一种流体连续混合器 【技术领域】
本发明属于在固定容器内具有旋转搅拌装置的混合机，更具体地说，是一种流体连续混合器。
背景技术
在化工、食品、制药、冶金、建材等行业，经常需要对两种和两种以上的粘度较大胶体进行在线混合，要求混合后物料的浓度很均匀，同时希望此设备具有混合效率高、能耗小、连续在线等优点。
目前，液体与液体混合一般都用静态混合器，此混合方式对液液混合而言，能均匀、在线、连续混合；然而对胶体与胶体、胶体与液体混合体系而言，若用这种静态混合器进行在线混合，就得选用压力更高的高压泵或者柱塞泵，从而对设备、管路提出更高的要求，能量也消耗更大，容易造成混合器、管路堵塞，特别是对膏糊状粘稠物料而言，难度更大；因而无法保证在线、连续混合。为此对这种性质的物料一般采用换罐混合器、剪切棒混合器、双臂捏合混合器等其他分批混合器混合，或者用功率很大、混合效率很低的在线连续混研机混合。
换罐混合器结构比较简单，成本比较低，在一些非连续性混合工艺中已广泛地应用，如在油漆生产工艺；又如在固体火箭燃料生产中采用高负荷行星式换罐混合器；虽然换罐混合器具有密封严密等优点，但是这种这种设备存在不连续的缺点，无法进行连续化工业生产。
另如定槽混合器、剪切棒混合器、双臂捏合混合器等都属于上述不连续混合器，虽然它们在各自的应用领域有各自的优势，但对于胶体(特别是膏糊状粘稠物料)连续在线生产而言，这些设备都不适用。而且有些设备动力消耗很大，存在浪费能源等问题。
当然，在胶体混合中也有一些连续在线混合设备，如单螺旋挤出机、双螺旋机、Rietz挤出机、Baker Perkins复合捏合机等，这些设备主要是对胶体进行输送、捏合，其中也兼有混合作用，但不是以混合为主，更没有破碎、均质等其他作用，当原料中粒度不均时，就无法保证混合后的物料均匀；而且有些设备动力消耗很大，存在浪费能源等问题。
CN1111166A是一种胶脂混合机，它属于一种类似于螺杆的在线静态混合器，此混合杆较长，杆上的叶片为四片直叶片，混合杆的旋转速度有限，对粘稠性一般、流动性较好的胶，例如，间苯二酚酚醛胶、酚醛胶、尿甲醛树脂胶等的混合性较好；若混合粘稠性很大的浆料则就得选用压力更高的高压泵或者柱塞泵，从而对设备、管路提出更高的要求，能量消耗更大；也容易造成管路、混合器混合体堵塞。更没有破碎、均质等功能。因此对进料的要求特别严格，各原料必须磨碎到混合物料出料时的所要求粒度。
CN1076885A与CN1134684A两者结构相似，属于增塑、塑化多螺杆连续混合搅拌机，这种结构是利用双螺杆，主要是一种捏合、混研的机器，它是利用互相咬合的螺杆在低速下混研，螺杆上的螺纹、间距、螺纹的形状等随轴线方向而改变，还将螺杆分为物料计量段、均化段、混合段，这种设备适合于那些特别粘稠物料、水含量很低的物料的混研等问题，而对几种胶体地混合不是适合的。
CN1307935A是一种剪切、打击、孔穴超微粉碎机，它由锭子(定环)、转子(动环)组成，各锭子与转子之间间隙是相同的，各层齿的角度是相同的，然而物料在混合、粉碎过程中从内部中心向外部移动，物料会越来越细，如果各锭子与转子之间间隙是相同的，物料在混合、粉碎过程中外层部分齿的工作效率会降低，不能充分发挥外层齿的作用。
【发明内容】
本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种新型的适用于连续化工业生产过程的流体混合器。
本发明提供的流体混合器包括以下构件：入口管1、锭子2、混合器壳体3、混合转子4、传动装置5、出料口8，其中，锭子、混合器壳体以及混合转子同轴设置；所述锭子和混合转子均包含2-20层不同直径的锭子齿或转子齿，且所述锭子齿层和转子齿层沿该混合器的径向交错排列；所述锭子齿层和转子齿层均包含6-40个混合齿，且随着锭子齿层和转子齿层直径的逐步增大，相邻的转子齿与锭子齿的夹角逐渐减小。
本发明的优点在于：本发明具有连续、在线混合功能，混合效率高，同时还具有粉碎、均质等功能，可以解决两种和两种以上的粘度较大液体与液体、胶体与胶体或者胶体与液体在线混合，同时此设备具有混合效率高、能耗小、连续在线等优点。可广泛地应用于化工、食品、制药、冶金、建材等行业，具有广阔的市场前景。
【附图说明】
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1所示结构的A-A视图。
图3和图4是图1的局部放大图。
【具体实施方式】
下面结合附图具体说明本发明所提供的流体混合器的结构，但本发明并不因此而受到任何限制。
本发明提供的流体混合器包括以下构件：入口管1、锭子2、混合器壳体3、混合转子4、传动装置5、出料口8，且锭子、混合器壳体以及混合转子同轴设置。这里所述的传动装置可以是电动机带动的由轴承、皮带轮以及转轴等构成的传动机构，也可以由其它类似的机械结构带动混合转子的转动。
本发明所述锭子和混合转子均包含2-10层不同直径的锭子齿或转子齿，优选包含3-8层不同直径的锭子齿或转子齿，最优选包含3-6层不同直径的锭子齿或转子齿。所述锭子齿层与转子齿层沿该混合器的径向交错排列。所述锭子齿层和转子齿层均包含6-90个混合齿，优选包含12-80个混合齿，最优选包含12-60个混合齿。随着锭子齿层和转子齿层直径的逐步增大，相邻的锭子齿与锭子齿的夹角逐渐减小。如图4所示，α1＞α2＞α3。
本发明所述入口管1可为锥形的进料斗，如图1所示，也可以是直联管结构。本发明对混合器壳体的形状没有具体限制，可以是扁平状圆柱形结构，也可以采用常规的混合釜的外形，只要适于物料混合的形状均可。
本发明所述锭子固定在壳体内，混合转子在传动装置的带动下在壳体内高速旋转。锭子和转子均由多层圆形排列的混合齿组成。如图2所示，图中画了三层锭子齿、三层转子齿。根据混合要求、均质的物料量以及粉碎的粒度，也可以设计成更多层锭子齿和转子齿。当采用多层锭子齿和转子齿时，其中由转轴中心向外，转子齿与锭子齿间的间隙最好越来越小。如图3所示，d1＞d2＞d3。物料从转轴的中心向外移动，物料被粉碎得越来越细，同时混合得越来越均匀。为了更进一步发挥转子齿与锭子齿之间的粉碎、混合功能，可减少锭子齿与转子齿之间的间隙。锭子齿的后侧与转子齿之间的间距t最好是固定的，例如，图3中所示的t，t可以选取0.5-4mm，优选0.8-3mm，最优选1-2mm。
由转轴的中心向外，同时转子齿与锭子齿间的夹角最好是越来越小的，见图4，即α1＞α2＞α3。这也是为了更进一步发挥转子齿与锭子齿之间的粉碎、混合功能。由转轴的中心向外，由于转子齿与锭子齿所在层圆的半径越来越大，为了更进一步发挥转子齿与锭子齿之间的粉碎、混合功能。转子齿与锭子齿的数目应根据混合要求、均质的物料量以及粉碎的粒度来确定。混合机的混合主体尺寸可以改变，其中锭子、转子各齿数层的可以变化，各层的齿数也可以变化。混合器的出口最好为切向出口，这样可以减轻物料排出阻力。
本发明所提供的混合器可按照如下方式进行工作：要求混合的各种物料从该混合器的顶部进料斗1进料，各种物料汇合在一起，从混合器的中心进料口进入混合器内，在锭子2和混合转子3的剪切、搅拌作用下，对进入混合器的各种物料进行均质、混合，混合后的物料由排料管出口8排出。
下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明，但并不因此而使本发明受到任何限制。
实施例1
本实施例说明：采用本发明所提供的混合器可使两种粘度较大的流体均匀混合，且具有较高的混合效率。
本实施例所采用的混合器的结构如图1所示，混合器壳体内径200mm，进料斗的直径为200mm，混合器壳体的高度为300mm，混合器锭子、转子的齿高为50mm，锭子由三层齿构成，第一层14个齿，第二层为16个齿、第三层为18齿；转子也由三层齿构成，第一层14个齿，第二层为16个齿、第三层为18齿；其中锭子与转子间隙为d1＝0.6mm，d2＝0.4mm，d3＝0.25mm，d＝2mm；转子锭子之间夹角为α1＝45°，α2＝35°，α3＝30°。该实施例对两种胶体进行混合，胶体A的固含量约为25重％，粒度为5-8微米，中位粒径约为6微米，胶体B的固含量约为30％，粒度为4-7微米，中位粒径约为6微米。A、B为完全两种不同性质的胶体，其中A为高岭土胶体，B为分子筛胶体。A与B混合重量比为1∶0.36。混合后胶体浆料的固含量约为26重％，胶体的平均粒度为2-4微米，混合量约为20升/分。
对比例1
该对比例所采用的混合器为本领域常用的间歇操作的釜式混合器，所处理的物料与实施例相同。在相同的电机功率下，试验结果如下：混合物料的处理量为200升，混合时间为1-1.5小时，混合后胶体浆料的固含量约为26重％，胶体的平均粒度为4-5微米。
对比例2
该对比例所采用的混合器为CN1307935A中所描述的混合器，所处理的物料与实施例相同。在相同的电机功率下，试验结果如下：混合物料的处理量为8-10升/分，混合后胶体浆料的固含量约为26重％，胶体的平均粒度为4-5微米；此设备主要应用于食品粉碎，而应用于上述胶体混合时，很容易造成物料磨损。