[发明专利]流体混合装置

说明书

本发明一般地说是关于混料设备的，更具体地说，涉及到将盛贮于容器中的液体与液体、液体与固体以及液体与气体进行混合的设备。在本项申请中用到的“流体”一词，包括了以上各种情形，但并不限于这些情形。

要在容器中混合几种液体或几种悬浮液时，通常需要一种装设于轴端的叶轮，带动这一轴后能使容器的流体中产生出流量场。构制这样的混合设备，是为了在液体中实现将液态物质、固态物质或气态物质混匀到所需的程度。根据容器的深度、液体的粘度以及叶轮的类型，可采用一个或多个叶轮。在现有的工艺中，已周知在单一的轴上采用多个叶轮，来适应增大了深度的容器和高粘度的物料情形。为了产生出单一的流量场，涡轮机的叶片间距不得过大，例如分隔的距离在1/2至3/4叶片直径之间。否则就会出现如图1所示的，基本上是独立的多个流量场，从而是一些水平的或垂直的混合区。由于该轴的转速对处于其上的各个叶轮而言都是同一的，就不可能对上述液体的每一水平面独立地调节功率。这就限制了这类结构用于某些化学过程，而这样的过程在不同的时间与不同的水平面内却要求有不同的功率。

在以往的工艺中，曾试验过提供一套同心的传动轴，借以分别地控制共轴的一套叶轮的各自速度。这一系统的缺点是，用于外上部混合器的齿轮传动装置和轴都是很昂贵的。此外，通过减速器和轴的孔径应大到足以让下部的轴穿过其中，同时要为轴的弯曲留有余地。

在某些应用中，要求在不同的时间间隔内有不同的混合度。例如，在固体粒子悬浮液情形下，配药过程中要求悬浮液均匀一致，而在配药过程的某几个时间间隔内，则要求不致于完全沉降下来的低均匀度的悬浮液。曾采用过变速传动装置，但结果是不理想的。由于功率是速度二次方的函数，这就很难调节速度来求得所要求的功率。以往工艺中所设计的混料系统，一般采用单一的工作方式，例如均匀的混合或均匀的悬浮。在下部混合器可以插入沉积物中的工作状态下，曾尝试过各种各样的措施。其中之一，是把下部混合器在起动前升高到此沉积物的上方。这就要求设置大型的支承与升降系统。另有一些用来维持混合的方法，但却不能有效地利用能量。

在本项申请中用到的“单一流型”是指，对于每一从混合器群中的中心轴出发而沿径向伸展的铅垂面，只存在唯一的一个零点。所谓零点是指平均速度在该处为零的点，同时在该铅垂面内的物料流都环绕该点流动。由全部的这类铅垂面所形成的这些零点之轨迹，构成了一条单一的封闭回路。这样的一种流型则可以描述为绕此单一闭回路所成的一个复曲面。显然，这里没有包括围绕此混料容器中的挡板、角落和其他局部破碎处的小型次要流型。如果这里存在有总体对称分布;如果那些辅助性混合器的旋转方向是同主混合器的旋转方向相反;而且如果还没有采用任何挡板的话，那末，这时的闭回路就会是一个圆。

这样，本发明的第一个目的在于提供一种复式的叶轮系统，它生成一种单一流型，并使操作具有最大的灵活性。

本发明的第二个目的在于提供一种用于较深容器的叶轮系统结构，它能借助混合器群给出基本上沿轴向流动的轴向流，由此而演变为一种从顶端至底部的有效混流型。

本发明的第三个目的在于提供一种能维持流动但不保持流体中均匀性的节能混料设备。

本发明的第四个目的在于提供一种，能于一运行周期内在不同的时间有效而经济地生产不同混合度的混料系统。

本发明的第五个目的在于提供一种，即另有某些叶轮发生故障也仍能产生单一流型的混料系统。

本发明的第六个目的在于提供一种在各种作业方式下都可节能的多水平面的叶轮系统。

本发明的第七个目的在于提供一种不需要铅垂挡板的混料系统。

实现本发明以上和其他目的之措施如下：在容器中至少形成两个混合面，一个靠近此容器的顶端，另一个邻近容器的底部，这两个水平面中的混合作用分别在适当的速度下驱动，在该容器的液体中产生一单一流型。在以上每一平面中设计了这样的抽吸作用，能在该层中达到所需混合度而同时保持单一流型。底部混合设备最好取大直径的单一叶轮结构，而顶端混合设备则包括一批直径较小的叶轮。这批上部平面的混合器相对于下部叶轮的铅垂转动轴，等距离地对称设置。每一个叶轮都有一个从叶轮出发的基本上呈轴向的或会聚的流量场。对于深度大得多的一类容器，或对于要求较多混合面的其他系统与处理过程，则可在顶部的一批叶轮和底部的单一叶轮之间再另设一批叶轮，使之产生单一流型并在每一混合面上具有适当的抽吸作用。另一种装配方式是，顶端处的一批叶轮可以与底部处的单一叶轮相距很远，运转时产生出与单一叶轮旋转方向相反的抽吸流;但总的效应则形成单一的流型。