CN105026772B - 具有椭圆发散部分的真空喷射器管嘴 - Google Patents
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Abstract
为了使真空喷射器中的气流更加快速地加速到超声速度，同时使出口气流聚集到管嘴出口的下游，本发明提供了一种用于产生真空的喷射器，包括：驱动管嘴，用于从压缩空气源产生驱动空气喷射并且使所述驱动空气喷射被导向进入在所述喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道，以使所述空气喷射周围的体积中的空气夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，其中，所述驱动管嘴基本包括在通过管嘴的气流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，所述出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到管嘴的出口在气流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在管嘴的出口附近更小程度地发散的形状。
Description
技术领域
本发明涉及由压缩空气驱动的真空喷射器。
背景技术
真空泵是已知的，它使用压缩空气(或其它高压流体)源，以在周围空间中产生负压或真空。通过使得高压空气加速通过驱动管嘴，并由于空气以高速通过驱动管嘴和出口流动通道或者管嘴之间的间隙喷射而使它喷射，压缩空气驱动的喷射器操作。在驱动管嘴和出口管嘴之间的周围空间中的流体介质被夹带进入压缩空气的高速流，并且夹带的介质和来自压缩空气源的空气的喷射流通过出口管嘴被喷出。因为在驱动和出口管嘴之间的空间中的流体以这种方式被排出，所以负压或真空产生在围绕该流体或介质先前占据的空气喷射的体积中。
对于任何给定的压缩空气源(其也可以称为驱动流体)，在真空喷射器中的管嘴可设制成产生高体积流，但不能获得尽可能高的负压(即，绝对压力不会尽可能低地下降)，或者，设制成获得较高的负压(即，绝对压力会较低)，但不能达到尽可能高的体积流速。这样，任何驱动管嘴和出口管嘴的单独的一对都将被设制成趋于产生高体积流速或实现高的负压。
为了产生与环境压力的最大压差，并且由此产生能够由负压施加的最大抽吸力，例如对于提升应用而言，高负压是需要的。同时，为了确保要被抽空的体积可以充分地快速地被清空，以允许相关联的真空装置的重复致动，或者同样地为了在真空输送装置应用中输送足够体积的材料，高体积流速是必要的。
为了实现高极限真空水平和高的总体积流速，已经设计了所谓的多级喷射器，其包括串联布置在壳体内的三个或更多个管嘴，串联的每对相邻管嘴限定单独的一级，跨越所述级在相邻的两个管嘴之间的间隙中产生负压。此外，通常，对于给定的压缩空气源，串联的任何单独的一对管嘴可设制成趋于产生高体积流速或实现高的负压。
在这样的多级喷射器中，最先级产生最高水平的负压，即，最低绝对压力，而随后的级提供连续降低的负压水平，即，较高的绝对压力，但增加喷射器装置的总体积吞吐量。为了将跨越多级所产生的真空应用到所希望的要抽空的真空设备或体积，连续的级通常被连接到共同的收集腔室，而阀被提供给每一个连续级，至少在第一驱动级之后的每一个连续级，从而一旦在该室中的负压已经被降低到低于第二级和后续级能够产生的负压，就使后续级可从收集腔室被封闭。
被称为驱动级是因为它是连接到加压流体(压缩空气)的源的唯一级，因此在驱动流体和夹带流体从真空喷射器排出之前，驱动加压流体流通过所有的后续级和串联的管嘴。
为了提供用于跨越每一个连续级的流体的夹带，该串联的管嘴呈现具有逐渐增加的截面开口面积的贯穿通道，通过该贯穿通道高速流体流被供入，以将周围体积中的空气或其它介质夹带进高速喷射流。每级之间的管嘴形成一级的出口管嘴和下一级的入口管嘴，并且被配置为连续地加速空气和其它介质流，以引导流体的高速喷射穿过每个连续的级。
虽然不同的加压流体可以用作驱动流体，但是本类型的多级喷射器通常被压缩空气驱动，并且最通常被用于横跨各级从围绕通过串联的管嘴中的各间隙的喷射流的体积夹带要被抽空的作为介质的空气。
已经发现商业上成功的多级喷射器的一种设计是在大致圆柱形壳体内具有同轴布置的串联的管嘴，所述壳体在其中包含与喷射器的每一级连通的串联的抽吸口，抽吸口设置有合适的阀构件，用于选择性地连通各级与周围体积的空气。这样设置后，圆柱形本体形成为所谓的喷射器筒，当被安装在壳体模块内部，或在适当尺寸的钻孔内部时，所述喷射器筒可用于抽空周围的腔室，周围的室又流体地联接到要施加负压到其上的真空装置。
这种装置以PIAB AB的名称被公开在PCT国际申请WO99/49216A1中，并示于本申请的图14和15中。
如图14所示，喷射器筒1包括四个喷射状管嘴2，3，4和5，其限定具有逐渐增大的横截面开口面积的贯通通道6。所述管嘴与在它们之间的相应狭槽7，8和9串联端至端布置。
管嘴2，3，4和5形成在各管嘴本体中，管嘴本体被设计成装配在一起以形成一体的管嘴本体1。通孔10被布置在管嘴本体的壁中，以提供与外周围空间的流动连通。
翻到图15，可以看出喷射器筒1如何可以被安装在钻孔或壳体内，其中，外周围空间对应要被抽空的腔室V。各通孔10设置有阀构件11，以选择性地允许空气流或其它流体流从周围空间V进入每对相邻管嘴之间的空间或腔室内。如图15所示，喷射器筒1已被安装在机器部件20中，在其中钻孔已被钻出或以其它方式形成。喷射器筒1从入口腔室i延伸到出口腔室u，并且被布置为抽空构成外周围空间V的三个独立的腔室，每一个腔室与相邻的腔室通过O形环22分开。虽然没有示出，但是构成外周围空间V的每个腔室被连接到共同的收集腔室或抽吸口，以应用所产生的负压到相关联的真空操作装置，例如吸盘。
虽然这样的多级喷射器配置在提供高体积流速和高水平负压两者方面是有利的，但是仍然有必要在喷射器中的每个连续级的设计上有一定程度的折衷，以总体上为多级喷射器获得整体所需的性能特性。因此，也有人提出，提供进一步的所谓增压器管嘴，设置成与多级喷射器的驱动管嘴平行，其中所述增压器管嘴是专门设计的，以获得最高可能的真空水平，但不形成构成该多级喷射器的串联同轴布置的管嘴的一部分。以这种方式，增压器管嘴可被配置成获得最高可能水平的真空，而平行的多级喷射器管嘴串可以被布置成获得高容量的吞吐量，这使高的负压(低的绝对压力)能够在可接受的短的时间周期内在要排空的体积内获得。
这种布置公开于US4,395,202中，如本申请的图13所示。在这种布置中，提供了用于抽空关联的腔室5，6，7的连续地布置的一组喷射器管嘴12，13，14，15，关联的腔室5，6，7通过各自的口18，19和20与真空收集腔室16相互连通。阀21，22和23分别设置到口18，19和20。
附加的一对管嘴24和25平行于多级喷射器的驱动管嘴12设置，并被配置在一个单独的增压腔室4中，通过口17连接到收集腔室16。增压级包括一对管嘴24和25，入口管嘴24连同多级喷射器的驱动管嘴12被连接到被供应有压缩空气的入口腔室3。跨越增压级的一对管嘴24和25用来在增压腔室4中产生最高可能的真空(最低负压)。压缩空气由管嘴24产生的喷射通过管嘴25被喷出增压级，并进入同一室5中，驱动管嘴12推动压缩空气的驱动喷射穿过该室。以这种方式，被排出增压级的空气被夹带进入从多级喷射器中排出的驱动喷射流中。此外，通过多级喷射器的驱动级产生的真空被施加到管嘴25的出口，以便跨越增压级的压差增大，从而能够由增压级产生的真空水平可以提高，即，可以得到的绝对压力降低。
在真空喷射器的操作中，多级喷射器的串联的管嘴12，13，14和15能够如此快速地产生高体积流速，以通过使得来自每一个腔室5，6和7和收集腔室16的流体夹带进入由喷射器的每一个后续级所形成的喷射流，在短时间内，在收集腔室16内产生达到低绝对压力的真空。增压级的功能平行于该多级喷射器，但通常产生低体积流速，并且因此不显著地有助于初始真空形成过程。随着在收集腔室16中的真空水平的增加(即，随着绝对压力下降)，相关联的阀构件23，22和21将顺序关闭，因为在真空收集腔室16中的压力降低到分别低于在相关联的腔室7，6或5中的压力。最终，在收集腔室16中的压力将降至低于多级喷射器的任何一级能够产生的最低压力，从而使所有的阀都关闭，并且所有进一步的抽空随后会由增压级进行，增压级通过抽吸口17提供到收集腔室16的抽吸。
如上所述的这样的多级喷射器和喷射器筒已经发现在许多不同行业的商业上的成功，特别是在制造业上，其中这样的真空喷射器可被连接到吸盘并被用于在装配过程中拾取和放置部件。
因为在如脱气、除湿、液压系统的填充、强制过滤等工艺中对于高真空水平(即低的绝对压力)的要求不断地增加，对于能够反复提供高水平的负压(即，低的绝对压力)以实现上述以及其它工艺的真空喷射器存在不断增加的需求。
再加上这一点，存在不断增加地趋向于更小尺寸的喷射器，其能够在机械上的远程位置(即，在机械手的端部，以及显著地远离压缩空气的最终来源)提供所希望的抽空能力，不会在机器的整体尺寸上产生负面影响。特别是，需要一种喷射器装置，其具有小尺寸，并因此能够应用真空到越来越紧凑的工作区。
发明内容
本发明提供了一种用于产生真空的喷射器，包括：驱动管嘴，用于从压缩空气源产生驱动空气喷射并且使所述驱动空气喷射被导向进入在喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道，以使所述空气喷射周围的体积中的空气夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，其中，所述驱动管嘴基本包括在通过管嘴的空气流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到管嘴的出口在气流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在管嘴的出口附近更小程度地发散的形状。
本发明还提供了一种从压缩空气源产生真空的方法，包括：供应压缩空气到驱动管嘴，所述驱动管嘴具有在通过管嘴的气流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，所述出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在管嘴的出口端附近更小程度地发散的形状；通过使压缩空气加速通过所述驱动管嘴形成空气喷射；使空气喷射导向进入位于驱动管嘴下游的出口流动通道的入口内；和通过使来自空气喷射周围的体积的空气夹带进入喷射流内，在出口流动通道的入口的上游产生真空。
本发明相对于公知的现有技术由于它的传送性能而特别有利。使出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在管嘴的出口附近更小程度地发散的形状，允许使气流更快速地加速到超声速度，同时使流出的空气流聚集到管嘴出口的下游。
附图说明
为了能够更好地理解本发明，并且示出如何实现本发明，现在将仅通过示例参照附图进行，其中：
图1A示出了在垂直于通过喷射器筒的空气流的方向的方向看到的根据本发明的喷射器筒的第一实施例的纵轴向截面图；
图1B示出了从图1A的相同方向看到的图1A的喷射器筒的透视侧视图；
图2示出了类似于图1A的实施例的、在垂直于通过喷射器筒的空气流的方向的方向上看到的、根据本发明的喷射器筒的第二实施例的纵轴向截面图，但是具有代替图1A的整体阀构件的单独的瓣阀；
图3A示出了在垂直于通过喷射器筒的空气流的方向的方向上看到的、图1A和2的喷射器筒的限定了第二级和出口管嘴的整体的喷射器壳体本体的纵轴向截面图；
图3B示出了在垂直于通过喷射器筒的空气流的方向的方向看到的、图1A和2的包括第二级管嘴的整体的驱动级壳体件的纵轴向截面图；
图3C示出了在垂直于通过喷射器筒的空气流的方向的方向上看到的、图1A和2的驱动管嘴件的纵轴向截面图；
图4示出了在垂直于通过驱动管嘴的空气流的方向的方向上看到的放大局部纵轴向截面图，细节地示出了可用在本文公开的喷射器的驱动管嘴阵列中的驱动管嘴的一种形式；
图5A示出了沿着图5B的截面线A-A示出的根据本发明的喷射器筒的第二实施例的纵轴向截面图；
图5B示出了从筒的出口端看到的图5A的喷射器筒的轴向端视图；
图6再次细节示出了在垂直于通过喷射器的气流的方向的方向看到的、图5A的喷射器筒的纵轴向截面图，示出了在成组的喷射器阵列管嘴和第二级会聚-发散管嘴的内径之间的关系；
图7A示出了在垂直于通过喷射器的气流的方向的方向上看到的、图5A的喷射器筒的限定驱动级、第二级和出口管嘴的整体的喷射器壳体本体的纵轴向截面图；
图7B示出了其中合并有一体的阀构件的图5A的第二级管嘴件的从在垂直于通过它的气流的方向的方向上看到的纵轴向截面图和从它的出口端看到的轴向端视图；
图7C示出了图5A的喷射器筒的驱动管嘴件的从在垂直于通过它的气流的方向的方向上看到的纵轴向截面侧视图和从它的出口端看到的轴向端视图；
图8示出了图5A的喷射器筒的穿过包含平行于通过它的气流方向的纵轴的平面的等比例截面图，细节示出了第二级管嘴件和驱动管嘴件如何被安装进喷射器壳体本体中；
图9示出了类似于图5A的整体的喷射器壳体本体的替代实施例的、在垂直于通过喷射器的气流的方向的方向上看到的纵轴向截面图，但是该可替代实施例具有可代替图5A的喷射器壳体使用的改进的发散管嘴部分；
图10示出了在通过具有单个驱动管嘴的多级串联管嘴和具有包括四个驱动管嘴的驱动管嘴阵列的多级串联管嘴的流动发展之间的示意性比较；
图11A至11C示出了使得图1A的喷射器筒安装在喷射器壳体模块中并且连接到安装板上的喷射器的实施例，其中，图11A示出了喷射器壳体模块的下侧视图，细节示出了入口、出口和抽吸口；图11B示出了在垂直于通过喷射器的气流方向的方向上看到的穿过喷射器壳体模块的纵轴向截面图，细节示出了图1A的筒如何被安装到壳体模块中，以及，图11C示出了喷射器壳体模块的俯视平面图，包括用于将壳体模块连接到安装板上的安装孔的位置；
图12示出了具有与图11A至11C相同的喷射器壳体模块的喷射器的、在垂直于通过喷射器筒的气流方向的方向上看到的纵轴向截面图，但是，其中图5A的喷射器筒代替图1A的喷射器筒被安装，并且还使得增压喷射器模块被安装在安装板和喷射器壳体模块之间；
图13示出了现有技术的喷射器单元，包括合并在平行于成直线串联的多级喷射器管嘴的共用壳体内的增压级；以及
图14和15示出了现有技术的喷射器筒的截面图，其中图15示出了筒被安装在喷射器的壳体单元中。
具体实施方式
现在将参考所附附图描述本发明的实施例。贯穿各种实施例的描述，相同的参考数字已被用于指代相同的特征。
图1A和1B示出了根据本发明的喷射器的第一实施例。图1A和1B的实施例被配置为喷射器筒100。这样的筒旨在被安装在喷射器壳体模块内，或者被安装在限定了被喷射器筒抽空的体积的形成在相关的设备件内的钻孔或腔室中。
虽然如附图中所示的喷射器的一个最优选的实施例设计用空气作为驱动流体并作为要抽空的流体工作，但是，喷射器将适用于任何气体作为驱动流体，并适用于任何气体作为被抽空的流体。该驱动流体将具有通过喷射器运动或流动的主要方向。这个方向平行于喷射器的纵轴线，在图中水平地示出，并从入口114开始。在图中，这个方向将被称为气流方向。
喷射器筒100是具有第一驱动级100A和第二级100B的多级喷射器，用于跨越每个级产生相应的真空。
驱动级包括驱动管嘴阵列110，其被布置用于加速提供给驱动管嘴阵列110的入口114的压缩空气，从而引导高速空气喷射流进入第二级管嘴132的入口。同样地，第二级管嘴132设置成使得空气的喷射流射出进入喷射器筒的出口管嘴146。
与在本申请的图14和15中所示的具有单一的驱动管嘴的喷射器筒不同，喷射器筒100包括驱动管嘴阵列110，其具有多个驱动管嘴120。驱动管嘴120每个构造成跨越喷射器筒100的驱动级产生高速空气的空气喷射，并进行分组，以使由每个驱动管嘴120产生的各个喷射流将都一起共同地被供给进入第二级管嘴132的入口131。
在图1A中，111表示从第二级驱动管嘴132看去在管嘴阵列110上的视图。即使视图111示出在第二级管嘴，132，这样做仅用于说明目的。如在图1A中示意性示出，驱动管嘴阵列110包括四个驱动管嘴120，其以这样的方式一起被分组成2×2矩阵：使得四个驱动管嘴的在沿着喷射器筒100的中心轴线CL的轴向方向观察时的出口会都位于基本上等于第二级管嘴132的最小内径的边界圆周内。这在图1A中沿第二级管嘴132的长度由圆画出的一部分的方式示出，对应于第二级管嘴的垂直于中心轴CL的内横截面，并具有在它的圆周内画出的四个较小圆，显示了四个驱动管嘴120的出口位置如何可以被布置成使得它们都在中心轴线CL的方向上与第二级管嘴的入口对准。应当理解，这较大圆和四个较小圆并不代表沿所述第二级管嘴132路径的一个结构特征部分，而是分组到第二级管嘴的横截面上的驱动管嘴阵列的投影，为了说明的目的沿中心轴线CL使得这些部件的相对同心和同轴对齐。这同样适用于沿在图2和6中的第二级管嘴路径的类似的圆分组示出部分。
在通过喷射器的气流的方向上，在驱动管嘴阵列之后是第二级管嘴132和出口管嘴146。这些管嘴每个被设置为单一的会聚-发散透镜，设置成沿中心轴线CL与驱动管嘴阵列110串联。因此，当压缩空气在喷射器筒100的入口处被供应给驱动管嘴件112的入口114时，高速空气喷射将由各管嘴120产生，以便形成喷射流，在喷射流中，驱动空气喷射被一起共同导向进入第二级管嘴132的入口131。以这种方式，在驱动管嘴阵列110和第二级管嘴132的入口131之间的体积中，特别是围绕每个由各自的驱动管嘴120产生的驱动喷射的体积内的空气或其它流体介质将被夹带进入喷射流，并被驱入第二级管嘴132。
供应的压缩空气的消耗和供给压力可以根据喷射器的尺寸和期望的抽空特性而变化。对于较小的喷射器，在从约0.1至约0.25MPa的供给压力时消耗范围为约0.1至约0.2Nl/s(每秒标准升)通常是足够的，并且对于较大的喷射器，在约0.4至约0.6MPa时通常消耗为约1.25至约1.75Nl/s。对于不同的尺寸而言，在范围上的不同是可能的，常见的。不希望受限于这些特定的范围内，如本文中所使用的压缩空气被理解为具有这样的性质。
在离开驱动级的喷射流中的流体然后在第二级会聚-发散管嘴132中加速，以产生跨越第二级100B的空气喷射，而这又被引导进入出口管嘴146的入口。以同样的方式，在由第二级管嘴132产生的空气喷射周边的体积中的空气或其它流体介质将被夹带进入喷射流，并通过出口管嘴146从喷射器筒100喷出。
在流体被夹带进入在第一级100A和第二级100B中的各自的喷射流中时，产生抽吸力，其将趋向于通过抽吸口142和144将来自周围环境的另一流体介质抽吸进入喷射器筒100，所述抽吸口142和144配置在喷射器筒100的主体周围，分别与各第一级100A和第二级100B相关联。如上所述，驱动级100A将产生比第二级100B更高数值的负压(即，较低的绝对压力)。因此，阀构件135被提供以选择性地打开和关闭第二级100B的抽吸口144。当在周围体积中产生的负压超过可以在第二级100B中产生的负压时，阀构件133关闭抽吸口144。关闭该口防止驱动级100A抽空的空气的任何回流；回流将导致该空气在逆流的状态下通过抽吸口144从第二级100B出来再次进入要被抽空的体积内。
在图1A的实施例中，阀构件125被设置为单一主体，其围绕喷射器筒100的第二级100B的整个内圆周延伸，以便根据在第二级100B产生的负压和在周围体积中的外部真空状态之间的压差选择性地打开和关闭抽吸口144。作为替代，如在图2中，多个单独的瓣阀构件，或具有多个单独的阀瓣135的一个构件可被设置，每个阀瓣与每个抽吸口144相关联。
如从图1B将是显而易见的是，喷射器筒100形成为基本上旋转对称的本体，形成绕中心轴CL的转动的本体，除了驱动管嘴阵列110和抽吸口142和144之外。虽然严格来讲，驱动管嘴阵列110和包括抽吸口142和144的部分不形成转动的本体，但是它们可以被设置有围绕所述旋转轴线CL旋转对称，因此仅表示在除了围绕中心轴线CL旋转的本体之外的部分上有轻微的不连续。
如图1A和1B所示，喷射器筒100是大致圆柱形喷射器筒，在垂直于中心轴线CL，即在垂直于穿过喷射器筒100的气流的方向上的平面中，沿着其长度，具有基本上为圆形的横截面形状。然而，应该理解的是，对喷射器筒100或其部件而言，不是必须形成有圆形横截面，并且，特别是各种管嘴可形成为方形或其它非圆形横截面，只要它适合于特定的应用即可。然而，基本上为圆柱形或管状的形式是优选的喷射器筒100，由于这允许喷射器筒100利用合适的密封件(如在图1A和1B示出的O形环112a和140a)最容易地被安装在钻孔或其它喷射器壳体模块内。
翻到图1A和1B中的喷射器筒100的具体结构，可以看出，喷射器筒由两部分壳体构成，包括第二级壳体件140和驱动级壳体件130。限定了驱动管嘴阵列110的驱动管嘴件112被安装到驱动级壳体件130的入口端内。在本实施方式中，阀构件135形成为单独的构件，并在形成于该壳体中的相应的(优选周向的)凹槽中安装到驱动级壳体件130，以便在驱动级壳体件130被插入到第二级壳体件140的入口端内时被组装到喷射器筒100。
还参考图3A至3C中，进行更详细地说明喷射器筒100的部件。
第二级壳体件140包括入口部，它具有布置成接收驱动级壳体件130的接收结构145，驱动级壳体件130又接收该驱动管嘴阵列110。从图1A中可以理解，阀构件135接合接收结构145，并用于当驱动级壳体件130被安装到第二级壳体件140的入口端内时，提供在第二级壳体件140和驱动级壳体件130之间的密封。
第二级壳体件140限定会聚-发散管嘴146，它构成了喷射器筒100的出口管嘴。该会聚-发散管嘴146包括会聚入口部分147、直的部分148和发散部分149。直的部分148也可以是略微发散的。第二级壳体件140还限定了第二级抽吸口144，通过该抽吸口，在周围的体积中的空气或其它流体介质被吸入到第二级，以便通过出口管嘴146从喷射器筒100喷出。
出口管嘴146的一个特定特征是，发散部分149包括直径阶梯状扩大部150，沿着发散部分149的路径形成的部分，在本实施例中，比发散部分149的入口更靠近管嘴146的出口端；在所示实施例中，扩大部靠近出口管嘴146的出口端。发散管嘴部分149的第一部分149a从直的部分148以发散角延伸，发散角可以是基本上恒定的，向上达到直径阶梯状扩大部在尖角151处设置的点。优选地，尖角151是由在管嘴146的发散部分149中由底切限定。在直径阶梯状扩大部150处，发散部分的壁反向，以形成尖角151，其中，该壁，在反向回到再次发散同时朝向筒100的出口端在轴向方向上延伸之前，从发散同时朝喷射器筒100的出口端在轴向方向上延伸，改变到发散同时向喷射器筒100的入口端在轴向方向上延伸一段短距离。最后逆转回发散形状是任选的，因为图中所示的第二部分149b可能最初，即在尖角的下游很近，在它以筒100的出口端紧接之前的发散形状继续之前，可以反转回到以圆柱形直壁形继续。管嘴146的形状将根据喷射器的所需特性被选择，同时要注意，形状用于使得从在管嘴中的流动和压力条件到进入环境压力中的流动膨胀的改变较少突变。以这种方式，筒100的出口端的设计可以有利地用来影响在驱动管嘴中的压力和流速条件。结果是，本领域技术人员在设计驱动管嘴时将有更大的自由度。
如图3A所示，在直径上的阶梯状改变可以通过比较在尖角151处阶梯状扩展部紧邻之前的直径Di，与在与点151径向对齐但在发散部分149的第二发散部分149b上的点152处紧邻阶梯状扩展部之后的直径Do进行测量。直径上的阶梯状改变用于切断在管嘴146的发散部分149b中的流体流，以便沿管嘴壁产生湍流出口流，从而减少了在管嘴146的出口处的摩擦，并相应提高了采用其该喷射器筒100可以从压缩空气的给定源生成真空的效率。
Di与Do的比率优选介于6至7和20至21之间，并且最优选是约94至105。
翻到图3B，示出了驱动级壳体件130，其限定在其中形成抽吸口142的入口部分，通过该抽吸口空气或其它周围介质可以被吸入到要通过喷射器筒100的第二级管嘴和出口管嘴排放的驱动级。驱动级壳体件130包括环形凹槽139，用于在其中容纳阀体135。同样，环形凹槽139可以被设置为一连串的独立的凹槽，对于各个抽吸口144用于容纳单个阀构件135。
驱动级壳体件130还形成管嘴本体，会聚-发散第二级管嘴132被限定在其中，会聚-发散第二级管嘴132具有会聚入口部分136，直的中间部分137和发散出口部分138。第二级管嘴限定入口131和出口133。此外，该第二级管嘴件130限定接收结构134，例如为环形凹槽的形式，用于将驱动管嘴件112安装到驱动级壳体件130的入口端。以这种方式，槽口或等同的接合结构可被设置在驱动管嘴件112上，以与凹槽134接合，或以其他方式，环状O形环密封件112b可被设置成将驱动管嘴件112和驱动级壳体件130通过互相被接收在这两个部件的对应的凹槽中而联接在一起。
翻到图3C，驱动管嘴件112被示出，设置有这样的O形环112b，用于形成与接收结构的密封互连，所述接收结构例如为在驱动级壳体件130的入口端处的环形凹槽134。驱动管嘴件112设置有驱动管嘴阵列110，其包括多个管嘴驱动器120。驱动管嘴件112包括入口114，压缩空气供应被提供给该入口，用于供给压缩空气到驱动管嘴120，以从每个驱动管嘴120产生高速空气的对应的空气喷射。由驱动喷射和夹带于其中的任何流体介质产生的流体流一般可以称为喷射流或驱动喷射流。
图4示出了通过驱动管嘴120的放大截面图。在此情况下，驱动管嘴120形成有圆形的横截面，如在每个管嘴的轴线方向观察所见，但是具有同等的流体动力效应的非圆形横截面也是可能的。
每个驱动管嘴120可以图4所示的方式形成在驱动管嘴件112中，以便具有直壁入口流动部分122和发散出口流动部分124。直壁入口流动部分既不会聚也不发散，并且在入口121处设置有圆角的、圆形的或倒角的一个或者多个边缘。发散出口流动部分124从直壁部分122的出口端延伸，从而表现出沿着其长度朝向驱动管嘴的出口端逐渐减少程度的发散。即，该发散部分124在出口流动部分124的入口端处最大发散，在那里它从直壁部分122延伸，并且在该部分124的出口端处最小发散。发散部分124在发散出口流动部分124的出口端处还可以包括另一直壁部分126。如在截面中所示，在垂直于通过驱动管嘴120的空气流的方向的方向上，发散部分124具有焦点位于直壁入口流动部分122的纵向中心轴线上的椭圆线段的形状，并从发散管嘴部分124的最大发散端到最小发散端延伸。
如果直壁部分126设置在驱动管嘴120的出口处，那么此部分的长度le总体上比驱动管嘴的整个长度LN优选地是12％或更少，优选10％或以下。
与驱动管嘴120的入口121的圆角的，圆形的或倒角的一个或者多个边缘相反，驱动管嘴120的出口具有锋利的边缘，以到驱动管嘴120形成于其中的管嘴本体112的端面呈大致90度。这用于当压缩空气被提供给驱动管嘴入口121并通过驱动管嘴120被加速时帮助产生从驱动管嘴120放出的高速空气的连贯喷射。
这种加速主要在管嘴120的发散部分124中提供，发散部分124提供了从在入口流动部分122的出口处的内径di到在发散出口流动部分124的出口处的内径do的直径扩展。在入口流动部分122的出口端处的内径di和在管嘴120的出口处的内径do之间的比率将根据喷射器所需的特性来选择。如果喷射器被设计成是通常被称为“高流量”的喷射器，那么do相对di就会较小，例如do≈1.3·di。如果喷射器被设计成是通常被称为“高真空”的喷射器，那么do相对di就会较大，例如do≈2·di。因此，在入口流动部分122的出口端处的内径di和在管嘴120的出口处的内径do之间的典型范围是在1至1.2之间，和1至2.2之间(1/1.2≤di/do≤1/2.2)。
不管存在或不存在直壁部分126，并独立选择用于发散出口流动部分124的轴向长度，直壁入口流动部分122的轴向长度可优选为在入口流动部分122的出口端处的内径di的约5倍。不管直壁入口流动部分122选择的轴向长度如何，发散出口流动部分124其本身的或者包括直壁部分126(如果设置有直壁部分)的轴向长度可优选为在管嘴120的出口处的内径do的至少两倍。可替代地，直壁入口流动部分122的轴向长度可以是在入口流动部分122的出口端处的内径di的约5倍，并且发散出口流动部分124的包括直壁部分126的轴向长度可以是在管嘴120的出口处的内径do的至少两倍。
如图1A，图2和图3C所示，驱动管嘴120设置在驱动管嘴阵列110中，以便被基本互相平行对准，即，每个管嘴120的纵向中心轴线平行于喷射器筒100的中心轴CL轴向对准。当然，在驱动管嘴阵列110中的驱动管嘴120同样可设置有轻微的发散或会聚，为了定制从管嘴阵列110朝向第二级管嘴132的入口131射出的共形成的喷射流的形状，轻微会聚优选于轻微发散。
同样，虽然这些图表示包括四个驱动管嘴配置为2×2矩阵的管嘴阵列110，但是这不是对本发明的任何限制，本发明可以包括任何数目的驱动管嘴120，比如，具体为，两个，三个，四个，五个或六个驱动管嘴，在驱动管嘴阵列110中以合适的组布置。例如：三个管嘴可布置在三角形的点处；四个管嘴可以布置为如图所示在正方形的角处；五个管嘴可以布置在五边形的角处，或布置在正方形的角，一个管嘴布置在正方形的中心；以及，六个管嘴可以不同地组合，包括在六边形的角处。
当然，根据用途，对于驱动管嘴阵列110，甚至更大数目的驱动管嘴120也有可能并且可被考虑。还可以设想，各驱动管嘴的设计可能变化，以便控制共同形成的驱动喷射流，例如，在具有中心管嘴与多个周围管嘴的分组中，该中心管嘴可能被配置为比每个周围管嘴得到具有更低体积流速的更高速空气喷射。
翻到图5A，5B，6，7A至7C和8，示出根据本发明的喷射器的第二实施例。图5A，5B，6，7A至7C和8的实施例也被构造为喷射器筒200。
喷射器200在结构和操作上与喷射器100相同，并且上述喷射器100的特征、部件、操作和使用的描述同样适用于喷射器200，除了特别说明进一步的特征或变化之外。另外，喷射器筒200包括第一驱动级200A和第二级200B。
图5B是朝向喷射器200的出口端的轴向端视图，它清楚地示出了成组布置以便面对沿着由第二级管嘴232和出口管嘴246限定的轴向通道并且面向其内部的驱动管嘴220的出口。图5A示出了图5B的A-A截面，其中包含了中心轴线CL，围绕中心轴线CL该喷射器筒200基本上形成旋转体。另外，喷射器筒200的本体是大致圆柱形，除了抽吸口242和244，以及出口管嘴的发散部分。
喷射器筒200的结构与喷射器筒100的结构基本上相同，主要的例外是，喷射器筒200形成为具有构成驱动级200A和第二级200B两者的单个壳体件240。第二级管嘴形成为单独的第二级管嘴件230，其被布置为在也使得驱动管嘴件212插入到壳体件240的入口端之前，从其入口端插入到壳体240内。
显而易见的是，第二级管嘴本体230被简单地压配合到壳体240的第二级200B部分中，而驱动管嘴件212设置有相互接合的环状脊212b，配置为接合到设置为在壳体件240的入口处的接收结构的环形凹槽234内。
如在图6和7C更清楚地看到，驱动管嘴件212包括杆或柱216，其从驱动管嘴件212的径向外凸缘部分向前方延伸，并且邻接地接合第二级管嘴件230的后侧，以使它在喷射器壳体240内轴向保持在适当位置。这些柱或杆216的功能既保证第二级管嘴件230在喷射器壳体件240内保持在位，并且还维持在喷射器管嘴阵列210的喷射器管嘴220的出口和到第二级会聚-发散管嘴232的入口231之间的期望间隔。
否则可以理解，喷射器筒200被配置成与喷射器筒100以相同的方式操作，压缩空气供应给在喷射器筒200的入口处的驱动管嘴阵列210的入口214，并通过驱动管嘴阵列210的驱动管嘴220加速，以便作为各自的驱动空气喷射而排出，一起共同被引导进入第二级管嘴232的入口231内。驱动空气喷射的此阵列再次将在周围的体积中的流体夹带进入驱动喷射流，产生抽吸，该抽吸将通过在第一驱动级200A处形成在壳体240中的抽吸口242吸入周围的流体。压缩空气和夹带的流体介质随后在第二级管嘴232被加速，以作为第二级空气喷射排出，第二级空气喷射又被引导进入出口管嘴246。出口管嘴246又由壳体件240限定作为会聚-发散管嘴。和以前一样，通过第二级200B的高速空气喷射夹带在第二级空气喷射周围体积中的空气或其它流体介质进入第二级喷射流，并从喷射器200通过出口管嘴246喷射它。这在抽吸口244处产生了抽吸力，从而从任何周围体积吸入流体介质。还设置阀构件235，以根据在第二级200B与周围体积中的负压的相对水平，选择性地打开和关闭第二级抽吸口244。在本实施例中，阀构件235形成为第二级管嘴件的一体部件，与它一起形成整体的模制体。阀235将在第二级200B的压力在周围体积中的压力以下时打开，并且当在周围体积中的压力下降到低于在第二级200B中的压力时将关闭。
再次，从图6中可获知，驱动管嘴220分组配置，允许来自所有驱动管嘴220的空气喷射被一起引导进入第二级管嘴232的入口231中。通过如下方式：驱动管嘴分组被示出为在两个相邻的较大圆的每一个内部以2×2矩阵布置的小圆，所述较大圆对应于第二级管嘴232的内径，这在图6中示意性地示出。图6中的左手分组对应于如图6所示的驱动管嘴220的排列，而右手分组显示了管嘴如何保持在第二级管嘴232的圆周范围内，即使该分组转动通过45度角。以这种方式，可以看到驱动管嘴阵列210的多个管嘴如何能够引导它们各自驱动喷射一起进入第二级管嘴232的公共入口231。如上所述，在图6中在第二级管嘴的中间通道中画出的包含驱动管嘴分组两个相邻的圆并不代表沿所述第二级管嘴132的路径的结构特征部分，而是可能的驱动管嘴阵列分组到第二级管嘴的横截面的投影，为了说明示出了这些部件沿中心轴线CL的相对对准。
参照图7A，示出壳体件240，其具有带接收结构234的入口端，所述接收结构是环形凹槽的形式，用于接收所述驱动管嘴件212。首先，也示出了驱动级抽吸口242和第二级抽吸口244，设置为在壳体件240另外的大致圆柱形的本体中的开口。在它的远端处，该壳体件240限定了喷射器筒200的会聚-发散出口管嘴246，包括会聚入口部分247，直壁部分248和发散出口部分249。就图1、图2和3A的实施例而言，靠近出口端，出口管嘴246的发散部分249设置有直径阶梯状扩展部250，将发散部分249分别划分成第一和第二发散部分249a和249b。在直径阶梯状扩展部250处，形成有底切，如在垂直于通过出口管嘴246的空气流动的方向的方向上的横截面观察，在该底切处，发散部分249的壁，在再次反向到朝喷射器筒200的出口端发散同时在轴向延伸之前，从朝向喷射器筒200的出口发散同时在轴向延伸，反向到朝喷射器筒200的入口发散同时在轴向上延伸。这种在发散部分249的壁的方向上的反向在阶梯状扩展部250处产生尖角251。该直径阶梯状扩展部与在用于上述喷射器筒100的出口管嘴146中用于出口部分149的直径阶梯状扩展部150可具有相同的尺寸关系。
对于发散部分249而言，也可以设置有不只一个直径阶梯状扩展部。翻到图9，示出了喷射器壳体件270，其代表喷射器壳体件240的一个备选实施例，并且其可以用来代替在喷射器筒200中的喷射器壳体件240。与喷射器壳体件240一样，喷射器壳体件270在其入口端包括用于接收所述喷射器管嘴件212、抽吸口242和244的接收结构234，和用于接收第二级管嘴件230在抽吸口之间的接收结构245。同样地，喷射器壳体件270在其出口端限定会聚-发散管嘴246，以提供用于喷射器筒200的出口管嘴246。该出口管嘴246包括会聚入口部分247、直壁中间部分248和发散出口部分249。但是，在这种情况下，发散出口部分249被分为第一、第二和第三发散部分249a，249b和249c。直径阶梯状扩展部250和255沿着发散部分249的长度设置在两个位置，使得发散部分分成第一、第二和第三发散部分249a，249b和249c。直径阶梯状扩展部250形成于发散部分249的出口端附近，与图7A一样。还设置了中间的直径阶梯状扩展部255，也是通过在出口管嘴246的发散部分249的壁中的底切形成。底切在第一部分249a的端部处在阶梯状扩展部的位置处形成尖角256，如在垂直于通过管嘴的空气流的方向的方向上的截面中看到的，在该点，管嘴壁，在再次反向到朝着管嘴的出口发散同时在轴向上延伸之前，从朝着管嘴的出口发散同时在轴向上延伸，反向到朝向管嘴的入口发散同时在轴向方向延伸。
出口管嘴246在发散部分249的发散壁的角度在所有三个部分249a，249b和249c中是基本上相同的，但是应当理解，可以使用朝着管嘴的出口端的更大或更小的发散角。此外，直径阶梯状扩展部250、255在出口管嘴246的发散部分249中目的是切断进入湍流空气流的空气流，以便减少空气通过出口管嘴246经历的在管嘴壁处的摩擦，并且这样总体上影响通过喷射器筒200气流阻力。
正如图9中所示，中间阶梯状扩展部255不提供设置在管嘴246的出口端附近的阶梯状扩展部250在直径上尽可能大的增加。因此，在尖角256和在管嘴246的内壁上与尖角256径向对齐(不是在第二扩散部分249b中)的点257之间在直径上的增加小于在第二直径阶梯状扩展部250处的尖角251到在第三发散管嘴部分249c的壁上的尖角251径向对齐的点252之间在直径上的阶差。
返回到图7A，可以看到，该喷射器壳体件240也包括肩部形式的接收结构245，用于接收第二级管嘴件230。第二级管嘴件245，如图7B所示，在其入口端设置有径向外的凸缘，以邻接在管嘴件240的接收结构245中形成的相应的肩部。
在图7B中所示的第二级管嘴件230还限定了会聚-发散第二级管嘴232，包括在第二级管嘴232的入口231和出口233之间延伸的会聚入口部分236、直壁中间部分237和发散出口部分238。在图7B的第二级管嘴件230中，阀构件235与管嘴件230一体地形成，以便提供在喷射器筒200的喷射器壳体件240或270中的第二级抽吸口244的选择性打开和关闭。为有助于在阀构件235中的灵活性，开口260可以被设置在阀构件235的基部附近，以使所述阀构件235相对于收抽吸口244更容易地打开和关闭。
图7B在一个视图中示出了管嘴件230在垂直于通过管嘴件230的空气流方向的方向上的截面图，并且也以从管嘴232的出口端233观察的轴向端视图显示了管嘴件230。在这后一视图中，也可以看出多个齿262，其形成在第二级管嘴本体230的外侧上靠近阀构件235的基部。齿262被布置成接合可在喷射器壳体件240或270的接合结构245中设置的相应的齿。这些齿设置成便于第二级管嘴本体230与喷射器筒200的喷射器壳体件240或270的旋转对准。这种对准通常不是必要的，特别是如果喷射器筒200的旋转对称形式。然而，在某些实施例中，喷射器壳体件240或270可以设置有第二级抽吸口244，其不是围绕喷射器壳体的圆周均匀地分布，或，所述第二级管嘴件230可以设置有对应于每个抽吸口244的单独的阀构件235，阀构件235和它们要选择性地打开和关闭的各抽吸口244之间需要对准。
会理解，不设置密封件来防止在第一驱动级200A和第二级200B之间的第二级管嘴件230周围的空气泄漏。考虑到这样的事实：第二级管嘴件230旨在由将符合喷射器壳体件240或270的内尺寸的相对软的且符合的橡胶或塑料制成，以与其形成气密密封。与设在驱动管嘴件212上的柱或杆216互相配合，使得第二级管嘴件230轴向地保持在位，这将提供围绕第二级管嘴件230的入口端部的可靠的密封。
翻到图7C，再次以在垂直通过驱动管嘴件212的气流的方向的方向上看到的横截面图，以及从驱动管嘴220的出口端看到沿轴向方向示出驱动管嘴件212。驱动管嘴件212具有入口214，用于接收来自压缩空气源的压缩空气，以及用于提供压缩空气到驱动管嘴阵列210中的多个驱动管嘴220。驱动管嘴阵列210的驱动管嘴220可与图4中所示的驱动管嘴120以相同的方式形成。
驱动管嘴件212形成有环形脊212b(或布置在驱动管嘴件230的圆周周围的环中的一连串的凸起)，其尺寸适于接合接收结构在喷射器壳体件240或270的入口端处的环形凹槽234，以便将驱动管嘴件212固定到喷射器筒200的壳体件240中。可以理解的是，代替环形脊212b的是，驱动管嘴件212可具有环形凹槽，并且弹性O形环可设置在驱动管嘴件的凹槽中，以当驱动管嘴件212被装配于其中时与喷射器壳体件240或270的凹槽234接合，以便使两件固定在一起。还应当理解的是，不需要在接收结构234中提供气密密封件，因为喷射器筒200和要抽空的外部体积之间的必要密封是通过使用弹性体密封件212a获得的(如参照下面进一步讨论的图12可以理解)。同样，脊212b可以形成为凹槽，并且代替喷射器壳体件240或270的接收结构234的凹槽设置的脊可被接收在驱动管嘴件212的凹槽中。
在喷射器壳体件240或270的入口端内的驱动管嘴件212的安全卡合配合进一步确保了第二级管嘴件230固定在位，因为从驱动管嘴件212在向前的轴向方向延伸的杆或柱216被布置为压抵第二级管嘴件230的背面，以确保它靠在设置在喷射器壳体件240或270的接收结构245中的肩部。第二级管嘴件230因此被轴向地固定就位，并且也与驱动管嘴阵列210隔开所需要的轴向距离。容易理解的是，使用杆或柱216，除了提供必要的结构稳定性之外，也提供了喷射器筒200周围的空气或者其它流体介质通过抽吸口242通畅地流动进入驱动级200A。
翻到图9，示出了喷射器筒200的截面透视图，其中详细描述了第二级管嘴件230和驱动管嘴件212如何被安装到喷射器壳体240内并被布置成提供由驱动管嘴220产生并连续地被引导通过第二级管嘴232和出口管嘴246的高速空气的轴向流动。图9还示出了通过抽吸口242和244的气流如何可被夹带到由空气喷射产生的喷射流中，所述空气喷射在各自的第一驱动级200A和第二级200B中通过驱动管嘴220和第二级管嘴232产生。
翻到图10，该图显示了由单个驱动管嘴产生并允许通过并排关系的第二级管嘴和出口管嘴的轴向连续流动中的扩展的单一驱动喷射流和同样可以由喷射器筒100和200产生的在相应的驱动管嘴阵列110、210中具有四个驱动管嘴120、220的多个驱动喷射流之间的比较。从该代表性图示可以知道，多个驱动喷射流的例子通过第二级管嘴和出口管嘴的流体流的发展与常规喷射器的单一驱动喷射流的例子基本相同。
即便如此，也已经发现，所述多个驱动管嘴布置允许喷射器筒产生在产生的负压和通过喷射器筒的体积流速方面比在申请的图14和15所示结构的单个驱动管嘴多级喷射器具有优异的性能。换句话说，为了获得与图14和图15的设计的多级喷射器相同的性能，根据本发明的具有多个驱动管嘴的多级喷射器能够使用较少量的压缩空气产生相同的性能，从而提供更大水平的效率。此外，对于相同性能的喷射器，本发明的在驱动管嘴阵列中具有多个驱动管嘴的喷射器更短，具有比图14和15示出的设计的喷射器更小的尺寸。尤其是，这两种喷射器设计对于相同的性能水平而言可以具有大致相等的直径，但是图14和15的喷射器筒需要三级配置，以获得本发明的喷射器筒(例如为上述的实施例100和200)仅用二级配置就能获得的相同水平的性能。因此，对于相同的性能，根据本发明的喷射器筒与现有技术的喷射器筒相比，能制造地尺寸更小且具有减少的底座。
参照喷射器筒100和200的上述实施例，应当理解，该第二级管嘴件130、230和驱动管嘴件112、212可被接收在对应的接收结构内，它们不仅通过压配合或如附图所示的卡扣配合被装配到对应的接收结构内，而且同样通过任何替代形式的配合或螺纹接合，或进一步通过胶合，焊接或以其它方式被固定到位。
至于喷射器筒100和200的部件的制造，优选的是，喷射器筒壳体件130，140，240或270以及驱动管嘴件112，212使用合适的塑料材料通过一次模制(one-shot moulding)工艺形成，如本领域技术人员所知。
在整体一体模制的第二级管嘴件230的情况下，材料必须具有必要的挠性，以允许阀构件235打开和关闭抽吸口244，同时结构刚性足以使得通过会聚-发散管嘴232会发生期望的流动发展。这样，第二级管嘴件230优选由相对屈服的材料形成，所述材料是塑料或橡胶，优选是由合适的热塑性弹性体配制物制成，例如热塑性聚氨酯弹性体(TPE(U))，其可从BASF以商品名S系列获取，可以由软质热塑性硫化橡胶(TPV)制成，例如SantopreneTM TPV8281-65MED，如可得自ExxonMobil Chemical Europe，可由NBR或其它合适的材料制成。常见氟橡胶或FPM橡胶将是另一种合适的材料。
用于模制第二级喷射器件230的具体材料在实践中可以通过喷射器筒200的预期用途确定。具体地，可以考虑对于大多数应用可以使用TPE(U)，但在耐化学性是重要的情况下，可以使用标准型A，B或F，如可得自E.I.du Pont de Nemours and Company。
可以设想，该驱动管嘴120和220可在形成管嘴件112、212的模制过程在驱动管嘴件112，212中形成。同样，在驱动管嘴件112，212模制时足够的尺寸精度不可能的情况下，驱动管嘴120和220可以例如通过镗孔形成在已经模制的管嘴件112，212中。至于第二级管嘴132，232和出口管嘴146，246，可以设想，这些将作为形成各自的部件130、230、140、240的模制工艺的一部分被形成，而不需要后续的制造步骤。
参考图11A至11C，示出了喷射器筒100(等同于喷射器筒200)如何可以被安装到壳体模块1000中，用于真空泵或类似用途的示例。
图11B示出了在壳体模块1000中形成的内部钻孔1012，1040，1060内部安装的喷射器100。O形环密封件112a和140b分别在驱动管嘴件112和壳体模块1000的入口钻孔1012之间、和在第二级喷射器壳体件140的外部和在壳体模块中限定的钻孔的内部之间提供密封，以便将钻孔分成中间真空腔室1040和出口腔室1060。壳体模块1000设置有入口腔室1020，压缩空气源被连接到该入口腔室，以为喷射器筒100提供压缩空气供应。入口钻孔1012连接到入口腔室1020内，以使压缩空气被供应给驱动管嘴件112的入口114。在操作中，压缩空气通过喷射器100形成高速喷射流的气流，其在压缩空气和从周围体积任何夹带的流体通过出口管嘴146喷射进出口腔室1060之前，分别在喷射器100的驱动级和第二级在抽吸口142和144处产生抽吸力。消音器或替代的止动构件1100设置在壳体模块钻孔的开口中，以便封闭该出口腔室1060，用于容纳从喷射器100喷射的流体，并抑制从喷射器100的出口管嘴146排出的这种高速喷射空气流引起的噪声。止动构件1100设置有臂或杆1110，其配置为用于确保喷射器筒100轴向地就位在壳体模块1000的钻孔中。止动构件1100用合适的密封构件(如弹性O形圈1100a)可被固定在位，或者以密封的方式以其它的螺纹接合、固定接合、焊接接合或者粘结在位，以封闭该壳体模块1000的钻孔。
从喷射器100喷射的空气，不是从喷射器100在出口排放到大气中，而是通过形成在壳体模块1000的基部上的出口端口1046被输送远离壳体模块1000。以这种方式，压缩空气通过入口端口1014被供给进壳体模块，并且压缩空气和从周围体积抽出的任何夹带的流体通过出口端口1046从壳体模块1000排出。壳体模块1000还设置有抽吸口1042和1044，其被布置为连接真空腔室1040的包围喷射器100的第一和第二级抽吸口142和144的体积和要被抽空的体积。要被抽空的体积可包括例如一个或多个吸盘或其它抽吸装置，或任何其它的真空操作的机器。
在图11B中所示的例子中，壳体模块1000沿其基座表面连接至真空操作装置的连接板1200，该连接板1200设置有口1214，1242，1244和1246，其对应于在壳体模块1000的基座上形成的口1014，1042，1044和1046。弹性密封件，如O形圈1014a，1042a，1044a和1046a被设置在壳体模块1000的相应口和连接板1200的口1214，1242，1244和1246之间。连接器板1200的口1214被连接到压缩空气供应，用于将压缩空气通过入口端口1014供给进入壳体模块1000的入口腔室1020。同样，通过壳体模块1000的出口1046排出的空气通过在连接器板1200上的出口通道1246被携带远离。同样地，在连接器板1200中的口1242和1244连接由喷射器100所产生的真空和要抽空的体积，在要抽空的体积中的空气或其它流体介质通过在连接器板1200上的口1242，1244，通过在壳体模块1000中的抽吸入口1042和1044，被抽进在喷射器筒100的第一和第二级100A，100B周围的钻孔中形成的真空腔室1040。
在真空产生的早期阶段，大的压力差会跨过喷射器筒100的第二级100B存在，一个或者多个阀构件135会打开，使得流体介质将通过抽吸入口144被夹带进入第二级喷射流，同时通过抽吸口142被夹带进入驱动部分100A。然而，因为在要抽空的体积中的真空增大，从而产生较高的负压(即，较低的绝对压力)，跨越阀构件135的压力差将降低，直到这些阀构件关闭，此时仅驱动级100A将通过抽吸口142对腔室1040提供抽吸，这又通过壳体模块的抽吸口1042和1044对连接板1200的口1242，1244提供抽吸。
通过以这样的方式安装喷射器筒到壳体模块中，由喷射器筒100产生的真空可通过连接板1200根据需要被选择性地应用到相关联连接的真空操作设备。
图11A示出了壳体模块1000的入口端口1014，抽吸口1042，1044和出口端口1046的布置。可以理解，在壳体模块1000中的入口端口，出口端口和抽吸口的位置不一定对应喷射器筒100的入口114，抽吸口142，144和喷射器出口管嘴146的位置，而是一定对应于壳体模块1000要附接到其上的连接器板1200的入口端口1214，抽吸口1242，1244和出口端口1246的位置。然而，由于抽吸口142，144被布置为抽空围绕喷射器筒100的第一和第二级100A和100B的整个真空腔室1040，所以没有必要提供喷射器筒100的抽吸口142,144与壳体模块1000的抽吸口1042，1044之间的对准，只要在壳体模块100的钻孔中存在合适的位置，在该位置处弹性O形环140b能够封闭壳体模块的钻孔，以形成真空腔室1040和出口腔室1060即可。
翻到图11C，示出连接器的配置，该连接器用于使用钻孔将一个或多个模块化的壳体单元互相连接在一起，所述钻孔例如为设置在壳体模块1000中的螺纹钻孔1050，每个螺纹钻孔1050在其上端围绕钻孔开口设置有凹陷区1055，以允许连接构件(如螺钉或螺栓)相对于壳体模块1000的上表面凹陷。这些连接器孔也可以用于将壳体模块1000适当地附接到连接器板1200。
对于这种模块化壳体配置的一个用途示于图12，其中，所述喷射器100已经被更换(仅仅以举例的方式)为壳体模块1000中的喷射器筒200。然而，在本实施例中，壳体模块1000不是直接连接到连接器板1200，而是代替地被连接到容纳增压喷射器300的增压模块2000上增压喷射器，增压模块2000又被连接到连接器板1200。在此实施例中，连接器板1200包括入口端口1214，单一的抽吸口1242和出口端口1246。
壳体模块1000否则如在关于图11的描述，除了抽吸口1042设置有阀构件1350之外，这样允许选择性打开和关闭在壳体模块1000的真空腔室1040和增压喷射器300的增压级之间的抽吸口1042。
增压模块2000包括入口腔室2020，用于通过相应的入口端口2014从连接器板1200的入口端口1214接收压缩空气。增压模块2000的入口腔室2020被连接到增压喷射器300被安装在其中的增压模块2000的入口钻孔2012，以供应压缩空气到增压喷射器300的入口。增压喷射器300被安装在其中的这个钻孔可以例如通过从入口腔室2020附近的一侧钻入增压模块2000中形成，并且因此止动构件2100设置用于封闭该钻孔开口。入口腔室2020还提供了出口端口2015，该出口端口2015连接入口腔室2020到壳体模块1000的入口端口1014，以同时供给压缩空气到喷射器筒200的入口。
增压模块2000包括抽吸口2042，用于从真空腔室2030提供到连接器板1200的抽吸口1242的抽吸。真空腔室2030通过增压模块2000中的口2033和壳体模块1000中的抽吸口1042同样连接到壳体模块的真空腔室1040。以这种方式，通过使得空气或者要抽出的其它流体介质通过连接板1200的抽吸口1242、通过抽吸口2042，通过真空腔室2030，通过口2030和1042，通过真空腔室1040，并且进入喷射器筒200的抽吸口242和244被抽吸，由喷射器筒200产生的真空能被施加到要抽空的体积。在实践中，这将发生在将压缩空气供应到图12所示的喷射器装置的初期阶段期间，因为喷射器筒200，不是增压器筒300，能够夹带基本较大体积的空气进入驱动级200A和第二级200B。然而，一旦在该要抽空的体积中产生的真空下降到低于喷射器200可以产生的最高负压力值(即，最低的绝对压力)，阀1350将关闭，以防止来自围绕喷射器200的抽空腔室1040的空气回流进入包围增压喷射器300的腔室2030。
增压喷射器300包括一对管嘴，为驱动管嘴320和出口管嘴346，它们一起形成增压级，跨越该增压级获得高真空(低的绝对压力)。具体而言，驱动管嘴320引导高速空气喷射进入会聚-发散管嘴346的入口，从而夹带空气或围绕空气喷射的体积中的其它流体介质进入增压喷射流，因此在连接到要被抽空的腔室2030的抽吸口342处形成真空，抽吸口342又连接到增压模块的被封到在连接器板1200的抽吸口1242的抽吸口2042，以便抽空要抽空的连接体积。
增压驱动管嘴320可以与上述的驱动管嘴120和220具有类似的配置，但是被特别设计结合会聚-发散管嘴346以实现高的真空水平(低的绝对压力)，会聚-发散管嘴346由会聚部分347、直壁中间部分348和发散出口部分349形成。从增压喷射器300的出口由管嘴346排出的流体被排出到增压模块2000中的腔室2040，后者又经由出口端口2045连接到壳体模块1000的抽吸口2044。通过这种方式，通过增压喷射器300喷射的空气随后经由抽吸口242和/或244被夹带进入喷射器筒200的喷射流中，然后喷出喷射器筒200，进入喷射腔室1060，通过出口端口1046和增压模块的相关联的口2047，通过增压模块2000的出口通道2060，通过增压模块的出口端口2046，并且通过连接器板1200的出口端口2046排出。
如可理解的，增压驱动管嘴320被形成为管嘴本体312的一部分，其被压配合或以其它方式被固定到在增压模块2000中设置的钻孔2012中。增压出口管嘴346同样形成为增压出口管嘴件340的一部分，这也被压配合或以其它方式被固定在限定出口腔室2040的增压模块2000中形成的钻孔中。各弹性密封件(如O形环340a和312a)封闭增压喷射器300的每一端，以便限定由增压喷射器300抽空的抽空腔室2030。如图12所示，弹性密封件，如O形环1014a，1042a，1044a，1046a，2014a，2042a和2046a，被设置在壳体模块1000和增压模块2000的各个入口和出口端口，以提供在相邻的口和连接的腔室之间的气密密封。
采用图12所示的配置，喷射器筒200可以在很短的时间内提供高度的真空，并且这再由增压器筒300补充，以进一步增加被施加到要抽空的体积中的负压(即，进一步减小绝对压力)，壳体模块1000和增压模块2000经由连接器板1200的口1242被连接到该要抽空的体积。
还应指出的是，由喷射器筒200提供到抽吸口1044的抽吸减小在增压喷射器300的出口处在出口腔室2040中的压力，使得在入口腔室2020和出口腔室2040之间跨越增压喷射器300的压力差增加。这又可用于获得增压喷射器300能够实现的在真空水平上的进一步增加(即，在绝对压力上进一步减小)。
Claims (20)
1.一种用于产生真空的喷射器，包括：
驱动管嘴，用于从压缩流体源产生驱动流体的驱动喷射并且使所述驱动流体的驱动喷射导向进入在喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道内，以使所述驱动流体的喷射周围的体积中的空气或者其它介质夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，
其中，所述驱动管嘴包括在通过驱动管嘴的流体流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到驱动管嘴的出口在流体流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口附近更小程度地发散的形状，
其中，除了到入口流动部分的入口可设置有倒角的、圆形的或者圆角的边之外，入口流动部分具有当在通过驱动管嘴的流体流动的方向上看去时的基本不变的横截面面积，以及
其中，出口流动部分在垂直于通过驱动管嘴的流体流方向上看去时的横截面形状包括从在入口流动部分的出口端处的最大发散角延伸到基本在驱动管嘴的出口处的最小发散角的光滑曲线。
2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述驱动管嘴设置在被安装进喷射器的驱动管嘴接收结构中的驱动管嘴件中。
3.根据权利要求2所述的喷射器，其特征在于，所述驱动管嘴件设置有在通过喷射器的流体流方向上向前延伸的一个或者多个间隔元件，用于在驱动级的出口处在驱动管嘴和出口流动通道的入口之间维持所需间隔。
4.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于，所述一个或者多个间隔元件呈杆的形式。
5.根据任一前述权利要求所述的喷射器，其特征在于，所述光滑曲线限定椭圆线段。
6.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，出口流动部分在垂直于通过驱动管嘴的流体流方向看去时的横截面形状包括在驱动管嘴出口处具有基本没有发散角的基本直的部分。
7.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，入口流动部分具有在通过驱动管嘴的流体流方向上看去的基本不变的横截面形状。
8.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，入口流动部分在垂直于通过驱动管嘴的流体流方向看去时的横截面形状包括基本直的平行壁。
9.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，驱动管嘴出口相对于驱动管嘴形成于其中的材料在驱动管嘴的出口端处的端面呈90度。
10.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，到入口流动部分的入口设置有与驱动管嘴形成于其中的材料在驱动管嘴的入口端处的端面连接的倒角的或者圆角的边。
11.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，驱动管嘴围绕平行于通过驱动管嘴的流体流方向的轴线是基本旋转对称的。
12.根据权利要求11所述的喷射器，其特征在于，所述驱动管嘴沿着它的长度当在通过驱动管嘴的流体流方向上看去时在横截面上为基本圆形的。
13.根据权利要求1至4之一所述的喷射器，其特征在于，在入口流动部分的出口端处的内径(di)和在驱动管嘴的出口处的内径(do)之间的比率在1:1.2和1:2.2之间。
14.一种多级喷射器，包括：
驱动管嘴，用于从压缩流体源产生驱动流体的驱动喷射并且使所述驱动流体的驱动喷射导向进入在喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道内，以使所述驱动流体的喷射周围的体积中的空气或者其它介质夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，
其中，所述驱动管嘴包括在通过驱动管嘴的流体流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到驱动管嘴的出口在流体流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口附近更小程度地发散的形状，并且
其中所述出口流动通道是收敛-发散管嘴，并且所述多级喷射器还至少包括第二级，收敛-发散管嘴配置成以在第二级中产生流体喷射，并且使所述第二级流体喷射周围体积中的空气或者其它介质夹带进入流体的喷射流，以跨越第二级产生真空。
15.一种用于产生真空的喷射器，包括：
驱动管嘴阵列，所述驱动管嘴阵列包括多个驱动管嘴，多个驱动管嘴配置成从压缩流体源产生各自的驱动流体的驱动喷射，并且使所述驱动流体的驱动喷射一起共同地被导向进入在喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道，以使所述驱动流体的喷射周围的体积中的空气或者其它介质夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，
其中，每个驱动管嘴包括在通过驱动管嘴的流体流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到驱动管嘴的出口在流体流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口附近更小程度地发散的形状。
16.根据权利要求15所述的喷射器，其特征在于，所述多个驱动管嘴在所述驱动管嘴阵列中被配置成组，使得限定所述组的圆具有的直径等于或者小于出口流动通道的入口的直径。
17.根据权利要求16所述的喷射器，其特征在于，所述限定所述组的圆具有的直径等于或者小于出口流动通道的最小直径。
18.一种用于产生真空的喷射器筒，包括：
驱动管嘴，用于从压缩流体源产生驱动流体的驱动喷射并且使所述驱动流体的驱动喷射导向进入在喷射器的驱动级的出口处的出口流动通道内，以使所述驱动流体的喷射周围的体积中的空气或者其它介质夹带进入喷射流，以跨越所述驱动级产生真空，
其中，所述驱动管嘴包括在通过驱动管嘴的流体流的方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，出口流动部分从入口流动部分的出口端基本到驱动管嘴的出口在流体流方向上发散，出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口附近更小程度地发散的形状，以及
至少限定所述驱动级的壳体，所述喷射器筒能适合于被安装到至少围绕所述喷射器筒的驱动级的密封体积内，用于使所述密封体积和要抽空的连接体积抽空。
19.一种从压缩流体源产生真空的方法，包括：
供应压缩流体到包括多个驱动管嘴的驱动管嘴阵列，每个驱动管嘴具有在通过驱动管嘴的流体流方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，所述出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口端附近更小程度地发散的形状；
通过使压缩流体加速通过每个驱动管嘴形成各自的驱动流体喷射；和
使多个各自的驱动流体喷射一起共同地导向进入位于驱动管嘴下游的出口流动通道的入口内；和
通过使来自驱动流体喷射周围的体积的空气或者其它介质夹带进入喷射流内，在出口流动通道的入口的上游产生真空。
20.一种从压缩流体源产生真空的方法，包括：
供应压缩流体到驱动管嘴，所述驱动管嘴具有在通过驱动管嘴的流体流方向上对齐的入口流动部分和出口流动部分，所述出口流动部分具有在入口流动部分的出口附近更大程度地发散并且在驱动管嘴的出口端附近更小程度地发散的形状；
通过使压缩流体加速通过所述驱动管嘴形成驱动流体喷射；
使驱动流体喷射导向进入位于驱动管嘴下游的出口流动通道的入口内；和
通过使来自驱动流体喷射周围的体积的空气或者其它介质夹带进入喷射流内，在出口流动通道的入口的上游产生真空，
其中，所述出口流动通道是收敛-发散管嘴，所述方法还包括：采用所述收敛-发散管嘴产生流体的喷射流，和通过使来自周围体积的空气或者其它介质夹带进入来自收敛-发散管嘴的喷射流内，在所述收敛-发散管嘴的下游产生真空。
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