CN111302068A - 送料装置 - Google Patents

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陈威丞
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Abstract

一种送料装置，包括进料组件、混合输出组件以及导引腔体。进料组件包括输入管件、倾斜部以及喷流孔。输入管件用以输入工作流体。倾斜部倾斜地配置于输入管件的轴向方向上的端面。倾斜部相较输入管件的轴向方向上的端面具有一倾斜角度。喷流孔设置于倾斜部。混合输出组件连接于进料组件。混合输出组件包括组装管件及与组装管件连接的输出管件。组装管件组装于输入管件的外周围，使输入管件连通于输出管件。导引腔体设置于组装管件与输入管件之间。导引腔体连通于喷流孔。导引腔体用以供气流由喷流孔注入至输出管件内。

Description

送料装置
技术领域
本发明涉及一种送料装置，且特别涉及一种采取环形喷流泵形式的送料装置。
背景技术
于移动床化学回路系统，载氧体颗粒约为1mm～3mm，连续循环于密闭系统内进行氧化还原反应。相较于机械阀式的载氧体循环方式，气送式的载氧体循环方式具较佳的高温操作可靠性与密封性，故被广泛应用于移动床化学回路系统的载氧体循环输送。
喷流泵(jet pump)是一种利用压力较高的主流体导引压力较低的次流体，进行流体间质量与能量传递，最后输出压力与质量混和流体的混流输送机械元件。由此可知，喷流泵因具有颗粒输送与计量的功能，便是移动床化学回路系统重要的载氧体输送与计量气送元件。
依据采用的喷嘴结构可分为中心喷流泵(central jet pump)与环形喷流泵(annular jet pump or ring jet pump)两种。中心喷流泵将喷嘴置于管路中间，阀件组成亦于管路中形成狭小截面，使得体积较大的固体颗粒(载氧体)容易堵塞于阀件之中，造成输送中断，导致固体颗粒无法连续供应输送。此外，为使主流体对于次流体能充分混合，需较长的混和管，故使得阀件重量及空间都较大，无法适用轻量化需求，并且，将喷嘴至于管路中间，旁通供给固体颗粒的设计，增加阀件的结构复杂度。
相较于中心喷流泵的设计，环形喷流泵喷嘴环状装置于管路外部，使管路中间呈现中空的输送空间，有利于固体颗粒的连续输送，故可用来输送农产品、塑胶制品及药品的固体颗粒。然而，化学回路的载氧体为金属氧化物成分，具有较高的密度，以铁系载氧体搭配氧化铝为载体，其密度约为2g/cm3～3g/cm3。因此，需要有更高输送性能的环形喷流泵，以进行高密度的固体颗粒输送。
基于上述，如何提供一种『送料装置』来避免上述所遭遇到的问题并能提升输送固体颗粒的效果，是业界所待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种送料装置，藉由机构设计改良，提升固体颗粒的输送效果。
本发明的一实施例提供一种送料装置，包括一进料组件、一混合输出组件以及一导引腔体。进料组件包括一输入管件、一倾斜部以及至少一喷流孔。输入管件用以输入一工作流体，倾斜部倾斜地配置于输入管件的一轴向方向上的一端面，倾斜部相较输入管件的轴向方向上的端面具有一倾斜角度。至少一喷流孔设置于倾斜部。混合输出组件连接于进料组件，混合输出组件包括一组装管件及与组装管件连接的一输出管件，组装管件组装于输入管件的外周围，使输入管件连通于输出管件。导引腔体设置于组装管件与输入管件之间，导引腔体连通于至少一喷流孔，其中导引腔体用以供一气流由至少一喷流孔注入至输出管件内。
基于上述，在本发明的送料装置中，将倾斜部设计成倾斜地配置于输入管件的轴向方向上的端面，当气流由喷流孔注入至输出管件内时，所述气流即以倾斜方向于输出管件内流动，并在输出管件的壁面形成边界层薄膜，进而产生边界层吸附效应(亦称附壁作用，coanda effect)，并在输入管件中产生一负压区，使得输入管件内的工作流体与固体颗粒受到负压牵引，使得气流吸引工作流体与固体颗粒由输入管件导引至输出管件，让工作流体与固体颗粒较容易地往输出管件移动，提升固体颗粒输送的效果。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的送料装置一实施例的立体图；
图2为本发明的送料装置一实施例的分解图；
图3为本发明的送料装置一实施例的剖面图；
图4为本发明的送料装置另一实施例的剖面图；
图5为本发明针对不同管径的环形送料装置的测试结果示意图。
其中，附图标记
10、20 送料装置
11 进料组件
112 输入管件
112a 输入段
112b 牵引段
113 环形部
114 倾斜部
116 喷流孔
117 外边部
118 被组装部
12 混合输出组件
121 组装管件
122 输出管件
122a 渐缩段
122b 输出段
124 气体注入口
128 组装部
130 导引腔体
150 通孔
B1、B2 边界层薄膜
CF 渐缩面
D 管径
G 气流
E1 端面
L 长度
P1 第一端
P2 第二端
SD 固体颗粒
W 工作流体
W1 外壁
W2 内壁
θ 倾斜角度
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。需说明的是，为了说明上的便利和明确，图中各元件的长度、厚度或尺寸，是以夸张或省略或概略的方式表示，且各元件的尺寸并未完全为其实际的尺寸。
图1为本发明的送料装置一实施例的立体图。图2为本发明的送料装置一实施例的分解图。图3为本发明的送料装置一实施例的剖面图。请参阅图1至图3，本实施例的送料装置10包括一进料装置11以及一混合输出装置12。
在本实施例中，进料装置11包括一输入管件112、一环形部113、一倾斜部114、至少一喷流孔116、一外边部117以及一被组装部118。输入管件112本身为一中空管体，输入管件112的管径D的范围为25.4mm至127mm，输入管件112用以输入一工作流体W以带动一固体颗粒SD。环形部113与被组装部118分别设置于输入管件112的外壁，被组装部118例如为设置于输入管件112的外壁的一外螺纹。外边部117设置于输入管件112的外壁并连接于被组装部118，外边部117邻近被组装部118的一侧面高于被组装部118。
在本实施例中，倾斜部114倾斜地配置于输入管件112的一轴向方向上的一端面E1，端面E1位于环形部113，倾斜部114相较输入管件112的轴向方向上的端面E1具有一倾斜角度θ，且倾斜部114是朝输入管件112内倾斜，换言之，倾斜角度θ的范围为2度至10度之间，藉此在输入管件112的环形部113的端面E1上，设计一具倾斜角度θ并朝输入管件112内倾斜的倾斜部114。
在本实施例中，至少一喷流孔116设置于倾斜部114，各喷流孔116的直径的范围为1.0mm至3.0mm之间。以图2为例，喷流孔116的数量为8个，其中倾斜部114的上方有4个喷流孔116，倾斜部114的下方有4个喷流孔116，成一对称配置，但本发明不对喷流孔116的数量加以限制。在另一实施例中，可在倾斜部114的上方配置1个喷流孔116。
在本实施例中，混合输出组件12本身为一中空管体，混合输出组件12包括一组装管件121、一输出管件122、气体注入口124以及一组装部128。组装管件121连接于输出管件122，其中组装管件121的管径大于输出管件122的管径。输出管件122包括一渐缩段122a与一输出段122b，渐缩段122a具有相对的一第一端P1与一第二端P2，渐缩段122a的第一端P1连接于组装管件121，渐缩段122a的第二端P2连接输出段122b，且渐缩段122a的第一端P1的管径大于渐缩段122a的第二端P2的管径，使得渐缩段122a形成一渐缩结构。
在本实施例中，气体注入口124设置于组装管件121，气体注入口124穿过组装管件121的壁面，使得气体注入口124能连通至组装管件121的内部。组装部128设置于组装管件121前端的一内壁，组装部128设例如为设置于组装管件121内的内螺纹。
在本实施例中，混合输出组件12连接于进料组件11，组装管件121的管径大于输入管件112的管径。组装管件121组装于输入管件112的外周围，组装管件121的组装部128与输入管件112的被组装部118相互组装，组装管件121的端面承靠至外边部117，使输入管件112连通于输出管件122，以组合成本实施例的送料装置10，其中如图3所示，输入管件112的外壁W1、环形部113、组装管件121的内壁W2、组装部128与被组装部118共构成导引腔体130。此外，在一未绘示实施例中，可在适当位置配置密封元件，提升导引腔体130的密封性。例如，可在环形部113与组装管件121之间配置密封环(O-ring)。
在本实施例中，输入管件112包括一输入段112a与一牵引段112b，输入段112a连通牵引段112b，牵引段112b的位置对应于导引腔体130的位置，即导引腔体130设置于组装管件121与输入管件112的牵引段112b之间。气体注入口124连通导引腔体130，气体注入口124用以注入气流G至导引腔体130内部，导引腔体130连通于至少一喷流孔116。另一方面，倾斜部114相邻于渐缩段122a的一渐缩面CF，倾斜部114的倾斜方向与渐缩面的122a倾斜方向相反，而各喷流孔116的倾斜方向与渐缩面CF的倾斜方向相同。
藉此配置之下，输入管件112用以输入工作流体W以带动固体颗粒SD，导引腔体130用以供气流G由喷流孔116注入至输出管件122内，并用以导引工作流体W与固体颗粒SD由输入管件112传输至输出管件122。详细而言，由于倾斜部114是倾斜配置在输入管件的轴向方向上的端面E1，且倾斜部114具有至少一个喷流孔116，换言之，并非倾斜部114的所有位置均能注入气流G，而喷流孔116的直径的范围为1.0mm至3.0mm之间。当气流G由喷流孔116注入至输出管件122时，藉由降低或控制喷孔流116的尺寸与配置位置，可使得气流G能以较为高速速度喷注至输出管件122内，并由于倾斜部114系为一倾斜配置的斜面，使得气流G以倾斜方向于输出管件122内流动，气流G沿着渐缩面CF流动至输出段122b，在输出管件122的输出段122b壁面形成边界层薄膜B1，进而产生边界层吸附效应，与此同时，在输入管件112的牵引段112b中产生一负压区，使得输入管件112内的工作流体W与固体颗粒SD受到负压牵引，形成一高压的气流G用以吸引工作流体W与固体颗粒SD由牵引段112b导引至输出管件122，使得工作流体W与固体颗粒SD较容易地往输出管件122移动，提升固体颗粒SD输送的效果，
进一步，由于输送固体颗粒SD效果的提升，本实施例能以较小的体积的送料装置10来输送更高流量的固体颗粒，达到适用轻量化需求，亦能适用于输送高密度的固体颗粒的移动床化学回路系统，其中固体颗粒尺寸范围75um～3mm。
此外，本实施例的输出段122b的长度L的范围为输入管件112的管径D的2倍至6倍之间，使得气流G可于流体输出段内形成完全发展流(fully developed flow)，使得产生边界层吸附效应，更能提升固体颗粒SD输送的效果。
图4为本发明的送料装置另一实施例的剖面图。请参阅图4，需说明的是，
图4的送料装置20与图1至图3的送料装置10相似，其中相同的构件以相同的标号表示且具有相同的功能而不再重复说明，以下仅说明差异处。图4的送料装置20与图1至图3的送料装置10的差异在于：图4的送料装置20的输入管件112包括至少一通孔150，通孔150穿过牵引段112b的壁面，通孔的直径的范围为100μm至10mm之间，且通孔150连通导引腔体130，换言之，气体注入口124注入气流G至导引腔体130内部时，导引腔体130内的气流G可由喷流孔116注入至输出管件122内以外，气流G还能由通孔150注入至输入管件112内。
在此配置之下，藉由在输入管件112的牵引段112b设置通孔150，由于本实施例的通孔150的直径小于喷流孔116的直径，使得大部分的气流G仍主要由喷流孔116注入至输出管件122内，少部分的气流G可由通孔150注入至输入管件112内，于牵引段112b的内壁面形成边界层薄膜B2，使得当固体颗粒SD被输送时，气流G能给予输入管件112中的固体颗粒SD一远离输入管件112内壁面的作用力。因此，藉由边界层薄膜B2可降低并改善固体颗粒SD与输入管件112管壁间的摩擦力，及破坏架桥现象(bridging)，以提高固体颗粒SD的输送效果。
图5为本发明针对不同管径的环形送料装置的测试结果示意图。请参阅图5。图5中有三种不同管径尺寸的环形送料装置，其中50mm的环形送料装置系指参考本发明的图1至图3的送料装置10的设计，且输入管件112的管径为50mm；38mm的环形送料装置与76mm的环形送料装置是为现有技术的送料装置，作为对照组，进行气体流量(100LPM、120LPM、140LPM、160LPM及180LPM)与固体载氧体流量的测试，其中LPM为每分钟公升数，即公升/分(l/min)。由图5可知，于测试气体流量(100LPM、120LPM、140LPM、160LPM及180LPM)的范围中，38mm的环形送料装置于气体流量140LPM以上，固体载氧体流量已趋近固定值，约15kg/min，显示无论在怎提升气体流量，仍会受限于管径尺寸的影响，而无法提升固体载氧体流量的数值。相较于较小管径尺寸的38mm的环形送料装置，除了76mm的环形送料装置于100LPM的低气体流量的情况下，无法输送固体载氧体外，50mm的环形送料机构与76mm的环形送料装置，于气体流量100LPM至180LPM的范围中均有稳定的载氧体输送性能。
针对50mm的环形送料装置与76mm的环形送料装置而言，50mm的环形送料装置的体积较76mm的环形送料装置的体积减少约60％。相较于较大管径尺寸的76mm的环形送料装置，50mm的环形送料装置采用本发明如图1至图3的送料装置10的设计，于测试气体流量(100LPM、120LPM、140LPM、160LPM及180LPM)的范围中，50mm的环形送料装置的固体载氧体输送流量可增加约33％，显示50mm的环形送料装置的固体载氧体流量均优于76mm的环形送料装置的固体载氧体流量，换言之，本发明的送料装置能以较小管径，提供更高的固体载氧体输送量。除此之外，50mm的环形送料装置能以较低气体流量(100LPM)，进行低流量的固体载氧体输送，使得可气送的流量范围更广，并能弥补较大的气送截面积下，造成边界层吸附效应不足的缺点。
综上所述，在本发明的送料装置中，将倾斜部设计成倾斜地配置于输入管件的轴向方向上的端面，当气流由喷流孔注入至输出管件内时，所述气流即以倾斜方向于输出管件内流动，并在输出管件的壁面形成边界层薄膜，进而产生边界层吸附效应，并在输入管件中产生一负压区，使得输入管件内的工作流体与固体颗粒受到负压牵引，使得气流吸引工作流体与固体颗粒由输入管件导引至输出管件，让工作流体与固体颗粒较容易地往输出管件移动，提升固体颗粒输送的效果。
进一步，由于输送固体颗粒效果的提升，本发明能以较小的体积的送料装置来输送更高流量的固体颗粒，达到适用轻量化需求，亦能适用于输送高密度的固体颗粒的移动床化学回路系统。
再者，本发明的倾斜部具有至少一个喷流孔，而喷流孔的直径的范围为1.0mm至3.0mm之间，换言之，并非倾斜部的所有位置均能注入气流，藉此降低或控制喷孔流的尺寸与配置位置，使得气流能以较为高速速度喷注至输出管件内，并使得气流能在输出管件的输出段的适当距离完全发展。
此外，本发明的输出段的长度的范围为输入管件的管径的2倍至6倍之间，使得气流可于流体输出段内形成完全发展流，较能有效产生边界层吸附效应，更能提升固体颗粒输送的效果。
另外，本发明藉由在输入管件设置通孔，通孔用以供气流由通孔注入至输入管件之内，于输入管件的内壁面形成边界层薄膜，藉由边界层薄膜可降低并改善固体颗粒与输入管件管壁间的摩擦力，及破坏架桥现象，以提高固体颗粒的输送效果。
进一步，由于本发明的通孔的直径小于喷流孔的直径，使得大部分的气流仍主要由喷流孔注入至输出管件内，使得在输入管件中产生负压区，并且，让输入管件内的工作流体与固体颗粒受到负压牵引的同时，配合少部分气流由通孔注入至输入管件内，给予输入管件中的固体颗粒一远离输入管件内壁面的作用力，更加提升固体颗粒输送的效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种送料装置，其特征在于，包括：
一进料组件，包括一输入管件、一倾斜部以及至少一喷流孔，该输入管件用以输入一工作流体，该倾斜部倾斜地配置于该输入管件的一轴向方向上的一端面，该倾斜部相较该输入管件的该轴向方向上的该端面具有一倾斜角度，该至少一喷流孔设置于该倾斜部；
一混合输出组件，连接于该进料组件，该混合输出组件包括一组装管件及与该组装管件连接的一输出管件，该组装管件组装于该输入管件的外周围，使该输入管件连通于该输出管件；以及
一导引腔体，设置于该组装管件与该输入管件之间，该导引腔体连通于该至少一喷流孔，其中该导引腔体用以供一气流由该至少一喷流孔注入至该输出管件内。
2.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该输出管件包括一渐缩段与一输出段，该渐缩段具有相对的一第一端与一第二端，该渐缩段的该第一端连接于该组装管件，该渐缩段的该第二端连接该输出段，且该渐缩段的该第一端的管径大于该渐缩段的该第二端的管径。
3.根据权利要求2所述的送料装置，其特征在于，该输出段的长度的范围为该输入管件的管径的2倍至6倍之间。
4.根据权利要求2所述的送料装置，其特征在于，该倾斜部相邻于该渐缩段的一渐缩面，该倾斜部的倾斜方向与该渐缩面的倾斜方向相反。
5.根据权利要求4所述的送料装置，其特征在于，各该喷流孔的该倾斜方向与该渐缩面的该倾斜方向相同。
6.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该倾斜角度的范围为2至10度之间。
7.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该倾斜部朝该输入管件内倾斜。
8.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，各该喷流孔的直径的范围为1.0mm至3.0mm之间。
9.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该输入管件的管径的范围为25.4mm至127mm。
10.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该组装管件的管径大于该输入管件的管径，该混合输出组件包括一组装部，该组装部设置于该组装管件的一内壁，且该进料组件包括一被组装部与一环形部，该环形部与该被组装部分别设置于该输入管件的一外壁，且该端面位于该环形部，该组装部与该被组装部相互组装，使该输入管件的该外壁、该环形部、该组装管件的该内壁、该组装部与该被组装部共构成该导引腔体。
11.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该混合输出组件包括一气体注入口，该气体注入口设置于该组装管件，且该气体注入口连通该导引腔体。
12.根据权利要求1所述的送料装置，其特征在于，该输入管件包括一输入段与一牵引段，该输入段连通该牵引段，该牵引段的位置对应于该导引腔体的位置。
13.根据权利要求12所述的送料装置，其特征在于，该输入管件包括至少一通孔，各该通孔连通该导引腔体，各该通孔用以供该气流由该至少一通孔注入至该牵引段之内。
14.根据权利要求13所述的送料装置，其特征在于，各该通孔的直径小于各该喷流孔的直径。
15.根据权利要求13所述的送料装置，其特征在于，各该通孔的直径的范围为100μm至10mm之间。
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