通道。
[0012]当物料从加料口进入设备内部，随即被从物料推进装置推向物料混合装置，在此过程中物料有一个非常粗略的混合，辅料以类似聚集的状态存在于主料中。物料混合装置包括至少一个固定在中心转动轴上的动态混合元件和至少一个固定在外套筒内壁的静态混合元件，动态混合元件在物料混合的过程中与中心转动轴一起转动，静态混合元件与外套筒一起保持静止。动态混合元件和静态混合元件上设置有能够使物料通过的凹槽或通孔，在动态混合元件相对于静态混合元件转动的过程中，动态混合元件与静态混合元件之间左右交替装配，当动态混合元件旋转到一定角度时，该凹槽或通孔能使物料通过物料混合装置的左右两侧，该凹槽或通孔此时就形成了连通物料混合装置左右两侧的通道，在物料推进装置的作用下物料被从该通道向前推进；然后中心转动轴带动动态混合元件继续旋转，在静态混合元件通道中的物料会受到物料推进装置的推力和动态混合元件的剪切作用力继续向前运动，直到动态混合元件旋转到动态混合元件上的凹槽或通孔与静态混合元件的凹槽或通孔在中心转动轴方向的投影没有公共部分时，该通道不再连通，即物料在静态混合元件的通道内完成了一次混合分配，如果有多个静态混合元件与动态混合元件交替串联时，混合分配将在静态混合元件的通道和动态混合元件的通道中完成。
[0013]当物料在混合过程中，当动态混合元件的通道与静态混合元件间的通道没有连通时，静态混合元件通道中的物料不受力；当动态混合元件的通道旋转到与静态混合元件的通道开始连通时，静态混合元件通道中的物料受到物料推进装置的推力与动态混合元件的剪切力。从宏观上来看，物料从动态混合元件与静态混合元件上的通道通过，静态混合元件通道中的物料的运动方向是沿着中心转动轴的方向，动态混合元件通道中的物料的运动方向是沿着中心转动轴的轴向与外套筒圆周的周向。可见物料在混合器中不会向中心转动轴的径向运动，即不会有走“蛇形”的现象，大幅降低了流通阻力。
[0014]优选动态混合元件为圆环形，动态混合元件的内圆环直径等于中心转动轴的直径，动态混合元件的外圆环上设置有动突起或通孔，静态混合元件为圆环形，静态混合元件的外圆环直径等于外套筒的内径，静态混合元件的内圆环直径大于或等于中心转动轴的直径，静态混合元件的内圆环上设置有静凹槽或通孔。
[0015]优选动突起与静凹槽在垂直于中心转动轴轴线的平面内的投影形状和位置相同，优选静凹槽的形状为半圆形、矩形、三角形、梯形中的一种，进一步优选静凹槽为矩形。
[0016]优选动态混合元件上的通孔或静态混合元件上的通孔为圆形、矩形、三角形、正五边形、正六边形中的一种。
[0017]优选动态混合元件和静态混合元件的厚度与其直径之比在1:50?4:1之间，优选在1:40?3:1之间，更优选在1:30?2:1之间。
[0018]优选动态混合元件上动突起的个数与动态混合元件的直径之比为1:25?20:1，优选为1:10?10:1，最优选为1:5?5:1 ;静态混合元件上的静凹槽的个数与静态混合元件的直径之比为1:25?20