CN112118903A - 包括转子和定子的混合设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，提供了一种用于混合流体的混合设备(10)。该设备包括具有混合室(14)的壳体(12)。至少一个入口开口(18)与混合室(14)连通，其中，入口开口(18)使流体能够被馈送到混合室(14)中。至少一个出口(22)设置在壳体(12)中，并与混合室(14)连通。转子(24)布置在混合室(14)中，并且适于连接至驱动轴(28)以随该驱动轴旋转。转子(24)包括围绕转子(24)并沿其延伸部布置的混合元件(32)，其中，转子(24)包括布置有用于径向地排放流体的排放元件(36)的排放端(34)。定子(38)布置在混合室(14)中，并且包括多个定子开口(40)，定子开口(40)允许由转子(24)的排放元件(36)排放的混合流体从混合室(14)径向地通过定子开口(40)，并且进一步朝向至少一个出口(22)流动，其中，防止排放的流体的切向运动。

Description

包括转子和定子的混合设备
技术领域
本发明涉及一种用于混合具有不同密度特性的介质或流体的混合设备，并且特别地涉及一种用于将处理介质混合到诸如木质纤维素浆悬浮液之类的纤维悬浮液中的混合设备。
背景技术
在许多行业应用中，比如在不同的化学行业中，必须将各种化学物与不同的原材料的悬浮液混合或混合成原材料的组合，这对使具有诸如不同密度之类的不同特性的介质均质化非常重要，以获得均质的悬浮液。这样的行业包括油漆制造以及制浆和造纸。
在制浆和造纸行业中，贯穿整个制浆线，即将木片或其它纤维原材料转化为浆时涉及的不同工艺步骤，存在使用混合设备将不同种类的介质混合到浆悬浮液中的若干位置。添加到纤维悬浮液中的处理介质可以例如用于加热、脱木质素或漂白目的。通常，处理介质为气态或液态。
当将处理介质混合到纤维悬浮液中时，对于混合结果而言，获得均匀或均质的分布非常重要。
以宽范围的构造提供圆筒形混合器。例如，混合器的转子可以具有与介质的总体流动方向对准或垂直于介质的总体流动方向布置的中心轴线。同样，混合器的出口和入口都可以相对于转子的中心轴线轴向定位，或者入口或出口之一可以垂直于转子的中心轴线定位。在许多圆筒形混合器构造中，特别地其中出口垂直于入口布置，并且出口的中心轴线垂直于转子的中心轴线，或相对于转子在切线方向上，存在从混合器流出的介质(例如浆悬浮液)的剩余的旋转。
当混合的介质由于离心力而具有不同的密度时，浆悬浮液的这种剩余旋转会引起介质或流体的分离，这是不期望的现象，当气态介质与诸如浆之类的具有较高密度的介质混合时尤其常见。
因此，需要用于混合具有不同密度特性的介质或流体的改进的混合设备，并且特别地需要用于将处理介质混合到诸如木质纤维素浆悬浮液之类的纤维悬浮液中的混合设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的混合设备，该混合设备用于混合具有不同密度特性的介质或流体。
本发明的另一个目的是提供一种改进的混合设备，该混合设备用于将处理介质混合到例如木质纤维素浆悬浮液的纤维悬浮液中。
通过本发明，借助根据权利要求的用于混合介质或流体的混合设备来实现这些和其它目的。
根据本发明的一个方面，提供了一种混合设备，该混合设备用于将例如气态介质的流体混合到浆悬浮液中。该混合设备包括具有混合室的壳体，至少一个入口开口与混合室连通。入口开口使流体能够被馈送到混合室中。驱动轴可连接到驱动装置，以在操作中使驱动轴旋转，并且转子布置在混合室中，并适于连接到驱动轴以随驱动轴旋转。至少一个出口设置在壳体中并且与混合室连通。至少一个出口与出口管道连通，以能够排放混合流体。转子具有延伸通过混合室并与驱动轴同心的转子轴线，其中，转子包括围绕转子并沿其延伸部布置的混合元件。转子包括布置有用于径向地排放流体的排放元件的排放端。定子布置在混合室中，包括定子开口，定子开口允许由转子的排放元件排放的混合流体从混合室径向地通过定子开口并进一步朝向至少一个出口流动，从而防止排放的流体的切向运动。
本发明基于这样的见解，即，在流体的排放期间，通过借助定子来停止或防止例如浆悬浮液的流体的剩余旋转，以及因此流体的切向运动，能够最小化由离心力引起的具有不同密度特性的流体的分离。通过从混合室内的混合区域均匀地径向排放流体，也改善了这种效果。
根据本发明的实施例，出口管道的中心轴线相对于转子的中心轴线垂直地、例如径向地在朝向至少一个出口的方向上移位。
在本发明的实施例中，出口管道的内部体积与排放的流体在流动方向上的体积成比例地增加。
根据本发明的实施例，定子成形为管状元件。
在本发明的实施例中，定子开口布置成在流动方向上径向地邻近转子的排放元件并且在转子的排放元件外部。
根据本发明的实施例，定子开口沿定子的整个周缘分布，以提供对称的流体排放流。
在本发明的实施例中，转子的混合元件是在转子的旋转方向上具有弯曲或成角度的后表面的突起。
根据本发明的实施例，所述转子的混合元件沿着转子的基本上整个纵向延伸部分布。
在本发明的实施例中，转子的排放元件是在流动方向上弯曲或成角度的突起。
根据本发明的实施例，定子在径向方向上由排放空间包围，该排放空间由壳体的内壁、转子的排放端和定子限定。排放空间经由至少一个出口与出口管道连通，其中，在操作期间，迫使流体通过定子开口并且以半圆形流的形式在排放空间中朝向至少一个出口和出口管道流动。
根据本发明的装置的另外有利实施例和本发明的另外优点从实施例的详细描述中显现。
附图说明
现在为了示例目的将借助实施例并参考附图来更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了本发明的第一较佳实施例的示意性轴向剖视面；
图2示出了本发明的第一较佳实施例的示意性局部剖视面；
图3示出了在垂直于转子和轴的中心轴线的方向上的混合设备和出口开口的示意图；
图4示出了在沿着转子和轴的中心轴线的延伸部的方向上的混合设备的示意性剖视图；
图5示意性地示出了根据本发明的混合设备的壳体的外部。
具体实施方式
在附图中，类似或相应的元件用相同的附图标记标示。通常，在附图中，箭头指示流体在混合设备中流入和流出混合设备的方向。
为了本公开的目的，术语“纵向”是指本体、部件或元件沿其最大延伸的方向。此外，当术语“纵向”与轴或类似物的轴线结合使用时，纵向轴线对应于轴或类似物的旋转轴线。
首先参考图1，混合设备10包括壳体12，其中，其内部被称为均化室或混合室14，其均具有入口管道16，该入口管道16具有进入混合室14的入口18。此外，混合设备10包括出口管道20和转子24，该出口管道20具有自混合室14的出口22，该转子24布置成与来自入口开口18的流动方向成轴向并横向于流向出口22的流动方向。
如图5所示，在本发明的该实施例中，壳体12较佳地为圆筒形、壳形或螺旋形的设计。壳体12还设置有端部或端盖26。端盖26包括用于转子24的轴28的基本上中心的开口，具有必要的密封，并且可能包括用于轴28的的承载件。
如上所述，壳体12的大致圆筒形的壁设置有入口18和出口22。较佳地，入口开口18的形状使得中心轴线和对称轴线与转子24和轴28的中心轴线RR同心。
在本发明的一些实施例中，出口22被成形为如图3所示的矩形。图3在垂直于转子24和轴28的中心轴线RR的方向上示意性地示出了混合设备10和出口22。
根据本发明的较佳实施例，出口管道20被成形为使得出口管道20的中心轴线Rou相对于转子24的中心轴线RR在朝向出口22的方向上径向地位移，并且使得出口管道20的内部容积与排出的流体的容积成比例地增加。
因此，转子24安装到混合室14中的轴28，并与驱动轴28一起旋转。轴28由诸如电动马达的马达驱动。转子24具有围绕转子并沿其纵向延伸部布置的多个混合元件32。
此外，转子24包括布置有排放元件36的排放端34，排放元件36用于相对于转子24的中心轴线RR在基本径向的方向上朝向出口22和出口管道20排放流体。
混合元件32的目的是引起流体或介质中的湍流，从而获得流体或介质的均质化或混合，并且避免例如气体与介质分离。然而，如本领域技术人员所意识到的，混合元件32的形状和设计以及它们的数量和相对于壳体的内壁、相对于入口开口在转子上的确切位置，取决于待处理的一种或多种介质、一种或多种介质的稠度、介质的气体含量、通过混合室的体积流量、添加到一种或多种介质中的气体量，提及几个影响参数。除了引起湍流之外，混合元件还引起介质朝向转子的端部流动通过混合室，例如，其中一种或多种介质的流速尤其可以借助转子的转速来调节。
根据某些实施例，混合元件32可沿转子24的纵向延伸部以逐渐移位的方式分布，使得混合元件32的每行相对于转子24的中心轴线RR以倾斜的方式布置。此外，在某些实施例中，混合元件32是在转子24的旋转方向上具有弯曲或成角度的后表面的突起，而排放元件36是在流动方向上弯曲或成角度的突起。
定子38布置在混合室14的与出口22相邻的端部处。定子38包括多个定子开口40，这些定子开口40布置成在流动方向上(由箭头表示)径向地邻近转子24的排放元件36并在转子24的排放元件36的外部。
较佳地，定子38成形为设置在壳体内部的管状元件，例如作为***衬里或借助例如螺栓或螺钉附连到壳体。定子38和定子开口40的重要目的实质上是用作混合室14内的混合区域的端部，并当进入或流动通过定子开口40时阻止或防止排放流体的切向运动。
现有技术混合装置中的普遍问题是由介质中的剩余旋转引起的流出或排放期间气体与介质分离，因为例如与液体或浆悬浮液相比，离心力对气体的作用不同。当气体与浆悬浮液混合时，这是明显的问题。
现在转到图4，其示出了在沿着转子24和轴28的中心轴线RR，即，附图中指出的转子24的中心轴线RR的延伸部的方向上的混合设备的示意性剖视图。如图4所示，定子38在径向方向上被排放空间42包围，该排放空间42经由定子开口40与混合室14连通，并且经由出口22与出口管道20连通。
排放空间42由壳体12的内壁44、转子24的排放端34和定子38界定。在图4中，介质的流动用箭头B、C和D表示。箭头B示出了介质在混合室14中的流动，其中转子24的旋转引起介质的湍流和旋转，从而使例如气态介质和浆悬浮液的介质均质化和混合。箭头C示出了通过定子开口40的介质的排放，而箭头D示出了遵循壳体12的内壁44朝向出口22，然后进一步到达出口管道20的半圆形的介质流。如图4所示，排放空间42的体积和宽度(视为定子38与壳体12的内壁44之间的距离)在流动方向上增加。
本发明不应被认为限于所示实施例，而是可以由本领域技术人员以很多方式进行修改和替换，而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于混合流体的混合装置(10)，包括：
壳体(12)，所述壳体具有混合室(14)，至少一个入口开口(18)与所述混合室(14)连通，所述入口开口(18)使流体能够被馈送到所述混合室(14)中，
驱动轴(28)，所述驱动轴能连接到驱动装置，以在操作中使所述驱动轴(28)旋转，
至少一个出口(22)，所述至少一个出口设置在壳体(12)中并且与所述混合室(14)连通，所述至少一个出口(22)与出口管道(20)连通，以能够排放混合流体；
转子(24)，所述转子布置在所述混合室(14)中，所述转子适于连接到所述驱动轴(28)以与所述驱动轴(28)一起旋转，所述转子(24)具有中心轴线(RR)，所述中心轴线延伸通过所述混合室(14)并与所述驱动轴(28)同心，所述转子(24)包括围绕所述转子(24)并沿其延伸部布置的混合元件(32)，其中，所述转子(24)包括布置有用于径向地排放流体的排放元件(36)的排放端(34)；以及
定子(38)，所述定子布置在所述混合室(14)中，所述定子包括多个定子开口(40)，所述定子开口(40)允许由所述转子(24)的所述排放元件(36)排放的混合流体从所述混合室(14)径向地通过所述定子开口(40)，并且进一步朝向所述至少一个出口(22)流动，从而防止了排放的流体的切向运动。
2.根据权利要求1所述的混合设备，其特征在于，所述壳体(12)中的所述出口管道的中心轴线(Rou)相对于所述转子(24)的中心轴线(RR)在朝向所述至少一个出口(22)的方向上垂直地移位。
3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述出口管道(20)的内部容积与排放的流体在流动方向上的容积成比例地增加。
4.根据前述权利要求中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述定子(38)成形为管状元件。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的混合设备，其特征在于，所述定子开口(40)布置成在流动方向上径向地邻近所述转子(24)的所述排放元件(36)并且在所述转子的所述排放元件的外部。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的混合设备，其特征在于，所述定子开口(40)沿着所述定子(38)的整个周缘分布，以提供对称的流体排放流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述转子(24)的所述混合元件(32)是在转子(24)的旋转方向上具有弯曲或成角度的后表面的突起。
8.根据前述权利要求中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述转子(24)的所述混合元件(32)沿着所述转子(24)的基本上整个纵向延伸部分布。
9.根据前述权利要求中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述转子(24)的所述排放元件(36)是在流动方向上弯曲或成角度的突起。
10.根据前述权利要求中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述定子(38)在径向方向上由排放空间(42)环绕，所述排放空间(42)由所述壳体(12)的内壁(44)、所述转子(24)的所述排放端(34)和所述定子(38)界定，所述排放空间(42)经由所述至少一个出口(22)与所述出口管道(20)连通，其中，在操作期间，迫使流体通过所述定子开口(40)并且以半圆形流的形式在所述排放空间(42)中朝向所述至少一个出口(22)和所述出口管道(20)流动。
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