用于生产固体悬浮液的搅拌容器制造技术

一种用于生产具有均匀浓度的液体中的固体悬浮液的搅拌容器。该容器包含垂直的圆柱形罐，该罐具有形成保持液体中的固体悬浮液的内部的侧壁和底部，底部具有倾斜表面；用于给该罐供应固体和液体的装置；多个设于该罐的内部且延伸该罐的长度的固定挡板；垂直地安装在垂直的圆柱形罐的内部的中心处的转动轴；一个涡轮型叶轮，该叶轮具有从转动轴放射状伸出的垂直叶片，叶片的下边缘进行轮廓加工以匹配底部的倾斜表面的斜度，且使叶轮的下边缘接近底部；以及出口。该搅拌容器以比传统设计更低的功率需求且在低剪切环境下获得了均匀浓度的悬浮液。该容器尤其适于处理漂浮固体，以及使易碎产品的损坏减小到最小。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生产有均匀浓度的液体中的固体悬浮液的混合设备。
技术介绍
许多化学工艺包含使固体悬浮在液体中的混合操作工序，比如混合、结晶化、反应和浆液悬浮。处理漂浮的固体通常是混合操作的一个重要方面。固体可能由于多种原因而漂浮，包括低固体密度、低体积密度和/或特定固体的非润湿特性。这样的固体漂浮在暴露于空气的液体表面上，经历比如空气污染的作用。制成这种材料的浆液的能力通常需要浸没、除气和分散。分散漂浮固体的现有解决方案认为需要使用多级叶轮。大多数现有技术的装置将一叶轮定位在接合漂浮固体的液体/空气表面，且将至少一个其他叶轮定位在液体的表面之下，以便当浸没固体后继续混合固体。然而，对于许多操作来说，这种搅拌导致高剪切的情况，致使产品损坏，特别是固体是易碎的固体颗粒时。如果该混合设备用于输送操作中，其中分批操作可能经过数小时的停工时间，同时承受延长期限的搅拌，那么这种情况尤为准确。具有用于混合固体和液体的多个叶轮的现有设计方案在美国专利US5399014(Takata等人)、US4614439(Brunt等人)、US4934828(Janssen)和US4552463(Hodson)中进行了描述。有高能量输入到浆液中的混合过程可以提高均匀性，但如果发生产品损坏将是不希望的。而且，如果在化学工艺中该混合罐用作另一操作比如干燥操作的供料罐，那么需要防止固体沉淀在罐的底部。在一批操作结束时固体易于保留在罐中，且从一批到另一批不断积累。这是一种不稳定的情况，这种情况可能造成批与批之间的不均匀性，且当浆液中的固体浓度随着时间的过去而变得太高时，最后必须通过停止该工艺并清洗罐而加以解决。可以保持均匀的悬浮或者使沉淀的固体重新悬浮的搅拌容器是所希望的。现在需要这样一种搅拌容器，该容器能在罐内的液体中以及在离开罐的流出液流中产生均匀的固体浓度。该系统应当提供均匀的浓度，而不管固体是否易于漂浮或下沉。从在混合罐中的最高液面到在该罐中尽可能低的液面，应当保持这一均匀的浓度。该设计方案应当在罐中形成最大的工作容积，且当罐排空时在罐的底部留有最少的浆液积聚。最后，该系统应当产生一种低剪切的环境，以避免产品损坏。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于生产具有均匀浓度的在液体中的固体悬浮液的搅拌容器。该容器包含垂直的圆柱形罐，该罐具有形成用于保持液体中的固体悬浮液的内部的侧壁和具有倾斜表面的底部；用于给罐供应固体和液体的装置；多个位于所述罐的内部且垂直地延伸所述罐的长度的固定挡板；垂直地安装在所述垂直的圆柱形罐的内部的中心处的转动轴；具有从所述转动轴放射状伸出的垂直叶片的一个涡轮型叶轮，所述叶片下边缘的轮廓匹配底部的所述倾斜表面的斜度，且定位成使叶轮的下边缘接近底部；以及出口。可取的是，叶轮和挡板一起在罐内产生沿侧壁大致从底部到顶部的悬浮液的流动。在一优选实施例中，出口位于侧壁上大约在叶轮的高度处，用于排出具有均匀浓度的悬浮液。附图说明图1是根据本专利技术搅拌容器的优选实施例的剖面图。图中示出了容器内悬浮液循环的模式；图2是示出了有4片垂直的扁平叶轮叶片的第一种布置方案的局部平面图；图3是示出了有6片垂直的弯曲叶轮叶片的第二种布置方案的局部平面图；图4是示出了其中挡板相对于侧壁的垂直方向成一角度定位的优选实施例的搅拌容器的剖面图；以及图5是示出了使用本专利技术的搅拌容器的总体工艺示意图。具体实施例方式参照图1，示出了本专利技术的搅拌容器10的优选实施例，该容器用于生产或可选择地供应具有均匀浓度的在液体中的固体悬浮液。在本专利技术中，术语固体悬浮液表示固体颗粒材料在整个液体介质中的分布。本专利技术最好产生作为最终产品的均匀浓度的悬浮液，然后从搅拌容器10中送出该悬浮液而使用。然而，在实现了分布之后，混合操作可以继续实现颗粒尺寸的减小，导致产生弥散或甚至如果固体和液体的性质允许则溶解。或者，该搅拌容器10可以用在致使颗粒尺寸长大的环境中，比如该容器作为结晶器使用，在这种情况下成长的颗粒在整个培养液中保持散布而不损坏颗粒。搅拌容器10包括垂直的圆柱形罐1，该罐具有形成用于保持液体中的固体悬浮液的内部6的侧壁3和底部4，该底部具有倾斜表面5。在一优选实施例中，底部4具有倾斜的直线表面，即如图所示大约15度的锥形形状，但其他的具有倾斜表面的设计也是有用的，比如形成盘形的平滑曲线。该设备还设有给该垂直的圆柱形罐1供应液体和固体的装置。该用于给垂直的圆柱形罐供应液体和固体的装置可包括一盛有液体和固体组份的容器。所述液体和固体可以通过一个供料入口2送入罐中。或者，固体和液体可以通过分别用于供应固体和液体的任何适当的系统(未示出)供应，且对于固体和液体来说可以使用不同的入口。多个固定挡板7位于罐1的内部6中，且延伸所述罐的长度，接近该锥形底部，以便确保悬浮液朝液体表面向上流动，这将在后面解释。在一优选实施例中，四个全长的等间距间隔开的挡板7安装在侧壁附近但偏离侧壁，以便允许在挡板7后流动。在该优选实施例中，挡板偏离侧壁约1.5英寸，且延伸至锥形底部的0.5英寸内。与普通混合器中的通常是容器直径的1/12的挡板相比，本专利技术优选实施例的挡板较窄。每一挡板的宽度最好小于罐直径的8％，且在该优选实施例中是6.6％。如图1所示挡板通常沿侧壁3的垂直方向定位。然而，在如图4所示的优选构造中，挡板以微小角度(约10度)相对于侧壁的垂直方向定位。图4是具有四个等距间隔的挡板27的垂直罐21的正面图。侧部挡板标记为27S。前部挡板27F和后部挡板27R示为偏离侧壁3的垂直方向10度定位，该角度是从底部到顶部在箭头A所示的叶轮转动方向上所成的角度。已经发现稍倾斜的挡板有助于浆液的流动且使阻塞最小化。参照图1，转动轴8垂直地定位在该垂直的圆柱形罐1的中心处，且通过安装在混合罐的顶部、由马达11驱动的齿轮箱9转动。其转动方向由箭头A示出。一个具有从转动轴8放射状伸出的垂直叶片13的涡轮型叶轮12这样定位，即使叶轮叶片的下边缘15尽可能接近罐的底部4，但仍然能够流畅地转动。叶轮叶片13的轮廓形成为匹配罐的底部4的倾斜表面的斜度。该叶轮最初产生悬浮液的径向流动。然而，如在下文将讨论的，垂直延伸的挡板与位于罐的底部的叶轮一起使整个容器产生沿侧壁3大致从底部到顶部的流动。叶轮充分接近罐的底部定位，从而抑制叶轮下面的流动。可取的是叶轮叶片13的下边缘15与罐的底部的紧密间隙为0.5至3英寸，最好是0.5至1英寸，以减少罐内的固体积聚，特别是液体面18下降时。叶轮12是垂直的涡轮形式，在图2中以平面图的形式示出了一个由间隔90度的4片垂直的扁平叶片3构成的实施例。每一垂直叶片的内侧部分14连接于驱动轴8，且每一叶片13的底边缘15倾斜，从而匹配罐底部的倾斜表面的斜度。在一优选实施例中，本专利技术的叶片较窄。沿外边缘16测量的叶片宽度与整个叶轮直径的比值在1/12和1/3之间，最好是1/8和1/4之间。整个叶轮直径较大，其中叶轮直径至少等于所述圆柱形罐的直径的60％。在图3中示出了叶片的另一构造形式，其中叶轮由6片垂直的弯曲(通常也称作“向后倾斜的”)叶片13’构成。如图所示的曲率半径是在沿转动的平面的方向上。叶轮叶片13’的底边缘的轮廓仍然匹配罐的底部的倾斜表面的斜度。出口20位于侧壁上约在叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产具有均匀浓度的液体中的固体悬浮液的搅拌容器，该容器包含：垂直的圆柱形罐，该罐具有形成保持液体中的固体悬浮液的内部的侧壁和底部，底部具有倾斜表面；用于给所述罐供应固体和液体的装置；多个设于所述罐的所述内部且延伸所述罐的 长度的固定挡板；垂直地安装在所述垂直的圆柱形罐的所述内部的中心处的转动轴；一个涡轮型叶轮，该叶轮具有从所述转动轴放射状伸出的垂直叶片，所述叶片的下边缘进行轮廓加工以匹配所述底部的所述倾斜表面的斜度，且定位成使叶轮的下边缘接近所述底部 ；以及出口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GP尚克维茨，RK格伦维勒，KH坦纳，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]