[发明专利]用于混合和泵送的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于混合和泵送的设备。设备具有布置在壳体中用于实现混合和泵送的剪切转子、定子以及叶轮。

背景技术

现今存在一定数量的技术用于材料和液体的连线混合。材料的实例包括呈例如粉末形式或粒状形式的颗粒，以及具有的粘性显著高于混合的液体的液体。连线混合是指将材料连续地引入该材料将与其混合的液体流中。液体流典型地由泵生成，并且引入流中的材料必须与液体充分地混合。混合可包括材料完全地或部分地溶解于液体中。在任一情况下，引入到流中的材料在其引入之后作为液体的一部分输送。

混合通常被液体流的流速影响，这意味着必须考虑混合装备和泵送装备两者的设计，以便获得充分的混合。

在一定数量的专利文献中公开了具有用于既混合又泵送液体和材料的装备的设备，例如，在US4660990、US4850704、US5322357和US2004/0223407中。

公开的设备成功地实现液体和材料的混合和泵送。然而，它们相当庞大，并且它们关于需要混合的宽范围的过程中的使用不是非常通用的。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的上文识别的局限性中的一个或更多个。具体而言，目的在于提供一种实现液体和材料的充分混合，以及液体、材料及它们已经混合之后的液体和材料的有效给送的设备。

为了达到这些目的，提供了一种用于混合和泵送的设备。设备包括：具有用于接收和排出液体和材料的入口和出口的壳体；围绕中心轴线布置在壳体中并且连接于驱动单元的剪切转子；定子，其固定地布置在壳体中并且包绕剪切转子的外周，使得环形空隙形成在剪切转子与定子之间，其中液体和材料在驱动单元被致动时经过环形空隙并且通过定子中的开口，从而实现液体和材料的混合；以及叶轮，其围绕中心轴线可旋转地布置在壳体中并且连接于驱动单元，使得叶轮在驱动单元被致动时将液体和材料从入口经由环形空隙经由定子中的开口泵送至出口。设备还包括回流导管，其构造成使经由环形空隙和定子中的开口泵送的液体和材料的一部分返回至入口。这意味着已经混合的液体和材料的一部分(即，液体和材料的混合物的一部分)返回至入口。

提供的设备是有利的，因为其依靠剪切转子、定子和叶轮容易地用作执行混合和泵送两者的单个单元。这使得设备通用，因为其可在宽范围的不同过程中容易地使用。此外，回流导管有助于在宽范围的不同过程中使用，因为不需要外部器件来确保在入口处适当接收未混合的液体和材料，因为使混合的液体和材料的一部分返回至入口典型地具有返回部分朝向入口推动或拉动未混合的材料和液体的效果。在该背景下，混合的液体和材料是指已经穿过设备的液体和材料，而未混合的液体和材料是还未穿过设备的液体和材料。

对于设备，泵送具体由叶轮执行。然而，有可能给予转子一形状，使得其有助于泵送。对应地，叶轮可在一定程度上有助于混合液体和材料。尽管如此，叶轮的主要功能仍是泵送，其包括生成从壳体的入口到出口的液体和材料的流。因此，叶轮朝向入口吸收液体和材料，经过实现混合的环形空隙和定子中的开口，并且至排出现在混合的液体和材料的出口。

壳体可包括又一个出口，回流导管连接于该又一个出口用于接收液体和材料的一部分以返回至入口，同时液体和材料的剩余部分经由出口传送。作为备选或此外，回流导管可连接于壳体的出口，并且可包括沿朝向入口的方向传送液体和材料的一部分的第一分支，以及沿另一个方向传送液体和材料的剩余部分的第二分支。

回流导管可构造成使由叶轮泵送的液体和材料的少于三分之一返回至入口。当然，使多于三分之一返回也有可能。然而，使多于三分之一返回似乎并未将未混合的液体和材料的给送改进到任何较大的程度，即使这可为如此。由叶轮泵送的液体和材料为经由环形空隙和定子中的开口泵送的相同液体和材料。

剪切转子和轮叶可布置成围绕水平几何轴线旋转。此外，设备可包括水平地布置的传动轴，其将剪切转子和叶轮连接于驱动单元。这些特定布置改进了具体是材料的给送。

设备可包括布置成将液体传送至入口的液体导管，以及布置成将材料传送至入口的材料导管，其中回流导管连接于材料导管，使得材料导管中的材料的流动由通过回流导管返回的液体和材料的部分促进。

材料导管可包括外导管、内导管和形成在外导管与内导管之间的室，内导管布置成传送材料，并且回流导管连接于室，使得室可接收由回流导管返回的液体和材料的部分，室包括包绕内导管的出口的至少一部分的开口，使得通过回流导管返回的液体和材料穿过开口并且与来自内导管的材料接触，并且从而输送来自内导管的材料。该特定实施例的有利之处在于其提供材料的相当有效的给送。