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1、(10)申请公布号 CN 103517754 A (43)申请公布日 2014.01.15 CN 103517754 A (21)申请号 201280015971.2 (22)申请日 2012.03.28 13/073,297 2011.03.28 US B01F 11/00(2006.01) B01F 5/02(2006.01) B01F 5/10(2006.01) B01F 13/10(2006.01) B01F 15/00(2006.01) (71)申请人 流体管理方法有限责任公司 地址 美国伊利诺伊州 (72)发明人 J.H.N. 波斯特 B. 霍恩斯比克 G. 阿列克西乔夫斯基 (7。
2、4)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 李国华 沙捷 (54) 发明名称 使液体均质化的方法及其设备 (57) 摘要 用于使容器中液体， 特别是用于涂料的着色 剂， 均质化的方法和组件， 其包括以下步骤 ： 从容 器中抽出液体， 然后再使液体返回容器。 使用该方 法和组件无需搅拌器。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.09.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/055488 2012.03.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/130868 EN 2012.10.04 (51)Int.Cl. 权利要求。
3、书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103517754 A CN 103517754 A 1/2 页 2 1. 将容器中的液体， 尤其是涂料的着色剂， 均质化的方法， 其包括以下步骤 ： 将液体从 所述容器中抽出， 并然后使所述液体返回到所述容器。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 包括以下步骤 ： 以第一流动速度 （S1） 从所述容器中抽出 液体， 并且然后以第二流动速度 （S2） 使所述液体返回所述容器， 所述第二流动速度 （S2） 高 于所述第一流动速度 （。
4、S1） 并优选地超过 ： 0.2A*(V1/2)/M 其中 M 为抽出的液体的体积相对于所述容器的最大容积的百分比， V 为所述容器中的 液体柱的高度相对于所述容器的高度的百分比， 并且 A 是粘度校正并且处于 0,6 至 1,4 的 范围内， 优选地处于 0,8 至 1,2 的范围内 ； 并且 / 或者其中， 所述容器的内容物的至少 5%， 优选至少 10%， 的量从所述容器中被抽 出并返回到所述容器。 3.如权利要求1或2所述的方法， 其中， 所述液体经由一个或多个喷嘴被返回到所述容 器， 并且在所述喷嘴处的雷诺数超过 1000， 优选地超过 2000。 4. 如前述权利要求中的任一项所述。
5、的方法， 其中所述液体的至少一部分， 优选的大部 分， 在具有轴向分量的方向上被返回， 优选地沿所述容器的中心轴返回。 5. 如前述权利要求中任一项所述的方法， 其中所述液体的至少一部分， 优选的大部分 或所有在具有径向分量的方向上， 优选地至少基本径向地， 被返回。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其中， 所述液体沿所述容器的底部被返回。 7. 如前述权利要求中的任一项所述的方法， 包括不断地重复从所述容器抽出液体然后 将所述液体返回所述容器的步骤， 直到对应于所述容器中所述液体的至少 50%， 优选的至少 70% 的体积已经被抽出和返回。 8. 如前述权利要求中的任一项所述的方法， 其。
6、包括步骤 ： 确定所述容器中所述液体的 深度， 并根据该深度调节所述液体被返回的流动速度。 9. 用于分配液体的组件， 包括用于保存液体的容器、 经由至少一个导管连接至所述容 器的泵， 以及用于操作所述泵的控制器， 其中， 所述控制器被布置成操作所述泵以从所述容 器中抽出液体， 并然后将所述液体返回所述容器， 以均质化所述容器中的所述液体的至少 一部分。 10. 如权利要求 9 所述的组件， 其中， 所述控制器被布置成操作所述泵以第一流动速度 （S1） 从所述容器抽出液体， 并然后以高于所述第一流动速度 （S1） 的第二流动速度 （S2） 将 所述液体返回所述容器。 11.如权利要求9或10所。
7、述的组件， 其中， 所述导管被定向成具有沿所述容器的中心轴 延伸的分量的方向， 并优选地与所述容器的中心轴同轴。 12.如权利要求9至11中的任一项所述的组件， 其中， 所述导管包括一个或多个径向开 口。 13.如权利要求9至12中的任一项所述的组件， 其中， 所述容器的横截面为椭圆形并且 / 或者所述容器的底部表面是凹进的。 14. 如权利要求 9 至 13 中的任一项所述的组件， 其中， 在所述容器中没有搅拌器， 并且 / 或者所述泵为正位移泵， 优选地为活塞泵。 15. 一种用于分配多个液体， 尤其是涂料的着色剂的设备， 其包括多个如权利要求 9 至 权 利 要 求 书 CN 10351。
8、7754 A 2 2/2 页 3 14 中任一项所述的组件。 权 利 要 求 书 CN 103517754 A 3 1/5 页 4 使液体均质化的方法及其设备 技术领域 0001 本发明涉及在容器中使液体， 尤其是用于涂料的着色剂， 均质化的方法。 本发明进 一步涉及一种用于分配液体的组件， 其包括容器和泵， 并涉及包括多个这样的组件的设备。 背景技术 0002 悬浮在液体中的颗粒的布朗运动 （Brownian motion） 并不足以克服重力， 并且这 样的颗粒倾向于从液体中沉淀出来并且凝聚。 涂料行业已经花费了上百年来努力解决这个 问题。 在这个行业中始终广泛认为， 为了使用着色剂分配器成。
9、功地施加有色的着色剂， 分散 剂 （dispersion） 必须进行搅拌。这种需求对分配器的生产厂商提出了严格的要求， 尤其是 在着色剂含有填充量较高的颜料的时候。 0003 EP 2 198 950 涉及一种用于分配多种流体的设备 （由该出版物的附图中编号 1 指 示） ， 其包括支持件， 诸如转盘 （turntable） （2） 或线性台、 安装在支持件 （2） 上用于存放流 体上的多个容器 （4） 、 连接到各个容器 （4） 的泵 （4） 、 用于按顺序地操作泵 （3） 的公共致动器 （31） 、 可转动地安装在容器 （4） 内部并从容器 （4） 延伸的搅拌元件， 以及， 用于使搅拌元件。
10、 转动的驱动机构 （21） 。其中， 一方面支持件 （2） 和另一方面的致动器 （31） 和驱动机构 （21） 可相对于彼此运动。驱动机构 （21） 包括可在至少第一、 用于接合搅拌元件 （20） 的延伸位置 （图 2B） ， 和第二， 缩回位置 （图 2A） 之间运动的突出物 （26） 。 0004 WO 2008/110606 涉及罐组件， 其包括具有被连接至底部的圆柱形外壁的环形外壳 （21） ， 该底部继而被连接至起到立管作用的圆柱形内壁。 底部包括被连接至泵的出口 （29） 。 中空搅动器轴 （21） 在内部立管上滑动， 并且包括多个向外延伸的叶片 （32） ， 用于搅拌或 “搅动”。
11、 流体。 0005 EP 1 908 510 涉及一种用于混合流体， 尤其是涂料和漆的装置。该出版物的附图 示出了包括搅拌元件的存储罐 （2） 。GB 1,004,721 也揭示了搅拌装置。 0006 实践中， 搅拌器容易污染， 着色剂会变干， 并且随时间推移会在搅拌器上形成着色 剂薄层。当多个干燥层剥离并落入着色剂中时， 干燥层可能严重导致污染。这样甚至可能 导致下游泵的堵塞或涂料的污染。 0007 另一个缺点是， 搅拌器不可避免地导致着色剂与着色器上方的大气发生很多相互 作用， 这会导致容剂蒸发和氧化。 0008 本发明的目的是提供在容器中使液体， 尤其是用于涂料的着色剂， 均质化的方法，。
12、 该方法无需搅拌器。 发明内容 0009 本发明涉及在容器中使液体， 尤其是涂料的着色剂， 均质化的方法， 其包括以下步 骤 ： 从该容器中抽出液体， 并然后使液体返回容器。 0010 这些措施被发现即使是在没有使用搅拌器的时候也会实现有效的混合。 0011 在一个实施例中， 将液体以第一流动速度 （S1） 从容器中抽出， 并然后以高于第一 说 明 书 CN 103517754 A 4 2/5 页 5 流动速度 （S1） 的第二流动速度 （S2） 返回容器中。 0012 在另一个实施例中， 液体的一部分， 优选地为大部分， 在具有轴向分量的方向上返 回， 优选地沿容器的中心轴返回。 0013 。
13、在进一步的实施例中， 返回的液体的流动速度超过 0.2A*(V1/2)/M， 其中， M 为所取 出的液体体积相对于容器的最大容积的百分比， V 是容器中液体柱的高度 （取出前） 相对于 容器高度的百分比， 而且A是粘度校正， 并且在0,6至1,4的范围内， 优选地在从0,8至1,2 的范围内。在又另一个实施例中， 容器中内容物的至少 5%， 优选地至少 10%， 的量从容器中 被抽出并返回容器， 典型地不超过该容器内容物的 50%。 0014 在一个实施例中， 液体经由一个或多个喷嘴返回容器， 并且喷嘴处的雷诺数超过 1000， 优选地超过 2000， 即 ： 0015 VLC/=Re=10。
14、00， 优选地 2000。 0016 其中， 为液体密度， V 为液体的喷嘴出口速度， L 为喷嘴直径， 为液体粘性， 并 且 C 为罐特性， 该罐特性的值在从 1 至 5 的范围内， 优选地为 1.6。 0017 由于在雷诺数超过 1000 的情况下， 在喷嘴处的高能量散布， 喷射将导致湍流， 其 伴随产生尺寸范围大的漩涡。大规模的漩涡被认为能负责俘获来自周围的流体， 并将其夹 带到流中， 导致材料的彻底混合。 0018 进一步地， 液体优选地在范围从 2 至 10 巴， 更特定地在 3 至 8 巴， 更特定地在 4 至 6 巴的压力下返回。 0019 通过这样的方式相对于着色剂的粘度调节流。
15、动速度， 使得在将容器连接至泵的导 管的出口处产生脉冲流， 着色剂将向上流动通过容器的中心， 并到达容器中液体的顶部。 为 避免返回的着色剂冲破容器中着色剂的表面， 可将泵冲程和泵速度调节成实际的着色剂水 平和着色剂规格 （密度、 粘度、 流变结构 （reologic structure） ， 等） 。 0020 在一个实施例中， 至少部分的， 优选地为大部分或所有的液体在具有径向分量， 优 选地至少基本为径向的方向上并优选地沿着容器底部返回。 0021 在另一个实施例中， 至少部分， 优选地为大部分或所有的液体在具有切向分量的 方向， 优选地至少基本上切向地返回， 并以例如倾斜的方式围绕容器。
16、的中心轴产生涡流。 0022 为了使容器的全部内容物有效地均质化， 优选地从容器中的液体下半部， 优选地 从底部， 抽出液体， 并将其返回容器中液体的上半部， 优选地为顶部。 0023 另一个实施例包括连续地重复上述从容器中抽出液体并然后使液体返回容器的 步骤， 直到对应于容器中液体的至少 50% 的体积， 优选地至少 70% 的体积已经被抽出并返 回。这个过程可在例如分配涂料配方之间， 或在分配器已经空闲了预选定的时间段， 例如 6 个小时的时候执行。 0024 为补偿由于例如温度变化导致的粘度变化， 在一个实施例中， 该方法包括确定 （例 如测量、 计算， 或从数据库中检索） 在容器中的液。
17、体粘度， 并依据该粘度调节第一和/或第二 流动速度。 0025 本发明进一步涉及用于分配液体的组件， 其包括用于存放液体的容器、 经由至少 一个导管被连接至容器的泵， 和用于操作泵的控制器， 其中， 控制器被布置成操作泵以第一 流动速度 （S1） 从容器中抽出液体， 并然后以高于第一流动速度 （S1） 的第二流动速度 （S2） 将液体返回容器。 说 明 书 CN 103517754 A 5 3/5 页 6 0026 在一个实施例中， 导管被定位在具有沿容器的中心轴延伸的分量， 即， 轴向分量， 的方向上延伸， 并优选地与该容器中心轴同轴地延伸。 0027 在另一个实施例中， 在容器中没有搅拌器。
18、， 因此避免了上面所列出的搅拌器的缺 点。 0028 本发明进一步涉及用于分配多个液体， 尤其是涂料的着色剂， 的设备， 其包括依据 以上所说明的本发明的多个组件。 0029 进行搅拌的容器通常具有圆形横截面， 以容纳 （转动的） 搅拌器， 并使其有效。结果 发现， 依据本发明， 在具有非圆形横截面的容器中搅拌也是有效的。因此， 容器的横截面可 针对其它设计参数来选定或优化， 例如在包括多个容器的分配器中有效地利用空间。在一 个实施例中， 容器具有长圆形， 例如， 椭圆形或楔形的横截面。 在这样的实施例中， 优选的是 喷嘴被引向横截面的 （远） 端部中的至少一个。 0030 在另一个实施例中，。
19、 容器的底部或容器中的至少一些是凹进的， 例如， 圆锥形、 截 头圆锥形， 或单或双曲面形， 例如碗状或环面形的。因此， 径向地或者在具有径向分量的方 向上喷射回到容器中的液体更加有效地搅拌液体的底部， 然后被向上引导， 使得沉淀物分 布在容器中液体的大部分的上方。 0031 在本发明方案内， 术语 “液体” 被定义为任意可流动的材料， 其包括液相并因此包 括悬浮液和乳液。着色剂通常包含悬浮在 （不稳定的） 液体粘合剂 / 溶剂溶液中的高密度有 色物或颗粒。 附图说明 0032 参考附图将进一步说明所揭示的方法、 组件和设备， 附图中示意性地示出了本发 明的当前优选实施例。 0033 图 1 。
20、是所揭示的用于分配液体的设备的立体图 ； 0034 图2A至图2C为依据本发明的组件的横截面图， 其包括容器和泵， 这些图还说明了 事件的顺序 ； 0035 图 3 至图 5 示出了依据本发明的组件的进一步的实施例 ； 0036 图 6A 和图 6B 为图 5 中所示出的实施例中所使用的喷嘴的横截面 ； 0037 图 7A 至图 7C 为依据本发明利用抽取液体的径向喷射的实施例的横截面， 分别为 正视、 侧视以及俯视平面图 ； 0038 图 8 示意性地示出了依据图 7A 至图 7C 在容器中的液体均质化。 0039 注意， 附图并不需要按比例描绘， 并且对本发明的理解非必需的细节可省略。 具。
21、体实施方式 0040 图 1 示出了用于分配多个液体， 诸如涂料的着色剂， 也可以是染发剂、 香波、 粉底， 等的设备 1 的示例。其可被用于配制所述产品的多个处方和配方， 并且其可被置于例如装 饰性涂料的零售商处。 0041 这种特定的分配设备 1 为自动式的， 并包括水平的转盘 2， 其具有沿其周边安装的 多个容器 3。每一个容器 3 配备有泵 4 和阀 5（图 2A 至图 5） 。 0042 转盘 2 可在离散的位置， 例如 12 个或 16 个位置之间旋转， 这些位置包括分配位 说 明 书 CN 103517754 A 6 4/5 页 7 置， 即通过中心制动器操作泵和阀的位置。 液体。
22、被分配到一个贮藏器中， 在本示例中为在可 调节搁板 7 上的桶 6。设备 1 包括由例如通过喷射模制的聚合物制成的底座 8。用于输入 和存储信息， 诸如客户数据和处方， 和生成用于驱动转盘 2、 泵和阀的指令的计算机 9， 被置 于分离的支架 10 上。 0043 在例如EP 800 858、 EP 1 492 970、 EP 1 688 652和EP 2 198 950号欧洲专利申 请中揭示了关于可适用的转盘和用于驱动不同部件的规程的进一步的信息。 0044 如在图 2A 至图 5 中所示出的， 每一个阀 5 通过导管 11 被连接至容器 3 的底部， 连接至正位移泵 （positive d。
23、isplacement pump） 4， 并连接至分配开口或分配导管 12。在 该示例中， 泵 4 包括圆柱体 13 以及可滑动地容纳在该圆柱体 13 内部的活塞以及活塞连杆 14。进一步地， 阀 5 包括操作元件， 例如， 手柄、 杠杆， 或在本示例中为旋钮 15。阀 5 和旋钮 15 提供了三个位置 ： 第一或封闭位置， 其中出口开口和容器与泵之间的连接封闭 ； 第二或 进给位置， 其中， 容器和泵之间的连接开放而出口封闭 ； 以及， 第三或分配位置， 其中容器和 泵之间的连接封闭而且出口开放。 0045 在图 2A 和图 2C 中示出了本发明的方法的示例。在第一步骤 （图 2A） 中， 。
24、阀处于其 第二或进给位置， 并且活塞被拉出， 因此以第一速度 （S1） 从容器中抽出液体。如果要分配 液体 （图 2B） ， 将阀转动至其分配位置， 并且将活塞推入。如果 （部分的） 液体被用于使容器 中的内容物均质化， 阀保持在 （或返回到） 第二位置， 并且以更高的速度将活塞推入， 从而以 高于第一速度的第二速度 S2 将液体注射回到容器中。 0046 在图 2C 中， 第二速度被选定为使得返回的液体的主要部分到达容器中部。但是， 为了使容器的全部内容物均质化， 优选的是从容器底部抽出液体并使其返回容器中液体的 上半部， 优选地为顶部。 0047 均质化可以不同的方式进一步增强。图 3 示。
25、出了依据本发明的容器和泵的组件的 实施例， 其包括将阀 5 和泵 4 连接至容器 3 的顶部附加 （内部或外部） 导管 16， 以将返回的 液体直接运送至容器 3 的顶部。 0048 图 4 示出了包括中心立管或管道 17 的实施例， 其在其靠近容器 3 的底部的壁上具 有一个或多个开口 18。进一步地， 容器 3 的底部 19 为截头圆锥体， 具有比容器剩余部分小 的直径， 并且 / 或者包括其它器件以增加对于流出开口的液体的流动阻力。平衡由这些器 件产生的流动阻力和管道中的流动阻力， 以确保在从容器中以第一， 相对低的速度 S1， 抽出 液体的过程中， 大部分液体将从容器中液体的底部抽出，。
26、 并且在以第二， 相对高的速度 S2， 返回来自容器的液体过程中， 大部分液体将从管道的顶部开口， 即从容器中液体的顶部， 排 出。 0049 图4中示出的组件进一步包括用于管道顶部开口的盖20。 在液体以过高的速度返 回的情况下， 则该盖将防止容器内部出现 “喷泉” 。 而且， 如果容器配备有保存液体的柔性袋 （未示出） - 例如， 以防止液体与容器中任意空气之间相互作用 -， 该盖防止管道中的顶部开 口被该柔性袋阻塞。 0050 图 5 示出了一个实施例， 其包括用于提高混合效率的结构 21 的另一个示例。在图 6A 和图 6B 中详细地示出的结构 21 包括配有中心开口 23 和多个径向。
27、开口 24 的顶部表面 22。 0051 一方面， 中心开口的区域和长度， 另一方面， 径向开口的区域和长度、 顶部表面的 说 明 书 CN 103517754 A 7 5/5 页 8 直径 D1 以及该结构的轴向位置处容器内部直径 D2， 已经被选定为， 在以第二速度返回液体 的过程中， 提高被引导在轴向方向上的液体的量。 0052 通常， 使用符合以下标准的结构可获得良好的结果 ： 0053 （D22-D12） /D1=C/ 0054 其中 D1 和 D2 是以上定义的直径， 且 C 在从 3 至 300 的范围内。在图 6A 和图 6B 所示出的示例中， C 等于 24。 0055 图 。
28、7A 至图 7C 示出了依据本发明的容器 3， 其具有椭圆形横截面和双曲形 （内部） 底部表面。径向指向的并朝向弯曲表面的多个喷嘴被置于底部表面中心处或附近。在该示 例中， 容器包括蘑菇形状的结构21， 其具有四个喷嘴24。 两个喷嘴具有相对大的直径D3， 其 沿着椭圆形的长对角线延伸， 并朝向弯曲表面开口。 另两个喷嘴具有相对小的直径D4， 其沿 着椭圆形的短对角线延伸， 并且也朝向弯曲表面开口。该结构在其顶部封闭， 即， 在轴向方 向上没有液体喷射出。 0056 图 8 示意性地示出了在依据图 7A 至图 7C 的容器中对液体的均质化 （混合） 。即， 液体径向地返回到容器中， 并具有雷诺。
29、数 2500。从喷嘴喷射出的液体在受到向上引导前有 效地搅拌液体的底部， 有效地使沉积物分布在容器中的液体的大部分上方。 0057 本发明的方法和组件提供了对容器中的着色剂的有效均质化， 避免了对搅拌器的 需求。 0058 顺理成章地， 本发明并不限于以上所揭示的实施例， 而是可在权利要求书的范围 内以多个方式变化。例如， 容器可由刚性材料或柔性材料制成。容器和 / 或容器内部的袋 的柔性使得容器补偿了临时被抽出的液体的量。 说 明 书 CN 103517754 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2A 图 2B 图 2C 图 3 说 明 书 附 图 CN 103517754 A 9 2/3 页 10 图 4 图 5 图 6A 图 6B 图 7A 说 明 书 附 图 CN 103517754 A 10 3/3 页 11 图 7B 图 7C 图 8 说 明 书 附 图 CN 103517754 A 11 。