CN106413869A

CN106413869A - 预混器及相关装置

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Publication number: CN106413869A
Application number: CN201480072486.8A
Authority: CN
Inventors: T·P·G·戴勒吕; M·J·G·斯蒂恩; M·利比
Original assignee: Group Leader Co
Current assignee: Group Leader Co
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: US20160325245A1; PL3092065T3; FR3016132A1; FR3016132B1; WO2015101579A1; EP3092065B1; ES2747921T3; US10232325B2; CN106413869B; EP3092065A1

Abstract

本发明涉及一种流体预混器，用于通过利用文丘里效应将第二流体吸入第一流体来将第一流体和第二流体混合，该预混器(10)包括管道(12)，管道(12)包括：‑第一入口(16)，用于在第一压力(P1)的第一流体，‑第二入口(18)，用于将第二流体混入第一流体从而形成混合物，‑出口(22)，用于在第二压力(P2)的混合物，以及‑管道(12)的闭合器(24)，闭合器(24)可在多个位置之间运动，每个位置限定了管道(12)的不同闭合度，预混器(10)还包括控制元件(34)，控制元件(34)能以所述第一压力(P1)和所述第二压力(P2)之间的压差为函数控制闭合器(24)的位置。

Description

预混器及相关装置

本发明涉及一种预混器以及包含这种预混器的装置。

水通常不足以扑灭某些火灾。因此，在火灾涉及固体材料(A类)的情况下，添加剂必须与水混合，以便使其渗透。涉及碳氢化合物或极性溶剂的火灾必须使用泡沫进行灭火。这种泡沫是空气与添加了添加剂的水形成的非均质混合物，其通过使用乳化剂和泡沫发生器获得。利用泡沫或含添加剂的水来灭火通常由消防员在作业期间使用，或者被预防性地用于存储危险品的固定式装置。泡沫的生产通常利用泵、含有乳化剂或添加剂的贮液器、用于乳化剂的注射和计量系统、以及泡沫发生器获得。

因此，理想的是具有一个有效且可靠的乳化剂注射和计量系统。

为此，已知的利用在很宽的流量范围内运行的可靠的机械系统。

然而，这些系统相对笨重和昂贵。

为此，已知的是利用在很宽的流量范围内运行的可靠的电子系统。

然而，这些依靠电源的电子系统相对昂贵并且有需要经常维护的缺点，这对用户来说是不利的。

也利用称为SMU(贮存计量单元)系统的系统。

然而，这些SMU系统通常造成维护和可靠性问题。它们具有在使用时不能充电和不能评估蓄液池中还可用来注射的乳化剂的量的缺点。这些SMU系统还相对庞大。

最后，还已知的是利用比前面的系统更简单和便宜的文丘里系统(Venturi-type system)。这种文丘里系统允许将流体注射进加压网络。这种注射借助静压的减小通过抽吸待注射的流体获得。网络的速度的增加使降低静压成为可能。

然而，这种文丘里系统的运行对运行的网络施加准确的流体流速。低于最小流速，则抽吸不会发生，而超过最大流速，则计量不够准确或者甚至不存在。因此，文丘里系统只能与某类设备运行。

因此，需要一种系统，其流体允许在流体中注射添加剂和计量，在容易实现的同时还可以在宽的流速范围运行。

为此，本发明涉及一种流体预混器，用于通过利用文丘里效应将第二流体吸入第一流体将第一流体和第二流体混合。该预混器包括管道，该管道包括用于在第一压力的第一流体的第一入口，用于将第二流体混入第一流体形成混合物的第二入口，用于在第二压力的混合物的出口，以及管道的闭合器(shutter)，该管道的闭合器可在多个位置之间运动，每个位置限定了管道不同的闭合度。该预混器还包括控制元件，该控制元件能以第一压力和第二压力之间的差值为函数控制闭合器的位置。

根据具体实施例，预混器包括一个或多个以下特征，这些特征可以单独考虑或根据技术可能地结合：

-所述预混器包括颈部，所述颈部位于所述第一入口和所述出口之间，所述第二入口是形成在所述颈部内的管道。

-所述管道具有同轴的渐缩管和渐扩管，从而限定出所述轴线，所述管道沿所述轴线延伸，以及所述第二入口沿不与管道的轴线共线的方向以及较佳地垂直与所述轴线的方向延伸。

-所述管道具有同轴的渐缩管和渐扩管，从而限定出轴线，所述管道沿所述轴线延伸，所述闭合器通过平移可以从另一位置沿所述管道沿其延伸的所述轴线移动。

-所述闭合器是可沿所述第一流体的流动方向运动的部件。

-所述控制元件包括至少一个活塞，所述活塞具有与所述第一压力和所述第二压力之间的差值成比例的截面。

-所述预混器包括用于所述第二入口的闭合器构件，所述闭合器构件可在多个位置之间运动，每个位置限定出所述第二入口的不同闭合度，所述闭合器构件的位置取决于所述管道的所述闭合器的位置。

-所述预混器包括闭合器的位置指示器。

-所述闭合器可以运动到管道具有最小闭合度的位置，所述预混器设置有控制阀(38)，所述控制阀使得将所述闭合器定位在所述管道具有最小闭合度的位置成为可能。

-所述控制元件包括两个横截面不同的活塞，每一个所述活塞连接至所述闭合器。

-所述第二入口形成在所述第一入口和所述出口之间所述管道内。

流体还提出一种包含上述预混器的装置，所述装置能够传递流体混合物。

本发明的其他特征和优势将通过阅读以下说明呈现，其仅仅作为示例提供并参照附图进行，其中：

-图1，预混器立体图；

-图2，预混器的一部分的概略剖视图；

-图3，预混器另一部分的概略剖视图；以及

-图4，预混器另一部分的概略剖视图。

图1示出预混器10的立体图。预混器10是允许两个元件之间的流体循环的流体连接器。在本描述的情况下，预混器10被认为是使得能确保特定于流体循环的元件之间的连接。

预混器10中的流体循环方向使得在余下的描述中定义术语“上游”和“下游”是可能的。当流体从第一单元朝向第二单元循环时，第一单元在第二单元的上游。类似地，当流体从第二单元朝向第一单元循环时，第一单元在第二单元的下游。

预混器10包括管道12和壳体14。管道12(详见图2)包括用于在第一压力P1的第一流体的第一入口16，用于第二流体与第一流体混合的第二入口18，颈部20，用于在第二P2压力的流体的出口22，管12的闭合器24，第二入口18的闭合器构件26。

管12沿X轴延伸。此外，根据图1的示例，管12绕X轴旋转对称。

第一入口16能够接收第一流体。例如，第一流体是加压水。

第一入口16能够连接到加压网络。加压网络指加压流体在其中循环的网络，即，流体压力高于1bar。

第一入口16和出口22同轴。可选地，第一入口16和出口22不同轴，例如管12包括弯头。在这种情况下，X轴利用颈部20来限定。

第一入口16是一个尾部件，其在垂直于X轴的平面上的横截面沿X轴基本上是恒定的。

出口22也是一个尾部件，其横截面沿X轴基本上是恒定的。

优选地，第一入口16的横截面面积和出口22的横截面面积是相等的。这使得提高预混器10对任何系统的适应性成为可能。

颈部20位于第一入口16和出口22之间。优选地，在图1的示例的情况下，颈部20具有基本上沿X轴恒定的横截面。颈部20通过渐缩管30连接至第一入口16，以及通过渐扩管32连接至出口22。颈部20在第一入口16和出口22之间形成一个喉部。在先前可供选择的情况中第一入口16和出口22是不同轴的，渐缩管30和渐扩管32是同轴的，因此，将X轴限定为沿管12延伸的方向。颈部20的横截面面积小于第一入口16的横截面面积和出口22的横截面面积。例如，颈部20的横截面面积使得其允许通过降低静压加速第一流体从而产生第二流体吸入。

渐缩管30将第一入口16连接至颈部20。渐缩管30的横截面面积从第一入口16朝颈部20逐渐减小。在图2的具体情况下，这种减小是连续的。

渐扩管32将颈部20连接至出口22。渐扩管32的横截面面积从上游朝下游逐渐增大，即，从颈部20朝出口22逐渐增大。在图2的具体情况下，这种增大是连续的。

管道12的闭合器24在几个位置之间移动，每个位置限定了管12的不同的闭合度。

闭合器24至少部分关闭颈部20。

闭合器24在颈部20内限定出通道，该通道的截面面积是根据闭合器24的位置而变化的。该通路呈环形。

闭合器24在颈部20中延伸。闭合器24是异形的并在渐扩管32中延伸。

闭合器24包括一个朝上游方向的细长前端部和朝下游方向的细长后端部。

根据图2的示例，闭合器24是一个菱形件(diamond)。这样的形状具有限制第一流体施加在菱形件上的力以及减小压降的优点。

在本发明的意图内，如果闭合器24具有精致的上游侧前端部和精致的下游侧后端部，则闭合器24呈菱形。

此外，优选地，闭合器24是一个轴对称菱形件。

闭合器24通过沿X轴平移可以从一个位置向另一个位置移动。

优选地，闭合器24在两极端位置间的所有位置之间是可移动的，第一极端位置对应于闭合器24完全将管12关闭的位置，第二极端位置对应于闭合器24位于出口22内并使颈部20的整个截面畅通的位置。这使得根据闭合器24的位置改变颈部20的通道截面面积成为可能。

如图2和图3所示，第二入口18是形成在颈部20的环形入口内的管道。因此，第二入口18允许第二流体的注入。第二流体是第一流体的添加剂。例如，第二流体是乳化剂，当其与第一流体混合是，就可能得到混合物。

第二入口18能够连接至贮液器，从而将流体注射到第一流体。

管道设置有用于第二入口18的闭合器构件26。

闭合器构件26可在几个位置之间移动，每个位置限定了第二入口18的不同闭合度。例如，闭合器构件26是活塞。

闭合器部件26的位置由管12的闭合器24的位置决定。

这使得将管12中第一流体的流量作为调节第二流体的通道的函数成为可能。换句话说，管12中的第一流体的流速的变化引起第二入口18中的第二流体的流量成比例地变化。因此，第二流体的流量与第一流体的流量成固定百分比在管12中循环。

例如，第二流体进入第一流体的注射量包括在第一流体的流量的0.1％到6％之间。

根据示例实施例，壳体14包括控制元件34，闭合器24的位置指示器36，控制阀38以及冲洗阀40。

控制元件34能够以第一压力P1和第二压力P2之间的压差函数来控制闭合器24的位置。按照定义，预混器10的压损是第一压力P1和第二压力P2之间的差值。

根据另一个实施例，控制元件34是预混器10外部的双作用活塞。优选地，在这样的情况下，该活塞的表面积与第一压力P1和第二压力P2之间的差值成比例。

或者，控制元件34是电子控制元件34。作为示例，控制元件34是电插座。

闭合器24的位置指示器36使得指示管道12中的流体流量成为可能。

例如，指示器36是定位在刻度尺上的指针。指针的位置连接至和闭合器24的位置。

可选地，指示器36与电子指示器连接。

控制阀38使得改变控制元件34上的压力以便把闭合器24放在某位置成为可能，在该位置闭合器24位于出口22内并使颈部20整个截面通畅。

冲洗阀40能够在两个位置间转换，即，冲洗阀40不起作用的预混器10的运行位置，以及使用后可能清洗预混器10的预混器10的清洁位置。

现在将描述预混器10的运行。

当控制阀38位于第一位置时，注射入第一入口16的流体经过管道12的通道后通过出口22离开。

颈部20产生流体加速而引起真空，该真空使得在第二入口18中引起抽吸从而通过第二入口18注入添加剂成为可能。因此，吸入取决于颈部20的通道截面积，颈部20的通道截面积转而取决于闭合器24的位置。

添加剂与第一流体的混合产生一种通过口22离开的混合物。

闭合器24的位置取决于预混器10的管道12中的第一流体的流量，因此，注射的添加剂的量和第一流体的流量有关。

当控制阀38位于第二位置时，闭合器24定位来限制颈部20的闭合度。这使得当不希望产生混合物时避免压降成为可能。

在控制阀38的第一位置，颈部20因此形成具有变化的几何形状。这使得借助颈部20的几何形状的控制获得文丘里效应成为可能，该几何形状由闭合器24的位置控制。

因此，这使得在颈部20保持恒定速度成为可能。该速度足以允许流体吸入而不管预混器10中的第一流体的流量。因此，这种预混器10对其用户保证具有流体独立于第一流体流量吸入第二流体的能力。这使得预混器10更容易运行成为可能。

因此，这种预混器10可用于宽流量范围。此外，因为预混器10利用颈部20保证文丘里效应，那些系统独有的优势得以保留。因此，预混器10轻便并且可用于宽流量范围，以及具有好的可靠性和相对低的价格。

此外，使用这种预混器10使得限制压降成为可能。通常，压降被限制在最大值的30％或40％。

此外，这种预混器10可用于任何类型的系统，独立于这些系统的特定特征。具体地，同样的预混器10可以用于遵从不同标准的系统，使得这种预混器10特别适应多元化地理区域而不用改变预混器10。

具体地，这种预混器10可用于能传递流体混合物的装置。该装置根据情况是固定的或可移动的装置。

此外，这种预混器10使获得注射入第一流体的第二流体的量的精确计量成为可能。

提出的预混器10可用于多个领域，包括农业推广系统、医疗、某些工业注射系统以及消防。

其他的实施例可以考虑用于预混器10，以及具体在更简单的实施例中，预混器10仅包括管道12，管道12的闭合器24以及控制元件34。

根据图4所示的一个实施例，控制元件34位于管道12内并包含两个活塞34A和34B，活塞34A和34B的横截面不同。在考虑中的该示例中，第一活塞34A的横截面小于第二活塞34B的横截面。两活塞34A和34B连接至闭合器24。第一活塞34A连接至闭合器24的前端部，即，朝向闭合器24上游的方向。相反地，第二活塞34B连接至闭合器24的后端部，即，朝向闭合器24的下游方向。因此，控制元件34和闭合器24的装配形成单个活动块。

在运行期间，第一活塞34A经受第一压力P1，而第二活塞34B经受第二压力P2。因此，控制元件34能够以第一压力P1和第二压力P2之间的压差为函数来控制闭合器24的位置。相同的运行原理使得维持控制阀38成为可能。

Claims

1.一种流体预混器(10)，用于通过利用文丘里效应将第二流体吸入第一流体来将第一流体和第二流体混合流体，所述预混器(10)包括管道(12)，其特征在于，所述管道(12)包括：

-第一入口(16)，所述第一入口(16)用于流体在第一压力(P1)的第一流体，

-第二入口(18)，所述第二入口(18)用于将第二流体混入第一流体从而形成混合物，

-出口(22)，所述出口(22)用于在第二压力(P2)的混合物，以及

-所述管道(12)的闭合器(24)，所述闭合器(24)可在多个位置之间运动，每个位置限定了管道(12)的不同闭合度，

所述预混器(10)还包括控制元件(34)，所述控制元件(34)能以所述第一压力(P1)和所述第二压力(P2)之间的压差为函数控制所述闭合器(24)的位置。

2.如权利要求1所述的预混器，其特征在于，所述预混器包括颈部(20)，所述颈部(20)位于所述第一入口(16)和所述出口(22)之间，所述第二入口(18)是形成在所述颈部(20)内的管道。

3.如权利要求1或2所述的预混器，其特征在于，所述管道(12)具有同轴的渐缩管(30)和渐扩管(32)，从而限定出所述轴线(X)，所述管道(12)沿所述轴线(X)延伸，以及所述第二入口(18)沿不与管道的轴线(X)共线的方向以及较佳地垂直与所述轴线(X)的方向延伸。

4.如权利要求1到3任一项所述的预混器，其特征在于，所述管道(12)具有同轴的渐缩管(30)和渐扩管(32)，从而限定出轴线(X)，所述管道(12)沿所述轴线(X)延伸，所述闭合器(24)通过平移可以从另一位置沿所述管道(12)沿其延伸的所述轴线(X)移动。

5.如权利要求1到4任一项所述的预混器，其特征在于，所述闭合器(24)是可沿所述第一流体的流动方向运动的部件。

6.如权利要求1到5任一项所述的预混器，其特征在于，所述控制元件(34)包括至少一个活塞，所述活塞具有与所述第一压力(P1)和所述第二压力(P2)之间的差值成比例的截面。

7.如权利要求1到6任一项所述的预混器，其特征在于，包括用于所述第二入口(18)的闭合器构件(26)，所述闭合器构件(26)可在多个位置之间运动，每个位置限定出所述第二入口(18)的不同闭合度，所述闭合器构件(26)的位置取决于所述管道(12)的所述闭合器(24)的位置。

8.如权利要求1到7任一项所述的预混器，其特征在于，还包括所述闭合器(24)的位置指示器(36)。

9.如权利要求1到8任一项所述的预混器，其特征在于，所述闭合器(24)可以运动到管道(12)具有最小闭合度的位置，所述预混器(10)设置有控制阀(38)，所述控制阀(38)使得将所述闭合器(24)定位在所述管道(12)具有最小闭合度的位置成为可能。

10.如权利要求1到9任一项所述的预混器，其特征在于，所述控制元件包括两个横截面不同的活塞(34A，34B)，每一个所述活塞(34A，34B)连接至所述闭合器(24)。

11.如权利要求1到10任一项所述的预混器，其特征在于，所述第二入口(18)形成在所述第一入口(16)和所述出口(22)之间所述管道(12)内。

12.一种装置，其特征在于，所述装置能够传递流体混合物，所述装置包含如权利要求1到11任一项所述的预混器(10)。