[发明专利]改进的文丘里管设备

说明书

本申请是名称为“改进的文丘里管设备”、国际申请日为2007年2月1日、国际申请号为PCT/US2007/002893、国家申请号为200780012520.2的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及改进的文丘里管设备，且更具体地涉及可操作来便于两种或更多流体的混合的改进的文丘里管设备。

背景技术

文丘里管式设备在本领域中众所周知。通常，这样的设备包括在中间收缩且在两端扩大的配件或管状结构，特别是管结构。当流体，例如气体或液体穿过文丘里管时，使得流体的流速增加，而流体的压力相应地减小。这样的设备用于各种应用，特别是用于测量流体的流动，或产生吸力以用于驱动航空器仪器或将燃料吸入汽化器的流动流。

据此，文丘里管设备常常被利用来使第二流体(即，液体或气体)与通过文丘里管的流体混合或结合。对此，众所周知的是文丘里管的收缩位置产生负压，该负压可操作来抽吸液体或气体。基于该原理的这样设备的实例包括在Anderson等人的美国专利第5,509,349号和Flanbaum的美国专利第6,568,660号所公开的那些，每个所述专利的教导在此参考引入。

尽管众所周知文丘里管背后的原理，以及其有效且可选地促进两个或更多流体的混合的能力，但是当前存在关于这样的设备不能将第二流体引入(即，抽吸入)通过文丘里管设备的第一流体的缺陷。对此，通过文丘里管的第一或主流体的速度在逐渐缩减的位置处最大，其引起负压使第二流体能被抽吸入流体流。然而，文丘里管的逐渐缩减部分因为其受限制的尺寸而可操作来减少第二流体可被抽吸入流体流所进入的区域。组合的加速流体和减小的区域因此可妨碍文丘里管抽吸入第二流体的能力。

本领域中一直企图使用竖直流效果来促进彼此混合的两个流体间的相互作用或混合，例如在Srinath的美国专利第6,581,856号中所公开的流体混合，该专利在此参考引入，由于这些类型的设备是设计来将第二流体引入到在压力状态下以高速喷射的第一流体流中的，这些企图已经失败了。由于高的压力和速度的作用，插入第二流体的能力明显变得更加困难，且经常需要第二流体自身在压力状态下被强制引入。

因此，本领域中对于改进的文丘里管设备存在相当的需求，所述改进的文丘里管设备改变文丘里管设备的理想流动动力学，从而改进通过文丘里管的第一流体抽吸入一个或更多第二流体的能力，使得产生的混合物具有比常规的文丘里管设备明显更好的均匀性。同样，本领域中对于结构简单、设计成本低且能够容易地配置于广泛的各种应用中的该文丘里管设备也存在需求。进一步还存在对于这样的设备的需求，其可容易地用于低或高压流体流，以及用于促进任何组合方式的流体材料的混合，无论是液体与液体的、气体与液体的、还是气体与气体的组合方式。

发明内容

本发明特别解决和缓解了本领域中上述的不足。对此，本发明涉及改进的文丘里管设备，其可操作来以明显优于现有技术的文丘里管设备的方式、促进两个或更多流体的同化和混合。根据优选实施例，改进的文丘里管设备包括限定流体通道的多个部分。第一部分包括用于接纳第一流体的、大体漏斗式的截头圆锥体空间。根据常规的文丘里管设计，第一漏斗形部分具有渐缩的构造，其可操作来限定逐渐缩窄的通道，因此来使流体速度加速。第一部分将流体引导至第一圆筒形部分，后者限定大体直的、圆筒形通道。这样的部分可操作来使第一流体的流动规范化，并因此减少流体湍流。扩展的中间圆筒形通道流体连接至第一圆筒形部分，所述扩展的中间圆筒形通道设置成且其尺寸设成直径比第一圆筒形部分大。对此，与常规的文丘里管设备相反，中间通道可操作来致使来自第一圆筒形部分接纳的流体经历压力的稍微减少。

至少一个侧臂通道流体连接至中间通道，至少一第二流体可通过该侧臂通道被引入。改进的文丘里管设备可包括两个径向相对的侧臂通道，该侧臂通道流体连接至中间通道，因此而使第二流体能够被吸入并导入第一流体，或者可选地，使第三流体能够被吸入并引入第一流体和第二流体。优选地，这样的侧臂通道可操作来在中间通道的大致中间部分处与中间通道流体互连。据此，为了改善优化流动动力学，需要引入一个或更多附加的流体的侧臂通道在第一流体经历压力稍微减小的位置处与中间通道互连。

第二圆筒形部分从中间通道向下延伸，相对于中间通道，所述第二圆筒形部分的直径较小，且可操作来接纳第一流体和第二流体并使其流动规范化。第二漏斗式截头圆锥体空间从第二圆筒形部分延伸下来，所述空间限定使流体能够进一步混合并离开的出口路径。

前述部分可集成在竖直、水平或成角度的构造中。