在本发明的说明书和权利要求书中，对于术语“分散物”被用于表 示异源体系统，在这个系统包括至少一种连续相物质和至少一种分散 相物质，所述连续相物质由第一流体(即，下文中所述的“主流体”) 构成，所述分散相物质由第二流体(即，下文中所述的“第二种流体”) 构成，所述第二种流体基本上不与第一种流体融合，所述分散相呈颗 粒或小微滴形式，其平均尺寸总体上小于5微米，最好小于1微米。通 过添加至少一种乳化剂(或者表面活性剂)可以保持这种系统的稳定 性。在上面最后所述的情况下，以更合适的方式，分散也可以被称为“乳 化”或者也可以称为“微乳化”。而且在上面所述的定义中，分散物由几 种主流体和/或几种第二种流体构成，即，在分散物中的分散相和/或连 续相由多种产品的混合物构成的分散物。
在本发明的说明书和权利要求书中，术语“静态混合装置”总体上 用来表示不包括运动部件的装置，并且该装置适合于使基本上不能相 互融合的流体分散。
在这种设备中，通过被固定的混合元件施加在供给的主流体和第 二种流体上的非常强的剪切力，获得机械分散作用，其中固定的混合 元件使流动的流体发生偏离，和/或迫使流体通过优先通道。
众所周知，用于供给内燃机或者用于生产热的液体烃的燃烧会构 成许多污染物，特别是油烟、颗粒、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、 硫氧化物(SOX)、未燃烧的烃，这些物质大大造成了污染。还知道 添加控制数量的水进入燃料中，可以在相当大程度上减少部分污染物 的产生。可以相信这种效果来源于在燃烧区域由于存在着水而引起的 不同现象。例如，水通过降低燃烧峰值温度，减少了氮氧化物(NOX) 的散发，因为在高温条件下有利于产生氮氧化物(NOX)。此外，水 蒸汽的及时蒸发，有利于燃料在燃烧腔内的分散，因此能够显著减少 形成油烟、颗粒物和一氧化碳。这些现象的发生，不会威胁燃烧过程 的效率。
在欧洲专利申请EP-A-630398中描述了燃料与水乳化，并且在 特殊的压力和温度条件下，其中加入由失水山梨糖醇油酸酯 (sorbitane-oleate)、聚(亚烷基)二醇(polyalkylene glycol)、乙 氧基化烷基(苯)酚(ethoxylated alkylphenol)构成的表面活性的混合 物，通过静态混合器的混合元件，可以获得燃料与水的乳化效果。
另一种生产乳化物的加工方法，特别是液体燃料和水的乳化，公 开在欧洲专利申请EP-A-958853中，其中将要被乳化的流体喷射进 入乳化腔中，在所述乳化腔内设有喷射系统，所述喷射系统具有这种 性质，即产生基本上沿着正交于流体自身通过乳化腔的方向运动。
在现有技术中已知具有不同类型的静态混合装置，其特别适合于 分散低粘度的流体。在美国专利US 5575561中公开了这种类型的混合 装置。更详细地说，在这篇文章中公开的混合装置被设置用于分散不 同的流体，其中借助至少一个设置在空心结构件中的狭窄的通道，所 述狭窄通道构成要被分散的流体混合物的前进通道。
由成对的刚性体构成狭窄通道，首先，由输送环直接和空心结构 件的内表面接触配合构成狭窄的通道，其次，由和输送环同心的剪切 头与空心结构件构成狭窄通道。输送环具有圆柱形部分，从圆柱形部 分具有延伸的圆锥形部分，其终止于靠近剪切头的周边尖锐的交角边 缘。所述剪切头部分聚中，通过第一锥形部分插入输送环中。第一锥 形部分的延伸部分是中间圆柱形部分，所述中间圆柱形部分连接第二 锥形部分，其朝向方向和第一锥形部分的相反。
剪切头和输送环的周边尖锐交角的边缘分开很短的距离，以便在 它们之间形成狭窄的间隔通道。
此外，与剪切头相关的是截锥形环状物，所述环状物在第一圆锥 形部分的表面延伸。截锥形环状围绕剪切头的中间部分，并且具有中 央开口，所述中央开口的直径大于中间部分的直径。这个截锥形环状 物和剪切头之间的尺寸差形成辅助通过通道，其靠近剪切头，从靠紧 输送环的周边边缘区域延伸到剪切环自身的第二锥形部分。供给的流 体混合物通过输送环，并且直接通过输送环的锥形部分，和剪切头的 第一锥形部分，朝向间隔通道和辅助通过通道。因此，部分流体通过 间隔通道的狭窄截面，在此处流体经受剪切作用，在此产生紊乱运动。
于是在混合装置中，在截锥形环状物和空心结构件之间产生分散 作用，直到流体通过环状物。

本发明的申请人已经察觉到取得基本上不能相互相融的流体的分 散物的可能性，特别是，具有水的液体燃料的分散物，迫使要被分散 的流体的混合物通过一个或多个由平行的、相互对置、以靠近距离面 对面相互设置的边界表面形成的间隙。以这种方式使流体混合物基本 上在层流的状态经受非常强的剪切力作用，使得第二种液体以非常细 小的颗粒，通过高效率的能量转换，分散进入主液体中，这是由于在 以不同的速度运行的相邻的流体层之间，产生分子内聚力和动量转换。
更详细地说，按照本发明的第一方面涉及一种静态混合装置，其 包括至少一个空心结构件，所述空心结构件具有至少一个输入口，所 述输入口适合于液压连接供给流体的管道，至少一个输出口适合于液 压连接流体释放管道；至少一个混合机构设置在所述空心结构件内部； 其特征是：所述至少一个混合机构包括第一混合体和第二混合体，所 述第一混合体和第二混合体各自具有至少一个第一边界表面和至少一 个第二边界表面，所述第一边界表面和第二边界表面相互对置，并且 基本上相互平行，其相互之间具有预定的距离，以便形成至少一个混 合间隙，所述流体流动通过所述混合间隙，使所述液体受剪切力的作 用。
按照本发明的另一方面涉及一种分散物的生产方法，所述分散物 中具有至少一种流体，和至少一种第二种流体，所述流体基本上不能 相互融合，步骤包括引导所述主流体和第二种流体的混合物通过至少 一个混合间隙，所述混合间隙由至少一个第一边界表面和至少一个第 二边界表面构成，所述第一边界表面和第二边界表面相互对置，并且 基本上相互平行，其相互之间具有预定的距离，以便使所述混合物受 剪切力的作用。
通过下面详细描述本发明的静态混合装置和生产分散物的加工方 法的优选实施例，并非唯一实施例，特别是按照本发明分散具有水的 液体燃料，可以更清楚地理解本发明的其他特征和优点。下面参照附 图描述本发明的非限制性的实施例。
附图说明
图1是按照本发明的静态混合装置的剖视图。
图2是图1所示静态混合装置的详细部分放大的视图。

参照附图，按照本发明静态混合装置通常由代号1表示。
静态混合装置1包括至少一个空心结构件2，所述空心结构件2 和管道3形成液压连接，由管道3供给要被分散的流体混合物，例如， 所述的混合物包含液体烃(特别是柴油燃料)以及水，和可能的下文 中特别指定的添加剂。
如图1所示，在供给管道3的终端4具有第一固定法兰5。设置 的供给管道3用于向输入口6输送混合物，所述输入口6在空心结构 件2中形成，并且供给管道3通过螺栓元件或者未图示的其他连接元 件与空心结构件2形成刚性连接。
在空心结构件2的内部设有至少一个混合区域8，在所述混合区 域8限定至少一个具有合适宽度的混合物通过截面，所述的合适宽度 小于在空心结构件2本身内可以找到的任何通过截面的宽度，因此被 供给的混合物可以受到分散作用，在分散运动的过程中，分散相物态 被分布在连续相中。
第一固定法兰5和空心结构件2的固定部分9刚性接触配合，在 所述空心结构件2中形成空心结构件的输入口6。最好，制造的固定 部分9具有管状结构，以便沿着直线方向延长来自供给管道3的混合 物的移动路线。在相对于入口6的相反一侧，固定部分9具有连接口 10，所述连接口10被设置用来与空心结构件2的可移动部分11的第 一端11a相互配合，所述空心结构件2的可移动部分11最好具有基本 上呈管状的结构形状。详细的说，可移动部分11的第一端11a配合安 装在固定部分9地连接开口10内，而且可移动部分11的第一端11a 通过第一滑动连接装置12与连接开口10接合。
第一滑动连接装置12具有第一和第二螺旋螺纹，它们容易相互 配合，并且分别成型于固定部分9的内部和可移动部分11的第一端11a 的外部。更特别的是，第一滑动连接装置12保证在固定部分9和可移 动部分11之间形成可移动的配合，以这种方式，随着在所述部分之间 的相对转动，相对于固定部分9，可移动部分11可以沿着基本上呈直 线的方向，沿着轴向平移。和第一滑动连接装置12相关联，还设有一 个或多个环形密封件13，所述环形密封件13被安装在各支座内，所 述支座在可移动部分11的第一端11a的外部形成，并且在内部朝向固 定部分9产生作用，从而避免被供给的混合物发生泄漏。
在第一端11a的相对侧，可移动部分11通过其第二端11b和空心 结构件2的辅助可移动部分14可操作地配合，最好，辅助可移动部分 14基本上呈管状结构形状。更详细地说，第二端11b被配合安装进入 辅助可移动部分14的连接开口14a内，并且通过第二滑动连接装置与 连接开口14a内部接合，所说第二滑动连接装置被设置在可移动部分 11和辅助可移动部分14之间。
第二滑动连接装置15由第一和第二螺旋螺纹构成，它们沿螺纹 方向相互配合，所述螺纹方向和第一滑动连接装置12的螺纹螺旋方向 相反。第二滑动连接装置15的第一螺纹在辅助可移动部分14内形成， 因此第二螺纹在可移动部分11的第二端11b的外表面形成。
为了避免可能发生的混合物泄漏，还设有和第二滑动连接装置15 相关联的环形密封件16。这些环形密封件被安置在各自的支座内，所 述支座被设置在可移动部分11的第二端11b的外部，并且从内部朝向 辅助可移动部分14施加作用。
如图1所示，辅助可移动部分14，在可移动部分11的相对侧， 与基本上呈管状结构形状的空心结构件2的辅助固定部分17可操作地 接合。更详细地说，辅助可移动部分14通过第三滑动连接装置18和 辅助固定部分17机械连接，所说第三滑动连接装置18被可操作地设 置在固定部分和辅助可移动部分14之间。
第三滑动连接装置18由一个或多个连接支座18a构成，所述连 接支座18a在辅助可移动部分14的配合端14b沿轴向形成，并且和连 接开口14a相对置，并且通过各连接元件18b和辅助固定部分17相关 联。
如图1所示，辅助可移动部分14的接合端14b安装配合在辅助固定 部分17上，第三滑动连接装置18的连接元件18b安装配合在各连接支座 18b内，所述连接支座18b位于同一接合端14b上。
第三滑动接合装置18保证在辅助可移动部分14和辅助固定部分17 之间形成相对的可移动接合，使辅助可移动部分14只能在辅助固定部 分17上沿轴向平移。
第三滑动件可接合装置18还设有环形密封件19，所述环形密封件 19安置在各支座内，所述支座在固定部分17的外部形成，并且被设置 成在内部朝向辅助可移动部分14施加作用，以便防止混合物泄漏。
在辅助可移动部分14的相反一侧，辅助固定部分17具有输出口 17a，通过所述输出口17a混合物从空心结构件2中向外排出，进入释放 连接喷嘴20，所述喷嘴20适合于连接柴油生产和/或储存设备。详细地 说，设置的辅助固定部分17和第二固定法兰21相靠，所述第二固定法 兰21被释放连接喷嘴20的端部22支撑，并且通过螺旋螺纹元件或者其 他未图示的连接元件与端部22刚性配合。
固定部分9、可移动部分11和辅助可移动部分14构成上述混合区域 8，在所述混合区域8形成分散现象。更详细地说，在空心结构件2内， 在混合区域8，设有至少一个混合机构23；所述机构具有第一混合体24 和第二混合体25，所述第一混合体24和第二混合体25中的一个安装配 合在另一个中，并且具有各自的边界表面24a、25a，边界表面24a、25a 最好形成截锥形结构形状，以相互相对的位置设置，并且相互以预定 的距离平行面对，以形成至少一个混合间隙26，通过所述混合间隙26 可以使混合物通过。
在边界表面24a、25a之间存在的距离决定混合物通道部分的宽度， 在混合间隙26内，混合物通道部分的宽度不超过在混合装置1的任何其 他部分的通道部分的宽度。
混合间隙26的长度相应于各边界的表面24a、25a的母线长度。在 混合间隙26的长度和边界表面24a、25a之间的距离之间的比率一般至 少高达10，最好是25～100。
为了获得供给混合物的满意的分散效果，最好在边界表面24a、25a 之间的距离小于2毫米，更好地是这个值在0.2～0.5毫米之间。
特别是，第一混合体24基本上具有环形结构形状，并且具有至少 一个中央开口24b，所述中央开口24b和边界表面24a同轴线，并且边界 表面24a限定在中央开口24b内侧。
下面继续参照附图，第二混合体25由截锥形拱形体元件构成，它 和第一混合体24同轴设置，并且具有各自的边界表面25a。
最好，至少所述的第一混合体24和第二混合体25之一可以运动， 以便使得边界表面24a、25a之间的距离产生变化。更详细地说，如附 图所示，为此，使得第一混合体24和可移动部分11相关联，而第二混 合体25和固定部分9相关联。因此，可移动部分11相对于固定部分9的 轴向运动引起在第一对置和第二位置之间的在混合体24、25之间相对 运动，在所述第一位置中，设置的各边界表面24a、25a相互接触或者 在任何情况下达到最小的预定距离，而在第二位置中，各边界表面24a、 25a之间具有最大预定距离。但是，应当注意到，为了达到分散的目的， 通过使第二混合体25与可移动部分11相关联，使第一混合体24与固定 部分9相关联，也可以颠倒混合体24、25之间的相互位置。
静态混合装置1还可以包括辅助混合机构27，所述辅助混合机构27 设置在空心结构件2的内部，并位于空心结构件2的混合区域8。
如附图所示，辅助混合机构27几乎和上述混合机构23相同。在事 实上，辅助混合机构27包括第一辅助混合体28和第二辅助混合体29， 所述第二辅助混合体29安装配合在第一辅助混合体28内。所述辅助混 合体28、29具有各自辅助边界表面28a、29a，辅助边界表面28a、29a 最好也具有截锥形状的结构，所述边界表面28a、29a相互对置，并且以 预定的距离平行相互相对，构成至少一个辅助混合间隙30，通过所述辅 助混合间隙30可以使混合物通过。
最好，至少所述第一辅助混合体24和第二辅助混合体25之一能够 移动，以便可以改变辅助边界表面28、29之间的距离。特别是，如图 所示，第一辅助混合体28和可移动部分11相关联，而第二辅助混合体 29和辅助可移动部分14相关联。在第二滑动接合装置15的螺旋螺纹的 相互之间有相互作用，以便随着给予可移动部分11的转动，在可移动 部分本身和辅助可移动部分14之间产生相对的轴向位移。因此，辅助 混合体28、29允许在第一位置和第二位置之间产生相对位移。在所述 第一位置，各辅助边界表面28a、29a被设置成相互接触，或者达到最 小预定距离。而在第二位置中，和辅助边界表面28a、29a被设置成具 有最大预定距离。
如图2清楚所示，边界表面24a、25a最好朝着相对的方向收敛，即， 在远离入口6的方向，朝向可移动部分11的同一纵向轴线“X”汇聚。换 句话说，边界表面24a、25a沿着混合物流的供给方向收敛。这种结构 的优点是有利于产生沿着混合间隙26移动的混合物的通过截面的减 小，其结果是有利于增加混合物流动离开入口6的速度。
在所述实施例中，辅助混合间隙30的辅助边界表面28a、29a朝向 相对于出口17a的反方向的纵向轴线“X”收敛。
有利的是，这种结构也可以使混合物的供给方向相反，但是，不 影响分散混合物的质量。应当注意到，可以按照这种方式设置辅助混 合体28、29，即，辅助边界表面28a、29a具有与边界表面24a、25a相 同的倾斜度，即沿着混合物供给方向朝向轴线“X”收敛。在这种情况 下，第一辅助混合体28可以和辅助可移动部分14相关联，而第二辅助 混合体29可以与可移动部分11相关联。
静态混合装置1可以设有控制装置31，其以可操纵方式与空心结构 件2相关联，以便移动空心结构件2中的部分9、11、14、17，使它们相 互相对运动，其结果是，在第一和第二位置之间，移动边界表面24a、 25a和辅助边界表面28a、29a。更详细地说，控制装置31包括至少一个 齿轮31a，所述齿轮31a安装在空心结构件2的可移动部分11上。齿轮31a 和小齿轮31b可操纵的啮合，所述小齿轮31b安装在轴31c上，所述轴31c 平行于轴线“X”延伸。在齿轮31a的相反一侧，驱动曲柄31d与轴31c的 端部刚性地啮合。
静态混合装置1还包括壳体32，所述壳体32完全包围静态混合装置 1的空心结构件2，并且部分包围静态混合装置1的控制装置31。
下面参照上述结构详细描述静态混合装置1的操作过程。
在高压力条件下，通常在5～60巴(BAR)之间，最好在10～40 巴(BAR)之间，供给混合物，使混合物通过供给管道3，直到混合物 到达静态混合装置1的空心结构件2的固定部分9，混合物在此处遇到混 合机构23。
在混合间隙26中的混合物，由于间隙截面被减小，混合物的流速 剧烈增加，与此同时保持基本上呈层流状态，使混合物受剪切力的作 用，使第二种流体分散在主流体中，第二种流体呈微滴形式，微滴具 有的平均直径一般小于5微米，最好小于1微米。详细地说，在狭窄混 合间隙26中，更靠近边界表面24a、25a的混合层，前进速度比其它层 的前进速度小。所以在混合间隙26中的混合物在相对流动的作用下， 引起相邻层之间的剪切力，剪切力主要由分子内聚力和动量交换而引 起，而分子内聚力和动量交换是由于不同速度的相邻层之间的分子(通 过扩散)通过而引起的。
这样取得的分散物沿着可移动部分移动到达辅助混合机构27，在 此混合机构27处接着经受前面已经说过的分散处理。
然后，混合物到达释放管道20，通过释放管道20离开空心结构件2。
通过操纵控制装置31，可以调整边界表面24a、25a和辅助表面28a、 29a和之间的距离，因此可以调整由于剪切力施加的分散作用的强度， 以便使其适应和满足正在分散相物态和已被分散相物态的要求和/或 物理-化学特性。
更详细地说，通过转动驱动曲柄31d，通过轴31c、轴31d上携带的 小齿轮31b和齿轮31a，引起可移动部分11转动。可移动部分11根据给 定的驱动曲柄31d的转动方向而转动，因此使可移动部分11沿轴向远离 或靠近固定部分9。其结果是，第一混合体24和第二混合体25相互远离 或相互靠近，并且使得第一混合体24和第二混合体25的边界表面24a、 25a之间的距离增大或减小，因此使得混合物在混合间隙26处的通过截 面增大或缩小。
与此同时，第二滑动接合装置的螺旋螺纹之间的相互作用引起可 移动部分11和辅助可移动部分14之间的轴向相对位移，由此根据可移 动部分自身的转动方向，使得可移动部分11和辅助可移动部分14相互 靠近或相互远离。
接着，还使得第一辅助混合体28第二辅助壳体29相互远离或相互 靠近，因此使得在辅助混合间隙30内的混合物的通过截面增大或缩小。
在这种情况下，借助第三滑动接合装置18，辅助可移动部分14沿 轴向在辅助固定部分17上滑动，由此靠近或远离所述辅助固定部分。
本发明解决了现有技术中存在的问题，并且能够达到要求的目的。
首先，作为本发明主题的静态混合装置1能够以高效率和沿着前进 路径不需要设置尖锐角度的辅助物，获得优良的相的分散。在事实上， 通过在互相近距离设置的成对的截锥表面24a、25a、28a、29a可以获 得所述分散，所述截锥表面24a、25a、28a、29a构成了流体从中通过 的狭窄的通道26、30。
还应当注意到，通过这种静态混合装置1获得的分散具有在连续相 中细腻并且均质的分布。借助沿着通过通道26、30的混合物层的基本 上的层流可以获得上述效果。
还应当认识到，按照本发明的静态混合装置1还可以根据需要控制 在物相之间的分散程度。更详细地说，通过直接控制控制装置31的驱 动曲柄31c，可以同时改变在边界表面24a、25a和辅助边界表面28a、 29a之间具有的距离。
如前所述，本发明的设备非常有利于，可能通过至少一种乳化剂、 液体燃料和水的分散物的生产能够获得稳定的产品，这种分散物总体 上用于燃烧过程，特别是用于内燃机，特别是柴油机、用于生产热或 蒸汽的热力设备、焚烧炉、涡轮发电机等。
特别是，按照上面所述生产的分散物可以直接向燃烧该分散物的 装置供给，或者送往储存罐，以便以后向燃烧装置供给。
在本发明特别参考了在液体燃料中分散水的分散物同时，本发明 的静态混合装置可以用于生产其它类型的分散物，例如将非水溶解的 产品分散在水相物质中，或者在任何情况下，用于除燃烧以外的其他 方面的分散物，例如用于食品和制药方面，或者用于图画的颜料或油 漆的制备，或耐火或者防火产品的制备，或者类似的方面。
对于所述的具有水的液体燃料的分散物，液体燃料是主流体的主 要成分，而第二种液体主要由水构成。
对于采用的液体燃料，由液体烃或液体烃等混合物构成，所述液 体烃的混合物一般通过石油蒸馏获得，而且基本上由脂族、环烷属烃 或烯烃和/或芳香族烃的混合物构成，并且一般具有在50℃条件下1～ 500cSt的粘度，以及在15℃条件下0.75～1.1kg/dm3的密度。这些液体 燃料可以选自：用于运输装置或者生产热的装置的汽油(柴油)(柴 油燃料)煤油、燃料油、用于飞行器的燃料，例如喷气燃料。
水相物质可以仅仅由来自水处理厂的水构成，或者是由循环水， 或者是除去矿物质或除去离子的水，或者甚至是经过技术处理的废水 构成。
分散在液体燃料中的水的含量可以预先确定，以便达到减少污染 物的要求，而不对燃烧过程产生的热量造成不利影响。相对于分散物 的总重量，这种水含量一般为3～40％(重量)，最好7～20％(重量)。
几种不同的添加物可以添加在液体燃料和水的分散物中，这种添 加物的性质和含量取决于希望获得的分散物的特殊用途。这些添加物 可以选自：表面活性剂、防冻剂、润滑剂、16烷改良剂、抗腐蚀剂、 杀虫剂、抗发泡剂、硫磺吸附剂等。这些添加剂，取决于它们的溶解 性的特征通常通过水相或者碳氢相物质而携带。
特别是，为了加强生产的分散物的稳定性，可以使用在现有技术 中已知的表面活性剂或表面活性剂的混合物。