CN101495020B - 气液混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及形成安全阀的液气混合装置,其设计成能被结合到气体净化设备中,该气体净化设备包括液体罐(4)、要净化的气体的入口(1)和用来通过其排出气体流的出口(7)。其特征在于该液气混合装置包括:-在气体的入口(1)周围滑动的管(2),该管包括位于其较低端且设计成能够在所述罐(4)中浮动的外围浮子(8),所述滑动的管(2)在其底部中敞开,以便通过文丘里效应吸入所述罐(4)中的液体,并在膨胀区域(5)内产生薄雾;-混合室(6),其置于所述滑动的管(2)和所述出口(7)之间,且设计成能够向所述罐(4)的底部引导所述薄雾的流。
Description
本发明涉及一种形成安全阀的气液混合装置,其设计成能被结合到气体净化设备中,该气体净化设备包括液体罐、要净化的气体的入口和用来通过其排出气体流的出口。
本发明还涉及一种配备此类气液混合装置的气体净化设备。
具体地,本发明还涉及配备此类气液混合装置的水滤式吸尘器。
本发明涉及气体净化处理领域,尤其是工业或家庭应用中的空气的净化处理。
在工业或家庭应用中的空气的净化处理中,传统的水滤式吸尘器包括吸气装置,该吸气装置迫使带有碎片的气流穿过含水的槽。杂质的过滤在此水中通过起泡进行,然后空气在通过水-空气分离系统并穿过吸气块后被向外排出。
相对于具有过滤袋或放置在气体循环回路中的不同过滤器的传统的真空吸尘器而言,水滤式吸尘器具有几个显著的优势,尤其是:
·根据所使用的补充过滤器,相对于传统的真空吸尘器,这种真空吸尘器在更长时期内具有恒定的吸气功率,而在传统的真空吸尘器中,随着使用和废物容纳袋的充满,过滤装置会变得淤塞。
·水滤式吸尘器最终也可完全没有要更换或定期净化的补充过滤器。
·液体过滤式真空吸尘器不包括袋,因而用户不一定要买耗材,并且器具的维护也是有限的。
·传统的真空吸尘器不允许吸水,且不能用于该回收功能(function de récupération)。
·相对于传统的真空吸尘器而言,在液体过滤式真空吸尘器的鼓泡水中使用消毒剂、除臭剂或香精油可提供额外的功能,尤其是除螨的可能性。
·水滤式吸尘器还允许给空气加湿,这在某些时候可能是想要的。
水滤式吸尘器允许以与具有袋、气旋系统形式的过滤器或特定过滤器的传统真空吸尘器一样的方式净化所有的地面、地毯、绒头织物、纺织品以及类似物。
在开发水滤式吸尘器中遇到的主要技术难点由于这样的事实:在第一步,必须在带有碎片的空气和吸尘器的水之间进行非常紧密的混合,然后,当所述碎片被卷入水中时,在通过吸收模块之前并在排入室内空气之前,必须尽可能有效地执行水的分离,以便从气流中除去悬浮的小滴。
此外,为了避免吸尘器在吸水时完全充满的罐将液体驱向吸尘器的出口,吸尘器必须包括溢流安全装置。该溢流安全装置通常由封装在笼中的浮体(corps flottant)形成,其通常具有球的形式。
文献EP 0 768 058描述了这样一种装置,该装置在带有碎片的气流一进入时就利用文丘里效应,以便用容纳在槽中的水使这些碎片潮湿,并且该装置在带有碎片和水的空气的通道上,在空气通过空气-水分离器和吸气装置之前包括配备有此类溢流浮子的容器。然而此装置的缺点是在高流量的空气流中起反应太快,这会引起吸尘器的意外中断。
本发明旨在优化带有碎片的气体和液体之间的混合效率,目的是为了提高气体净化设备,特别是吸尘器,特别是液滤式吸尘器的效率,并同时提供安全机构,该安全机构在所述罐充满时避免罐中的液体流向气体抽吸机和电机。
本发明涉及一种形成安全阀的气液混合装置,其设计成能被结合到气体净化设备中,该气体净化设备包括液体罐、要净化的气体的入口和用来通过其排出气体流的出口,所述混合装置的特征在于其包括:
-在气体的入口周围滑动的管,该管包括位于其较低端处且设计成在所述罐中能浮动的外围浮子,所述滑动的管在它的底部打开,以便通过文丘里效应吸入罐中的液体,并在膨胀区产生薄雾;
-混合室,其置于所述滑动的管和所述出口之间,且设计成能向所述罐的底部引导所述薄雾的流。
根据本发明的一个特征,所述混合室与气体的所述入口成一体安装。
根据本发明的一个特征,所述混合室是可移动的且与所述滑动的管成一体安装。
根据本发明的一个特征,所述混合室是可移动的,且与固定到所述罐或所述出口上的阻尼装置成一体安装,以便阻尼所述混合室在气体的所述入口内的气流的变化作用下的运动。
根据本发明的一个特征,所述出口包括喷嘴。
本发明也涉及气体净化设备,其在上游管道和下游管道之间包括液体罐和至少一个这种气液混合装置。
根据本发明的形成安全阀的气液混合装置的优势是多方面的:
-所使用的文丘里效应和混合装置的设计的不同变型允许极好的液气混合物,该混合物具有细滴形成和大量搅拌,因而能有效地清除容纳在气流中的碎片;
-可移动安装的单一部件,其允许执行气液混合,并充当罐的溢流安全阀;
-该装置具有小的尺寸并准许高气体流量,这有利于构建小尺寸的气体净化设备和提高效率;
-可实现不同的配置以提高液气混合,并且其可在相同装置中执行液气分离,这在将气体向气体净化设备外排出之前是必需的,因而该气体净化设备也很紧凑。
通过仅以非限制性示例给出的下列描述,并参考附图,本发明的其它特征和优点将变得清楚明白。
-图1为根据本发明的置于以水滤式吸尘器为示例的气体净化设备的罐内的气液混合装置的横断面视图;
-图2示出了根据本发明的第二变型的气液混合装置的横断面视图;
-图3示出了根据本发明的第三变形的置于以水滤式吸尘器为示例的气体净化设备的罐内的气液混合装置的横断面视图;
-图4为本发明的置于水滤式吸尘器的倾斜罐内的气液混合装置的示意图。
本发明涉及工业或家庭应用中的气体(尤其是空气)净化处理领域。
在图1中示出了根据本发明的形成安全阀的气液混合装置的第一变型。
该气液混合器根据文丘里效应原理运行。
来自气体净化设备的入口管道的气流,例如来自水滤式吸尘器的吸管水平处的气流,按入口1中的箭头所示的方向到达,该入口优选地具有管状形状。该气流产生负压并在位于入口1外部并与入口1同中心的管2内产生吸力,管2与容纳在罐4内的液体3成直接接触,在管2的底部产生液体吸入,并沿膨胀区域5中的气流方向排出。该管2在入口1的周围滑动。
气体净化设备,尤其是水滤式吸尘器需要容纳在罐4内的最小量的流体3,以使得文丘里效应可能发生。这种本质上已知的效应在装置内通过借助负压差而到达的气流所产生单独的抽吸而实现。
混合室6置于滑动的管2和出口7之间。该混合室6设计成能将形成在膨胀区域5内的雾流引向罐4的底部。优选地,该混合室6包括朝向罐4的底部的凹面。
在来自位于入口1水平处的入口管道的污染的流和吸入到罐4内的液体之间的混合发生在膨胀区域5和混合室6内。在这两个位置,液体被精细地分割成小滴并与带有碎片的气体紧密混合,碎片被湿润并卷入所形成的薄雾内,然后落入积聚碎片的罐4内。
为了使气体净化设备尽可能地有效,重要的是使液体为非常细的液滴形式,并且尽可能强烈地推进混有气体的混合物也很重要。
根据本发明,并如图1所示,带有碎片的气流通过入口1到达,穿过根据本发明的用于实施气液混合的装置,然后通过放置在罐4的上部中的出口7排出。在气体出口上,通常在出口和出口管之间布置液气分离器,以便液体不通过电动机并在吸尘器运行期间不排入到室内。
在应用液体过滤式吸尘器的情况下,液体过滤式吸尘器能抽吸各种沉积物和液体,在抽吸液体的运行情况下,罐被逐渐充满液体,为了停止吸尘器的运转,必需提供溢流安全装置。
本发明的显著之处在于:溢流安全装置与上面所描述的具有文丘里效应的混合装置协同运行。
在气体的入口1外部的管2设计成可滑动并安装在至少一个外围浮子8上,此外,混合室6的顶部成形成用于当所述混合室6到达较高位置时以密闭的方式关闭出口7。浮子8位于管2的较低端并被设计成能在罐4内浮动。
混合室6被设计成能够或者通过与出口7的合作、或者通过与管2的合作、或者通过与这两者的合作来阻挡气体通道。
管2在对应于置于罐4的底部中的浮子8的较低位置和对应于用液体3最大量地充满罐4的较高位置之间滑动。
更确切地,在该第一变型中,混合室6为伞状形状。在第一实施例中,混合室6可与气体的入口1一体安装并因此固定。在第二实施例中,混合室6也可移动地固定,并在较后的情形中,优选地与滑动的管2一体安装。然后管2的上升接近被推进的流体的喷嘴,并将优选地呈伞的形式的混合室6的外壳推向出口7。混合室6可采用的伞状外形允许流沿混合室6的表面上形成的交替凹面所形成的肋流动,以便于沿这些肋的流动。
在另一变型的情况下,混合室6被固定在管1上,随着回收的液体上升,浮动的管2随后将通过与伞状外形的接触而关闭气体通道。该原理尤其简单,因为它允许消除出口和任何张力弹簧。
在混合室6与管2成一体的情况下,当装置吸取流体且罐4被充满时,浮子8向上移动,并在其运动期间驱动由管2和混合室6所形成的组件。当混合室6的上部与出口7的底部达成接触时,气流被停止,并且气体净化设备停止,从而实现罐4的排空。
因而,混合室6的外壳,并因此气液混合器本身,如此形成了用于气体净化设备的安全阀。
为了使气流不导致安全阀的如具有浮子的安全装置上非预期阻塞,提供了压在混合室6的顶部的反压装置。
在混合室6为可移动的情形中,混合室6优选地与阻尼设备一体安装,该阻尼设备固定到罐4或出口7上,用来衰减混合室6在气体的入口1内的气流的变化作用下的运动。
在管2将与混合室6的优选呈伞状的外形的表面形成接触的变型中,这样的阻尼装置尤其在弹性恢复装置的作用下,固定在浮子8和装置的底部之间。一般而言,以更简单的方式,通过增加由具有更大体积的浮子8和管2所形成的单元的重量,而在不消除仅在最后的情况下起作用的滑动的组件的浮动性的情况下,可获得与流量变化相关的颠动的衰减,该流量变化是由使用气体净化设备而引起的。
阻尼装置可由压在混合室6的顶部上的反压装置形成。这些反压装置优选地包括压在混合室6的顶部上的例如呈弹簧机构形式的挤压装置。这样的机构如图1所示。该挤压装置可具有弹簧9的形式,该弹簧9容纳在容器10内并连接到可在容器内移动的可移动指状物11上。弹簧力足能使浮子总是与液体处于接触并被调节成使得液体的上升不引起浮子8的浸没。因而,当罐充满液体时,混合室6的顶部压在可移动指状物11上,并推动可移动指状物11向上直至关闭出口7的位置。
将这些不同的压力和反压装置、浮动和张力装置进行组合的优势在于,尤其是在吸尘器的情况下,衰减因处理气流波动(rampe)所引起的气体流量的颠动,当真空吸尘器意外关闭后,在所引起的负压的作用下,由于进入空气的压力过高,真空吸尘器释放大量的空气,从而使关闭系统运行。这就允许混合室6在罐4充满液体期间在浮子8的作用下上升。
可移动指状物11优选地在点12处压在混合室6的较高部分的中心,点12配置成使得装置在罐4内保持就位,即大体上在气体的入口1的轴线上。有利地是,该点12相对于混合室6的外表面在负压之下。
作为变型,可设想将可移动指状物11和混合室6连接起来,以便形成整体式组件。
形成混合室6的外壳可以不同的固定装置以不同方式固定到管2上,而不背离本发明的范围。
替代有利衰减压力颠动的弹簧机构,或作为该弹簧机构的补充,可设想使用布置在混合室6的外表面上的配重13。可对配重13设想不同变型,例如以一个或多个添加的质量块的形式,或者也可通过调节混合室6本身的质量,使得气体压力和气流颠动不产生此安全装置的非预期堵塞。
有利地是,根据本发明,直接置于浮子8之上的管2的较低部分可备有孔22,该孔22有利于液体吸入的调节,并从而有利于文丘里效应的调节。此孔22产生气体的入口,并因此减少流体的吸入。因而也可通过使管2的直径和管1的直径之间的比率变化,而使管2的推进效应沿气流的方向变化。有利地是,根据本发明的装置还包括调节装置,该调节装置被设计成能以可变的方式关闭这些孔22。就是说,这些调节装置可尤其包括安装在管2上的环,并且根据其角位置或纵向位置,或多或少地关闭孔22,从而控制通过这些孔的流量。
根据本发明,在膨胀区域5内,或者在混合室6内,放置有利于气体和液体均匀化的推进器14是有利的。该推进器14可提供成固定的并因而能在气流中产生湍流,或者提供成可移动的并被气流驱动,以便使形成在膨胀区内的薄雾均匀化。推进器14优选地设计成能被流或动力装置旋转地驱动。
在一个优选实施例中,推进器14包括叶片,该叶片具有非常凹的外形以允许将薄雾再集中到液体元件中。该液体单元被有利地放置在混合室6内的滑动的管2上。
替代推进器14或作为推进器14的补充,可考虑在混合室6内放置由多组鬃毛形成的刷子17。该刷子17优选地设计成能被流或动力装置旋转地驱动,也可有利地由移动气流或动力装置驱动的推进器14驱动。
为了为推进器和/或刷子提供足够的空间,可以预见修改膨胀室5的出口,由此可考虑不同的变型。
图2示出了本发明的第二变型,在该变型中,膨胀室5的出口布置有置于管2的喇叭口中的推进器14。该推进器14安装在轴线25上,这就准许在气流中的叶片的驱动下转动。
为了使气体流量不被改变,并且推进器14有效地搅动来自膨胀室5的薄雾,设想在管2的喇叭口中放置中心芯16,以便使用相对一致的用于流的通道的横断面来填充由所述喇叭口所产生的额外容积。因而,如此获得的此气流速度的保持有效地允许排出所获得的气液混合物。
推进器和/或具有中心芯16的刷子的组合使气流分离,并使液滴喷向管的喇叭口的外围壁,从而在混合室6内产生快速的液气分离。
为了更有效地分离薄雾,可设想在推进器14上放置由多组鬃毛形成的柔性刷子17,该刷子17通过推进器14尤其由气流驱动转动。应当注意的是,在这个方面,尽管推进器14或者刷子17的驱动是有利地在气流的作用下执行的,但也可考虑使用外部动力装置,例如通过电动机。
在混合室6的较低部分,即在膨胀区域5的出口冲击,可考虑不同变型,这些不同变型仅具有旋转的或保持固定的推进器14,或仅具有刷子17,或具有由推进器14和刷子17组成的旋转组件。所有这些可能性均包含在本发明内。
图3所示的第三变型包括通过产生开口18和通过在混合室6下放置液气分离装置19来修改混合室6的较高部分,在不通过罐4和绕过混合室6的情况下,允许无液体的气体直接排入出口7,如前述变型中的情况那样。
为了使混合室6的顶部在罐4达到最大充填水平时起安全阀的作用,设想了一种适于关闭开口18的出口7的结构,例如通过具有开口的大小的圆盘20的存在。如其它变型中的那样,混合室6的边缘压在出口7的较低边缘上。另外,通过增加用于空气流的通道横断面,圆盘20的这种结构降低了出口7水平处的抽吸效果。
更确切地是,在该第三变型中,推进器14布置在管2的喇叭口中,并且带有刷子的液气分离器布置在紧邻开口18之下的混合室6的较高部分中。混合室6的较高部分形成为以便与由出口7支承的固定部分合作,在这种情况下,当装置在充满液体的罐4的作用下到达较高位置时,圆盘20允许停止气体的排空。为了避免阻塞推进器14,也可能颠倒推进器14和液气分离器19的相对位置,这依赖于气体所传送的碎片的特性,尤其在有机碎片、头发或类似物的情况下,在分离器19的旋转期间,在离心力的作用下在分离器19的水平处将污染气体和液体进行第一分离。为了这个目的,则推进器14优选地包括在置于通道18上方的管状部分23内,并设计成能与部分20形成接触。
根据该第三变型,形成安全阀并包括液气分离组件的气液混合装置具有构建非常紧凑单元的优势,当用在家庭器具上时这尤其重要,非常适合吸尘器斜坡上的过滤器。
上面所描述不同变型可构造成适于包括倾斜罐的吸尘器。这样的罐21在图4中示出在装置的简化图中。管1的较低部分可通过软管进行连接,通过管2的浮子8可获得垂直定位。
较后的视图显示,形成安全阀的气液混合器必须尽可能垂直地布置,并且出口7的结构必须适合罐的该方位。
已经描述了本发明的不同变型,另外,取决于配重的存在或具有弹簧的挤压装置的存在,以及取决于混合室的构造,还可考虑除上面所提及的变型外的其它组合。在不背离本发明范围的情况下,所述混合室可以不同的方式形成,以便气体在该混合室内流动并流向外部。
在不脱离本发明范围的情况下,在宽范围的可能性内,可考虑形成安全阀的混合室的外形以及出口内的开口的切断允许在装置到达较高位置时阻塞气流。明显地,不同元件的尺寸以及流率可根据所考虑的气体净化设备尤其是吸尘器的类型而相当大地变化。
混合室可设有肋、导槽,且通常接触表面适合使带有碎片的液滴易于浓缩以及使液滴易于流进罐内。
在所提出的不同变型中,在不脱离本发明范围的情况下,可考虑在出口的较低部分或分离室的顶部上放置密封件。
有利地是,根据本发明的装置包括用来将滑动的管2带回罐4的底部的装置,该装置例如呈弹簧或弹性带的形式。
优选地并如附图所示,出口7由喷嘴形成。
还应注意的是,本说明书以气液混合器的形式描述了本发明。在特殊的和普通的家庭应用中,气体为空气,液体为水。而根据本发明的气液混合器有利地由抗氧化腐蚀的材料组成。
本发明也涉及任何气体净化处理设备,该处理设备在上游管道和下游管道之间包括液体罐和至少一个此类气液混合装置。
尤其在家庭应用的情况下,该气体处理设备包括家庭器具,尤其是水滤式吸尘器,该家庭器具包括产生气流的装置,并在上游管道和下游管道之间包括水罐以及至少一个此类气液混合装置。
Claims (18)
1.一种形成安全阀的气液混合装置,其设计成能够被结合到气体净化设备中,该气体净化设备包括液体罐(4)、要净化的气体的入口(1)和用来通过其排出气体流的出口(7),所述装置的特征在于其包括:
-在气体的该入口(1)周围滑动的管(2),该管包括位于其较低端处且设计成在所述罐(4)中能浮动的外围浮子(8),所述滑动的管(2)在其底部中敞开,以便通过文丘里效应吸入所述罐(4)中的液体,并在膨胀区域(5)内产生薄雾;
-混合室(6),其置于所述滑动的管(2)和所述出口(7)之间,且设计成能够向所述罐(4)的底部引导所述薄雾的流。
2.根据权利要求1所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)与气体的所述入口(1)成一体安装。
3.根据权利要求1所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)是可移动的且与所述滑动的管(2)成一体安装。
4.根据权利要求1所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)是可移动的,且与固定到所述罐(4)或所述出口(7)上的阻尼装置成一体安装,以便阻尼所述混合室(6)在气体的所述入口(1)内的气流的变化作用下的运动。
5.根据权利要求4所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述阻尼装置由反压装置形成,该反压装置呈弹簧装置(9)的形式,并压在所述混合室的顶部。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述管(2)在对应于罐(4)的底部的较低位置和对应于罐(4)的用液体(3)的最大填充量的较高位置之间滑动。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)的顶部形成为以便在所述混合室(6)到达较高位置时密闭地关闭所述出口(7)。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)包括至少一个推进器(14),该推进器设计成能够被旋转地驱动。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)包括至少一个刷子(17),该刷子设计成能够被旋转地驱动。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述管(2)的较高部分被加宽,以允许在此位置放置推进器(14)和/或刷子(17),并且在所述加宽的部分布置有中心芯(16),允许气流的分离而不损失流量。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,该装置包括用来将所述滑动的管(2)恢复到所述罐(4)的底部的装置。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,该装置包括调节装置,该调节装置设计成能够以可变的方式关闭孔(22),且所述管(2)在其较低部分内和之上包括所述浮子(8)。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)设计成能够与所述出口(7)合作,以便阻挡气体通道。
14.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)设计成能与所述滑动的管(2)合作,以便阻挡气体通道。
15.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述混合室(6)呈伞状形状。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的形成安全阀的气液混合装置,其特征在于,所述出口(7)由喷嘴形成。
17.一种气体净化设备,其在上游管路和下游管路之间包括液体罐和至少一个根据权利要求1-16中任一项所述的气液混合装置。
18.一种水滤式吸尘器,包括用于产生空气流的装置,并在上游管路和下游管路之间包括水罐和至少一个根据权利要求1-16中任一项所述的气液混合装置。
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