一種攪拌式氣力處理粉體材料的裝置和方法與流程
2023-06-23 16:24:11 3
本發明涉及粉體物料混合的技術領域，具體涉及一種攪拌式氣力處理粉體材料的裝置和方法。
背景技術：
以下對本發明的相關技術背景進行說明，但這些說明並不一定構成本發明的現有技術。
近年來，隨著固體混合設備迅速的發展，廣泛應用在藥品、食品、化工、飼料等領域。市場上的混合設備種類繁多，主要分為容器迴轉型、容器固定型和複合型混合設備三大塊，其中，容器迴轉型的設備主要包括二維混合器、三維混合器、雙錐混合器、V型混合器等。此類混合設備主要適用於物性差異小、流動性好的物料，優點是設備容易清洗，適合於多種小批量生產；迴轉速度慢，適用於易磨損物料，不會破壞物性；缺點也較明顯，裝料係數低，一般為0.3～0.4；混合速度慢；容器迴轉空間大，導致佔地面積大；進出口的定位較困難；單純混合，不能同時兼具混合和儲存的功能。
容器固定型的設備主要包括機械攪拌式、氣流攪拌式和氣力式等混合方式，其中，機械攪拌式包括的設備有立式錐形螺帶混合機、臥式螺帶混合機、犁刀混合機及各種不同槳葉的混合機，包括螺旋式、螺帶式、葉片式、刮板式。此類設備適合各種物性的混合，優點是混合速度快；裝料係數大，一般為0.4～0.5；容器固定，進出料口容易連接。缺點是為達到混合效率，攪拌槳設計複雜，設備清洗、維修困難；存在攪拌槳摩擦使物料發熱的問題；轉動的時候還有破壞物料的可能性。氣流攪拌式主要為在容器底部設置氣流噴口，氣流噴口上連接高壓氣管，使物料流化後混合。此類設備體積小，對物料要求高，設備清洗困難，混合效率低等缺點較多，所以，市場上的設備很少。氣力式主要為利用外管在氣力的作用下將物料由底部或中部物料輸送到上部，或將上部或中部物料輸送到底部形成循環料流的設備，此類設備優點是裝料係數高達0.9以上；清洗、維修都方便；適用於易磨損物料，不會破壞物性；缺點是僅適用物性差異小、流動性好的物料；混合速度慢。
複合型混合設備是在容器迴轉型的基礎上，在容器內部增設了攪拌裝置。主要設備是在滾筒、V型等混合設備中設置了特定的葉片。優點是混合時間縮短，混合效率高；缺點是，裝料係數中等0.4～0.5；容易造成物料的粉碎和磨損；設備運轉時發熱較大；攪拌破壞物性；進出料困難；清洗、維修困難等。因此類型設備只是簡單將容器迴轉和攪拌的結合，所以，除增加混合效率外，基本具備了迴轉容器和攪拌的缺點。
上述都是將兩種(包括同種不同批次)或兩種以上粉體均勻混合起來的機械設備。藥品或食品生產工業中，重要的一個環節就是將不同批次的同種粉劑或將不同品種的粉劑按一定比例混合。由於現階段的生產對設備提出了更多更高的要求：混合物的混合均勻度高，混合速度快，物料在容器內的殘留少，堅固耐用，操作方便，便於清理，機械設備要防鏽，耐腐蝕，容器表面光滑等。
技術實現要素：
針對現有技術和設備的不足之處，本發明的目的在於提供一種攪拌式氣力處理粉體材料的裝置和方法，解決上述現有技術和設備所述的問題。
根據本發明的攪拌式氣力處理粉體材料的裝置，包括：混合罐、機械攪拌單元和外管氣力輸送單元；其中，
混合罐包括：具有凹腔的罐體，和設置在罐體上方、且能與罐體之間形成密封結構的上蓋；上蓋與罐體為一體化結構，或者上蓋可拆卸地設置在罐體上；機械攪拌單元設置在混合罐內，用於攪拌混合罐內的粉體材料；
外管氣力輸送單元包括：集料部件和輸送管道；集料部件設置在上蓋上，或者設置在混合罐底部；集料部件的進料口通過輸送管道與罐體出料口連接，集料部件的出料口與混合罐的內部連通；混合罐內的粉體材料能夠在集料部件的驅動作用下在混合罐內部、輸送管道和集料部件之間循環流動。
優選地，混合罐的底部、或者側壁、或者頂部上設置有罐體出料口；罐體出料口的數量為一個、兩個或更多個，每個罐體出料口對應一根輸送管道，罐體出料口與輸送管道之間設置有管道閥門；每根輸送管道對應集料部件的一個進料口，或者，兩根或更多根輸送管道與應集料部件的同一個進料口連接。
優選地，混合罐的底部或頂部設置有一個罐體出料口；混合罐的側壁上設置有兩個或者更多個罐體出料口，所述兩個或者更多個罐體出料口不在同一水平面上。
優選地，集料部件包括：真空泵和混合料倉；混合料倉的氣力接口與真空泵連通；混合料倉的進料口通過輸送管道與罐體出料口連接，混合料倉的出料口與混合罐內部連通。
優選地，所述裝置的上料口設置在混合料倉或者上蓋上，用於將粉體材料投入混合罐內。
優選地，上蓋上設置有補氣過濾器，補氣過濾器與上蓋之間安裝有補氣閥門。
優選地，所述裝置進一步包括清洗單元；所述清洗單元包括：伸入至混合罐內的清洗管道，以及位於混合罐內部、且設置在清洗管道端部的清洗球。
優選地，機械攪拌單元包括：驅動器、傳動部件和攪拌槳；其中，傳動部件設置在上蓋上，傳動部件的上部與混合罐外側的驅動器連接，下部與混合罐內的攪拌槳連接。
優選地，攪拌槳具有樹狀結構，包括：攪拌主軸、攪拌杆和槳葉；攪拌主軸與混合罐的中心軸線平行，其上端與傳動部件連接；攪拌杆設置在攪拌主軸上、且與攪拌主軸垂直；槳葉設置在攪拌杆的端部。
優選地，所述裝置進一步包括：電控箱；電控箱接收外部輸入的操作參數，根據操作參數控制機械攪拌單元和外管氣力輸送單元的啟/停。
本發明還提供了採用上述裝置處理粉體材料的方法，包括：
利用設置在混合罐內部的機械攪拌單元攪拌混合罐內部的粉體材料；
使集料部件的出料口與混合罐之間、以及罐體出料口(9)與集料部件的進料口之間連通，利用集料部件驅動混合罐內部的粉體材料在混合罐內部、輸送管道和集料部件之間循環流動；
若罐體出料口的數量為兩個或更多個，則啟動集料部件之前獲取混合罐內粉體材料的粘度值：
當粉體材料的粘度不超過預設的粘度閾值時，所述兩個或更多個罐體出料口同時出料，使每個罐體出料口位置的粉體材料同時在混合罐內部、對應的輸送管道和集料部件之間循環流動；
當粉體材料的粘度超過預設的粘度閾值時，所述兩個或更多個罐體出料口逐一進行出料，依次驅動罐體出料口位置處的粉體材料進入集料部件中；所述兩個或更多個罐體出料口位置處的粉體材料均進入集料部件之後，在集料部件中混合，並投入混合罐內。
本發明通過設置在混合罐內的機械攪拌單元攪拌混合罐內的粉體材料，通過混合罐外的外管氣力輸送單元使粉體材料在混合罐內部、輸送管道和集料部件之間循環流動，能夠增加粉體材料的均勻性、防止粉體材料在混合罐內板結，提高混合效果。
附圖說明
通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本發明的特徵和優點將變得更加容易理解，在附圖中：
圖1為根據本發明優選實施例的攪拌式氣力處理粉體材料的裝置的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出於示範目的，而絕不是對本發明及其應用或用法的限制。
參見圖1，根據本發明的攪拌式氣力處理粉體材料的裝置，包括：混合罐、機械攪拌單元和外管氣力輸送單元。
混合罐用於容納待處理的粉體材料，包括：具有凹腔的罐體6，和設置在罐體6上方、且能與罐體6之間形成密封結構的上蓋5；上蓋(5)與罐體(6)為一體化結構，或者上蓋(5)可拆卸地設置在罐體(6)上；機械攪拌單元設置在混合罐內，用於攪拌混合罐內的粉體材料；
外管氣力輸送單元包括：集料部件和輸送管道14；集料部件設置在上蓋5上，或者設置在混合罐底部，集料部件的進料口通過輸送管道14與罐體出料口9連接，集料部件的出料口與混合罐的內部連通；混合罐內的粉體材料能夠在集料部件的驅動作用下在混合罐內部、輸送管道14和集料部件之間循環流動。
罐體出料口9的數量為一個、兩個或更多個，每個罐體出料口9對應一根輸送管道14，罐體出料口9與輸送管道14之間設置有管道閥門；每根輸送管道14對應集料部件的一個進料口，或者，兩根或更多根輸送管道14與應集料部件的同一個進料口連接。
工作過程中，通過設置在混合罐內的機械攪拌單元攪拌混合罐內的粉體材料，通過混合罐外的外管氣力輸送單元使粉體材料在混合罐內部、輸送管道和集料部件之間循環流動，實現多種料流運動同時進行。與單純採用機械攪拌或氣力攪拌的方式相比，本發明對混合罐和攪拌槳結構的要求低，結構簡單；能有效避免機械攪拌的混合死角問題，增加粉體材料的均勻性、防止粉體材料在混合罐內板結；混合均勻度高，混合速度快，混合效率為傳統混合設備的兩倍，甚至更多；能夠適應於各種粉體物料，應用範圍廣；能夠減少攪拌槳摩擦發熱現象及對攪拌過程中對粉體材料的破壞作用；裝料係數可以達到0.8～0.9，裝料係數高；方便清洗。
在圖1示出的實施例中，集料部件設置在上蓋5上，罐體出料口9設置在罐體6的底部。如圖1所示，粉體材料從罐體6底部的罐體出料口9流出、從混合罐的上方流入混合罐內，上方流入的粉體材料能夠增加混合罐內的氣體流動，上方流入的粉體材料對混合罐底部的粉體材料產生運動衝擊，該氣體流動作用和運動衝擊的雙重作用能夠提高粉體材料在混合罐內的流動性，使粉體材料混合更均勻。根據粉體材料的流動性、混合罐的結構以及混合要求，也可以在罐體6的底部和側壁上同時設置罐體出料口9，例如當混合罐的內部結構導致混合罐側壁上容易存在死角時，可以在該位置設置罐體出料口9，將死角處的粉體材料在輸送管道、集料部件和混合罐內部之間循環流動。當混合罐的側壁上設置有罐體出料口9時，側壁上罐體出料口9的數量可以是兩個或者更多個，所述兩個或者更多個罐體出料口可以在同一水平面上，也可以不在同一水平面上，本發明對此不做具體限定。根據實際使用需求，也可以將集料部件設置在混合罐底部，工作過程中粉體材料在混合罐內部、輸送管道14和集料部件之間循環流動的方向與將集料部件設置在上蓋5上時相反，此處不再贅述。
集料部件藉助氣力驅動混合罐內物料的循環流動。在一些實施例中，集料部件包括：真空泵19和混合料倉18；混合料倉18的氣力接口與真空泵19連通；混合料倉18的進料口通過輸送管道(14)與罐體出料口(9)連接，混合料倉(18)的出料口與混合罐內部連通。優選地，混合料倉18下方的出料口與混合罐內部之間可以設置進料閥16，用於連通或關閉混合料倉18與混合罐內部。
本發明的裝置中，上料口17可以設置在上蓋5上，通過上蓋5上的上料口17將粉體材料投入混合罐內，當然，上料口17也可以設置在混合料倉18上。現有的滅菌工藝一般都存在人工周轉，增加了滅菌過程中固體物料產生二次汙染的可能性。為了避免人工周轉可能產生的二次汙染，提高粉體材料的安全性，上料過程中，可以利用真空泵19將粉體材料從混合料倉18投入混合罐內，或者將混合罐的內部抽成負壓，通過負壓將粉體材料吸入混合罐內。粉體材料處理完畢製備下料時，也可以利用真空泵19將粉體材料從混合罐底部的下料口8送出。
集料部件將混合罐內的粉體材料不斷吸出至輸送管道14內的過程中，隨著吸出物料的不算增加，混合罐內的壓力不斷降低，混合罐內的壓力越低，從混合罐內吸出物料的難度越大，甚至無法吸出物料。為此，可以在上蓋5上設置補氣過濾器3，補氣過濾器3與上蓋5之間安裝有補氣閥門4。補氣閥門4打開時，混合罐內部與外部的大氣連通。
本發明的裝置可以進一步包括清洗單元，如圖1所示，清洗單元包括：伸入至混合罐內的清洗管道(圖中未示出)，以及位於混合罐內部、且設置在清洗管道端部的清洗球15。當需要清洗混合罐時，利用清洗管道將清洗液輸送至清洗球15上或者混合罐內，通過移動或轉動清洗管道驅動清洗球擦洗混合罐內壁。
本發明對機械攪拌單元的結構不做具體限定，只要能夠攪拌混合罐內部的粉體材料即可。在圖1示出的優選實施例中，機械攪拌單元包括：驅動器1、傳動部件2和攪拌槳；其中，傳動部件2設置在上蓋5上，傳動部件2的上部與混合罐外側的驅動器1連接，下部與混合罐內的攪拌槳連接。攪拌槳通過傳動部件2懸掛在混合罐內部，優選地，攪拌槳具有樹狀結構，包括：攪拌主軸11、攪拌杆13和槳葉12；攪拌主軸11與混合罐的中心軸線平行，其上端與傳動部件2連接；攪拌杆13設置在攪拌主軸11上、且與攪拌主軸11垂直；槳葉12設置在攪拌杆13的端部。本領域技術人員可以根據實際需要選擇攪拌杆13的數量，當攪拌杆13的數量較多時，也可以根據實際情況將攪拌杆13設置在多個不同高度的水平面內。
本發明的裝置可以進一步包括：電控箱7。電控箱7可以固定在混合罐的側壁上，也可以通過支架10固定在混合罐的外側。電控箱7接收外部輸入的操作參數，根據該操作參數控制機械攪拌單元和外管氣力輸送單元的啟/停。例如，電控箱7接收外部輸入的操作參數，根據該操作參數控制上料口、下料口、各個進料口和出料口的開啟時間及先後順序和機械攪拌裝置的啟/停。通過調整操作參數能夠滿足所有特性粉體物料混合的要求，適用於所有的粉體材料。
本發明還提供了採用上述裝置處理粉體材料的方法，包括：
利用設置在混合罐內部的機械攪拌單元攪拌混合罐內部的粉體材料；
使集料部件的出料口與混合罐之間、以及罐體出料口(9)與集料部件的進料口之間連通，利用集料部件驅動混合罐內部的粉體材料在混合罐內部、輸送管道和集料部件之間循環流動；
當粉體材料的粘性較大時，其在混合罐、輸送管道和集料部件之間的循環阻力較大，若混合罐與集料部件之間有兩個或多個輸送管道，該兩個或多個輸送管道同時進行物料循環的阻力更大，甚至無法將粉體物料從混合罐內吸出至集料部件內。基於此，在本發明的一些實施例中，若罐體出料口的數量為兩個或更多個，則啟動集料部件之前獲取混合罐內粉體材料的粘度值：
當粉體材料的粘度不超過預設的粘度閾值時，所述兩個或更多個罐體出料口同時出料，使每個罐體出料口位置的粉體材料同時在混合罐內部、對應的輸送管道和集料部件之間循環流動。例如，混合罐上有三個罐體出料口，分別記為取樣口一、取樣口二和取樣口三，每個取樣口與集料部件之間有一個輸送管道，當粉體材料的粘度不超過預設的粘度閾值時，可以同時打開三個輸送管道，使取樣口一、取樣口二和取樣口三位置處的粉體物料分別在對應的輸送管道、集料部件和混合罐之間循環流動。
當粉體材料的粘度超過預設的粘度閾值時，所述兩個或更多個罐體出料口逐一進行出料，依次驅動罐體出料口位置處的粉體材料進入集料部件中；所述兩個或更多個罐體出料口位置處的粉體材料均進入集料部件之後，在集料部件中混合，並投入混合罐內。例如，混合罐上有三個罐體出料口，分別記為取樣口一、取樣口二和取樣口三，每個取樣口與集料部件之間有一個輸送管道，當粉體材料的粘度超過預設的粘度閾值時，首先開啟取樣口一對應的輸送管道，使取樣口一位置處的粉體物料經過輸送管道進入集料部件中，其次開啟取樣口二對應的輸送管道，使取樣口二位置處的粉體物料經過輸送管道進入集料部件中，然後開啟取樣口三對應的輸送管道，使取樣口三位置處的粉體物料經過輸送管道進入集料部件中，最後將進入集料部件的粉體材料混合均勻後投入混合罐內。
雖然參照示例性實施方式對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明並不局限於文中詳細描述和示出的具體實施方式，在不偏離權利要求書所限定的範圍的情況下，本領域技術人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。