用于产生压差的双圆锥制造技术

本发明专利技术涉及一种双圆锥设备，其产生了增强的抽吸、压力放大和降低的噪音。这种增强效果是通过使用用于该双圆锥设备的两个截头圆锥部分的一个连续几何构形而获得的。此外，使用位于出口圆锥上的多个孔而将物料吸入设备内。连续的几何构形导致了稳定的流动剖面，而稳定的流动剖面导致了降低的噪音和增强的放大。孔增加了抽吸力，因为它们可以非常靠近管口地设置。通过选择合适的入口圆锥和出口圆锥的圆锥角，也获得了其他增强效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双圆锥装置，用于在流体流过该双圆锥装置时产生一个压差。特别地，本专利技术涉及一种产生了增强的抽吸和降低的磨损的双圆锥设备。
技术介绍
一个双圆锥设备包括一个入口单元、一个出口单元和一个中间部分，入口单元和出口单元每个都是中空的截头圆锥形，中间部分称为管口。当流体流过这种设备时，管口部分呈现抽吸特性。此抽吸特性使得一个双圆锥设备在许多场合中都很是有用的，从井中抽吸到分离过程——例如脱盐和除离子。在这些应用中，双圆锥设备用于向这些过程中所使用的流体提供一个压力放大。已经在名称为“用于产生和利用压差的设备及其技术应用(Device forcreating and exploiting pressure difference and the technical applicationsthereof)”的美国专利申请US4792284中描述了双圆锥设备。本专利所描述的双圆锥设备显示于图1中。双圆锥设备100包括两个共轴的截头圆锥部分，称为入口圆锥102和出口圆锥104，它们通过一个圆柱管110而保持在一起。入口圆锥102的特征是其长度L1、较大直径D1、较小直径d1和圆锥角θ1。类似地，出口圆锥104的特征是其长度L2、较大直径D2、较小直径d2和圆锥角θ2。在这两部分之间的最小直径部分称为管口106。为双圆锥设备100提供一个从入口圆锥102进入并且从出口圆锥104排出的供给流。供给流可以是任何流体，即可以是液体或气体。圆柱连接管110包围了环绕管口的区域。一个位于圆柱连接管110上的入口108使得流体可以从设备100外部被抽吸入管口106。在双圆锥设备100内流动的过程中，供给流经历了一个压力变化，该压力变化是双圆锥设备100的几何构形和在入口圆锥102的入口处的流体速度的函数。在双圆锥设备100内的该压力变化示于图2中。如图2所示，在双圆锥设备100内的压力在流体流过入口圆锥102时逐渐降低，然后在出口圆锥104内重新升高。在管口106内的地点(z＝0)处压力最小。而且，在入口圆锥102起始处(z＝-L1)的压力P1和在出口圆锥104出口点(z＝L2)处的压力P2是不同的。该压差ΔP＝P1-P2称为经过设备100后的压降。在设备内的供给流性状或者压力变化是多个因素的函数，这些因素包括例如入口和出口圆锥的圆锥角等几何参数、在入口圆锥的入口处和出口圆锥的出口处的外部压力。特别地，外部压力越高，在管口处的压力越低。这导致了管口处的较高抽吸力。双圆锥设备的性能通常以其压力放大来衡量。双圆锥设备的压力放大定义为在出口圆锥出口处的压力P2与经过设备后的压降ΔP之间的比率。可通过减少压降或增加出口压力而提高压力放大。另外一个性能衡量参数是由双圆锥设备产生的噪音。高的噪音程度可以导致设备的快速磨损，并且一般认为是不环保的。此外，必须把设备的磨损降至最低以保证设备有一个长的使用周期。在基本的双圆锥设计中已经采取了多种改进以改善其性能。在名称为“用于产生压差的双圆锥(Double-cone for generation of apressure difference)”的PCT专利申请PCT/CH99/00403中已经描述了一个这样的改进。此专利描述了一种双圆锥设备，它包括一个入口圆锥和一个出口圆锥，入口圆锥和出口圆锥由其小直径端连接起来以产生一个管口。此外，入口设置在出口圆锥内，远离管口。入口圆锥角θ1也已经精制到小于5°。这些改进降低了双圆锥设备的噪音和磨损。在名称为“双圆锥设备和泵(Double-cone device and pump)”PCT专利申请PCT/CH02/00134中已经描述了另一种改进。该双圆锥设备包括通过一个第三圆锥连接起来的一个入口圆锥和一个出口圆锥。一个入口设置在出口圆锥中。入口圆锥的小直径端和第三圆锥连接起来以形成一个管口。第三圆锥的圆锥角小于出口圆锥的圆锥角。此外，第三圆锥的圆锥角必须介于1°到5°之间。第三圆锥的引入和把入口设置在远离管口处降低了磨损。这是因为壁的材料不会承受非常高的应力，象在初始的双圆锥结构中那样。经过设备后的压降也得以降低，导致了更好的抽吸性能。虽然已经对双圆锥设计进行了多种改进，还可以采取更进一步的改进以加强压力放大、降低噪音程度和稳定流动。例如，在处于某些运行状态下的现有设备中，产生的噪音能达到110至115分贝的量级，而人所能忍受的噪音程度是大约85分贝。因此，需要具有较低噪音程度的双圆锥设备。此外，在现有双圆锥设备中，设备内的流动在高流率时不够稳定。因此，需要改进设计以稳定在高流率下的流动。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有增强压力放大的双圆锥设备。本专利技术的另一个目的是提供一种在入口处具有增强的抽吸压力的双圆锥设备。本专利技术的另一个目的是提供一种具有降低的噪音程度的双圆锥设备。本专利技术的另一个目的是减少双圆锥设备上的磨损从而延长其使用寿命。本专利技术的另一个目的是改进流经双圆锥设备的流体的流动剖面。本专利技术的另一个目的是提供一种具有降低的工作温度的双圆锥设备。而本专利技术的还另一个目的是提供一种双圆锥设备，与现有双圆锥设备相比，它能够在高流速下有效地工作。上述目的通过使用一个具有连续的几何构形的双圆锥设备来达到。特别地，双圆锥设备包括两个截头圆锥部分，称为入口圆锥和出口圆锥。入口圆和出口圆锥有一个共同的小直径面。该共同直径区称为管口。此外，在靠近管口的出口圆锥上有多个孔。与现有双圆锥设备所能够获得的相比，本专利技术实现了较高的压力放大、较高的抽吸力和较低的噪音。通过使用一个连续的几何构形和用作抽吸入口的圆孔而实现了此目的。孔在出口圆锥上形成，处于管口的下游，但是处在直径小于1.5倍的管口直径的出口圆锥部分内。孔的尺寸小于或等于管口直径的一半。入口圆锥的圆锥角小于或等于5°，而出口圆锥的圆锥角小于或等于4°。这导致了降低的能量吸收、降低的噪音程度和较高的流率。在本专利技术的一个可选实施例中，在出口圆锥上远离管口的孔由一个有孔隙的部分代替，用来模拟一个具有无数个尺寸非常小的孔的区域，此区域处于出口圆锥和管口之间。该孔隙部分由例如陶瓷等材料制成。本专利技术的另外一个可选实施例包括两个称为入口和出口圆锥的截头圆锥单元、一个管口区域和一个嵌入部分。在此设备中，嵌入部分提供了将物料流吸入管口区域内的路径。此外，出口圆锥角小于2°。附图说明在下文中将参考附图描述本专利技术的优选实施例，附图用于阐释而非限制本专利技术，其中同样的标号表示同样的元件，其中图1显示了一个在名称为“用于产生和利用压差的设备及其技术应用”的美国专利申请US4792284中描述的双圆锥装置；图2显示了当供给流流经双圆锥设备的不同部分时的压力变化；图3显示了一个依照优选实施例的连续几何构形的双圆锥设备；图4显示了一个带有一个孔隙部分的连续几何构形的双圆锥设备；图5显示了一个具有一个嵌入部分的双圆锥设备。具体实施例方式本专利技术揭示了一种具有连续几何构形的双圆锥设备，它具有一个第一渐缩部分和一个第二渐扩部分。管口后方的第二部分上的多个孔方便了向设备内的抽吸。管口是渐缩部分结束之处以及渐扩部分的起始点，它还是设备直径最小的部分。图3显示了依照本专利技术一个优选实施例的具有连续几何构形的双圆锥设备300。设备300包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有连续几何构形的双圆锥设备（３００），用于在一个流体流过该设备时产生一个压差，该设备包括：ａ．一个大致为中空截头圆锥形状的第一渐缩部分（３０２）；和ｂ．一个大致为中空截头圆锥形状的第二渐扩部分（３０４），其中该 设备具有最小直径的部分是本设备的一个管口３０８，其中所述第二渐扩部分在所述管口的后方具有多个位于其表面上孔（３０６），以便实现抽吸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰斯塔克，
申请(专利权)人：DCT双锥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]