TW202102300A - 流體混合機構 - Google Patents

Abstract

本發明所提供之流體混合機構，其係在工作區域內使作為第二流體進入第一流體的連接通道之連通孔，在形狀係為呈狹長形狀之縫隙孔，以達到大範圍地將第二流體導流至第一流體中，增加第一流體與第二流體間的混合效率，同時可以避免第一流體逆向於第二流體來源方向之逆流狀態產生。

Description

流體混合機構

本發明係與流體之混合技術有關，特別是關於一種流體混合機構。

在美國第6284810號專利中公開了在發泡劑供應通道與垂直對應的擠筒間，設置多個分別獨立的孔來連通發泡劑供應通道與擠筒的筒內空間，並透過螺桿在擠筒內進行轉動時，以螺牙對各個孔分別進行快速的阻塞關閉與釋放開啟，來增加發泡劑與擠筒內的聚合物原料熔融流體間的混合速度。

該專利前案為了達到使孔可以被有限厚度的螺牙能完全阻塞，必需限制孔的直徑在螺牙有效接觸的厚度範圍內，始能達到對孔的快速關閉與開啟，但如此一來，即對孔徑與孔的分佈區域造成了限制，也限制了可以進行混合的區域及效率。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種流體混合機構，其係在工作區域內，大範圍地將第二流體導流至第一流體中，以增加第一流體與第二流體間的混合效率，同時可以避免第一流體逆向於第二流體來源方向之逆流狀態產生。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之流體混合機構，其重要的技術特徵即係使作為該第二流體進入該第一流體的連接通道之連通孔，其形狀為呈狹長形狀之縫隙孔。

其中，為進一步增加第二流體接觸第一流體的範圍，係可使該連通孔之形狀為一字形或十字形，或是匯集於單一中心點以相互連通之複數輻狀。

具體而言，作為供該第一流體流動之一第一元件，乃係具有一第一本體以及一設於該第一本體內部之第一流動通道，並以該第一流道通道在該第一元件內部形成線性延伸之一第一流動空間，作為該第一流體在該第一元件中進行流動之流道。

其中，該第一流動通道除得將通道之全部空間均用以形成該第一流動空間外，亦得以部分之空間來形成該第一流動空間，為此，該第一元件乃係更包含有一軸設於該第一本體並位於該第一流動通道中之螺桿，以及於螺桿之周側面與該第一流動通道之內側壁面之間界定出該第一流動空間。

另外作為供該第二流體流動之一第二元件，則係具有一第二本體與一第二流動通道，並使該第二流動通道在該第二本體內部形成一可供該第二流體進行流動之第二流動空間，藉以使由外部供給之該第二流體得以在該第二流動空間中進行流動。

就提供該第一流體與該第二流體流動時所需流動空間之該第一元件與該第二元件，其彼此間除得以係為如前述美國第6284810號專利前案所揭露的一體成型之構造外，亦得以是相互分離之獨立元件，並在彼此結合後具有固定的相對空間位置。

而就本案的重要的連通孔技術特徵而言，該連通孔乃係被設置在一用以將該第一流動空間與該第二流動空間予以分隔開來之分隔部上，該分隔部除可係如前述美國第6284810號專利前案所揭露般與該第一元件及該第二元件一體成型外，亦得以被單獨地設置在該第一元件或該第二元件上，或者同時與該第一元件及該第二元件進行結合，以達到將該第一流動空間與該第二流動空間予以隔離之技術效果，進一步地，該連通孔即貫設於該分隔部上，以連通該第一流動空間與該第二流動空間。

首先，請參閱圖1至圖5所示，在本發明第一較佳實施例中所提供之流體混合機構(10)，其在構造上主要係包含了有一第一元件(20)、一第二元件(30)、一分隔部(40)以及一連通孔(50)。

該第一元件(20)係具有一柱狀之第一本體(21)，一第一容孔(22)係自該第一本體柱軸一端往內沿柱軸延伸適當之深度，一錐孔(23)則自該第一本體柱軸之另端沿柱軸往內延伸，並與該第一容孔(22)相隔開來，一直孔狀之第一流動通道(24)係沿該第一本體(21)柱軸延伸地設於該第一本體(21)內，並以兩端分別連通該第一容孔(22)與該錐孔(23)，一第二容孔(25)係自該第一流動通道(24)徑向地延伸至該第一本體(21)之外側柱面上，用以供容設該第二元件(30)，並以該第一流動通道(24)之全部孔空間形成一第一流動空間。

該第二元件(30)係具有一柱狀之第二本體(31)，係以柱軸一端插入於該第二容孔(25)內並固接於該第一本體(21)上，一第二流動通道(32)係設於該第二本體(31)中，以於該第二本體(31)內形成一第二流動空間。

該分隔部(40)係一體成型於該第二本體(31)柱軸一端之片狀物體，以隔絕該第一流動通道(24)與該第二流動通道(32)，據以使該第一流動空間與該第二流動空間彼此不相連通，並以該分隔部(40)呈弧形之片狀，以其一側之弧面與該第一流動通道(24)之壁面對應，以共同地界定該第一流動空間。

該連通孔(50)係為呈一字形之狹長形縫隙孔，貫設於該分隔部(40)上，以連通該第一流動通道(24)與該第二流動通道(32)，從而使該第一流動空間與該第二流動空間彼此得以藉由該連通孔(50)相互連通。

該流體混合機構(10)係如圖6及圖7所示般，被設置於一高分子加工機(60)中呈同軸對應的原料熔融單元(61)與混合單元(62)之間，其中，該原料熔融單元(61)之出料構造係插設於該第一容孔(22)中，而該混合單元(62)之進料構造則插設於該錐孔(23)中，藉此，外部之高分子原料經由該原料熔融單元(61)予以熔融形成一第一流體後，即經由該第一流動空間往該混合單元(62)流動。

而該第一流體在該第一流動空間中流動時，由外部供給作為發泡劑的第二流體，例如惰性氣體等之超臨界流體，則可受設置於該第二元件(30)上之習知閥門技術所控制，而以適當之壓力進入該第二流動空間中，再經由該連通孔(50)流入該第一流動空間內，之後再往該混合單元(62)流動；

其中，該第二流體在自狹長形狀之該連通孔(50)進入該第一流動空間時，藉由該連通孔(50)之所涵蓋的較大範圍，可使該第二流體在一個較大區域範圍內，進入該第一流動空間中，在此同時，由於該連通孔(50)之孔面積小於該第二流動空間之截面積、加上其有別於傳統圓孔之狹長形狀，係可提高該第二流體之動能，使該第二流體可以快速地分散於該第一流動空間中，此際，如該第一流動空間供該第二流體分散之區域中已既存有該第一流體時，高動能之該第二流體即可快速且均勻地混入既存的第一流體中。

再請參閱圖8至圖12所示，在本發明第二較佳實施例中所提供之流體混合機構(10a)，其藉由連通孔(50a)在形狀與範圍上的設計，來達到使第二流體可以快速地與第一流體混合之技術特徵，係與前述第一較佳實施例所揭者相同，所不同者係，在本實施例中：

該第一元件(20a)之該第一本體(21a)係呈管狀，並以管內之空間形成該第一流動通道(24a)，並使該第一元件(20a)更包含有一同軸穿伸於該第一本體(21a)中之混合螺桿(26a)，以及於該混合螺桿(26a)之周側面與該第一流動通道(24a)之壁面，即該第一本體(21 a)之內側管壁面間，界定出該第一流動空間。

貫設於該分隔部(40a)上之該連通孔(50a)，除亦呈狹長之縫隙孔狀外，在細部構造上則具有一圓孔區(501a)以及自該圓孔區(501a)徑向相背延伸的二條孔區(502a)，是等構造除可達成與該第一較佳實施例相同之功效外，在進行該連通孔(50a)之成形加工上，即可先進行該圓孔區(501a)之成形後，再以之為中心往兩側進行線切割，以利於加工之定位，便於操作。

藉此，在本實施例中所提供之流體混合機構(10a)，在如圖13及圖14所示般地應用於高分子加工機(60a)中，而與原料熔融單元(61a)以垂直或其他夾角地相接，雖應用例有別，但亦能達成與前述第一較佳實施例相同之功效，以及更可透過該圓孔區(501a)與各該條孔區(502a)在形狀上的不同，使得第二流體在通過時獲得更多的擾動，以增加紊流來提高質量傳輸，並使得加工更為便利。

而除了上述之不同實施例外，本發明所屬技術領域之通常知識者在本發明之教示下，係可輕易地對該連通孔之形狀進行改變，例如在圖15中之(a)(b)(c)所示，使連通孔為十字形狀、雙十字形狀之狹長縫隙孔形狀，或者係為匯集於單一中心點以相互連通的複數輻狀等，或如圖15中之(d)(e)(f)所示使十字、雙十字或複數輻狀孔具有圓孔區與條孔區等，均為本發明所揭之連通孔可以存在的形態，而均屬本發明所應受保護之範圍。

(10)(10a):流體混合機構(20)(20a):第一元件 (21)(21a):第一本體(22):第一容孔 (23):錐孔 (24)(24a):第一流動通道(25):第二容孔 (26a):混合螺桿 (30):第二元件(31):第二本體 (32):第二流動通道 (40)(40a):分隔部(50)(50a):連通孔(501a):圓孔區 (502a):條孔區(60)(60a):高分子加工機 (61)(61a):原料熔融單元(62):混合單元

圖1係本發明第一較佳實施例之分解圖。 圖2係本發明第一較佳實施例之立體圖。 圖3係本發明第一較佳實施例沿圖2中3-3割面線之剖視圖。 圖4係本發明第一較佳實施例沿圖2中4-4割面線之剖視圖。 圖5係本發明第一較佳實施例之零件立體圖。 圖6係本發明第一較佳實施例應用於高分子成型加工機械之示意圖。 圖7係本發明第一較佳實施例沿圖6中7-7割面線之局部剖視圖。 圖8係本發明第二較佳實施例之局部分解圖。 圖9係本發明第二較佳實施例之立體圖。 圖10係本發明第二較佳實施例沿圖9中10-10割面線之剖視圖。 圖11係本發明第二較佳實施例沿圖9中11-11割面線之剖視圖。 圖12係本發明第二較佳實施例之零件立體圖。 圖13係本發明第二較佳實施例應用於高分子成型加工機械之示意圖。 圖14係本發明第二較佳實施例沿圖13中14-14割面線之局部剖視圖。 圖15係本發明所揭之連通孔所存在的可能變化形態例。

(30):第二元件

(31):第二本體

(40):分隔部

(50):連通孔

Claims (15)

1. 一種流體混合機構，包含有： 一第一元件，具有一第一本體，一設於該第一本體中之第一流動通道係於該第一本體內形成線性延伸之一第一流動空間，以供一第一流體於該第一流動空間中流動； 一第二元件，具有一與該第一本體之相對位置為固定之第二本體，一第二流動通道係設於該第二本體中並於該第二本體內形成一第二流動空間，以供一第二流體於該第二流動空間中流動； 一分隔部，係介於該第一流動通道與該第二流動通道之間地設於該第一元件及/或該第二元件上，用以將該第一流動通道與該第二流動通道分隔開來，使該第一流動空間與該第二流動空間不相連通； 一狹長形狀之連通孔，係使長軸方向上之直徑大於非長軸方向之直徑，並貫設於該分隔元件上，以連通該第一流動通道與該第二流動通道，使該第二流體可自該第二流動空間經由該連通孔進入該第一流動空間中。
2. 如請求項1所述之流體混合機構，其中，該連通孔係呈一字、十字或雙十字形狀，或係匯集於一點以相連通之複數輻狀。
3. 如請求項1或2所述之流體混合機構，其中，該連通孔係具有一圓孔區以及自該圓孔區徑向延伸之一條孔區。
4. 如請求項3所述之流體混合機構，其中，該連通孔所具有之條孔區數量係為複數。
5. 如請求項1所述之流體混合機構，其中，該第一本體係呈管狀，並以管內之空間形成該第一流動通道。
6. 如請求項5所述之流體混合機構，其中，該第一元件係以該第一流動通道之全部空間形成該第一流動空間。
7. 如請求項5所述之流體混合機構，其中，該第一元件係更包含有一螺桿，係軸設於該第一本體並位於該第一流動通道中，且於該螺桿之周側面與該第一流動通道壁面之間界定出該第一流動空間。
8. 如請求項7所述之流體混合機構，其中，該螺桿係可於該第一本體內繞著自身桿軸地進行轉動。
9. 如請求項1所述之流體混合機構，其中，該第二本體係呈管狀，並以該分隔部封閉該第二本體管軸一端之管口。
10. 如請求項9所述之流體混合機構，其中，該分隔部係一體成型於該第二本體上。
11. 如請求項9所述之流體混合機構，其中，該分隔部係呈片狀，並以相鄰於該第一通道之一側片面，共同地與該第一通道界定出該第一流動空間。
12. 如請求項9所述之流體混合機構，其中，該分隔部相鄰於該第一通道之一側片面係呈弧狀。
13. 如請求項1所述之流體混合機構，其中，該第一流體係為聚合物原料之熔融流體，該第二流體係為發泡劑。
14. 如請求項13所述之流體混合機構，其中，該第二流體係為物理發泡劑。
15. 如請求項14所述之流體混合機構，其中，該第二流體係為超臨界流體。

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