CN106895031B - 高真空喷射器 - Google Patents

Abstract

一种用来产生真空的喷射器，包括第一级。所述第一级包括驱动喷嘴和环形驱动喷嘴。驱动喷嘴用来从压缩空气流产生驱动空气射流并且将所述空气射流导入到第一级扩展喷嘴中以将围绕驱动空气射流的体积中的空气夹带进所述射流中以便跨过第一级产生真空。环形驱动喷嘴用来由压缩空气流产生驱动空气环并且将驱动空气环引导到射流和夹带的空气上并且进入出口扩展喷嘴的入口中。

Description

高真空喷射器

技术领域

本发明涉及一种用于由压缩空气流产生真空的喷射器。本发明还涉及一种用于由压缩空气流产生真空的方法。

背景技术

使用压缩空气源(或者其它高压流体)在周围空间里产生负压或者真空的真空泵是熟知的。通过使高压空气加速穿过驱动喷嘴，并且将高压空气作为空气射流高速喷射穿过所述驱动喷嘴和出口流通道或喷嘴之间的间隙，来操作由压缩空气驱动的喷射器。所述驱动喷嘴和出口喷嘴之间的周围空间中的流体介质被夹带到压缩空气的高速流中。被夹带介质和源自于压缩空气源的空气的射流通过所述出口喷嘴被喷射。随着在驱动喷嘴和出口喷嘴之间的空间中的流体以此方式被喷射，在围绕空气射流的体积中产生负压或者真空，而这种流体或者介质此前占用了所述围绕空气射流的体积。

对于任何给定的压缩空气源(所述压缩空气源也可以被称为驱动流体)，真空喷射器中的喷嘴可以被调整为产生高体积流，但不能得到如此高的负压(也就是说，绝对压力将不会下降得如此低)，或者得到更高负压(也就是，绝对压力将更低)，但是不能达到如此高的体积流速。因此，任何单独一对驱动喷嘴和出口喷嘴都不会被朝向产生高体积流速或者获得高负压来调整。

高负压是期望的，以便产生与环境压力的最大压力差，并且因此可以产生能由负压施加的最大抽吸力，例如升降应用。同时，高体积流速是必须的，以保证将要排气的体积能够充分快速排空，以允许相关真空设备重复致动，或者同样地，在真空输送应用中，以便输送足够量的材料。

为了获得高最终真空度和高总体积流速，已经设计出了所谓多级喷射器。所述多级喷射器包括串联布置在一个壳体内的三个或者更多个喷嘴，在序列中每对相邻的喷嘴限定各自的级，跨过各级在两个相邻喷嘴之间的间隙中产生负压。而且，一般来说，对于给定的压缩空气源，序列中的任何单独一对喷嘴可以朝向产生高体积流速或者获得高负压进行调整。

在这种多级喷射器中，最先级产生最高级别的负压，即最低的绝对负压，而随后的级依次提供更低的负压级别，也就是说，更高的绝对压力，但是增加了喷射器装置的总体积通流量。为了将跨过所述多个级产生的真空应用到期望的真空装置或者将要排气的体积，连续的级典型地连接到一个共用的收集室，每个连续级都被提供了阀(至少在第一级即驱动级以后)，使得一旦所述集气室中的负压已经降低到低于所述第二级及后续级能够产生的负压，所述后续级能够从所述集气室关闭断开。

所述驱动级之所以称为驱动级，是因为所述驱动级是连接到加压流体(压缩空气)源的唯一级，并且因此在所述驱动流体和夹带的流体从真空喷射器喷出之前，驱动加压流体流穿过所有后续级和串联的喷嘴。

为了跨过每个连续级提供流体夹带，串联的喷嘴具有横截面逐渐增大的开口区域的贯通通道，高速流体流被供给穿过所述贯通通道，以夹带周围体积中的空气或其它介质进入高速射流中。每级之间的喷嘴形成一个级的出口喷嘴和下一级的入口喷嘴，并且被构造成使气流和其它介质连续加速，以便引导流体的高速射流穿过每个连续级。

虽然可以用不同的加压流体作为驱动流体，但本类型的多级喷射器通常由压缩空气驱动，并且最通常用于将空气作为介质进行夹带以跨过相应的级穿过串联的喷嘴中的每个间隙从围绕所述射流的体积排出。

多级喷射器的一个设计已经发现获得了商业成功，其具有在大致圆柱形的壳体内部共轴布置的串联喷嘴，所述圆柱形壳体合并了一系列吸入口，其中所述吸入口与所述喷射器的每一级连通，所述吸入口设有合适的阀构件以使每一级与周围体积的空气选择性地连通。这样的布置使得，圆柱形本体形成为所谓的喷射器筒，所述喷射器筒在安装在壳体模块内侧或者尺寸合适的钻孔中时，能够用于从周围腔室排气，周围腔室又流体连接到所述真空装置，所述真空装置要被施加所述负压。

这种装置在PIAB AB名下的PCT国际申请WO 99/49216A1中公开了，显示在本申请的图4和图5中。

如图4所示，喷射器筒1包括四个喷管形喷嘴2、3、4和5，它们限定了具有逐渐增大的横截面开口面积的贯通通道6。所述喷嘴端对端地串联布置，在所述喷嘴之间具有相应的隙槽7、8和9。

喷嘴2、3、4和5形成在相应的喷嘴本体中，相应的喷嘴本体被设计成组装在一起以形成一体的喷嘴本体1。贯通开口10布置在喷嘴本体的壁中，以提供与外部周围空间流体的连通。

来看图5，能够看到喷射器筒1是如何安装在钻孔或壳体中的，在钻孔或壳体中，外部周围空间与要排气的腔室V相对应。每个贯通开口10设有阀构件11，以便选择性地允许气流或其它流体从周围空间V进入到每对相邻的喷嘴之间的空间或腔室中。如图5所示，喷射器筒1已经安装在机器部件20中，在机器部件20中已经钻出或以其它方式形成有钻孔。喷射器筒1从入口腔室i延伸到出口腔室u，并且布置成对组成外部周围空间V的三个单独的腔室排气，每个单独的腔室用O形环22与相邻的腔室隔开。尽管没有示出，组成外部周围空间V的腔室中的每一个都连接到共用集气室或吸入口，以便将产生的负压施加到相关的真空操作的装置，例如吸盘。

虽然这种多级喷射器装置在提供高体积流速和高级别负压方面是有利的，但在喷射器的每个连续级的设计中必须还存在一些程度的妥协，以便使多级喷射器作为一个整体获得所有希望的工作特性。因此，还建议提供另外的所谓的增压喷嘴，所述增压喷嘴与所述多级喷射器的驱动喷嘴平行设置，其中所述增压喷嘴具体地设置成，获得最高可能级别的真空，但不形成连续共轴布置的喷嘴的一部分，这些连续共轴布置的喷嘴构成了多级喷射器。这样，所述增压喷嘴能够被构造成，获得最高可能级别的真空，而平行的多级喷射器喷嘴系列能够被布置成获得大体积的通流量，这能够在可接受的短期时间内在要排气的体积内部获得高负压(低绝对压力)。

这种装置在US 4,395,202中公开，如本申请的图6所示的。在这种装置中设置了一套连续布置的喷射器喷嘴12、13、14、15，以对相关腔室5、6、7排气，相关腔室5、6、7通过各自端口18、19和20与真空集气室16双向连通。阀21、22和23分别提供给端口18、19和20。

附加的一对喷嘴24和25平行于多级喷射器的驱动喷嘴12设置，并且被布置在单独的增压腔室4中，单独的增压腔室4经由端口17连接到集气室16。增压级由一对喷嘴24和25构成，入口喷嘴24与多级喷射器的驱动喷嘴12一起连接到被供给有压缩空气的入口腔室3。该对喷嘴24和25跨过增压级，用于在增压腔室4中产生最高可能的真空(最低负压)。由喷嘴24产生的压缩空气射流穿过喷嘴25射出增压级进入同样的腔室5中，驱动喷嘴12跨过腔室5推动压缩空气的驱动射流。这样，排出增压级的空气被夹带进入到将要从多级喷射器排出的驱动射流中。此外，由多级喷射器的驱动级产生的真空被应用到出口喷嘴25，使得跨过增压级的压力差增大，借此由增压级产生的真空级别提高，也就是说，能够获得的绝对压力减小。

在真空喷射器的操作中，多级喷射器的系列喷嘴12、13、14以及15能够产生高体积流速，使得通过从腔室5、6、以及7和收集室16的每个腔室将流体夹带到由喷射器的各个连续级形成的射流中，在短时间内在收集室16中快速产生真空到低绝对压力。增压级的功能平行于多级喷射器，但是典型地产生低体积流速，因此并不显著地贡献于初始真空形成进程。随着收集室16内的真空级别提高(也就是说，随着绝对压力下降)，相关的阀构件23、22以及21将分别关闭，因为真空收集室16内压力下降到分别低于在相关联的腔室7、6以及5内的压力。最后，收集室16内的压力将下降到低于多级喷射器的任意级能够产生的最低压力，使得所有阀都被关闭，而所有进一步的排气将由增压级执行，这将通过抽吸端口17对收集室16提供抽吸。

如上描述的这种多级喷射器和喷射器筒已经发现在许多不同行业中取得了成功，尤其在制造业，这种真空喷射器在制造业中可以被连接到吸盘而且在装配过程中用来抓取和放置组件。

随着在诸如脱气处理、除湿、液压装填系统、强制过滤等等对高真空级别的需求(也就是说低绝对压力)不断增加，对能够重复地提供高级别的负压(也就是说低绝对压力)的真空喷射器的需求在增加，以便执行上述和其它进程。

与之相关的是，正在促进小型喷射器的趋势，这些小型喷射器能够在机械的远程位置提供需要的排气能力(也就是说，在机械臂的终端，并且距离最终压缩空气源很遥远)，而对机器的整体尺寸没有负冲击。特别地，存在小占地面积并且能够将真空应用到越来越紧凑的冲击工作区域的喷射器的需求。

考虑到上述内容，存在对能够提供高级别真空并且具有小占地面积的改进的喷射器的需求。还存在对由压缩空气流产生真空的改进的方法的需求。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种能够提供高级别真空并且具有小占地面积的改进的喷射器。本发明的目的还在于提供一种用于由压缩空气流产生真空的方法。

这些目的由具有权利要求1的技术特征的喷射器和权利要求15的方法来实现。

优选实施例在从属权利要求中列出。

在第一方面中，本发明提供一种用于产生真空的喷射器。所述喷射器包括第一级，所述第一级包括驱动喷嘴和环形驱动喷嘴。所述驱动喷嘴用于由压缩空气流产生驱动空气射流，并且将所述驱动空气射流引导到第一级扩展喷嘴中，以便将围绕驱动空气射流的体积中的空气夹带进入到所述射流中，从而跨过所述第一级产生真空。所述环形驱动喷嘴用于由压缩空气流产生驱动空气环并且将所述驱动空气环引导到所述射流和夹带的空气上，并且进入出口扩展喷嘴的入口。

在一个实施例中，所述驱动空气环被引导到所述射流和所夹带的空气上，并且进入所述出口扩展喷嘴的入口中，以便使穿过第一级扩展喷嘴的气流加速。

在这种构造中，所述射流和所夹带的空气从第一级扩展喷嘴以较高速率被排出。

因此，利用这种构造，能够提出一种能够提供高真空级别同时具有小占地面积的改进的喷射器。

在一个实施例中，喷射器包括出口扩展喷嘴。

在一个实施例中，所述射流和所夹带的空气被引导到所述出口扩展喷嘴的入口中。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴包括发散段。所述第一级扩展喷嘴的发散段在穿过第一级扩展喷嘴的气流方向上发散。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴包括吸入口，跨过所述吸入口产生真空。

在一个实施例中，所述吸入口在穿过所述第一级扩展喷嘴的气流方向上位于上游，所述驱动空气射流在所述吸入口处进入所述第一级扩展喷嘴。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴包括收敛段，所述第一级扩展喷嘴的收敛段在穿过所述第一级扩展喷嘴的气流方向上收敛。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴包括直段，所述第一级扩展喷嘴的直段在穿过所述第一级扩展喷嘴的气流方向上是直的。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴的所述收敛段、所述直段和所述发散段依此顺序沿穿过所述第一级扩展喷嘴的气流方向布置。

在一个实施例中，所述驱动空气环在所述第一级扩展喷嘴的出口之上被引导。

在一个实施例中，所述驱动空气环在所述第一级扩展喷嘴的出口之上并围绕该出口被引导。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴的出口段限定所述第一级扩展喷嘴的出口。

在这些构造中，所述射流和所夹带的空气可以一离开所述第一级扩展喷嘴，就被所述驱动空气环加速。而且，在这些构造中，所述环形驱动喷嘴可以设置在所述第一级扩展喷嘴周围。

因此，利用这些构造能够提出一种可提供高的真空级别同时具有小的占地面积的进一步改良的喷射器。

在一个实施例中，所述第一级的出口包括所述第一级扩展喷嘴的出口和所述环形驱动喷嘴的出口。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴的入口限定在直径上的阶梯式扩展部，所述阶梯式扩展部位于所述第一级的出口和所述出口扩展喷嘴的入口之间。

在直径上的所述阶梯式扩展部位于所述第一级的出口和所述出口扩展喷嘴的入口之间，有助于穿过所述出口扩展喷嘴的气流的扩展。

因此，利用这种构造能够提供一种可提供更高真空级别的进一步改良的喷射器。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴的入口段限定所述出口扩展喷嘴的入口。所述出口扩展喷嘴的入口段限定所述入口段的在直径上的阶梯式扩展部。

在所述入口段的在直径上的阶梯式扩展部有助于穿过所述出口扩展喷嘴的气流的扩展。

因此，利用这种构造能够提出一种可提供更高真空级别的、进一步改善的喷射器。

在一个实施例中，所述射流和所夹带的空气、和所述驱动空气环在所述第一级的出口处离开所述第一级。

在一个实施例中，所述第一级扩展喷嘴的出口、所述环形驱动喷嘴的出口和在所述第一级的出口和所述出口扩展喷嘴的入口之间的在直径上的所述阶梯式扩展部，沿着穿过所述喷射器的气流方向布置。

在一个实施例中，所述驱动空气环在所述出口扩展喷嘴的入口处和所述出口扩展喷嘴中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

因此，所述射流和所夹带的空气及所述驱动空气环在离开所述第一级后紧接着进入所述出口扩展喷嘴。

于是，利用这种构造能够提出一种可提供更高真空级别的、进一步改良的喷射器。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴包括发散段。所述出口扩展喷嘴的发散段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上发散。

在一个实施例中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的发散段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴的发散段限定所述发散段的在直径上的阶梯式扩展部。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴限定沿所述出口扩展喷嘴的在直径上的阶梯式扩展部。

在这些情形中，在直径上的所述阶梯式扩展部用于使流体流在所述出口扩展喷嘴中跳动(trip)，以产生沿喷嘴壁的扰动的出口流，由此减小所述出口扩展喷嘴处的摩擦，并因此提高效率，借此，所述喷射器能够从给定的压缩空气流产生真空。

因此，利用这些构造能够提出一种可提供更高真空级别的、进一步改良的喷射器。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴包括收敛段。所述出口扩展喷嘴的收敛段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上收敛。

在一个实施例中，所述收敛段是所述出口扩展喷嘴的入口段。

在一个实施例中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的收敛段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴包括直段。所述出口扩展喷嘴的直段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上是直的。

在一个实施例中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的直段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

在一个实施例中，所述驱动空气环在所述出口扩展喷嘴的收敛段和直段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

在一个实施例中，所述驱动空气环在所述出口扩展喷嘴的收敛段、直段和发散段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

在一个实施例中，所述出口扩展喷嘴的收敛段、直段和发散段被依此顺序沿穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向布置。

在第二方面中，本发明提供一种从压缩空气流产生真空的方法。所述方法包括向驱动喷嘴供给压缩空气流以产生驱动空气射流。所述方法包括引导所述驱动空气射流到第一级扩展喷嘴中。所述方法包括通过将所述驱动空气射流周围体积中的空气夹带到所述射流中来产生真空。所述方法包括供给压缩空气流到环形驱动喷嘴以产生驱动空气环。所述方法包括引导所述驱动空气环到所述射流和所夹带的空气上及出口扩展喷嘴的入口中。

利用这种方法能够产生高的真空级别同时使用小占地面积的喷射器。

在一个实施方式中，所述驱动空气环被引导到所述射流和所夹带的空气上及所述出口扩展喷嘴的入口中，以便使穿过所述第一级扩展喷嘴的气流加速。

根据本发明的从压缩空气流产生真空的所述喷射器和所述方法的其它特征和效果，依据相关实施例的下面描述是明显的。在这些实施例的描述中参考了附图。

附图说明

为了更好地理解本发明并且同样懂得本发明如何实施，现在参考附图仅以例的方式说明本发明，在附图中，

图1A显示穿过根据本发明的喷射器筒的一个实施例的纵向、轴向横截面图，如在与气流穿过喷射器筒的方向垂直的方向上看到的；

图1B显示如从图1A相同方向看图1A的喷射器筒的透视侧视图；

图2显示图1A和1B中所示的实施例中的驱动喷嘴、第一段扩展喷嘴和第二壳体100A(b)的纵向、轴向横截面图；

图3显示图1A和图1B所示的实施例的第一段扩展喷嘴、环形驱动喷嘴和出口扩展喷嘴的部件的纵向、轴向截面视图；

图4和图5显示现有技术的喷射器筒的截面视图，而图5示出被安装到喷射器壳体单元中的筒，以及

图6显示了现有技术的喷射器单元，其包括被组合到公共壳体中并与在直线上的一系列的多级喷射器的喷嘴平行的增压级。

具体实施方式

现在，参考附图描述本发明的实施例。在不同实施例的全部描述中，相同特征将会使用相同的附图标记。

图1A和1B示出了根据本发明的喷射器的一个实施例。图1A和图1B所示的实施例被构造成喷射器筒100。这个喷射器筒要将安装在喷射器壳体组件内部或者安装在相关设备中所形成的孔或者腔室内，所述孔或腔室限定了将由喷射器筒排气的体积。

尽管如图所示的喷射器的最优选实施例被设计成用空气作为驱动流体和作为要被排出的流体工作，但是喷射器可以应用任何气体作为驱动流体和应用任何气体作为将要排出的流体。驱动流体将具有穿过喷射器的主要运动方向或流动方向。这个方向平行于喷射器的纵轴线，在图中水平地示出，并且始于入口114。这个方向在下面将被称作气流方向。

喷射器筒100是多段喷射器，具有第一段100A和第二段100B。真空可以跨过第一段100A产生。

第一段100A包括驱动喷嘴120。驱动喷嘴120具有入口流段121和出口流段122。入口流段121与喷射器筒100的入口114流体连通，使得供给到喷射器筒100的入口114的压缩空气的至少一部分将会供给驱动喷嘴120的入口流段121。驱动喷嘴120被布置成使供给到驱动喷嘴120的入口流段121的压缩空气加速，以便将高速空气的射流(被称为驱动空气射流)引导出驱动喷嘴120的出口流段122。驱动喷嘴120的出口流段122位于喷射器筒100的中心轴线CL上。

高速空气流被引导进入第一段100A的第一段扩展喷嘴130中。驱动喷嘴120的出口流段122配置在第一段扩展喷嘴130内。因此，离开驱动喷嘴120的出口流段122的高速空气射流立即进入第一段扩展喷嘴130中。

第一段扩展喷嘴130具有至少一个吸入口131和发散段135。第一段扩展喷嘴130的发散段135限定第一段扩展喷嘴130的出口136。在这个实施例中，第一段扩展喷嘴130的发散段135是第一段扩展喷嘴130的出口段。至少一个吸入口131、出口流段122的出口、以及出口136依此顺序沿气流方向布置。换句话说，出口136位于出口流段122的出口的下游，出口流段122的出口又在至少一个吸入口131的下游。参考图1B，在这个实施例中，第一段扩展喷嘴130有四个吸入口131，其中三个吸入口131可以从图中看到，第四个吸入口131与面向观察者的一个在直径方向上相对。

当压缩空气经由喷射器筒100的入口114供给到驱动喷嘴120的入口流段121时，将由驱动喷嘴120产生高速空气射流，从而形成这样的射流，其中驱动空气射流被引导进入第一段扩展喷嘴130。这样，围绕驱动空气射流的体积中的空气或者其它流介质被夹带进入射流，并且被驱动通过第一段扩展喷嘴130，从第一段扩展喷嘴130的出口136出来。所述射流和所夹带的空气将会被驱动进入喷射器筒100的第二段100B。

供给的压缩空气的消耗量和输送压力能够根据喷射器的大小和需要的排气特性而变化。对于较小的喷射器，在从约0.4到约0.5MPa的输送压力下从约0.1到约0.2Nl/s(标准升每秒)的消耗量的范围通常就足够了，而大的喷射器在输出压力在约0.4到约0.5MPa时一般消耗从约2到约2.4Nl/s。范围介于两者之间，尺寸介于两者之间是可能的和普遍的，但不希望局限于这些特定的范围。在此使用的压缩空气应理解为具有这些特性。

喷射器筒100的第一段100A具有第一壳体100A(a)、第二壳体100A(b)以及第三壳体100A(c)，它们一起构成第一段100A的壳体。第一段扩展喷嘴130的吸入口131延伸穿过第一壳体100A(a)，并且在第一段扩展喷嘴130的内侧和喷射器筒100的外侧之间提供流体连通。

喷射器筒100的第一段100A具有环形驱动喷嘴140。环形驱动喷嘴140由第一段扩展喷嘴130的外表面和第一段100A的壳体的内表面构成。环形驱动喷嘴140限定大体上旋转对称的本体，构成关于中心轴线CL的回旋本体。

环形驱动喷嘴140具有入口流段141和出口流段142。喷射器筒100的入口114与驱动喷嘴120的入口流段121以及环形驱动喷嘴140的入口流段141均流体连通。因此，压缩空气源可以将压缩空气供给到喷射器筒100的入口114，以供给压缩空气到驱动喷嘴120的入口流段121和环形驱动喷嘴140的入口流段141。环形驱动喷嘴140被布置成，使供给到环形驱动喷嘴140的入口流段141的压缩空气加速，以便将驱动空气环引导出驱动环喷嘴140的出口流段142。驱动空气环是一个高速空气环。驱动空气环被驱动进入喷射器筒100的第二段100B。压缩空气经由入口144供给到环形驱动喷嘴140的入口流段141，其中入口144是由驱动喷嘴120的外表面连同第一段扩展喷嘴130的外表面和第一壳体100A(a)的内表面形成的表面限定的。

在所述射流和夹带的空气被驱动排出第一段扩展喷嘴130的出口136之后，驱动空气环被引导到所述射流和夹带的空气上。驱动空气环在喷射器筒100的第二段100B中被引导到所述射流和夹带的空气上。随着驱动空气环被引导到所述射流和夹带的空气上，穿过第一段扩展喷嘴130的气流可能被加速。

环形驱动喷嘴140的出口流段142的出口限定了环形驱动喷嘴140的出口143。第一段100A的出口包括第一段扩展喷嘴130的出口136和环形驱动喷嘴140的出口143。被驱动排出第一段100A的出口的空气被驱动进入第二段100B。

第一段100A是驱动段，因为它是连接到压缩空气源的唯一段，并因而在流体从喷射器筒100喷射之前，驱动压缩空气流穿过后续段(第二段100B)。而且，因为至少一个吸入口131被设置在第一段100A中，真空可以跨过第一段100A产生。喷射器筒100的第二段100B具有出口扩展喷嘴150。出口扩展喷嘴150具有入口段151，入口段151限定出口扩展喷嘴150的入口152。出口扩展喷嘴150具有第一发散段155a和第二发散段155b，第一发散段155a和第二发散段155b限定出口扩展喷嘴150的发散段155。在这个实施例中，第一发散段155a和第二发散段155b具有相同的扩张度。发散段155限定出口扩展喷嘴150的出口157。出口157是喷射器筒100的出口。

出口扩展喷嘴150的入口152是第二段100B的入口。离开第一段100A的出口的空气被直接引入到出口扩展喷嘴150的入口152(即第二段100A的入口)中。然后，所述空气穿过出口扩展喷嘴150，经由出口157离开喷射器筒100。

第二段100B便于射流和夹带的空气及驱动空气环的混合。而且，第二段100B可被构造成，使得从紧接在第一段100A之后的流动和压力状况到所述流动膨胀到周围压力中的改变不是突然发生的。这提高了喷射器筒100的效率。

参考图1B，喷射器筒100形成为大致旋转对称的本体，形成关于中心轴线CL回旋的本体，但吸入口131除外。虽然吸入口131，严格地讲，不形成回旋本体，它们可以配置成关于所述旋转轴线CL旋转对称，因而表示在所谓关于中心轴线CL回旋的本体中仅仅较小的不连续性。

如图1A和图1B所示，喷射器筒100是大致圆柱形的喷射器筒，在垂直于中心轴线CL(即垂直于穿过喷射器筒100的气流的方向)的平面中沿它的长度具有大致圆形的横截面形状。然而，应当理解的是，喷射器筒100或其部件不是必须形成有圆形的横截面形状。尽管如此，喷射器筒100优选是大致圆柱形或管形形状，因为这允许喷射器筒100极其容易地安装在钻孔中或其它喷射器壳体组件中，如图1A和图1B所示，使用例如O形环112的合适密封件密封。

下面还参照图2和图3更详细地描述喷射器筒100的部件。

图2示出了喷射器筒100的驱动喷嘴120和第一段扩展喷嘴130，和第一段100A的第二壳体100A(b)。

如上面所解释的，驱动喷嘴120布置成使供给到入口流段121的压缩空气加速，以将高速空气的射流引导出出口流段122。在这个实施例中，驱动喷嘴120是收敛-发散喷嘴。因此，驱动喷嘴120的入口流段121具有收敛段，且驱动喷嘴120的出口流段122具有发散段。

第一段扩展喷嘴130具有关于气流方向依序布置的第一直段132、第一收敛段133a、第二收敛段133b、第二直段134和发散段135。第一收敛段133a和第二收敛段133b一起形成第一段扩展喷嘴130的收敛段133。在这个实施例中，第一收敛段133a比第二收敛段133b更收敛。发散段135限定第一段扩展喷嘴130的出口136。

第一段扩展喷嘴130的吸入口131形成在第一段扩展喷嘴130的第一直段132中。驱动喷嘴120的出口流段122的出口配置在第一段扩展喷嘴130中。出口流段122的出口配置在第一段扩展喷嘴130的吸入口131的下游。出口流段122的出口配置成，使得离开出口流段122的高速空气射流被引导到第一段扩展喷嘴130的收敛段133中。因此，出口流段122的出口配置在第一收敛段133a的上游。

第二直段134配置在收敛段133和发散段135之间。

如能从图2看到的，第一段扩展喷嘴130具有至少一个固定元件137，固定元件137将第一段扩展喷嘴130固定到第二壳体100A(b)，并且第二壳体100A(b)又固定到第一壳体100A(a)和第三壳体100A(c)。第一段扩展喷嘴130的外表面和第二壳体100A(b)的内表面组成通道，所述至少一个固定元件137延伸穿过所述通道。所述至少一个固定元件137构造成使得所述通道中流动的阻抗达到最小。在一个实施例中，所述至少一个固定元件137包括材料幅板。所述材料幅板可以形成这样的平面，即这个平面具有平行于气流方向的轴线和垂直于气流方向的垂直轴线。在一个实施例中，所述至少一个固定元件137包括材料片。所述材料片可以形成这样的平面，即这个平面具有平行于气流方向的轴线和垂直于气流方向的垂直轴线。在一个实施例中具有四个固定元件137。在一个实施例中，固定元件137配置成关于旋转轴线CL旋转对称。在一个实施例中，第一段扩展喷嘴130、所述至少一个固定元件137和第二壳体100A(b)形成为单一实体。

图3示出了第一段扩展喷嘴130、环形驱动喷嘴140和出口扩展喷嘴150的部分。

如能从图3所看到的，环形驱动喷嘴140是收敛-发散喷嘴。因此，环形驱动喷嘴140的入口流段141具有收敛段，环形驱动喷嘴140的出口流段142具有发散段。环形驱动喷嘴140的出口流段142在第一段扩展喷嘴130的发散段135之上引导空气。离开出口流段142的驱动空气环越过第一段扩展喷嘴130的出口136。驱动空气环紧接着进入出口扩展喷嘴150的入口段151。

在这个实施例中，入口段151是收敛段。

第一段100A的出口包括第一段扩展喷嘴130的出口136和环形驱动喷嘴140的出口流段142的出口。第一段100A的出口限定出口外径。在这个实施例中，出口扩展喷嘴150的入口152限定在第一段100A的出口外径和出口扩展喷嘴150的入口152的直径之间的阶梯式扩展部160。具体地，第一段100A的出口外径小于入口152的直径。也就是说，出口流段142的出口的外径小于入口152的直径。在这个实施例中，第一段扩展喷嘴130的出口、环形驱动喷嘴140的出口和阶梯式扩展部160沿穿过喷射器筒100的气流方向对准。

出口扩展喷嘴150的入口段151、直段153和发散段155关于气流方向依此顺序布置。

发散段155限定发散段155的在直径上的阶梯式扩展部156。在直径上的阶梯式扩展部156沿着发散段155在半路上形成，在这个示例中，靠近出口扩展喷嘴150的入口段151而不是出口157。出口扩展喷嘴150的第一发散段155a从直段153以大致不变的发散角延伸到一点，在该点处在直径上的阶梯式扩展部设于尖锐拐角156a处。优选地，尖锐拐角156a由出口扩展喷嘴150的发散段155中的下切部限定。在直径上的阶梯式扩展部156处，发散段155的壁被反向以构成尖锐拐角156a，在尖锐拐角156a处，所述壁从发散且同时沿朝向出口扩展喷嘴150的出口157的轴向方向延伸，改变成发散且同时沿朝向出口扩展喷嘴150的入口段151的轴向方向延伸一小段距离，然后再反向折回，再次发散且同时朝向出口扩展喷嘴150的出口157的轴向方向延伸。最后反向折回成发散形状是可选的，因为如图所示，第二发散段155b可以初始地(即紧接在尖锐拐角156a的下游)可以反向折回以沿圆柱形的直壁形状继续延伸，然后仅在出口扩展喷嘴150的出口157前面以发散形状继续延伸。出口扩展喷嘴150的形状可以根据喷射器的需要特性来选择，需要注意的是所述形状用来使从出口扩展喷嘴150中的流速和压力状况到所述流动膨胀到周围压力中的变化不是突然的。这样，出口扩展喷嘴的设计能够有利地用于影响第一段100A中的压力和流速状况。因此，本领域技术人员在设计喷射器筒100的第一段100A时具有更大的自由度。

如图3所示，直径上的阶梯式扩展部156通过比较直径Di和直径Do来测量，其中，直径Di是在尖锐拐角156a处紧接在阶梯式扩展部156前面的直径；直径Do是紧接在阶梯式扩展部156后面的直径，且与尖锐拐角155a在径向上对齐只是位于发散段155的第二发散段155b上。直径上的阶梯式变化用于使所述流体流在出口扩展喷嘴150的发散段155中跳动，以产生沿着喷嘴壁的扰动出口流，由此减小出口扩展喷嘴150的出口156处的摩擦，而且相应地提高喷射器筒100由特定的压缩空气源能够产生真空的效率。

优选地，比率Di:Do在5:6和5:8之间。

尽管上面的说明被认为是完全地阐明了本领域的技术人员如何直接实施本发明，但应认为仅仅是示例性的。

特别地，正如本领域技术人员所理解的，本发明存在大量的可能的变型。

例如，只要空气驱动环被引导到射流和夹带的空气上，并且进入出口扩展喷嘴150的入口152中，驱动喷嘴140可以以任何方式布置。

此外，环形驱动喷嘴140可以不由第一段扩展喷嘴130的外表面和第一段100A的壳体的内表面构成。而是环形驱动喷嘴140可以由另外的元件构成。

在图1至图3所示的实施例中，入口114与驱动喷嘴120的入口流段121和环形驱动喷嘴140的入口流段141均流体连通。因此，在这个实施例中，压缩空气源可以将压缩空气供给到喷射器筒100的入口114中，以便驱动所述驱动喷嘴120和环形驱动喷嘴140。然而，在另一实施例中，第一压缩空气源被构造成将第一压缩空气供给到驱动喷嘴120的入口流段121，第二压缩空气源被构造成将第二压缩空气供给到环形驱动喷嘴140的入口流段141。

另外，在其他实施例中可以省略阶梯式扩展部156、160中的任何一个。还有，阶梯式扩展部156可以形成为距离出口扩展喷嘴150的出口156比距离入口152更近。

还有，出口扩展喷嘴150可以具有收敛段、直段153、以及发散段155以任何顺序布置的任何组合。空气驱动环可以在这些段中的任意段或者这些段的任意组合中被引导到所述射流和夹带的空气上。

还有，第一段扩展喷嘴130具有第一直段132、收敛段133、第二直段134以及发散段135以任何顺序布置的任何组合。出口流段122的出口可以配置成，使得离开出口流段122的高速空气射流被引导到这些段的任意段中。

在整个本公开中，任何提到的收敛段或者发生段，分别是指关于气流方向收敛或发散的段，也就是说，其直径关于气流方向减小或增大的段。

所有上述都完全在本发明的保护范围之内，并且被认为构成了应用上述特征的一个或更多组合的替换实施例的基础，而不限于上面公开的具体组合。

鉴于此，将会有许多实施本发明的教导的替换方案。期望的是，本领域技术人员能够在本发明的保护范围之内修改并使得本公开适应各自环境和需求，但保持了与上面公开的或从上面推导出的相同的一些或者所有的技术结果。所有这样的等价特征、变型或者适应性变化都落在本发明在此限定和要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种用于产生真空的喷射器，包括：

第一段，所述第一段包括：

驱动喷嘴，所述驱动喷嘴与供应压缩空气的入口流体连通并用于由来自所述入口的压缩空气流产生驱动空气射流，并且将所述驱动空气射流引导进入第一段扩展喷嘴中，以便将围绕所述驱动空气射流的体积中的空气夹带到所述射流中，以在所述第一段中在吸入口中产生真空；和

至少一个这种吸入口，其布置成与围绕驱动空气射流的体积流体连接并且与驱动喷嘴和第一段扩展喷嘴之间的射流流体连接，并且布置成使得围绕驱动空气射流的体积中的空气通过所述至少一个吸入口被夹带到射流中，并且使得在所述至少一个吸入口内侧也产生真空；以及

环形驱动喷嘴，所述环形驱动喷嘴与供应压缩空气的入口流体连通并且用于由所述入口的压缩空气流产生驱动空气环，并且将所述驱动空气环引导到所述射流和所夹带的空气上，并且进入出口扩展喷嘴的入口中。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述第一段扩展喷嘴包括发散段，所述第一段扩展喷嘴的所述发散段在穿过所述第一段扩展喷嘴的气流方向上发散。

3.根据前述权利要求中任一项所述的喷射器，其中，所述驱动空气环在所述第一段扩展喷嘴的出口之上被引导。

4.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述第一段的出口包括所述第一段扩展喷嘴的出口和所述环形驱动喷嘴的出口。

5.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述出口扩展喷嘴的入口限定在所述第一段的出口和所述出口扩展喷嘴的所述入口之间的在直径上的阶梯式扩展部。

6.根据权利要求5所述的喷射器，其中，所述第一段扩展喷嘴的出口、所述环形驱动喷嘴的出口、以及在所述第一段的出口和所述出口扩展喷嘴的入口之间的在直径上的阶梯式扩展部沿穿过所述喷射器的气流方向对准。

7.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述驱动空气环在所述出口扩展喷嘴的入口处被引导到所述射流和所夹带的空气上。

8.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述出口扩展喷嘴包括发散段，所述出口扩展喷嘴的所述发散段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上发散。

9.根据权利要求8所述的喷射器，其中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的所述发散段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

10.根据权利要求8所述的喷射器，其中，所述出口扩展喷嘴的所述发散段限定所述发散段的在直径上的阶梯式扩展部。

11.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述出口扩展喷嘴包括收敛段，所述出口扩展喷嘴的所述收敛段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上收敛。

12.根据权利要求11所述的喷射器，其中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的收敛段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

13.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述出口扩展喷嘴包括直段，所述出口扩展喷嘴的所述直段在穿过所述出口扩展喷嘴的气流方向上是直的。

14.根据权利要求13所述的喷射器，其中，所述驱动空气环至少在所述出口扩展喷嘴的所述直段中被引导到所述射流和所夹带的空气上。

15.一种由压缩空气流产生真空的方法，包括：

将压缩空气流供给到驱动喷嘴来产生驱动空气射流；

将所述驱动空气射流引导到第一段扩展喷嘴中；通过将围绕所述驱动空气射流的体积中的空气夹带到所述射流中来产生真空；

将压缩空气流供给到环形驱动喷嘴来产生驱动空气环；以及

将所述驱动空气环引导到所述射流和所夹带的空气上，并且进入出口扩展喷嘴的入口中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述驱动空气环被引导到所述射流和所夹带的空气上，并且进入所述出口扩展喷嘴的入口中，以便使穿过所述第一段扩展喷嘴的所述射流和所夹带的空气加速。

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