CN111050874A - 空气捕集装置和用于该空气捕集装置的喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于构造成从流体去除空气的空气捕集装置的喷嘴，喷嘴包括主体，该主体具有：输入开口，其构造成接收流体；和输出开口，其构造成使流体沿着该输出开口的边缘分布，其中，该边缘包括构造成减小流体的表面张力的控制元件。本发明进一步涉及构造成从流体去除空气并且包括喷嘴的空气捕集装置200。

Description

空气捕集装置和用于该空气捕集装置的喷嘴

技术领域

本发明涉及构造成从流体去除空气，特别地从被提供至层析设备的流体去除空气的空气捕集装置和用于该空气捕集装置的喷嘴。

背景技术

层析是众所周知的用于分析并且制备化学混合物或化学样品的程序。样品可典型地溶解于被称为缓冲液组合物的流体中。混合物的各种样品成分可按不同速度行进通过柱，从而使这些样品成分分离。该分离可用于在分馏步骤中分离样品成分，其中可例如通过层析设备的出口阀来将流动相引到不同贮存器(container)。

分馏步骤可基于传感器检测离开柱的流体的各种性质(例如，检测的流体的紫外光吸收性质)而被控制。

关于这样的层析系统的一个问题是，存在于行进通过柱的流体中的空气将会干扰流体的分离和性质的检测。

一些现有的层析系统可通过包括空气捕集装置而解决该问题，该空气捕集装置例如具有密封且细长的容器，该容器设有布置于容器的底部部分处的入口和出口，底部限定为沿重力方向取向的端部部分。

关于这样的常规的空气捕集装置的至少一个问题是，通过入口进入空气捕集装置的流体的部分将立即通过出口离开空气捕集装置。类似地，在空气捕集装置中捕集的空气也可能立即与流体的部分一起通过出口离开空气捕集装置。

当被提供至层析设备的流体随时间推移而随着梯度例如从具有低密度的流体改变成具有高密度的流体时，出现另外的问题。理想地，梯度应当典型地表现出线性或期望的特性。当通过入口进入空气捕集装置的流体的部分立即通过出口离开空气捕集装置时，梯度的线性度将降低。

关于这样的常规的空气捕集装置的至少一个问题是在空气捕集装置内产生泡沫。

因而，需要改进的空气捕集装置和用于该空气捕集装置的喷嘴。

发明目的

本发明的实施例的目标是提供缓解或解决上述的缺陷和问题的解决方案。

发明内容

通过本文中所描述的主题而实现上文中的目标和另外的目标。在本文中进一步限定本发明的另外的有利的实现形式。

根据本发明的第一方面，上文中所提到的目标及其它目标利用用于构造成从流体去除空气的空气捕集装置的喷嘴来实现，喷嘴包括主体，该主体具有：输入开口，其构造成接收流体；和输出开口，其构造成使流体沿着该输出开口的边缘分布，其中，边缘包括构造成减小流体的表面张力的控制元件。

根据该实施例，本发明的优点至少是维持流体的梯度。另外的优点是减少发泡。

根据本发明的第二方面，上文中所提到的目标及其它目标利用构造成从流体去除空气和包括根据第一方面的喷嘴的空气捕集装置来实现。

第二方面的优点与针对第一方面的优点相同。

本发明的实施例的另外的应用和优点将根据下文中的详述而为明显的。

附图说明

图1显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有控制元件的后缘的用于空气捕集装置的喷嘴。

图2显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有漏斗形状的主体的用于空气捕集装置的喷嘴。

图3A-D显示根据本公开的实施例的包括具有各种形式的控制元件的边缘。

图4显示根据本公开的一个或多个实施例的具有引导元件的用于空气捕集装置的喷嘴。

图5显示根据本公开的一个或多个实施例的具有引导元件和进料元件的用于空气捕集装置的喷嘴。

图6A-B显示根据本公开的一个或多个实施例的空气捕集装置。

图7显示根据本公开的一个或多个实施例的具有包括多个开口的排放区段的空气捕集装置。

图8显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有漏斗形状的排放区段的空气捕集装置。

图9显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有环形凸起的管状区段的空气捕集装置。

图10显示根据本公开的一个或多个实施例的空气捕集装置的示例的分解图。

图11显示根据本公开的一个或多个实施例的喷嘴的示例。

将通过考虑下文中的对一个或多个实施例的详述而使本领域技术人员更全面地理解本发明的实施例以及其额外的优点的实现。应当意识到，同样的参考标号用于标示在一个或多个附图中示出的同样的元件。

具体实施方式

本说明书及对应的权利要求书中的“或”将被理解为涵盖“和”与“或”的数学意义上的OR，并且将不会被理解为XOR(排他性的OR)。本公开和权利要求书中的不定冠词“一”不限于“一个”，并且还可被理解为“一个或多个”(即，多个)。

在本公开中，将可互换地引用表示适合于容纳流体的布置的容器、贮存器或储存器。

在本公开中，将可互换地引用流体入口和入口。在本公开中，将可互换地引用流体出口和出口。

图1显示用于构造成从流体去除空气的空气捕集装置的喷嘴100。喷嘴100典型地构造成例如通过包封入口250或被入口250包封而联接到空气捕集装置的入口250。如关于图10而进一步描述的，喷嘴可进一步设有布置于入口与喷嘴之间的密封件。

喷嘴100可包括主体，该主体具有：输入开口110，其构造成接收流体；和输出开口120，其构造成使流体沿着该输出开口120的后缘分布。在一个示例中，喷嘴100联接到空气捕集装置200的入口250并且从入口250接收流体。然后，流体在主体内的流体通道内被引到输出开口120。喷嘴典型地构造成以如下情况取向：主体具有沿重力方向的输入开口110和沿与重力方向相反的方向的输出开口120。即，主体构造成与重力方向竖直地对准。这具有使接收的流体沿着输出开口120的边缘均匀地分布的作用。在一个示例中，主体成形为管状或圆柱形元件。

当流体沿着该边缘分布时，将形成一个或多个液滴，所述一个或多个液滴将在尺寸方面增长，直到重力克服表面张力为止。这可导致该边缘上的脉动流体流。

为了克服该问题，本公开提供包括构造成减小流体的表面张力的控制元件130的边缘。该特征具有通过减小表面张力而沿着边缘产生均匀流体流的作用。

本公开的至少一个优点是，通过确保将从入口250接收的流体平缓地引入到容器210中，从而缓解或减少泡沫产生。本公开的又一优点是，通过引入控制元件130而缓解或减少流体流中的脉动或变化，由此进一步减少发泡。这通过引入包括控制元件130的边缘而实现，该控制元件130将破坏表面张力，并且由此缓解或减少引起流体流的脉动或变化的液滴的形成。减少的流体流的脉动或变化进一步缓解或减少泡沫形成或发泡。

在流体流的高速率下，以圆柱形形成的喷嘴可能无法维持期望的沿着边缘的均匀流体流，并且甚至可能沿与重力方向相反的向上的方向喷射流体。

图2显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有漏斗形状的主体的用于空气捕集装置200的喷嘴100。提供了这样的喷嘴100，其中主体具有漏斗形状，并且输入开口110小于输出开口120。这至少具有如下的作用：增大边缘的周长并且减小流体流的速率，因而还在流体流具有高速率或比标称流率更高的速率下产生沿着边缘的均匀流体流。

本公开的至少一个优点是，通过确保将从入口250接收的流体平缓地引入到容器210中，从而进一步缓解或减少发泡或泡沫产生。本公开的又一优点是，通过提供漏斗形喷嘴100，确保更恒定的流体流，从而将流体的流动保持得更恒定。

图3A显示根据本公开的实施例的包括具有正弦形状的控制元件130的边缘。

本公开的至少一个优点是，如图3A中所显示的，可通过引入具有正弦形状的控制元件130而进一步减少发泡。

图3B显示根据本公开的实施例的包括具有正方形形状的控制元件130的边缘。

本公开的至少一个优点是，如图3B中所显示的，可通过引入具有正方形形状的控制元件130而进一步减少发泡。

图3C显示根据本公开的实施例的具有带有多个狭缝的边缘的边缘130。

本公开的至少一个优点是，如图3C中所显示的，可通过引入带有多个狭缝的控制元件130而进一步减少发泡。

图3D显示根据本公开的实施例的包括具有多个孔的控制元件130的边缘。

本公开的至少一个优点是，如图3D中所显示的，可通过引入具有多个孔的控制元件130而进一步减少发泡。

在当输出开口120的边缘位于空气捕集装置200的容器210中的当前液面上方时的情形下，例如，当离开包括喷嘴100的控制元件130的边缘的流体碰撞容器210中的流体表面时，特别地，当流体包括流体中的蛋白质分子时(例如，当流体是啤酒时)，可产生泡沫，或可将空气引入到流体中。本公开的至少一个优点是，通过确保将从入口250接收的流体平缓地引入到容器210中，从而缓解或减少泡沫产生。本公开的又一优点是，通过提供漏斗形喷嘴100，确保更恒定的流体流，从而将流体的流动保持得更恒定。本公开的又一优点是，通过引入控制元件130而缓解或减少流体流中的脉动或变化，由此进一步减少发泡。这通过引入包括控制元件130的边缘而实现，控制元件130将破坏表面张力，并且由此缓解引起流体流中的脉动的液滴的形成。如图3A中所显示的，可通过引入具有正弦形状的控制元件130而进一步减少发泡。本公开的又一优点是，通过将泡沫朝向容器210中的当前流体表面推动而进一步减少发泡。这通过使喷嘴100定位于管状区段的顶部部分(例如，上半部或顶部四分之一中)而实现。

这些优点通过根据本公开的一个或多个实施例的空气捕集装置200和喷嘴100而实现。

喷嘴100可进一步包括引导元件140，引导元件140联接到喷嘴100的主体，并且构造成沿重力方向引导沿着输出开口的边缘分布的流体。引导元件140沿重力方向平缓地引导沿着输出开口120的边缘130分布的流体，因而避免发泡或避免空气注入到流体中。

本公开的至少一个另外的优点是，通过经由引入引导元件140而确保将从入口250接收的流体平缓地引入到容器210中，来进一步缓解或减少泡沫产生。

图4显示根据本公开的一个或多个实施例的具有引导元件的用于空气捕集装置的喷嘴。引导元件140可通过在输入开口110与输出开口120之间的某处包封喷嘴100的主体的外壁101而联接到喷嘴100的主体，换言之，沿重力方向在边缘130下方联接到沿着喷嘴100的主体的外壁101的某处。

在一个示例中，喷嘴100是漏斗形的，并且具有外壁101，外壁101使输入开口110和输出开口120连接。然后，引导元件140可成形为管，并且取向成使其纵轴线沿重力方向，由此，管的一个开口端在输入开口110与输出开口120之间的某处包封喷嘴的主体的外壁。例如通过将喷嘴100和引导元件140模制为一个单元、通过将喷嘴100和引导元件140焊接在一起或通过将喷嘴100和引导元件140胶粘在一起，可将引导元件140联接到喷嘴100。

在本公开的一个实施例中，引导元件140具有双重功能。第一功能是如上所述的那样沿重力方向引导沿着输出开口的边缘分布的流体，并且第二功能是将流体从空气捕集装置200的容器210的流体入口提供到喷嘴。换言之，在喷嘴的内壁内将流体引导到控制元件130，并且，通过外壁101而从边缘引导流体。

在本公开的一个或多个实施例中，引导元件140包括管状元件，该管状元件以不透流体的方式联接到喷嘴100的主体的输入开口110，并且可进一步联接到空气捕集装置200的流体入口250。例如通过将喷嘴100和引导元件140模制为一个单元、通过将喷嘴100和引导元件140焊接在一起或通过将喷嘴100和引导元件140胶粘在一起，可将引导元件140联接到喷嘴100的主体。引导元件140可构造成取向成使其纵轴线沿重力方向或与喷嘴100的纵轴线对准并且以喷嘴100的纵轴线为中心。

在某些情形下，可为有益的是，将流体从除了重力方向之外的方向提供到喷嘴100。在下文中进一步描述实现这点的实施例。

图5显示根据本公开的一个或多个实施例的具有引导元件140和进料元件150的用于空气捕集装置200的喷嘴100。喷嘴100进一步包括进料元件150。进料元件150构造成将流体从空气捕集装置200的容器210的流体入口250提供到喷嘴100。进料元件150包括管状元件，该管状元件联接到主体的输入开口110，并且可进一步联接到空气捕集装置200的流体入口250。

图6A-B显示根据本公开的一个或多个实施例的空气捕集装置200。图6A显示空气捕集装置200的图，并且图6B显示空气捕集装置200的截面图。

空气捕集装置200构造成从流体去除空气。该装置包括：容器210，其构造成容纳流体；根据本文中所描述的实施例中的任一个的喷嘴100，其被包括在容器210中。

容器210包括盖区段220、排放区段230，排放区段230包括出口240和入口250。出口240构造成将流体从容器210提供到外部接收单元(例如，层析设备)。入口250构造成将流体例如从外部源(诸如，流体储存器)提供到容器210。

空气捕集装置200进一步包括管状区段260，管状区段260使盖区段220与排放区段230互连(即，用以形成密封并且不透流体的容器210)。在一个示例中，这可为由玻璃或任何其它合适的材料制成的管。

本公开的重要原理是，假设通过入口250的流体的流率恒定，无论流体密度如何，经由入口250进入容器210的流体都将需要基本上相同的时间来穿过空气捕集装置200而到达出口240。这确保当流体随时间推移而随着梯度从具有低密度的流体改变成具有高密度的流体时与期望的流体梯度(例如，线性行为)的高度匹配。这由空气捕集装置200通过在容器210的顶部处经由喷嘴100来提供流体并且在容器210的底部处在排放区段230处提取流体而实现。

另一个重要原理是，在离开控制元件130之后允许空气仍然夹带于流体中直到(time to)由于空气在流体中的浮力而使其从顶部到底部的行进方向反转，并且返回到流体表面，因而进一步减少流体中的空气的量。这通过提供具有相对于喷嘴100的横截面而相对大的横截面的管状区段260而实现。这将确保相对于从入口250到边缘130的流体流率而相对低的从边缘130到出口240的流体流率，因而进一步减少流体中的空气的量。

在一个或多个实施例中，喷嘴100包括引导元件140，该引导元件140具有横截面，该横截面具有小于或等于管状区段260的横截面的面积的1/10的面积。在一个或多个实施例中，喷嘴100包括引导元件140，该引导元件140具有横截面，该横截面具有小于或等于管状区段260的横截面的面积的1/4的面积。

本公开的至少一个优点是，通过延长在流体中夹带或捕集的空气由于空气在流体中的浮力而使其从顶部到底部的行进方向反转并且返回到流体表面的时间，来进一步从流体去除空气。这通过允许容器210中的流体流的速率相比于入口250中的流体流的速率较低来确保。换言之，管状区段260的横截面相对于引导元件140的横截面越大，流体在从顶部到底部的行进方向上的速率就将越低。流体流的低速率通过具有如下横截面的引导元件140而实现：具有小于或等于管状区段260的横截面的面积的1/10或1/4的面积。

在一个示例中，引导元件140具有10 mm的直径，并且管状区段260具有41 mm的直径。引导元件140于是具有带有10 mm ^2 * π = 314的面积的横截面，并且管状区段260的横截面于是具有等于20.5 mm ^2 * π

1320的面积。引导元件140于是具有带有

管状区段260的横截面的1/4的面积的横截面。

在某些情形下，当流体从控制元件130行进到出口240时，排放区段230的一些区域将形成流体保持静止的静区或停滞区。该问题通过在下文中进一步描述的图7和图8中的实施例而解决。

图7显示根据本公开的一个或多个实施例的具有包括多个开口的排放区段的空气捕集装置。空气捕集装置200的排放区段230包括面向管状区段的多个开口810-840。然后，每个开口例如通过流体通道元件而联接或连接到流体出口240。多个开口可包括2-10个开口或任何其它合适的数量的开口。该实施例通过在多个位置提取流体而减少静区或停滞区的形成。

图8显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有漏斗形状的排放区段的空气捕集装置200。空气捕集装置200的排放区段230构造为具有漏斗形状并且具有面向管状区段的开口并且联接到流体出口240。面向管状区段的开口可具有等于管状区段260的横截面的横截面。

如上文中所提到的，相对于从入口250到边缘130的流体流率而具有相对低的从边缘130到出口240的流体流率是理想的。这经由下文中的实施例来通过由环形凸起1010进一步增大管状区段260的横截面而实现。

图9显示根据本公开的一个或多个实施例的具有带有环形凸起9010的管状区段260的空气捕集装置。管状区段260可进一步包括环形凸起9010。这将确保相对于从入口250到边缘130的流体流率而相对低的从控制元件130到出口240的流体流率，因而进一步减少流体中的空气的量。

由于流体相比于空气大体上具有更高的密度，因而流体将试图沿重力方向向下流动。另一方面，在流体中捕集并且相比于流体具有更低的密度的空气将试图沿与重力方向相反的方向流动或行进。空气捕集装置200因此适于在其纵轴线与重力方向对准的情况下而被使用，使得排放区段230沿重力方向取向，并且盖区段220沿与重力方向相反的方向取向。

在一个或多个实施例中，该装置构造成在取向为使盖区段220沿与重力方向相反的方向时运行。在一个或多个实施例中，该装置构造成在取向为使盖区段220沿与重力方向相反的方向并且排放区段230沿重力方向取向时运行。

如在上文中进一步描述的，空气捕集装置200构造成允许流体从喷嘴100的控制元件130流动到出口240。理想的是，控制元件130位于容器210中的流体表面上方，以允许在离开控制元件130之后空气仍然夹带于流体中直到由于空气在流体中的浮力而使空气从顶部到底部的行进方向反转，并且返回到流体表面。

在一个或多个实施例中，空气捕集装置200设有喷嘴的位于管状区段260的上部或顶部区段中的输出开口120或控制元件130。在一个或多个实施例中，空气捕集装置200设有喷嘴的位于管状区段260的上半部中的输出开口120或控制元件130。在一个或多个实施例中，空气捕集装置200设有喷嘴的位于管状区段260的顶部四分之一中的输出开口120或控制元件130。在一个或多个实施例中，空气捕集装置200设有喷嘴100的位于管状区段260中的上部1/10区段中的输出开口120或控制元件130，即，喷嘴的输出开口120或控制元件130位于管状区段260的总高度的上部10%中。

该实施例的至少一个优点是，通过将泡沫朝向容器210中的当前流体表面推动而进一步减少发泡。这通过使喷嘴100定位于管状区段的顶部部分(例如，上半部或顶部四分之一中)而实现。又一优点是，在流体中夹带或捕集的空气由于空气在流体中的浮力而使其从顶部到底部的行进方向反转并且返回到流体表面的时间延长。

图10显示根据本公开的一个或多个实施例的空气捕集装置200的示例的分解图。该分解图显示与图1、图4以及图6中所显示的特征相同的特征：即，喷嘴100、盖区段220、排放区段230以及管状区段260(例如，玻璃管)。

另外，空气捕集装置200包括：连接器1002；空气阀柱塞1003；O型环1004-1005；锁定螺钉1006；以及O型环1007，其构造成使管状区段260与排放区段230之间的联接件密封。空气捕集装置200进一步包括构造成联接盖220的间距螺钉(distance screw)1008。空气捕集装置200进一步包括：排放区段230；保护罩1010，其构造成保护管状区段260。空气捕集装置200进一步包括构造成填塞开孔的插塞1013。空气捕集装置200进一步包括安装螺钉1014(例如，头螺钉ISO 14583 M5x35 A4-70)。空气捕集装置200进一步包括指示入口250和出口240的标记1015-1016。

图11显示根据本公开的一个或多个实施例的喷嘴的示例。在图11中显示喷嘴的示范性实施例。如可在图11的截面A-A中看到的，喷嘴的漏斗形状具有23.4度的开度。控制元件可包括6个区段，每个区段包括至少一个完整的正弦形状或周期。每个区段可对应于控制元件130的60度。如可从图11看到的，控制元件可包括具有2 mm的半径的六个“谷”子区段和具有4 mm的半径的12个“脊”区段。

最后，应当理解到，本发明不限于上述的实施例，而是还涉及所附独立权利要求的范围内的所有实施例并且结合这些所有的实施例。

Claims (14)

1.一种用于空气捕集装置(200)的喷嘴(100)，所述空气捕集装置(200)构造成从流体去除空气，所述喷嘴(100)包括：

主体，所述主体具有：输入开口(110)，其构造成接收所述流体；和输出开口(120)，其构造成使所述流体沿着所述输出开口(120)的边缘分布，

其中，所述边缘包括构造成减小所述流体的表面张力的控制元件(130)。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述主体具有漏斗形状，并且输入开口(110)小于所述输出开口(120)。

3.根据权利要求2所述的喷嘴(100)，其中，所述控制元件(130)形成为正弦形状、正方形形状、带有狭缝的边缘或带有多个孔的边缘中的一种。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的喷嘴(100)，进一步包括引导元件(140)，所述引导元件(140)联接到所述喷嘴(100)的所述主体，并且构造成沿重力方向引导沿着所述输出开口的所述边缘分布的所述流体。

5.根据权利要求4所述的喷嘴(100)，其中，所述引导元件(140)包括联接到所述喷嘴(100)的所述主体的所述输入开口(110)的管状元件，并且可进一步联接到所述空气捕集装置(200)的流体入口。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的喷嘴(100)，进一步包括进料元件(150)，其中，所述进料元件(150)包括联接到所述主体的所述输入开口(110)的管状元件，并且可进一步联接到所述空气捕集装置(200)的流体入口(250)。

7.一种构造成从流体去除空气的空气捕集装置(200)，所述装置包括：

容器(210)，其构造成容纳所述流体，

根据权利要求1-5中的任一项所述的喷嘴(100)，其被包括在所述容器(210)中，

其中，所述容器(210)包括：

盖区段(220)，

排放区段(230)，其包括流体出口(240)和流体入口(250)，

管状区段(260)，其使所述盖区段(220)与所述排放区段(230)互连。

8.根据任一项前述权利要求所述的装置(200)，其中，所述喷嘴包括引导元件(140)，所述引导元件(140)具有横截面，所述横截面具有小于所述管状区段(260)的横截面的面积的1/10的面积。

9.根据任一项前述权利要求所述的装置(200)，其中，所述排放区段包括面向所述管状区段的多个开口(810-840)，每个开口联接到所述流体出口(240)。

10.根据任一项前述权利要求所述的装置(200)，其中，所述排放区段构造为具有漏斗形状并且具有面向所述管状区段(260)的开口并且联接到所述流体出口(240)。

11.根据任一项前述权利要求所述的装置(200)，其中，所述管状区段(260)包括环形凸起(1010)。

12.根据任一项前述权利要求所述的装置(200)，其中，所述装置构造成当取向成使所述盖区段(220)沿与所述重力方向相反的方向时运行。

13.根据权利要求12所述的装置(200)，其中，所述喷嘴的所述输出开口(120)位于所述管状区段(260)的上半部中。

14.根据权利要求13所述的装置(200)，其中，所述喷嘴的所述输出开口(120)位于所述管状区段(260)的顶部四分之一中。

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