气体扩散装置的制作方法

专利名称：气体扩散装置的制作方法
气体扩散装置
背景技术：
本发明涉及一种新颖有用的气体扩散装置。
为了占据和使用建筑或结构，封闭空间内的空气循环是必要的。在某 些情况下，适当的循环对很多活动如医疗设施中、制造微芯片中等类似环 境中的操作是关键的。改善空间中的通风并不必然与通过使用更大的风扇 或吹风机来增加气流的动力互相关联，相反，控制供给空气的方向和分布 来提供气体如空气的层状单向流动经常是必要的。这些标准大大减少了漩 涡的产生，而这些凝涡往往会抑制去除设施中的空气中的颗粒物和热。
在这点上，很多空气扩散器已经建议以某个方向引导来自用于将空气
输送到设施的管道的出口的空气。例如，美国专利5,573,811和5,437,701 显示了一种用油涂布来改善装置的空气过滤器特性的泡沫空气过滤器。
美国专利5,779,534和5,968,373描述了使用多阶段层来分布气体和防 止颗粒物的通过的扩散器和过滤器。
美国专利5,275,729、 5,922,096和6,656,243显示了使用过滤颗粒物的 打褶的芯(pleated core )的空气过滤器。
美国专利6,089,598和欧洲专利申请EPO 844147描述了用来4吏装置膨 胀的多层空气过滤筒。
美国专利6,425,821教导了一种流体扩散器，其中，在通过使用使空 气在扩散器的出口转向的成角度的流体供应器或叶片而使空气通过初始 扩散器之后，空气被转向。
美国专利5,725,427和6,059,655显示了使用编织的纤维或板的空气扩 散器插入物。美国专利6,139,426利用了一种将噪音降至最低并包括均匀大小的开 口的模压塑料空气扩散滤网。
美国专利5，192,348和6,942,563描述了穿过齿孔的空气引导装置和扩 散器板，扩散器的各种表面上的齿孔(perforation )的角度和大d、是不同的。
以用层流或湍流模式的有效方式将引入的空气分布到设备的气体扩 散装置在通风技术的领域中将是显著的进步。
发明简述
本发明涉及一种新颖且有用的气体扩散装置。
本发明的装置利用从管道出来并进入待通风的特定空间的气体或空 气的源。本发明的装置包括具有外周边缘的板(sheet),所述外周边缘限 定从外周边缘向内的表面。这种表面通常是平的，且包括具有预定大小的 面积的第一区域。平板的表面还包括具有面积的第二区域，该第二区域位 于第 一 区域和外周边缘之间。
第一多个孔位于表面的第一区域中。通过第一区域的多个孔具有开口 面积相对于第一区域的总面积的第一百分比。同样地，第二多个孔被设置 成通过第二区域的平板，并且具有开口面积相对于第二区域的面积的第二 百分比。隶属第 一 区域的开口面积的第 一 百分比小于第二区域的开口面积 的第二百分比。此外，接连的第三和第四区域可向外周边缘渐进地形成。 第三和第四区域也将包括多个孔，所述多个孔具有相对于特定区域的更高 的开口面积百分比。也就是说，随着该区域远离平板表面的中央部分，开 口面积相^f于该区i或的面积、的百分比土曾力口。
本发明中还涉及支架(mount),其用于保持邻近管道的平板，以允许 来自管道的气体或空气通过本发明的扩散装置。
还提及，平板的外周边缘可被形成为多边形，如正方形、矩形、三角 形、五角形等。此外，平板的外周边缘可至少是部分地弯曲。在某些情况 下，外周边缘可以是圓形的。在很多情况下，从平板中心放射的连续区域可采用围绕或环绕的构 造。也就是说，第三区域可围绕第二区域，而第二区域围绕第一区域。
壁还可包括在本发明中，它从平板的表面延伸。所述壁还可具有多个 开口 ，它们在离房间天花板的预定距离处以接近横向的方向引导空气通过 本发明的扩散装置，以防止干扰各种装备。
明显的是，已在上文描述了 一种新颖且有用的气体扩散装置。
因此，本发明的一个目的是提供一种气体扩散装置，其允许空气以层
状方式且在宽幅(wideswath)内通过该气体扩散装置。
本发明的另 一个目的是提供一种以层流方式将从管道引入的空气分 布到空间中的气体扩散装置。
本发明的另 一个目的是提供一种将来自气体管道的空气分布到空间 中并将漩涡和其他破坏性空气模式的形成减至最小的气体扩散装置。
本发明的又一个目的是提供一种可被更新到建筑物中的现有空气分 布系统中并提供在这种设施内大面积的层流分布的气体扩散装置。
本发明的另一个目的是提供一种不包括移动部件并被容易地制造、清 除和维护的气体扩散装置。
本发明的另 一个目的是提供一种能有效控制颗粒物和热效应并允许 使用比现有技术更少的分布装置的气体扩散装置。
本发明的另 一个目的是提供一种能产生向下倾泻气体湍流的气体扩 散装置。
本发明具有其他目的和优势，尤其当涉及其具体特性和特点时，当继 续阅读本说明书时，这些目的和优势将变得明显。
一些附图的筒述


图1是适当地显示本发明的装置和部分地显示入口管道的侧视图。 图2是图1中所描述的装置的仰视图。图3是本发明另一个实施方式的装置的仰视图。
图4是本发明的又一个实施方式的装置的仰视图。
图5是现有技术扩散器的分布特性的侧视示意图。
图6是显示其空气分布特性的本发明的扩散装置的侧视示意图。
图7是显示现有技术扩散器及由其所产生的^t式的侧视示意图。
图8是适当地显示本发明的多个分布装置及由其产生的模式的侧视示意图。
为了更好地理解本发明，参考数字被添加到本发明的优选实施方式的 下列详述，这些参考数字应与上述的附图结合。
本发明优选实施方式的详述
本发明的各种方面将由其优选实施方式的下列详述展开，应参照在先 所述的附图。
本发明的实施方式作为一个整体通过由大写字母跟随的参考符号10 在附图中描述。参照图l，可观察到扩散器装置IOA被示出。扩散器装置 10A包括作为其元件之一的平板12。板12包括限定图2的内表面16的外 周边缘14。如在图2中所示，表面16包括区i或18、 20、 22和24。应认 识到，出现在图2上的线是为了使这些区域看得见，但在实际装置上并不 出现。多个孔28、 30、 32和34分别与区域18、 20、 22和24相关。还可 看到，多个孔26、 28、 30和32的尺寸在中心区域18和角区域24之间增 加。也就是说，区域18的多个孔26的开口面积百分比是相对于区域18 的总面积的某个值。区域20的尺寸更大的多个孔28形成相对于区域20 的另一个开口面积百分比。在图2中描述的实施方式中，下表表示孔的开 口面积相对于特定区域总面积的典型百分比
表1
区域 孔的开口面积％20 28%
22 32%
24 50%
壁48 50%
这些百分比也出现在图2上。还应认识到，图2上所示的孔表示每个 具体区域的实际孔的一小部分。换句话说，均匀间隔的孔，如在图2上所 示的那些，占据图2中所描述的图案的整个区域。还应认识到，多个孔26、 28、 30和32完全延伸通过板12,以便与图1的管道34连通。
本发明中还涉及支架36，其用于将扩散装置IOA保持到结构如天花 板、横梁等类似结构。图1中所示的支架36采用凸缘38和40的形式， 这些凸缘38和40通过使用紧固件44和46与结构42连接。
装置10还可形成有壁48，而壁48具有贯通其的多个孔50。因此， 空气流还可经由多个孔50被向外引导通过壁48。
图3和4表示实施方式10B和IOC。实施方式10B包括形状为正方形 的外周边缘。然而，角区域54的形状也是正方形的，而不是如图2的角 24所示的实施方式IOA的三角形形状。占据图3的区域54的多个开口 56 还可在外周52附近延伸成单排，并位于区域58的剩余的较小的孔的外面。 实施方式10C的外周边缘60是弯曲的，并且更具体地，是圓形的形状。 再者，特定区域的多个孔的尺寸以及开口面积相对于区域总面积的百分 比，将如在图3和图4中描述的从最内区域到最外区域发展地增加。
操作中，本发明的扩散装置10A被安装到管道34的出口，管道34用 作空气流的来源，该空气流如箭头62所示，进入扩散装置10A下方的空 间。扩散装置IOA通过支架36固定到邻近管道34的位置。然后，空气以 层流模式和以明显的扩散角度通过板12的多个孔26、 28、 30和32。认为， 通过各种区域18、 20、 22和24之间的压差而产生装置10的流动分布。 参照图5，可观察到，现有技术扩散器64以层状方式分布空气，具有由角向量66和68所示的轻微扩散。相比之下，图6的扩散器10A显示从扩散 器10范围广地扩散40至45度的层流分布。然而，扩散器10A可通过调 节多个孔26 、 28 、 30和32的尺寸来产生向下倾泻的湍流或层流和湍流的 组合。本发明的扩散器10的这种范围广的分布的作用可在图7和8中观 察，这些图中，现有技术扩散器70、 72和74产生其中形成漩涡的区域76 和78。这些旋涡易于破坏位于这些扩散器的正下方的层流。相比之下，图 8表示本发明的扩散装置IOA，其中层流在表面80上方的范围广的区域内 占优势。这种分布是因为由表面16的特定区域的孔形成的开口面积的变 化，该开口面积从扩散器表面16的中心到外周边缘14逐渐增加。因此， 本发明的扩散装置10A-C避免了破坏性漩涡的形成。
尽管在前述中，为了作出本发明的完整公开文本的目的而很详细地阐 述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，明显的是可在 不背离本发明的精神和原理下详细地作出许多变化。
权利要求
1.一种气体扩散装置，其与从管道出来的特定的气体流结合使用，所述气体扩散装置包括a.平板，所述平板具有限定一表面的外周边缘，在所述表面中，包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有面积，且位于相对于所述外周边缘向内的位置，所述第二区域具有面积，且位于所述第一区域与所述外周边缘之间；b.第一多个孔，其在所述表面的所述第一区域通过所述平板，所述第一多个孔构成开口面积相对于所述第一区域的面积的第一百分比；c.第二多个孔，其在所述表面的所述第二区域通过所述平板，所述第二多个孔构成开口面积相对于所述第二区域的面积的第二百分比，开口面积的所述第一百分比小于开口面积的所述第二百分比；和d.支架，其用于保持所述平板邻近所述管道。
2. 根据权利要求1所述的装置，其另外包括所述表面的第三区域和 在所述第三区域通过所述平板的第三多个孔，所述第三区域具有面积，且 位于所述第二区域与所述外周边缘之间，所述第三区域的所述第三多个孔 构成所述第三区域的面积的开口面积的第三百分比，开口面积的所述第二 百分比小于开口面积的所述第三百分比。
3. 根据权利要求2所述的装置，其另外包括所述表面的第四区域和 在所述第四区域通过所述平+反的第四多个孔，所述第四区域具有面积，且 位于所述第三区域与所述外周边缘之间，所述第四多个孔构成所述第四区 域的面积的开口面积的第四百分比，所述第三百分比小于所述第四百分 比。
4. 根据权利要求3所述的装置，其中，所述平板的外周边缘包括多边 形，且所述第四区域至少位于所述多边形的一个角。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述板的外周边缘至少为部分地弯曲。
6. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二区域至少部分地围绕 所述第一区域。
7. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述第三区域至少部分地围绕 所述第二区域。
8. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述板进一步包括从所述表面 向外延伸的壁，所述壁包括贯通其中的多个开口。
9. 根据权利要求1所述的装置，其另外包括所述表面的第三区域和 在所述第三区域通过所述平板的第三多个孔，所述第三区域具有面积，且 位于所述第二区域与所述外周边缘之间，所述第三区域的所述第三多个孔 构成所述第三区域的面积的开口面积的第三百分比，开口面积的所述第二 百分比小于开口面积的所述第三百分比。
10. 根据权利要求2所述的装置，其另外包括所述表面的第四区域 和在所述第四区域通过所述平板的第四多个孔，所述第四区域具有面积， 且位于所述第三区域与所述外周边缘之间，所述第四多个孔构成所述第四 区域的面积的开口面积的第四百分比，所述第三百分比小于所述第四百分比。
11. 根据权利要求3所迷的装置，其中，所述平板的外周边缘包括多 边形，且所述第四区域至少位于所述多边形的一个角。
12. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述板的外周边缘至少为部 分地弯曲。
13. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二区域至少部分地围 绕所述第一区域。
14. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述第三区域至少部分地围 绕所述第二区域。
全文摘要
一种与来自管道的气体流结合使用的气体扩散装置，其利用具有限定从边缘向内的表面的外周边缘的板。所述表面具有第一区域以及第一区域和外周边缘之间的第二区域。通过板的第一多个孔位于第一区域。通过板的第二多个孔位于第二区域。第一多个孔的开口面积相对于第一区域的面积的百分比小于由于通过第二区域的第二多个孔而形成的开口面积的百分比。
文档编号B01J8/18GK101622063SQ200880006838
公开日2010年1月6日 申请日期2008年3月1日 优先权日2007年3月2日
发明者巴特·诺顿 申请人:巴特·诺顿