CN103052849A - 气流分配系统 - Google Patents

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Abstract

一种改进的气流输送系统(1)，包括：构成为使得空气沿着流动通道运动的空气运动元件(3)；在流动通道中构成为接收产品(9)的腔室(19)；空气传输腔室(11)，包括用于接收在流动通道中沿着第一方向(x-x)的空气的选定面积的入口(10)和其面积大于入口面积用于沿着与第一方向不同的第二方向(y-y)将在流动通道中的空气排出的选定面积的出口(14)；穿过空气输送出口地延伸并且构成为将在流动通道中的气流分开的气流分隔件(33)；穿过位于气流分隔件下游并且腔室上游的流动通道地延伸的气流定向装置(15)；该气流定向装置具有上游入口面(28a)和下游出口面(29c)，构成为在所述入口面处接收气流并且在所述流动通道内将气流分流进多条单独的子通道(27)，并且在静态压力没有明显减小的情况下从与所述流动通道基本上平行的下游出口面将所述气流排出。

Description

气流分配系统
相关申请的交叉参考
本申请要求了2010年7月14日提交的美国临时专利申请No.61/364071的权益。
技术领域
本发明大体上涉及烘箱和干燥器领域，并且更具体地说涉及改进的烘箱或干燥器气流分配系统。
背景技术
用于处理连续产品流的对流加热炉炉和干燥器广泛用于工业和烘烤用途。在许多烘箱中，产品在一个或多个高度上水平运动，承载在平行运动的输送器上，或者在纺织品或织物的情况下在张力作用下悬挂在外部驱动装置之间。使得循环热空气流与产品接触以便加热或干燥。
提供气流的某些装置在工业上是已知的。美国专利No.6,712,064披露了具有布置在产品输送装置上方和下方的多个喷嘴的烘箱，并且竖直引导的气流以接近直角的角度冲击产品。美国专利No.6,539,934和美国专利No.6,684,875描述了具有多个平行输送装置的冲击流烘箱。这些专利披露了从风扇排出的加压空气通过包含一个或两个多孔板的喷嘴在产品上均匀地分布。由于气流在与喷嘴排出口距离非常小的地方接触产品，所以喷嘴不必从喷嘴面提供沿着笔直方向的气流。
对于在垂直冲击流作用下会损坏的脆弱产品而言，最好使得气流与产品平行。美国专利No.4,515,561披露了与产品行进方向平行并且沿着与之相同的方向的气流的烘箱，并且喷嘴组设置在产品上方和下方并且与位于烘箱侧处的风扇排出集合管连接。在该烘箱结构中，空气在离开喷嘴之后在基本上沿着烘箱长度的较大距离上接触产品。
发明内容
在给所披露的实施方案的相应部件、部分或表面加上括号的情况下，仅仅是为了例举说明的目的而不是进行限定，本发明提供了一种改进的气流输送系统(1)，包括：构成为使得空气沿着流动通道运动的空气运动元件(3)；在流动通道中构成为接收产品(9)的腔室(19)；空气传输腔室(11)，包括用于接收在流动通道中沿着第一方向(x-x)的空气的选定面积的入口(10)和其面积大于入口面积用于沿着与第一方向不同的第二方向(y-y)将在流动通道中的空气排出的选定面积的出口(14)；穿过空气输送出口地延伸并且构成为将在流动通道中的气流分开的气流分隔件(33)；穿过位于气流分隔件下游并且腔室上游的流动通道地延伸的气流定向装置(15)，该气流定向装置具有上游入口面(28a)和下游出口面(29c)，并且构成为在所述入口面处接收气流并且在所述流动通道内将气流分流进多条单独的子通道(27)，并且在静态压力没有明显减小的情况下从与所述流动通道基本上平行的下游出口面将所述气流排出。
空气运动元件可以包括喷射器、吹风机或风扇。腔室可以为加热、冷却、固化或干燥腔室。空气传输腔室可以包括在流动通道中的多个旋转叶片(13)，并且第二流动通道方向可以与所述第一流动通道方向垂直。气流分隔件可以包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
气流定向装置可以包括：第一层(21)，其具有上游入口面(28a)和下游出口面(29a)和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独子通道(27a)，所述第一层构成为在入口面接收气流并且在所述流动通道内将气流分流进成多条单独子通道，并且从所述下游出口面将气流排出；第二层(22)，其位于第一层下游并且具有上游入口面(28b)、下游出口面(29b)和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独子通道(27b)，所述第二层构成为在所述第二层的入口面处接收来自所述第一层的出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。所述第二层的多条单独子通道(27b)构成为相对于所述第一层的多条单独子通道(27a)将从所述第一层的多条单独子通道排出的气流分流到所述第二层的多条单独子通道并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流可以在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。
所述气流输送系统还可以包括第二气流分隔件(34)，其穿过位于所述气流定向装置下游并且位于腔室上游的流动通道地延伸，并且构成为在所述流动通道中分隔气流。所述第二气流分隔件可以包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
空气传输腔室的出口面积(36×35)可以是所述空气传输腔室的入口面积(36×37)的至少大约四倍。所述气流分隔件可以包括多个气流开口，其总面积大约为所述空气传输腔室的出口面积的大约5％至35％。所述气流分隔件可以包括多个气流开口，每个气流开口其与所述流动通道垂直的最长尺寸为大约0.1至0.75英寸。
所述子通道可以具有平均深度(37)，并且在所述入口面处由重复气流开口(27)图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸(39)为大约0.15英寸至0.75英寸。所述子通道在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域，并且所述重复子通道图案可以为多边形蜂窝图案。所述子通道可以由薄壁六边形蜂窝层(21)形成，或者由多个薄壁六边形蜂窝层(21-23)形成，或者由多个偏置薄壁六边形蜂窝层(40，41)形成。所述子通道可以具有平均深度，并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域，并且所述子通道其平均深度可以为大约0.25英寸至3英寸，并且所述子通道开口其面积可以大约为0.06至1.5平方英寸。
在另一个方面中，本发明提供了一种气流输送系统，其包括：构成为使得空气在流动通道中运动的空气运动元件；在所述流动通道中构成为接收产品的腔室；空气传输腔室，包括用于接收在所述流动通道中沿着第一方向的空气的选定面积的入口和其面积大于入口面积用于沿着与第一方向不同的第二方向将在流动通道中的空气排出的选定面积的出口；穿过空气传输出口地延伸并且具有多个气流开口的气流分隔件，所述气流分隔器的气流开口具有平均深度和与所述流动通道垂直的总面积，穿过位于所述气流分隔件的下游和所述腔室上游的所述流动通道地延伸的气流定向装置，所述气流定向装置具有上游入口面、下游出口面和在所述入口面和出口面之间的多条不同子通道，所述子通道具有平均深度并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，所述子通道的平均深度大于在所述气流分隔件中的开口的平均深度，在所述气流定向装置的入口面中的气流开口的总面积明显大于在所述气流分隔件中的所述气流开口的总面积，并且所述子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。
空气运动元件可以包括喷射器、吹风机或风扇。腔室可以为加热、冷却、固化或干燥腔室。空气传输腔室可以包括在流动通道中的多个旋转叶片，并且第二流动通道方向可以与所述第一流动通道方向垂直。气流分隔件可以包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
气流定向装置可以包括：第一层，其具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独子通道，所述第一层构成为在入口面接收气流并且在所述流动通道内将气流分流进成多条单独子通道，并且从所述下游出口面将气流排出；第二层，其位于第一层下游并且具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，所述第二层构成为在所述第二层的入口面处接收来自所述第一层的出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。所述第二层的多条单独子通道可以相对于所述第一层的多条单独子通道构成为将从所述第一层的多条单独子通道排出的气流分流到所述第二层的多条单独子通道并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流可以在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。
所述第一层的子通道可以具有平均深度并且可以在所述入口面处由重复气流开口图案限定，所述开口具有与所述流动通道垂直的总面积并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，所述第一层的子通道的平均深度大于在所述气流分隔件中的开口的平均深度，在所述第一层的入口面中的气流开口的总面积明显大于在所述气流分隔件中的气流开口的总面积，并且所述第一层的子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。所述第二层的子通道可以具有平均深度并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，所述开口具有与所述流动通道垂直的总面积并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，所述第二层的子通道的平均深度大于在所述气流分隔件中的开口的平均深度，在所述第二层的入口面中的气流开口的总面积明显大于在所述气流分隔件中的气流开口的总面积，并且所述第二层的子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。
所述第一层子通道的重复气流开口图案可以与所述第二层的子通道的重复气流开口图案明显不同。所述第一层的子通道的平均深度可以与所述第二层子通道的平均深度明显不同。在所述第一层的入口面中的气流开口的总面积可以与在所述第二层的入口面中的气流开口的总面积明显不同。所述第一层子通道的开口的最长尺寸可以与所述第二层子通道的开口的最长尺寸明显不同。
所述空气传输腔室的出口面积是所述空气传输腔室的入口面积的至少大约四倍。所述气流分隔件的气流开口其总面积为所述空气传输腔室的出口面积的大约5％至35％。所述气流分隔件的气流开口每个都可以具有直径并且所述直径可以大约为0.1至0.75英寸。每个子通道的最长尺寸可以大约为0.15至0.75英寸。
重复子通道的图案可以为六边形蜂窝图案。重复子通道的图案可以为多边形蜂窝图案。子通道可以由薄壁六边形蜂窝层形成。所述子通道可以由多个薄壁六边形蜂窝层形成，或者由多个偏置的薄壁六边形蜂窝层形成。所述子通道可以具有大约为0.25至3英寸的平均深度。
在另一个方面中，本发明提供了一种气流输送系统，包括：构成为使得空气在流动通道中运动的空气运动元件；在所述流动通道中构成为接收产品的腔室；空气传输腔室，包括用于接收在所述流动通道中沿着第一方向的空气的选定面积的入口和其面积大于入口面积用于沿着与第一方向不同的第二方向将在流动通道中的空气排出的选定面积的出口；穿过空气输送出口地延伸并且构成为将在流动通道中的气流分开的气流分隔件；穿过位于所述气流分隔件下游和腔室上游的流动通道地延伸的气流定向装置，气流定向装置具有上游入口面和下游入口面并且构成为在所述入口面处以入口速度接收气流并且从所述下游入口面以出口速度将所述气流排出，其中所述入口速度大于或等于所述出口速度，并且其中所述出口速度至少为4米/秒。
所述空气传输腔室的出口面积大于所述空气传输腔室的入口面积，所述空气传输腔室的入口可以接收在所述流动通道中沿着第一方向的空气，并且所述空气传输腔室的出口可以将在所述流动通道中沿着与所述第一方向不同的第二方向的空气排出，并且所述气流定向装置可以构成为在所述入口面处接收气流并且将所述气流分流到在所述流动通道内的多条单独子通道中，并且从与所述流动通道基本上平行的下游出口面将所述气流排出。所述空气传输腔室可以包括在所述流动通道中的多个旋转叶片，并且所述第二流动通道方向可以与所述第一流动通道方向垂直。所述气流分隔件可以包括多孔板、丝网或金属丝筛网。所述气流定向装置可以包括：第一层，其具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，所述第一层构成为在入口面接收气流并且在所述流动通道内将气流分流进多条单独的子通道，并且从所述下游出口面将气流排出；第二层，其位于第一层下游并且具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，所述第二层构成为在所述第二层的入口面处接收来自所述第一层的出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。所述第二层的多条单独子通道可以构成为相对于所述第一层的多条单独子通道将从所述第一层的多条单独子通道排出的气流分流到所述第二层的多条单独子通道并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流可以在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。所述气流输送系统还可以包括第二气流分隔件，其穿过位于所述气流定向装置下游并且位于腔室上游的流动通道地延伸，并且构成为将在所述流动通道中的气流分开。所述空气传输腔室的出口面积可以是所述空气传输腔室的入口面积的至少大约四倍。
本发明的一个目的在于提供一种在压力损失较低的情况下实现所期望的气流性能的喷嘴。另一个目的在于提供用于平行气流烘箱和干燥器的喷嘴，它使得气流旋转90度，并且在喷嘴出口面上具有均匀的气流速度以及笔直的并且与喷嘴面的法向矢量平行的排出气流。另一个目的在于实现在几何上所期望的气流图案，其中出口面的长度比高度或深度长的多。另一个目的在于提供可以很容易适用于不同的烘箱或干燥器宽度以及不同的产品平行层之间的间距的喷嘴。
另一个目的在于提供用于平行流、向下流或交叉流烘箱和干燥器，其在喷嘴出口面上具有均匀的空气速度以及笔直的并且与喷嘴面的法向矢量平行的排出流。
附图说明
图1为在提供与产品平行的气流的烘箱中构成的本发明实施方案的局部透视图。
图2为在图1中所示的喷嘴的分解视图。
图3为在图2中所示的气流定向装置的一层的面向下游的视图。
图4为在图3的所示区域A内获得的在图3中所示的气流定向层的放大祥视图。
图5为在图2中所示的气流定向装置的面向下游的未分解透视图。
图6为在图3的所示区域B内获得的在图5中所示的气流定向装置的放大祥视图。
图7为比较实施例或传统设计的一组测量出的速度均匀性数据和相应的无量纲参数的曲线图。
图8为本发明实施方案的一组测量出的速度均匀性数据和相应的无量纲参数的曲线图。
图9为本发明实施方案的随着包含在平行多孔板之间的蜂窝的数目和厚度变化的一组测量出的速度均匀性数据和曲线图。
图10为作为在固定厚度布置中的蜂窝界面数量的函数的速度均匀性参数的变化曲线图。
图11为比较实施例和本发明实施方案的所测量出的速度笔直度数据的曲线图。
图12为作为包含在平行多孔板之间的蜂窝的数量和厚度的函数的气流笔直度的变化曲线图。
具体实施方式
首先，应该清楚理解的是，相同的附图标记用来在几个附图中总是表示相同的结构元件、部分或表面，这些元件、部分或表面可以通过整个书面说明书作进一步描述或说明，其中该详细说明书为整体构成部分。除非另有指明，这些附图用于与说明书一起阅读(例如，截面线、部件的布置、比例、角度等)，并且被认为是本发明的整个书面说明书的一部分。如在下面说明书中所用的一样，术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”、和“下”及其形容词和动词的衍生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)仅仅指的是在特定附图面对着读者时所示结构的取向。同样，术语“向内地”和“向外地”通常指的是结构相对于其延伸轴线或旋转轴线。
参照这些附图并且更具体的参照其图1，本发明提供了一种改进的气流输送系统，其第一实施方案总体上由1表示。虽然本发明具有许多用途来提供所期望的压力损失更小的气流，但是这里针对其在用于碳纤维前体的氧化稳定烘箱的用途对其进行描述。
图1显示出具有内部腔室19和在平行水平板中布置并且运动的产品层9的烘箱1的一部分。空气通过风扇3空气循环流动以接触产品9，然后排出到侧面压力通风系统2中，该系统使得空气穿过过滤器4和加热器5并且进入到旋转叶片6。受热空气从叶片6进入一组喷嘴7，这组喷嘴布置在产品层9上方和下方，其中空气转动90度，从而它沿着与产品9的行进方向平行的方向排出。在烘箱1的另一端处，空气进入收集空气通风系统8中，由此它返回到风扇3的入口。
现在参照图2，在该实施方案中，喷嘴7大体上为由采用标准工业方法形成并且焊接的金属板材支撑的长方体。喷嘴7具有用作空气入口的右开口面10和与入口10垂直并且用作出口的前开口面14。实体面17对着空气入口10，并且顶部实体面18a、底部实体面18b和后实体面18c与空气入口10垂直。实体面17、顶面18a、底面18b和后面18c限定了传输腔室11。由已经形成为多个90度弯曲部的薄金属板制成的在腔室11中的多个叶片13通过沿着其长度的多个离散焊接部安装在顶部和底部实体面18a和18b上。叶片13布置成构成与多孔板33相交的多个尺寸基本上相等的排出通道。因此，气流通过入口10沿着方向x-x进入腔室11，并且在该实施方案中在叶片13作用下旋转90度，从而大体上沿着方向y-y通过出口14离开腔室11。
喷嘴7对着实体面18c的排气面20包括上游多孔板33、气流定向装置15和下游多孔板34。如所示一样，多孔板33和34构成有多个气流孔30，它们使得空气能够从相应板的上游侧31流向相应板的下游侧32。优选的是但不是必须的，多孔板33和34具有相同图案的孔30和相同尺寸的孔30。还优选的是，在板33和34中的孔30的直径大约为0.1至0.5英寸，并且仍然更优选的是其直径大约为0.2至0.4英寸。多孔板33和34的开口面积优选为总面积的大约5％至35％，并且更优选的是大约为15％至25％。
如图2所示，气流定向装置15设置在多孔板33和34之间，并且在该实施方案中包括三块板或层21、22和23。如在图3中所示一样，板21-23中的每一块具有由六边形横截面结构限定的多条单独子通道27a-c，该结构形成有具有相同尺寸的重复开口六边形小室25，这些小室统称为蜂窝。图3显示出具有市售蜂窝形状的层21-23的实施方案。如所示一样，板21-23中的每一块由在图4中所示的底部小室25的重复图案形成，其具有形成内部空气通道27的六个侧边。小室25优选具有不超过八个侧边，更优选的是具有六个侧边。优选的是但不是必须的，所有蜂窝层21-23具有相同的小室25的尺寸，并且这些小室其最长横向尺寸39为大约0.15至0.75英寸，更优选的是为大约0.3至0.6英寸。虽然显示出六边形小室，但是可以采用其他图案。例如，小室25可以为凸形多边形或其他形状。子通道27其平均深度37为大约0.25至3英寸，并且子通道开口27其面积大约为0.06至1.5平方英寸。
如图5所示，在该实施方案中，蜂窝层21-23布置在多层中，其表面自由接触。层21的上表面28a贴着板33的下表面32a，层22设置在层21的下表面29a和层23的上表面28c之间，并且层23的下表面29c贴着板34的上表面31b。
如图6所示，层21-23如此布置，从而开口小室25的相应图案的前缘26以及因此多条单独气流子通道27相互偏置(40，41)，这在该实施方案中是通过使得位于端部处的切口偏置或者通过在各个层的边界上设置间隔件来完成的。图6显示出在定向装置15的上表面28a上的这种偏置。如所示一样，层22的前缘与层21的前缘偏置在第一尺寸上的距离40a和在第二尺寸上的距离40b。同样，层23的前缘与层22的前缘偏置在第一尺寸上的距离41a和在第二尺寸上的距离42b。这些距离如此设定，从而层23的前缘也与层21的前缘偏置。虽然所有三层在该实施方案中都偏置，但是一层或多层可以如此构成，因此它们没有相对于一层或多层其他层偏置。
这种偏置的结果在于，流动通道由于前缘通过气流定向装置15的深度碰到的量增大而变得曲折。在三层或更多层的情况下，对准的随机特性使得整个组件15在较大区域上更均匀。
另外，因为第一层21具有上游入口面28a、下游出口面29和在流动通道内位于入口面和出口面之间的多条单独子通道27a，所以层21在入口面28a处接收气流，将气流分流到在整个流动通道内的多条单独子通道27a中，并且从下游出口面29a中将气流排出。因为位于第一层21下面的第二层22与第一层21偏置40，并且具有上游入口面28b、下游出口面29b和在入口面28b和出口面29b之间的多条单独子通道27b，所以第二层在入口面28b处接收来自第一层21的出口面29a的气流，将从第一层的多条单独子通道27a排出的气流分流到第二层22的多条单独子通道27b中，并且从第二层22的下游出口面29b将气流排出。因为偏置40，所以从第一层21的至少两条单独子通道27a排出的气流的至少一部分在第二层22的单独子通道27b的至少一条中混合在一起。同样，因为在第一层22下面的第三层23与层22偏置41，并且具有上游入口面28c、下游出口面29c和在入口面28c和出口面29c之间的多条单独子通道27c，所以第三层在入口面28c处接收来自第二层21的出口面29b的气流，并且将从第二层的多条单独子通道27b排出的气流分流到第三层23的多条单独子通道27c中，并且从第三层22的下游出口面29c将气流排出。由于偏置41，所以从第二层22的至少两条单独子通道27b排出的气流的至少一部分在第三层23的单独子通道27c的至少一条中混合在一起。
气流定向装置15可以由具有任意固定形状的一层或多层形成，这为在多孔板33和34之间流动的空气提供了基本上敞开的横截面和多条气流子通道。优选的是，气流定向装置15的表面28a的开口面积27大于总面积的大约80％，并且更优选的是开口面积27大于总面积的大约90％。
在该实施方案中，喷嘴的纵横比如此设定，从而出口面20比入口面10宽的大或长的多。通常，水平产品织物间隔150-300mm，并且宽度为1500至4000mm，这如此限制了喷嘴，从而其出口宽度35为其高度36的10至20倍。还有，在该实施方案中，喷嘴的深度尺寸37保持不大于产品间距16的2倍，这导致在腔室19中的更大部分的产品9暴露于全气流。
在该实施方案中，空气传输腔室11的出口14的面积至少为腔室10的入口10的面积的大约4倍。在多孔板33和34中的多个气流开口30其总面积大约为腔室11的出口14的面积的大约5％至35％。
定向装置15的子通道27的平均深度37大于在板33中的开口30的平均深度，并且在气流定向装置15的入口面28a中的气流开口27的总面积明显大于在板33中的气流开口30的总面积，并且定向装置15的子通道27的平均深度大于开口27的最长尺寸39。另外，在该实施方案中，第一层21的子通道27a自身其平均深度大于在气流分隔件33中的开口30的平均深度，其在入口面28a中的气流开口27a的总面积明显大于在气流分隔件33中的气流开口20的总面积，并且其平均深度大于子通道27a的最长尺寸39。同样，第二层22和第三层23的子通道27b和27c每个都分别具有比在气流分隔件33中的开口30的平均深度更大的平均深度，其总面积明显大于在气流分隔件33中的气流开口30的总面积，并且其平均深度大于最长尺寸39。
喷嘴7提供了适用于平行气流烘箱、冷却器、固化腔室和干燥器的气流。喷嘴7使得气流从与喷嘴出口垂直的入口10转动90度。喷嘴7还将气流提供到腔室19中，该气流在喷嘴排出面20上具有均匀的空气速度，而且基本上是笔直的并且与喷嘴排出面20垂直并与轴线y-y基本上平行。
在可选实施方案中，第一层21的子通道的重复气流开口图案与第二层22的子通道的重复气流开口图案明显不同。同样，在第三层23中的开口图案可以与在第二层22中的开口图案明显不同，并且与在第一层21中的开口图案相同或不同。第一层21的子通道的平均深度可以与第二层22和/或第三层23的平均深度明显不同。还有，在第一层21的入口面28a中的气流开口的总面积可以分别与在第二层22和/或第三层23的入口面28b和/或28c中的气流开口的总面积明显不同。第一层21的子通道的开口的最长尺寸可以与第二层22和/或第三层23的子通道的开口的最长尺寸明显不同。另外，如下面所述一样，可以采用三层以上的层。还有，可以采用单层21或正好两层21和22。
因为强制对流烘箱、冷却器、固化腔室和干燥器采用了大规格能够抽吸几百千瓦的风扇，所以在气流引导喷嘴不能在压力损失较小的情况执行其功能则明显不利，因为所需要的风扇功率与在系统中的总压降直接成比例，并且喷嘴将通常造成在回路中的最大压降。假设流动通道由板33和34以及包括多个偏置蜂窝层的气流定向装置15形成，则预计压力损失较高。但是，在测试时，由喷嘴7导致的压降明显低于预期。
与普通设计相比，采用与在图1中所示的烘箱部分类似的结构来评估喷嘴7的不同实施方案的性能。在测试设置中，采用20hp风扇来按照如在图1中所示的相同方式同时给一组三个平行喷嘴提供空气。用作离开喷嘴的气流均匀性的标准的无量纲参数为相对于速度平均值的速度标准偏差与在覆盖喷嘴区域的多个不同位置处获取的一组测量值的比值。图7显示出普通设计的速度均匀性参数针对不同平均气流速度的变化，这实际上对应于四种不同的风扇速度。该实施例的喷嘴为1600mm宽、200mm高并且400mm深。空气入口位于200mm×400mm的表面上，并且空气出口位于200mm×1600mm的表面上。在喷嘴中有7个叶片，它们在入口和出口上均匀间隔开，这些叶片为200mm高并且焊接在上、下表面上。在出口处有2块间隔76mm的平行多孔板，多孔板具有15％开口面积和6mm直径的孔。在多个不同风扇速度中的每一个下获取8个空气速度读数。将这8个位置间隔200mm，并且基本上覆盖喷嘴的整个宽度。在竖直方向上，在喷嘴的中央收集数据，该中央距离底部100mm。采用Extech Instruments型号为407113来进行速度测量。在所有情况下，在每个数据位置处将20个单独速度读数取平均值。在所有情况下，空气温度为20至24℃。图7显示出用于四个恒定风扇速度中的每一个的StDev/Mean速度均匀性参数(显示为平均速度)，它包括从沿着宽度的8个位置得到的读数，并且还包括了考虑了所有32个读数的整体值。在图7中，单独风扇速度参数为6.1至7.4％，并且整体值为6.8％。
图8显示出用于本发明实施方案的速度均匀性参数。喷嘴尺寸与普通设计相同，即1600mm宽、200mm高和400mm深。有7个旋转叶片和2块平行多孔板，它们也与普通设计相同。在改进喷嘴的这个实施方案中，在多孔板之间插入了6层蜂窝材料层，其小室尺寸为12mm并且深度为12.7mm(例如总深度为76mm)。如图8所示，单独风扇速度参数为0.9至1.1％，并且整体值为1.0％。如所示一样，在该实施方案中的速度均匀性通过加入结构化气流定向装置15而明显优于普通设计。
图7和8还显示出四组数据(这些代表恒定的风扇速度)中的每一组的压降(DP)。采用Shortridge Instruments型号为ADM-860电子微型压力计正好在喷嘴下游测量出压力。在所有情况下，在每个风扇速度下将12个单独读数取平均值。如所示一样并且不期望的是，在改进喷嘴的这个实施方案中的压降实际上等于在普通设计中的压降。这是令人惊讶的结果，因为由于加入定向装置15而实现的优异气流均匀性不会以出现更高压降的代价实现。
图9显示出作为插入在该实施方案的多孔板之间的数量以及因此整体厚度的函数的速度均匀性参数变化。在有多块蜂窝材料的情况下，它们如此布置，从而不同表面基本上没有任何间隙地接触。气流均匀性随着12.7mm厚的蜂窝材料片数或层数增加而改善。在6片或76mm总深度之后，判断出均匀性参数接近测量系统的分辨率极限。
图10显示出在76mm的固定整体深度或厚度下作为蜂窝数量的函数的速度均匀性参数的变化。在该情况下，采用各种不同厚度的蜂窝片来实现恒定的总厚度，从而在各个试验之间的变化在于在蜂窝之间的界面数量不同。与其他所报告的数据一样，这些蜂窝基本上在其相应的表面处接触。这是令人惊讶的结果，因为速度均匀性随着层数量以及因此在层之间的界面数量增大而更好。因此，例如三层25.4mm厚的蜂窝比76mm厚的单层更好，并且六层12.7mm厚的蜂窝比三层25.4厚的蜂窝更好。
图11显示出针对普通设计或比较实施例和改进喷嘴的实施方案测量出的气流笔直度数据。比较实施例和改进喷嘴的实施方案分别如前面参照图7和8所述一样相同。在多个不同风扇速度中的每一个下获取8个气流角度读数。将这8个位置选择为间隔200mm，并且基本上覆盖喷嘴的整个长度。在竖直方向上，在喷嘴的中央收集数据，这与底部间隔100mm。通过在8个位置中的每一个处安装从喷嘴面延伸出600mm的线，然后采用卷尺测量在距离喷嘴400mm的位置处测量线的位置来进行测量。然后通过初等几何学计算出角度，并且将0度限定为与喷嘴面垂直的角度。图11显示出比较实施例或常规设计的喷嘴尤其在中央区域与正常值偏差很大，并且最大的单个读数偏差超过10度。比较实施例喷嘴的与正常值的整体平均角度偏差为9.1度。从改进喷嘴的这个实施方案得到的数据明显更好，并且大部分角度读数与正常值偏差小于3度，并且与正常值的整体平均角度偏差只有1.6度。
图12显示出作为插入在该实施方案的多孔板之间的数量以及因此整体厚度的函数的速度均匀性参数变化。气流笔直度随着12.7mm厚的蜂窝材料片数增大而改善。
本发明想到可以作出许多变化和改进。因此，虽然已经显示并且描述了当前优选形式的气流输送系统并且论述了几种变型和可选方案，但是本领域普通技术人员将很容易理解的是，在不脱离由下面权利要求所限定和区分开的本发明的精神和范围的情况下可以作出各种其他变化和变型。

Claims (61)

1.一种气流输送系统，包括：
构成为使得空气在流动通道中运动的空气运动元件；
在所述流动通道中且构造成接收产品的腔室；
空气传输腔室，其包括具有用于沿着第一方向接收在流动通道中的空气的选定面积的入口和其选定面积大于所述入口的选定面积且用于沿着与第一方向不同的第二方向将在所述流动通道中的空气排出的出口；
气流分隔件，其穿过空气输送出口地延伸并且构成为将在流动通道中的气流分开；
气流定向装置，其穿过位于气流分隔件下游以及腔室上游的所述流动通道地延伸，
所述气流定向装置具有上游入口面和下游出口面，并且被构造成在所述入口面处接收气流并且在所述流动通道内将气流分流到多条单独的子通道中，并且在静态压力没有明显减小的情况下从与所述流动通道基本上平行的下游出口面将所述气流排出。
2.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述空气运动元件包括喷射器、吹风机或风扇。
3.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述腔室为加热、冷却、固化或干燥腔室。
4.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室包括在所述流动通道中的多个旋转叶片，并且所述第二流动通道方向与所述第一流动通道方向垂直。
5.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
6.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述气流定向装置包括：
第一层，其具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，
所述第一层被构成为在所述入口面接收气流并且在所述流动通道内将气流分流到多条单独的子通道中，并且从所述下游出口面将所述气流排出；
第二层，其位于第一层下游并且具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述上游入口面和下游出口面之间的多条单独的子通道；
所述第二层被构成为在所述第二层的上游入口面处接收来自所述第一层的下游出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。
7.如权利要求6所述的气流输送系统，其中所述第二层的多条单独子通道相对于所述第一层的多条单独子通道构成为将从所述第一层的多条单独子通道排出的所述气流分流到所述第二层的所述多条单独子通道中并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。
8.如权利要求7所述的气流输送系统，其中从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。
9.如权利要求1所述的气流输送系统，还包括第二气流分隔件，其穿过位于所述气流定向装置下游并且位于腔室上游的流动通道地延伸，并且构成为在所述流动通道中将气流分隔开。
10.如权利要求9所述的气流输送系统，其中所述第二气流分隔件包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
11.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室的所述出口的选定面积至少大约为所述空气传输腔室的所述入口的选定面积的四倍。
12.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件包括多个气流开口，其总面积大约为所述空气传输腔室的所述出口的选定面积的大约5％至35％。
13.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件包括多个气流开口，每个气流开口其与所述流动通道垂直的最长尺寸为大约0.1至大约0.75英寸。
14.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述子通道可以具有平均深度，并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个所述开口具有与所述流动通道垂直的区域并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸为大约0.15英寸至0.75英寸。
15.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述子通道在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域。
16.如权利要求15所述的气流输送系统，其中所述重复子通道图案为多边形蜂窝图案。
17.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述子通道由薄壁六边形蜂窝层形成。
18.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述子通道由多个薄壁六边形蜂窝层形成。
19.如权利要求1所述的气流输送系统，其中所述子通道由多个偏置薄壁六边形蜂窝层形成。
20.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子通道具有平均深度，并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域，并且其中所述子通道的平均深度为大约0.25英寸至大约3英寸，并且所述子通道开口的面积大约为0.06至1.5平方英寸。
21.一种气流输送系统，包括：
被构成为使空气在流动通道中运动的空气运动元件；
在所述流动通道中构成为接收产品的腔室；
空气传输腔室，包括具有用于接收在所述流动通道中沿着第一方向的空气的选定面积的入口和其选定面积大于所述入口的选定面积且用于沿着与第一方向不同的第二方向将在流动通道中的空气排出的出口；
穿过空气传输出口地延伸并且具有多个气流开口的气流分隔件，
所述气流分隔器的气流开口具有平均深度和与所述流动通道垂直的总面积；
穿过位于所述气流分隔件的下游和所述腔室上游的所述流动通道地延伸的气流定向装置，
所述气流定向装置具有上游入口面、下游出口面和在所述入口面和出口面之间的多条不同的子通道，
所述子通道具有平均深度并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，每个开口具有与所述流动通道垂直的区域并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，
所述子通道的平均深度大于在所述气流分隔件中的开口的平均深度，
在所述气流定向装置的入口面中的气流开口的总面积明显大于在所述气流分隔件中的所述气流开口的总面积，以及
所述子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。
22.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述空气运动元件包括喷射器、吹风机或风扇。
23.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述腔室为加热、冷却、固化或干燥腔室。
24.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室包括在流动通道中的多个旋转叶片，并且所述第二流动通道方向与所述第一流动通道方向垂直。
25.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
26.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述气流定向装置包括：
第一层，其具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，
所述第一层构成为在所述入口面处接收气流并且在所述流动通道内将气流分流到多条单独的子通道中，并且从所述下游出口面将气流排出；
第二层，其位于第一层下游并且具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述入口面和出口面之间的多条单独的子通道，
所述第二层构成为在所述第二层的入口面处接收来自所述第一层的出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。
27.如权利要求26所述的气流输送系统，其中所述第二层的多条单独子通道构成为相对于所述第一层的所述多条单独子通道将从所述第一层的多条单独子通道排出的气流分流到所述第二层的多条单独子通道并且从所述第二层的所述下游出口面将所述气流排出。
28.如权利要求27所述的气流输送系统，其中从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。
29.如权利要求26所述的气流输送系统，其中：
所述第一层的子通道具有平均深度并且在所述入口面处由重复气流开口图案限定，所述开口具有与所述流动通道垂直的总面积并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，
所述第一层的子通道的所述平均深度大于在所述气流分隔件中的所述开口的所述平均深度，
在所述第一层的入口面中的气流开口的总面积大于在所述气流分隔件中的气流开口的总面积，以及
所述第一层的子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。
30.如权利要求29所述的气流输送系统，其中：
所述第二层的子通道具有平均深度并且在所述入口面处由重复的气流开口图案限定，所述开口具有与所述流动通道垂直的总面积并且具有与所述流动通道垂直的最长尺寸，
所述第二层的子通道的平均深度大于在所述气流分隔件中的开口的平均深度，
在所述第二层的入口面中的气流开口的总面积明显大于在所述气流分隔件中的气流开口的总面积，以及
所述第二层的子通道的平均深度大于所述开口与所述子通道的流动通道垂直的最长尺寸。
31.如权利要求30所述的气流输送系统，其中所述第一层的子通道的重复气流开口图案与所述第二层的子通道的重复气流开口图案明显不同。
32.如权利要求30所述的气流输送系统，其中所述第一层的子通道的平均深度与所述第二层的子通道的平均深度明显不同。
33.如权利要求30所述的气流输送系统，其中在所述第一层的入口面中的气流开口的总面积与在所述第二层的入口面中的气流开口的总面积明显不同。
34.如权利要求30所述的气流输送系统，其中所述第一层的子通道的开口的最长尺寸与所述第二层的子通道的开口的最长尺寸明显不同。
35.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室的出口面积为所述空气传输腔室的入口面积的至少大约四倍。
36.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件的气流开口的总面积在所述空气传输腔室的出口面积的大约5％至大约35％之间。
37.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件的气流开口每个都具有直径，并且所述直径在大约0.1至大约0.75英寸之间。
38.如权利要求21所述的气流输送系统，其中每个子通道的最长尺寸在大约0.15至大约0.75英寸之间。
39.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述重复的子通道图案为六边形蜂窝图案。
40.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述重复的子通道图案为多边形蜂窝图案。
41.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子通道由薄壁的六边形蜂窝层形成。
42.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子通道由多个薄壁的六边形蜂窝层形成。
43.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子通道由多个偏置的薄壁六边形蜂窝层形成。
44.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子通道具有在大约0.25至大约3英寸之间的平均深度。
45.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述子路径开口每个其面积在大约0.06至大约1.5平方英寸之间，并且其总面积大约为所述空气传输腔室的所述出口的面积的至少80％。
46.如权利要求21所述的气流输送系统，其中在所述气流分隔件中的所述开口的所述平均深度在大约0.03至大约0.12英寸之间。
47.如权利要求21所述的气流输送系统，还包括第二气流分隔件，所述第二气流分隔件穿过位于所述气流定向装置下游和所述腔室上游在所述流动通道地延伸并且构成为将在所述流动通道中的气流分隔开。
48.如权利要求47所述的气流输送系统，其中所述第二气流分隔件包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
49.如权利要求21所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室为矩形腔室。
50.一种气流输送系统，包括：
构成为使得空气在流动通道中运动的空气运动元件；
在所述流动通道中且构成为接收产品的腔室；
空气传输腔室，所述空气传输腔室包括具有用于在所述流动通道中接收空气的选定面积的入口和具有用于将在流动通道中的空气排出的选定面积的出口；
穿过空气输送出口地延伸并且构成为将在流动通道中的气流分开的气流分隔件；
穿过位于所述气流分隔件下游和腔室上游在流动通道地延伸的气流定向装置；
所述气流定向装置具有上游入口面和下游出口面并且构成为在所述上游入口面处以入口速度接收气流并且从所述下游出口面以出口速度将所述气流排出；
其中所述入口速度大于或等于所述出口速度，以及
其中所述出口速度为至少4米/秒。
51.如权利要求1所述的气流输送系统，其中：
所述空气传输腔室的出口面积大于所述空气传输腔室的入口面积；
所述空气传输腔室的入口在所述流动通道中沿着第一方向接收空气，并且所述空气传输腔室的出口将在所述流动通道中沿着与所述第一方向不同的第二方向的空气排出；以及
所述气流定向装置构成为在所述入口面处接收气流并且将所述气流分流到在所述流动通道内的多条单独子通道中，并且从与所述流动通道基本上平行的下游出口面将所述气流排出。
52.如权利要求51所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室包括在所述流动通道中的多个旋转叶片，并且所述第二流动通道方向与所述第一流动通道方向垂直。
53.如权利要求50所述的气流输送系统，其中所述气流分隔件包括多孔板、丝网或金属丝筛网。
54.如权利要求50所述的气流输送系统，其中所述气流定向装置包括：
第一层，其具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述上游入口面和下游出口面之间的多条单独子通道，
所述第一层构成为在所述上游入口面处接收气流并且在所述流动通道内将气流分流到多条单独子通道中，并且从所述下游出口面将气流排出；
第二层，其位于第一层下游并且具有上游入口面、下游出口面和在所述流动通道内位于所述上游入口面和下游出口面之间的多条单独子通道，
所述第二层构成为在所述第二层的上游入口面处接收来自所述第一层的下游出口面的气流并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。
55.如权利要求54所述的气流输送系统，其中所述第二层的多条单独子通道构成为相对于所述第一层的多条单独子通道将从所述第一层的多条单独子通道排出的气流分流到所述第二层的多条单独子通道中并且从所述第二层的下游出口面将所述气流排出。
56.如权利要求55所述的气流输送系统，其中从所述第一层的至少两条单独子通道排出的至少一部分气流在所述第二层的至少一条单独子通道中混合在一起。
57.如权利要求50所述的气流输送系统，还包括第二气流分隔件，其穿过位于所述气流定向装置下游并且位于腔室上游的流动通道地延伸并且构成为将在所述流动通道中的气流分开。
58.如权利要求51所述的气流输送系统，其中所述空气传输腔室的出口面积是所述空气传输腔室的入口面积的至少大约四倍。
59.如权利要求51所述的气流输送系统，其中所述子通道在所述上游入口面处由重复的气流开口图案限定，每个所述开口具有与所述流动通道垂直的区域。
60.如权利要求59所述的气流输送系统，其中所述重复的子通道图案为多边形蜂窝图案。
61.如权利要求51所述的气流输送系统，其中所述子通道由多个偏置的薄壁六边形蜂窝层形成。
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