CN110494655B - 粉末射流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粉末射流泵，该粉末射流泵可有效地产生具有良好分散颗粒的平滑流动气体流。

Description

粉末射流泵
技术领域
本公开整体涉及将细小颗粒引入气体流中，并且更具体地，涉及一种高效粉末射流泵。
背景技术
某些工业过程需要将颗粒物引入气体流中。粉末射流泵(即，适于将粉末夹带到流体中的射流泵)可用于将粉末引入气体流中。粉末射流泵使用原动(加压)流体来诱导抽吸流体(或在粉末射流泵情况下包含粉末的流体)中的流动。这些装置通常用于移动散体或包含固体的流体。由于它们的简便性和稳健性，它们通常理想地适合于此任务。通常，它们没有运动部件。射流泵通常具有混合区域，原动流体和抽吸流体在进入喷嘴之前在该混合区域处会合。虽然喷嘴是射流泵的常见设计特征，但该功能与文丘里泵明显不同，因为压降是通过从原动流体到抽吸流体的能量传递产生的。在真文丘里泵中，抽吸是由喷嘴自身的压降产生的。
粉末射流泵可用于在粉末入口端口处引入粉末并且将其与气体流(例如，空气)混合，然后排放夹带在气体流中的良好分散的粉末颗粒。在一些应用中，后续气体处理装置可导致粉末射流泵出口处的气体流压力(即，背压)过高或波动至高压，从而致使粉末射流泵停止或者反转流动方向。此问题通常通过使用来自粉末射流泵的高输出计示压力的各种设计来克服，但这种高压并非总是期望的。仍然需要能够在相对低的计示压力下有效地操作的粉末射流泵。
发明内容
本公开提供一种显著地节能并且在产生具有良好分散颗粒的平滑流动的气体流时有效的粉末射流泵。该粉末射流泵可向气体/颗粒混合物赋予旋转角动量以改善分散性并抵抗低气体流计示压力(例如，1-10psi)下的附聚。有利地，与现有设计相比，该粉末射流泵对较高背压下的停止具有改善的抗性。
在一个方面，本公开提供一种粉末射流泵，包括：
主体，该主体在第一端部处具有颗粒入口，并且在第二端部处具有出口连接器，该颗粒入口与入口室流体连通；
喷嘴，该喷嘴限定与该室和该出口连接器流体连通的通道，其中该喷嘴包括喷嘴喉部；
至少一个抽吸入口，该至少一个抽吸入口与该室流体连通；
环形充气室，该环形充气室围绕该主体定位，并具有气体入口；和
至少两个射流通道，每个射流通道具有进入该环形充气室的入口开口和在该喷嘴喉部内的出口开口。
如本文所用：
术语“计示压力”是指测量相对于出口压力的压力并且被定义为绝对压力减去出口压力的相对压力测量值；并且
术语“喷嘴喉部”是指喷嘴的最小剖面的区域。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
结合附图考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的示例性粉末射流泵20的透视图；
图2是沿着图1的剖面线2-2截取的粉末射流泵的侧面剖视图；
图2A是图2中的区域2A的放大视图；
图2B是图2中的区域2B的放大透视剖视图；并且
图3是粉末射流泵20的侧视图。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
本公开描述一种用于将颗粒引入气流中的粉末射流泵。
现在参考图1至图3，示例性粉末射流泵20包括主体22，该主体22在第一端部27处具有颗粒入口24并且在第二端部29处具有出口连接器44。颗粒入口24与入口室28流体连通。喷嘴42限定与入口室28和出口连接器44流体连通的通道48。喷嘴42包括喷嘴喉部40。抽吸入口26与入口室28流体连通。围绕主体22定位的环形充气室32有气体入口34。虽然被示出为圆环体，但应当认识到，也可使用实现进给射流通道的技术效果的环形充气室的其它形状(例如，多边形充气室)。中空射流通道52各自具有进入环形充气室32中的相应入口开口56(参见图2B)和位于喷嘴喉部40内的出口开口36。任选的支撑件38增强了粉末射流泵20的结构加固。
在使用中，加压气体(例如，压缩空气)进入气体入口34，继续进入环形充气室32中，并通过射流通道52从环形充气室32引导到设置在入口室28的与颗粒入口24相反的端部处的喷嘴喉部40。喉部40变宽进入喷嘴42中，终止于出口连接器44中。示例性可用气体包括空气、氮气和氩气。也可使用其它气体。
加压气体的典型计示压力是1至10psi(6.9至69kPa)。也可使用其它计示压力。
在图1所示的实施方案中，射流通道52的相应出口开口36在气体流相对于其入口开口56旋转的方向上螺旋推进，但这不是必需的。
优选地，射流通道(其为管)的内径在0.01英寸(0.25mm)至0.05英寸(1.27mm)范围内，但这不是必需的。优选地，射流通道的相应长度在0.10英寸(0.25mm)至1.00英寸(2.54cm)范围内，但这不是必需的。
现在参考图2，颗粒入口24具有环形埋头孔45，该环形埋头孔45可接收例如O形环密封件以防止粉末射流泵20在连接到颗粒进料装置(例如，螺旋进给器或重力料斗)的情况下在操作期间发生颗粒渗漏。喷嘴喉部40具有喷嘴喉部内壁46。射流通道52被螺旋地构造成使得每个射流通道52的邻近其相应出口开口36的一部分相对于喷嘴喉部内壁46以1至10度的角度设置。在此实施方案中，气体流致使喷嘴喉部中形成涡流，从而减少从喷嘴出现的气体流中的再循环流。虽然上文几何形状是优选的，但也可使用射流通道相对于喷嘴喉部内壁的其他角度。
喷嘴喉部40具有内径41，并且喷嘴42具有最大内径43(参见图2A)。在一些实施方案中，内径41与最大内径43的比率在1:1至1:20的范围内，优选地在1:2至1:10的范围内，并且更优选地在1:4至1:7的范围内。优选地，喷嘴喉部的最小内径的范围为0.03英寸(0.76mm)至0.11英寸(2.79mm)，但这不是必需的。
虽然粉末射流泵可由组装件制成，但在优选实施方案中，粉末射流泵是一体的(即，为单件)。这可通过快速原型法(例如，熔融沉积成型或立体光刻)来实现。
粉末射流泵的各种部件可由一种或多种任何合适的材料制成，包括例如金属、塑料(包括工程塑料，诸如高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮)、玻璃和纤维增强复合材料(例如，玻璃纤维、碳纤维复合材料)，以及它们的组合。
根据本公开的粉末射流泵可用于粉末涂覆应用中，包括但不限于涂漆、粉末分散、以及织造和非织造制品的涂覆。
在不脱离本公开实质和范围的情况下，可对本公开的示例性实施方案进行各种修改和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下描述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中示出的限制因素控制。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供一种粉末射流泵，包括：
主体，该主体在第一端部处具有颗粒入口，并且在第二端部处具有出口连接器，该颗粒入口与入口室流体连通；
喷嘴，该喷嘴限定与该室和该出口连接器流体连通的通道，其中该喷嘴包括喷嘴喉部；
至少一个抽吸入口，该至少一个抽吸入口与该室流体连通；
环形充气室，该环形充气室围绕该主体定位，并具有气体入口；和
至少两个射流通道，每个射流通道具有进入该环形充气室的入口开口和在该喷嘴喉部内的出口开口。
在第二实施方案中，本公开提供一种根据第一实施方案的粉末射流泵，其中该气体入口被构造将该环形充气室内的旋转方向赋予穿过该气体入口并进入该环形充气室的气体。
在第三实施方案中，本公开提供一种根据第一实施方案或第二实施方案的粉末射流泵，其中该至少两个射流通道的相应出口开口相对于其相应入口开口在该旋转方向上螺旋地推进。
在第四实施方案中，本公开提供一种根据第一至第三实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该喷嘴喉部具有喷嘴喉部内壁，并且其中该至少两个射流通道被构造成使得邻近其相应出口开口的每个射流通道的一部分相对于该喷嘴喉部内壁以1至10度的角度设置。
在第五实施方案中，本公开提供一种根据第一至第三实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该喷嘴喉部具有纵向轴线，其中该至少两个射流通道被构造成使得邻近其相应出口开口的每个射流通道的一部分相对于该喷嘴喉部的纵向轴线以1至10度的角度设置。
在第六实施方案中，本公开提供一种根据第一至第五实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该喷嘴喉部具有内径，其中该喷嘴具有最大内径，并且其中该喷嘴喉部的内径与该喷嘴的最大内径的比在1:2至1:10的范围内。
在第七实施方案中，本公开提供一种根据第一至第六实施方案中的任一项的粉末射流泵，其中该粉末射流泵是一体的。
在第八实施方案中，本公开提供一种根据第一至第七实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该喷嘴喉部具有在0.03英寸(0.76mm)至0.11英寸(2.79mm)范围内的最小内径。
在第九实施方案中，本公开提供一种根据第一至第八实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该至少两个射流通道具有在0.01英寸(0.25mm)至0.05英寸(1.27mm)范围内的相应内径。
在第十实施方案中，本公开提供一种根据第一至第九实施方案中任一项的粉末射流泵，其中该至少两个射流通道具有在0.10英寸(0.25mm)至1.00英寸(2.54cm)范围内的相应长度。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。
实施例1
通过标准的增材制造技术来制造大致如图1所描绘的设备。喉部的内径为0.08英寸(2mm)。射流通道具有0.55英寸(14mm)的长度和0.02英寸(0.5mm)的内径。通过双螺杆进给器以1g/min的速率将细小碳颗粒引入颗粒入口中。在介于1psi和10psi(6.9kPa至69kPa)范围内的计示压力下，在气体入口处引入空气。在压力范围内观察到从出口连接器出现的气体/颗粒混合物中的细小颗粒分散体。
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (10)

1.一种粉末射流泵，包括：
主体，所述主体在第一端部处具有颗粒入口，并且在第二端部处具有出口连接器，所述颗粒入口与入口室流体连通；
喷嘴，所述喷嘴限定与所述室和所述出口连接器流体连通的通道，其中所述喷嘴包括喷嘴喉部；
至少一个抽吸入口，所述至少一个抽吸入口与所述室流体连通；
环形充气室，所述环形充气室围绕所述主体定位，并具有气体入口；和
至少两个射流通道，每个射流通道具有进入所述环形充气室的入口开口和在所述喷嘴喉部内的出口开口。
2.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述气体入口被构造成将所述环形充气室内的旋转方向赋予穿过所述气体入口并进入所述环形充气室的气体。
3.根据权利要求2所述的粉末射流泵，其中所述至少两个射流通道的相应出口开口相对于其相应入口开口在所述旋转方向上螺旋地推进。
4.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述喷嘴喉部具有喷嘴喉部内壁，并且其中所述至少两个射流通道被构造成使得邻近其相应出口开口的每个射流通道的一部分相对于所述喷嘴喉部内壁以1至10度的角度设置。
5.根据权利要求4所述的粉末射流泵，其中所述至少两个射流通道被构造成使得邻近其相应出口开口的每个射流通道的一部分相对于所述喷嘴喉部的纵向轴线以1至10度的角度设置。
6.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述喷嘴喉部具有内径，其中所述喷嘴具有最大内径，并且其中所述喷嘴喉部的内径与所述喷嘴的最大内径的比在1:2至1:10的范围内。
7.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述粉末射流泵是一体的。
8.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述喷嘴喉部具有在0.03英寸至0.11英寸范围内的最小内径。
9.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述至少两个射流通道具有在0.01英寸至0.05英寸范围内的相应内径。
10.根据权利要求1所述的粉末射流泵，其中所述至少两个射流通道具有在0.10英寸至1.00英寸范围内的相应长度。
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