CN107614117B - 吹嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有大致呈抛物线形的吹风端的喷嘴，其可以将环境气体夹带到输出气流中。设置了多个出口以减少气流内的湍流。大致呈抛物线形的吹风端在与吹风轴同轴的顶点处会聚。在顶点处设置中央出口以产生核心气流。第一出口围绕中央出口。第二出口围绕第一出口且朝向吹风轴向内倾斜。可以提供翅片和/或另外的出口。

Description

吹嘴
技术领域
本发明涉及喷嘴领域。更具体地，本发明涉及一种用于加压气体的吹嘴。
背景技术
吹嘴(Blowing nozzle)广泛应用于各个行业的大量应用中。例如，从吹嘴排出的压缩空气和其他气体常用于冷却、清洁、干燥、液体吹出、物料输送、排出、和分拣任务。
虽然有时可以使用开管来排出压缩气体，但使用喷嘴通常有利于降低噪音、减少能量损耗并提升工人的安全性。本领域中有各种各样的吹嘴。
在许多应用中，吹嘴必须提供最小力以实现其功能。例如，在冷却、清洁、或干燥应用中，吹嘴需要施加足够的力以到达其预定的目标。在液体吹送、物料输送、排出、或分拣任务中，由喷嘴产生的气流应具有足以移动所涉材料的力。对于许多喷嘴来说，可以通过在增大的压力下供应压缩气体来增大力。
吹嘴的常见问题是气体消耗。压缩空气或其他气体以供应吹嘴需要能量，因此减少气体消耗通常意味着节能，这反过来又降低了运营成本。然而，气体消耗的减少通常伴随着喷嘴所产生的力的减小。
“空气放大”喷嘴通过使用柯恩达效应(Coanda effect)将环境空气夹带到喷嘴产生的气流中来解决气体消耗的问题。“空气放大”喷嘴可以放大喷嘴产生的气流。在一些情况下，通过柯恩达效应可以将流速放大多达25倍。然而，就夹带到喷嘴的输出气流中的环境气体量而言，需要持续提高效率。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种吹嘴，其可以有效地将环境气体夹带到输出气流中，以减少其操作中消耗的压缩气体的量。
本发明的另一个目的在于提供一种喷嘴，其在给定的供应压力下产生更大的力。
本发明提供了一种用于吹送压缩气体的喷嘴。该喷嘴包括细长的喷嘴体。该喷嘴体包括供应端和大致呈抛物线形的吹风端。该供应端用于接收压缩气体的供应，该吹风端用于沿着吹风轴吹送压缩气体。吹风端在与吹风轴同轴的顶点处会聚。吹风端包括用于在顶点处产生核心气流的中央出口。
吹风端还包括至少三个第一出口。该三个第一出口设置于距吹风轴第一半径处。三个第一出口与吹风轴基本平行并且围绕核心气流。在一些实施例中，第一出口的直径小于中央出口的直径。在一些实施例中，第一出口的总排放面积大于上述中央出口的排放面积。
吹风端还包括距吹风轴第二半径处的至少三个第二出口。第二半径大于第一半径。第二出口的直径小于第一出口的直径。在一些实施例中，第二出口的总排放面积小于第一出口的总排放面积。在另外的实施例中，第二出口相对于第一出口有偏移。
第二出口朝向吹风轴向内倾斜，倾斜的角度优选地在0.25度至5度之间。在一些实施例中，向内倾斜的角度为约0.5度、约1度、约1.5度、或约2度。孔轻微的向内倾斜可以促使在第一出口和中央出口处形成更为层流的模式，这又防止了湍流(会减小喷嘴施加的力)的发生。
由于这种布置，第一出口从第二出口吸取气体，第二出口又沿着喷嘴的基本上呈抛物线形的表面吸取环境气体。中央出口又可以将空气从第一出口吸入吹风轴。
在一些实施例中，喷嘴还包括至少六个翅片。该至少六个翅片平行于吹风轴，并且沿着吹风端从细长的喷嘴体向外延伸。这些翅片被认为提供了附加表面，在该附加表面上，通过柯恩达效应来夹带环境气体。在一些实施例中，每个第二出口都设置于至少六个翅片中的一对翅片之间，以提高环境气体被第二出口夹带到气流中的速率。
本发明还可以包括在第一出口和第二出口之间或超出第二出口的附加出口环，该附加出口环设置于距吹风轴有不同径向距离且距顶点有不同纵向距离处。这些环被认为以类似步骤的方式(step like manner)为喷嘴的气流提供额外的放大，从喷嘴的周边朝着中心吹风轴移动。出口的相对大小和相对位置的变化被认为会增强这种效果。
在一个实施例中，喷嘴包括设置在距吹风轴第三半径处的至少三个第三出口。第三半径大于第一半径且小于第二半径。第三出口的直径大于第一出口的直径。在一些实施例中，第三出口的总排放面积大于第一出口的总排放面积。在另外的实施例中，第三出口相对于第一出口有偏移。
在一些实施例中，喷嘴包括设置在第一半径上并相对于第一出口偏移的至少三个另外的出口。另外的出口的直径大于第一出口的直径和第三出口的直径且小于中央出口的直径。在一些实施例中，另外的出口的总排放面积大于第一出口的总排放面积。
在另外的实施例中，喷嘴包括设置在距吹风轴第四半径处的至少三个第四出口。第四半径大于第二半径。第四出口的直径大于第二出口的直径。在一些实施例中，第四出口的总排放面积大于第二出口的总排放面积。在另外的实施例中，第三出口相对于第二出口偏移。
在一些实施例中，第二出口位于距顶点第二距离处，其中，第二距离大于第一距离。在另外的实施例中，第三出口位于距顶点第三距离处，其中，第三距离小于第二距离且大于第一距离。在另外的实施例中，第四出口位于距顶点第四距离处，其中，第四距离大于第一距离。
在一些实施例中，吹风端包括多个截锥段(conical frustum segment，又称锥形截头)，截锥段具有朝向顶点的递增的开口角度。在其它实施例中，吹风端是抛物面。
在另一个广泛的方面，本发明包括一种从喷嘴产生沿吹风轴的压缩气体流的方法。该喷嘴具有大致呈抛物线形的吹风端，该吹风端在与吹风轴同轴的顶点处会聚。该方法包括以下步骤：(a)将压缩气体供应到喷嘴的入口，(b)从喷嘴的吹风端的顶点处的中央出口排出核心气流，(c)从吹风端排出围绕核心流的同心第一气流，第一气流具有比核心流更高的压力，以及(d)从吹风端排出围绕第一气流的同心第二气流，第二气流朝吹风轴向内倾斜并且具有比第一气流更高的压力。
在另一个实施例中，本发明提供了一种方法，该方法还包括排出同心第三气流，第三气流围绕第一气流并被第二气流围绕，并且第三气流具有比第一气流和第二气流低的压力。
在另一个实施例中，本发明提供了一种方法，该方法还包括排出第四气流，第四气流围绕第二气流，并且第四气流具有比第二气流低的压力。
在又一个实施例中，本发明提供了一种方法，其中，喷嘴还包括至少六个翅片，该翅片基本上平行于吹风轴并且从靠近第二气流或第四气流的细长喷嘴体向外延伸。
附图说明
图1和图2分别是根据本发明实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图3-7分别是图1-2中描绘的喷嘴的俯视图(图3)、侧视图(图4)、截面图(图5)、旋转侧视图(图6)、和仰视图(图7)。
图8-9分别是根据本发明第二实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图10-14分别是图8-9中描绘的喷嘴的俯视图(图10)、侧视图(图11)、截面图(图12)、旋转侧视图(图13)、和仰视图(图14)。
图15-16分别是根据本发明第三实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图17-21分别是图15-16中描绘的喷嘴的俯视图(图17)、侧视图(图18)、截面图(图19)、旋转侧视图(图20)、和仰视图(图21)。
图22-23分别是根据本发明第四实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图24-28分别是图22-23中描绘的喷嘴的俯视图(图24)、侧视图(图25)、截面图(图26)、旋转侧视图(图27)、和仰视图(图28)。
图29-30分别是根据本发明第五实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图31-35分别是图29-30中描绘的喷嘴的俯视图(图31)、侧视图(图32)、截面图(图33)、旋转侧视图(图34)、和仰视图(图35)。
图36-37分别是根据本发明第六实施例的喷嘴的顶部透视图和底部透视图。
图38-42分别是图31-35中描绘的喷嘴的俯视图(图38)、侧视图(图39)、截面图(图40)、旋转侧视图(图41)、和仰视图(图42)。
具体实施方式
以下将参考上述附图说明本发明的各个实例，其中，仅通过举例的方式示出所设想的本发明的各种实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的喷嘴100。一般来说，喷嘴100包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110具有吹风端120和供应端130。吹风端120上设有一系列的出口140、142、和146，用于沿着吹风轴112(见图5)产生压缩气体流。供应端130上设有入口132，用于向喷嘴100供应压缩气体。
图2中示出了供应端130及其入口132。入口132可通过本领域已知的适于特定应用的各种合适的方式连接到压缩气体源，诸如通过NPT配件、BSP配件、螺纹管、紧固件、焊接、溶剂焊接、焊合、钎焊、压缩配件、火炬配件、法兰配件、机械配件、开槽管件、卷曲配件、或冲压件。在本实施例中，入口是0.25”NPT连接器。可将各种压缩气体供应到入口132，压缩气体包括压缩空气和惰性气体(如氮气)。供气压力小于250psi是优选的，但是，可以使用各种供气压力。
吹风端120大致呈抛物线形并且在位于吹风轴112上的顶点122处会聚。图1所示的实施例中，吹风端120是抛物面(即，由抛物线沿着中心轴旋转产生的三维形状)。在其他实施例中，吹风端120的形状不太完美(但基本上仍然呈抛物线状)，例如可以是逐渐会聚在顶点122的一系列锥形台(见图13)。
因此，吹风端120提供了一个表面，在该表面上，可以通过柯恩达效应将诸如环境室内空气等的环境气体从喷嘴100的周边夹带到顶点122。抛物线形(或基本上呈抛物线形)的吹风端120被认为可以提高喷嘴100夹带环境气体的效率，从而放大了沿吹风轴112的气流。
从图5和图7可以看出，在吹风端120的顶点122处设置有中央出口140。操作中，中央出口140沿吹风轴112产生核心气流。
从图7可以看出，沿距吹风轴112第一半径(r1)处设有至少三个第一出口142。从图6可以看出，将三个第一出口142设置在距顶点122的第一距离(d1)处。图1所示的喷嘴100具有三个第一出口142。在其他实施例中，特别是在喷嘴体110的总直径增加的情况下，第一出口142的数量可以增加到三个以上。
从图3可以看出，图1至图7的喷嘴100中的每个第一出口142的直径都小于中央出口140的直径。该实施例中，第一出口的直径比中央出口140的直径小约12％。然而，由于存在三个第一出口142，所以多个第一出口142的总排放面积仍然大于中央出口140的排放面积。
第一出口142大致平行于吹风轴11。第一出口142的输出围绕着中央出口140产生的核心气流。这被认为有效地增加了由中央出口140产生的核心气流的直径和体积。与仅通过等量增加单个中央出口140的排放面积相比，这种布置还可以提供更多层流的输出流。
在距吹风轴112第二半径(r2)处还设置有至少三个第二出口146(见图7)。第二半径(r2)大于第一半径(r1)。该实施例中，第二半径(r2)比第一半径(r1)大约24％。从图6可以看出，该实施例中的三个第二出口146位于距顶点122第二距离(d2)处。第二距离(d2)大于第一距离(d1)。
第二出口146的直径也小于第一出口142的直径。在该实施例中，第二出口146的直径比第一出口142的直径小约15％。在图1所示的实施例中，第二出口146的总排放面积小于第一出口142的总排放面积。
如图5中更好地所示，第二出口146朝吹风轴112向内倾斜一个角度。在该实施例中，该角度(θ)约为0.5度。在其他实施例中，取决于具体应用，角度(θ)的大小可在0.25度和5度之间。特定角度(θ)包括约0.5度、约1.0度、约1.5度、或约2度。
第二出口146的结构有助于集中第一出口142和中央出口140的输出。例如，第二出口146的直径的减小增加了第二出口146的输出的相对压力，且第二出口146的向内倾斜被认为可以抵制压缩气体逸出第一出口142和中央出口140并以锥形方式向外扩散的趋势。在一些应用中，这可能会导致来自喷嘴100的更多层流，而这又可能增加喷嘴100对给定供气压力施加的力的量。第二出口146的向内倾斜还被认为有助于将环境气体夹带到由中央出口140和/或第一出口142产生的核心气流中，从而减少喷嘴100对压缩气体的消耗。
在不承诺某一特定理论的情况下，从中央出口140到第一出口142再到第二出口146的出口直径逐渐减小还被认为可以增加环境气体被夹带到喷嘴100的气流中的速率。更具体地，在喷嘴中心处的较低压力/较大体积的流可以有助于将来自喷嘴周边的环境气体传送到吹风轴112处的核心气流中。
在图1所示的实施例中，第一出口142和第二出口146基本呈径向对称并相对于彼此偏移。这样得到的依次偏移排布允许由第二出口146产生的气流与上述第一出口142之间的空间相互作用。在不承诺任何特定理论的情况下，连续地偏移出口环可以有助于将环境气体引入由中央出口140和/或第一出口142产生的核心气流中，从而减少压缩气体的消耗。
在一些实施例中，喷嘴还可以包括翅片150。在图1所示的实施例中，喷嘴100设有六个翅片150。当存在翅片150时，翅片150基本上平行于吹风轴112并沿着吹风端120的表面从喷嘴体110向外延伸。翅片150被认为可以提供附加表面152。在该附加表面152中，环境气体可以经由柯恩达效应行进，这可以增加夹带到喷嘴100的输出流中的环境气体的量。在一些实施例中，第二出口146位于翅片150之间，这可以增加夹带环境气体的速率。
在一些实施例中，如图1所示的实施例，特别是当希望防止人或物体接触或可能阻塞喷嘴100的出口140、142、146时，翅片150可以延伸超过顶点122。
在操作中，根据本发明的喷嘴的入口132连接到压缩气体源。然后，压缩气体从出口喷出以形成气流。诸如室内空气的环境气体被夹带到喷嘴的气流中，这增加了从喷嘴排出的气流量。在一些应用中，出口的布置和角度也可以提供更多的层流，从而在给定的距离和给定的供给压力下产生更大的力。
可以对上述喷嘴100进行多种改变。
图8至图14示出了根据本发明第二实施例的喷嘴200。一般来说，喷嘴200包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110包括吹风端120和供应端130。喷嘴200的吹风端120基本上呈抛物线形。在吹风端120设有一系列出口140、142、244、146、和248(见图10)，出口用于沿吹风轴112产生压缩气体流(见图12)。在供应端130上设有入口132，用于将压缩气体供应到喷嘴200。在本实施例中，入口132是0.5”NPT连接器。
类似于图1至图7中的喷嘴100，图8至图14中的喷嘴200具有中央出口140、第一出口142、以及第二出口146。中央出口140在顶点122处。第一出口142以第一距离(d1)和第一半径(d1)围绕中央出口布置。第二出口146以第二距离(d2)和第二半径(r2)位于第一出口的下方。这些特征中的每一个特征都类似于在上述喷嘴100中描述的特征。
在本实施例中，第一出口142的直径比中央出口140的直径小约24％，并且第二出口146的直径比第一出口142的直径小约31％。同样地，第二半径(r2)大约是第一半径(r1)的两倍。第二出口146以1.0度的角度(θ)向内倾斜。本实施例中也存在翅片150，翅片150的表面152延伸超出喷嘴200的顶点122。
与图1至图7中的喷嘴100不同，图8至图14中的喷嘴200具有两组额外的出口，这里称为第三出口244和第四出口248。
从图14可以看出，至少三个第三出口244位于距吹风轴112第三半径(r3)处。第三半径(r3)大于第一半径(r1)且小于第二半径(r2)。在该实施例中，第三半径(r3)比第一半径(r1)大约44％，第二半径(r2)比第三半径(r3)大约33％。如图13所示，第三出口位于距顶点122第三距离(d3)处。第三距离(d3)大于第一距离(d1)且小于第二距离(d2)。这样就得到了一种同心布置，其中，第三出口244位于第一出口和第二出口之间。
尽管从吹风轴112到喷嘴200的周边，出口尺寸仍然总体减小，但是第三出口244的直径大于第一出口142的直径。在本实施例中，第三出口244的直径比第一出口142的直径大约13％。这里，第三出口244基本上平行于吹风轴112，并且第三出口244的总排放面积大于第一出口142的总排放面积。
在本实施例中，还提供了至少三个第四出口248。第四出口位于距吹风轴112第四半径(r4)处。第四半径(r4)大于第二半径(r2)。在本实施例中，第四半径(r4)比第二半径(r2)大约33％。类似地，第四出口位于距顶点122第四距离(d4)处。第四距离(d4)大于第二距离(d2)。这样就得到了一种同心布置，其中，第四出口248位于第二出口146的外部。
同样，尽管从吹风轴112到喷嘴200的周边，出口尺寸仍然总体减小，但是第四出口248的直径大于第二出口146的直径。在本实施例中，第四出口248的直径比第二出口146的直径大约27％。这里，第四出口248基本上平行于吹风轴112，并且第四出口248的总排放面积大于第二出口146的总排放面积。
在不承诺某一特定理论的情况下，将第三出口244和第四出口248引入喷嘴200被认为增加了将环境气体夹带到由喷嘴200产生的气流中的速率。更具体地，额外的第三出口244和第四出口248被认为朝向吹风轴112分段地吸入环境气体，其中，每个出口环以类似步骤的方式(例如，第四出口到第二出口到第三出口到第一出口再到中央出口)连续地将气体转移到靠近顶点122的出口环。因此，每一步都减小了到顶点122的距离以及到吹风轴112的半径。出口直径的变化被认为增强了这种效果。
在图8至图14所示的喷嘴200中，第一出口142、第三出口244、第二出口146、和第四出口248相对于彼此偏移，使得每个出口都位于先前两个出口之间的半途，即内圈。1/2顺序偏移是优选的。然而，也考虑各种其它形式的偏移，包括1/3偏移和1/4偏移。
图15至图21示出了根据本发明第三实施例的喷嘴300。在本实施例中，省略了第四出口248。
一般来说，喷嘴300包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110包括吹风端120和供应端130。喷嘴300的吹风端120基本上呈抛物线形。在吹风端120上设有一系列的出口140、142、244、和146(见图17)，用于沿吹风轴112产生压缩气体流(见图19)。供应端130上设置有入口132，用于将压缩气体供应到喷嘴300。在本实施例中，入口132是0.75”NPT连接器。
与上述喷嘴100和喷嘴200一样，图15至图21中的喷嘴300具有中央出口140、第一出口142、以及第二出口146。中央出口140设置在顶点122处。第一出口142以第一距离(d1)和第一半径(r1)围绕中央出口布置。第二出口146以第二距离(d2)和第二半径(r2)位于第一出口的下方。这些特征中的每一个特征都类似于针对上述喷嘴100描述的特征。
在本实施例中，第一出口142的直径比中央出口140的直径小约19％。第二出口146的直径比第一出口142的直径小约23％。同样地，第二半径(r2)大约是第一半径(r1)的2.7倍。第二出口146以1.0度的角度(θ)向内倾斜。在本实施例中也存在翅片150。翅片150的表面152延伸超出喷嘴300的顶点122。
还提供了第三出口244，其大体上类似于上述图8至图14中针对喷嘴200描述的出口。在本实施例中，第三半径(r3)比第一半径(r1)大约7％，第二半径(r2)大约是第三半径(r3)的1.6倍。第三出口244的直径也大于第一出口142的直径，此种情况下，大约为8％。
图22至图28示出了根据本发明第四实施例的喷嘴400。在本实施例中，在另一个半径(rf)上设有三个另外的出口443。在本实施例中，另一个半径(rf)等于第一半径(r1)。此外，第二出口146和第四出口248均位于翅片对150之间。
一般来说，喷嘴400包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110包括吹风端120和供应端130。喷嘴400的吹风端120基本上呈抛物线形。在吹风端120上设有一系列出口140、142、443、146、和248(见图24)，用于沿吹风轴112产生压缩气体流(见图26)。供应端130上设置有入口132，用于将压缩气体供应到喷嘴400。在本实施例中，入口132是1”NPT连接器。
与上述喷嘴100、喷嘴200、及喷嘴300一样，图22至图28中的喷嘴400具有中央出口140、第一出口142、以及第二出口146。中央出口140设置在顶点122处。第一出口142以第一距离(d1)和第一半径(r1)围绕中央出口布置。第二出口146以第二距离(d2)和第二半径(r2)位于第一出口的下方。这些特征中的每一个特征都类似于针对上述喷嘴100描述的特征。
在本实施例中，第一出口142的直径比中央出口140的直径小约19％。第二出口146的直径比第一出口142的直径小约12％。同样地，第二半径(r2)大约是第一半径(r1)的1.5倍。第二出口146以1.0度的角度(θ)向内倾斜。本实施例中也存在翅片150。翅片150的表面152延伸超过喷嘴400的顶点122。
如图24和图28所示，本实施例中还提供了一组另外的出口443。这些另外的出口443设置在另一个半径(rf)上。在本实施例中，另一个半径(rf)等于第一半径(r1)。因此，另外的出口443也位于等于第一距离(d1)的另一个距离(df)处。另外的出口443的直径大于第一出口142的直径但仍小于中央出口140的直径。
在本实施例中，存在三个另外的出口443，其直径比第一出口142的直径大约8％但比中央出口140的直径小约14％。在本实施例中，另外的出口443的总排放面积大于第一出口142的总排放面积。这里，另外的出口443也沿着第一半径(r1)布置成径向对称的形式且位于第一出口142之间。
在不承诺某一特定理论的情况下，发明人认为，另外的出口443沿着第一半径(r1)提供额外的气流，这对于适应较大喷嘴400的直径是必需的。尽管在某些情况下可以通过简单地增加适当数量的第一出口142来获得类似的结果，但是，使用直径大于第三出口244的另外的出口443被认为会增加将环境气体夹带到气流中的速率。
在本实施例中，没有第三出口。然而，在本实施例中设置有第四出口248，并且第四出口大体上类似于图8至图14中针对喷嘴200描述的出口。在本实施例中，第四半径(r4)比第二半径(r2)大约17％。第四出口248的直径也大于第二出口146的直径，在该情况下，大约为30％。
第一出口142、另外的出口443、和第四出口248都相对于彼此顺序地偏移，在此种情况下，偏移1/2，并呈现基本的径向对称性。
图29至图35示出了根据本发明第五实施例的喷嘴500。在本实施例中，设有三个第一出口142、三个另外的出口443、三个第三出口244，但是没有设置第四出口248。
一般来说，喷嘴500包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110包括吹风端120和供应端130。喷嘴500的吹风端120基本上呈抛物线形。在吹风端120上设有一系列出口140、142、443、244、和146(见图31)，用于沿吹风轴112产生压缩气体流(见图33)。在供应端130上设置有入口132，用于将压缩气体供应到喷嘴500。本实施例中，入口132是1.25”NPT连接器。
与上文描述的其它喷嘴一样，图29至图35中的喷嘴500具有中央出口140、第一出口142、以及第二出口146。中央出口140在顶点122处。第一出口142以第一距离(d1)和第一半径(r1)围绕中央出口布置。第二出口146以第二距离(d2)和第二半径(r2)位于第一出口的下方。第二出口146以1.0度的角度(θ)朝向吹风轴112向内倾斜。这些特征中的每一个特征都类似于针对上述喷嘴100描述的特征。
与上述喷嘴400一样，本实施例还具有另外的出口443。该另外的出口443设置在另一个半径(rf)和另一个距离(df)处。另一个半径(rf)等于第一半径(r1)，另一个距离(df)等于第一距离(d1)。喷嘴500中的另外的出口443类似于喷嘴400中描述出口。在本实施例中，另外的出口443比第一出口142大约12.5％。与喷嘴400一样，另外的出口443同样以径向对称的方式位于第一出口142之间。
还提供了第三出口244，其类似于上文中针对喷嘴200描述的出口。在喷嘴500中，第三半径(r3)比第一半径(r1)大约50％。第二半径(r2)比第三半径(r3)大约17％。第三出口244的直径也大于第一出口142的直径，在此种情况下，大约为8％。
与其他实施例一样，在喷嘴500的吹风端120上也设置了一组翅片150。在本实施例中，第二出口146和第三出口244位于翅片150之间，这被认为可以增加将环境气体夹带到由喷嘴500排出的气流中的速率。
图36至图41示出了根据本发明第五实施例的喷嘴600。本实施例的大直径使得吹风端120的形状更圆，但仍然基本上呈抛物线形。与其他喷嘴一样，喷嘴600也设有第二出口146，但是在这种情况下，向内倾斜的角度为2.0度。
一般来说，喷嘴600包括细长的喷嘴体110。喷嘴体110包括吹风端120和供应端130。喷嘴600的吹风端120基本上呈抛物线形。在吹风端120上设有一系列出口140、142、443、244、和146(见图38)，用于沿吹风轴112产生压缩气体流(见图40)。入口132设置在供应端130上，用于将压缩气体供应到喷嘴600。在本实施例中，入口132是1.5”NPT连接器。
与上述其它喷嘴一样，图36至图41中的喷嘴600具有中央出口140、第一出口142、以及第二出口146。中央出口140在顶点122处。第一出口142以第一距离(d1)和第一半径(r1)围绕中央出口布置。第二出口146以第二距离(d2)和第二半径(r2)位于第一出口的下方。第二出口146以2.0度的角度(θ)朝着吹风轴112向内倾斜。这些特征中的每一个特征都类似于针对上述喷嘴100描述的特征。
与上述喷嘴400一样，本实施例还具有另外的出口443。该另外的出口443设置在另一个半径(rf)和另一个距离(df)处。另一个半径(rf)等于第一半径(r1)，另一个距离(df)等于第一距离(d1)。喷嘴600中的另外的出口443类似于在喷嘴400中描述的出口。本实施例中，另外的出口443比第一出口142大约10％。与喷嘴400一样，另外的出口443也以径向对称的方式位于第一出口142之间。
还提供了第三出口244，其类似于针对上述喷嘴500描述的出口。在喷嘴600中，第三半径(r3)比第一半径(r1)大约50％，第二半径(r2)比第三半径(r3)大约17％。第三出口244的直径也大于第一出口142的直径，在该情况下，大约为2.5％。
与其他实施例一样，在喷嘴600的吹风端120上也设置了一组翅片150。在该实施例中，第二出口142和第三出口244位于翅片150之间，这被认为可以增大将环境气体夹带到由喷嘴600排出的气流中的速率。
操作时，根据本发明的喷嘴在入口132处连接到压缩气体(例如，空气)源。可以使用各种供气压力，但是，20-40psi和80-120psi之间的供气压力是优选的。然后，压缩气体由出口排出以产生沿吹风轴112的气流。可以如上所述提供多种出口以将环境气体夹带到喷嘴的气流中。出口的位置和角度也可以减少由喷嘴排出的气流的湍流，这可以增加在给定供给压力下以特定距离排出的压力。
根据本发明的吹嘴可以使用各种方法和材料来构造。在一些实施例中，喷嘴是铝块铣削的CNC。在其它实施例中，特别是在铸造之后将出口钻入喷嘴中时，可以使用铸钢形式来降低成本。在另外的其它实施例中，喷嘴可以由铝、钢、黄铜、不锈钢、塑料、锌、或镁-锌合金构成。考虑到本公开，其它合适的构造材料和方法对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
本公开的实施例仅仅是示例。在不脱离本申请的预期范围的情况下，本领域技术人员可以对特定实施例进行改变、修改、和变化。
特别地，可以选择来自上述实施例中的一个或多个的特征来创建由以上未明确描述的特征的子组合组成的替代实施例。此外，可以选择并组合来自一个或多个上述实施例的特征以创建由以上未明确描述的特征的组合组成的替代实施例。适用于这种组合和子组合的特征对于本领域的技术人员在整体回顾本申请时将是显而易见的。本文和所述权利要求中描述的主题旨在覆盖和包含技术上的所有合适变化。

Claims (28)

1.一种用于吹送压缩气体的喷嘴，所述喷嘴包括：
细长的喷嘴体，具有：
供应端，用于接收供应的压缩气体；以及
吹风端，用于沿吹风轴吹送所述压缩气体；所述吹风端在与所述吹风轴同轴的顶点处会聚，且所述吹风端沿所述吹风轴的横截面轮廓大致呈抛物线形；
所述吹风端包括：
中央出口，用于在所述顶点产生核心气流；
至少三个第一出口，设置在距所述吹风轴第一半径处，其中，所述第一出口基本平行于所述吹风轴并且围绕所述核心气流，并且所述第一出口的直径小于所述中央出口的直径；
至少三个第二出口，设置在距所述吹风轴第二半径处，其中，所述第二出口朝向所述吹风轴向内倾斜，并且，所述第二出口的直径小于所述第一出口的直径，所述第二半径大于所述第一半径。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述第一出口的总排放面积大于所述中央出口的排放面积。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述第二出口的总排放面积小于所述第一出口的总排放面积。
4.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述第二出口相对于所述第一出口偏移，使得所述第二出口相对于所述第一出口具有周向的角偏移。
5.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述第二出口相对于所述吹风轴向内倾斜的角度在0.25度至5度之间。
6.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述第二出口相对于所述吹风轴向内倾斜的角度为约0.5度、约1度、约1.5度、或者约2度。
7.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，每个所述第二出口具有一个内表面，所述细长的喷嘴体限定了具有腔室壁的内腔室，并且所述第二出口的所述内表面与所述腔室壁相切。
8.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述喷嘴还包括至少六个翅片，所述至少六个翅片基本上平行于所述吹风轴且沿所述细长的喷嘴体的所述吹风端，从所述细长的喷嘴体向外延伸。
9.根据权利要求8所述的喷嘴，其中，每个所述第二出口都位于所述至少六个翅片中的一对翅片之间。
10.根据权利要求1、2、9中任一项所述的喷嘴，其中，所述吹风端还包括：
至少三个第三出口，设置在距所述吹风轴第三半径处，其中，
所述第三半径大于所述第一半径且小于所述第二半径；以及
所述第三出口的直径大于所述第一出口的直径。
11.根据权利要求10所述的喷嘴，其中，所述第三出口的总排放面积大于所述第一出口的总排放面积。
12.根据权利要求10所述的喷嘴，其中，所述第三出口相对于所述第一出口偏移，使得所述第三出口相对于所述第一出口具有周向的角偏移。
13.根据权利要求10所述的喷嘴，其中，所述吹风端还包括至少三个另外的出口，所述另外的出口布置于所述第一半径上并且从所述第一出口偏移，使得所述另外的出口相对于所述第一出口具有周向的角偏移，其中，所述另外的出口的直径大于所述第一出口的直径和所述第三出口的直径且小于所述中央出口的直径。
14.根据权利要求13所述的喷嘴，其中，所述另外的出口的总排放面积大于所述第一出口的总排放面积。
15.根据权利要求10所述的喷嘴，其中，所述吹风端还包括：
至少三个第四出口，设置在距所述吹风轴第四半径处，其中
所述第四半径大于所述第二半径；以及
所述第四出口的直径大于所述第二出口的直径。
16.根据权利要求15所述的喷嘴，其中，所述第四出口的总排放面积大于所述第二出口的总排放面积。
17.根据权利要求15或16所述的喷嘴，其中，所述第四出口相对于所述第二出口偏移，使得所述第四出口相对于所述第二出口具有周向的角偏移。
18.根据权利要求1、2、9、11-16中任一项所述的喷嘴，其中，所述第一出口位于距所述顶点第一距离处。
19.根据权利要求18所述的喷嘴，其中，所述第二出口位于距所述顶点第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离。
20.根据权利要求10所述的喷嘴，其中，
所述第一出口位于距所述顶点第一距离处；
所述第二出口位于距所述顶点第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离；以及
所述第三出口位于距所述顶点第三距离处，所述第三距离小于所述第二距离且大于所述第一距离。
21.根据权利要求15所述的喷嘴，其中，
所述第一出口位于距所述顶点第一距离处；
所述第二出口位于距所述顶点第二距离处，所述第二距离大于第一距离；
所述第三出口位于距所述顶点第三距离处，所述第三距离小于第二距离且大于所述第一距离；以及
所述第四出口位于距所述顶点第四距离处，所述第四距离大于所述第二距离。
22.根据权利要求1、2、9、11-16、19-21中任一项所述的喷嘴，其中，所述吹风端包括多个截锥段，所述截锥段具有朝向所述顶点的递增的开口角度。
23.根据权利要求1、2、9、11-16、19-21中任一项所述的喷嘴，其中，所述吹风端是回转抛物体。
24.一种沿吹风轴从喷嘴产生压缩气体流的方法，其中，所述喷嘴具有一吹风端，所述吹风端沿所述吹风轴的横截面轮廓大致呈抛物线形，所述吹风端在与所述吹风轴同轴的顶点处会聚，所述方法包括：
将压缩气体供应到所述喷嘴的入口；
从所述喷嘴的所述吹风端的所述顶点处的中央出口排出核心气流；
从所述吹风端排出围绕所述核心气流的同心第一气流，所述第一气流具有比所述核心气流更高的压力；以及
从所述吹风端排出围绕所述第一气流的同心第二气流，所述第二气流朝着所述吹风轴向内倾斜并且具有比所述第一气流更高的压力。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括排出围绕第一气流且被所述第二气流包围的同心第三气流，所述第三气流具有比所述第一气流和所述第二气流更低的压力。
26.根据权利要求24或25所述的方法，还包括排出围绕所述第二气流的附加气流，所述附加气流具有比所述第二气流更低的压力。
27.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述喷嘴还包括至少六个翅片，所述至少六个翅片基本上平行于所述吹风轴并且从靠近所述第二气流的所述吹风端向外延伸。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述喷嘴还包括至少六个翅片，所述至少六个翅片基本上平行于所述吹风轴并且从靠近所述附加气流的所述吹风端向外延伸。
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Granted publication date: 20190621