CN106000709A - 流体喷射设备 - Google Patents

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G.斯特瓦特
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Abstract

本发明提供了一种流体喷射设备(20)，其构造成在某一位置安装至混合罐(10)以喷射加压流体(B)来冲击混合搅拌器(14)的下表面。该设备(20)具有杆(34)，其安装成用于在本体(44)内线性移动，封闭元件(30)附连到杆(34)的一端。弹簧(40)在下区段(50)内安装至本体(44)以用于朝关闭位置(P1)偏压杆(34)和封闭元件(30)。上区段(24)安装至本体(44)以用于通过一系列出口通道(26)排出加压流体(B)。

Description

流体喷射设备
技术领域
本发明涉及用于清洁罐的内部的设备的领域，并且更具体地涉及用于清洁位于罐中的混合装置的流体喷射设备。
背景技术
许多液体产品是若干组分制成的掺混物或混合物。假设混合物的主要部分包括液体，则组分可分别为液体或粉末。不论所有成分都是液体或一些是液体且一些是粉末，都需要彻底混合来实现期望的均匀混合物。混合通常通过使用旋转搅拌器来实现，例如，具有多个叶片的安装在轴上的装置。
完成的混合物通常具有相对高的粘性，诸如蛋黄酱或牙膏，从而引起混合物的一些残留物粘附至搅拌器叶片以及混合罐的内壁。在开始后续混合批次之前彻底清洁混合罐的内部是必要的，以便保持混合物的纯度和均匀性。罐可随后用于产生与先前混合物不同的混合物，因此使得彻底的罐清洁尤其必要。
罐清洁设备(诸如由本申请人在商标GAMAJET下销售的清洁机器)是市售的。在完成混合操作和排出大部分混合物之后，这些罐清洁机器通过进入端口下降到需要清洁的罐中。在排出之后，相对少量的残留物粘在罐内壁表面和搅拌器的轴和叶片上。常规的罐清洁机器在从罐内壁表面、混合器轴和混合叶片的面向上的表面清洁残留物方面是有效的。然而，混合叶片的面向下的表面不在罐清洁机器的喷流型式中，且粘住的混合物残留物有时残留在叶片的下表面上。
用于组装至罐来清洁其内部的设备的现有设计包括：
授予给Savard的美国公开专利申请第2011/0088732号，Flexible Tank Cleaning Apparatus With Control Linkage。Savard的发明用于在液体填充线下方安装至罐，其中设备的输出端延伸到罐中。控制连杆机构连接至管路的柔性输出端以用于在收缩位置与延伸位置之间移动，连杆机构能够改变定向，以便改变流体排出的方向。
授予给Jensen的美国公开专利申请第2014/0124009号，Pop-Up Nozzle, Cleaning Device And Method Of Operation。Jensen的专利申请公开了连接至罐的喷嘴本体，其中喷嘴容纳在喷嘴本体内。喷嘴能够从收缩位置移动至延伸位置。当喷嘴处于延伸位置时，孔口暴露以用于排出流体。
下文所述的本发明提供了用于清洁混合罐内的物体、尤其是混合搅拌器的面向下的表面的特别有效的设备。
发明内容
本文公开了一种流体喷射设备，其适用于安装到具有定位在其中的混合搅拌器的混合罐。流体喷射设备形成有具有三个区段的壳体，三个区段连接到彼此以用于包封在其第一端处具有圆锥形封闭元件的杆。第一壳体区段形成有构造成以密封关系接纳封闭元件的圆锥形腔。弹簧安装在壳体内以将杆和封闭元件偏压到关闭位置。加压流体连接以流入壳体中且将封闭元件和杆推到打开位置，从而允许喷射流体来清洁混合搅拌器。
附图说明
结合示意性附图最佳地理解本发明，在附图中，元件由相似参考标号表示，且其中：
图1为具有安装在其上的根据本发明的流体喷射设备的工业混合罐的垂切截面视图，为了清楚起见，流体喷射设备放大显示。
图2为具有处于关闭位置的封闭元件和杆的流体喷射设备的详细截面视图。
图3为具有处于打开位置的封闭元件和杆的流体喷射设备的详细截面视图。
图4为如由图3中的线4-4指出的流体喷射设备的上区段的截面视图。
图5A为流体喷射设备的外部的分解侧视图。
图5B为流体喷射设备的内部构件的分解侧视图。
图6为具有处于关闭位置的封闭元件和杆的流体喷射设备的另一个实施例的详细截面视图。
图7为图6的流体喷射设备的详细截面视图，其中杆和封闭元件接近打开位置。
图8为如沿线A1-A1所见的图7中的流体喷射设备的上区段的截面视图。
具体实施方式
参看图1，在示意性侧部垂切截面视图中示出了工业混合罐10。罐10具有穿过其上壁的进入端口12。此外，驱动机构18安装至罐10，其中搅拌器14借助于轴16连接至驱动机构18。驱动机构18能够引起搅拌器14旋转，例如，沿由箭头A指出的方向。驱动机构18可为电动、气动或其它类型的旋转驱动设备。驱动机构18可使搅拌器14沿顺时针或反时针旋转方向旋转。如上文所述的常规的罐清洁机器(未示出)可通过进入端口12插入罐10中，以用于在混合批次排出之后从罐10的内壁和搅拌器14的面向上的表面清洁残留物。
进一步参看图1，流体喷射设备20示为安装到罐10的下表面。罐10设有罐凸缘22，且流体喷射设备20设有连接器凸缘23。当将流体喷射设备20安装至罐10时，连接器凸缘23与罐凸缘22对准接触，且凸缘22、23例如通过环形夹具(未示出)连接到彼此。流体入口28形成到流体喷射设备20中，以便将加压流体B(例如，清洁流体)引导到流体喷射设备20中。提供了用于将加压流体源附接至流体入口28的器件(例如，连接凸缘29)。通过下文所述的内部机构，流体B以向上发散的圆锥形喷流型式从流体喷射设备20排出。特别注意的是，流体喷射设备20的中心轴线X大致定位得平行于且沿侧向偏离搅拌器轴16的轴线Y，但其中流体喷射设备20仍定位在搅拌器14下方。通过流体喷射设备20关于搅拌器轴16的此偏心定位，喷射的清洁流体B能够冲击搅拌器14的面向下的表面的所有部分。
现在参看图2，在放大截面视图中将流体喷射设备20示为在关闭位置P1中和在引入加压流体之前完全地组装。为了清楚起见，诸如液体固持密封件这样的机械细节未在附图中示出，但假定为设备设计的组成部分。流体喷射设备20具有大致中空的中心壳体区段44，其也称为本体44，具有形成在其中的扩展室46。入口连接凸缘29形成为用于将设备20连接至加压流体源。流体入口28适于将加压流体从加压流体源引导到室46中。也称为上区段24或上盖24的上壳体区段24通过有效容纳加压流体的螺纹36组装至本体44，且能够打开以用于定期维护。多个出口通道26与轴线X成平行关系从室46延伸穿过上盖24。也称为下区段50或下盖50的下壳体区段50通过螺纹52连接至本体44，螺纹52与上文所述的螺纹36相似地形成。下盖50将弹簧40包封在其中。上盖24、本体40和下盖50提供流体喷射设备20的壳体的第一(上)区段24、第二(中间)区段44和第三(下)区段50。
进一步参看图2，杆34沿轴线X成平行关系滑动地组装在本体44内。封闭元件30形成在杆34的第一端34a处。封闭元件30大致为圆锥形的形式。封闭元件30可与杆34整体结合形成，或作为单独构件且通过任何适合的紧固方法组装至杆34。当流体喷射设备20处于关闭位置P1时，封闭元件30接合上盖24的内壁，以便防止罐10(见图1)中的混合批次渗入室46中。密封件32(例如，"O"形环)设置在封闭元件30的中心区域周围。杆34的下端34b延伸穿过室46且穿过弹簧40。可体现为基板38的基部部件38通过紧固件42(例如，螺钉)或通过一些其它适合的方法组装至杆34的下端34b。弹簧40为压缩弹簧，诸如恒定模数压缩弹簧，这里示为处于扩展状态，其中杆34和封闭元件30处于关闭位置P1。
现在参看图3，流体喷射设备20示为在加压流体B引入其中之后处于打开位置P2。加压流体B通过入口28引导进入本体44内的室46以平行于轴线X流动。而杆34紧贴穿过本体44的下部，其具有适当包括的密封元件，加压流体B的流和压力向上指引穿过出口通道26以向上推动封闭元件30和杆34。因为封闭元件30大致为圆锥形的形状，所以封闭元件30的向上移动产生了圆锥形出口25，加压流体B通过其以向上发散的圆锥形流型排出。其它流型可通过使用用于封闭元件和圆锥形出口的其它形状来获得。由于封闭元件30和杆34向上移动(如图所示)，故杆34和基板38迫使弹簧40压缩。恒定模数弹簧40可校准以在加压流体B的压力达到标准大气压大约两倍的水平时压缩。标准大气压为大约101千帕。而少量加压流体B可沿杆34且围绕提供的任何密封件向下渗出，一个或多个排出孔56、58设置成穿过下盖50，以便尽可能减小下盖50内的可能的背压。如将理解的那样，在没有排出孔56、58的情况下，可能处于下盖50中的流体将阻止杆34完全返回图2中所示的关闭位置P1，且因此防止封闭元件30和密封件32抵靠出口25的壁密封。在封闭元件30之间没有适合密封的情况下，密封件32和出口25将可能允许在罐10(见图1)中混合的液体进入流体喷射设备20，且干扰其正常操作。
现在参看图4，示出了沿由图3的线4-4指出的方向截取的上盖24的截面视图。外螺纹36形成在上盖24的下部上以接合本体44内的匹配螺纹(见图2、图3)。中心孔27形成在上盖24中以滑动地接纳杆34(见图2、图3)。一系列出口通道26以围绕中心孔27的圆形阵列形成。在设备的示范性实施例中，出口通道26弓形地形成。尽管示出了四个出口通道26，但可使用其它数目的出口通道26。
现在参看图5A和图5B，在分解垂切视图中示出了流体喷射设备20。如图5B中最佳所示，封闭元件30形成为复合的圆锥，其中下部30a与轴线X成角度J形成且上部30b与轴线X成另一角度K形成。下部30a的角度J大于上部30b的角度K。密封件32置于下部30a与上部30b之间的接纳周向凹槽中。上部30b的角度K小于下部30a的角度J。
当组装流体喷射设备20时，上盖24首先螺纹地安装到本体44的上端。杆34的下端34b通过上盖24插入以沿纵向穿过本体44。弹簧40置于杆34的下端34b之上，且弹簧40定位到本体44的下端中。接下来，基板38抵靠下端34b放置，且通过紧固件42或其它附接器件附连到其上。在此组装阶段，封闭元件30由弹簧40相对于基板38的力保持在出口35中或拉靠出口25。最终，下盖50螺纹地安装到本体44的下端以密封流体喷射设备20。如上文所述，密封元件(例如，"O"形环)适当地用于流体喷射设备20内。流体喷射设备20现在处于借助于连接器凸缘23安装至混合罐(见图1)的状态，其中入口28连接到加压流体源，例如，清洁流体。
参看图6，示出了流体喷射设备20*的另一个实施例。在该实施例中，除封闭元件30*和上壳体区段24*之外，流体喷射设备20*的所有特征与图2的流体喷射设备20相同，且以相同方式操作。与图2的流体喷射设备20的特征相同的图6的流体喷射设备20*的特征共用相同的参考标号。
具体而言，封闭元件30*包括通孔301以允许流体在杆34处于打开位置时穿过封闭元件30*。在所示实施例中，封闭元件30*中存在相似的第二通孔。如关于中心轴线X所见，封闭元件中的第二通孔布置成与第一通孔301相对。上壳体区段24*具有用于第一通孔301的第一塞241以及用于第二通孔的第二塞。第一塞241在杆34处于关闭位置时密封第一通孔301，而第二塞密封第二通孔。当杆34处于关闭位置时，塞241延伸到孔301中且堵塞孔。当阀杆34朝打开位置移动时，则封闭元件30*如图7中所示升高，这导致通孔升离塞。当阀杆34完全升高时，则通孔301完全升离塞241，且其底部暴露，使得加压流体B可流入通孔301中，穿过它们且从它们流出，从而形成小射束。这些射束具有平行于中心轴线X的方向。
参看图8，示出了如沿图7的线A1-A1指出的方向所见的上壳体区段24*的截面视图。中心孔27形成在上壳体区段24*中以滑动地接纳杆34。一系列出口通道26围绕中心孔27形成。塞241布置在出口通道26之间的中心孔27的相应侧上。当阀杆34处于完全打开位置时，加压流体B从室46流动通过通道26进入相应地在封闭元件30*周围的通孔301，且从通孔301流出作为相应地从封闭元件30*周围流出的圆锥形束的形式的直束。
有可能将另一数目的通孔布置在封闭元件中，诸如一个、三个或更多孔。各个通孔在杆34处于关闭位置时用对应的塞塞住。
尽管以上描述公开了流体喷射设备的优选实施例，但可构想出，本发明的许多变型和改型是可能的，且认作是在以下权利要求的范围内。此外，任何类型的罐搅拌器可通过所述流体喷射设备20清洁，只要流体喷射设备20布置成使得流体直接或间接地冲击在罐搅拌器上。

Claims (19)

1. 一种用于清洁位于罐(10)内的混合装置(14)的流体喷射设备(20)，所述流体喷射设备(20)包括：
包封室(46)的本体(44)；
穿过所述本体(44)形成的入口(28)，所述入口(28)与所述室(46)流体连通；
从所述本体(44)形成的发散出口(25)，所述出口(25)与所述室(46)流体连通；
杆(34)，其可在所述本体(44)内沿所述本体(44)的轴线(X)在关闭位置(P1)与打开位置(P2)之间移动；
封闭元件(30)，其布置在所述杆(34)的第一端(34a)处，以用于在所述杆(34)处于所述关闭位置(P1)时密封所述出口(25)，且在所述杆(34)处于所述打开位置(P2)时打开所述出口(25)；
组装到所述杆(34)的第二端(34b)的基部部件(38)；以及
弹簧(40)，其安装在所述本体(44)内且作用于所述基部部件(38)上以朝所述关闭位置(P1)偏压所述杆(34)；
其中所述封闭元件(30)包括表面(30a)，其面对所述室(46)且在加压流体(B)供应穿过所述入口(28)并到所述室(46)中时经受压力，使得在所述加压流体(B)的压力超过预定压力水平时所述弹簧(40)被压缩且所述杆(34)从所述关闭位置(P1)移动至所述打开位置(P2)，从而允许所述加压流体(B)从所述出口(25)排出。
2. 根据权利要求1所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述加压流体(B)在所述杆(34)和所述封闭元件(30)处于所述关闭位置(P1)时不流过所述入口(28)和流入所述室(46)中。
3. 根据权利要求1或2所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述流体喷射设备(20)还包括提供所述室(46)与所述出口(25)之间的流动通路(26)的上区段(24)。
4. 根据权利要求3所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述上区段(24)包括多个对称地分散的出口通道(26)。
5. 根据权利要求4所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述出口通道(26)中的各个均具有弧形的形式。
6. 根据权利要求4或5所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述多个出口通道(60)在所述杆(34)处于所述打开位置(P2)时使所述流体(B)围绕和越过所述封闭元件(30)分配，所述多个出口通道(60)围绕所述上区段(24)中的孔(27)布置，所述杆(34)延伸穿过所述孔(27)。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述弹簧(40)适于允许所述杆(34)和所述封闭元件(30)在所述室(46)内的所述流体(B)的预定压力水平超过大气压力的两倍时从所述关闭位置(P1)移动到所述打开位置(P2)。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述弹簧(40)为恒定模数压缩弹簧。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述封闭元件(30)与所述出口(25)大致一致。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述出口(25)和所述封闭元件(30)大致为圆锥形的形式。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述封闭元件(30)包括具有关于所述轴线(X)变化的梯度的周向包络表面(30a,30b)。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述流体喷射设备(20)还包括密封件(32)，其紧贴地安装至所述封闭元件(30)，在所述加压流体(B)不流过所述入口(28)和流入所述室(46)时处于受压到与所述出口(25)的周壁密封接触的位置。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述流体喷射设备(20)还包括连接器凸缘(23)，其适于将所述流体喷射设备(20)安装至具有在其内操作的混合搅拌器(14)的罐(10)。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的流体喷射设备(20)，其特征在于，所述流体喷射设备(20)包括下区段(50)，其借助于螺纹(52)连接至所述本体(44)以形成封壳，所述基部部件(38)和弹簧(40)位于所述封壳中，所述弹簧(40)布置成在所述本体(44)与所述基部部件(38)之间提供偏压力，所述流体喷射设备(20)还包括借助于螺纹(36)附接至所述本体(44)的上区段(24)，所述杆(34)延伸穿过所述本体(44)，所述封闭元件(30)可从所述上区段(24)沿一定方向朝外移动以允许喷射加压流体(B)。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的流体喷射设备(20*)，其特征在于，所述封闭元件(30*)包括通孔(301)以允许所述加压流体(B)的一部分在所述杆(34)处于所述打开位置时从所述封闭元件(30*)排出。
16. 根据权利要求15所述的流体喷射设备(20*)，其特征在于，所述流体喷射设备(20*)包括塞(241)，其在所述杆(34)处于所述关闭位置时密封所述通孔(301)。
17. 一种包括根据权利要求1至16中任一项所述的流体喷射设备(20)的混合罐搅拌器清洁系统，其安装至罐(10)，其中混合搅拌器(14)位于所述罐(10)内，使得在所述流体喷射设备(20)喷射流体(B)时清洁所述混合搅拌器(14)。
18. 根据权利要求17所述的混合罐搅拌器清洁系统，其特征在于，在所述流体喷射设备(20)喷射流体(B)时从下方清洁所述混合搅拌器(14)。
19. 根据权利要求17或18所述的混合罐搅拌器清洁系统，其特征在于，所述流体喷射设备(20)的轴线(X)偏离所述混合罐搅拌器(14)可围绕着旋转的轴线(Y)，所述杆(34)可沿所述轴线(X)移动。
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