TW201417869A - 混合裝置 - Google Patents

Abstract

一種混合裝置，用於將一第一流體與一第二流體混合，並包含一承載桶，及一混合座。該承載桶具有一容裝空間。該混合座是安裝於該承載桶，並且混合該第一流體及該第二流體，其包括一個內錐壁、一個外錐壁、一個介於該內錐壁與該外錐壁之間的錐形空間、一個第一輸送管，及一個第二輸送管。該錐形空間具有一個初始混合區，及一個鄰近該初始混合區的混流區。該第一流體及該第二流體分別經由該第一輸送管及該第二輸送管引入該初始混合區，並受到推送而往產生旋轉渦流往該混流區流動，最後平順地溢流到該容裝空間。本發明能更均勻地混合流體。

Description

混合裝置

本發明是有關於一種混合裝置，特別是指一種適用於混合兩種不同流體的混合裝置。

在工程領域中，常需要將兩種不同的流體混合成為另一流體，例如泥沙與水混合，以及自來水/廢水處理等，以作為初級或二級處理之用。一般用於混合流體的混合裝置，通常包括一個容裝所述流體的承載桶，以及一個安裝於該承載桶的攪拌棒，這種混合裝置是透過該攪拌棒的旋轉攪拌方式，以達成將所述兩種不同的流體混合的功效。

不過，這種方式只在該攪拌棒旋轉經過的區域比較能均勻地混合，而無法使距離攪拌棒較遠的區域之流體也混合得很均勻，尤其當欲混合的兩種流體之黏稠度差異較大、入流角度設計不當，或流量過大時，更容易產生混合不均的現象，假如提高旋轉攪拌的速度，則會有過度耗能以及攪拌棒損壞的情況，所以有必要針對攪拌混合所產生的缺失進一步改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種能將流體混合的更均勻，且操作簡便的混合裝置。

於是，本發明混合裝置，適用於將不同的一第一流體與一第二流體混合為一第三流體，該混合裝置包含：一承載桶，及一混合座。

該承載桶具有一容裝空間。

該混合座是安裝於該承載桶，並且混合該第一流體及該第二流體，其包括一個內錐壁、一個圍繞該內錐壁的外錐壁、一個介於該內錐壁與該外錐壁之間的錐形空間、一個第一輸送管，及一個第二輸送管。該錐形空間具有一個初始混合區，及一個截面積由鄰近該初始混合區的一端朝遠離的另一端逐漸縮小的混流區。該第一輸送管將該第一流體引入該初始混合區。該第二輸送管將該第二流體引入該初始混合區。

當該第一流體及該第二流體進入該初始混合區時產生渦流場，隨後受到持續引入的流體旋轉穩定地推送，而往該錐形空間的混流區流動且充分混合為該第三流體，最後平順地溢流到該承載桶的容裝空間。

本發明之有益功效在於：藉由該錐形空間的形狀與流體入流設計讓流體產生渦流場，利用流體渦轉流動的過程來達到更好的混合效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1、圖2、圖3，本發明混合裝置之一較佳實施例，適用於將不同的一第一流體11與一第二流體12混合為一第三流體13，本實施例中該第一流體11為清水，該第二流體12則為含有泥沙顆粒的泥水。

該混合裝置包含：一承載桶2、一安裝於該承載桶2的混合座9，及一安裝於該承載桶2的攪拌單元5。

該承載桶2呈中空直立狀，並具有一容裝空間20、一側孔21，以及一洩流孔22。該容裝空間20能容裝第三流體13。該側孔21是供該混合座9安裝時穿設之用。該洩流孔22是設於該攪拌單元5之頂緣高度的位置。

該混合座9位於該容裝空間20的上方，能混合該第一流體11及該第二流體13，其包括一個內錐壁4、一個圍繞該內錐壁4的外錐壁3、一個介於該內錐壁4與該外錐壁3之間的錐形空間8、一個第一輸送管6，及一個第二輸送管7。

該外錐壁3與一鉛垂直線10夾一外斜角α，本實施例的該外斜角α為22.5度，但實施時其大小範圍可在20度至24度之間，因為假如該外斜角α小於20度的話將因渦流場不均而導致混合效益減低，假如該外斜角α大於24度的話會因渦流場紊亂且過大而使混合裝置產生震動。

該內錐壁4與鉛垂直線10夾一內斜角β，本實施例的該內斜角β為31度，需注意的是，實施時該內斜角β之大小範圍可為該外斜角α的1.2~1.4倍，若該內斜角β小於外斜角α的1.2倍或大於1.4倍時，將會導致旋轉及混合的效果大幅減低。

該錐形空間8具有一個位於底部的初始混合區81，及一個截面積由鄰近該初始混合區81的一端朝遠離的另一端逐漸縮小的混流區82。該初始混合區81是用以供該第一流 體11與該第二流體12匯集相會的區域。

該混流區82的橫切面呈圓形(見圖5)，用以供該第一流體11與該第二流體12互相混合為該第三流體13，該混流區82並具有一斜向朝上而能使該第三流體13穩定平順地溢流落入該容裝空間20的溢流口820。

該第一輸送管6連接於該外錐壁3的底部且穿設於該側孔21，並具有一第一管壁61。該第一管壁61界定出一個位於該承載桶2之外的流入口613、一個連通該流入口613的第一通道611，及一個連通該第一通道611與該初始混合區81的流出口612。該流入口613是連接於圖未示出的幫浦，以使該第一流體11能被輸送流入該第一通道611，有關幫浦的技術因是普遍周知且非屬本發明的重點，故於此不再詳細說明。該流出口612可供該第一流體11流往該錐形空間8的初始混合區81。

參閱圖2、圖3、圖4，該第二輸送管7是呈上下直立狀地穿設於該內錐壁4，並具有一個界定出一第二通道710的第二管壁71，及數個分別設於該第二管壁71且對應該初始混合區81的分散射流孔72。該第二管壁71的橫切面為圓形，且還具有一環繞該第二通道710的內壁面711，及一鄰近該流出口612的底壁面712，該第二管壁71的頂端是連接至圖未示出的另一幫浦，以使該第二流體12能沿著直立方向流入該第二通道710。該等分散射流孔72可分別供該第二流體12流往該錐形空間8的初始混合區81。

該底壁面712為半球殼狀，需注意的是，該底壁面712 底緣至該第一管壁61的流出口612之距離，為該第一通道611之徑寬的一半，這是為了迫使該第一流體11在流出時沿著底壁面712被分散並產生切線流場。

在本實施例中，該等分散射流孔72是由上而下平均分佈成十行，每一行有二十個分散射流孔72，該等分散射流孔72的截面積是配合該第二流體12的泥沙顆粒之體積大小均等地設置，以確保泥沙顆粒均能通過，其中，該等分散射流孔72的截面積總和為該第二通道710之截面積的0.85至0.95倍，在此倍數範圍內該第二流體12分流至該初始混合區81的流速是最適當的，另外，每一分散射流孔72是沿著水平方向往外延伸，並具有一形成於該內壁面711的內端口721，自該內端口721沿著該分散射流孔72的軸心線14往外的一散射方向16，是與一自該第二管壁7的圓心A徑向連接至該內端口721的徑向直線15夾一散射角度θ。本實施例的該散射角度θ為18度，但實施時可介於18度至22.5度之間，因為假如該散射角度θ小於18度的話，將使渦流強度過大產生擾流而引起震動，假如該散射角度θ大於22.5度的話會使渦流場衰減而降低混合效果。

該攪拌單元5是位於該承載桶2的容裝空間20，能用於破壞式攪拌該第三流體13，以使該第三流體13變得更加均勻，不過本發明實施時也可省略設置該攪拌單元5。

本發明的操作方式很簡單，僅需讓第一流體11與第二流體12分別被輸送流入該第一輸送管6與該第二輸送管7內即可。在該第一通道611內的該第一流體11經由該流出 口612進入該初始混合區81後，會被底壁面712分散，並沿著一自該初始混合區81往該混流區82的斜升方向17流動，同時，該第二流體12從該第二通道710經由該等分散射流孔72流出後，會沿著該等散射方向16流入該初始混合區81，沿著斜升方向17的第一流體11與沿著散射方向16的第二流體12在初始混合區81匯集後，將受到持續引入的流體旋轉推送，互相混合變成沿著該斜升方向17產生渦流旋轉且穩定地往該溢流口820流動的第三流體13，該第三流體13到達該溢流口820後，會平順地溢出而往下掉落，並累積於該容裝空間20，此時該第三流體13受該攪拌單元5的旋轉攪拌，直到累積至該洩流孔22的高度後再經由該洩流孔22洩流而出。

因此，本發明以該等分散射流孔72及該錐形空間8的結構設計為主，以該攪拌單元5的設置為輔，先藉由該斜升方向17與散射方向16會合後產生的渦旋擾動，使得該第一流體11與該第二流體12能在該混流區82均勻地擾動混合，接著再輔以該攪拌單元5旋轉攪拌的動作，使該第三流體13變得更加均勻，相較以往僅利用攪拌的方式，本發明可以達到更好的混合效果，甚至本發明實施時也可不設置該攪拌單元5，僅利用渦旋擾動來混合，進一步節省驅動該攪拌單元所需5之能源，也減少攪拌時碰撞損壞的機率，並降低混合裝置的興建尺寸與製造成本。

綜上所述，本發明混合裝置透過該內錐壁4與該外錐壁3之幾何形狀的互相配合，加上該等散射方向16設計， 提升了混合後的均勻度，改善了以往混合不均的現象，故確實達到了本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧鉛垂直線

11‧‧‧第一流體

12‧‧‧第二流體

13‧‧‧第三流體

14‧‧‧軸心線

15‧‧‧徑向直線

16‧‧‧散射方向

17‧‧‧斜升方向

2‧‧‧承載桶

20‧‧‧容裝空間

21‧‧‧側孔

22‧‧‧洩流孔

3‧‧‧外錐壁

4‧‧‧內錐壁

5‧‧‧攪拌單元

6‧‧‧第一輸送管

61‧‧‧第一管壁

611‧‧‧第一通道

612‧‧‧流出口

613‧‧‧流入口

7‧‧‧第二輸送管

71‧‧‧第二管壁

710‧‧‧第二通道

711‧‧‧內壁面

712‧‧‧底壁面

72‧‧‧分散射流孔

721‧‧‧內端口

8‧‧‧錐形空間

81‧‧‧初始混合區

82‧‧‧混流區

820‧‧‧溢流口

9‧‧‧混合座

A‧‧‧圓心

α‧‧‧外斜角

β‧‧‧內斜角

θ‧‧‧散射角度

圖1是一立體分解圖，顯示本發明混合裝置的一較佳實施例；圖2是一剖面圖，說明該較佳實施例組合後的內部構造；圖3是一局部剖視圖，說明該較佳實施例混合一第一流體及一第二流體成為一第三流體時的狀態；圖4是一剖面圖，說明該較佳實施例之一第二管壁的多個分散射流孔及其散射方向；及圖5是一剖面圖，說明俯視該較佳實施例的橫切面所呈現的構造。

10‧‧‧鉛垂直線

2‧‧‧承載桶

20‧‧‧容裝空間

21‧‧‧側孔

22‧‧‧洩流孔

3‧‧‧外錐壁

4‧‧‧內錐壁

5‧‧‧攪拌單元

6‧‧‧第一輸送管

61‧‧‧第一管壁

611‧‧‧第一通道

612‧‧‧流出口

613‧‧‧流入口

7‧‧‧第二輸送管

71‧‧‧第二管壁

710‧‧‧第二通道

712‧‧‧底壁面

72‧‧‧分散射流孔

8‧‧‧錐形空間

81‧‧‧初始混合區

82‧‧‧混流區

820‧‧‧溢流口

9‧‧‧混合座

α‧‧‧外斜角

β‧‧‧內斜角

θ‧‧‧散射角度

Claims (10)

1. 一種混合裝置，適用於將不同的一第一流體與一第二流體混合為一第三流體，並包含：一承載桶，具有一容裝空間；及一混合座，安裝於該承載桶，並且混合該第一流體及該第二流體，其包括一個內錐壁、一個圍繞該內錐壁的外錐壁，及一個介於該內錐壁與該外錐壁之間的錐形空間，該錐形空間具有一個初始混合區，及一個截面積由鄰近該初始混合區的一端朝遠離的另一端逐漸縮小的混流區，而該混合座還包括一個將該第一流體引入該初始混合區的第一輸送管，及一個將該第二流體引入該初始混合區的第二輸送管；當該第一流體及該第二流體進入該初始混合區時，將受到持續引入的流體推送而往該錐形空間的混流區流動且混合為該第三流體，最後溢流到該承載桶的容裝空間。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之混合裝置，其中，該第二輸送管具有一個界定出一第二通道的第二管壁，及數個分別設於該第二管壁且對應該初始混合區的分散射流孔。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之混合裝置，其中，該等分散射流孔的截面積總和為該第二通道之截面積的0.85至0.95倍。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之混合裝置，其中，該混 合座的外錐壁與一鉛垂直線夾一外斜角，該外斜角的大小範圍在20度至24度之間。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之混合裝置，其中，該混合座的內錐壁與一鉛垂直線夾一內斜角，該內斜角為外斜角的1.2~1.4倍。
6. 根據申請專利範圍第2項所述之混合裝置，其中，該第二管壁的橫切面為圓形。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之混合裝置，其中，該第二管壁具有一環繞該第二通道的內壁面，每一分散射流孔具有一形成於該內壁面的內端口，自該內端口沿著該分散射流孔的軸心線往外的一散射方向，是與一自該第二管壁的圓心徑向連接至該內端口的徑向直線夾一散射角度，該散射角度的大小範圍在18度至22.5度之間。
8. 根據申請專利範圍第2項所述之混合裝置，其中，該第一輸送管具有一個第一管壁，該第一管壁界定出一第一通道，及一連通該第一通道與該初始混合區的流出口，該第二管壁還具有一個鄰近該流出口的底壁面，該底壁面至該流出口的距離為該第一通道之徑寬的一半。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之混合裝置，其中，該混合座是位於該容裝空間的上方。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之混合裝置，還包含一安裝於該承載桶且位於該容裝空間的攪拌單元，該攪拌單元能用於攪拌該第三流體使其更均勻。