CN109908781B - 搅拌机构和用于制造搅拌机构的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种搅拌机构。搅拌机构的尺寸可以减小。根据本公开的方面的搅拌机构是用于搅拌流动通过管道(2)的内部的流体的搅拌机构，该搅拌机构包括：旋转本体，旋转本体放置在管道(2)的内部以便能够沿管道(2)的内周表面(2a)的周向方向旋转；以及调节部分，调节部分构造成调节旋转本体的沿管道(2)的纵向方向的运动。旋转本体包括沿管道的纵向方向贯通于管道(2)的中空部分、以及设置在中空部分中的搅拌叶片。

Description

搅拌机构和用于制造搅拌机构的方法

技术领域

本公开涉及搅拌机构和用于制造搅拌机构的方法；本公开例如涉及能够搅拌流动通过管道的流体的搅拌机构、以及用于制造这种搅拌机构的方法。

背景技术

日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493公开了一种搅拌机构，在该搅拌机构中，搅拌叶片在不使用旋转轴的情况下旋转以便搅拌流动通过管道的流体。具体地，日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493中所公开的搅拌机构包括旋转叶片，旋转叶片的本体固定在管状体的内部。此外，旋转叶片的一个端部通过置于所述一个端部与供应管道之间的轴承而连接至供应管道，并且旋转叶片的另一端部通过置于所述另一端部与排放管道之间的轴承而连接至排放管道。上述旋转叶片是通过驱动源而旋转的并且通过使用叶片本体而搅拌流动通过管状体的流体。

发明内容

申请人已经发现了以下问题。在日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493中公开的搅拌机构中，旋转叶片是通过置于旋转叶片与供应管道或排放管道之间的轴承而连接至供应管道或排放管道的。因此，日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493中公开的搅拌机构具有如下问题：用于使旋转叶片旋转的机构变大。

鉴于上述问题已经做出了本公开，并且本公开实现了搅拌机构的小型化。

第一示例性方面是用于搅拌流动通过管道的流体的搅拌机构，该搅拌结构包括：

旋转本体，旋转本体在管道的内部放置成能够沿管道的内周表面的周向方向旋转；以及

调节部分，调节部分构造成调节旋转本体的沿管道的纵向方向的运动，其中，

旋转本体包括沿管道的纵向方向贯通于管道的中空部分以及设置在中空部分中的搅拌叶片。

在上述搅拌机构中，旋转本体在管道的内部设置成能够旋转。因此，不需要复杂的机构比如日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493中公开的搅拌机构。为此，可以减小搅拌机构的尺寸。

在上述搅拌机构中，优选的是，旋转本体包括筒状体以及设置在筒状体的中空部分中的搅拌叶片，并且筒状体的外边缘作为调节部分而被插入到沿管道的内周表面的周向方向连续地形成的凹部中。

上述搅拌机构优选地包括：

作为旋转本体的行星齿轮和太阳齿轮，行星齿轮构造成与沿管道的内周表面的周向方向连续地形成的内齿部分接合，太阳齿轮构造成与行星齿轮接合，并且太阳齿轮优选地包括沿厚度方向贯通太阳齿轮的中空部分、以及设置在中空部分中的搅拌叶片。

在上述搅拌机构中，优选的是，内齿部分、行星齿轮和太阳齿轮中的每一者的齿是螺旋齿，并且内齿部分与行星齿轮之间的接合部分以及行星齿轮与太阳齿轮之间的接合部分用作调节部分。

在上述搅拌机构中，优选的是，沿管道的内周表面的周向方向连续地形成有凹部，内齿部分形成在凹部的底部上，

行星齿轮放置在凹部的内部，并且在行星齿轮与太阳齿轮接合的位置中，太阳齿轮的齿顶放置成相比于管道的与管道的形成有凹部的区域相邻的区域的内周表面而言更靠近管道的外周表面，并且凹部的侧表面用作调节部分。

在上述搅拌机构中，优选的是，行星齿轮包括沿厚度方向贯通行星齿轮的中空部分以及设置在中空部分中的搅拌叶片。

在根据本公开的另一方面的用于制造搅拌机构的方法中，上述搅拌机构是通过使用层压成形方法而形成的。

根据本公开，可以减小搅拌机构的尺寸。

本公开的上述及其他目的、特征和优点将从下文给出的详细描述以及仅以说明的方式给出的附图而被更充分地理解，并且因此不应被视为限制本公开。

附图说明

图1是示意性地示出了设置有根据第一实施方式的搅拌机构的管道的局部横截面图；

图2是示出了从管道的纵向方向观察的根据第一实施方式的搅拌机构的图；

图3是图2的III-III横截面图；

图4是根据第一实施方式的搅拌叶片的横截面图；

图5是根据第二实施方式的搅拌机构的横截面图；

图6是示意性地示出了设置有根据第三实施方式的搅拌机构的管道的局部横截面图；

图7是示出了从管道的纵向方向观察的根据第三实施方式的搅拌机构的图；

图8示出了不同的搅拌叶片；

图9A示出了不同的搅拌叶片；

图9B示出了不同的搅拌叶片；

图10A示出了不同的搅拌叶片；

图10B示出了不同的搅拌叶片；

图11A示出了不同的搅拌叶片；

图11B示出了不同的搅拌叶片；

图12A示出了不同的搅拌叶片；以及

图12B示出了不同的搅拌叶片。

具体实施方式

在下文中，参照附图对应用本公开的具体实施方式进行详细说明。然而，本公开不限于以下所示的实施方式。此外，为了使说明清楚，以下描述和附图被适当地简化。

<第一实施方式>

首先，将描述根据该实施方式的搅拌机构的结构。图1是示意性地示出了设置有根据该实施方式的搅拌机构的管道的局部横截面图。图2是示出了从管道的纵向方向观察的根据该实施方式的搅拌机构的图。图3是图2的III-III横截面图。应当指出的是，为了使附图清楚，图1等图中示出的是简化的搅拌机构。

根据该实施方式的搅拌机构1例如设置在连接至热交换器——比如是如图1中所示的散热器——的管道2中且用于冷却循环通过管道2的流体。应当指出的是，管道2的内周表面2a形成为圆形周面。此外，流体可以是气体或液体。

搅拌机构1包括内齿部分3、行星齿轮4和太阳齿轮5，如图2和图3中所示。内齿部分3包括形成在管道2的内周表面2a上的多个螺旋齿3a，并且所述多个螺旋齿3a沿管道2的内周表面2a的周向方向连续地设置。也就是说，多个螺旋齿3a沿管道2的内周表面2a的周向方向以预定的节距设置。

行星齿轮4设置在管道2的内部并且具有与管道2的纵向方向大致平行的旋转轴线AX1，如图2和图3中所示。此外，行星齿轮4基本上具有筒形形状且行星齿轮4的厚度大致等于内齿部分3在管道2的纵向方向上的长度，并且行星齿轮4包括沿旋转轴线AX1延伸的方向贯通行星齿轮4的中空部分。

在行星齿轮4的外周表面上形成有与内齿部分3的螺旋齿3a对应的螺旋齿4a。此外，螺旋齿4a与内齿部分3的螺旋齿3a接合。例如，上述行星齿轮4中的三个或更多个行星齿轮沿管道2的内周表面2a的周向方向等间隔地设置。例如，如图2中所示，三个行星齿轮4沿管道2的内周表面2a的周向方向以约120°的间隔设置。

太阳齿轮5设置在管道2的内部，如图2和图3中所示。此外，太阳齿轮5具有与行星齿轮4的旋转轴线AX1大致平行的旋转轴线AX2，并且例如，旋转轴线AX2大致穿过管道2的内周表面的中心。

太阳齿轮5和行星齿轮4构成旋转本体6，并且太阳齿轮5包括齿轮本体5a和搅拌叶片5b。齿轮本体5a基本上具有筒形形状且齿轮本体5a的厚度大致等于行星齿轮4的厚度，并且齿轮本体5a包括沿旋转轴线AX2延伸的方向贯通齿轮本体5a的中空部分。此外，在齿轮本体5a的外周表面上形成有与行星齿轮4的螺旋齿4a对应的螺旋齿5c。此外，螺旋齿5c与行星齿轮4的螺旋齿4a接合。

搅拌叶片5b设置在齿轮本体5a的中空部分中，并且搅拌叶片5b包括筒状体5d和叶片5e。应当指出的是，图4是根据该实施方式的搅拌叶片的横截面图。如图2和图4中所示，筒状体5d大致设置在齿轮本体5a的中空部分的中央，并且筒状体5d包括沿太阳齿轮5的旋转轴线AX2延伸的方向贯通筒状体5d的中空部分。

叶片5e在筒状体5d的周向方向上等间距地设置。此外，叶片5e的一个端部固定至筒状体5d的外周表面并且叶片5e的另一端部固定至齿轮本体5a的内周表面。具体地，例如，叶片5e中的每个叶片均是大致矩形环状体，并且叶片5e沿筒状体5d的周向方向以约180°的间隔设置，如图4中所示。此外，叶片5e以与太阳齿轮5的旋转轴线AX2大致平行的方式设置。

在上述搅拌机构1中，当流动通过管道2的流体与叶片5e接触并且因此搅拌叶片5b开始旋转时，行星齿轮4在绕其自身轴线旋转的同时转动，使得太阳齿轮5旋转。因此，在搅拌叶片5b旋转并且流动通过太阳齿轮5的中空部分的流体被搅拌的同时，在内齿部分3与太阳齿轮5之间流动的流体由行星齿轮4搅拌。

在上述搅拌机构1中，旋转本体6在管道2的内部设置成能够旋转。因此，不需要复杂的机构比如在日本未审查专利申请公报No.2006-97493中公开的搅拌机构。为此，根据该实施方式的搅拌机构1的尺寸相比于日本未审查专利申请公报No.2006-97493的搅拌机构的尺寸而言可以减小。

应当指出的是，例如，当外部空气的温度低于流动通过管道2的流体的温度时，在穿过搅拌机构1之前的流体流是层流，如图1中所示。此外，流体在管道2的径向方向上的温度分布如下：在管道2的中央处的温度高，并且在管道2的内周表面附近的温度低。应当指出的是，在图1中，流体的温度分布由点划线表示，管道2的纵向方向指示流体的温度并且管道2的径向方向指示流体的位置。

另一方面，由于流体流如上所述是由搅拌机构1搅拌的，因此可以使穿过搅拌机构1之后的流体流是湍流。因此，可以使流体在管道2的径向方向上的温度分布是大致均匀的。这样，可以使管道2的内周表面附近的流体的温度相比于流体流为层流的情况而言更高，并且因此可以有效地执行与外部空气的热交换。为此，根据该实施方式的搅拌机构1可以提高流体的冷却效率。

此外，在内齿部分3的螺旋齿3a与行星齿轮4的螺旋齿4a彼此接合的同时，行星齿轮4的螺旋齿4a与太阳齿轮5的螺旋齿5c彼此接合。因此，可以调节行星齿轮4和太阳齿轮5在管道2的纵向方向上的运动(即，旋转本体6在管道2的纵向方向上的运动)。也就是说，螺旋齿部分3与行星齿轮4之间的接合部分、以及行星齿轮4与太阳齿轮5的接合部分用作调节部分以用于调节旋转本体6在管道2的纵向方向上的运动。

应当指出的是，如图3中所示，螺旋齿3a中的每个螺旋齿的齿底可以设置在相比于与管道2的形成有内齿部分3的区域A1相邻的区域A2的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面的位置处。此外，在螺旋齿3a与螺旋齿4a彼此接合的位置中，螺旋齿4a中的每个螺旋齿的齿顶优选地布置成相比于管道2的区域A2的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面。也就是说，至少在距管道2的中心最远的位置中，螺旋齿4a的齿顶优选地放置成相比于管道2的区域A2的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面。因此，当行星齿轮4即将沿管道2的纵向方向移动时，行星齿轮4与在管道2中的内齿部分3的螺旋齿3a之间形成的凹部的侧表面相接触。为此，可以可靠地调节行星齿轮4的沿管道2的纵向方向的运动。

接下来，将描述用于制造根据该实施方式的搅拌机构1的方法。上述搅拌机构1是通过使用层压成形方法而形成的。利用该方法，可以容易地形成搅拌机构1。应当指出的是，除了管道2的设置有搅拌机构1的区域A1之外，区域A2的一部分可以通过使用层压成形方法而形成。因此，不仅可以在管道2的直线部分上设置搅拌机构1，而且可以在管道2的弯曲部分的紧前方或紧后方设置搅拌机构1。

应当指出的是，在上述搅拌机构1通过焊接方式等设置在管道2中的情况下，为了将具有形成在其内周表面上的螺旋齿的内齿轮布置在管道2中，需要将管道2分成两个部件，将内齿轮——在该内齿轮中，行星齿轮4与太阳齿轮5彼此接合——放置在管道2的这两个部件之间，然后将管道2的这两个部件与内齿轮焊接在一起。然而，当执行焊接时，存在下述可能性：在管道2与内齿轮之间可能形成阶梯部(或间隙)。此外，难以在管道2的弯曲部分的紧前方或紧后方设置搅拌机构。

此外，将管道2与内齿轮焊接在一起而产生的热还可能导致下述可能性：内齿轮与行星齿轮4的接合精度会降低。

此外，需要确保用于释放在管道2被焊接在焊接部分的前方或后方时产生的热和力的释放部分，因此冷却机构的尺寸变大。

此外，当焊接管道2时，存在下述可能性：会有珠状部等从管道2的内周表面2a突起。这些突起不仅使冷却性能劣化而且使珠状部等的去除非常困难。

相比之下，由于根据该实施方式的搅拌机构1是通过使用如上所述的层压成形方法而形成的，因此在搅拌机构1通过焊接等形成时的情况下所发生的上述问题不会发生。

在该实施方式中，三个行星齿轮4沿管道2的内周表面2a的周向方向以约120°的间隔设置。然而，行星齿轮4的位置和数目不受限制并且可以是任意位置和数目，只要可以保持旋转的太阳齿轮5的位置即可。

尽管上述行星齿轮4不包括搅拌叶片，但行星齿轮4的中空部分也可以包括搅拌叶片4b。因此，可以更可靠地搅拌流动通过管道2的流体。

在上述实施方式中，旋转本体6在管道2的纵向方向上的运动是通过使用螺旋齿而被调节的。然而，例如，旋转本体6在管道2的纵向方向上的运动可以通过沿管道2的纵向方向设置具有不同节距的一组平齿(例如，正齿)而被调节。

<第二实施方式>

根据第一实施方式的搅拌机构1具有使用螺旋齿的结构。然而，搅拌机构1可以包括具有平齿(例如，正齿)的结构。图5是与图3相对应的根据该实施方式的搅拌机构的横截面图。

搅拌机构21具有与第一实施方式的搅拌机构1的结构大致相同的结构，并且搅拌机构21包括内齿部分22、行星齿轮23和太阳齿轮24，如图5中所示。应当指出的是，在管道2的内周表面2a上沿内周表面2a的周向方向连续地形成有凹部2b。

在管道2的凹部2b的底部上形成有内齿部分22，并且内齿部分22包括多个平齿22a，所述多个平齿22a沿管道2的内周表面2a的周向方向以预定的节距设置。也就是说，平齿22a大致沿管道2的纵向方向延伸。

行星齿轮23设置在管道2的凹部2b的内部。在行星齿轮23的外周表面上形成有与内齿部分22的平齿22a相对应的正齿23a。此外，平齿23a与内齿部分22的平齿22a接合。应当指出的是，平齿23a中的每个平齿的齿底设置在相比于与管道2的设置有搅拌机构21的区域A3相邻的区域A4的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面的位置处。也就是说，至少最靠近管道2的中心设置的平齿23a的齿底(即，相邻的平齿23a之间的部分)凹进成使得该齿底相比于管道2的区域A4的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面。

太阳齿轮24和行星齿轮23构成旋转本体25，并且太阳齿轮24包括具有与根据第一实施方式的搅拌叶片5b的结构相同的结构的搅拌叶片24a。此外，在太阳齿轮24的外周表面上形成有与行星齿轮23的平齿23a相对应的平齿24b。此外，平齿24b与行星齿轮23的平齿23a接合。应当指出的是，在行星齿轮23与太阳齿轮24彼此接合的位置中，太阳齿轮24的齿顶处于相比于管道2的区域A4的内周表面2a而言更靠近管道2的外周表面的位置处。也就是说，至少平齿24b的位于最靠近所接合的行星齿轮23的位置处的齿顶朝向管道2的外周表面突出超过管道2的区域A4的内周表面2a。

利用这种结构，当行星齿轮23即将沿管道2的纵向方向移动时，行星齿轮23与管道2的凹部2b的侧表面相接触。此外，当太阳齿轮24即将沿管道2的纵向方向移动时，太阳齿轮24的平齿24b与管道2的凹部2b的侧表面相接触。为此，可以调节行星齿轮23和太阳齿轮24在管道2的纵向方向上的运动(即，旋转本体25在管道2的纵向方向上的运动)。也就是说，凹部2b的侧表面用作调节部分以用于调节旋转本体25沿管道2的纵向方向的运动。

<第三实施方式>

在第一实施方式和第二实施方式中，行星齿轮和太阳齿轮构成旋转本体。然而，搅拌机构可以在不使用齿轮机构的情况下构造而成。图6是示意性地示出了设置有根据该实施方式的搅拌机构的管道的局部横截面图。图7是示出了从管道的纵向方向观察到的根据该实施方式的搅拌机构的图。

如图6和图7中所示，根据该实施方式的旋转本体31包括第一筒状体31a、第二筒状体31b和搅拌叶片31c，并且该旋转本体31设置在管道2的内部。第一筒状体31a具有与管道2的纵向方向大致平行的旋转轴线AX3。此外，第一筒状体31a包括沿旋转轴线AX3延伸的方向贯通第一筒状体31a的中空部分。也就是说，第一筒状体31a设置成沿管道2的纵向方向延伸。应当指出的是，第一筒状体31a可以包括形成在第一筒状体31a的外周表面上的齿。然而，优选的是，第一筒状体31a不包括齿，使得旋转本体31可以平滑地旋转。

第二筒状体31b具有相对于第一筒状体31a的内径而言较小的外径，并且第二筒状体31b的厚度大致等于第一筒状体31a的厚度(即，管道2的在纵向方向上的长度)。以上提及的第二筒状体31b设置在第一筒状体31a的内部，并且大体来讲，第二筒状体31b的旋转轴线AX4设置在第一筒状体31a的旋转轴线AX3上。此外，第二筒状体31b包括沿旋转轴线AX4延伸的方向贯通第二筒状体31b的中空部分。也就是说，第二筒状体31b设置成沿管道2的纵向方向延伸。

搅拌叶片31c包括多个叶片31d。所述多个叶片31d将第二筒状体31b的外周表面与第一筒状体31a的内周表面连接，并且叶片31b大致以径向构型围绕旋转轴线AX4设置。

上述旋转本体31的沿管道2的纵向方向的运动由调节部分32调节。调节部分32是沿管道2的内周表面2a的周向方向连续地形成的凹部(在下文中，该凹部由同一附图标记32表示)。凹部32的直径大致等于第一筒状体31a的外径的直径，并且凹部32的宽度大致等于第一筒状体31a的厚度。此外，第一筒状体31a的外边缘插入到凹部32中。

在上述搅拌机构中，旋转本体31在管道2的内部设置成能够旋转。因此，不需要复杂的机构比如在日本未经审查的专利申请公报No.2006-97493中公开的搅拌机构。因此，可以减小搅拌机构1的尺寸。

此外，当旋转本体31即将沿管道2的纵向方向移动时，旋转本体31的侧表面与凹部32的侧表面相接触。为此，可以令人满意地调节旋转本体31在管道2的纵向方向上的运动。

应当指出的是，本公开不限于上述实施方式，并且在不背离本公开的精神的情况下，可以作出各种改型。

例如，根据第一实施方式的搅拌叶片5b的叶片5e是大致矩形的环状体。然而，如图8中所示，叶片5e可以是大致矩形的板状体。此外，叶片5e可以是倾斜的，如图9A和图9B中所示，或者叶片5e可以是弯曲的，如图10A和图10B中所示。此外，如图11A和图11B中所示，搅拌叶片5b可以是所谓的平坦涡轮型，其中，叶片5g固定在圆形板状体5f的外边缘上，筒状体5d在圆形板状体5f的内部固定至圆形板状体5f。此外，如图12A和图12B中所示，搅拌机构5b可以是所谓的螺旋伞型，其中，多个螺旋形叶片5i固定在伞形的板状体5h的凸表面上。在这种情况下，例如，搅拌叶片5b的板状体5h的外边缘固定在齿轮本体5a的内周表面上。简而言之，搅拌叶片5b可以具有能够搅拌流动通过管道2的流体的任意形状。也就是说，对叶片的位置、形状、数目等没有特别限制。应当指出的是，在图9A至图12A中的每一幅图中均示出了从管道2的纵向方向观察搅拌叶片5b的图，并且图9B至图12B中的每一幅图均示出了搅拌叶片5b的平面图。然而，在图11B和图12B中，叶片中的一些叶片被省略以阐明搅拌叶片5b的形状。

例如，调节部分可以具有任何结构，只要可以调节旋转本体的沿管道2的纵向方向的运动即可。例如，根据第一实施方式的行星齿轮4和太阳齿轮5可以构成旋转本体，并且行星齿轮4的一部分可以插入到根据第三实施方式的管道2的凹部32中。

根据以上描述的公开内容，将显而易见的是，本公开的实施方式可以以多种方式变化。这些变型不应被视为脱离本公开的精神和范围，并且如对于本领域技术人员显而易见的，所有这些改型旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种用于搅拌流动通过管道的流体的搅拌机构，所述搅拌机构包括：

旋转本体，所述旋转本体在所述管道的内部布置成能够沿所述管道的内周表面的周向方向旋转；以及

调节部分，所述调节部分构造成调节所述旋转本体在所述管道的纵向方向上的运动，其中，

所述旋转本体包括沿所述管道的所述纵向方向贯通于所述管道的中空部分以及设置在所述中空部分中的搅拌叶片，所述搅拌叶片包括中空的第一筒状体和叶片，所述叶片连接在所述中空部分的内周表面与所述第一筒状体的外周表面之间，

所述旋转本体包括行星齿轮和太阳齿轮，所述行星齿轮构造成与沿所述管道的内周表面的周向方向连续地形成的内齿部分接合，所述太阳齿轮构造成与所述行星齿轮接合，

其中，所述中空部分包括所述太阳齿轮的第一中空部分，所述第一中空部分沿厚度方向贯通所述太阳齿轮，所述第一中空部分中设置有所述搅拌叶片。

2.根据权利要求1所述的搅拌机构，其中，所述内齿部分、所述行星齿轮和所述太阳齿轮中的每一者的齿均是螺旋齿，以及

所述内齿部分与所述行星齿轮之间的接合部分以及所述行星齿轮与所述太阳齿轮之间的接合部分用作所述调节部分。

3.根据权利要求1所述的搅拌机构，其中，沿所述管道的内周表面的周向方向连续地形成有凹部，

所述内齿部分形成在所述凹部的底部上，

所述行星齿轮布置在所述凹部的内部，并且在所述行星齿轮与所述太阳齿轮接合的位置中，所述太阳齿轮的齿顶位于相比于所述管道的与所述管道的形成有所述凹部的区域相邻的区域的内周表面而言更靠近所述管道的外周表面的位置处，以及

所述凹部的侧表面用作所述调节部分。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的搅拌机构，其中，所述中空部分还包括所述行星齿轮的第二中空部分，所述第二中空部分沿所述厚度方向贯通所述行星齿轮，所述第二中空部分中设置有所述搅拌叶片。

5.一种用于制造根据权利要求1至4中的任一项所述的搅拌机构的方法，其中，所述搅拌机构是通过使用层压成形方法而形成的。

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