專利名稱：混合裝置和動態(tài)混合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及旋轉(zhuǎn)式混合裝置、動態(tài)混合設(shè)備和高通量工作流系統(tǒng)以及使用其的動態(tài)混合方法。
背景技術(shù)：
已知靜態(tài)混合裝置超過40年了，所述靜態(tài)混合裝置包括靜態(tài)混合元件和管子或?qū)Ч堋Ｔ谌缦挛墨I中提及了該靜態(tài)混合裝置的實例專利US 3, 286,992, US 3，861，652、 US 4，068，830 和 GB 1，122，493 以及專利申請 GB 2，086，249A、EP 0 071 454AU WO 92/14541A1和WO 99/00180A1。一些所述靜態(tài)混合元件是螺旋形的。通常所述靜態(tài)混合元件固定在所述管子或?qū)Ч軆?nèi)，并與其內(nèi)表面物理接觸。通過所述管子或?qū)Ч懿⑶以诠潭ㄓ谄渲械乃鲮o態(tài)混合元件周圍軸向流動(例如，在壓力下泵送)的兩種或更多種液體會導(dǎo)致所述液體在所述管子或?qū)Ч軆?nèi)的臨時徑向偏移，并且在某些情況下可以導(dǎo)致所述液體的混合。因為該靜態(tài)混合裝置需要所述液體通過所述管子或?qū)Ч艿妮S向流動，所述靜態(tài)混合裝置對于將兩種或更多種液體在容器中混合是不適當和效率較低的。化學和相關(guān)工業(yè)希望有一種能夠尤其是將粘性材料和非粘性材料在容器中混合在一起的旋轉(zhuǎn)式混合裝置和混合方法。優(yōu)選地，實驗室規(guī)模的所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置在用于高通量混合工作流的系統(tǒng)中以及包括該高通量混合工作流的混合方法中將是有用的。該高通量混合工作流對于促進材料和制劑研發(fā)將是特別有用的設(shè)備。發(fā)明概述在第一個實施方式中，本發(fā)明是一種旋轉(zhuǎn)式混合裝置，其包括一個前螺旋混合元件；一個后螺旋混合元件；數(shù)量為N的中間螺旋混合元件，其中N是0或更大的整數(shù)；以及數(shù)量為X的用于連接的設(shè)備(連接設(shè)備)，其中X等于1+N(X= 1+N)；所述螺旋混合元件具有扭絞的帶形以及相同方向的扭轉(zhuǎn)(即旋向性)；所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置以如下方式安裝所述前、中間和后螺旋混合元件彼此軸向排列并以順序有效(operative)方式相互連接，相鄰螺旋混合元件之間的各個有效連接獨立地包括一個所述連接設(shè)備。各個螺旋混合元件獨立地特征在于具有間隔開的前緣和后緣；縱向軸；沿其縱向軸的長度(Le)；相對于其縱向軸的90度(° )至360°的扭轉(zhuǎn)角(Te)；與其縱向軸垂直的直徑(De)；并且調(diào)整尺寸使得所述螺旋混合元件構(gòu)造的特征在于各個Le和隊之間的數(shù)學關(guān)系為隊< Le < 2De0相鄰螺旋混合元件以及將其連接的連接設(shè)備以如下方式安裝將所述相鄰螺旋混合元件之一的前緣設(shè)置在所述另一相鄰螺旋混合元件后緣的分隔距離(Sa)之內(nèi)且相對于另一所述相鄰螺旋混合元件后緣具有偏置角(α a)，以獨立地建立所述相鄰螺旋混合元件之間的相對間距和取向，其特征分別在于在&以及其各個Le之間的數(shù)學關(guān)系為OLe彡&彡Le并且α a的值為0°至90°。在第二實施方式中，本發(fā)明涉及一種動態(tài)混合設(shè)備，其包括如第一實施方式所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置以及容器；所述容器具有頂部和底部以及壁部，所述頂部限定了隙縫，所述壁部設(shè)置于所述頂部和底部之間，以分隔開所述頂部和底部并在所述容器內(nèi)限定了封閉式體積空間，所述容器在所述頂部的隙縫和所述底部之間具有縱向軸；至少所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的螺旋混合元件設(shè)置在所述容器的封閉式體積空間內(nèi)。在第三實施方式中，本發(fā)明涉及一種高通量工作流系統(tǒng)，其包括至少兩個如第二實施方式所述的動態(tài)混合設(shè)備。在第四實施方式中，本發(fā)明涉及一種將兩種或更多種流動性材料混合在一起的動態(tài)混合方法，所述兩種或更多種流動性材料設(shè)置于如第二實施方式所述的動態(tài)混合設(shè)備的容器的封閉式體積空間中，所述兩種或更多種流動性材料為其不完全混合的組合物的形式，所述不完全混合的組合物包括的總體積小于所述容器的封閉式體積空間，但足以使得至少大部分地浸沒(即，浸沒至少通過L6測量的長度的55%)所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的螺旋混合元件中的至少前螺旋混合元件，所述方法包括以足夠的速度(例如，足夠的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))和在對于所述螺旋混合元件旋向性適當?shù)姆较?即，順時針方向或逆時針方向)獨立地旋轉(zhuǎn)所述動態(tài)混合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)式混合裝置，從而建立與所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置相鄰的所述兩種或更多種流動性材料的同時下行流以及與所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置間隔開并且與所述下行流相鄰的所述兩種或更多種流動性材料的上行流，所述下行流和上行流是基本平行(例如，平行和反向平行)于所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置和容器的縱向軸的，從而將所述兩種或更多種流動性材料混合在一起以得到其近似均勻的混合物。第一實施方式所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置、第二實施方式所述的動態(tài)混合設(shè)備和第三實施方式所述的系統(tǒng)可獨立地用于第四實施方式所述的方法中。在使用第三實施方式所述的高通量工作流系統(tǒng)的第四實施方式的方法中，各個容器獨立地容納兩種或更多種流動性材料。本發(fā)明在任何能夠從動態(tài)混合受益的步驟、工藝或方法中都是有用的。這樣的步驟、 工藝或方法包括粘性流體設(shè)置，例如建筑(例如，混合混凝土或涂料，例如，在例如19升(L) 桶的容器中的油漆)、工業(yè)規(guī)模制造、中試規(guī)模開發(fā)和實驗室規(guī)模研究設(shè)置。本發(fā)明對于如下應(yīng)用是特別有用的，所述應(yīng)用為將兩種或更多種流動性材料混合在一起，其中至少所述流動性材料之一是流動性顆粒固體(例如，固體顏料，例如二氧化鈦顏料)或特征在于是中粘或高粘液體的液體。本發(fā)明對于如下的應(yīng)用是特別有用的，所述應(yīng)用是制備例如粘性建筑材料或制劑樣品例如流動性液-液制劑、在液體中的顆粒固體分散體、膠體、特征在于其中溶質(zhì)的濃度梯度的溶于溶劑中的溶質(zhì)的溶液、微凝膠、以及氣體在液體中的分散體或溶液。第三實施方式所述的系統(tǒng)在高通量混合工作流中是特別有用的。該高通量混合工作流對于促進材料和制劑研發(fā)是特別有用的設(shè)備，所述材料和制劑研發(fā)例如是在組合化學、體外生物試驗、涂料 (例如油漆)、清潔劑制劑、聚合物膠乳以及聚合物微填料和聚合物納米填料復(fù)合物領(lǐng)域中的材料和制劑研發(fā)。另外的實施方式描述在所附的附圖和說明書的其余部分，包括權(quán)利要求書中。


本文參考附圖描述了本發(fā)明的一些實施方式，其將至少有助于說明所述實施方式的各種特征。圖IA和圖IB表示所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的優(yōu)選實施方式的兩個實施例。圖2表示所述動態(tài)混合設(shè)備的優(yōu)選實施方式的實施例。
5
圖3表示所述螺旋混合元件的優(yōu)選實施方式的實施例。圖4表示所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的前螺旋混合元件的后緣和后螺旋混合元件的前緣的優(yōu)選取向。發(fā)明詳述圖IA和圖IB表示所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的優(yōu)選實施方式的兩個實施例，其中所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置設(shè)置在優(yōu)選的垂直取向上，使得后螺旋混合元件(50A)設(shè)置在前螺旋混合元件(50)之上。本發(fā)明還預(yù)期所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的其它取向(未說明)例如水平取向和與前述的垂直取向相反的取向，所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置被安裝在底部。在圖IA和圖IB中所示的旋轉(zhuǎn)式混合裝置的優(yōu)選實施方式中，分別為& = OLe (即 Sa = O)或&>01^。圖IA表示具有由箭頭23所示的優(yōu)選逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)式混合裝置10。在圖IA中，旋轉(zhuǎn)式混合裝置10包括前螺旋混合元件50、后螺旋混合元件50A、連接設(shè)備20和驅(qū)動(drivable)的柱狀軸22 (部分被切掉)。如以后在圖3中所示的，前和后螺旋混合元件50和50A各自具有直徑De和長度Le，其中在圖IA中，De < Le。各自具有180° 的扭轉(zhuǎn)角(Te =180° )的前和后螺旋混合元件50和50A通過連接設(shè)備20 (如焊縫)有效地彼此連接，并且如圖3中所示進行安裝和調(diào)節(jié)尺寸。驅(qū)動柱狀軸22 (部分被切掉)是驅(qū)動連接元件(隨后描述)的實例，并且通過焊縫(未示出)將其有效地連接至后螺旋混合元件50A。通過將前和后螺旋混合元件50和50A焊接在一起，然后將驅(qū)動柱狀軸22焊接至后螺旋混合元件50A，從而裝配旋轉(zhuǎn)式混合裝置10。圖IB表示具有由箭頭23所示的優(yōu)選逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)式混合裝置12。在圖 IB中，旋轉(zhuǎn)式混合裝置12包括前螺旋混合元件50、后螺旋混合元件50A(與圖IA相同)、 連接設(shè)備M和驅(qū)動柱狀軸22 (部分被切掉，與圖IA相同)。前螺旋混合元件50限定了前緣56和后緣58，后螺旋混合元件50A限定了前緣56T和后緣58T。通過連接軸M并有效連接到其上，前螺旋混合元件50的后緣58由間隔M與后螺旋混合元件50A的前緣56T間隔開。各自具有180°的扭轉(zhuǎn)角(Te =180° )的前和后螺旋混合元件50和50A如圖3中所示進行安裝和調(diào)節(jié)尺寸。驅(qū)動柱狀軸22 (部分被切掉)是驅(qū)動連接元件的實例，并且通過焊縫(未示出)將其有效地連接至后螺旋混合元件50A的后緣58T。通過將前螺旋混合元件50和連接軸M的一端(未示出)焊接在一起，然后將連接軸M的另一端(未示出) 焊接至后螺旋混合元件50A，然后將驅(qū)動柱狀軸22焊接至后螺旋混合元件50A，從而裝配旋轉(zhuǎn)式混合裝置12。當調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置10和12的尺寸以用于第三實施方式中所述的高通量工作流系統(tǒng)中時，優(yōu)選各個Le為17毫米(mm) ;De為Ilmm ；驅(qū)動柱狀軸22的長度為約27mm。 更優(yōu)選地，驅(qū)動柱狀軸22在距其未連接端約3mm(在圖IA和IB中未示出)處可圍繞有淺的凹槽(未示出)。同時更優(yōu)選地，驅(qū)動柱狀軸22在距其未連接端約IOmm處也具有設(shè)置于其相反側(cè)上的兩個3mm長Imm寬的凸緣。圖2表示包括圖IA的旋轉(zhuǎn)式混合裝置10和容器30的動態(tài)混合設(shè)備70的優(yōu)選實施方式的實施例。在圖2中，容器30具有底部32和壁部34、封閉式體積空間36、隙縫38、 假定的加注線35和內(nèi)徑D。(此后描述)。旋轉(zhuǎn)式混合裝置10設(shè)置在容器30的封閉式體積空間36中，以與容器30的底部32間隔開距離δ b (此后描述)，并且與容器30的壁部34 間隔開。旋轉(zhuǎn)式混合裝置10的后螺旋混合元件50A與假定的加注線35間隔開距離δ s (此后描述)。螺旋混合元件10的直徑De約為容器30的內(nèi)徑D。的一半(即De = 0. 5D。)； δ b < Le ； δ s < Le。通過如下方式裝配動態(tài)混合設(shè)備70，如前所述將旋轉(zhuǎn)式混合裝置10設(shè)置在容器30的封閉式體積空間36內(nèi)，并且將旋轉(zhuǎn)式混合裝置10的驅(qū)動柱狀軸22有效連接至用于旋轉(zhuǎn)的設(shè)備(未示出，此后描述)，所述旋轉(zhuǎn)設(shè)備同時優(yōu)選起到如所述的將旋轉(zhuǎn)式混合裝置10保持在容器30的封閉式體積空間36內(nèi)的作用。使用動態(tài)混合設(shè)備70通過如下方式進行第四實施方式所述的動態(tài)混合方法，將兩種流動性材料(未示出)加入動態(tài)混合設(shè)備70的容器30的封閉式體積空間36內(nèi)，以形成其不完全混合的組合物(未示出)，其填充容器30至假定的加注線35。激活用于旋轉(zhuǎn)的設(shè)備(例如攪拌器馬達，未示出)以在適當?shù)乃俣认潞瓦m當?shù)姆较?即，如圖IA和IB中箭頭23所示的逆時針方向)使旋轉(zhuǎn)式混合裝置10在其未完全混合組合物(未示出)中旋轉(zhuǎn)，從而建立與旋轉(zhuǎn)式混合裝置10相鄰的所述兩種或更多種流動性材料(未示出)的同時下行流(未示出)以及與旋轉(zhuǎn)式混合裝置10 間隔開并且與所述下行流(未示出)相鄰的所述兩種或更多種流動性材料(未示出)的上行流(未示出)，所述下行流和上行流(未示出)是基本平行(例如，平行和反向平行)于旋轉(zhuǎn)式混合裝置10和容器30的縱向軸(未示出，即豎直軸)的，從而將所述兩種或更多種流動性材料(未示出)混合在一起以得到其近似均勻的混合物(未示出)。在所述方法的該實施方式中，所述兩種或更多種流動性材料的上行流(未示出)也臨近于容器30的壁部 34。圖3表示具有優(yōu)選的180度扭轉(zhuǎn)角(Te = 180° )、直徑為隊且長度為Le的所述螺旋混合元件50和50A的優(yōu)選實施方式的實施例。該螺旋混合元件可以得自或改造自商業(yè)來源，例如 Chemineer Inc. , Dayton, Ohio, USA (Chemineer, Inc.是 Robbins&Myers, Inc 的子公司)銷售的Kenics KM系列靜態(tài)混合器。圖4表示旋轉(zhuǎn)式混合裝置12 (見圖1B)的前螺旋混合元件50的后緣58和后螺旋混合元件50A的前緣56T的優(yōu)選取向(如從圖IB中的底部往上看)，后緣58相對于前緣 56T的取向為優(yōu)選的90°偏置角(即cia = 90° )。由于美國專利實踐和其它專利實踐中允許通過參考引用方式合并入主題，除非另外指明，在本發(fā)明的摘要或詳細的說明書中提及的各個美國專利、美國專利申請、美國專利申請公開、PCT國際專利申請和其等同的WO公開的全部內(nèi)容通過參考并入本文。當在本說明書中記載的內(nèi)容與在通過參考合并入的專利、專利申請或?qū)＠暾埞_或其一部分中記載的內(nèi)容之間有沖突時，以在本說明書中所寫的內(nèi)容為準。在本申請中，一系列數(shù)的任何下限或所述范圍的任何優(yōu)選的下限可以與所述范圍的任何上限或所述范圍的任何優(yōu)選的上限結(jié)合，以限定所述范圍的優(yōu)選的方面或?qū)嵤┓绞健?shù)的各個范圍包括所有的包含在該范圍內(nèi)的有理數(shù)和無理數(shù)的數(shù)(例如，從約1到約 5 的范圍，包括例如 1、1· 5、2、2· 75,3,3. 80、4 和 5)。當在不使用括號引述的單位數(shù)值例如2英寸與相應(yīng)的使用括號引述的單位數(shù)值例如(5厘米)之間有沖突時，以不使用括號陳述的單位數(shù)值為準。如本文中所使用的，“一個”、“所述”、“至少一種”和“一種或多種”可互換使用。在本文描述的本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤┓绞街校岬綌?shù)值的用語中的術(shù)語“約”可以被從該用語中刪除以給出本發(fā)明的另一方面或?qū)嵤┓绞?。在使用術(shù)語“約”的在前的方面或?qū)嵤┓绞街校梢詮氖褂谩凹s”的上下文解釋其含義。優(yōu)選地，“約”是指所述數(shù)值的90%至100%，所述數(shù)值的100%至110%，或所述數(shù)值的90%至110%。在本文描述的本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤┓绞街校_放式術(shù)語“包含”、“包括”等(其與“具有”和“特征在于”同義)可以被分別為部分閉合式用語“基本由……組成”等或閉合式用語“由……組成”等替換以給出本發(fā)明的另一方面或?qū)嵤┓绞?。在本申請中，當提及在前序列的要?例如，成分)時，用語“其混合物”、“其組合”等是指所列要素中的任何兩種或更多種，包括全部。除非另外指明，在一系列成員中使用的術(shù)語“或”是指所列出的單獨成員以及任意組合，并且支持所引述的任一所述單獨成員的另外的實施方式(例如，在引述用語“10%或更多”的實施方式中，“或”支持引述“10%”的另一實施方式以及引述“多于10%”的又一實施方式)。術(shù)語“多個”是指兩個或更多個，其中除非另外指明，各個多個是獨立選擇的。符號“<”和“>”分別是指小于或等于以及大于或等于。符號“<”和“>”分別是指小于以及大于。優(yōu)選地，Te為120°至270°，更優(yōu)選Te為約180°。優(yōu)選地，1.2De^ Le ^ 1.8De(例如，Le = 1. 25De 或 1. ，更優(yōu)選 1. 3De 彡 Le 彡 1. 7De (例如，Le = 1. 35De 或 1. 65De)，更優(yōu)選 1. 4De 彡 Le 彡 1. 6De (例如，Le = 1. 45De或1. 55De)，甚至更優(yōu)選Le為約1. 5De (例如，Le = 1. 5De)。同時優(yōu)選，對于各個螺旋混合元件(例如50和50A) Le是相同的，并且對于各個螺旋混合元件(例如50和50A) De是相同的。在相鄰螺旋混合元件(例如50和50A)之間的各個有效連接包括當Sa為 時的直接物理連接，或當&大于0時的間接物理連接(即，&及其Le之間的數(shù)學關(guān)系為OLe <Sa^ Le)，各個連接設(shè)備包括獨立地包括連接元件的間接物理連接，所述連接元件與所述相鄰螺旋混合元件為有效連接。在一些實施方式中，Sa約為0。更優(yōu)選&等于OLe (即&為0)。在這樣的實施方式中，連接設(shè)備(例如20)包括或源自因此被連接在一起的所述相鄰螺旋混合元件(例如 50和50A)。這種連接設(shè)備的實施例是焊接或如下方式，所述相鄰螺旋混合元件之一的后緣與另一所述相鄰混合元件的前緣各自限定了一個凹口，所述凹口彼此互補，以在所述相鄰螺旋混合元件之間建立摩擦匹配(friction fit)。在一些實施方式中，&彡0. 9Le，更優(yōu)選&彡0. 7Le，更優(yōu)選&彡0. 6Le，甚至更優(yōu)選&<0.51^。在這樣的實施方式中，所述連接設(shè)備包括連接元件(例如M)，所述連接元件具有有效連接至所述相鄰螺旋混合元件(例如50和50A)之一的后緣的部分以及有效連接至因此被連接在一起的另一所述相鄰螺旋混合元件的前緣的部分。這種連接元件的實例是軸、粘合劑和凹凹托架(female-female bracket)。優(yōu)選軸。在一些實施方式中，aa>0°，更優(yōu)選叭>30°，更優(yōu)選叭>45°，甚至更優(yōu)選aa> 60°，更優(yōu)選75°彡90° (例如，α a為約90° )。在第二實施方式所述的動態(tài)混合設(shè)備(例如70)的一些實施方式中，至少兩個、 優(yōu)選所有的所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10)的螺旋混合元件(例如50和50A)以如下方式設(shè)置在所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置與所述容器與彼此以近似軸向排列(即，近似平行，優(yōu)選豎直軸向排列)，并且所述前螺旋混合元件(例如50)的前緣(例如56)與所述容器(例如30)的底部(例如32)間隔開距離 (Sb)以使得在Sb和所述前螺旋混合元件的Le之間建立如下數(shù)學關(guān)系OLe < Sb<Le。在一些實施方式中，Sb > OLe (例如ILe)。在一些實施方式中，Sb<0.9Le，更優(yōu)選7Le，更優(yōu)選δ b彡0. 6Le，甚至更優(yōu)選5b^0. 5Le(例如δ b為0. 5Le)。在一些實施方式中Sb>0.2Le，更優(yōu)選Sb>0.3Le，更優(yōu)選Sb>0.4Le，甚至更優(yōu)選Sb>0.5Le (例如 S b 為 0. 55Le)。在第四實施方式的動態(tài)混合方法中，優(yōu)選所有的所述前螺旋混合元件、更優(yōu)選所有的所述前螺旋混合元件和所有的至少下一螺旋混合元件(例如，中間螺旋混合元件存在時的中間螺旋混合元件或中間螺旋混合元件不存在時的后螺旋混合元件)、更優(yōu)選所有的所述螺旋混合元件完全浸沒在所述不完全混合的組合物中。當所有的所述螺旋混合元件 (例如50和50A)完全浸沒在所述不完全混合的組合物中時，優(yōu)選所述不完全混合的組合物具有頂表面(例如，圖2中的假定加注線35處)，所述不完全混合組合物的頂表面近似處于所述完全浸沒的后螺旋混合元件(例如50A)的后緣(例如58T)處或與其間隔開距離 (δ3),以使得在所述后螺旋混合元件的δ s和Le之間建立數(shù)學關(guān)系OLrt彡δ s彡Lrt，其中 Let是所述后螺旋混合元件的長度Le。在一些實施方式中，Ss>0Let(例如，33是0. lLet)。 在一些實施方式中，Ss<0.9Let，更優(yōu)選53是0.51^。在第四實施方式的動態(tài)混合方法中，優(yōu)選所述容器(例如30)的特征在于，在與其縱向軸(未示出)垂直并且在所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)內(nèi)具有寬度或更優(yōu)選內(nèi)徑(D。)。在其中所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的縱向軸相對于所述容器的縱向軸移動的第四實施方式所述的方法的實施方式中，更優(yōu)選調(diào)整所述動態(tài)混合設(shè)備的尺寸使得在D。 和各個De之間建立如下數(shù)學關(guān)系0. IODc ^ De ^ 0. 70D。。可以通過將所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置 (例如10)保持在固定位置并移動所述容器(例如30，例如通過使用行星式混合器)或通過將所述容器(例如30)保持在固定位置并移動所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10，例如通過移動可移動攪拌器馬達例如便攜式攪拌器馬達)而實現(xiàn)該相對移動。在第四實施方式的動態(tài)混合方法的實施方式中，當所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如 10和12)的縱向軸(未示出)相對于所述容器(例如30，S卩，除在所述容器內(nèi)旋轉(zhuǎn)之外， 旋轉(zhuǎn)式混合裝置在該容器內(nèi)基本不移動)的縱向軸(未示出)基本保持在固定位置時， 優(yōu)選所述兩種或更多種流動性材料的上行流與所述容器(例如30)的壁部(例如34)相鄰，并且調(diào)整所述動態(tài)混合設(shè)備(例如70)的尺寸使得在D。和各個De之間建立如下數(shù)學關(guān)系0. 30D。^ De ^ 0. 70D。。在這樣的實施方式中，更優(yōu)選0. 33D。^ De ^ 0. 67D。，更優(yōu)選 0. 40DC彡De彡0. 60DC,甚至更優(yōu)選0. 45DC彡De彡0. 55DC (例如0. 5DC = De)。這樣的實施方式對于在第三實施方式所述的高通量工作流系統(tǒng)中使用是優(yōu)選的。在第四實施方式的動態(tài)混合方法的一些實施方式中，所述方法串聯(lián)或更優(yōu)選并聯(lián) (例如，在第三實施方式所述的高通量工作流系統(tǒng)中)使用兩個或多個第二實施方式所述的動態(tài)混合設(shè)備。當使用兩個或多個動態(tài)混合設(shè)備時，獨立地使用所述兩個或多個動態(tài)混合設(shè)備(和因此它們分別的旋轉(zhuǎn)式混合裝置)，從而使它們分別的特性可能是相同或不同的。例如，所述兩個或多個動態(tài)混合設(shè)備的兩個或多個旋轉(zhuǎn)式混合裝置各自的旋轉(zhuǎn)特性，例如方向(例如順時針或逆時針)、速度、旋轉(zhuǎn)時間可能是相同或不同的。在一些實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和1 不包括中間螺旋混合元件，即N為0。在一些實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和1 還包括一個或多個中間螺旋混合元件(例如，未示出但是將是例如50)，即N是1或更大的整數(shù)。優(yōu)選地，有三個或更少的中間螺旋混合元件(即，N為0、1、2或幻，更優(yōu)選有二個(即，N為幻、更優(yōu)選有一個(即，N為1)、甚至更優(yōu)選沒有(即，N為0)中間螺旋混合元件。在一些實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和1 還包括驅(qū)動連接元件 (例如22)，所述驅(qū)動連接元件(例如2 有效連接至所述后一螺旋混合元件(例如50A) 的后緣(例如58T)。優(yōu)選地，所述驅(qū)動連接元件包括軸(例如22)，并且能夠有效連接至用于旋轉(zhuǎn)的設(shè)備(例如，未示出)，在第四實施方式所述的動態(tài)混合方法中，所述用于旋轉(zhuǎn)的設(shè)備可以使所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和1 繞其縱向軸(未示出)旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述用于旋轉(zhuǎn)的設(shè)備是攪拌器馬達(例如，電動的或壓縮空氣驅(qū)動的攪拌器馬達)。本發(fā)明的方法提供了所述兩種或更多種流動性材料的近似均勻的混合物。術(shù)語 “近似均勻的混合物”是指兩種或更多種材料的組合物，所述組合物為至少85%混合的，優(yōu)選至少95%混合的，更優(yōu)選至少99%混合的，如通過數(shù)字圖像處理測量所確定的(見此后的實施例1)。第四實施方式所述的動態(tài)混合方法的特征在于迅速混合所述兩種或更多種流動性材料，以在如下時間內(nèi)得到其近似均質(zhì)的混合物，所述時間優(yōu)選小于10分鐘、更優(yōu)選小于5分鐘、更優(yōu)選小于3分鐘、甚至更優(yōu)選小于2分鐘。所述迅速混合特別是當所述兩種或更多種流動性材料(未示出)的上行流(未示出)臨近所述容器(例如30)的壁部(例如 34)，并且調(diào)整所述動態(tài)混合設(shè)備(例如10和12)的尺寸使得在D。和各個De之間建立如下數(shù)學關(guān)系0. 30D。^ De ^ 0. 70D。，即使當所述流動性材料之一的特征在于在20攝氏度(V ) 具有中等粘度或高粘度并且另一所述流動性材料的特征在于在20°C具有低粘度時。本發(fā)明預(yù)期使用容器(例如30)用于容納所述流動性材料?？梢允褂萌魏芜m合于混合的容器，雖然特別是在其中所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和12)的縱向軸(未示出) 相對于所述容器的縱向軸基本不移動的第四實施方式的方法中，優(yōu)選所述容器(例如30) 的壁(例如34)是柱狀的，并且沿其縱向軸(未示出)具有基本恒定的內(nèi)徑D。。在一些實施方式中，所述容器(例如30)適合用于混合建筑材料。這種建筑容器的實例是在固化、干燥或固化和干燥過程中用于容納新近灌注的混凝土的桶和框架。在一些實施方式中，所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)的尺寸是適合用于制造規(guī)模操作的體積，例如，所述容器(例如30)是100加侖(380升)至10，000加侖(38，000升)的混合或反應(yīng)器釜。在一些實施方式中，所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)的尺寸是適合用于中試規(guī)模操作的體積，例如，所述容器(例如30)是2加侖(7.6升)至小于100加侖 (380升)的混合或反應(yīng)器釜。在一些實施方式中，所述容器(例如30)的封閉式體積空間 (例如36)的尺寸是適合用于實驗室規(guī)模操作的體積。適合的實驗室規(guī)模容器(例如30) 的類型的實例是小瓶、試管、混合管、燒杯、瓶和96孔板。所述適合的實驗室容器(例如容器30的封閉式體積空間36)的體積可以是最高達約10，000毫升(mL)的任何體積。優(yōu)選地，所述體積是IOOOmL或更小，更優(yōu)選50mL或更小，更優(yōu)選約20mL或更小，并且至少為約 0.2mL。在一些實施方式中，如果在所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)內(nèi)設(shè)置有具有流動性材料和磁力攪拌元件的容器，則其也具有構(gòu)成所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)至少10%、更優(yōu)選至少15%的頂部空間。在一些實施方式中，所述容器(例如30)的封閉式體積空間(例如36)經(jīng)由所述容器(例如30)的頂部(未示出)的隙縫(例如38)與所述容器(例如30)的外部(未示出)流體連通。在一些實施方式中(特別是使用所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置為前述水平取向或逆
10向垂直取向的那些實施方式)，所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和1 還包括驅(qū)動連接元件 (例如2 和所述動力混合設(shè)備(例如70)還包括密封設(shè)備(未示出)，所述密封設(shè)備與所述容器(30)臨近其隙縫的部分(未示出)密封有效接觸，并且與所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和12)的驅(qū)動連接元件(例如22)低摩擦(即，允許旋轉(zhuǎn))密封接觸，從而將所述容器密封以防止所述兩種或更多種流動性材料泄漏。所述密封設(shè)備的實例是硅潤滑劑、攪拌器軸承、潤滑橡膠塞、聚四氟乙烯套管及其兩種或更多種的組合。在一些實施方式中，所述動態(tài)混合設(shè)備(例如10和12)還包括用于容納所述容器 (例如30)的容器架(未示出)。當本發(fā)明設(shè)想使用容器架時，優(yōu)選所述容器架能夠容納約 1至1000個容器，更優(yōu)選約4至96個容器。本發(fā)明設(shè)想其中所述動態(tài)混合設(shè)備(例如10 和12)具有并且第四實施方式所述的方法同時使用多于一個容器架(例如，四個96孔板給出總共384個容器)的實施方式。容器架的實例是限定多個隙縫的矩形塊(未示出)，調(diào)整所述塊的各個隙縫的尺寸用于容納一個容器(例如30)。所述塊還可以包括矩形框架(未示出)，所述矩形塊可以安全地置于所述矩形框架上，所述框架具有間隔開的相對的橫桿， 靠所述橫桿可以將所述矩形塊的前和后表面推入。優(yōu)選地，第四實施方式所述的方法使用第三實施方式所述的高通量工作流系統(tǒng)。 更優(yōu)選地，高通量工作流系統(tǒng)能夠根據(jù)第四實施方式所述的方法在各個所述兩個或多個動態(tài)混合設(shè)備(例如70)的兩個或多個(即多個)容器(例如30)中混合兩種或更多種流動性材料，其中在不同容器中的流動性材料可以是相同或不同的。優(yōu)選地，在所述高通量工作流系統(tǒng)中的兩個或多個動態(tài)混合設(shè)備(例如70)中的旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10)的旋轉(zhuǎn)方向在相鄰的旋轉(zhuǎn)式混合裝置之間是不同的，且因此每相隔一個時是相同的。術(shù)語“工作流”是指包括如下步驟的一體化工藝實驗設(shè)計、將兩種或更多種材料混合在一起以得到混合物、獨立地分析所述混合物以確定其一種或多種特性(例如，混合程度)，并從所得混合物分析收集數(shù)據(jù)。在本發(fā)明上下文中，術(shù)語“高通量工作流”是指將所述工作流的步驟一體化并將其時間壓縮使得完成所述高通量工作流的一體化工藝的全部時間比完成標準非高通量工作流的相應(yīng)工藝(例如，任何相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)工藝)的全部時間快2倍或更多倍(例如10、50或100倍或更多)。優(yōu)選地，第三實施方式所述的高通量工作流系統(tǒng)還包括材料分配遙控設(shè)備，以將流動性材料特別是液體分配至所述多個容器中。本發(fā)明設(shè)想一些實施方式在所述容器(例如30)中將還包括或使用改變壓力環(huán)境的設(shè)備(未示出)、將所述流動性材料加熱或冷卻的設(shè)備(未示出)或兩者。這種加熱設(shè)備的實例是紅外輻射、微波輻射、熱空氣環(huán)境、熱浴(例如，熱水或礦物油浴)，并且優(yōu)選地，使用具有設(shè)置在其中的恒溫加熱元件(例如，電加熱元件)的容器架。這種冷卻設(shè)備的實例是冷空氣環(huán)境、冷卻浴(冰/水浴)以及具有恒溫冷卻元件(例如，冷卻乙二醇線)的容器架(未示出)。進行第四實施方式所述方法的優(yōu)選的溫度范圍為0°c至120°C。環(huán)境溫度 (例如20°C )是優(yōu)選的。當使用在室溫下不易移動或混合的流動性材料(例如，粘度為大于100，OOOcP和優(yōu)選小于500，OOOcP的液體，或密度相差1. 5倍或更多的流動性材料)時， 可以將所述流動性材料如上加熱以降低其有效粘度。第四實施方式所述的方法設(shè)想其中在進行所述方法的過程中加入另外的流動性材料的步驟。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10和12)和動態(tài)混合設(shè)備(例如70)可以構(gòu)造自一種或多種現(xiàn)有技術(shù)中使用的材料。所述材料的實例是金屬(例如鈦)、金屬合金(例如， 鋼、不銹鋼和HASTELLOY (Haynes International, Inc.)合金)、玻璃(例如硼硅酸鹽玻璃)、陶瓷、塑料(例如聚丙烯和聚四氟乙烯)、增強塑料(例如纖維玻璃增強塑料)及其組合。對于旋轉(zhuǎn)式混合裝置優(yōu)選的構(gòu)造材料是金屬和金屬合金，例如316不銹鋼，或當用于高通量工作流系統(tǒng)中時，是有機聚合物，例如聚丙烯酸或聚四氟乙烯。本發(fā)明設(shè)想使用任何流動性材料。術(shù)語“流動性材料”是指顆粒固體、液體或氣體。優(yōu)選地，所述流動性材料包括液體流動性材料和固體流動性材料，兩種或更多種不同的液體流動性材料，或液體流動性材料和氣體流動性材料。術(shù)語“顆粒固體”是指具有確定的形狀和體積并且包括具有無定形、結(jié)晶或半結(jié)晶形式的物質(zhì)，并且其形狀例如是薄片、薄板、球形、卵形、方形、針形狀等。優(yōu)選的顆粒固體是遮光劑或填料(例如，滑石、二氧化硅、 二氧化鈦、無機粘土、有機粘土、炭黑、氧化鋯和氧化鋁)。術(shù)語“液體”包括純物質(zhì)和一種或更多種溶質(zhì)在一種或多種溶劑中的溶液。優(yōu)選的液體是在20°C下的高粘度液體，例如， 硅油、硅脂、烴油和油脂、烴蠟在溶劑中的溶液、聚合物膠乳在水中的分散體、溶于有機溶劑中的聚合物、溶于水中的水溶性聚合物(例如聚氧化乙烯)、天然樹膠例如瓜爾豆膠或黃原膠；和在20°C下的低粘度液體，例如，水、沸點低于200°C的有機溶劑(例如，醇、乙二醇、酮、 含氯溶劑)、酰胺例如二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷、醚和環(huán)醚例如四氫呋喃以及芳族溶劑例如甲苯和二甲苯。優(yōu)選的氣體是二氧化碳和發(fā)泡劑，例如一氟三氯甲烷(CFC 11),1,1, 1，3，3-五氟丙烷、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷、1，1，1，2，3-五氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丁烷、環(huán)戊烯、正戊烷、1，1，2，2-四氟乙烷、1，1，1-三氟乙烷、1，1-二氟乙烷和1，1，- 二氯氟乙烷。當根據(jù)本發(fā)明將兩種或更多種流動性材料在容器中結(jié)合和混合時，在同一容器 (例如30)中的流動性材料是彼此不同的?！安煌笔侵杆隽鲃有圆牧显诶缃M成、相(即， 固體、液體或氣體)、密度、純度、粘度或其兩種或更多種組合方面彼此不同。兩種或更多種流動性材料組合的實例是聚乙二醇(例如，基于聚醚或基于聚酯的乙二醇)以及一種或多種液體或固體添加劑的組合，所述添加劑例如為防銹劑、抗氧化劑、殺蟲劑和鈍化劑；水和一種或多種液體或固體添加劑的組合，所述添加劑例如為初級(primary)表面活性劑(例如脂肪酸或磺酸)、非離子表面活性劑、起泡劑(例如鏈烷醇酰胺)、流變改性劑(例如甲基纖維素)、調(diào)節(jié)劑(例如硅樹脂和鹽)、防腐劑(例如抗菌劑)或改性劑(例如酸、堿、遮光劑或氣味劑)；兩種或更多種固體(例如，顏料、無機粘土或染色劑)和膠乳在水中的膠體溶液的組合，其中添加劑溶解在溶劑中，且其中所述添加劑是表面活性劑、成膜劑、消泡劑、抗菌齊U、分散劑、中和劑或流變改性劑；兩種或更多種液體(環(huán)氧預(yù)聚物)和溶于溶劑(例如丙酮或甲苯)中的硬化劑 (雙酚A)和添加劑(填料、遮光劑、增韌劑、流變改性劑、促進劑(例如固化劑)、助粘劑、著色劑和抗氧化劑)的組合；以及兩種或更多種由異氰酸酯和乙二醇制得的聚氨酯預(yù)聚物、胺催化劑、分散劑、發(fā)泡齊U、表面活性劑和增塑劑的組合。如本文中所使用的，術(shù)語“粘度”是指在20°C下使用Brookfield CAP-2000錐板粘度計(Brookfield Engineering Laboratories, Inc. ,Middleboro,Massachusetts, USA)禾口如下緊接的試驗方法測得的動力粘度。試驗方法如果需要，使所述粘度計暖機約30分鐘。 通過常規(guī)手段使用粘度標準校準所述粘度計。設(shè)置所述粘度計的溫度控制，將試驗樣品分配到所述板上，并將適當?shù)腻F體(如將會已知的)固定到那里以使得所述固定的試驗樣品完全覆蓋所述錐體的表面，并且延伸超過所述錐體邊緣約1毫米。等待約1分鐘至3分鐘， 以允許所述固定的試驗樣品達到溫度平衡，然后使用其使所述錐體在對于所述錐體適當?shù)乃俾氏?如將會已知的)旋轉(zhuǎn)而進行粘度測量并且記錄產(chǎn)生所輸出的所述試驗樣品的粘度值。在一些實施方式中，第四實施方式所述的方法使用至少一種為中粘度或高粘度液體的流動性材料或至少兩種為液體的流動性材料，其中至少一種所述流動性材料為低粘度液體(即，在20°C下的動力粘度為0. 3cP(0. 0003帕秒(Pa-s))至小于200cP(0. 2Pa-s)的液體)，并且另外所述流動性材料中的至少一種為中粘度液體(即，在20°C下的動力粘度為200cP(0. 2Pa-s)至小于10，OOOcP(10Pa-s)的液體)或，優(yōu)選地，高粘度液體(即，在 20°C下的動力粘度為10，OOOcP至200，OOOcP(lOPa-s至200Pa_s)的液體)。在一些實施方式中，所述至少兩種流動性材料中的至少一種是流動性液體并且所述至少兩種流動性材料中的至少另一種是流動性氣體(在20°C下表征)，其中所述流動性氣體在20°C下的動力粘度為0. 009cP (0. 000009Pa-s)至小于0. 00003Pa-s,并且所述流動性液體的動力粘度為 0. 4cP (0. 0004Pa-s)至 200，OOOcP QOOPa-s)，所述動力粘度在 20°C下，使用 Brookfield CAP-2000錐板粘度計測量；并且所述方法在小于10分鐘內(nèi)得到其近似均勻的混合物。材料一般的考慮因素使用的流動性材料流體1和2流體1 將2mL水與0. ImL藍色水溶性食用染料混合在一起形成粘度為約 0. OOlPa-s (IcP)的流體流體2 :20mL粘度為約lOI^a-s (10，OOOcP)的玉米糖漿計算在玻璃小瓶中混合流動性材料的混合均勻性百分數(shù)(即，混合度)。由于玉米糖漿(流體幻顏色非常淺，含有染料的水(流體1)具有深藍色色調(diào)，在所述兩種流體之間存在銳的顏色對比。在對所述混合實驗進行數(shù)字影像記錄之后，以適當?shù)?例如，通常為例如每10秒)時間間隔提取所述源影像記錄的圖像。在各個提取的圖像中，使用ImageJ(版本1. 42k)，開源圖像編輯和分析軟件對選擇的所述玻璃小瓶的橫截面區(qū)域進行隨后的分析。ImageJ軟件包括一個稱為閾值的用途，其允許使用者將相對色彩對比量化，并且將在圖像的所選擇區(qū)域內(nèi)的各個像素稱為“藍色”或“非藍色”。使用宏指令， ImageJ軟件幫助確定藍色和非藍色區(qū)域的分數(shù)面積。在該實驗中，染料水(流體1)部分混合入玉米糖漿(流體幻中，產(chǎn)生在提取的圖像中明顯的淺藍色區(qū)域。為說明所述提取圖像的其中記錄了該部分混合的部分，使用完全混合溶液(即，均勻混合物)的最終圖像建立 “藍色”參考點。顯示色彩對比至少如所述完全混合流體那樣明亮的區(qū)域被認為是“藍色”， 而具有比所述完全混合流體小的對比的區(qū)域被認為是“非藍色”。將各個圖像標準化以修正與實驗過程中形成的混合渦系相關(guān)的空的空間。本發(fā)明的實施例如下描述了本發(fā)明的非限制性實施例。在一些實施方式中，本發(fā)明如任一實施例中所述。實施例1 將低粘度流動性材料(流體1)與高粘度材料(流體2)混合以制備其近似均勻的混合物將20mL流體2和2mL流體1加入40mL玻璃小瓶(例如30，例如直徑為1英寸 (2. 54厘米(cm))和長度為3. 15英寸(8. OOcm)和平底的小瓶)中以在其中得到不完全混合(基本不混合)的試驗樣品，所述小瓶在所述不完全混合樣品之上具有頂部空間(如前在圖2中所述的容器30中的假定加注線35以上的空間)。重復(fù)該步驟以制備完全相同的試驗樣品。流體1密度較小，且因此浮在流體2之上。將各自具有2個螺旋混合元件(例如50和50A)的不同旋轉(zhuǎn)式混合裝置(例如10)的一部分浸沒在所述不完全混合樣品中，從而使兩個螺旋混合元件都浸沒在其中。各個旋轉(zhuǎn)式混合裝置具有如圖IA中所示的一般構(gòu)成，并且調(diào)整其尺寸使得直徑De為7/16英寸(1. Icm)且長度Le為3/4英寸(1. 9cm)。所述螺旋混合元件的扭轉(zhuǎn)角(Te)為約180°。將所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的前螺旋混合元件(即， 圖IA中的底部螺旋混合元件)的前緣與所述玻璃小瓶的底部間隔開距離Sa為約0. 2英寸 (0.51cm)。根據(jù)所述實施方式的方法，通過將所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置在600轉(zhuǎn)每分鐘(rpm) 下旋轉(zhuǎn)在其中混合流體1和流體2。視覺監(jiān)控所述流體的混合，并使用DCR-VX2000 NTSC HANDYCAM 數(shù)字攝錄一體機(Sony Corporation, Tokyo, Japan)進行錄像以獲得錄制的作為時間函數(shù)的影像圖像。所述混合的結(jié)果顯示在如下的表1中。表1 混合流體1和流體2的均勻性百分數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式混合裝置，其包括前螺旋混合元件；后螺旋混合元件；數(shù)量為N的中間螺旋混合元件，其中N是0或更大的整數(shù)；以及數(shù)量為X的用于連接的設(shè)備(連接設(shè)備)， 其中X等于1+N;所述螺旋混合元件具有扭絞的帶形以及相同的扭轉(zhuǎn)方向(即旋向性)；所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置以如下方式安裝所述前、中間和后螺旋混合元件彼此軸向排列并以順序有效方式相互連接，相鄰螺旋混合元件之間的各個有效連接獨立地包括一個所述連接設(shè)備；各個螺旋混合元件獨立地特征在于具有間隔開的前緣和后緣；縱向軸；沿其縱向軸的長度(Le)；相對于其縱向軸為90度(° )至360°的扭轉(zhuǎn)角(Te)；與其縱向軸垂直的直徑 (De)；并且調(diào)整尺寸使得所述螺旋混合元件的構(gòu)造特征在于各個Le和D6之間的數(shù)學關(guān)系為De < Le < 2De ；相鄰螺旋混合元件以及將它們連接的連接設(shè)備以如下方式安裝將所述相鄰螺旋混合元件之一的前緣設(shè)置在另一所述相鄰螺旋混合元件后緣的分隔距離(Sa)之內(nèi)并相對于另一所述相鄰螺旋混合元件后緣具有偏置角(α a)，以獨立地建立所述相鄰螺旋混合元件之間的相對間距和取向，其特征分別在于在&以及其各個Le之間的數(shù)學關(guān)系為 OLe彡&彡Le并且α a的值為0°至90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置，%為75°< CiaS 90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置，Sa為0Le。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置，Sa為OLe< & < Le。
5.一種動態(tài)混合設(shè)備，其包括如權(quán)利要求1至4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)式混合裝置以及容器；所述容器具有頂部和底部以及壁部，所述頂部限定了隙縫，所述壁部設(shè)置于所述頂部和底部之間以分隔開所述頂部和底部并在所述容器內(nèi)限定了封閉式體積空間，所述容器在所述頂部的隙縫和所述底部之間具有縱向軸；至少所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的螺旋混合元件被設(shè)置在所述容器的封閉式體積空間內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)混合設(shè)備，所述容器的特征在于在與其縱向軸垂直并且在所述容器的封閉式體積空間內(nèi)具有內(nèi)徑(D。)；并且所述動態(tài)混合設(shè)備的尺寸應(yīng)使得在D。 和各個De之間建立如下數(shù)學關(guān)系0. IODc ^ De ^ 0. 70DC。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的動態(tài)混合設(shè)備，所有的所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的螺旋混合元件以如下方式設(shè)置在所述容器的封閉式體積空間內(nèi)所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置與所述容器彼此近似為軸向排列，并且所述前螺旋混合元件的前緣與所述容器的底部間隔開距離(δ b) 以使得在\和所述前螺旋混合元件的Le之間建立如下數(shù)學關(guān)系OLeS Sb<Le。
8.—種高通量工作流系統(tǒng)，其包括至少兩個根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的動態(tài)混合設(shè)備。
9.一種將兩種或更多種流動性材料混合在一起的動態(tài)混合方法，所述兩種或更多種流動性材料設(shè)置于根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的動態(tài)混合設(shè)備的容器的封閉式體積空間中，所述兩種或更多種流動性材料為其不完全混合的組合物的形式，所述不完全混合的組合物包括的總體積小于所述容器的封閉式體積空間，但其足以至少大部分地浸沒所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置的螺旋混合元件中的至少前螺旋混合元件，所述方法包括以足夠的速度和在對于所述螺旋混合元件旋向性適當?shù)姆较蛏溪毩⒌匦D(zhuǎn)所述動態(tài)混合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)式混合裝置，從而建立與所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置相鄰的所述兩種或更多種流動性材料的同時下行流以及與所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置間隔開并且與所述下行流相鄰的所述兩種或更多種流動性材料的上行流，所述下行流和上行流基本平行于所述旋轉(zhuǎn)式混合裝置和容器的縱向軸，從而將所述兩種或更多種流動性材料混合在一起以得到其近似均勻的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動態(tài)混合方法，所述不完全混合的組合物具有頂表面，所有所述螺旋混合元件被浸沒在所述不完全混合的組合物中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動態(tài)混合方法，所述不完全混合組合物的頂表面與所述后螺旋混合元件的后緣間隔開距離〔K),以使得在所述后螺旋混合元件的Le和δ 3之間建立數(shù)學關(guān)系OLrt彡δ s彡Lrt，其中Lrt是所述后螺旋混合元件的長度Le。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的動態(tài)混合方法，所述方法還使用至少一個另外的動態(tài)混合設(shè)備，從而使用總共至少兩個動態(tài)混合設(shè)備，所述兩個動態(tài)混合設(shè)備構(gòu)成高通量工作流系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的動態(tài)混合方法，所述至少兩種流動性材料各自獨立地特征在于具有動力粘度，所述至少兩種流動性材料之一的動力粘度為0. 0003帕秒至小于0. 2帕秒，并且另一所述至少兩種流動性材料的動力粘度為10帕秒至200帕秒， 所述動力粘度在20°C下，使用Brookfield CAP-2000錐板粘度計測量；并且所述方法在小于10分鐘內(nèi)得到其近似均勻的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的動態(tài)混合方法，其中所述至少兩種流動性材料中的至少一種是流動性液體，并且所述至少兩種流動性材料中的至少另一種是流動性氣體，其中所述流動性氣體的動力粘度在20°C下為0. 000009帕秒至小于0. 00003帕秒，并且所述流動性液體的動力粘度為0. 0004帕秒至200帕秒，所述動力粘度在20°C下，使用 Brookfield CAP-2000錐板粘度計測量；并且所述方法在小于10分鐘內(nèi)得到其近似均勻的混合物。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及旋轉(zhuǎn)式混合裝置、動態(tài)混合設(shè)備和高通量工作流系統(tǒng)以及使用其的動態(tài)混合方法。
文檔編號B01F7/00GK102481531SQ201080038642
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者K·K·卡, M·索瑪西, R·F·可普 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責任公司