TW201521861A - 攪動容器中之液體用裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種攪動容器中之液體用的裝置,尤其是攪動廢水池內的廢水,具有一個設置在垂直軸上的攪動體,其中攪動體具有雙曲面或平截頭圓錐體的形狀,其中在攪動體的頂面上設有多個從圓周邊緣朝軸的方向延伸的輸送肋,其中一條位於兩個相鄰的輸送肋之間的中心線是由與兩個相鄰的輸送肋的每一條凸峰線均相距相同的最短距離的點所定義,其中在兩個相鄰的輸送肋之間設有一個位於攪動體上的裂口,其中一個以裂口的邊緣為邊界的裂口區具有一個幾何重心。為了提高裝置的效能,本發明建議使裂口區的幾何重心位於中心線及兩個輸送肋中的一個輸送肋的凸峰線之間。
Description
本發明涉及一種攪動容器中之液體用的裝置,尤其是攪動廢水池內的廢水。
WO 2006/108538 A1已經有提出這種裝置。利用這種已知的裝置只需使用少許的電力即可攪動廢水池內的廢水。儘管如此,仍有必要進一步提升這種裝置的效能,以節約更多的能源。
本發明的目的是提出一種能夠以更高的效能攪動容器中之液體的裝置。
採用具有申請專利範圍第1項之特徵的裝置即可達到本發明的目的。申請專利範圍第2項至第11項的內容為本發明的各種有利的實施方式。
本發明建議使裂口區的幾何重心位於中心線及兩個輸送肋中的一個輸送肋之間。令人訝異的一個發現是,按照本發明的建議將裂口區相對於中心線的位置移動到兩個輸送肋中的一個輸送肋的附件可以大幅提高裝置的效能。
在本發明中,所謂“裂口區”是指經由投影在一個平面上形成的平坦區域,其中這個平面以垂直於通過重心延伸的平面垂線的方式在裂口區上延伸。
裂口區的幾何重心相當於一個與裂口區相配合的物體的質量中心,其中這個物體是由均勻的材料構成,而且整個物體具有相同的厚度。例如可以透過力學平衡確定裂口區的幾何重心的位置。但是也可以利用眾所周知的數學方法計算出裂口的幾何重心。例如可以用一個多邊形近似描述裂口區,並利用數學方法計算這個多角形的重心,以得出裂口區的幾何重心。另一種可能性是以積分法確定裂口區的幾何重心。
所謂“攪動體的頂面”是指攪動體的凸出或隆起的那一面。與此相對的,“攪動體的頂面”則是攪動體的下凹或下陷的那一面。
根據本發明的一種有利的實施方式,每一個輸送肋都具有一個在徑向方向上彎向軸的彎曲。也就是說,輸送肋在圓周邊緣的範圍以傾斜方式延伸,然後轉向到徑向方向。這樣就可以提高攪動體的效能。
裂口區基本上是在徑向方向上延伸。裂口區在軸的附近具有一個第一終端,以及在圓周邊緣附近具有一個第二終端。裂口區在第二終端的寬度大於在第一終端的寬度。也就是說,在徑向方向上延伸的裂口區會朝圓周邊緣的方向變大。
根據本發明的另一種實施方式,輸送肋的高度是從圓周邊緣到相鄰之裂口區的第一終端逐漸變大。然後輸送肋的高度是從相鄰之裂口區的第一終端朝軸的方向逐漸變小。輸送肋的最大高度也可以是出現在第一及第二終端之間。在這種情況下,輸送肋出現最大高度的位置較佳是距第一較近,距第二終端較遠。試驗結果顯示,透過輸送肋的形狀及與裂口區的相鄰位置的組合可以另一步提高裝置的效能。
一種有利的方式是裂口區的最長的一邊是以一個輸送肋為界。裂口區的最長的一邊較佳是緊鄰輸送肋從攪動體的頂面看過去的凸起的彎曲面,或是以這個凸起的彎曲面為界。
根據本發明的一種特別有利的實施方式,輸送肋朝相鄰或以其為界之裂口的裂口區傾斜。輸送肋能夠與攪動體的頂面在圓周邊緣夾一個大約為90度的角度α。角度α較佳是朝裂口區的方向逐漸變小到60至87度的範圍,因而使輸送肋朝裂口區傾斜。令人訝異的是,這樣做可以進一步提高裝置的效能。
根據本發明的另一種實施方式,攪動體的外殼面積與所有裂口的裂口區的總面積的比例在10:1至10:2之間。所謂“攪動體的外殼面積”是指攪動體的頂面的面積,但不包含輸送肋構成的面積。
根據本發明的另一種實施方式,裂口區的重心彼此大致相距相同的角度。攪動體的對稱性較佳是由一個n階對稱的旋轉軸所定義,其中n是一個介於6及12之間的一個整數值。也就是說,本發明的攪動體較佳是具有6至12個裂口。
根據本發明的另一種有利的實施方式,攪動體是由相同構造的段落組成,這些段落沿著從圓周邊緣到位於中央的連接件延伸的接合區彼此連接在一起。這種設計可以大幅簡化製造攪動體的工作。
一種有利的方式是使每一個段落的輸送肋均位於一個接合區的範圍內,並使裂口有部分區段以輸送肋為界。
根據本發明的另一種有利的實施方式,裂口位於攪動體的一個徑向內半段內。也就是說,裂口的第二終端最多延伸到攪動體的半個半徑。
第1圖顯示一個先前技術之攪動體1的俯視圖。攪動體1的形狀為肱曲面形(在第1圖中看不出來)。中央連接件2的作用是與一個軸(未繪出)連接。攪動體1的頂面O設有多個從圓周邊緣UR朝軸或連接件2的方向延伸的輸送肋T1至T8。每一個輸送肋T1至T8都具有一條凸峰線K1至K8。兩條相鄰的凸峰線(例如凸峰線K1及K2)定義一條位於其間的中心線M1、M2。中心線M1、M2是由與相鄰的輸送肋T1及T2的凸峰線K1及K2均相距相同的最短距離的點所定義。
在每兩個輸送肋T1至T8之間各有一個裂口D1至D8。裂口D1至D8的每一個裂口區都具有一個幾何重心S1至S8。在照先前技術的攪動體1中,幾何重心S1至S8位於與其相配合的中心線上,其中第1圖僅繪出中心線M1及M2。
第2圖至第6圖顯示一個本發明的攪動體1。從第2圖、第3圖及第6圖可以看出,裂口D1至D8是以輸送肋T1至T8為界。在本發明的攪動體1中,裂口D1至D8的幾何重心(圖式中僅顯示重心S1及S8)位於中心線M1、M8及相鄰之輸送肋T1、T8的凸峰K1、K8之間的區域。
幾何重心S1、S8較佳是大致位於中心線M1、M8及相鄰之輸送肋T1、T8的中間。幾何重心S1、S8最好是位於一個連接中心線M1、M8及相鄰之輸送肋T1、T8 的筆直路段W的中間區域(見第2圖)。所謂路段W的“中間區域”是指從路段W的第一個三分之一的尾端到第三個三分之一的開頭之間的區域,也就是說,這個區域涵蓋路段的第二個三分之二。在本實施例中,在路段W上,重心S1、S8在切線方向上位於距中心線至少1cm或較佳是至少2cm的位置。
每一個裂口D1至D8都具有一個位於連接件2或設置於其上的軸附近的第一終端E1,以及一個位於圓周邊緣UR附近的第二終端E2(見第4圖)。裂口D1至D8在徑向方向上具有一個拉長的形狀。裂口區的面積朝圓周邊緣UR逐漸變大。裂口區的最長的一邊是以一個輸送肋T1至T8為界。在由上往下看頂面O的俯視圖中,裂口區的最長的一邊較佳是以輸送肋T1至T8的凸起的彎曲面為界。
每一個輸送肋T1至T8在圓周邊緣的範圍都具有一個最小高度H1,以及在裂口D1至D8的範圍具有一個最大高度H2。H1/H2的比例在1/5至1/100之間,較佳是在1/5至1/20之間。最大高度H2較佳是位於裂口D1至D8的第一終端E1。最大高度H2也可以是位於裂口D1至D8的第一終端E1及第二終端E2之間。一種有利的方式是,最大高度H2在裂口D1至D8上的一條法線位於與第一終端E1相距最多15cm的位置。最大高度H2從裂口D1至D8朝連接件2的方向逐漸變小。
輸送肋T1至T8至少在圓周邊緣UR的範圍朝垂直於頂面O的方向延伸,也就是說,輸送肋T1至T8與頂面O形成一個大約為90度的角度α。角度α隨著與圓周邊緣UR的距離變大而逐漸變小,因此輸送肋T1至T8會朝相鄰裂口D1至D8的方向傾斜。在裂口D1至D8的範圍,角度α較佳是小於90度。例如在60至87度之間。因此整個來講角度α可以在60度至90度之間的範圍變動。從第3圖及第4圖可以看出,裂口D1至D8被傾斜的輸送肋T1至T8部分覆蓋。第4圖中是以元件符號U代表位於攪動體1之頂面對面的底面U。
在本實施例中,攪動體1具有對稱的構造。攪動體1具有一個8階對稱旋轉軸。當然攪動體1也可以具有一個n階對稱旋轉軸,其中n較佳是一個介於6至12之間的一個整數值。
攪動體1較佳是由多個構造相同的段落Sg1至Sg8組成(見第2圖至第4圖)。在這種情況下,段落Sg1至Sg8沿著接合區F1至F8(見第3圖)彼此連接在一起。接合區F1至F8的延伸路段基本上與輸送肋T1至T8的彎曲延伸路段相同。
第7圖顯示第一段落Sg1的立體透視圖。第一段落Sg1在其一個長邊上具有一個第一接合段Fa1,以及在另一個長邊上具有一個第二接合段Fa2。第一接合段Fa1具有一個為梯狀的第一接合輪廓P1。第一輸送肋T1從第一接合輪廓P1以角度α向外延伸。
第一段落Sg1在第二接合段Fa2的範圍具有一個與第一接合輪廓P1配合的第二輪廓P2(在圖式中未詳細繪出)。在本實施例中,第二接合輪廓P2相當於一個平板的斷面。相鄰的段落Sg1至Sg8的彼此連接的接合輪廓P1、P2構成接合區F1至F8。
第7圖中的段落Sg1能夠與其他構造相同的段落Sg2至Sg8連接,而且最好是透過螺絲連接(在圖式中未詳細繪出)彼此連接在一起。例如可以在第二接合輪廓P2的範圍設置螺紋襯套。另一種可能的方式是,除了前面提及的螺絲連接外,另外將段落Sg1至Sg8彼此黏合在一起。
雖然圖式中的攪動體1的形狀為雙曲面形,但攪動體1也可以是其他的形狀,例如平截頭圓錐體的形狀。
本發明的裝置的效能明顯優於先前技術的裝置。效能提高的原因是本發明建議使裂口D1至D8的幾何重心S1至S8位於一個相鄰的輸送肋T1至T8的附近。此外,裂口D1至D8與輸送肋T1至T8的組合方式,使輸送肋T1至T8的高度從圓周邊緣UR到裂口D1至D8逐漸變大,這對於提高裝置的效能亦有明顯的幫助。此外,輸送肋T1至T8朝相鄰的裂口區的傾斜亦有助於提高裝置的效能。
1‧‧‧攪動體
2‧‧‧連接件
U‧‧‧底面
O‧‧‧頂面
D1~D8‧‧‧裂口
E1‧‧‧第一終端
E2‧‧‧第二終端
F1~F8‧‧‧接合區
Fa1‧‧‧第一接合段
Fa2‧‧‧第二接合段
H1‧‧‧最小高度
H2‧‧‧最大高度
K1~K8‧‧‧凸峰線
M1、M2、M8‧‧‧中心線
P1‧‧‧第一接合輪廓
P2‧‧‧第二接合輪廓
S1~S8‧‧‧重心
Sg1~Sg8‧‧‧段落
T1~T8‧‧‧輸送肋
UR‧‧‧圓周邊緣
W‧‧‧路段
α‧‧‧角度
2‧‧‧連接件
U‧‧‧底面
O‧‧‧頂面
D1~D8‧‧‧裂口
E1‧‧‧第一終端
E2‧‧‧第二終端
F1~F8‧‧‧接合區
Fa1‧‧‧第一接合段
Fa2‧‧‧第二接合段
H1‧‧‧最小高度
H2‧‧‧最大高度
K1~K8‧‧‧凸峰線
M1、M2、M8‧‧‧中心線
P1‧‧‧第一接合輪廓
P2‧‧‧第二接合輪廓
S1~S8‧‧‧重心
Sg1~Sg8‧‧‧段落
T1~T8‧‧‧輸送肋
UR‧‧‧圓周邊緣
W‧‧‧路段
α‧‧‧角度
以下配合實施例及圖式對本發明的內容做進一步的說明。其中: 第1圖:一個先前技術之攪動體的俯視圖。 第2圖:本發明的攪動體的立體透視圖。 第3圖:如第2圖之攪動體的一個俯視圖。 第4圖:如第2圖之攪動體的一個底視圖。 第5圖:如第2圖之攪動體的一個底立體透視圖。 第6圖:如第2圖之攪動體的一個側視圖。 第7圖:一個段落的立體透視圖。
2‧‧‧中央連接件
F1~F8‧‧‧接合區
T1~T3‧‧‧輸送肋
Sg1~Sg8‧‧‧段落
K1~K3‧‧‧凸峰線
M1、M2‧‧‧中心線
D1~D8‧‧‧裂口
O‧‧‧頂面
UR‧‧‧圓周邊緣
Claims (11)
- 攪動容器中之液體用的裝置,尤其是攪動廢水池內的廢水,具有一個設置在垂直軸上的攪動體,其中攪動體具有雙曲面或平截頭圓錐體的形狀, 其中在攪動體的頂面上設有多個從圓周邊緣朝軸的方向延伸的輸送肋, 其中一條位於兩個相鄰的輸送肋之間的中心線是由與兩個相鄰的輸送肋的每一條凸峰線均相距相同的最短距離的點所定義, 其中在兩個相鄰的輸送肋之間設有一個位於攪動體上的裂口, 其中一個以裂口的邊緣為邊界的裂口區具有一個幾何重心, 其特徵為: 裂口區的幾何重心位於中心線及兩個輸送肋中的一個輸送肋的凸峰線之間。
- 如申請專利範圍第1項的裝置,其中每一個輸送肋都具有一個在徑向方向上彎向軸的彎曲。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中裂口區基本上是在徑向方向上延伸,同時在軸的附近具有一個第一終端,以及在圓周邊緣附近具有一個第二終端。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中輸送肋的高度是從圓周邊緣到相鄰之裂口區的第一終端逐漸變大。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中輸送肋的高度是從相鄰之裂口區的第一終端朝軸的方向逐漸變小。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中裂口區的最長的一邊是以一個輸送肋為界。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中輸送肋朝相鄰或以其為界之裂口的裂口區傾斜一個角度α。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中攪動體的外殼面積與所有裂口的裂口區的總面積的比例在10:1至10:2之間。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中裂口區的幾何重心彼此大致相距相同的角度。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中攪動體的對稱性是由一個n階對稱的旋轉軸所定義,其中n是一個介於6至12之間的一個整數值。
- 如前述申請專利範圍中任一項的裝置,其中攪動體是由相同構造的段落組成,這些段落沿著從圓周邊緣到位於中央的連接件延伸的接合區彼此連接在一起。
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