喷射器的制作方法

专利名称：喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用来混合液体的喷射器，例如，将浓缩液与水混合以达到要求的浓度。
本发明的背景技术工业生产中经常使用喷射器，例如，宾馆或食品加工行业。一些清洁用的化学药品通常是以浓缩液形式包装出售的，在使用时需要按照预定比例将其稀释到适合的浓度。按比例稀释浓缩液的剂量器可以将浓缩液稀释到要求的浓度，并可以分配混合好的稀释了的溶液。
这种仪器通常具有文氏管装置，就是通常所说的喷射器，可以实现将浓缩液吸进水流中达到稀释的目的。
在喷射器中水流以很快速度通过一个通道，在通道的变宽点浓缩溶液会被投放到水流中达到稀释的目的。
这些溶液多数是用水来作稀释剂。水由供水管输送进来，保证水流不受溶液的污染是很重要的，喷射器一般都具有一个空气间隙可防止化学药品回流到供水管中。
典型的空气间隙式喷射器为垂直结构。例如，水流径直向下喷射，穿过空气间隙到达排放浓缩液体的文氏管。一般来说喷射器都有一个喷头，可以集中的将水向着安装在空气间隙下面的文氏管喷射到喷头下面的空气间隙内。文氏管的上部有一个入口用来接受喷射水流。不是所有的由喷嘴喷出的水都会进入到文氏管中，因为文氏管的入口要比喷头小。例如，如果喷嘴的直径是2-4mm那么与之相配的文氏管入口直径则为1.5-1.8mm。这样可以保证到达文氏管内的水流具有足够的压力。不能够直接进入文氏管中的水流就会产生一个摩擦力。这些多余的水一定要从文氏管顶部开始就被聚集起来并直接由出口流出文氏管。绝大多数喷射器都有一个旁边通路，多余的水可以由这个通道进入文氏管并与大部分水流在出口处汇合。例如旁边通路一般是由外部排出管的内壁和文氏管的外壁围成的。
现有的喷射器有几个缺点。由空气间隙上方喷嘴喷出的水，一般情况下速度很高，这样才能保证到达文氏管入口处的水流具有足够速度。所以，受到阻碍未进入文氏管水流与文氏管上表面间产生的摩擦力是相当大的。在文氏管上表面上会产生大量的溅起的水，这些溅起的水会直接的回到空气间隙中。这样的现象是有害的，因为空气间隙一般来说是一个开放式的结构，所以，回到空气间隙里面的水会到达喷射器的外表面或空气间隙附近的表面上。如果不及时清理的话，这些液体就会导致微生物的孳生或形成坚硬的水垢。在喷射器周围的水对喷射器而言是一个潜在的危险。严重的话会导致液流渗出喷射器。
一些喷射器已经装有防止在文氏管入口处产生回溅的设备。专利WO94/14857中就描述了一个空气间隙式喷射器，具有一个安装在文氏管上方的中心处有孔的硬质圆盘。
专利US5522419中描述了安装在文氏管入口上方的一种防回溅装置。这种防回溅装置有从空气间隙底部开始向外延伸的斜边，可以部分的罩住文氏管入口。
专利US5839474中描述了安装在文氏管入口上方的肋形结构，显然这种肋形结构可以起到防回溅的作用。
专利US5862829中描述了一种喷射器，该种喷射器装有安装于文氏管锥形入口上方的具有不粘附表面的防护罩。这种防护罩为截头锥形结构。
专利US5873725中描述了一种水密封结构，这个水密封结构包括一个水流可以通过的小孔和一个在密封结构下表面上的一个凹陷。但是，这种装置可能会导致旁溅的产生，并且文氏管上方的排水孔可以引导溅起的水通过文氏管。
以上就是现有的改造空气间隙喷射器来达到减少进入空气间隙中回溅液体的方法。但是，现有的改进也存在由于改造带来的额外的问题，这些问题会限制安装了以上防溅装置的喷射器的工作精度。
在使用过程中，喷射水流的方向会发生偏移，例如喷头的堵塞。从喷嘴中喷出的水流一般是被加热到60摄氏度左右的，所以溶解在水中的固体可能因为水温升高而沉淀。例如，石灰的沉淀。喷射器闲置时灰尘和其它的沉淀会聚集在喷嘴里。这样空气间隙喷射器就需要经常清理，来保证其正常工作。
本发明的概述本发明主要解决问题为方向偏离的喷嘴不能直接将水从入口直接喷进文氏管，还可能将水喷射到文氏管进口的侧壁上。造成回溅加剧的问题。专利WO94/04857和专利US5522419中描述的，带有中间有小圆孔的防溅罩的喷射器，如果喷嘴发生歪斜则喷溅的问题就会更加严重。
本发明解决的更进一步的问题。尤其是喷嘴发生位移的情况下，文氏管可能没有足够的能力来处理由于高速水流所形成的大量水，其具有的旁路管道可以将额外的水从文氏管的上表面导引至文氏管的出口。大多数情况下都希望喷射器的体积可以达到最小，所以简单的提供一个具有大截面的旁路通道可能实现不了。
旁边通路在文氏管和外侧排出管之间建立了一个直流空间，发明者发现在水流顺着外排出管内壁高速通过外排出管时会出现水流的反填充和水流倒退现象。这使得水流阻塞在文氏管入口，这种现象会影响喷射器的工作状况也会加大水流回溅的程度。水流的反填充现象会导致水由空气间隙中出来，根据上面所述的原因，这是很不利的。
本专利进一步确认了一个问题，当喷射器出口堵住的情况下喷射器的工作情况，这种情况是由于固体物质或化学沉淀聚集在出口处造成的，或由于在排出通道中发生的偶然堵塞造成的。例如，排出管道的卷曲或变形。在使用中排出通道的堵塞会使喷射器内部液体的压力增加。增大的压力会使得液体由空气间隙排出喷射器。但是，如果在文氏管到空气间隙中间提供液体通道不能够满足要求，例如只有一个小孔的将文氏管部分与空气间隙分隔开。这样就有可能使喷射器内部的液体压力增大。最终，将会导致喷射器的破裂、水以及浓缩液的外泄。发明者还认识到需要设计一个在喷射器出口发生堵塞时候使用的连接文氏管与空气间隙的应急液体通道。本发明是针对上面讨论过的可能引起问题的发生的部分结构进行的改进。本发明主要解决的问题为现有机构下喷射器的回流问题、在正常工作情况、喷嘴发生偏移以及喷射器出口堵塞状态下如何减小回溅量和水的泄漏。
本发明的目标是防止液体回溅和水反填充的同时，还要在喷射水流歪斜和出口堵塞时解决喷射器的安全问题。
因此，首先本发明为一个空气间隙式喷射器，具有一个空气间隙，一个安装在空气间隙下方的文氏管和一个安装在空气间隙和文氏管入口之间最好为硬质多孔渗水结构防溅装置。
这里用到的多孔渗水结构，就是内部多孔的，防止直接水流通过的。例如，经过一些内部相连的小空间。应用在本发明中的多孔渗水材料是人造泡沫、机织织物和非机织织物。
这种多孔防回溅结构有一个高的表面区域，由文氏管入口处溅回的水将会被阻挡并集中在这里。多孔性特别有利于阻挡由文氏管入口处溅回的微小水滴。由于多孔渗水防贱装置放置的位置关系，它还能用来阻挡和聚集由旁路管道溅回的液滴。
使用硬质多孔防回溅结构更进一步的优点就是能够在水流偏斜的时候可以安全有效的分散水流的能量。当一束喷射水流喷到硬质多孔防回溅结构上面时，硬质多孔防回溅结构的不可变形性可以吸收喷射到防贱装置表面的水流大部分能量。
该种结构的多孔性还有另外一个优点，当喷射的水流偏斜的时候，水流会以很高的速度喷到它表面时，它可以使回溅达到最小并能够快速的将水流排到下面。
本发明的这种形式还有一个优点就是在当喷射器的出口堵塞的时候能够在硬质多孔防回溅结构的内部形成一个紧急的回流路径。硬质多孔防回溅结构的多孔特性在文氏管部分产生过大压力时可以使回流通过它。换一种说法就是当在文氏管内部产生过大的压力后该多孔防溅装置能使液流由文氏管入口处返回到空气间隙。此外，在上面有水喷射下来的同时，该多孔防溅装置也可以很容易的排出大压力的水。该多孔防溅装置有一个中心孔，正常情况下，喷射水流可以通过这个中心孔进入文氏管，防溅装置是一个圆盘结构，中心孔大小可以根据不同喷射器喷嘴大小选择，中心孔要略大于喷嘴。最佳状态就是水流由空气间隙到达喷射器入口唯一的通道就是通过防溅装置中心孔。这样可以防止喷溅的发生，尤其可以防止使用时微小液滴溅起的发生。
该防溅装置是可移动的或可用其它的防溅装置替代的来实现使用者对喷射器的最佳应用和对防溅装置的清洁。
本发明具有一个外部排出管，安装在文氏管外并且其上沿高于文氏管的入口。多孔防溅装置将被安装在外部排出管里面，文氏管入口的上方。外部排出管与多孔防溅装置的形状一般来说是圆柱形，这样可以使两者可以紧密的结合在一起。这种紧密结合可以阻止回溅到达空气间隙。
该防溅装置的大小应依照其应用的喷射器的大小选择。一般情况下，防溅装置的宽度，例如，垂直水喷射方向的直线距离，不应超过100mm，最佳情况为不超过40mm。防溅装置厚度，例如，在水流方向的距离，可以根据喷射器中其它装置的大小选择。另外一个决定防溅装置厚度的决定因素是防溅装置的材料，如果孔隙密度低，其厚度就要大。相反，如果其孔隙密度大，则很薄就可以达到防止回溅的目的，尤其是溅起的液体呈雾状时。优选防溅装置厚度为小于50mm，最好不要超过20mm。
本发明的第二种形式是，一种喷射器包括空气间隙，一个在空气间隙上方喷嘴，一个文氏管装置，由文氏管和入口区处组成。还有一个在文氏管上方并安装在入口处防溅装置。这个防溅装置有一个中心孔可以使喷射水流由喷嘴直接流入入口区。还有至少两个竖直的防溅分支，形成一个相对于中心通路来说的附加的弯曲回流通道。
因为这种结构除了中心通路以外没有提供一个直接的在文氏管与空气间隙的通道，所以可以防止回溅的发生。这种弯曲通路可以在喷射器出口阻塞的情况下为文氏管中压力过大的水流提供一个紧急通道。这种防溅结构至少包含两个相分离的防溅分支。一个在上，一个在下，各个分支至少挡住一部分入口区的通道，在竖直方向有一定距离的防溅分支之间形成了一个弯曲通道，将整个入口处通路除中心通路部分完全挡住。
防溅分支就象安装在入口处的迷宫一样来阻止水流在文氏管与空气间隙的径直流动。
防溅装置可以包括3个或3个以上的防溅分支，各分支间在垂直方向有一定距离。
防溅装置可能含有重叠的防溅分支，这些防溅分支可以更进一步的减少溅起的液体回流到喷射器中。
该防溅装置是可移动的或可用其它的防溅装置替代的来实现使用者对喷射器的最佳应用和对防溅装置的清洁。
本发明的第三种形式为一种喷射器包括有一个空气间隙，一个具有出口和入口的文氏管结构。至少一个旁边通路，由文氏管的入口通向出口，并且向着空气间隙也是敞开的，一个由旁边通路的外侧管壁向内伸出的倾斜的小平面，可以用来使水流沿着旁边通路的外壁流下去。
这种结构可以帮助旁边通路外壁回填水流不能进入到空气间隙中，并使这些水流沿着旁边通路的外壁向下流。这种结构还能够帮助阻挡由在喷射水流进入文氏管时产生的回填水流。
另外，这种结构还能够帮助阻挡在旁边通路中溅起的水流。
这种防溅装置的下表面可能是水平的，例如垂直于旁边通路中的水流方向。但是如果下表面是倾斜的，会具有更多的优点。倾斜的角度要根据文氏管和旁边通路的结构来确定。但是一般与水流方向呈在45°角左右。
这种装置可能是一个可移动的，例如是一个环形，可以插在旁边通路中，并处于文氏管的上方。
本发明的另外一种形式为一种空气间隙式喷射器，包括有一个文氏管结构和一个旁边通路，旁边通路内壁沿着水流方向有许多凹槽。
这种结构的一个优点就是可以在不改变喷射器和外排出管的几何形状和大小的情况下可以降低水流的回流量。例如，不必增加旁边通路的大小。这种槽型结构可增加旁边通路与水流之间的附着力，可以使水流在向下流动的过程中远离外表面，这样就能保证水流在旁边通路中直接流出。从而增加了旁边通路的工作效率。如同上面所述，这种装置用使水流远离旁边通路外壁的方法来防止水在旁边通路中产生的回流。
更进一步的优点就是因为在旁边通路中的紊流减少了，由紊流产生水流崩溅也就随之减少。带有槽的旁边通路内侧表面的表面积与没有槽的内侧表面面积相比要增大很多。旁边通路内表面上的凹槽具有一定的宽度和深度。当水流流过这样的槽型表面时会由于水的表面张力而被凹槽表面吸引。
一个优选例一个旁边通路的内外壁分别由文氏管的外壁和外排出管的内壁组成，在这种结构下，凹槽在文氏管的外壁上，由上至下沿着文氏管的外壁的坚固的部分分布。
本发明的各个形式的优选例，均适用于其他各个形式，本发明各个具体形式均可单独使用或与其他形式配合一起使用用来防止水流的回溅和保证喷射器的工作安全。
本发明示图的简单描述下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的说明

图1A是本发明第一种形式的剖视图；图1B为图1A的防溅结构放大视图；图2A为本发明第二中形式的剖视图；图2B为为图2A的防溅结构放大视图；图3A是本发明第三种形式的剖视图；图3B为为图3A的防溅结构放大视图；图4A是本发明第四种形式的剖视图；图4B为为图4A的防溅结构垂直剖面图；图4C为为图4A的防溅结构放大视图；图5A是本发明又一种形式的剖视图；图5B为为图5A的防溅结构放大视图。
本发明的具体实施方式
从图1至图5显示了主要由铸塑材料制成的喷射器结构。每个视图均为由中心线平面开始的轴向平面的剖视图。空气间隙2由一个开放式下端的圆柱形筒1，在它的上面有一个空间1a用来安装喷嘴(图中未示出)，喷嘴可以喷出垂直向下的水流(图中未示出)，喷嘴的形式为日常使用的，所以在图中未示出。
在空气间隙2的底部是一个具有文氏管结构3的排出管4，文氏管将排出管由中间分割开，形成两个旁边通路8(在图中只能看见一个旁边通路)，旁边通路由文氏管3的外壁和排出管4的内壁围绕而成。文氏管部分由在文氏管3刀状上表面中间的入口6，在入口平面下方向排出管是开放的。文氏管内部结构是众所周知的再这里就不进行详细描述了。
文氏管结构中的边室5是用来输送将要被水流稀释的液体的通道。在它的下端，与文氏管3的排出管8相连。
在图1A和1B中介绍的喷射器1的具体实施例，包括一个圆盘形结构的，由多孔性泡沫塑料材料制成的防溅装置10，防溅装置安装在排出管4中，在文氏管入口6上方。防溅装置4有一个中心孔11，在使用中可以让喷射水流通过。一般情况下，喷射水流垂直向下通过空气间隙2，通过防溅装置10中心孔11进入文氏管入口6。在文氏管内浓缩的化学药品由侧面入口5进入水流，稀释后的溶液由文氏管出口7流出喷射器。
防溅装置10的中心孔11的直径要比喷射水流的直径要大一些。防溅装置10会阻挡住在入口6处产生的回溅水流进入空气间隙2。防溅装置的多孔性可以很好的将溅回的水流，尤其是细小的水雾，阻挡并聚集在排出管4内。
如上描述的，当水流的压力很大时防溅装置10可以让回流的水流由排出管8或文氏管3进入空气间隙。这样可以避免过大的压力产生。防溅装置的多孔性和不可变形性可以将在喷射水流歪斜的时候的回溅最小。
图2A和2B显示了一个实施例，防溅装置是由一个有3个在竖直方向相分离的半圆形平面分支22a、22b的铸塑结构。上面可见的两个分支22a、22b是水平的，从一个在排出管4内垂直的平板23向两个相反方向延伸，第三个分支未能在图中显示，它的位置为在防溅装置的最下方，形状与上面两个可见的分支相同，也是由垂直的平板23向外延伸出来的。这三个分支，或称为挡板，在平面图中可以看到其形状为半圆形，将排出管从外壁到中心除了中心孔21的位置完全的被防溅装置挡住。中心孔21是空气间隙2与文氏管3中间唯一的直接水流通道。
在使用过程中，最下方的分支聚集由文氏管入口6溅回的液滴，并间接的将其排入排出管8，以防止其进入空气间隙2。
上面描述的防溅装置20的三个分支为回流的液体形成了一个由防溅装置下方到空气间隙的曲折的或弯曲的通路。这个通路与直接通路21具有同一个中心轴。这种曲折的通路可以使返回的水流通过，但是可以减小他们的压力。
图3A和3B示出本发明的另一个实施例，在这里使用的防溅装置为，在排出管中在两个排出管8上方的水平挡板30。30由排出管4的内壁32向内伸出，但未达到排出管中心平面处，其作用为阻挡由排出管4旁边通路8中回流的液体到达空气间隙2中。在这个实施例中挡板30可以在铸造排泄管外壁时同时铸造成型。
图4A、4B和4C描述了比图3更进一步的实施例，安装在喷射器排出管4中，在文氏管入口6上方的可移动的具有突出外沿的防溅环40。防溅环40由一个带有斜面下边缘44的圆柱42和一个突出上沿46组成。底面44在文氏管的上表面的上方，由排出管4的外壁向中心向下倾斜。
在使用中，倾斜的下表面44的作用是，可以使由排出管4中心或向下的回流液体改变方向。阻止那些水流进入空气间隙或减小回流对喷射水流的防碍。
图5A和5B详细示出了本发明各种实施例都需要用到各个部分，其中的文氏管具有9个平行的垂直的凹槽50，由其上表面的下端边缘52延伸到文氏管的底部。这些凹槽很细很浅，朝向旁边通路8，它们的作用是增加在此表面上水流(向上或向下)量，能够减少在排出管4内壁上发生回流的几率。也就减少了回填水流到达空气间隙的机会。
权利要求
1.一种空气间隙喷射器，包括空气间隙(2)、安装在空气间隙下面的文氏管(3)和安装在空气间隙和文氏管入口(6)之间的多孔防溅装置(10)。
2.根据权利要求1所述的空气间隙，其中的多孔防溅装置包括中心圆孔。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的空气间隙喷射器，其中的多孔防溅装置为圆盘形。
4.根据以上任意一个权利要求所述的空气间隙喷射器，其中多孔防溅装置使用的材料为不可变形的。
5.根据以上任意一个权利要求所述的空气间隙喷射器，其中的多孔防溅装置是可移动的。
6.一种空气间隙喷射器(1)，包括空气间隙(2)、在空气间隙上方的喷嘴、由一个入口装置和一个文氏管组成的文氏管部分(3)、以及安装在所述的文氏管上方的所述的入口区内的防溅装置(20)，其中防溅装置包括中心通道(21)以允许由喷嘴喷出的水流到达文氏管入口区的直接通路，至少两个垂直分支的防溅元件(22a、22b)被安置以形成一个从防溅装置下方至空气间隙并到达所述的中心通道的曲折反转的通道。
7.根据权利要求6所述空气间隙喷射器，其中的防溅装置包括3个互相垂直的分支防溅元件，中间的一个防溅元件(22b)与上下两个分支是横向交错分布的，以限定所述的的曲折通道。
8.根据权利要求6和权利要求7所述的空气间隙喷射器，其中的各个防溅元件均为半圆盘形，具有轴向的缺口以限定所述的中心通道。
9.一种喷射器，包括空气间隙(2)、具有入口(6)和出口的文氏管结构(3)，至少有一个由入口到出口、并向空气间隙开放的旁边通路(8)，以及变流元件(30；40)，位于旁边通路内部、并从旁边通路的外壁向内伸出的并面对向下以偏离流向旁边通道的外壁上方的水流。
10.根据权利要求9所述的空气间隙喷射器，其中防溅装置(40)是可移动的。
11.根据权利要求9和权利要求10所述的空气间隙喷射器，变流元件(30)包括与旁边通路为一体的凸缘。
12.根据权利要求9至权利要求11的任意一个所述的空气间隙喷射器，其中偏流元件的下表面(44)是由旁边通道的外壁向下倾斜的。
13.一种空气间隙喷射器(1)，包括文氏管结构(3)和用来使水流旁通流过文氏管的的旁边通路(8)，其中旁边通路的内表面包括大量沿水流方向延伸的间隔的槽。
全文摘要
一种喷射器(1)，包括空气间隙(2)、文氏管(3)、旁边通路(8)以及在可变形的多孔体内形式的硬质多孔的防溅装置(10)，用来防止在文氏管入口和文氏管之间溅起的水流回流入空气间隙(2)中。防回溅装置(10)还具有吸收偏离方向的喷射水流的能量和为提供一个紧急的水流通道的作用。
文档编号A47L15/44GK1652864SQ03810514
公开日2005年8月10日 申请日期2003年3月18日 优先权日2002年4月9日
发明者巴里·黑格, 加里·威廉姆·克罗斯戴尔, 史蒂芬·奥立弗, 克里斯多佛·约翰·韦伯 申请人:约翰逊迪瓦西公司