搅拌器和搅拌方法技术

一种搅拌装置，包括第一和第二反向的搅拌元件，其围绕一个轴彼此相对可旋转，所述第一和第二搅拌元件具有面对的表面，所述面对的表面从所述轴延伸出来并在其间确定搅拌室。提供一装置，用于旋转至少搅拌元件之一以在第一和第二搅拌元件之间沿第一旋转方向提供相对旋转。在至少所述表面之一上的搅拌构造阵列，当第一和第二元件在所述第一旋转方向上相对旋转时，所述阵列相互作用以在搅拌室中搅拌材料，并构造成在搅拌室内朝向轴推动材料。在至少表面之一上搅拌构造的数量随着距轴的半径而增加。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】搅拌器和搅拌方法
本专利技术涉及一种搅拌并提供一种新型搅拌装置和搅拌方法。特别地，本专利技术涉及一种高剪切搅拌。应该理解，术语“搅拌”包括单一材料的处理。
技术介绍
高剪切搅拌(HSM)是搅拌技术的相对较新的发展，所述搅拌技术能够提供非常高的剪切和拉伸应力。HSM技术以机械化学原理为基础(本质上包括只通过机械力的应用在材料中产生化学反应)并有效地以更强烈的方式再生产受控的剪切间隙和传统冷双辊轧制的拉伸流动特性。此技术首先由William Watson提出并在他的英国专利号2,300,129中披露。此专利说明了间歇式和持续式搅拌器，在所述搅拌器中，搅拌发生在相对旋转的凹槽元件之间，当凹槽和中间脊面彼此相对移动时，所述凹槽元件剪切并分开材料。在间歇式搅拌器中，凹槽制在相向并相对旋转的盘上并被设置以使材料沿凹槽朝着盘的旋转的中心轴向内拉。当材料向搅拌器的中心移动时，有效容积减小，从而压力随着材料从盘的中心涌出的结果而增加，进而向外重新回流。这除了剪切和分开作用外提供有效的分散搅拌。通过凹槽尺寸和分布的适当安排，剪切、拉伸和分散混合的的性能可以被选择地控制。特别地，谨慎地控制加压程度的能力使搅拌器非常适于机械化学搅拌。例如，这种HSM搅拌器的一个重要的应用是在橡胶和相似交联粘弹性材料的再循环中。机械化学搅拌提供一种可选择地打破交联粘结的有效方法，以对聚合体链没有重大的损坏的情况下溶解材料，从而从回收的材料中能够生产高质量的再循环产品。对HSM技术的有效的工业应用来说，理想的是提供能够处理大批量材料的搅拌器，例如200kg的数量级。然而，以前由William Wastson所提-->出的简单地按比例增加搅拌器几何尺寸存在许多困难。例如，通过简单增加相对旋转搅拌盘的半径能够容纳较大量体积。用这种方法的问题是凹槽的数量和中间脊面不能根据半径而变化，结果施加于盘之间材料的搅拌应力的强度和频率随着半径而变化。虽然在施加在搅拌器内不同位置的材料上的搅拌应力的差别对较小的搅拌器来说可以不是问题，但当搅拌器的尺寸增加，所获得的搅拌极限上的差别也增加。另外，对于较大的盘，在旋转速度上的差别在盘的内部和外部区域之间是重要的，从而在盘中心获得的足够搅拌所需要的速度会导致向盘周边的不理想的高速，所述高速将使材料承受超应力。作为增加盘直径的可选择的方法，通过增加搅拌盘中的凹槽深度能够容纳大体积的材料。然而，当凹槽深度增加时，增加了一些材料截留和淤塞在凹槽底部的可能性。与搅拌较大量材料有关的另一个实际问题是从搅拌器中去除搅拌的材料。例如，当使用具有前述提出的HSM几何形状的搅拌器来再循环橡胶合成物时，合成的材料处于极端粘性的“厚块”状态，所述“厚块”必须从搅拌器中提升出。虽然这对较小量的材料不是特别的问题，而对较大量尺寸是重大的问题。本专利技术的目的是避免或减轻上述问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种搅拌装置，包括：第一和第二反向的搅拌元件，其围绕一个轴彼此相对可旋转；所述第一和第二搅拌元件具有面对的表面，所述面对的表面从所述轴延伸出来并在其间确定搅拌室；旋转至少搅拌元件之一以在第一和第二搅拌元件之间沿第一旋转方向提供相对旋转的装置；在至少所述表面之一上的搅拌构造阵列，当第一和第二元件在所述第一旋转方向上相对旋转时，所述阵列相互作用以在搅拌室中搅拌材料，并构造成在搅拌室内朝向轴提供材料的净推动力；和其中在至少表面之一上搅拌构造的数量随着距轴的半径而增加。-->通过搅拌构造的数量与搅拌元件(或元件)的半径相关，使发生在表面的搅拌力标准化是可能的。搅拌构造优选地是凹口(例如凹槽)，所述凹槽确定在所述或每一个表面上，并且可具有直的或弯曲的侧壁且它们本身可以是直或弯曲的。可选择地，搅拌构造可以是从所述或每一个表面上突出的隆起，例如卷边，所述卷边可具有直或弯曲的侧壁并且它们本身可以是直或弯曲的。本专利技术的实施例可即包括凹槽又包括隆起。为了提供所需要的材料推动力(或抽吸)，优选地，在至少一个表面中，或更优选地，在两个表面内的至少一些搅拌构造相对所述第一旋转方向向前伸展。在本专利技术的一个优选实施中，在所述至少一个表面(和更优选地两个表面)上的每个搅拌构造具有相对所述轴的径向内末端和径向外末端，所述或每个表面上的一些搅拌构造的内末端比在相同表面内的其它搅拌构造更进一步远离所述轴。例如，此表面可分成两个或更多区域，每个区域具有在其中确定的大体上平行的搅拌构造的阵列，一个区域的搅拌构造非平行于至少另一区域的搅拌构造。在特别区域内的搅拌构造可大体上平行于在各个表面上突起的径向线。此外，或可选择地，表面可被分成径向内部和外部区域，每个区域确定搅拌构造，所述搅拌构造在该区域开始和结束，其中径向外部区域具有比径向内部区域更多的搅拌构造。例如，上述形状为凹槽的阵列已经被用在传统的碾米机中。近来，这种凹槽图案以被用在US专利号4657400所披露的搅拌装置中。在这种装置中，材料在两个相对旋转的凹槽盘之间搅拌，所述旋转的凹槽盘把材料抽吸至设在搅拌区周边周围的收集环。为了在两个表面设有凹槽或卷边等的情况下进一步提供所需要的材料的推动力，优选地，在各个表面上布置凹槽等的作用线，从而当在重叠下观看时彼此是交叉的。另外，这种交叉可这样布置，以当旋转发生在一个方向时提供一个主要径向方向的抽吸，当旋转相反时提供相反的一个主要径向方向的抽吸。也可这样布置这种交叉，以在径向推动力的瞬间强度甚至瞬间方向上提供循环的增加和降低。-->例如，凹槽等的作用的交叉线的这种布置可通过在本专利技术的上述情况的两个表面的每一个中的构造图案安排成彼此成的镜像而获得。在搅拌构造是凹槽的本专利技术的优选几何形状的一个特征是，当在任何特定的半径处测量时，凹槽的整个横截面积与该半径的成比例地增加。结果，当这种移动处于缩小半径的方向时，在凹槽内移动的材料承受增加的压力，当这种移动是在增加半径的方向上时，降低压力。当材料通过凹槽的作用朝向搅拌器的轴积极地抽吸时，同时承受相反方向的增加的压力一在挤压机设计中所熟知的所谓回流现象。结果，或者凹槽抽吸作用的循环波动强度或者沿任何特定凹槽交叉的材料运动的非均一性，或二者间而有之的原因，材料即时或随后能够沿凹槽向内或向外径向流动。这种双-向流图形在径向上提供有效的分散搅拌。个别凹槽本身可以具有一个交叉区域，所述交叉区域随半径而增加以通过回流强化所获得的搅拌。例如，凹槽的深度和/或宽度可以随增加的半径而增加。在优选实施例中，本专利技术的搅拌元件的表面可具有平面几何形状时，表面之一是凹的，另一个是凸的。特别优选地为圆锥的几何形状，但也可以使用半球形或喇叭形的其它几何形状。这种非平面几何的使用能够使搅拌体积和表面区域被增加，而没有不合需要地较大增加全部表面半径(即，表面距轴的最大距离)，因此，对任何给定的搅拌器容量，使表面速度和扭矩需求最小化。而且优选地，至少第一和第二搅拌元件之一的轴部分是可移动的，以通过在所述第一旋转方向上所述第一和第二搅拌元件的相对旋转，允许材料从搅拌室排放出来。这克服了经由上述所知的搅拌器的被搅拌的较大量材料的去除问题。这种布置也能够利于应用于其它传统的搅拌器，因此根据本专利技术的第二方面，提供一种搅拌装置，包括：第一和第二反向的搅拌元件，其围绕一个轴彼此相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搅拌装置，包括：第一和第二反向的搅拌元件，其围绕一个轴彼此相对可旋转；所述第一和第二搅拌元件具有面对的表面，所述面对的表面从所述轴延伸出来并在其间确定搅拌室；旋转至少搅拌元件之一以在第一和第二搅拌元件之间沿第一旋 转方向提供相对旋转的装置；在至少所述表面之一上的搅拌构造阵列，当第一和第二元件在所述第一旋转方向上相对旋转时，所述阵列相互作用以在搅拌室中搅拌材料，并构造成在搅拌室内朝向轴推动材料；和其中在至少表面之一上搅拌构造的数量随着距 轴的半径而增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2002-1-30 0202065.91.一种搅拌装置，包括：第一和第二反向的搅拌元件，其围绕一个轴彼此相对可旋转；所述第一和第二搅拌元件具有面对的表面，所述面对的表面从所述轴延伸出来并在其间确定搅拌室；旋转至少搅拌元件之一以在第一和第二搅拌元件之间沿第一旋转方向提供相对旋转的装置；在至少所述表面之一上的搅拌构造阵列，当第一和第二元件在所述第一旋转方向上相对旋转时，所述阵列相互作用以在搅拌室中搅拌材料，并构造成在搅拌室内朝向轴推动材料；和其中在至少表面之一上搅拌构造的数量随着距轴的半径而增加。2.根据权利要求1的搅拌装置，其中所述搅拌构造是凹口。3.根据权利要求2的搅拌装置，其中所述凹口是凹槽。4.根据任何前述权利要求搅拌装置，包括从各个表面突出的搅拌构造。5.根据权利要求4的搅拌装置，其中突出的搅拌构造是卷边。6.根据任何前述权利要求搅拌装置，其中在至少一个表面内的至少一些搅拌构造相对所述第一旋转方向向前伸展以提供所述推动力。7.根据权利要求6的搅拌装置，其中在两个表面内的至少一些搅拌构造相对所述第一旋转方向向前伸展。8.根据任何前述权利要求搅拌装置，其中在所述至少一个表面上的每个搅拌构造具有相对所述轴的径向内末端和径向外末端，在每个表面上的一些搅拌构造的内末端比在相同表面内的其它搅拌构造更进一步远离所述轴。9.根据权利要求8的搅拌装置，其中在具有相对远离轴的内末端的各个表面上的搅拌构造的数量大于在具有相对接近轴的内末端的相同表面上的搅拌构造的数量。10.根据权利要求8或9的搅拌装置，其中每一个搅拌构造的外末端在各个表面的径向外周边处结束。11.根据权利要求8至10的搅拌装置，其中所述至少一个表面分成两个或更多区域，每个区域具有大体平行的搅拌构造的阵列，一个区域的搅拌构造非平行于至少另一区域的搅拌构造。12.根据权利要求11的搅拌装置，其中在特别区域内的搅拌构造大体上平行于在各个表面上突起的径向线。13.根据任何前述权利要求的搅拌装置，其中所述至少一个表面可被分成径向内部和外部区域，每个区域确定搅拌构造，所述搅拌构造在该区域开始和结束，其中径向外部区域具有比径向内部区域更多的搅拌构造。14.根据权利要求1至7的搅拌装置，其中在所述至少一个表面上的所有搅拌构造大体上彼此平行并平应于在表面上突起的径向线。15.根据任何前述权利要求搅拌装置，其中两个所述表面具有搅拌构造，所述搅拌构造随着距所述轴的距离而在数量上增加。16.根据任何前述权利要求搅拌装置，其中第一搅拌元件的所述表面是凹的，第二搅拌元件的所述表面是凸的。17.根据权利要求16的搅拌装置，其中第一和第二搅拌元件的表面是圆锥形或截头圆锥体的并朝向所述轴逐渐变细。18.根据权利要求1至16的搅拌装置，其中第一和第二搅拌元件的表面大体上是平面的。19.根据任何前述权利要求搅拌装置，其中第一和第二搅拌元件至少之一的轴部分是可移动的，以通过所述第一和第二搅拌元件在所述第一旋转方向上的相对旋转使材料从搅拌室排放出来。20.根据权利要求19的搅拌装置，其中所述或每个搅拌元件的可移动部分包括插塞，所述插塞可插入在此或每个搅拌元件内的各个孔。21.根据权利要求20的搅拌装置，其中第一和第二元件的每一个都在其中心设有孔，并且设置单一的插塞来插入两个孔中。22.根据权利要求21的搅拌装置，其中第一和第二搅拌元件由支撑框支撑，第二元件安装在第一元件上面，而且所述插塞支撑在在第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多弗布朗，
申请(专利权)人：沃森布朗HSM公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]