CN106912198B - 流体射流喷射设备 - Google Patents

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CN106912198B CN201580034147.5A CN201580034147A CN106912198B CN 106912198 B CN106912198 B CN 106912198B CN 201580034147 A CN201580034147 A CN 201580034147A CN 106912198 B CN106912198 B CN 106912198B
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Abstract

描述了一种用于喷射流体射流的设备(1)，包括管状构件(2)，该管状构件(2)具有至少一个空气进入口(4)和一个空气排出口(5)。此外，设备(1)包括吹风装置(6)，吹风装置(6)位于管状构件(2)内部，用于从进入口(4)吸入空气并且产生从排出口(5)出去的气流；吹风装置(6)包括驱动单元(7)和连接至驱动单元(7)的空气移动构件(8)。该设备(1)还包括装置(11)，装置(11)具有至少一个流体输送喷嘴(12)和连接至输送喷嘴(12)的空气压缩结构(13)。更具体地，驱动单元(7)被连接至空气压缩结构(13)，以使空气压缩结构(13)动作，并且驱动单元(7)和空气压缩结构(13)均位于容器(16)内部。

Description

流体射流喷射设备
技术领域
本发明涉及一种用于排放流体射流的设备。优选地，本发明涉及用于产生人造雪的设备(公知术语“雪炮”)的技术领域。
然而，本发明还可以涉及包括喷射流体射流的其他领域，例如，用于减少有害物质，用于减少灰尘，用于冷却一定区域或一定体积的空气，用于减轻爆炸的影响，或用于本文未明确描述的其他应用。
为使描述简单，下面参考优选实施例，其中用于喷射流体射流的设备是雪炮。
背景技术
根据现有技术，雪炮包括具有进入口和排出口的管状构件。过渡区被限定在管状构件内部，管状构件内部通过进入口和排出口与外部流体连通。
此外，吹风装置通常被安装在管状构件内部，用于从进入口吸入空气并且产生通过排出口出去的气流。
更具体地，吹风装置包括马达和连接至马达的风扇。此外，雪炮包括位于炮机的排出口周围的装置，用于朝向气流输送流体。
该装置包括多个流体输送喷嘴和空气压缩机，空气压缩机由马达驱动并且连接至输送喷嘴，用于将流体与压缩空气混合。更详细地，这些输送喷嘴是成核喷嘴。如在雪炮领域中已知的，成核喷嘴产生水滴和压缩空气的混合物，该混合物与外部冷空气接触，经历膨胀和冷冻过程。
因此，雪炮包括两个电动马达：用于操作吹风装置的风扇的马达和压缩机的马达。可替代地，每个炮机由集中系统供给，该集中系统被配置成用于将压缩空气送入每个炮机(从而每个炮机不需要用于压缩机的马达)。在此情况下，存在单个马达驱动的空气压缩机，其位于炮机的下游并通过适合的压缩空气分配导管连接至每个炮机。然而，该集中空气分配系统制造复杂(必须将导管接入每个炮机)，而且非常昂贵。
为了优化耗电量，如专利申请DE4131857中所述，存在现有技术空气方案，其中压缩机由风扇的马达驱动并且位于炮机内部风扇附近(因此，仅有单个电动马达)。换句话说，压缩机位于管状构件内部风扇的马达旁边并且由连接轴机械地连接至风扇的马达。
然而，该现有技术具有一些缺点。
主要缺点与以下事实有关，压缩机产生热量(由于压缩空气的物理过程)，热量分散在管状构件内部，至少部分加热被设计成产生雪花的气流。
因此，由压缩机产生的热量干扰与气流有关的热平衡。另外，基于该现有技术，不可能控制管状构件内部的热量的散发，以尽可能少干扰内部热平衡。
发明目的
在该情况下，本发明的目的是提供一种克服了上述缺点的用于喷射流体射流的设备。
特别地，本发明的目的是提供一种用于喷射流体射流的设备，该设备具有由风扇的马达驱动的空气压缩机，使用时，减少了空气压缩过程中的热量。
本发明的另一个目的是提供一种用于喷射流体射流的设备，该设备具有由风扇的马达驱动的空气压缩机，减少了对气流的热干扰。
所指出的目的实质上由所附权利要求所述的用于喷射流体射流的设备实现。
附图说明
通过附图所示的用于喷射流体射流的设备的几个优选的但非排他性的实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点更加明显，其中：
图1示出根据本发明的流体射流喷射设备的部分透明的侧视图；和
图2示出图1的设备的可替代实施例的部分透明的侧视图。
具体实施方式
参考附图，标号1整体上表示根据本发明的用于喷射流体射流的设备1。如上所述，在优选实施例中，用于喷射流体射流的设备1是雪炮。
优选地，设备1包括管状构件2，管状构件2在相对的空气进入口4和相对的空气排出口5之间沿相应的主延伸方向3延伸。
另外，设备1包括位于管状构件2内部的吹风装置6，以从进入口4吸入空气并且产生通过排出口5出去的气流。换句话说，吹风装置6在管状构件2内部产生从进入口4传送至排出口5并且从排出口5朝向外部环境传送的气流。
更具体地，吹风装置6包括驱动单元7和连接至驱动单元7的空气移动构件8。优选地，驱动单元7是电动马达，空气移动构件8是风扇。更详细地，风扇绕实质上平行于管状构件2的主延伸方向3的轴线旋转。
换句话说，驱动单元7和空气移动构件8沿管状构件2的主延伸方向3设置。优选地，驱动单元7和空气移动构件8沿管状构件2的主延伸方向3排列。
在附图所示的优选实施例中，空气移动构件8比驱动单元7更靠近进入口4。然而，在附图中未示出的可替代实施例中，驱动单元7比空气移动构件8更靠近进入口4。在该可替代实施例的变型中，驱动单元7位于进入口4的外部。
在任何情况下，空气移动构件8优选通过旋转轴9连接至驱动单元7。
此外，设备1包括连接在管状构件2的内表面和驱动单元7之间的内部支撑结构10，以将驱动单元7支撑在管状构件2内部。
另外，设备1包括用于朝向气流输送流体的装置11。优选地，装置11位于排出口5处。特别地，装置11包括至少一个流体输送喷嘴12。优选地，装置11包括位于排出口5周围的多个流体输送喷嘴12。更具体地，在设备1用作雪炮的优选情况下，装置11包括成核输送喷嘴12和雾化输送喷嘴12。
更详细地，输送喷嘴12可以位于管状构件2的外部(连接至管状构件2的外表面)或管状构件2的内部。可替代地，一些输送嘴嘴12位于管状构件2的外部，而其他输送喷嘴12位于管状构件2内部。优选地，成核输送喷嘴12位于管状构件2内部(下文将更详细地说明)，而雾化输送喷嘴12位于排出口5处。
此外，装置11包括空气压缩结构13，空气压缩结构13连接至输送喷嘴，用于混合流体和压缩空气。详细地，流体输送装置11包括用于将来自空气压缩结构13的压缩空气送至输送喷嘴12的导管14。优选地，空气压缩结构13连接至多个输送喷嘴12。甚至更优选地，空气压缩结构13连接至成核输送喷嘴12。
应当注意的是，压缩结构13本身不是机动的。换句话说，压缩结构13不包括马达。再换句话说，压缩结构13包括被设计成压缩空气的一组非机动装置。例如，压缩结构13可以是体积型，其中压缩由预设的机械运动提供，压缩结构13可以是动力型，其中压缩通过可以施加给空气的速度实现，或者压缩结构13是本文未明确说明的另一种类型。
更具体地，驱动单元7被机械地连接至空气压缩结构13，用于使空气压缩结构13工作，使得空气移动构件8和空气压缩结构13由驱动单元7驱动。换句话说，驱动单元7使空气压缩结构13和空气移动构件8运动。再换句话说，空气移动构件8和空气压缩结构13由同一个驱动单元7驱动。如上所述，驱动单元7包括单个电动马达。
还应当注意的是，空气压缩结构13在管状构件2内部位于驱动单元7处。更具体地，吹风装置6包括驱动传动装置15，驱动传动装置15被连接在驱动单元7和空气移动构件8和空气压缩结构13之间，用于驱动它们。更详细地，驱动传动装置15包括旋转轴9，旋转轴9由驱动单元7驱动运动并且被连接至空气移动构件8和空气压缩结构13。
换句话说，驱动单元7、空气移动构件8和空气压缩结构13沿旋转轴9设置。再换句话说，驱动单元7、空气移动构件8和空气压缩结构13沿管状构件2的主延伸方向3排列。
这样，有利地，可以使用单个电动马达，用于使压缩结构13和空气移动构件8都运动。
更具体地，吹风装置6包括位于管状构件2内部的容器16。容器16由位于管状构件2的内表面和容器16之间的内部支撑结构10支撑。
如上所述，在优选实施例中，位于管状构件2内部的成核输送喷嘴12被连接至容器16(优选地在下文所述的渐缩部分上)并且面向朝向排出口5移动的气流。
根据本发明，容器16限定了内腔22，驱动单元7的至少一部分和压缩结构13的至少一部分位于内腔22内部。
有利地，容器16具有外表面23，外表面23被成形为将气流朝向排出口5引导。更具体地，外表面23的外部形状沿从空气进入口4至空气排出口5的方向至少部分实质上是渐缩的，从而在外表面23和管状构件2之间限定扩散器。
这样，容器16便于使空气流通从而有利于气流的流动，防止空气直接冲击驱动单元7和压缩结构13(另一方面，如现有技术专利文件DE4131857所示)。
优选地，容器16的外表面23的外部形状是尖顶形。
更详细地，管状构件2的最靠近排出口5的部分沿排出口5的方向渐缩的。有利地，管状构件2的这种形状与容器16的外部形状相符，使得在到达管状构件2的排出口5之前，气流的体积不会膨胀。
应当注意的是，压缩结构13的至少一部分直接暴露于由吹风装置6产生的气流，从而冷却压缩结构13。换句话说，容器16包括将由吹风装置6产生的气流朝向压缩结构13导向的装置。
在图1所示的第一实施例中，气流导向装置至少包括在内腔22和管状构件2之间的贯通开口26，突出部分通过该贯通开口26插入，使得突出部分朝向管状构件2内部突出。更具体地，压缩结构13具有从容器16朝向管状构件2内部突出的部分24，以直接暴露于由吹风装置6产生的气流，从而冷却压缩结构13。甚至更具体地，突出部分通过容器的贯通开口26插入，从而朝向管状构件突出。
优选地，压缩结构13包括至少一个头部，其内部限定了相应的压缩腔室，在压缩腔室中，空气被压缩。头部25的至少一部分限定了压缩结构3的突出部分24。
换句话说，头部25插入贯通开口26，使得头部25朝向管状构件2内部突出，以暴露于气流，从而在使用时，被气流冷却。
在图1的实施例中，压缩结构13包括两个头部25，每个头部25通过相应的开口插入。换句话说，在图1中，容器16具有两个贯通开口，头部25分别通过贯通开口插入。
可替代地，压缩结构13可以包括更多个头部25，因此，容器可以具有更多个贯通开口26。
在任何情况下，容器16上的贯通开口26的数目与暴露于气流的突出部分24(头部25)的数目相等。
在图2所示的第二实施例中，气流导向装置包括至少一个通孔17，用于使部分气流朝向容器16内部循环，从而，在使用时，冷却压缩结构13。换句话说，由吹风装置6产生的气流的一部分通过通孔17进入容器16，用于冷却压缩结构13。
优选地，容器16具有多个通孔17，从而增加导向容器16内部的气流的量。此外，容器16具有更靠近进入口4的至少一个进入通孔17a和更靠近排出口5的至少一个排出通孔17b。优选地，进入通孔17a具有相对于主延伸方向3的实质上横向延伸部(成角度的)，并且至少部分面向吹风装置6，从而接收来自吹风装置6的气流。
如上所述，容器16具有更靠近进入口4的多个进入通孔17a。而排出通孔17b位于由容器16限定的突鼻部(nose-piece)的尖端处。有利地，进入通孔17a和排出通孔17b在容器16内部形成气流，用于冷却压缩结构13。
在第二实施例中，空气压缩结构13优选地全部位于容器16内部。
在附图中未示出的第三实施例中，气流导向装置包括如上所述的图1所示的和图2所示的部分，并且将这些部分全部并入下文。换句话说，在第三实施例中，气流导向装置包括贯通开口26和至少一个通孔17，突出部分通过贯通开口26插入，至少一个通孔17用于使部分气流朝向容器16内部循环。
此外，如上所述，流体输送装置11包括用于将来自空气压缩结构13的压缩空气送至输送喷嘴12的导管14。
有利地，该导管14至少部分位于管状构件2外部，从而冷却存在于管状构件2内部的压缩空气。换句话说，导管14从压缩结构13朝向管状构件2外部径向延伸并且从管状构件2外部朝向输送喷嘴12延伸。
优选地如附图所示，导管14至少部分位于进入口4处，使用时，导管14受到进入管状构件2的进气流的冲击。更具体地，导管14包括位于进入口4周围的相对中间的部分18，从而受到进入管状构件2的进气流的冲击。优选地，中间部分18具有上翻的U-形形状，该U-形形状的两端分别通过导管14连接至压缩结构13和输送喷嘴12。
此外，用于输送流体的装置11包括排放阀20，排放阀20与导管14连通设置，用于排放导管14内部的冷凝液。更具体地，排放阀20位于中间部分18的更靠近地面100的区域中。优选地，导管14的从空气压缩结构13延伸至中间部分18的部分在靠近排放阀20的位置处连接至中间部分18。
在任何情况下，排放阀20优选是自动的，可以包括内部加热装置。
还应当注意的是，管状构件2由安置在地面100上的支撑结构21支撑。
本发明的操作直接源于如上所述的内容。
特别地，在使用时，位于管状构件2内部的电动马达使压缩结构13和风扇都运动。实际上，压缩结构13和风扇被连接至旋转轴9，用于接收来自电动马达的运动。
另外，容器16限定了空气动力外表面23，用于使气流流动，同时保护压缩结构13和驱动单元7。另外，用于压缩结构13的突出部分24的贯通开口26的存在或用于使空气进入容器16的通孔17的存在允许压缩结构13被冷却，避免了压缩结构13过热。实际上，部分气流接触压缩结构13，以防止压缩结构13过热。
这样，本发明实现所设定的目的。
更具体地，根据本发明的用于喷射流体射流的设备优化了耗电量。实际上，该设备包括用于使压缩结构和风扇运动的单个马达。同时，由于贯通开口和/或通孔的存在，可以冷却压缩结构，从而避免压缩结构极度过热和对于从雪炮中流出的空气的温度的负面影响。
而且，容器的存在有利于气流在管状构件内部的流动，控制由腔内部的压缩结构产生的部分热量，从而控制对气流的热干扰。
还应当注意的是，本发明相对容易实施，并且实施本发明的成本相对低。

Claims (11)

1.一种流体射流喷射设备(1)，包括：
管状构件(2)，所述管状构件(2)具有至少一个空气进入口(4)和一个空气排出口(5)；
吹风装置(6)，所述吹风装置(6)位于所述管状构件(2)内部，以通过所述进入口(4)吸入空气并且产生通过所述排出口(5)出去的气流；所述吹风装置(6)在所述管状构件(2)内部产生从所述进入口(4)传送至所述排出口(5)并且从所述排出口(5)朝向外部环境传送的气流；所述吹风装置(6)包括驱动单元(7)和连接至所述驱动单元(7)的空气移动构件(8)；
用于朝向所述气流输送流体的装置(11)；所述装置(11)包括至少一个流体输送喷嘴(12)和空气压缩结构(13)，所述空气压缩结构(13)被连接至所述输送喷嘴(12)，以混合所述流体和压缩空气；
所述驱动单元(7)被机械地连接至所述空气压缩结构(13)，以使所述空气压缩结构(13)工作，从而所述吹风装置(6)和所述空气压缩结构(13)由所述驱动单元(7)驱动；
其特征在于，所述吹风装置(6)包括容器(16)，所述容器(16)限定了内腔(22)并且位于所述管状构件(2)内部；所述容器(16)具有外表面(23)，所述外表面(23)被成形为将气流导向所述排出口(5)；所述驱动单元(7)的至少一部分和所述压缩结构(13)的至少一部分位于所述容器(16)的所述内腔(22)中；所述压缩结构(13)的至少一部分直接暴露于由所述吹风装置(6)产生的气流，从而冷却所述压缩结构(13)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述压缩结构(13)具有从所述容器(16)朝向所述管状构件(2)内部突出的部分(24)，以直接暴露于由所述吹风装置(6)产生的气流，从而冷却所述压缩结构(13)。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述压缩结构(13)包括至少一个头部(25)，所述头部(25)内部限定了相应的压缩腔室，在所述压缩腔室中，空气被压缩；所述头部(25)的至少一部分限定了所述压缩结构(3)的所述突出部分(24)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述容器(16)具有至少一个通孔(17)，所述至少一个通孔(17)允许部分气流朝向所述容器(16)的所述内腔(22)循环，使得在使用时，所述压缩结构(13)暴露于由所述吹风装置(6)产生的气流，以冷却所述压缩结构(13)。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述容器(16)具有更靠近所述进入口(4)的至少一个进入通孔(17a)和更靠近所述排出口(5)的至少一个出气通孔(17b)，从而限定用于从所述进入通孔(17a)朝向所述容器(16)的所述内腔(22)的部分气流的出口。
6.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述空气压缩结构(13)全部位于所述容器(16)内部。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述外表面(23)的外部形状沿从所述空气进入口(4)至所述空气排出口(5)的方向至少部分实质上是渐缩的，从而在所述外表面(23)和所述管状构件(2)之间限定扩散器。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，实质上是渐缩的外部形状是尖顶形。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述流体输送装置(11)包括用于将来自所述空气压缩结构(13)的压缩空气送至所述输送喷嘴(12)的导管(14)；所述导管(14)至少部分位于所述进入口(4)处，从而促进所述导管(14)的冷却。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述流体输送喷嘴(12)是成核喷嘴。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的流体射流喷射设备(1)的用途，用于产生人造雪。
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