[0001] 本发明涉及用于混合存储或容纳容器的内容物的设备和方法，且更具体地涉及用于在滚筒式或翻滚搅拌器(tumble blender)的存储或容纳容器中将液体和颗粒(物)原位混合在一起的设备和方法。

[0002] 用于在容器中原位混合诸如IBC(中型散装容器)等的存储装置和容纳装置的内容物的设备是已知的。其提供的优点是，诸如食品和药品等混合物的组分可以在储存和/或运输它们的容器中原位混合，而无需将它们输送到单独的混合器中并再次输送回去，从而节省了时间和费用。其还消除了在进行处理下一次混合物之前清洁混合装置的必要，这还节省了时间。通常，这种设备通过相对于例如支撑在地面上的固定支撑件运动包括内容物的容器来操作，使得内容物在容器内移动并发生混合。有效的运动形式可以是容器(诸如IBC)的倾覆旋转。在本领域中，这种过程通常称为翻滚搅拌。

[0003] 已知的翻滚搅拌设备在某些特定用途中可能存在一些缺点。例如，某些组分类型的完全混合有时难以实现，其原因在于设备仅能够通过整个容器的运动进行混合，并且当组分包括颗粒和脂肪时，这可能是对它们的应用的限制。此外，对于翻滚搅拌，可能存在滚动动作以产生富含脂肪的粉末球的趋势，这些粉末球不会均匀地混合。因为可用于内容物运动的空间有限，如果容器中留有不足的空间(称为缺量(ullage))，也会发生不完全混合。

[0004] 最近有人提出，如果可以将更常规的混合方法(诸如例如高剪切混合)与翻滚搅拌组合使用，则可以克服这些问题。然而，一问题在于如何成功地将设备并入翻滚搅拌器型设备中以实现这些步骤，而不牺牲其许多优点或损害其操作。申请人自己的EP 2386351A1描述了旨在解决这些问题中的一些问题的设备。

[0005] 此外，经常需要在进行混合时而不是进行混合之前添加组分，如果组分必须添加到其中的容器大且重，且以一速度旋转，则这显然存在一些独特的挑战。液体的添加尤其成问题。在EP 2386351A1中，描述了通过喷射添加液体，尽管这在某些情况下工作良好，但在其它情况下，它可能导致未搅拌或混合的液体涂抹在容器壁上。此外，液体添加的容量被限于几升。本发明试图解决诸如此类的问题。

[0027] 参照附图，特别是图1至图5，示出了根据本发明的设备1，其被并入到翻滚搅拌系统100中。翻滚搅拌系统100包括三个主要部分，这三个主要部分是翻滚搅拌器、IBC(中型散装容器)101和液体添加模块400。在根据本发明的该实施例中的设备1采用IBC的闭合件的形式，该闭合件包括混合装置2和液体注入喷嘴3，混合装置2包括适于通过机械作用混合颗粒材料的混合器元件4。喷嘴3设置成在发生混合时沿混合器元件4的方向引导液体，存在防止材料进入喷嘴内的机构5。

[0028] 可以理解，系统100用于在存储或运输容器101中原位搅拌容纳在存储或运输容器101中的内容物。图1示出了被称为中型散装容器或IBC的已知构造的容器101。IBC示出在搅拌器200上的位置处，以便说明设备1的功能。IBC具有位于顶表面103上的入口102、方形截面主体部分104和形式为倒立的截头的金字塔的下部105。如图所示，出口106位于下部105的底部处。IBC的顶部通常由简单的盖闭合件(未示出)封闭，出口106由锥形阀108封闭，该锥形阀108可以升高进入下部105内，以允许物料或桨体(mass)流出容器。IBC还包括顶部堆叠特征部109和底部堆叠特征部110。

[0029] 图1示出了被夹持准备用于搅拌的IBC。通过在不对称轴线上倾覆翻转IBC而使内容物相互流动来进行混合。设置操作员面板(未示出)以包括用于启动、停止、夹持、松开、复位和急停的控制，并具有循环时间和旋转速度显示以及状态灯。

[0030] 搅拌器200包括顶部组件30。顶部组件30由基座31和混合器驱动组件32构成，并且安装到上框架侧杆33，从而有效地覆盖侧杆33和横向件34之间的间隙。因此，当IBC在搅拌器200中就位时，顶部组件30被放置成使得该顶部组件30在IBC 101上方。混合器驱动组件32包括通常已知类型的马达35。

[0031] 现在参照图2至图5，如前所述，可以看出根据本发明的设备1设置在盖中，以应用于容器的入口102，但是，如将理解的，这不是必须的。例如，所描述的设备1可以设置在容器的壁中。盖包括圆形板24，该圆形板24的尺寸适于装配在容器101的进入孔102内并进行密封，该容器101容纳待混合的内容物。板24具有悬垂凸缘(未示出)，该悬垂凸缘包括已知类型的可变形密封环。板24的中心形成有孔，包括轴承和安装在其上用于旋转的混合器轴27的管25焊接在该孔内。在混合器轴27的顶部(如图所示)，混合器轴27止于驱动联接器28。驱动联接器28包括两个驱动凸耳26，这两个驱动凸耳26相对于彼此相反地延伸并且相对于混合器轴27的旋转轴线从轴的圆周侧向延伸，使得在截面中，轴具有“T”的外观。在轴27的底(如图所示)端，轴27设置有多个混合器元件4，该多个混合器元件4在这里采用叶片的形式。

[0032] 板24设置有可手动操作的压力释放阀36和液体注入喷嘴3，液体进入管37附接到泵70(图6)。

[0033] 现在参照图5，在纵向截面中示出了液体注入喷嘴3。喷嘴3包括圆柱形壳体40，该圆柱形壳体40具有由锥形腰部43接合的上主体部41和下主体部42(如图所示)，上部41具有比下部42更大的直径。上主体部41限定液体入口52，并容纳双作用气动致动器44，该双作用气动致动器44包括活塞45和闭合弹簧46，该闭合弹簧46安装在引导管47内，用于线性往复运动。引导管47从其与上主体部41的被夹持的密封界面53延伸到下主体部42中，由此限定液体输送管和腔室54。下主体部42包括在引导管47的下部(如图所示)内的阀杆49。活塞45的下端部(如图所示)容纳在形成于阀杆49的上端部(如图所示)的盲螺纹孔48内，并且阀杆49向下延伸穿过引导管47，超过引导管47的最低范围到形成在下主体部42的远端中的喷嘴孔口50。防止材料进入的机构是以阀止动件5的形式，位于阀杆49的远端处，阀止动件5坐在下主体部42的远端的内表面上。具体参见图3和图5，可以看出，液体注入喷嘴3穿过板24中的孔安装并相对于板24倾斜，使得下主体部42以及因此喷嘴孔口50被引导朝向混合器元件
4。

[0034] 现在参照图1和图2，示出了液体添加设备的第一实施例。可以看出，液体进入管37在其远端处附接到液体注入喷嘴3的液体入口52，并且在其近端处经由旋转接头60附接到液体供给管61。管37经由旋转接头60被安装以进行旋转。液体供给管61在其近端处附接到气动泵(未示出)和液体供给罐62(示意性地示出)。

[0035] 现在参照图6至图9，示出了液体添加设备的第二实施例。图6、图8和图9示出了液体供给泵70的细节，该液体供给泵70包括通过夹持接头73接合的上圆柱形壳体部71(如图所示)和下圆柱形壳体部(如图所示)72。上壳体部71限定钻孔71a以及上空气入口(如图所示)75和下空气入口(如图所示)76，活塞74安装在该钻孔71a中用于线性往复运动。可以理解，上壳体部71因此形成气动致动器。活塞74从上壳体部71向下(如图所示)延伸到下壳体部72内限定的下钻孔77内。下壳体部72在其最低处经由夹持接头78附接到安装/定位器组件79，并且这些部件一起限定液体输送腔室80(在该示例中具有标称的1升体积)，该液体输送腔室80包括液体进入端口81和液体排出端口82，该液体进入端口81和液体排出端口82都包括止回阀85。现在参照图6，液体供给泵70被示出在系统100就位。该图详细示出了液体供给罐62和液体供给泵70的连接和相对布置，这两者都安装在支撑框架83上并经由液体供给管道84连接。

[0036] 仅作为示例，并且以非限制性方式说明本发明的关于操作方法的方面，根据所需配方将诸如粉末的颗粒成分装载到IBC101中。带有混合器元件4和液体喷嘴3的盖子安装到IBC入口。将IBC装入搅拌器并将所需量的液体装入液体供给罐62中，然后将液体供给管62装载到支撑框架83上。制造所需的液体供给管连接(罐和泵之间的管，泵和IBC之间的管，盖和搅拌器之间的电动/气动脐)，操作员离开搅拌器室，关闭和互锁门。操作员从控制系统中的菜单中选择“混合配方”，该菜单将指示以下内容：

[0037] □总搅拌时间(例如20分钟)

[0038] □搅拌转速(例如10rpm)

[0039] □增压器速度(例如1500rpm)

[0040] □干搅拌时间(加液开始前，例如5分钟)

[0041] □液体注入时间

[0042] □注入延迟时间

[0043] □每次旋转的注入时间

[0044] □总液体添加时间

[0045] 通过将已装载的IBC升高到其夹持位置来开始搅拌循环。开始搅拌旋转IBC，然后开始旋转混合器元件4。可以理解，此时液体添加尚未开始，并且该干搅拌阶段允许在开始液体添加之前实现干成分的均匀性。在液体添加开始时，IBC以大约10rpm的旋转速度运动。通过选择适当的液体注入延迟时间，操作者可以确保仅在喷嘴3浸入粉末时才开始添加液体。已经发现，确保在液体添加期间喷嘴浸入有助于实现液体和固体颗粒(诸如粉末)的成功混合。每次旋转的注入时间控制泵70泵送的时间长度，使得其实现其泵冲程的一部分或全部，从而注入1升体积中的一部分或全部。在泵冲程期间，液体活塞74被向下驱动，通过出口止回阀82、85发送液体并关闭入口止回阀81、85。在注入时间结束时，泵70缩回，通过入口止回阀81、85从罐62抽吸液体，关闭出口止回阀82、85。在初始旋转期间，空气将被泵送直到液体充满泵70和管道系统。同样地，在液体添加结束时，空气将被泵送，同时从管道系统中清除所有液体残余物。因此，总液体添加时间要足够长，以确保添加全部体积的液体。在液体添加阶段完成之后，搅拌旋转持续总搅拌时间的剩余时间，这可能有助于确保液体在整个粉末体积中完全均匀化，尽管这并非总是必要的。在混合循环结束时，IBC 101被松开，操作员进入搅拌器室并断开管道和脐，并从搅拌器中移除IBC。

[0046] 设备可以包括在泵的操作和液体喷嘴的操作之间的一个或更多个延迟计时器，以进一步防止和/或减少粉末进入喷嘴。在一个实施例中，在泵冲程开始之后和喷嘴打开开始之后存在0.1秒的延迟，从而允许在打开之前在喷嘴中建立压力。在另一个实施例中，在关闭喷嘴和泵冲程结束之间存在0.1秒的延迟，这在喷嘴仍然处于加压时关闭喷嘴。

[0047] 压力传感器可以安装在增压器盖24中，其中压力传感器可以用于监测IBC 101中的压力，以防不正确的液体添加参数在IBC中引起过压。

[0048] 图10和图11示意性地示出了根据本发明的安装在IBC的盖中处于操作中的设备1。在图10中，IBC被示出为处于旋转阶段，其中IBC相对于地面基本上是直立的。混合器元件4正在旋转，但液体注入喷嘴3没有浸入在容器101中的材料90中。这样，液体注入喷嘴3的孔口50在气动致动器44的作用下被止动件5关闭。在图11中，IBC被示出为处于旋转阶段，其中IBC基本上是倒置的。混合器元件4仍在旋转并混合材料90，其中混合器元件4现在完全浸入在其中。由于液体注入喷嘴3自身也浸入在材料90中，所以液体通过泵70供给到液体注入喷嘴3，上主体部41中的气动致动器44向上拉阀杆49和阀止动件5，打开孔口50并允许液体流入材料90内。