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CN1153935C - 模塑的聚合物气流扩散筛网 - Google Patents

模塑的聚合物气流扩散筛网 Download PDF

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Abstract

本发明涉及供气系统中模塑的气流扩散塑料筛网(1)，它有效地用来扩散或偏转通过无芯或无叶片风道而供应的气流，使不期望的气流湍流和通风/气流大大减轻，尤其是新型的塑料筛网扩散器(1)可将从供应的进气气流中发出的噪音降至最小。

Description

模型的聚合物气流扩散筛网
发明的领域
本发明涉及在商用和居民楼中控制环境的设置的气流扩散系统。更确切地说，本发明涉及由模塑的非纺织物材料制成的气流扩散筛网，其中敞开的孔具有合适的尺寸、形状和数量，以便实现供应气流的扩散，由此避免会在被供气的环境中引起气流湍流的“倾泻”效应，或使之降至最小。
发明的背景
气流扩散系统被设计成可改变气流的方向，所述气流自封闭环境的天花板中的风道供应。现有技术涉及织物材料制成的筛网。与此对照，本发明的方法涉及由模塑的致密网孔制成的气流扩散器。
总的来说，已知当气流自固定在天花板的供应风道流入房间时，气流扩散器会改变气流方向。没有扩散器时，由风道供应的气流会直接向下流入房间。这可在房间内引起不期望有的通风气流或湍流。
现有技术的扩散器解决了这种当气流进入房间时改变方向和扩散气流所产生的问题和其他问题。为了达到该目的，一般现有技术的扩散器的出口“面”具有一组斜向的叶片或栅条。另外，可以发现定向装置在风道内部、系统出口部位的上面或后面。
采用斜向叶片的现有技术的扩散器包括1976年4月6日授权给WarrenR.Hedrick的美国专利No.3,948,155、1981年5月12日授权给Schroeder等人的美国专利No.4,226,470、1983年1月4日授权给Wilson等人的美国专利No.4,366,748、1991年10月8日授权给Franc Sodec的美国专利No.5,054,379、1993年3月9日授权给Craig S.Ludwig的美国专利No.5,192,348、1995年10月3日授权给Craig S.Ludwig的美国专利No.5,454,756。
织物片用于扩散系统从进入房间的气流中过滤灰尘和其他颗粒物质。1986年8月5日授权给Charles W.Soltis的美国专利No.4,603,618揭示了一种清洁房间的通风系统，它具有固定在多孔的天花板栅格上面的织物片。该织物片过滤气流，并提供均匀的层流气流进入房间。该织物片和多孔的栅格在整个天花板上延伸，气流从天花板直接向下流入房间。
现有技术的气流扩散器存在许多问题。它们常常积聚灰尘，灰尘往往聚集在斜向叶片周围。另外，现有技术的处理气流系统有噪音。
织物也用来吸收声音。1979年5月1日授权给Cook(已故)等人的美国专利No.4,152,474揭示了一种声音吸收器，它包括有许多孔的基片。有机聚合物涂层覆盖着基片，而且部分填入基片内的孔。
在本发明之前，就发现了一种扩散从供气风道流出的气流的方法。该方法包括采用带孔的机织物片，将气流自垂直改变为横向，并改变离开片之后的速度，将织物片固定在支撑框架内，并在风道出口部位安装框架片组件。
然而，采用以织物为基础的气流扩散系统也存在缺点。第一，织物筛网的表面成批制成，使尺寸、形状、密度和孔形状、尺寸和数量的变化的灵活性下降。此外，在支撑框架内部通过绷紧织物进行双轴拉伸也有困难。使这种小批量的织物扩散筛网永久着色和染色也存在困难。
本发明的目的是提供气流扩散系统，它通过平衡气流经过扩散筛网的流动和通气道，由此控制气流的供应和沿天花板分配进入封闭的环境，目的是减少或消除直接向下的气流或湍流，这样来克服以织物为基础的现有技术的缺点或综合缺点。
本发明的另一个目的是大大降低气流通过扩散系统的通道经常产生的噪音，尤其是由斜向叶片类型扩散器产生的噪音。
发明的概述
本发明涉及气流扩散系统，它包括模塑的气流扩散塑料筛网，该筛网安装在气流风道的末端，该风道可控制地供应气流给封闭环境例如房间或厅。
本发明优选涉及模塑的塑料筛网，它有众多的开口或孔阵列，占模塑筛网面积的约60％，更优选约占50％，或最优选约占模塑筛网面积的35％。
与悬挂织物的扩散系统(No 08/975,430)的情形相似，横向偏转度取决于流动速度、孔的尺寸和模塑筛网的厚度。根据本发明，筛网经压塑而成，由此形成正面和后面，优选分别用作入口和出口面。
此外，模塑聚合物是热塑性的，而且能够处理成抗灰尘和抗污，而且耐腐蚀。具有这些已发现在织物筛网情形中有利的特性的薄涂层能够施用到模塑的扩散筛网上。
可以施加某些表面处理，降低颗粒状物质的积聚，也减少清洁的次数和花费。
模塑制品也能够用来横向地改变进入一个面、离开另一面的气流的方向。再次说明，从风道流入模塑片或筛网的气流是呈一定角度偏转，并自出口面的“中央”径向流出，与待审理的专利申请No 08/975,430中所述的模式相同。在外部供应的扩散的气流与出口面前面的“固定”的房间空气碰撞和混合，并径向地向外平行流动。应当注意，发生所述现象时，模塑片必须具有独特的孔的构形，它与最初申请中所述织物的不同。本发明可提供给气流扩散器及其他可能的应用的领域中的多个优点。代替最初申请中的绷紧织物，模塑面为随成形而变的平面。它也可以具有带筋条的背面，保持其平坦的正面。如果要求表面轮廓具有不同的分布图形，该形式会更容易实现。刚性框架可以是正面在压塑组件内的整个零件。本发明的目的是获得从供气风道垂直流出、离开平面筛网表面的气流变成横向方向和径向方式。
附图的简要说明
图1是本发明模塑气流扩散器的透视图；
图2是用于本发明中的模塑聚合物筛网的俯视图；
图3是三种优选的孔构形的放大俯视图，示出了优选的2层模塑塑料筛网组件，其中两筛网旋转90°叠压；
图4是固定在供气风道上的扩散器的仰视图，示出了沿所有方向径向离开片的气流；
图5a和5b示出了带有延伸入长方形空腔内的锥形部分的气流风道侧视图和透视图；
图6示出了实验的气流风道系统的透视图。
优选实施方式的详细说明
参照图1，在优选的实施方式中，本发明的模塑的塑料筛网扩散器1包括适于连接到一般的供气风道末端的矩形框架5。安装在矩形框架内部的是平坦的薄模塑聚合物片，它带有许多椭圆孔。在塑料行业内已知的抗静电化合物能够加入模塑的塑料扩散筛网的聚合的组合物中，来防止灰尘或颗粒积聚在筛网的上表面，并保持气流通过的开孔面积。模塑的塑料筛网能够安装在框架内。另外，塑料筛网和框架组件能够模塑成一个整块。该成形步骤能够通过加热和压制热塑性组件来完成。
框架或两个框架和筛网能够用已知可适于稳定热塑性材料的纤维增强。例如，使用碳纤维或玻璃纤维技术可提供一个简单的方式，使轻质纤维结合成模塑扩散器筛网框架组件的增强物。
模塑的筛网也可以用抗污材料进行涂覆。由此在片内保持很大的开孔面积。抗污材料优选含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)，虽然也可以采用其他的低表面能聚合物例如含氟聚合物。
麻烦的带静电效应是表面现象。化学添加剂例如抗静电试剂(抗静电剂)能够解决静电的形成。外部的抗静电剂例如甘油或多元醇能够施加到模塑的塑料筛网表面，通常的方式是喷涂或将筛网或筛网框架组件浸入抗静电剂在水或醇中的稀溶液(0.1％-2.0％)中。更永久的抗静电保护是通过将1-2％的抗静电剂加入到模塑塑料的表层内来实现的。
化学抗静电剂通常也是表面活性剂，它可以是本行业内已知的阳离子、阴离子或非离子化合物。
在本发明的实施方式中，优选非离子抗静电剂，因为它们具有低的极性，有助于它们与塑料例如聚烯烃和其他塑料的相容性。此外，非离子抗静电剂释放在空气中时无刺激。
只要成形温度不超过抗静电剂化合物例如优选的乙氧化叔胺的稳定性的温度，非离子型的内用抗静电剂范围为0.05-2.5％，该范围适于聚丙烯，所述乙氧化叔胺尤其在低湿度环境中有效。
使增强的或普通的热塑性复合物形成扩散筛网，包括冲压或快速压塑操作。用玻璃纤维增强的用量为25-50％(重量)。
碳纤维增强能够通过向通常可买到的数千的中等模量种类短切纤维中加入连续长丝、非加捻纱和支数优选的长丝纤维束实现。
参照图2，模塑的塑料筋条以交叉方式排列。每个孔都由细筋15形成。优选的塑料是聚丙烯。模塑筛网的厚度约为0.030英寸(0.762毫米)、优选0.026英寸(0.660毫米)、或更优选为0.020英寸(0.508毫米)。压制之后，孔的剖面形状为椭圆形。孔的尺寸可以为0.085-0.0170英寸(2.159-0.432毫米)，它取决于筛网的厚度。
本发明的另一个优选实施方式是2层的筛网框架组件，其中筛网孔以同样的排列重叠，或者相对于彼此旋转90°之后重叠。图3示出了由重叠孔形成的三种主要形状。显示出了重叠面积16-18。重叠筛网孔的孔尺寸可以相等或不同。如果不同，较大的孔优选放置于较小孔的上面。
模塑筛网平面内具有基本为矩形或椭圆形的开孔。总的开孔面积可以约占筛网面积的60-30％。所给出的模塑筛网的尺寸对于常规的气流处理系统的气流体积和压力是可行的。筛网的尺寸可以变化，然而，要取决于流入筛网的气流体积和压力和所要求的偏转度。
在图4中，气流传送的通常方向由箭头指示。但是许多因素例如由扩散器和具体供气风道形状所引起的背面压力，可以导致风道21内部任何一个给定点处的气流方向变化，通常的气流传送方向是向下进入扩散器片内的。模塑的扩散器筛网可在气流离开筛网时改变气流传送的方向。重新定向的气流对于筛网横向流动，并沿所有方向径向地向外流动，如图4中的箭头(仰视图)所示。依赖于具体的扩散器和供气风道的位置，这种重新定向会使气流流向天花板或墙壁。然而，在优选的实施方式中，离开孔的气流对片横向流动，并向外径向地流动，可以预料，能够采用不同种类和尺寸的片，使气流以其他方式偏转。而且，在尽管较优选的实施方式中，模塑的塑料筛网也可以是平坦的构形，但是可以预料，片可以以弯曲的形状使用，例如将它热成形成盘状构形。
本发明的气流扩散器已经被成功地用来改变自许多不同形状和尺寸的供气风道传送的气流的方向。例如图5a和5b示出了具有延伸入锥形部分35内的圆筒供气道37的风道30，锥形部分35进一步延伸入敞开面的长方形空腔41中。长方形空腔41齐平地排置在天花板43内被切除的部位上。扩散器1固定在长方形空腔41的敞开面上。风道的一般尺寸包括直径为6英寸(15.24厘米)的延伸入长方形空腔的圆筒供气道37，该长方形空腔的等边长度为21英寸(53.34厘米)，高度为0.5英寸(1.27厘米)。测试时发现：当气流经过扩散器1时，如上图5所示，气流分别自扩散器横向流动和沿所有方向向外径向地流动。
模塑的气流塑料扩散器也在图6所示的实验风道系统中进行了测试。在实验中，制成长方体箱45，它的长度为17英寸(43.18厘米)，高度为10.5英寸(26.67厘米)，深度为12.75英寸(32.39厘米)，带有开口端47和封闭端51，封闭端51带有直径约为4英寸(10.16厘米)的圆形开口55。扩散器1(制成合适尺寸)固定到开口端47上，一个4英寸(10.16厘米)的风扇60安装在圆形开口55内。具有一个3英寸(7.62厘米)圆形开口67的挡板65配置在箱45的中央。挡板60用来形成箱45内部的气流压力分布的变化。在许多不同的风扇速度下，观察到离开扩散器1的气流会相对于扩散器横向流动，而且当它离开扩散器1时，会向外径向地流动。
实施例1
模塑的塑料筛网扩散器用三种不同结构进行测试。第一个筛网的厚度约为0.030英寸(0.762毫米)，第二个约为0.026英寸(0.660毫米)，第三个约为0.020英寸(0.508毫米)。要测试的三个厚度的孔开口的轴的近似轴向尺寸如下所述：
厚度约为0.030英寸(0.762毫米)时，沿主轴约0.165-0.170英寸(4.191-4.318毫米)，沿次轴约为0.110-0.118英寸(2.794-2.997毫米)和0.120英寸(3.048毫米)；厚度约为0.026英寸(0.660毫米)时，沿主轴约0.155-0.160英寸，沿次轴约为0.095-0.100英寸(2.413-2.540毫米)；厚度约为0.020英寸(0.508毫米)时，沿主轴约0.150-0.155英寸(3.810-3.937毫米)，沿次轴约为0.085-0.095英寸(2.159-2.413毫米)。至于开孔面积，对于0.030英寸(0.762毫米)、0.026英寸(0.660毫米)和0.020英寸(0.508毫米)厚的筛网，开孔面积计算值分别约为53％、44％和39％。
可观察到流经模塑筛网组件的有效气流偏转。具体地，0.020英寸(0.508毫米)的结构可有效地使650英尺3/分钟(60.45米3/分钟)的气流偏转。较大的孔也是有效的，这取决于气流压力或速度。

Claims (12)

1.用于无内导向或偏转装置的供气风道的气流塑料扩散筛器(1)，所述扩散器包括：
具有孔阵列(10)以形成筛网(7)的模塑片，当气流离开片时使气流改变方向，相对于片横向流动，并当气流从供气风道中流出时，自片向外径向流动；
该片与用于支撑并固定到供气风道出口的框架(5)组合；
其中所述模塑片的塑料含有热塑性聚合物组分，所述塑料片的厚度为0.508-0.762毫米，所述孔是带有圆角的矩形或椭圆形。
2.如权利要求1所述的气流塑料扩散器(1)，其中所述的孔阵列(10)占筛网面积的60％。
3.如权利要求1所述的气流塑料扩散器(1)，其中所述的孔阵列(10)占筛网面积的50％。
4.如权利要求1所述的气流塑料扩散器(1)，其中所述的孔阵列(10)占筛网面积的40％。
5.如权利要求1所述的气流塑料扩散器(1)，其中所述的孔阵列(10)占筛网面积的30％。
6.如权利要求1所述的气流塑料扩散器，其中所述的孔(15)是椭圆形的，沿次轴的直径为2.159-3.048毫米，沿主轴的直径为3.810-4.318毫米。
7.如权利要求1所述的气流塑料扩散器(1)，其中所述的孔(15)是椭圆形的，当片厚度为0.508毫米时，次轴上为2.159-2.413毫米，主轴上为3.810-3.937毫米。
8.气流扩散系统，它包括由至少一个具有孔阵列(10)的塑料筛网构成的片，所述片被安装在框架(5)内，以固定到供气的风道出口，所述风道没有内偏转器或导向装置，而且其中所述的片使气流离开片时就改变方向，相对于片横向流动，并自片向外径向流动；
其中所述模塑片的塑料含有热塑性聚合物组分，所述塑料片的厚度为0.508-0.762毫米，所述孔是带有圆角的矩形或椭圆形。
9.如权利要求8所述的气流扩散系统，其中所述的筛网(10)由模塑的热塑性材料构成。
10.如权利要求8所述的气流扩散系统，其中当筛网厚度为0.508-0.762毫米时，所述孔(7)沿次轴的平均尺寸为2.159-0.2997毫米，沿主轴为3.810-4.318毫米。
11.如权利要求8所述的气流扩散系统，其中所述的塑料筛网(10)由筋条片增强。
12.如权利要求8所述的气流扩散系统，其中所述的气流以预定速度或压力自供气风道通过塑料筛网，以使离开筛网(10)时显著地改变流动速度和方向。
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