CN101222963A - 液体和气体与泡沫的分离 - Google Patents

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Abstract

泡沫通过由过滤器(150、270、530)和非多孔表面(266、512)限定的流动通道(170、260、300、540)引导，并且在泡沫流过流动通道(170、260、300、540)时，液体经由过滤器(150、270、530)从泡沫抽吸。

Description

液体和气体与泡沫的分离
背景技术
泡沫(例如液体和气体的混合物，其中气泡形成在液体内或液体上)通常在泵送液体时形成。在某些应用中，泡沫可占据用来包含纯净液体所需的容积。对于某些成像装置来说，标记液体所产生的泡沫会溅到这些装置的内部，造成可使用标记液体的流失、内部打印机损坏、用户性能损坏等。
用于减少泡沫的一种常见方法涉及提供额外空间和/或时间，使得泡沫得以聚集并接着分散。但是，对于连续泵送和/或有限的空间和/或时间来说，这种方法不总是希望的。其它解决方法包括将化学品添加在液体中，以便破坏气泡结构。这些添加剂可改变液体的组分，通常使其不能使用。另一方法是添加机械力来破坏泡沫，但是这可产生更多的泡沫。
附图说明
图1表示按照本发明实施例的泡沫-液体/气体分离器的实施例；
图2表示按照本发明实施例的泡沫-液体/气体分离的实施例；
图3表示按照本发明实施例的泡沫流动通道的实施例；
图4表示按照本发明实施例的流体处理系统的实施例；
图5A是按照本发明实施例的泡沫-液体/气体分离器的另一实施例的截面图；
图5B是按照本发明另一实施例的泡沫-液体/气体分离器的圆柱形芯体的实施例的立体图；
图5C是表示按照本发明另一实施例的布置在泡沫-液体/气体分离器的芯体周围的过滤器的立体图；
图5D是按照本发明另一实施例的泡沫-液体/气体分离器的另一实施例的立体图；
图6表示按照本发明实施例的布置在储槽内的泡沫-液体/气体分离器的另一实施例；
图7A是其中去除盖的打印盒主体的立体图，表示按照本发明另一实施例布置在主体内的泡沫-液体/气体分离器的实施例；
图7B是其中去除主体的图7A的打印盒的盖的立体图，表示连接在盖上的泡沫-液体/气体分离器；
图7C表示图7B的盖，并且表示连接其上的泡沫-液体/气体分离器的芯体。
具体实施方式
在当前实施例的以下详细描述中，参考形成其一部分并且通过说明表示可以实施的特定实施例的附图。这些实施例以足够的细节描述，使得本领域普通技术人员能够实施所披露的内容，并且应该理解到可以利用其它实施例，并且可以进行方法、电气或机械变化，而不偏离所要求保护的主题的范围。因此，下面的详细描述没有限制含义，并且所要求保护的主题范围只通过所附权利要求及其等同物来限定。
图1表示按照本发明作为流体处理系统一部分的泡沫-液体/气体分离器100。泡沫-液体/气体分离器100被流体连接，以便对流体处理系统的储槽110输出和输入。泵120连接在泡沫-液体/气体分离器100的出口和储槽110的入口之间。
对于一个实施例来说，使用泵130将液体、气体和泡沫的混合物被泵送到储槽110内。泡沫升高到储槽110的上部。此泡沫通过泵送到储槽110内并从储槽110流到泡沫-液体/气体分离器100的另外的液体、气体和泡沫移位。泡沫随后流过定位在泡沫-液体/气体分离器100的壳体135内并形成在例如通过板和过滤器(例如多孔边界表面或类似物)形成的非多孔边界表面140的闭合的流动通道170(例如导管或类似物)。注意到过滤器150将壳体分成上部和下部。
在泡沫流过流动通道时，例如在此实例中大致平行于非多孔边界表面140和过滤器150，泡沫的液体部分湿润过滤器150，有效地密封过滤器。对于某些实施例来说，需要预先湿润过滤器150，以便防止气体通过其中。通过湿润来密封过滤器使得泵120在壳体135的下部内以及流动通道外部的过滤器150的下表面(外表面)上产生抽吸压力，例如真空。注意到流动通道入口处的压力大于抽吸压力。由于流动通道的出口通向壳体135的上部，上部的总体压力大致与流动通道入口处的压力相同，流动通道内的液动损失较小。这在流动通道和过滤器150上的壳体135的下部之间形成压力差。
只要过滤器150的下表面上的抽吸压力不超过过滤器150的屏幕或孔口气泡压力，在此实例中，在过滤器150上的压力差下，基本上只有液体将被拉动通过过滤器150，例如大致垂直于流动通道，并且因此垂直于泡沫流动。在泡沫在过滤器上流动时，泡沫随着其中的液体和气体分离而减小。在此实例中，来自于气泡的气体基本上经由泡沫-液体/气体分离器的排气口排出到大气。在其它示例性应用中，气体可以某些方式包含或另外处理，以便防止它进入大气。将泡沫局限于流动通道可以在泡沫在过滤器上流动时通过抽吸改善液体去除。这按照另一实施例表示在用于流动通道260的图2中。
图2表示进入流动通道260之前，泡沫含有分散在液体264中并具有总体直径d的大致球形的气泡262。注意到对于一个实施例来说，在泡沫进入流动通道260之前，流动通道260的边界表面之间(例如非多孔边界表面266和过滤器270)的分离距离小于或等于泡沫中的大致球形的气泡直径d，如图2所示。在泡沫进入流动通道260时，泡沫分解成液体组分或液体段塞280以及气体组分或大致扁平的球形气泡285。这是由于在进入流动通道260之前，分离距离D小于气泡的直径d。注意到大致球形的气泡被迫成扁平球形。对于一个实施例来说，分离距离D是大约0.5mm到大约2.0mm。
分离的液体段塞280和大致扁平的球形气泡285使得抽吸作用在液体段塞280上，而不是与泡沫薄层中固有的表面张力对抗。在气泡285达到靠近流动通道260出口处的过滤器区域的端部时，它试图重新构成它之前受到局限时的球形形状。但是，没有留下足够的液体来重新构成完整的层，并且气泡破裂。
对于一个实施例来说，流动通道可具有矩形或方形截面，其中边界壁之一是多孔的(或者过滤器材料)。对于另一实施例来说，流动通道可具有迷宫或者蜿蜒形状，如图3所示。这可以通过用板覆盖图3的蜿蜒通道300的一侧并且用过滤器覆盖相对侧来实现。蜿蜒形状用力增加流动通道的长度，因此增加流动通道内的流动驻留时间以及用于去除液体的时间。对于其它实施例来说，蜿蜒形状有利于涉及有限空间的应用，例如涉及用于成像装置的标记流体处理的应用。
对于一个实施例来说，下面用于气泡压力的等式可以用来设置抽吸压力：
P气泡＝(2·cos·)/r                (1)
其中·是泡沫的液体组分的抽吸张力，·是液体相对于过滤器的接触角度，并且r是过滤器孔口的有效或湿润半径。
图4表示用于一个实施例的例如打印机、复印机、传真装置、多功能装置的喷墨成像装置的一部分的流体处理系统400。对于一个实施例来说，流体处理系统400包括流体连接在储槽420上的流体喷射装置410(例如打印头)，储槽对于另一实施例来说包括液体，例如墨的标记液体。储槽420继而流体连接在泡沫-液体/气体分离器430上，分离器在一个实施例中如上所述如同图1的泡沫-液体/气体分离器100。对于另一实施例来说，例如双向蠕动泵的双向泵440连接在流体喷射装置410和储槽420之间。
在操作中，液体和气体在流体喷射装置410和储槽420之间泵送，以便将液体供应到流体喷射装置410或者从流体喷射装置410去除气体。这种泵送作用在储槽420内的液体上或之上的液体中产生泡沫。
在泵440将气体从流体喷射装置410泵送到储槽420时，压力造成泡沫从储槽420流过入口止回阀450到泡沫-液体/气体分离器430并在非多孔边界表面140和过滤器150之间进入流动通道150。在出现这种情况时，来自于泡沫-液体/气体分离器430的出口止回阀460保持闭合。在泵440颠倒以便将液体从储槽420泵送到液体喷射装置410时，入口止回阀450闭合并保持上部受压，并且出口止回阀460开启。这在过滤器150之下产生抽吸，将液体经由过滤器150从泡沫拉入泡沫-液体/气体分离器430的下部。随后，液体离开泡沫-液体/气体分离器430，流过出口止回阀460并进入储槽420。在泵440再次将气体从流体喷射装置410泵送到储槽420，出口止回阀460闭合，与上部相比，将下部保持在较低压力下，并且出口止回阀450开启。注意到入口止回阀450和出口止回阀460的作用是用来保持过滤器150上的压力差。
图3表示按照另一实施例用于蜿蜒流动通道300的止回阀的应用。此应用涉及使用连接在与例如图4的储槽420的储槽连接的入口/出口孔口330上的入口盘式止回阀310和出口盘式止回阀320。在操作中，泡沫流过入口盘式止回阀310的入口312，如点所示，并且引导到蜿蜒流动通道300。出口盘式止回阀320的入口322在蜿蜒流动通道300的底部处连接在位于过滤器(未在图3示出)的腔室(未在图3示出)上。在抽吸过程中，液体经过入口322，如点所示，流入入口/出口孔口330，如箭头所示，并且流过入口/出口孔口330，如“x”所示。
图5A是按照另一实施例的泡沫-液体/气体分离器500的截面图。泡沫-液体/气体分离器500包括具有围绕其外弯曲表面512盘绕的螺旋凸脊520的圆柱形芯体。图5B是按照另一实施例的圆柱形芯体510的立体图。过滤器(例如多孔薄膜或类似物)530围绕螺旋凸脊520布置，使得过滤器530的内表面532接触螺旋凸脊520的弯曲边缘522。这在圆柱形芯体510的外弯曲表面512和过滤器530的内表面532之间形成螺旋流动通道540。注意到对于一个实施例来说过滤器530与芯体510同轴。图5C是表示按照另一实施例围绕螺旋凸脊520布置的过滤器530的立体图。对于一个实施例来说，壳体550围绕过滤器530布置。对于另一实施例来说，壳体550可以是与过滤器530和芯体510同轴的管子、矩形壳体等。图5D是按照另一实施例的泡沫-液体/气体分离器500的立体图。
在操作中，泡沫流过螺旋流动通道540，并且抽吸压力施加在壳体550的出口552上。抽吸经由过滤器530将液体从泡沫拉入壳体550，并且经由出口552离开。气体离开螺旋流动通道540。
图6表示按照一个实施例作为例如流体处理系统400的流体处理系统一部分布置在储槽620内的泡沫-液体/气体分离器500。注意到对于一个实施例来说，入口止回阀650连接在螺旋流动通道540上，并且出口止回阀660连接在壳体550的出口552上。泡沫经由入口止回阀650进入螺旋流动通道540，并且流过螺旋流动通道660，同时出口止回阀660闭合。施加在出口止回阀660上的抽吸经由过滤器530将液体从泡沫抽吸，同时入口止回阀650闭合。注意到如上所述，止回阀的作用保持过滤器上的压力差。对于一个实施例来说，芯体510可以是中空的，并且连接在螺旋流动通道540的出口上，以便在螺旋流动通道540的端部处将气体排出到大气。
图7A是按照另一实施例在盖去除的情况下的打印盒700的一部分的主体710的立体图。泡沫-液体/气体分离器500布置在打印盒700内。图7B是主体710去除情况下的打印盒700的盖720的立体图。注意到入口止回阀740位于与盖720相对的泡沫-液体/气体分离器500的端部处。入口止回阀740类似于图6的入口止回阀650，并且连接在螺旋流动通道540上。图7C表示盖720，其中壳体550和过滤器530从泡沫-液体/气体分离器500去除，由此暴露芯体510。芯体510被接收(例如压配合)在穿过盖720的排气口740内。在操作中，离开螺旋流动通道540的气体如图5A所示经由排气口740被排放到打印盒700外部的大气。
结论
虽然这里说明和描述了特定的实施例，主要打算的是所要求保护的主题的范围只通过以下权利要求及其等同物的限制。

Claims (10)

1.一种泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，包括：
限定在第一(266、512)和第二(270、532)边界表面之间的流动通道(170、260、300、540)，其中第一边界表面(266、512)是非多孔表面，并且第二边界表面(270、532)的至少一部分是过滤器(150、270、530)；
其中第一(266、512)和第二(270、532)边界表面之间的分离距离在操作过程中产生在散布在流动通道(170、260、300、540)内的气体区域(285)之间的液体区域(280)的流动，其中每个液体(280)和气体(285)区域横跨第一(266、512)和第二(270、532)边界表面之间的分离距离。
2.如权利要求1所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，在操作中，第一压力存在于流动通道(170、260、300、540)的入口处，并且第二压力存在于过滤器(150、270、530)的外表面处，以便在过滤器(150、270、530)上形成压力差。
3.如权利要求1-2任一项所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，流动通道(170、260、300、540)是蜿蜒或螺旋的。
4.如权利要求1-3任一项所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，在泡沫进入流动通道(170、260、300、540)之前，第一(266、512)和第二(270、532)边界表面之间的分离距离小于或等于泡沫内的气泡的尺寸。
5.如权利要求1-4任一项所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，通过经由过滤器(150、270、530)抽吸液体，将来自于液体区域(280)的液体基本上从散布在气体区域(285)之间的液体区域(280)的流动中去除。
6.如权利要求1-5任一项所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，还包括连接在流动通道(170、260、300、540)的入口上的第一止回阀(450、310、650)以及流体连接在流动通道(170、260、300、540)外部的过滤器外表面上的第二止回阀(460、320、660)。
7.如权利要求6所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，第一止回阀(450、310、650)和第二止回阀(460、320、660)构造成在泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)的操作过程中在过滤器(150、270、530)上至少临时保持压力差。
8.如权利要求1-7任一项所述的泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)，其特征在于，泡沫-液体/气体分离器(100、430、500)布置在储槽(620)或者打印盒(700)中。
9.一种从泡沫抽取液体的方法，包括：
将泡沫引导通过由过滤器(530)和非多孔圆柱形表面(512)限定的螺旋流动通道(540)；以及
在泡沫流过螺旋流动通道(540)时，经由过滤器(530)从泡沫抽吸液体。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，螺旋流动通道(540)、过滤器(530)以及非多孔圆柱形表面(512)布置在储槽(620)或打印盒(700)中。
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