專利名稱：液體和氣體與泡沫的分離的制作方法
液體和氣體與泡沫的分離背景技術泡沫(例如液體和氣體的混合物，其中氣泡形成在液體內(nèi)或液體 上)通常在泵送液體時形成。在某些應用中，泡沫可占據(jù)用來包含純 凈液體所需的容積。對于某些成像裝置來說，標記液體所產(chǎn)生的泡沫 會濺到這些裝置的內(nèi)部，造成可使用標記液體的流失、內(nèi)部打印才幾損 壞、用戶性能損壞等。用于減少泡沫的 一 種常見方法涉及提供額外空間和/或時間，使得 泡沫得以聚集并接著分散。但是，對于連續(xù)泵送和/或有限的空間和/ 或時間來說，這種方法不總是希望的。其它解決方法包括將化學品添 加在液體中，以便石皮壞氣泡結(jié)構(gòu)。這些添加劑可改變液體的組分，通常使其不能使用。另一方法是添加機械力來破壞泡沫，但是這可產(chǎn)生 更多的泡沫。


圖1表示按照本發(fā)明實施例的泡沫-液體/氣體分離器的實施例； 圖2表示按照本發(fā)明實施例的泡沫-液體/氣體分離的實施例； 圖3表示按照本發(fā)明實施例的泡沫流動通道的實施例； 圖4表示按照本發(fā)明實施例的流體處理系統(tǒng)的實施例； 圖5A是按照本發(fā)明實施例的泡沫-液體/氣體分離器的另 一實施例 的截面圖；圖5B是按照本發(fā)明另 一實施例的泡沫-液體/氣體分離器的圓柱形 芯體的實施例的立體圖；圖5C是表示按照本發(fā)明另一實施例的布置在泡沫-液體/氣體分離 器的芯體周圍的過濾器的立體圖；圖5D是按照本發(fā)明另 一 實施例的泡沫-液體/氣體分離器的另 一 實 施例的立體圖；圖6表示按照本發(fā)明實施例的布置在儲槽內(nèi)的泡沫-液體/氣體分 離器的另一實施例；圖7A是其中去除蓋的打印盒主體的立體圖，表示按照本發(fā)明另一 實施例布置在主體內(nèi)的泡沫-液體/氣體分離器的實施例；圖7B是其中去除主體的圖7A的打印盒的蓋的立體圖，表示連接 在蓋上的泡沫-液體/氣體分離器；圖7C表示圖7B的蓋，并且表示連接其上的泡沫-液體/氣體分離 器的芯體。
具體實施方式
在當前實施例的以下詳細描述中，參考形成其一部分并且通過說 明表示可以實施的特定實施例的附圖。這些實施例以足夠的細節(jié)描述， 使得本領域普通技術人員能夠?qū)嵤┧兜膬?nèi)容，并且應該理解到可 以利用其它實施例，并且可以進行方法、電氣或積4戒變化，而不偏離 所要求保護的主題的范圍。因此，下面的詳細描述沒有限制含義，并 且所要求保護的主題范圍只通過所附權(quán)利要求及其等同物來限定。圖1表示按照本發(fā)明作為流體處理系統(tǒng)一部分的泡沫-液體/氣體 分離器IOO。泡沫-液體/氣體分離器IOO被流體連接，以便對流體處理 系統(tǒng)的儲槽110輸出和輸入。泵120連接在泡沫-液體/氣體分離器100 的出口和儲槽110的入口之間。對于一個實施例來說，使用泵130將液體、氣體和泡沫的混合物 被泵送到儲槽110內(nèi)。泡沫升高到儲槽110的上部。此泡沫通過泵送 到儲槽110內(nèi)并從儲槽110流到泡沫-液體/氣體分離器100的另外的 液體、氣體和泡沫移位。泡沫隨后流過定位在泡沫-液體/氣體分離器 100的殼體135內(nèi)并形成在例如通過板和過濾器(例如多孔邊界表面或 類似物)形成的非多孔邊界表面140的閉合的流動通道170(例如導管 或類似物)。注意到過濾器150將殼體分成上部和下部。在泡沫流過流動通道時，例如在此實例中大致平行于非多孔邊界 表面140和過濾器150，泡沫的液體部分濕潤過濾器150,有效地密封 過濾器。對于某些實施例來說，需要預先濕潤過濾器150,以便防止氣 體通過其中。通過濕潤來密封過濾器使得泵120在殼體135的下部內(nèi) 以及流動通道外部的過濾器150的下表面(外表面)上產(chǎn)生抽吸壓力， 例如真空。注意到流動通道入口處的壓力大于抽吸壓力。由于流動通 道的出口通向殼體135的上部，上部的總體壓力大致與流動通道入口 處的壓力相同，流動通道內(nèi)的液動損失較小。這在流動通道和過濾器 150上的殼體135的下部之間形成壓力差。只要過濾器150的下表面上的抽吸壓力不超過過濾器150的屏幕或孔口氣泡壓力，在此實例中，在過濾器150上的壓力差下，基本上 只有液體將4皮拉動通過過濾器150,例如大致垂直于流動通道，并且因 此垂直于泡沫流動。在泡沫在過濾器上流動時，泡沫隨著其中的液體 和氣體分離而減小。在此實例中，來自于氣泡的氣體基本上經(jīng)由泡沫-液體/氣體分離器的排氣口排出到大氣。在其它示例性應用中，氣體可 以某些方式包含或另外處理，以便防止它進入大氣。將泡沫局限于流 動通道可以在泡沫在過濾器上流動時通過抽吸改善液體去除。這按照 另一實施例表示在用于流動通道260的圖2中。圖2表示進入流動通道260之前，泡沫含有分散在液體264中并 具有總體直徑d的大致球形的氣泡262。注意到對于一個實施例來說， 在泡沫進入流動通道260之前，流動通道260的邊界表面之間(例如 非多孔邊界表面266和過濾器270 )的分離距離小于或等于泡沫中的大 致球形的氣泡直徑d,如圖2所示。在泡沫進入流動通道260時，泡沫 分解成液體組分或液體段塞280以及氣體組分或大致扁平的球形氣泡 285。這是由于在進入流動通道260之前，分離距離D小于氣泡的直徑 d。注意到大致3求形的氣泡;故迫成扁平3求形。對于一個實施例來i兌，分 離距離D是大約0. 5mm到大約2. Omm。分離的液體段塞280和大致扁平的球形氣泡285使得抽吸作用在 液體段塞280上，而不是與泡沫薄層中固有的表面張力對抗。在氣泡 285達到靠近流動通道260出口處的過濾器區(qū)域的端部時，它試圖重新 構(gòu)成它之前受到局限時的球形形狀。但是，沒有留下足夠的液體來重 新構(gòu)成完整的層，并且氣泡破裂。對于一個實施例來說，流動通道可具有矩形或方形截面，其中邊 界壁之一是多孔的(或者過濾器材料)。對于另一實施例來說，流動 通道可具有迷宮或者蜿蜒形狀，如圖3所示。這可以通過用板覆蓋圖3 的蜿蜒通道300的一側(cè)并且用過濾器覆蓋相對側(cè)來實現(xiàn)。蜿蜒形狀用 力增加流動通道的長度，因此增加流動通道內(nèi)的流動駐留時間以及用 于去除液體的時間。對于其它實施例來說，蜿蜒形狀有利于涉及有限 空間的應用，例如涉及用于成像裝置的標記流體處理的應用。對于一個實施例來說，下面用于氣泡壓力的等式可以用來設置抽 吸壓力P氣泡=(2肇cos攀)/r ( 1 )其中●是泡沫的液體組分的抽吸張力，●是液體相對于過濾器的接觸角度，并且r是過濾器孔口的有效或濕潤半徑。圖4表示用于一個實施例的例如打印機、復印機、傳真裝置、多 功能裝置的噴墨成像裝置的一部分的流體處理系統(tǒng)400。對于一個實施 例來說，流體處理系統(tǒng)400包括流體連接在儲槽420上的流體噴射裝 置410 (例如打印頭)，儲槽對于另一實施例來說包括液體，例如墨的 標記液體。儲槽420繼而流體連接在泡沫-液體/氣體分離器430上， 分離器在一個實施例中如上所述如同圖1的泡沫-液體/氣體分離器 100。對于另一實施例來說，例如雙向蠕動泵的雙向泵440連接在流體 噴射裝置410和儲槽420之間。在操作中，液體和氣體在流體噴射裝置410和儲槽420之間泵送， 以便將液體供應到流體噴射裝置410或者從流體噴射裝置410去除氣 體。這種泵送作用在儲槽420內(nèi)的液體上或之上的液體中產(chǎn)生泡沫。在泵440將氣體從流體噴射裝置410泵送到儲槽420時，壓力造 成泡沫從儲槽420流過入口止回閥450到泡沫-液體/氣體分離器430 并在非多孔邊界表面140和過濾器150之間進入流動通道150。在出現(xiàn) 這種情況時，來自于泡沫-液體/氣體分離器430的出口止回閥460保 持閉合。在泵440顛倒以便將液體從儲槽420泵送到液體噴射裝置410 時，入口止回閥450閉合并保持上部受壓，并且出口止回閥460開啟。 這在過濾器150之下產(chǎn)生抽吸，將液體經(jīng)由過濾器150從泡沫拉入泡 沫-液體/氣體分離器430的下部。隨后，液體離開泡沫-液體/氣體分 離器430,流過出口止回閥460并進入儲槽420。在泵44G再次將氣體 從流體噴射裝置410泵送到儲槽420，出口止回閥WO閉合，與上部相 比，將下部保持在較低壓力下，并且出口止回閥開啟。注意到入 口止回閥450和出口止回閥460的作用是用來保持過濾器150上的壓 力差。圖3表示按照另一實施例用于蜿蜒流動通道300的止回閥的應用。 此應用涉及使用連接在與例如圖4的儲槽420的儲槽連接的入口/出口 孔口 330上的入口盤式止回閥310和出口盤式止回閥320。在操作中， 泡沫流過入口盤式止回閥310的入口 312，如點所示，并且引導到蜿蜒 流動通道300。出口盤式止回閥320的入口 322在蜿蜒流動通道300 的底部處連接在位于過濾器(未在圖3示出)的腔室(未在圖3示出)上。在抽吸過程中，液體經(jīng)過入口 322，如點所示，流入入口/出口孔 口 330,如箭頭所示，并且流過入口/出口孔口 330，如"x，，所示。圖5A是按照另一實施例的泡沫-液體/氣體分離器500的截面圖。 泡沫-液體/氣體分離器500包括具有圍繞其外彎曲表面512盤繞的螺 旋凸脊520的圓柱形芯體。圖5B是按照另一實施例的圓柱形芯體510 的立體圖。過濾器(例如多孔薄膜或類似物)530圍繞螺旋凸脊520 布置，使得過濾器530的內(nèi)表面532接觸螺旋凸脊520的彎曲邊緣522。 這在圓柱形芯體510的外彎曲表面512和過濾器530的內(nèi)表面532之 間形成螺旋流動通道5 4 0 。注意到對于 一 個實施例來說過濾器5 3 0與芯 體510同軸。圖5C是表示按照另一實施例圍繞螺旋凸脊520布置的過 濾器530的立體圖。對于一個實施例來說，殼體550圍繞過濾器530 布置。對于另一實施例來說，殼體550可以是與過濾器530和芯體510 同軸的管子、矩形殼體等。圖5D是按照另一實施例的泡沫-液體/氣體 分離器500的立體圖。在操作中，泡沫流過螺旋流動通道540,并且抽吸壓力施加在殼體 550的出口 552上。抽吸經(jīng)由過濾器530將液體/人泡沫4立入殼體550， 并且經(jīng)由出口 552離開。氣體離開螺旋流動通道540。圖6表示按照一個實施例作為例如流體處理系統(tǒng)400的流體處理 系統(tǒng)一部分布置在儲槽620內(nèi)的泡沫-液體/氣體分離器500。注意到對 于一個實施例來i兌，入口止回閥650連接在螺;旋流動通道540上，并 且出口止回閥660連接在殼體550的出口 552上。泡沫經(jīng)由入口止回 閥650進入螺旋流動通道540，并且流過螺旋流動通道660，同時出口 止回閥660閉合。施加在出口止回閥660上的抽吸經(jīng)由過濾器530將 液體從泡沫抽吸，同時入口止回閥650閉合。注意到如上所述，止回 閥的作用保持過濾器上的壓力差。對于一個實施例來說，芯體510可 以是中空的，并且連接在螺旋流動通道540的出口上，以便在螺旋流 動通道540的端部處將氣體排出到大氣。圖7A是按照另一實施例在蓋去除的情況下的打印盒700的一部分 的主體710的立體圖。泡沫-液體/氣體分離器500布置在打印盒700 內(nèi)。圖7B是主體710去除情況下的打印盒700的蓋720的立體圖。注 意到入口止回閥740位于與蓋720相對的泡沫-液體/氣體分離器500 的端部處。入口止回閥740類似于圖6的入口止回閥650,并且連接在螺旋流動通道540上。圖7C表示蓋720，其中殼體550和過濾器530 從泡沫-液體/氣體分離器500去除，由此暴露芯體510。芯體510凈皮接 收(例如壓配合)在穿過蓋720的排氣口 740內(nèi)。在操作中，離開螺 旋流動通道540的氣體如圖5A所示經(jīng)由排氣口 740 ;故排放到打印盒 700外部的大氣。 結(jié)論雖然這里說明和描述了特定的實施例，主要打算的是所要求保護 的主題的范圍只通過以下權(quán)利要求及其等同物的限制。9
權(quán)利要求
1.一種泡沫-液體/氣體分離器(100、430、500)，包括限定在第一(266、512)和第二(270、532)邊界表面之間的流動通道(170、260、300、540)，其中第一邊界表面(266、512)是非多孔表面，并且第二邊界表面(270、532)的至少一部分是過濾器(150、270、530)；其中第一(266、512)和第二(270、532)邊界表面之間的分離距離在操作過程中產(chǎn)生在散布在流動通道(170、260、300、540)內(nèi)的氣體區(qū)域(285)之間的液體區(qū)域(280)的流動，其中每個液體(280)和氣體(285)區(qū)域橫跨第一(266、512)和第二(270、532)邊界表面之間的分離距離。
2. 如權(quán)利要求1所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ), 其特征在于，在操作中，第一壓力存在于流動通道(170、 260、 300、 540 )的入口處，并且第二壓力存在于過濾器(150、 270、 530 )的外 表面處，以便在過濾器(150、 270、 530 )上形成壓力差。
3. 如權(quán)利要求1-2任一項所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 )，其特征在于，流動通道(170、 260、 300、 540 )是蜿蜒 或螺旋的。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ),其特征在于，在泡沫進入流動通道(170、 260、 300、 540 ) 之前，第一 (266、 512)和第二 ( 270、 532 )邊界表面之間的分離距 離小于或等于泡沫內(nèi)的氣泡的尺寸。
5. 如權(quán)利要求1-4任一項所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 )，其特征在于，通過經(jīng)由過濾器(150、 270、 530 )抽吸液 體，將來自于液體區(qū)域(280 )的液體基本上從散布在氣體區(qū)域(285 ) 之間的液體區(qū)域(280 )的流動中去除。
6. 如權(quán)利要求1-5任一項所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ),其特征在于，還包括連接在流動通道(170、 260、 300、 540 )的入口上的第一止回閥(450、 310、 650 )以及流體連接在流動 通道(170、 260、 300、 540 )外部的過濾器外表面上的第二止回閥(460、 320、 660)。
7. 如權(quán)利要求6所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ),其特征在于，第一止回閥(450、 310、 650 )和第二止回閥(460、 320、 660 )構(gòu)造成在泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 )的操作過程 中在過濾器(150、 270、 530 )上至少臨時保持壓力差。
8. 如權(quán)利要求1-7任一項所述的泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ),其特征在于，泡沫-液體/氣體分離器(100、 430、 500 ) 布置在儲槽(620 )或者打印盒(700 )中。
9. 一種/人泡沫抽取液體的方法，包才舌將泡沫引導通過由過濾器(530 )和非多孔圓柱形表面(512)限 定的螺旋流動通道(540 );以及在泡沫流過螺旋流動通道(540 )時，經(jīng)由過濾器(530 )從泡沫 抽吸液體。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，螺旋流動通道(540 )、 過濾器(530 )以及非多孔圓柱形表面(512)布置在儲槽(620 )或打 印盒(700 )中。
全文摘要
泡沫通過由過濾器(150、270、530)和非多孔表面(266、512)限定的流動通道(170、260、300、540)引導，并且在泡沫流過流動通道(170、260、300、540)時，液體經(jīng)由過濾器(150、270、530)從泡沫抽吸。
文檔編號B01D19/00GK101222963SQ200680025463
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者D·N·奧爾森 申請人:惠普開發(fā)有限公司