用于混合和计量化学物质的混合和计量装置

摘要

一种用于混合和计量液体化学物质的混合和计量装置，包括循环泵、盘管、阻尼管、至少两个计量泵和下落管，所述循环泵具有吸入口和压力口，所述盘管的容积大小使得在所述装置中计量的化学物质具有用于化学反应的足够的停留时间，所述阻尼管引导循环流离开所述盘管，所述阻尼管中形成有从所述盘管出口到计量管的阻尼点，该计量管设置在所述阻尼管和所述循环泵的吸入口之间，所述下落管连接于所述阻尼管并且具有所述混合和计量装置到真空装置的真空法兰。

说明书

技术领域

本发明涉及液体化学物质的混合和计量，以及在真空条件下获得液体 反应产物。

发明内容

本发明的目的在于提供用于在真空条件下混合和计量化学物质的混合 和计量装置，该混合和计量装置能够安全地执行混合和计量步骤，并且在 不稳定条件下（具体地，在倾斜位置和运动过程中）也能满足要求。

为了达到上述目的，本发明公开了一种用于混合和计量液体化学物质 的装置，该装置包括循环泵、盘管（pipe coil）、阻尼管（choke tube）、 至少两个计量阀和下落管，所述循环泵具有吸入口和压力口，所述盘管的 容积大小使得在所述装置中计量的化学物质具有用于化学反应的足够的停 留时间，所述阻尼管引导循环流从所述盘管中离开，该阻尼管形成有从所 述盘管出口到计量管的阻尼点，该计量管设置在所述阻尼管和所述循环泵 的吸入口之间，所述下落管连接于所述阻尼管并且具有所述混合和计量装 置到真空装置的真空法兰。在本发明的混合和计量装置中，化学物质以循 环流来计量，该循环流的体积容量的大小使得被计量的化学物质具有用于 化学反应的足够的停留时间，循环流在阻尼点流下，液体反应材料中的反 应材料流在所述阻尼点处从所述循环流中被吸出。本发明的装置能够在真 空和不稳定条件（具体地，在倾斜位置和运动过程中）下执行化学物质的 混合和计量任务。

根据本发明的混合和计量装置的一个优选实施方式，其特征在于，所 述盘管设置为竖直地站立，并且具有设置在所述盘管底部的输入（input） 和设置在所述盘管顶部的输出（output），所述阻尼管引导所述循环流从所 述盘管的出口流出所述盘管，并向下流入计量管，该计量管水平地设置在 所述阻尼管和所述循环泵的吸入短管之间，并且所述下落管连接于所述阻 尼管的设置为高于所述盘管高度的一端，所述下落管的下端包括用于连接 所述混合和计量装置与真空装置的真空法兰。通过所述盘管的直立布置以 及所述阻尼管和所述下落管相对于所述阻尼管的特殊布置，本发明的所述 装置的一个优点是在不稳定操作、倾斜布置或所述装置的运动过程中（例 如当所述装置安装在车辆上时）不易于改变方向。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述计量阀无衬垫（glandless），并且为波纹管阀的形状。这种计量阀特别 适用于控制液体化学物质。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述循环泵为旋转泵，因此确保了泵的有效流量对于化学物质来说是平稳 的。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述盘管为曲流型（meander type）的直立平面盘管（flat tube coil），因此 在不使得所述盘管容积减小的情况下使所述盘管所需要的空间减小。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述阻尼管在T形管处通过法兰短管（flange stub）连接于所述盘管的流出 法兰（outflow flange），所述循环流引入所述T形管中，以使得所述循环 流在T形管中的运动方向偏离。在这种用所述T形管作为阻尼点的布置 中，离开所述盘管的所述循环流直接撞击到所述T形管的封闭的后壁上， 从而通过循环流在所述T形管中偏离实现阻尼效果。该阻尼效果的优点是 可以用于通过所述装置出口处的真空从所述循环流中除去液体反应材料。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述T形管上连接有收缩管件（tube reduction piece），因此沿流动方向的 反应材料的流在经过所述阻尼点之后相对于湍流更加平稳。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 在所述T形管上连接有上升管，所述阻尼管通过该上升管延长为高于所述 盘管的高度（level），因此其优点在于使得反应材料更加平稳。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述下落管的直径小于所述阻尼管的直径，因此，具体地，所述阻尼管、 管道（tube conduits）（除了下落管之外）的内径和所述盘管的内径选择以 使得包括所述旋转泵的预定泵容量以及反应材料的预定动态粘滞度的雷诺 数大于2300，并且所述下落管的内径的宽度使得沿所述下落管的内壁向下 流动的反应材料的膜的厚度为所述下落管的内径的一部分。因此，其优点 在于，一方面，在所述盘管和所述阻尼管中的流足够强，而且，在所述下 落管中只有反应材料的液态膜在管壁上向下冲洗。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述下落管和所述上升管之间的液压连接包括传输管。因此，其优点在 于，能够实现的是反应材料液体不占用所述传输管中管道的整个直径，以 使得所述下落管中出现的真空也可以在所述传输管中出现。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 所述传输管设置为高于所述盘管的上部管道，从而将反应材料从所述阻尼 点向上引导，并通过所述下落管向下引导，在所述下落管中产生真空。因 此，另外还可以确保的是，如果运行过程中的所述装置发生位置的变化和 改变，那么由于所述盘管中的液面总是低于所述传输管中的液面，所述盘 管中的操作不会受到影响。

根据本发明的混合和计量装置的另一个优选实施方式，其特征在于， 在所述循环泵的吸入口和所述下落管之间还设置具有排液阀的排液管。因 此，所述装置可以在关闭操作之后方便地排出液体，以避免化学物质产生 的不利影响。

附图说明

结合附图所示的实施方式，下面将详细描述本发明的其他优点、特征 和可能的应用。

在说明书、权利要求和附图中，所附的参考标记列表中注明了将使用 那些术语和相关的参考标记，在附图中：

图1是装置的侧视图；

图2是图1中装置的另一角度的透视图；和

图3是连接有电磁体的下落管和阻尼管的细节视图。

具体实施方式

根据图1的本发明的装置包括混合和循环泵（mixing and circulating  pump）2，该混合和循环泵优选为旋转泵的形式。混合和循环泵2包括具有 法兰6的吸入短管（suction stub）4和具有法兰10的压力短管8。

本发明的装置包括盘管12，盘管12的体积容量的大小使得在该装置中 计量的化学物质具有用于化学反应的足够的停留时间。优选地，盘管12设 置为如图1中所示的像曲流一样的平面盘管。

流过混合和循环泵2的化学物质的循环流穿过底部的法兰短管14进入 盘管12。化学物质的移动循环流穿过顶部的法兰短管16离开盘管12。

本发明的装置包括阻尼管18。该阻尼管18沿离开盘管的循环流的流动 方向以90度的角度设置。液体反应材料从循环流中的液压分离在本发明的 阻尼管中开始自行操作。阻尼管18通过法兰短管20和T形管22与法兰短 管16液压连接。根据本发明，在T形管22的顶部焊接有收缩管件（tube  reduction piece）24。该收缩管件24除去环流（circular current）中的湍流 （current turbulences），以使得封闭的液体反应材料液压平稳地 （hydraulically smoothed）流入上升管26中。

本发明的装置包括下落管28。下落管28和上升管26之间的液压连接 通过传输管30实现。下落管28的直径小于阻尼管18的直径，并且下落管 28的直径设置为使得从所述装置输出的液体反应材料只能作为下落管28的 内侧的液态膜向下冲洗。因此，根据本发明的方案，如果在装置的真空前 期阶段（vacuum pre-stage），下落管28的最下端连接有真空法兰36，那么 下落管28中产生真空。传输管30仅部分地填充有封闭的液体反应材料。 因此，在传输管30中出现与下落管28中相同的子压力（sub-pressure）。

如图1所示，考虑到传输管30的高度，该传输管30设置在盘管12的 上部管道之上，并且该传输管30通过法兰短管32和34连接到上升管26。 相应地，传输管在整个装置中用作自动液位控制，输出的液体反应材料不 能够上升为高于由传输管30决定的高度。

如图2所示，阻尼管18的开口向外通过90度弯管38连接到水平的上 部计量管40。在该上部计量管40中，插入有T形管42和44。T形管42和 44具有90度的管分支连接部，该管分支连接部包括与上计量管40相比较 小的直径。

圆锥形收缩管46和48焊接于T形管42和44的弯管，并且，之后， 还设置有计量阀50和52。优选地，计量阀50和52设置为无衬垫并且为波 纹管阀的形状。

如图2和图3所示，上部水平计量管40通过90度弯管54连接于垂直 连接管56，并且，该垂直连接管56通过90度弯管58与下水平计量管60 液压连通。

除了输出的反应液体之外，反应液体的循环流通过管道40、56和60 以及90度弯管62从盘管12流入阻尼管18，90度弯管62通过法兰64连接 于旋转泵1的吸入短管4。

吸入管、管道40、56、60的内径d_Rohr和盘管的内径选择以使得包括旋 转泵2的预定泵容量Q_Pump(m³/s)以及反应材料的预定动态粘滞度μR(²m/s) 的无量纲的雷诺数RE满足：

RE=Q_Pump/(0.25*Π*d_RohrμR)＞2300

下落管28的内径d_iF(m)的宽度使得在下落管28的内侧向下流动的反应 材料的膜厚度S_Film(m)满足：

S_Film≤d_iF/6

本发明的装置还包括排液管66。该排液管66通过T形管68和90度弯 管70从下部水平计量管60分支，并且通过截止阀72液压连接于法兰74。 法兰74连接于法兰76，法兰76焊接于T形管78。T形管78为下落管28 的一部分，如图2所示。

在计量操作中，截止阀72截止，优选地，截止阀72无衬垫且设置为 波纹管阀的形状。在计量操作中止之后，截止阀72可以在真空法兰26处 向所述装置外打开，通过该截止阀72，所有液体反应材料自动流出盘管 12、旋转泵2和计量管40、56、60，从而使液体能够自由通过本发明的装 置。

附图标记

2  旋转泵

4  吸入短管（suction stub）

6  吸入法兰

8  压力短管（pressure stub）

10 压力法兰

12 平面盘管

14 入口法兰

16 出口法兰

18 阻尼管

20 连接法兰

22 T形管（T-piece）

24 收缩管件（tube reduction piece）

26 上升管

28 下落管

30 传输管

32 法兰传输管

34 法兰上升管

36 真空法兰

38 弯管

40 上部计量管

42 T形管，收缩的分支

44 T形管，收缩的分支

46 圆锥形收缩管

48 圆锥形收缩管

50 计量阀

52 计量阀

54 弯管

56 连接管

60 下部计量管

62 弯管计量管

64 计量法兰

66 排液管

68 T形管收缩分支

70 弯管排液管

72 排液阀

74 法兰排液管

76 T形管处的法兰

78 T形管