CN1459328A - 粉体和液体的混合装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体和粉体的混合装置及其混合方法，所述混合装置及其混合方法能防止粉体和液体混合时发生“堵塞”和“结块”，混合均匀且能连续以要求的浓度进行混合。根据本发明，使粉体10相对圆筒状容器1内的中心部分的区域作定量自由落下，液体在圆筒状容器1的下部圆筒部4处，从沿周向设置的喷出孔12喷出，由喷射流与落下途中的粉体进行混合。

Description

粉体和液体的混合装置及其方法

                                技术领域

本发明涉及一种粉体和液体混合装置及其方法，所述粉体和液体混合装置及其方法在将粉体与液体混合时，尤其是在液体为溶剂的情况下，可以防止粉体因液体不能浸透到粉体形成的凝聚体的内部而变为“粉块”或者“粉团”这样的未溶解物，使粉体均匀且连续地混合于液体。

                                背景技术

根据以往的技术，可以进行将粉体相对液体进行连续混合的作业，但是，尤其在液体为溶剂的场合下，会发生粉体块仅其周围被溶解，液体不能浸透到粉体内部、从而形成所谓“粉块”或者“粉团”这样的未溶解物，无法将粉体相对液体作均匀混合的情况。因此，由于未溶解物的存在，混合精度不能始终保持稳定，产生各种各样的问题。为了解决该问题，人们提出了各种方法及装置。

作为将粉体与液体连续混合的手段，日本特开昭61-238329号公报披露了一种“聚合物的溶解方法”。如图4所示，采用该种溶解方法，在使处于微粒状态的固体聚合物20从容器21自由落下的同时，在容器21的下方一侧配置与自由落下方向交叉的喷射水流22。一旦该喷射水流22捕捉到从容器21落下的固体聚合物20，即同时使所述捕捉到固体聚合物20后的喷射水流22与配置于收纳有混合后的溶液23及固体聚合物20的容器25内的倾斜板24相碰撞，藉此，来防止“粉团”等上述未溶解物的发生，使固体聚合物20与水混合在一起。

然而，使用该种“聚合物的溶解方法”，为捕捉落下的固体聚合物，必须过量地使用喷射水流的水量，因此，只能进行低浓度的混合。此外，由于喷射水流在倾斜板上碰撞，一旦水滴向周围飞散，则飞散的水滴或雾具有漏出外部的危险。

日本专利特开平8-283418号公报披露了一种“水溶性高分子粉末的溶解方法”。根据该种溶解方法，溶解容器内设置有搅拌用的高速回转叶片，在转动高速回转叶片对溶剂进行搅拌时，将一定量的水溶性高分子粉末在短时间内投入其中，投入终了后升温，使水溶性高分子粉末溶解。

根据该种方法，必须在使一定量的水溶性高分子粉术溶解后，再溶解一定量的水溶性高分子粉末，很难连续地进行高分子粉末的溶解。

日本专利特开平7-22918号公报披露了一种“液体及其他物质的混合方法及其混合装置”。如图5所示，根据该混合方法及其混合装置，在可形成真空状态的混合容器30内设置有在水平面内回转的回转板31，用真空泵32使混合容器30内达真空状态，通过液体供给管33向该回转板31的回转中心附近供给液体，通过回转板31的离心力将该液体呈薄膜状展开。从料斗34徐徐落下的粉体35扩展在该薄膜状展开的液体上面，由于作用于液体和粉体的离心力不同，产生相互摩擦切断，同时进行混合。此外，在回转板外侧设置有滞留环36，强制接住投射在离心方向上的液体和粉体的混合液，使混合液从滞留环36落下于混合容器内。

通根据这种方法及其装置，如过度提高回转板的转速，则液体无法呈薄膜状展开，因此，相反由于液体或粉体落到回转板上，导致液体和粉体飞散这一事态。此外，需要将混合容器内设置成真空状态，需要驱动回转板回转的驱动马达，以及滞留环等部件，这使得装置大型化。

此外，如图6所示，需要使用这样的装置：使液体42沿漏斗状混合装置40的内周面螺旋状流出，将粉体41落在液体42上，进行粉体41和液体42的混合。在这种情况下，籍由降低液体的溶解能力，以防止“粉块”和“粉团”的发生。因此，需要降低液体温度的装置。此外，因为使液体溶解能力降低了，为使液体浸透到粉体块内部，需要加长粉体和液体混合接触的距离和混合时间。

在本申请的申请人的日本专利特开2000-328346号公报中，披露了一种“丙烯腈系聚合物纺丝用原料的调节方法”。根据这种调节方法，系在混合室内，连续的混合液体粉体状的丙烯腈系聚合物和作为溶剂的液体，以使其浆料化。如图7所示，该调节方法是通过使液体常时润湿形成于混合室45的上部的将聚合物投入口46的内壁表面48，使聚合物从聚合物投入口46落下，进行供给，同时，从设置在混合室45的周壁上的多个小口径喷嘴47，以至少2个以上的方向，将液体吹向混合室内，连续地进行聚合物和液体的混合。

根据该调节方法，籍由将投入口内壁表面48作成为润湿壁，可以防止因从聚合物投入口46供给的向上飞散的聚合物微粉附着在投入口的内壁表面48上，蒸发或飞散的溶剂液体粘附于附着的聚合物粉末，而发生“粉块”的现象。此外，从小口径喷嘴47吹入的液体不会集中于1点(中心点)，而是作多方向分散吹入，抑制了飞散的液体之间的冲撞，可以改善分散的效果。

然而，该公报披露的混合装置的构成形成为开放了混合室45上部的聚合物投入口，而且，形成为从聚合物投入口46上方设置的输送装置直接将聚合物投入到混合室45内的结构。因而，使用该混合装置的结构，在混合室内投入的聚合物向上飞扬，聚合物向混合室的外部飞散，或难以使投入后落下的聚合物集中供给于混合室的中心部分所在的区域，这使得从喷嘴喷射的液体难以和聚合物进行均匀的混合。

                           发明内容

本发明是对前述日本专利特开2000-328346号公报所披露的技术进行改进，以提供一种可以所需的浓度，进行连续均匀混合的混合装置及混合方法，所述混合装置及混合方法能在粉体和液体混合时，防止“粉块”或者“粉团”的发生，且以所需的浓度连续、均匀地进行混合。

本发明的目的由本申请的权利要求1～6所记载的内容实现。

即，本申请的权利要求1的发明的特征在于，该液体和粉体的混合装置包括：轴心沿垂直方向、其上端设有闭塞部、其下端设有流出口的圆筒状容器，设置于沿该圆筒状容器的周向的周面上、朝向所述圆筒状容器的内部空间的多个喷出孔，与所述各个喷出孔连接的液体供给部，及具有在上述圆筒状容器内与所述圆筒状容器的轴心同芯状的下部开口部、且从位于上述喷出孔的上方部位的所述下部开口部连续、定量使粉体自由落下的管路。

根据本发明，可将从液体供给部供给的液体从设置于圆筒状容器的周向的多个喷出孔向圆筒状容器的内部喷射，使粉体从设置于该喷出孔上方部位的管路的下部开口部，连续定量自由落下在喷射有上述液体的区域。

由此，从管路中连续定量自由落下的粉体，和自由下落在圆筒状容器中心部分区域而成为喷射流的液体相冲撞，使该液体和粉体连续的混合。即使粉体成块状从管路自由落下，粉体块状籍由从各方向喷射的喷射流而崩坏，也不会发生“粉块”或“粉团”等不溶解物或者未分散的块状物，从而可使液体对粉体均匀混合。作为管路的形状，并不局限于圆筒状，也作成其断面形状为半圆形、多边形和矩形等的形状。此外，断面形状可以形成沿管路的长度方向上变化的结构。但是，有必要将管路的下部开口部的断面形状设置为圆形形状。

通过在和管路连接的通路上设置螺杆运送装置等输送手段，由该输送手段能连续而定量的供给粉体，使粉体从管路连续、定量的落下。此外，可以在管路的下端部分设置公知的连续定量的供给机构。也可以使用其他的螺杆运送装置以作为连续定量供给粉体的输送手段。又，也可在管路上方开口，藉此，使管路内的空气流从上方开口部流向下部开口部流动，供给至管路内的粉体由来自管路上方开口的空气流，被从下方开口处排出。供给至管路内的粉体，其一部分从管路上方的开口处飞散，由于圆筒状容器的上端设置有闭塞部，能可靠防止飞散的粉体泄漏至圆筒状容器的外部。

如果调节喷射液体的量和连续自由落下的粉体量，就能制造所要求浓度的混合液。进一步，可以将连续混合的混合液从圆筒状容器的流出口连续送出到下一个工序的处理装置中。

从喷出孔喷出的喷射流的方向最好是水平方向或者较水平方向向下方倾斜的方向。

本申请的权利要求2的发明系这样一种粉体和液体的混合装置，所述粉体和液体的混合装置系在权利要求1的方案上再包括：由圆筒状容器包覆管路的大直径的上部圆筒部，配置有喷出孔的小直径的下部圆筒部，连接上述上部圆筒部和下部圆筒部之间、具有倒台锥形内侧面的连结部，形成于上述连结部和下部圆筒部的连接部近旁、且连接于上述液体供给部上的多个喷嘴；使上述下部圆筒部的内径大于上述下部开口部的内径。

根据本发明，由于在限定圆筒状容器的形状的同时，在连结部和下部圆筒部的连接部近旁设置多个切口，使来自液体供给部的液体从该切口流出，藉此，可使下部圆筒部的内壁成为润湿壁。通过使下部圆筒部的内壁成为润湿壁，液体能够将附着在下部圆筒部的粉体冲刷洗去。作为切口，可以是在下部圆筒部的周向上具有一定长度形状的切口，并将其在周向上配置多个构成；也可在前述连接部近旁沿周向设置多个小孔构成。作为连结部，其具有锥形形状，其内侧面为倒台锥形。又，在连结部的下端部和下部圆筒部上端部之间形成有间隙，液体能从该间隙中流出。此外，切口既可以设置在下部圆筒部的上端部近旁，也可以设置在连结部的下端部近旁，或者在这两个方向上设置。

在本发明中，使用了“切口”这一术语，但这里使用的“切口”并不局限于具有一定幅度和一定长度的开口形状，也可包括如上所述的、为使下部圆筒部成为润湿壁而能够流出液体的所有开口部。此外，为将壁润湿而流下的液体只要能使下部圆筒部充分润湿即可，不必过量流下。

本申请权利要求3的发明系这样一种粉体和液体的混合装置，所述粉体和液体的混合装置系在权利要求1或2的方案中再包括：形成于上部圆筒部的上端部近旁的周向上、连接液体供给部的多个上部切口。

根据本发明，在上部圆筒部连结部的上端部分近旁设置有多个上部切口，通过使来自液体液体供给部的液体从该上部切口流出，可将上部圆筒部的内壁、连结部的内壁及其下部圆筒部的内壁分别作为润湿壁。

通过将圆筒状容器的内壁全部作成为润湿壁，液体能将附着在圆筒状容器的内壁表面的粉体冲刷洗去。作为切口，可以是在上下部圆筒部的周向上具有一定长度形状的切口，既可以通过在周向上配置多个切口，也可通过沿周向设置多个小孔。此外，在覆盖圆筒状容器的闭塞部件和上部圆筒部的上端之间形成有间隙，液体能从该间隙流出。

在本发明中，使用了“切口”这一术语，但这里使用的“切口”并不局限于具有一定幅度和一定长度的开口形状，也可包括如上所述的、为使下部圆筒部成为润湿壁而能够流出液体的所有开口部。此外，为将壁润湿而流下的液体只要能使下部圆筒部充分润湿即可，不必过量流下。

本申请权利要求4的发明系这样一种粉体和液体的混合装置，所述粉体和液体的混合装置系在权利要求1-3的任一项所述的方案中，在使从多个喷出孔喷出的喷射流互不干涉的方向上设置喷出孔。

根据本发明，通过以从各喷出孔喷射的喷射流互不干涉的状态喷射，可以防止因喷射流之间冲撞而形成雾，以及喷射流之间因冲撞而飞散的情况发生。作为互不干涉状态的喷射，可以是能使得各喷射流成互不干涉的状态以适宜的方向喷射，如各喷射流以3维的螺旋状态喷射，或者以上下方向分离喷射等。

此外，粉体最好从管路中自由落下于由从各喷出孔喷出的喷射流所形成的区域内，作为从喷出孔喷出的喷射流的方向最好是水平方向或者较水平方向向下方倾斜的方向。

本申请权利要求5的发明系这样一种粉体和液体的混合方法，所述粉体和液体的混合方法的特征在于，使粉体从上方连续、定量地自由落下于其轴心朝向垂直方向的圆筒状容器的中心部分区域上方，在上述粉体落下途中区域，使多股喷出液体同时从上述圆筒状容器的周面向着该圆筒状容器的轴心方向喷射。

根据本发明，圆筒状容器内液体从多个喷出孔同时喷射，在喷射的液体所集中的区域中，粉体从圆筒状容器的上方连续、定量地自由落下，藉此，可以连续、均匀地制造一定浓度的混合溶液。并且，即使粉体成块状落下，喷射流也能使该块状崩坏，因此不会发生出现“粉块”或者“粉团”等未溶解物的现象，而能够连续制造均匀的混合液。

本申请权利要求6的发明系这样一种粉体和液体的混合方法，所述方法系在权利要求5的混合方法中，使液体在所喷射液体的喷射流之间互不干涉的方向上喷射。

根据本发明，籍由使从各喷出孔喷射的喷射流以互不干涉的状态喷射，能够在防止喷射流之间冲撞而产生雾或者液体飞散的状态下，使液体和粉体混合。作为在互不干涉的状态下的喷射，只要各喷射流能成互不干涉的状态，可以以适宜的方向进行，如各喷射流可以是三维螺旋的状态喷射，以及以分离的上下方向喷射等。

又，从管路自由落下的粉体最好落在籍由从各喷出孔喷射的喷射流形成的区域内，作为从喷出孔喷出的喷射流的方向，最好是水平方向或者较水平方向向下方倾斜的方向。

                         附图说明

图1为本发明的整体概略图。

图2为另一实施例的整体概略图。

图3为喷射流示例图。

图4为现有技术的示例图。

图5为其他现有技术的示例图。

图6为其他现有技术的示例图。

图7为现有技术的示例图。

图中，1为圆筒状容器，2为上部圆筒部，3为连结部，4为下部圆筒部，5为管路，5a为下部开口部，6为供给管，7为粉体投入口，8为螺旋输送装置，9为驱动马达，10为粉体，11为液体供给部，12为喷出孔，12a为喷出流，13为切口，14为上部切口，16为闭塞部，17为流出口，20为固体聚合物，21为容器，22为喷射水流，23为液体，24为倾斜板，25为容器，30为混合容器，31为回转板，32为真空泵，33为液体供给管，34为料斗，35为粉体，36为滞留环，40为漏斗状混合装置，41为粉体，42为液体，45为混合室，46为聚合物投入口，47为小口径喷嘴，48为内壁面。

                               具体实施方式

以下，结合附图，具体说明本发明的较好实施方式。

图1表示本申请实施例的概略图。从粉体投入口7投入的粉体10，通过供给管6内的螺旋输送装置8，连续地输送一定量的粉体10。籍由控制装置可以控制回转的驱动马达9对转速的控制，来控制如图所示的螺旋输送装置8，藉此能够控制粉体10的输送量。

作为在供给管6内定量连续地供给粉体10的输送手段，并不局限于螺旋输送装置，也可以使用带式输送装置、刮板输送装置和气流式输送装置等现有的搬运手段。此外，作为连续定量自由落下的手段，还可以在管路5的下端部处设置旋转阀门等定量供给手段。

粉体10从供给管6排出供给至管路5内，粉体10经由与圆筒状容器1的轴心同心状配制的下部开口部5a，在圆筒状容器1内自由落下。此外，管路5的上方开口，由此，使管路5内的空气流从上方的开口部流向下部开口部，来自管路上方开口部的空气流将管路内所供给的粉体从下部开口部排出。即使供给至管路内的粉体从管路上方的开口部分飞散，由于圆筒状容器1的上端设置有闭塞部16，也能可靠地防止飞散的粉体泄漏至圆筒状容器1的外部。

圆筒状容器1的下部圆筒部4的一部分外周面被液体供给部11覆盖，如图所示，液体供给部11通过供给管路供给液体。此外，在液体供给部11所覆盖的下部圆筒部4的周向上，在周面设置有喷出孔12，从液体供给部11供给的液体成为从喷出孔喷射出的喷射流12a，如图3所示，在与下部圆筒部4的中心同心的假想圆的切线方向上喷射。使其在下部圆筒部4的轴心方向上，通过上下分离的位置喷射，以使各喷射流12a不相互干涉。假想圆的半径可以相应于混合粉体10的粉体半径、喷出孔的设置数、喷出孔12的内径等选择适宜的尺寸。通过喷射流不互相干涉，能够防止因喷射流冲撞而形成雾的发生以及液体的飞散。尤其是，液体飞散时，使液体附着于管路5的下端部，可能会发生粉体10固定在管路5的下端部，而通过使喷射水流不互相干涉，能够防止该事态的发生。

又，规定各喷射流12a的喷射方向，以使各喷射流12a不相互干涉，且能够使喷射流之间产生适当的相互冲突。在本发明中，当然也包含使喷射流之间互相冲撞的情况。在该种情况下，为了使因喷射流的冲撞而产生的雾或者飞散的液体不附着在管路5上，有必要使管路5的下端位置比喷射流的冲撞位置高。

各喷射流12a的喷出方向最好是从水平方向向下喷出的方向，在本发明中，并不是说，喷射流的喷出方向不能作成水平方向或水平方向向上的方向，各喷射流12a的喷出方向当然可以包括任意的方向。

可使位于液体供给部11的液体从设置于连结部3与下部圆筒部4的接合部近旁的切口13流出。通过液体从切口13的流出，能够使下部圆筒部4的内壁表面成为润湿的壁。作为切口13，可由多个周向配置细长开口形状而构成；也可在周向配置多个小孔，形成数列构成；也可将连接部3的下端部外径作成小于下部圆筒部4的内径，且该下端部的一部分***下部圆筒部4内，藉此，在上述下端部和下部圆筒部4的上端部之间形成间隙而构成。总之，只要是能籍由从切口13流出的液体，使下部圆筒部4的内壁面成为润湿壁，该种形状就能够使用。

此外，如图2所示，使上部圆筒部2的上端部也形成被液体供给部11覆盖的结构，在该液体供给部11所覆盖的上部圆头部2所处部位的上部形成有切口14，液体从该上部切口14流出至上部圆筒部2的内壁面，使连结部的内壁表面以及下部圆筒部4的内壁表面成为润湿壁。

作为上部切口14的结构，可由多个周向配置细长开口形状而构成；也可在周向配置多个小孔，形成数列构成；也可在上部圆筒部2和闭塞部16之间形成间隙的结构。此外，作为液体供给部11，形成可分割为由覆盖上部切口的液体供给部和覆盖下部圆筒部的液体供给部的结构。

其次，对粉体10和液体的混合作用加以说明。供给管6内的螺旋输送装置8定量、连续的输送由图中未示的料斗等所供给的粉体10。粉体10从供给管6的端部排出后，由管路5引导，自由下落在圆筒状容器1的轴心中心部分区域。自由落下途中的粉体10与从设置于下部圆筒部4上的多个喷出孔喷射出的液体喷射流发生冲撞，进行均匀混合。此时，如图3所示，粉体10即使存在块状等的场合，由于喷射流纵横通过下落区域，喷射流也能将该块状击坏，使得粉体10和液体能够进行均匀的混合。

此外，落下途中附着于下部圆筒部4的内壁表面上的粉体10，受到从切口13或者上部切口14流出的液体的冲刷，从流出口17，和混合液一起供给至外部部件。根据本发明中，能够连续混合粉体和液体以得到一定的浓度混合液。落下的粉体块在混合过程中，喷射流将该块状崩坏，能够有效防止“粉团”或者“粉块”等未溶解物的发生。

以下，用更具体的实施例来具体地说明本发明。

[实施例]

以50kg/min的流量，使聚丙烯腈纤维用聚合物粉体从管路5自由落下，将35℃的二甲基乙酰胺以200kg/min的流量，从喷出孔12喷出，进行混合。结果是浆料中不存在“粉块”。

[比较例]

使用如图6所示的漏斗状混合装置，在与实施例中的同样条件下，将聚丙烯腈纤维用聚合物粉体与二甲基乙酰胺混合。得到的浆料中，“粉块”的发生比率为10个/min。

Claims (6)

1、一种粉体和液体的混合装置，其特征在于，所述装置包括：

轴心朝向垂直方向、其上端设有闭塞部、其下端设有流出口的圆筒状容器，

设置于沿该圆筒状容器的周向的周面上、朝向所述圆筒状容器的内部空间的多个喷出孔，

与所述各个喷出孔连接的液体供给部，和

具有在上述圆筒状容器内与所述圆筒状容器的轴心同芯状的下部开口部、且从位于上述喷出孔的上方部位的所述下部开口部连续、定量使粉体自由落下的管路。

2、如权利要求1所述的粉体和液体的混合装置，其特征在于，所述装置还包括：由圆筒状容器包覆管路的大直径的上部圆筒部，

配置有喷出孔的小直径的下部圆筒部，

连接上述上部圆筒部和下部圆筒部之间、具有倒台锥形内侧面的连结部，

形成于上述连结部和下部圆筒部的连接部近旁、且连接于上述液体供给部上的多个切口；

使上述下部圆筒部的内径大于上述下部开口部的内径。

3、如权利要求1或2所述的液体和粉体的混合装置，其特征在于，所述装置包括形成于上部圆筒部的上端部近旁的周向上、连接液体供给部的多个上部切口。

4、如权利要求1至3所述的液体和粉体的混合装置，其特征在于，所述装置在使从多个喷出孔喷出的喷射流互不干涉的方向上设置喷出孔。

5、一种粉体和液体的混合方法，其特征在于，

使粉体从上方连续、定量地自由落下于其轴心朝向垂直方向的圆筒状容器的中心部分区域上方，

在上述粉体落下途中区域，使多股喷出液体同时从上述圆筒状容器的周面向着该圆筒状容器的轴心方向喷射。

6、如权利要求5所述的粉体和液体的混合方法，其特征在于，使液体在所喷射液体的喷射流之间互不干涉的方向上喷射。

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