专利名称：静止型混合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能对具有高粘性流体，如液态产品(以下简称为流体)进行混合，并可改进流体内部结构的纤维组织和定向性能的静止型混合装置。
现有静止型混合装置如
图19所示，它由筒体a和筒状导流单元体b及c组成，筒状导流单元体b和c成层状、同轴心地轴向装入筒体a，筒上设有许多垂直于轴向的多角形的透孔d，形成网状。这些导流单元体b和c上的透孔d被与另一个导流单元体b和c的透孔成相对交错状配置，以相互连通。
在这个静止型混合装置1中，由入口e流入的流体与外侧导流单元体b的透孔d的侧壁f垂直相撞后改变方向，然后流入内侧导流单元体的透孔d，并垂直撞击在该导流单元体c的中央贯通的轴体g的表面后改变方向，进而垂直撞击导流单元体c的透孔d的侧壁f后再次改变方向，最后经相互连通的透孔d由出口h流出。
由于流体要与各侧壁f垂直相撞，因此存在着这样的缺点，即流动抵抗大的高粘性流体最后不能从出口h流出，或为了使之流出，必须将作为供给源的泵加大。
它还有以下的缺点在透孔d的侧壁f的上端面；被呈平坦面形成的同时，与侧面j相交的端角部位k也被制成直角。因此当流体通过端角部k时将会施加高剪切力，同时，对于上端面i及侧壁f，由垂直冲撞引起的冲击破坏力也很大，于是当流体为高分子的情况下，如淀粉、蛋白质、麸质、植物纤维物质和纤维质等，其内部组织的结合被破坏。如手工面条，因其制作方法使得麸质呈纤维状、且沿面条方向定向。与此相对，若用上述的静止型混合装置把作面条的生面混合，将会因上述的原因麸质会瓦砾状地存在，并且也会丧失纤维性及定向性。
此外，还有一个缺点。这种混合装置被制成圆筒状，由于从入口e直至出口h的流路横截面积相等，内部压力也相同，上述混合过程中的流体的内部应力将增大，因此，如用这种混合装置将生面搅拌混合，并以此状态擀压面条，那么麸质的组织将会进一步被破坏，而不能继续擀下去。
本发明的目的是提供一种静止型混合装置，该装置通过使流体非垂直地撞击小洞室的侧壁，来降低流体的阻力，确保平稳流动和对高粘性流体进行混合，以及降低对流体内部组织的破坏。另外，该装置将通过改变内部压力，提高流体内部组织的定向性能，同时通过对内部应力的增加进行降低、分散、合流、曲折和回转，提高对各种类型原料的混合效率。
鉴于上述缺点，如在高粘性流体的情况下，其内部组织纤维性和定向性的降低，以及因混合时内部应力的增大而造成的流体内部组织的破坏等，本发明的目的是提供一种静止型混合装置，该装置在由外筒单元体和内筒单元体组成的流路空间上设有许多相对交错的小洞室，以使它们相互连通，在流体流经这些小洞室的过程中，将会受到因斜向撞击、扩散、曲流、转向、合流及压力变化等产生的复杂的混合作用。
这种静止型混合装置由双重流动单元体构成，每一个双重流动单元体又由一个具有较大直径的、成截头纺锤筒状的外筒单元体和一个具有比上述外筒单元体较小直径的成截头纺锤筒状的内筒单元体组成，该内筒单元体被同轴心地插入外筒单元体的空间中，从而在外筒单元体与内筒单元体之间形成流通空间。
这些双重流动单元体的大直径敞口端或小直径敞口端被相互连接，或者将双重流动单元体中的一个大直径敞口端与双重流动单元体中另一个小直径敞口端相连接。在外筒单元体的内侧表面上设有一系列小洞室，其上部敞开，并使构成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其上部方向减小。
另外在内筒体的外侧周面上也设有一系列小洞室，其上部敞开，构成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其上部方向减小。并且，内筒单元体上的小洞室和外筒单元体上的小洞室相对交错配置，以便在内筒单元体被同轴心地插入外筒单元体的内部空间的状态下可使它的相互流通。
图1是本发明第一个实施例的、由一个单体流动单元体构成的静止型混合装置截面示意图。
图2是本发明第一个实施例改进后的、由一个单体流动单元体构成的静止型混合装置截面示意图。
图3是本发明第二实施例的、由双重流动单元体构成的静止型混合装置的横截面示意图。
图4是本发明第二实施例首次改进后的、由双重流动单元体构成的静止型混合装置截面示意图。
图5是本发明第二实施例第二次改进后的、由双重流动单元体构成的静止型混合装置截面示意图。
图6是本发明第二实施例第三次改进后、由双重流动单元体构成的静止型混合装置截面示意图。
图7是本发明第二实施例第四次改进后的、由双重流动单元体构成，两个双重流动单元体相连接的静止型混合装置截面示意图。
图8是本发明第二实施例第五次改进后、由双重流动单元体构成的、两个双重流动单元体被相互连接的静止型混合装置截面示意图。
图9是第二实施例的静止型混合装置的外观分解示意图。
图1 0是第二实施例的静止型混合装置流动单元体的扩散元件外观分解示意图。
图11是第二实施例的静止型混合装置流动单元体的集合元件外观分解示意图。
图12是图11中箭头方向视图。
图13是本发明第二实施例第六次改进后的、由双重流动单元体构成的、两双重流动单元体被相互连接的静止型混合装置截面示意图。
图1 4是本发明第二实施例第七次改进后的、由双重流动单元体构成的，两双重流动单元体被连接的静止型混合装置截面示意图。
图15是本发明第一和第二实施例的静止型混合装置中，六角形小洞室之间的配置关系展示图。
图16是本发明第一和第二实施例的静止型混合装置中三角形小洞室之间的配置关系展示图。
图17是本发明第一和第二实施例的静止型混合装置中四角形小洞室之间的配置关系展示图。
图18是本发明第一和第二实施例的静止型混合装置中八角形小洞室之间配置关系展示图。
图19是现有静止型混合装置截面示意图。
以下将参照图面说明本发明的一实施例。
一个流体的静止型混合装置1由一个单体的流动单元体2或双重流动单元体2和2a构成。每一个双重流动体2和2a由一个呈截头纺锤筒状的、较大直径的外筒单元体3(以下通称的外筒单元体3)和一个直径较外筒单元体3小的内筒单元体4(以下通称为内筒单元体4)组成。该内筒单元体4被同轴心地置于外筒单元体3内，以致在该外筒单元体3和内筒单元体4之间形成流通空间C，流体正是在这里被混合。在双重流动单元体2和2a的大直径敞口端或小直径敞口端设有入口和出口。
如图1和图2所示，由单体流动单元体2构成的静止型混合装置1或在大直径敞口端，或在小直径敞口端设有入口和出口。在由双重流动单元体2和2a构成的静止型混合装置装置中，其大直径敞口端或小直径敞口端被相互连接。如图3、图4和图5所示，在其小直径敞口端设有入口的流动单元体2被称为扩散单元5，而在其小直径敞口端设有出口的流动单元体2a被称为集合单元5a。在图6所示的由双重流动单元体2和2a构成的静止型混合装置中，其大直径敞口端与小直径敞口端被相互连接，且或在大直径端或在小直径端设有入口。
如图7和图8所示，可以将静止型混合装置1相互连接起来，这时每一个静止型混合装置由集合单元5a和扩散单元5组成。当然，静止型混合装置1还可以与其它的静止型混合装置1相连接，也就是说相互连接的静止型混合装置的数目可被增加。另外，相应于不同种类的流体，外筒单元体3对内筒单元体的锥度比可以被改变。
在由单体流动单元体2组成的静止型混合装置1中，分别在其大直径和小直径敞口端形成接口部9和9a，在其上安装有一个流体供给管和一个流体排出管。
在由双重流动单元体2和2a构成的静止型混合装置中，法兰盘7从外筒单元体3的截头纺锤筒状的外圆筒6的大直径敞口端向外突出，同时，提供液体的供给管的接口部被轴向突出地设于外筒单元体3的截头纺锤筒状的外圆筒6的小直径敞口端。与此相交替，法兰盘7从外圆筒6的小直径敞口端向外突出，而流体供给管的接口部9b从外圆圆筒6的大直径敞口端成轴向向外突出。总之就是将法兰盘7设置在连接双重流动单元体2和2a的敞口端，而将接口部9和9a设置在不连接双重流动单元体2和2a的敞口端。
在如图6所示的静止型混合装置的情况下，可用合适的连接管将接口部9和9a相互连接。
位于外筒体6的内周面6a上的、上部敞开着的多角的小洞室10、10a…被成周向和轴向配置，他们的内容积随着他们接近外筒体6的大直径一端而增大。
组成小洞室的连续侧壁用以下方式形成，每一侧壁1 1沿其上方渐变窄，以使其侧壁形成渐缩，这些小洞室在直径变大中增多。另外，如图12所示，侧壁11的上端部表面11b成圆弧状，各外筒体6的内周面6a与组成各小洞室的侧壁底部间的连接部位11c被加厚，且成反圆弧状，而且小洞室的各侧壁的每个交差部分11d，在其形成锐角的三角形及四角形的情况下，也被加厚且成反圆弧状。
如图15等所示，在外筒单元体3的两端，由设置于两端内侧圆周方向的小洞室10、10a…的侧壁11的一部分形成了轴心方向也敞开状的小洞室10，10a…。
在上述外筒单元体3的实施例中，小洞室10，10a…是通过使圆筒6的内周面整体突出来形成的，但他们不仅限于这一结构。例如，构成小洞室的网状体是仅由小洞室10，10a…的连续侧壁分别形成的，以致通过简化铸造结构使外简单元体3的制造变得容易。这里，构成小洞室的网状体12将被同轴心地插入外圆筒6的内部空间，该网状体口的外周面被带入并与外圆筒6的内周面6a相接触，从而形成外筒单元体3。
内筒单元体4可形成截头纺锤筒状，同时将直径小于外筒单元体3的内筒体13的小直径敞口端关闭。将一系列呈多角形的、向上敞开口的小洞室，象单体流动单元体2那样，沿周向及轴向设置。同时，组成小洞室10，10a…的侧壁11的宽度沿其向上方向减小，壁11的侧表面11a呈渐缩状，且小洞室10，10a…沿其直径向大发展而增多。
如图12所示，侧壁11的上端表面11b成圆弧状，内筒体13的内周面13a与小洞室10，10a…的侧壁11的根部之间的连接部11c被加厚且成圆弧状，各小洞室10，10a…的侧壁11的交差部11d，在其形成锐角的三角形及四角形的情况下，也被加厚并成反圆弧状。
如图15等所示，在内筒单元体4的两内端，沿周向设置有小洞室10，10a…，它通过各小洞室10，10a…的侧壁11的一部分使得该小洞室在轴向也是敞开的。
在上述实施例的内筒单元体4中，每一个小洞室10，10a…是通过使内圆筒体13的内周面整体突出来形成的，但并不仅限于这种结构。例如，可仅用小洞室10，10a…的连续侧壁11单独地构成网状体14，以便通过简化铸件结构使生产制造变得容易。这里，构成小洞室的网状体14将被同轴心地插入内筒体13的外周面13a中，并且，这种构成小洞室的网状体14的外侧平面14a被带入且与外圆筒13的内周面13a相接触，从而构成内筒单元体4。
在下述状态下，即当内筒单元体4被同轴心地插入外筒单元体3的内部空间，以形成双重流动单元体2和2a时，内筒单元体4的小洞室和外筒单元体3的小洞室被相对交错配置，以便相互流通。
在上述的实施例中，小洞室为六角形，被呈蜂窝状设置，但不仅限于这种形状，如它们可以是三角形、四角形和八角形等形状。而小洞室10，10a…的设置数量也可以根据所需的分散总数作相应的改变。另外，构成小洞室的网状体12也可与构成小洞室的网状体14一起整体形成。
所谓分散总数是指当流体经外筒单元体3和内筒单元体4的相互连通着的小洞室10，10a…，而经静止型混合装置1期间所应产生的被分散的数量。当静止型混合装置是由单体流动单元体2构成时，分散总数应由小洞室10，10a…的数目来确定，而在静止型混合装置由双重流动单元2和2a构成的情况下，分散数将是每一个单体流动单元体2的分散总数的乘积。
在由多个双生流动单元体2和2a相连而构成的静止型混合装置中，为了防止流体的渗漏，在其连接处设置了相应的密封(图中未示)。
在双重流动单元体2和2a中，构成内圆筒单元体4的内圆筒体13的小直径端可形成敞口，以在内筒单元体4的内部空间形成流路D。另在内圆筒体13的敞口端，突出地设有为流体提供冷却或加热的媒体供给管15的接口部16。
外筒单元体3和内筒单元体4可不整体形成小洞室10，10a…，而可分别形成构成小洞室的网状体12和14。
如此设置的情况下，为了降低原料混合时的发热作用，或使之加热，以图提高与冷却或加热媒体直接接触时的热传导效率，装置的各构件的材质可选择使用不会经原料带来不良影响的、且热传导率高的金属类材料，如不锈钢、镀镍青铜、锡、钛、铜和铝等金属。当不必要进行冷却或加热的情况下，也可使用热传导率稍差些的塑料或陶瓷。
下面将就有关本发明中静止型混合装置的作用给予说明。
提供给静止型混合装置的原料，在给定的流速和压力条件下，从大直径或小直径敞口端进入外筒单元体3和内筒单元体4之间的流路空间C，各种液体在通过流路空间C时被小洞室10，10a…复杂地混合。
下面将描述其混合过程。在单体流动单元体2中，作为原料的液体从位于大直径或小直径敞口端的入口进入，该端相对于单体流动单元体2的流路空间C为上游，然后液体流经由内筒单地体4的小直径敞口端形成的小洞室10，10a…，并倾斜地撞击在小洞室10，10a的渐缩壁的侧表面11a上，于是其流向发生改变，沿侧面11a流动，最后他们被相继分散进入位于下游的、由与其它小洞室10，10a…相连通的外筒单元体3的小直径端组成的小洞室。
流体进而倾斜地撞击在作为各小洞室底部表面的、外圆筒6的内周面6a上，于是流向改变，沿内周面6a流去。这之后，液体将倾斜地撞击在组成小洞室的渐缩表面的侧面11a上，致使其改变流向，沿侧表面11a流动，并被相继分散进入位于下游的、由与其它小洞室10，10a连通着的内筒单元体4组成的小洞室10，10a。此后，液体流经小洞室10，10a…，直接流向扩散单元5的流路空间C中的大直径或小直径敞口端，在这里他们受到撞击、分散、曲流、回转及合流等作用，被复杂地混合，最后从其小直径或大直径敞口端的出口排出。
在双重的流动单元体2和2a中，混合作用或在上述单元体流动单元体2里所具有的现象反复进行，同时将被循环流动的冷却或加热媒体流入作为媒体通道D的内筒单元体4的内部空间，对内筒单元体4进行冷却或加热。
当流体流经小洞室10，10a的侧壁11的上端部表面时，因其具有圆弧状，所以他们流经上端部表面11b时产生的剪切力被降低，同时流体对上端部11b的冲击破坏力也有所减小，从而可实现平稳地流动。与此类似，由于连接部11c和交差部11d是成反圆弧状，因此流体的冲击破坏力能被降低，以致流体可平稳流动。
如上所述，当流体回转或改变其流向时，流体对侧壁11形成的渐缩形侧壁11a、外筒单元体6的内周面6a和内筒体13的外周面13a的撞击方向都不是直角，而是倾斜的，因此与现有装置中其流体对表面的撞击或垂直方向相比，可降低流动阻抗，并可实现对高粘性流体的混合。而且也可以减少因表面冲击破坏力而引起的对内部分子或者成份颗粒等内部组织的破坏和破碎等。
由于双重流动单元体2和2a的流路空间C的环状断面积或小洞室10，10a…的内容积从小直径端向大直径端逐渐增大，因此，流路空间C的内部压力的分散布与其环状断面积或小洞室的内容积成反比，在大直径端被降低。因该压力的降低，流动中的流体将受到拉伸作用，于是在内部组织方面，如内部分子或成份颗粒的定向将被直接指向静止型混合装置1的轴向。同时，在大直径敞口端外力减小，降低了混合过程中引起的内部应力的增加。
另一方面，在液体从大直径敞口端流入的情况下，与受拉伸作用相反，流体将受到压缩作用。
作为流体，食品原料、含高分子的原料、合成高分子塑料以及制陶原料的陶瓷器原料等均可选用。
总之，本发明由呈截头纺锤筒状的大直径的外筒单元体3和直径比该外筒单元体3小的内筒单元体4构成，将后者同轴心地插入大直径的外筒单元体3的内部空间，于是，在外筒单元体3和内筒单元体4之间形成流通空间C的同时，构成了单体流动单元体2。因此，流路空间C的压力分布沿向大直径端而降低。尤其是在流体从小直径端流入的情况下，因压力沿大直径方向的降低，流动中的液体将受到拉伸作用，于是内部组织的定向方向将直指静止型混合装置1的轴向。另一方面，因在单体流动单元体2的大直径敞口端外力(压力)的降低，由混合过程中引起的内应力的增加可被减小，所以使混合搅拌后尚有擀压工序的面条类的擀压过程变得容易了。另外，在液体从小直径端流入的情况下，因在小直径端压力的增加，压缩作用可使液体以密实状态排出。
一系列的小洞室10，10a…被设于外筒体6的内周面6a上，且向上敞开，构成各小洞室10，10a…的侧壁11的宽度沿向上的方向减小；另一系列的小洞室10，10a…被设置于内圆筒体13的外周面13a上，且向上敞开，构成各小洞室10，10a…的各侧壁11的宽度沿其上方减小，并且这些内筒单元体4的小洞室与外筒单元体3的小洞室10，10a…相对交错设置，以便在内筒单元体4被同轴心地插入外筒单元体3的内部空间的状态下它们可相互流通。液体流经这些相互加通的小洞室10，10a…，并相继从流动单元体2的流路空间C的上游一侧流向其下游一侧。于是，通过诸如液体对渐缩侧壁11a，内周面6a和外周面13a的倾斜撞击，以及从一个小洞到另一小洞室而引起的液体扩散、合流及曲流等变化，单一的或多种的原料被有效地混合。另外，液体流动过程中，当流向转变时，由于对侧壁11的侧面11a、外筒单元体6的内周面6a及内筒单元体13的外周面13a的撞击方向均为非垂直，所以与现有的、垂直撞击各构件表面的静止型混合装置相比，其流动阻力可被降低，从而具有高粘性的液体可被混合，且因各构件表面的中击破坏力而引起的对液体内部结构的破坏和破碎也可减少。
由于双重流动单元体2和2a的大直径敞口端分别被相互连接，或是双重流动单元体2和2a的小直径端分别被相互连接，或是将双重流动单元体2和2a的大直径端与小直径端相互连接，以使流路空间C的流通，所以，由扩散、合流、曲流和回转而引起的液体的流向的改变可呈指数函数地增加，致使混合效率可进一步提高。当双重流动单元体2和2a的大直径敞口端被相互连接时，流路空间C的内部压力分布沿大直径方向在降低，从而产生施加于流动液体上的拉伸作用。相应地，内部结构的定向方向直接指向该静止型混合装置1的轴向。另外，由于在单体流动单元体2的大直径敞口端其拉伸力被降低，于是在混合过程中产生的内部应力的增加也会降低，且在双重流动单元体2和2a中由混合而引起的对内部结构的破坏也可减小。其结果是，因被混合的液体的内部应力不会增加，从而可使混合后尚有擀压工序的面条的擀压变得容易了。
当双重流动单元体2和2a的大直径敞口端与其小直径敞口的端被相互连接时，作用于流动的液体上的拉伸力可反复出现，从而可进一步提高液体内部结构的定向性能。另外，因可确保防止由混合过程引起的内应力的增加，于是使混合后尚有擀压工序的面条的擀压变得更容易。当双重流动单元体2和2a的小直径敞开端之间被相互连接时，最终将从大直径敞口端排出的、被混合了的流体的内部应力被减小，从而使混合后尚有擀压工序的面条的擀压变得更容易。
由于组成小洞室10，10a…的侧壁11的上端部表面11b是呈圆弧状，所以当流体流经上端部表面11b时产生的剪切力会被降低，且当撞击上端部表面11b时其冲击破坏力也被减小。结果可不破坏内部结构，并确保平稳的流动。
因为在内筒单元4的内部空间形成有为冷却或加热媒体的媒体通道D，所以，通过液体在流路空间C中混合时的发热作用来对原料进行加热，而利用流经媒体通道D的冷却媒体，可对这些热量进行吸收。相应地，也可以防止由热变化而造成的原料的品质的降低，尤其是当原料为耐热性能差的食品原料时。另外，本发明还有一个很大的实用意义，即在被混合者为需要加热的原料情况下，当加热媒体流经媒体通道D时，原料可被有效地加热。
权利要求
1.一种由单体流动单元体构成的静止型混合装置，它包括一个具有较大直径的、截头纺锤筒状的外筒单元体，所述单元体包含一个截头纺锤筒状的外圆筒体；一个直径较所述外筒单元体的小、截头纺锤筒状的内筒单元体，所述单元体包含一个截头纺锤筒状的内圆筒体，其特征是所述内筒单元体被同轴心地插入所述外筒单元体的内部空间，以致在所述外筒单元体与所述内筒单元体之间形成流通空间；一系列小洞室设置于所述外筒单元体的内侧周成6a上，并且其上部敞开，组成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其向上的方向减小；一系列小洞室设置于所述内筒单元体的外侧周面上，并且其上部敞开，组成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其向上的方向减小；所述内筒单元体的小洞室与所述外筒单元体的小洞室被相对交错设置，以致在所述内筒单元体被同轴心地插入所述外筒单元体的内部空间的状态下能与其它小洞室流通。
2.一种由双重流动单元体构成的静止型混合装置，它包括一个具有较大直径的、截头纺锤筒状的外筒单元体，所述单元体包含一个截头纺锤筒状的外圆筒体；一个直径比所述外筒单元体的小、截头纺锤筒状的内筒单元体，所述单元体包含有一个截头纺锤筒状的内圆筒体，其特征是所述内筒单元体被同轴心地插入所述外筒单元体的内部空间，以致在所述外筒单元体和所述内筒单元体之间形成一个流通空间；所述双重流动单元体的大直径敞口端被相互连接；一系列小洞室设置于所述外圆筒体的内侧周面6a上，且其上部敞开，构成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其向上方向减小；一系列小洞室设置于所述内圆筒体的外侧周面上，且其上部敞开，构成各小洞室的每一侧壁的宽度沿其向上方向减小；所述内筒单元体的小洞室与所述外筒单元体的小洞室被相对交错地设置，以致在所述内筒单元体被同轴心地插入所述外筒单元体的内部空间的状态下能与其它小洞室流通。
3.根据权利要求2所述静止型混合装置，其特征是，所述双重流动单元体的小直径敞口端被相互连接。
4.如权利要求2所述静止型混合装置1，其特征是，所述双重流动单元体的大直径敞口端被与所述双重流动单元体的小直径敞口端相连接。
5.如权利要求1所述静止型混合装置，其特征是，所述小洞室的各侧壁的每一个上端部表面为圆弧状。
6.如权利要求2所述静止型混合装置1，其特征是，所述小洞室的各侧壁的每一个上端部表面为圆弧状。
7.如权利要求1所述静止型混合装置1，其特征是，所述内筒单元体的内部空间具有一个供冷却媒体通过的媒体通道。
8.如权利要求2所述静止型混合装置1，其特征是，所述内筒单元体的内部空间具有一个供冷却媒体通过的媒体通道。
9.如权利要求1所述静止型混合装置，其特征是，所述内筒单元体的内部空间具有一个供加热媒体通过的媒体通道。
10.如权利要求2所述静止型混合装置，其特征是，所述内筒单元体的内部空间具有一个供加热媒体通过的媒体通道。
全文摘要
一种静止型混合装置，该装置由双重流动单元体构成，每一个双重流动单元体包括外筒单元体和内筒单元体，内筒单元体被同轴心地插入外筒单元体的内部空间，一系列小洞室设置于外筒单元体的内周面上，并向上敞开，另一系列小洞室设置于内筒单元体的外周面上，并向上敞开，这些内筒单元体的小洞室与外筒单元体的小洞室被面对面交错配置，以致在内筒单元体被同轴心地插入外筒单元体的内部空间的状态下可与其它小洞室相流通。
文档编号B01F5/00GK1125636SQ9511668
公开日1996年7月3日 申请日期1995年8月24日 优先权日1994年8月24日
发明者新美富男 申请人:环境科学工业株式会社, 今井均