TWI331547B - Apparatus for mixing viscous material - Google Patents

Description

1331547 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種混合黏性材料的設備。 【先前技術】 在用於混合具有超過某種位準之黏性的高黏性聚合物 材料的黏性材料混合裝置，以誘發反應而獲得所欲的聚合 • 物產品，其中之一重要因子是有效率的熱交換，亦即將反 應期間所產生的熱快速地排出混合裝置，或有效率地供給 反應所需的熱。熱交換包括藉由施加冷卻劑或加熱劑至混 合裝置’以冷卻或加熱聚合物材料。 爲了執行熱交換，需冷卻攪拌聚合物材料的腔室。但 是，如果聚合物材料因其黏性而黏附至腔室的壁，則冷卻 劑或加熱劑的熱不易傳輸進入腔室內。在嚴重的情況，就 無法產生包括熱敏感反應制程的聚合物產品。 Φ 圖1顯示習知黏性材料混合裝置11的例子。 如圖1所示’習知混合裝置11包括腔室13、固定在腔 室13內的牽引管（draft tube) 19、和運送葉輪30。該腔 室13用於收納待混合的高黏性材料z。該運送葉輪30可轉 動地設置在牽引管19內’且被外部馬達31傳輸來的動力所 驅動。 腔室13包括底部13a、固定至底部以形成具有預定容 量之內部空間13c的圓筒形側壁13b、和用於覆蓋側壁i3b 之上部的蓋件14。特別是熱介質通道15設置在側壁13b內 -5- (2) (2)1331547 。熱介質通道15連接至熱介質供給管17a和熱介質排放管 17b。且熱介質通道15接收經由熱介質供給管17a供給的 熱介質，熱介質在熱介質通道I5內流動，然後經由熱介質 排放管17b排出。熱介質通過熱介質通道15，且用於和高 黏性材料Z熱交換。 牽引管19爲具有恆定直徑的圓筒狀構件，且其上端和 下端呈開口狀。藉由複數腳20’牽引管19和底部13a隔開 。此外，熱介質通道21也設在牽引管19的側壁19a內。熱 介質通道21連接至熱介質供給管Ua和熱介質排放管23b 。熱介質通道2 1允許經由熱介質供給管2 3 a供給的熱介質 在熱介質通道21內流動，然後經由熱介質排放管2 3b排出 。熱介質通過熱介質通道21，且用於和高黏性材料Z熱交 換。 其間，設置在牽引管9內的運送葉輪30，包括驅動軸 27和葉片29。該驅動軸27直立地延伸，且以馬達31傳輸來 扭矩軸向地轉動。該葉片29固定至驅動軸27的外圓周，且 在驅動軸27上螺旋地延伸。特別地，葉片29的外前端儘可 能地接近牽引管19的內圓周。 流動引導件25設在運送葉輪30的下面。流動引導件25 具有朝徑向向下傾斜的圓錐狀。向下流經運送葉輪30高黏 性材料Z，被流動引導件25引導至牽引管19和腔室13之間 的空間。 參考數字28代表軸承。軸承28設在蓋件14和流動引導 件25的中央，且直立地支撐驅動軸27。 (3) (3)1331547 如果驅動如上述所建構之混合裝置11的運送葉輪30， 則牽引管19內的高黏性材料Z沿著箭頭的方向，向下流出 牽引管19。然後高黏性材料Z被流動引導件25引導朝徑向 ，且向上運動經過空間3 3。 空間33是在牽引管19和側壁13b之間的中空空間，其 做爲供高黏性材料Z向上運動的通道。由於運送葉輪30的 作用，所以向上穿過空間3 3的高黏性材料Z，被吸入牽引 管19。結果，以向下運動流出牽引管19且向上流經空間33 然後回到牽引管19的循環路徑，來混合高黏性材料Z。 當高黏性材料Z被循環時，熱介質持續地通過熱介質 通道I5、21。熱介質用於冷卻或架熱高黏性材料Z，且熱 介質所擁有的熱穿過側壁19a、l3b的厚度，而被傳遞至 高黏性材料Z。 特別地，高黏性材料Z被旋轉的葉片29朝箭頭C的 方向壓擠且向外推送。此時，由於高黏性材料本身的內聚 性和葉片29沿箭頭C方向所施加的動能，所以位在葉片29 前端附近的高黏性材料被切割，以形成空間E。 空間E是高黏性材料不會黏附的部份，且其允許熱朝 側壁之厚度方向快速地通過側壁19a，而不會被高黏性材 料干擾。亦即空間E允許從外側傳輸來的熱，因對流而到 達牽引管19內更深處，藉此改善熱交換速率。箭頭a代 表從熱交換介質供給的熱或冷空氣流。 然而習知的混合裝置11除了牽引管19的內圓周，其餘 區域（亦即牽引管的外圓周或側壁的內圓周）的熱交換效 (4) 1331547 率低。 如果高黏性材料Z未黏附至熱交換路徑，則所供給的 熱可只穿過側壁13b、19a，且可傳輸進入高黏性材料z內 更深處。但是因爲高黏性材料黏附至牽引管的外圓周和側 壁的內圓周，所以黏附層妨礙熱傳輸（穿過黏附層，允許 一些程度的熱交換），因此熱無法到達高黏性材料的內側 〇 φ 圖2例示圖1之混合裝置的A部份內流動特徵。 如圖2所示，關於向上穿過空間33的高黏性材料Z， 應瞭解的是’位在側壁1 3b、1 9a附近的高黏性材料幾乎 不流動’因爲其流率相較於中央的主流是非常地低。此乃 肇因於高黏性材料所擁有的黏性。 淤滯在側壁1 3b、1 9a附近的高黏性材料成爲一黏附 層’其妨礙熱介質所供給的熱，使該熱無法傳輸進入空間 33。亦即黏附層降低混合裝置內的熱交換效率。 # 如上所述，習知的混合裝置具有非常低的熱交換效率 ’因爲待混合的高黏性材料黏附至腔室或牽引管的內壁， 以致習知的混合裝置無法應用於處理只在某些溫度以下混 合的材料。 【發明內容】 設計本發明用於解決習知技藝的問題，因此本發明的 目的在於提供混合黏性材料的設備。該設備因爲具有良好 的熱交換效率，所以能有效率地控制混合材料的溫度。因 (5) (5)1331547 此，該設備能夠生產習知混合裝置因熱交換能力限制而無 法生產的聚合物產品，且減少熱介質的使用量，藉此降低 很多生產成本。 爲了完成上述目的，本發明提供一種混合黏性材料的 設備，其包括：一腔室，具有一圓筒形側壁和一底部，該 腔室容置待混合的黏性材料；一圓筒形牽引管，固定在該 腔室的內側中央，以和該底部隔開，該牽引管和該腔室的 該側壁隔開，且在該牽引管和該腔室的該側壁之間形成一 空間，所以該黏性材料通過該空間，該牽引管包括一熱介 質通道在其內，從外側供給的一熱介質通過該熱介質通道 :一運送葉輪，設置在該牽引管內，且被外部驅動機構所 供給的動力所驅動，以傳輸在該牽引管上方或下面的該黏 性材料，並將位在該空間內的該黏性材料吸入該牽引管內 ;和一掃除葉輪，設置在該空間內，且被外部驅動機構所 供給的該動力在該牽引管的圓周方向轉動，以施加壓力至 該黏性材料，使得在該空間內的該黏性材料不黏附至該牽 引管的外圓周和該腔室之該側壁的內圓周。 在本發明的另一方面，也提供一種混合黏性材料的設 備，包括：一腔室，具有一圓筒形側壁和一底部，該腔室 容置待混合的黏性材料；複數圓筒形牽引管，固定在該腔 室的內側中央以和該底部隔開，該等牽引管和該腔室的該 側壁隔開，且具有相同的中心與不同的直徑，該等牽引管 使該黏性材料通過在該等牽引管之間的空間和在最大牽引 管與該側壁之間的空間，該等牽引管包括熱介質通道在其 -9 - (6) 1331547 內’從外側供給的熱介質通過該等熱介質通道；一運送葉 輪’設置至該等牽引管中最小者，且被外部驅動機構所供 給的動力所驅動’以運送在該等牽引管上方或下面的該黏 性材料，並吸入位在該等空間內的該黏性材料：和複數掃 除葉輪，設置在該等空間內，且被外部驅動機構所供給的 該動力在該等牽引管的圓周方向轉動，以施加壓力至該黏 性材料’使得在該等空間內的該黏性材料不黏附至該等牽 φ 引管的相向表面和該牽引管與該腔室的相向表面。 較佳地，用於允許外側所供給之熱介質通過的一熱介 質通道，設置在該腔室的該側壁內。 較佳地，該運送葉輪包括：一驅動軸，位在該牽引管 的中心軸線上，且被從外側傳輸來的扭矩軸向地轉動：和 一螺旋葉片’固定至該驅動軸的外周圍，且呈螺旋狀 延伸，該螺旋葉片具有和該牽引管之內圓周相隔預定距離 的前端； # 其中該掃除葉輪具有和該驅動軸平行的板狀，該掃除 葉輪的邊緣在寬度方向和該腔室之該側壁的該內圓周及該 牽引管的該外圓周相隔預定距離；和 其中該設備更包含當作驅動機構的一旋轉桿，以傳輸 轉動力至該掃除葉輪，該旋轉桿固定至該驅動軸且延伸至 該空間的上部，該掃除葉輪耦合至該旋轉桿的一端。 此外，較佳地，該掃除葉輪具有恆定的厚度和寬度， 且當其被轉動時，該掃除葉輪允許其在寬度方向的邊緣， 將已黏附至該腔室之該側壁的該內圓周和該牽引管之該外 -10- (7) 1331547 圓周的該黏性材料從黏附表面分離，藉此促進該對應黏附 表面和該熱介質之間的熱交換。 此外，較佳地，該掃除葉輪的上端固定至該旋轉桿， 且該掃除葉輪具有複數穿孔，供該黏性材料通過，以降低 該掃除葉輪轉動時該黏性材料所造成的流動阻力。 可設有以規則角度（regular angle)配置的複數旋轉 桿，該掃除葉輪的上端固定至每一旋轉桿，且以支架補強 φ 該掃除葉輪，以防止因該掃除葉輪轉動時該黏性材料所造 成的流動阻力而變形。 ' 【實施方式】 下文將參考附圖詳細地描述本發明的較佳實施例。在 圖式中，相同的參考數字代表具有相同功能的組件。 圖3是顯示本發明之實施例用於混合高黏性材料之設 備的剖視圖。 # 參考圖3，本實施例之黏性材料混合設備41包括腔室 13、牽引管（draft tube) 19、和運送葉輪30。該腔室13 用於收納待混合的高黏性材料Z。該牽引管19固定在腔室 13內，且牽引管的下端和腔室13的底部13a相隔開。該運 送葉輪30設置在牽引管19的內側，且被外部馬達31驅動， 以向下推送高黏性材料Z。每一組件已參考圖1做圖解說 明，所以不再詳述。 特別地，本實施例的混合設備41包括掃除（旋刮）葉 輪47。該掃除葉輪是直立地設置在空間33 (亦即牽引管19 -11 - (11) (11)1331547 圖8顯示圖4之掃除葉輪以不同種類的支架補強。 如圖8所示，如果想確保掃除葉輪47的旋轉，則可依 需要將圖8所示的補強支架4 9增加上述圖6所示的支架49。 本發明已詳細描述。但是應瞭解的是，當顯示較佳實 施例時，詳細的描述和特定的例子僅做爲例示之用，因爲 熟悉該項技藝人士，可從本詳細描述做出在本發明之精神 和範圍內的各種變化和修飾。 產業利用性 上設所建構之本發明的黏性材料混合設備，具有良好 的熱交換效率，藉此在混合過程期間，能夠有效率地控制 已混合材料的溫度。因此，本發明的黏性材料混合設備能 夠生產習知混合裝置無法生產的聚合物產品，且減少熱介 質的使用量，藉此能夠降低很多生產成本。 【圖式簡單說明】 從實施例的描述並參考附圖，可瞭解本發明的其他實 施例和方面。 圖〗是顯示習知黏性材料混合裝置之例子的剖視圖 圖2是例示圖1之混合裝置的a部份內流動特徵的示 意圖。 圖3是顯示本發明一實施例之混合黏性材料設備的剖 視圖。 -15- (12) 1331547 圖4是顯示圖3之掃除葉輪和旋轉桿的透視圖。 圖5是沿著圖3之V - V線而取的剖視圖。 圖ό是顯示圖4之掃除葉輪被支架補強的透視圖。 圖7顯示本發明另一實施例之混合黏性材料設備的剖 視圖。 圖8顯示圖4之掃除葉輪以不同種類的支架補強的透視 圖。 【主要元件符號說明】 1 3 c :內部空間 1 3 :腔室 13b :側壁 13a :底部 1 4 :蓋件 15 :熱介質通道 ® l?b :熱介質排放管 17a :熱介質供給管 19 :牽引管 19a :側壁 19Y :牽引管 19Z :牽引管 20 :腳 21 :熱介質通道 23b :熱介質排放管 -16 - (13) 1331547 2 3 a :熱介質供給管 25 :流動引導件 27 :驅動軸 28 :軸承 29 :葉片 30 :運送葉輪 3 1 :馬達

41 :黏性材料混合設備 43 :驅動軸 4 5 :旋轉桿 45a :安裝槽 47 :掃除葉輪

47a :穿孔 4 9 :補強支架 A :箭頭 C :箭頭 E :空間 W :寬度 Z :材料

Claims (1)

1331547 月@淳m替換頁 十、申清專利範圍 — - · - ———____ 附件5 : 第96 1 00953號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國99年1月18日修正 1· 一種混合黏性材料的設備，包含·· 一腔室，具有一圓筒形側壁和一底部，該腔室容置待 混合的黏性材料； β 一圓筒形牽引管，固定在該腔室的內側中央，以和該 底部隔開；該牽引管和該腔室的該側壁隔開，且在該牽引 管和該腔室的該側壁之間形成一空間，所以該黏性材料通 過該空間：該牽引管包括一熱介質通道在其內，從外側供 給的一熱介質通過該熱介質通道； 一運送葉輪’設置在該牽引管內，且被外部驅動機構 所供給的動力所驅動，以傳輸在該牽引管上方或下面的該 黏性材料，並將位在該空間內的該黏性材料吸入該牽引管 Φ 內；和 一掃除葉輪，設置在該空間內，且被外部驅動機構所 供給的該動力在該牽引管的圓周方向轉動，以施加壓力至 該黏性材料，使得在該空間內的該黏性材料不黏附至該牽 引管的外圓周和該腔室之該側壁的內圓周。 ·* 2.如申請專利範圍第1項所述混合黏性材料的設備， 其中用於允許外側所供給之熱介質通過的一熱介質通道， 設置在該腔室的該側壁內。 3.如申請專利範圍第2項所述混合黏性材料的設備， (2) (2)1331547 其中該運送葉輪包括： 一驅動軸，位在該牽引管的中心軸線上，且被從外側 傳輸來的扭矩軸向地轉動；和 一螺旋葉片，固定至該驅動軸的外周圍’且呈螺旋狀 延伸，該螺旋葉片具有和該牽引管之內圓周相隔預定距離 的前端； 其中該掃除葉輪呈板狀且平行於該驅動軸’該掃除葉 輪的邊緣在寬度方向和該腔室之該側壁的該內圓周及該牽 引管的該外圓周相隔預定距離；和 其中該設備更包含當作驅動機構的一旋轉桿，以傳輸 轉動力至該掃除葉輪，該旋轉桿固定至該驅動軸且延伸至 該空間的上部，該掃除葉輪耦合至該旋轉桿的一端。 4. 如申請專利範圍第3項所述混合黏性材料的設備， 其中該掃除葉輪具有恆定的厚度和寬度，且當其被轉動時 ，該掃除葉輪允許其在寬度方向的邊緣，將已黏附至該腔 室之該側壁的該內圓周和該牽引管之該外圓周的該黏性材 料從黏附表面分離，藉此促進該對應黏附表面和該熱介質 之間的熱交換。 5. 如申請專利範圍第3項所述混合黏性材料的設備， 其中該掃除葉輪的上端固定至該旋轉桿，且該掃除葉輪具 有複數穿孔，供該黏性材料通過，以降低該掃除葉輪轉動 時該黏性材料所造成的流動阻力。 6. 如申請專利範圍第3項所述混合黏性材料的設備， 其中該設備包含複數旋轉桿和複數掃除葉輪，以規則角度 -2- (3) 年/月R修乂史J 矣貞 (regular angle )配置該等旋轉桿，該等掃除葉輪的上端 分別固定至該等旋轉桿’且以支架補強該等掃除葉輪，以 防止因該等掃除葉輪轉動時該黏性材料所造成的流動阻力 而變形。 7. —種混合黏性材料的設備，包含： 一腔室，具有一圓筒形側壁和一底部，該腔室容置待 混合的黏性材料； 複數圓筒形牽引管，固定在該腔室的內側中央，以和 該底部隔開：該等牽引管和該腔室的該側壁隔開，且具有 相同的中心與不同的直徑；該等牽引管使該黏性材料通過 在該等牽引管之間的空間和在最大牽引管與該側壁之間的 空間；該等牽引管包括熱介質通道在其內，從外側供給的 熱介質通過該等熱介質通道； 一運送葉輪，設置至該等牽引管中最小者，且被外部 驅動機構所供給的動力所驅動，以運送在該等牽引管上方 或下面的該黏性材料，並吸入位在該等空間內的該黏性材 料；和 複數掃除葉輪，設置在該等空間內，且被外部驅動機 構所供給的該動力在該等牽引管的圓周方向轉動，以施加 壓力至該黏性材料，使得在該等空間內的該黏性材料不黏 附至該等牽引管的相向表面和該牽引管與該腔室的相向表 面。 8. 如申請專利範圍第7項所述混合黏性材料的設備， 其中用於允許外側所供給之熱介質通過的一熱介質通道， -3- (4) (4)1331547 設置在該腔室的該側壁內。 9. 如申請專利範圍第8項所述混合黏性材料的設備， 其中該運送葉輪包括： 一驅動軸，位在該牽引管的中心軸線上，且被從外側 傳輸來的扭矩軸向地轉動；和 —螺旋葉片，固定至該驅動軸的外周圍，且呈螺旋狀 延伸，該螺旋葉片具有和該牽引管之內圓周相隔預定距離 的前端； 其中該掃除葉輪呈板狀且平行於該驅動軸，該掃除葉 輪的邊緣在寬度方向和該腔室之該側壁的該內圓周及該牽 引管的該外圓周相隔預定距離；和 其中該設備更包含當作驅動機構的一旋轉桿，以傳輸 轉動力至該掃除葉輪，該旋轉桿固定至該驅動軸且延伸至 該空間的上部，該掃除葉輪耦合至該旋轉桿的一端。 10. 如申請專利範圍第9項所述混合黏性材料的設備， 其中該掃除葉輪具有恆定的厚度和寬度，且當其被轉動時 ，該掃除葉輪允許其在寬度方向的邊緣，將已黏附至該腔 室之該側壁的該內圓周和該牽引管之該外圓周的該黏性材 料從黏附表面分離，藉此促進該對應黏附表面和該熱介質 之間的熱交換。 1 1.如申請專利範圍第9項所述混合黏性材料的設備， 其中該掃除葉輪的上端固定至該旋轉桿，且該掃除葉輪具 有複數穿孔，供該黏性材料通過，以降低該掃除葉輪轉動 時該黏性材料所造成的流動阻力。 -4- 1331547 〆i •為 _ 7%-(月日修(更)正替涣頁 (5) L---_11： 12.如申請專利範圍第9項所述混合黏性材料的設備 ’其中該設備包含複數旋轉桿和複數掃除葉輪，以規則角 度配置該等旋轉桿，該等掃除葉輪的上端分別固定至該等 旋轉桿’且以支架補強該等掃除葉輪，以防止因該等掃除 葉輪轉動時該黏性材肖所造成的流動阻力而變形。

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