用于抗湍流气流控制的带有文丘里效应吸气装置的实验室通风柜[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710066750.2
(22)申请日 2017.02.07
(30)优先权数据
15/144,038 2016.05.02 US
(71)申请人 凯沃尼科学公司
地址 美国北卡罗来纳州
(72)发明人 库尔特·P ·林多克斯　
迈克尔·平克尼·沃恩　
(74)专利代理机构 北京京万通知识产权代理有
限公司 11440
代理人 许天易
(51)Int.Cl.
B08B 15/02(2006.01)
B08B 13/00(2006.01)
(54)发明名称
用于抗湍流气流控制的带有文丘里效应吸
气装置的实验室通风柜
(57)摘要
本发明公开了一种实验室通风柜系统，其具
有壳体，该壳体具有通向用于执行实验室处理的
内部工作舱的进入窗，以及用于产生从实验室环
境向内通过进入窗进入工作舱的气流的空气循
环系统，以防止有害物质通过进入窗逃逸到实验
室环境中，一个或多个进气控制装置设置在进入
窗的选定位置或多个位置处，以克服发生空气湍
流的任何趋势。

进气控制装置具有气流通道，其
从朝向实验室环境开口的进气部延伸到朝向工
作舱开口的排气部，在通道中具有收缩部，用于
空气流过通道时引起增加空气速度的文丘里效
应，以促进在所选择的一个或多个位置处非湍流
气流进入工作舱。

权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 107335672 A 2017.11.10
C N 107335672
A
1.一种用于在受限区域内进行实验室过程的实验室通风柜系统，包括：
(a)壳体，其限定有用于在其中进行实验室过程的内部工作舱，所述壳体包括进入窗和与所述进入窗间隔开的排气口，所述进入窗从实验室环境开口通到所述工作舱；
(b)空气循环系统，用于产生气流，该气流从实验室环境向内通过所述进入窗进入所述工作舱并从其进入所述排气口，用于防止危险材料通过所述进入窗从所述工作舱进入实验室环境；和
(c)进气控制装置，其设置在所述进入窗处的选定位置，该进气控制装置限定有气流通道，该气流通道在朝向实验室环境打开的进气部和朝向所述工作舱打开的排气部之间，用于气流从实验室环境通过所述气流通道进入所述工作舱，所述气流通道具有收缩部，用于在流过所述气流通道时引起空气速度增加的文丘里效应，从而在所述选定位置阻止进入所述工作舱的气流中的湍流。

2.根据权利要求1所述的实验室通风柜系统，其中，所述壳体限定有在所述进入窗内的拐角区域，所述进气控制装置设置在所述拐角区域处。

3.根据权利要求2所述的实验室通风柜系统，其中所述壳体包括底壁和相对的侧壁，该底壁和该相对的侧壁限定所述工作舱并且在所述底壁和所述侧壁之间的相交处形成间隔开的拐角，在每个拐角处设置一个所述进气控制装置。

4.根据权利要求1所述的实验室通风柜系统，其中所述收缩部邻近所述排气部。

5.根据权利要求4所述的实验室通风柜系统，其中所述进气控制装置的所述气流通道从所述进气部到所述收缩部逐渐变窄。

权　利　要　求　书1/1页CN 107335672 A
用于抗湍流气流控制的带有文丘里效应吸气装置的实验室通
风柜
技术领域
[0001]本发明总体上涉及实验室通风柜，有时称为通风橱，提供可以在其中进行实验室过程的封闭的工作舱，更具体地，涉及用于控制环境空气从实验室环境流入这种通风柜的装置。

背景技术
[0002]在现有技术中，广为人知有不同结构的实验室通风柜。

这种通风柜通常用于教育机构和不同工业中的实验室，例如化学、医疗和制药行业，以提供受限的工作舱，科学家可以在其中进行各种科学测试、反应和实验，同时保护科学家和实验室环境免于暴露于潜在危险的污染物，诸如危险化学品、有毒或有害烟雾、反应副产物等。

[0003]在实验室通风柜的基本形式中，典型的实验室通风柜具有工作舱，该工作舱基本被封闭，但是其包括进入窗，该窗足以让科学家、技术人员或其他操作者通过该窗达至工作舱，以便在工作舱内执行实验室过程。

空气循环系统将连续气流从实验室环境通过进入窗吸入工作舱，然后通过排气系统排出空气，该排气系统包括一个或多个过滤器，通常排放到实验室外。

因此，危险材料可以在通风柜的工作舱内安全地处理，而不会危害实验室环境中的操作者或其他人。

[0004]在这种实验室通风柜的操作中，重要的是通过进入窗进入工作舱的空气均匀且非湍流地流过窗口并穿过工作舱内部。

大多数实验室通风柜具有倾斜或弯曲表面，其形成进入开口的下边界，并且并入到工作舱内的底壁中，以起到风道(air foil)的作用，引导进入的环境空气进入并穿过工作舱。

这种风道通常能够令人满意地执行,以实现预期的空气穿过该表面的大部分宽度范围的目的。

然而，在邻接通风柜的垂直侧壁的风道表面的端部处，进入的环境空气会滞留，变成湍流和/或比沿风道表面的主要长度的气流流得更慢。

该效应在工业中有时被称为“惰性气流”，并且可能产生风险，即工作舱内的空气和夹带的污染物不从工作区域排出和/或空气可能从工作舱向外流动并携带来自工作舱的污染物。

因此需要一种改进的装置来控制进入实验室通风柜的气流，以克服任何局部区域或多个区域的空气湍流。

发明内容
[0005]本发明目的在于克服已知实验室通风柜中的上述缺点。

基本上，本发明适用于任何实验室通风柜系统，其具有限定用于在其中进行实验室操作的内部工作舱的壳体，具有从实验室环境向工作舱开口的进入窗和与该进入窗间隔开的排气口，并且其中空气循环系统产生气流，该气流从实验室环境向内通过进入窗进入工作舱并从其进入排气口，用于防止危险材料从工作舱通过进入窗进入实验室环境。

[0006]根据本发明，进气控制装置设置在进入窗处的可能发生空气湍流或停滞的选定位置。

进气控制装置限定有在朝向实验室环境打开的进气部和朝向工作舱打开的排气部之间
的气流通道，用于气流从实验室环境通过气流通道并且进入工作舱。

气流通道具有收缩部，用于在流过气流通道时引起空气速度增加的文丘里效应，以在选定位置阻止进入工作舱的气流中的湍流。

[0007]根据本发明的一个方面，进气控制装置可以选择性地设置在进入窗内的拐角区域。

例如，在形成在壳体的底壁和相对侧壁之间的每个拐角处可以设置一个这样的进气控制装置。

[0008]进气控制装置中的收缩部优选地与排气部相邻。

在构想的实施例中，进气控制装置的气流通道可配置成从进气部到收缩部逐渐变窄。

附图说明
[0009]图1是根据本发明的配备有进气控制装置的实验室通风柜的前透视图；
[0010]图2是图1的实验室通风柜的另一前透视图，其被部分剖开并分解以示出内部工作舱和一个进气控制装置；
[0011]图3是图2中的进气控制装置处(如图2中的B处所示)的图1和图2的实验室通风柜的局部放大和分解透视图；
[0012]图4是图2和图3的进气控制装置的局部剖切透视图；
[0013]图5是图2-4的进气控制装置沿着图4的线5-5截取的垂直横截面图；和
[0014]图6是图2-4的进气控制装置沿图5的线6-6截取的水平横截面图。

具体实施方式
[0015]现在参考附图并且首先参照图1和图2，根据本发明的进气控制装置总体上以10表示，具体表示为通常称为通风橱的类型的代表性实验室通风柜系统。

实验室通风柜系统12基本上包括壳体14、空气循环系统15和过滤系统16。

[0016]壳体14大致为矩形结构，具有间隔开的侧壁18、底壁20、后壁22和顶壁26，其共同限定了适于在其中进行实验室过程的内部工作舱28。

壳体14可优选地由诸如不锈钢的金属板制成。

透明窗框30支撑在壳体14的前部处的侧壁18之间，用于向上和向下滑动运动，以选择性地打开和关闭进入工作舱28的通道。

在正常操作中，窗框30处于向上位置，提供了前进入窗32，其向在底壁20和窗框30的下边缘之间的工作腔28打开。

通过该进入窗32，用户可以手动地进入工作舱28。

窗框30的透明度允许用户视觉观察工作舱30内部。

壳体12还包括排气口34，其在顶壁26中开口并且连接到仅在36处示意性示出的排气管。

[0017]空气循环系统15包括仅示意性地在38处示出的风扇或鼓风机，其连接到排气管36，以使气流从实验室环境向内流动通过进入窗32，进入并通过工作舱28，然后通过排气口34和排气管36向外通到预定的排放位置。

这种布置在工作舱28内保持负压环境，以防止有毒或有害污染物通过进入窗22从工作舱28进入实验室环境。

过滤系统16包括仅在40处示意性地示出的一个或多个过滤器，其可设置在壳体14中或排气管36中，在风扇或鼓风机38的上游或下游，以在排放之前去除夹带在气流中的污染物。

[0018]壳体14还包括沿着与进入窗32的下边界邻接的底壁20的最前边缘的倾斜或楔形的风道42以及沿着与进入窗32的左边缘和右边缘邻接的侧壁18的相应最前边缘的类似的倾斜或楔形的托板构件(fascia member)44，以促进环境实验室空气的相对平滑的非湍流
气流进入工作舱28。

如前所述，对于常规的实验室通风柜，已知进入工作舱的进入气流在进入窗的底壁邻接侧壁的拐角处会遭受停滞和/或湍流，如图1的46处所示。

在本发明中，一对进气控制装置10安装在风道42和相应的托板构件44相对的端部之间，向外邻近底壁20邻接侧壁18的拐角区域46。

进气控制装置10具有镜像结构，以使得每个进气控制装置安装成与风道42表面侧向紧密一致地邻接，并且一致地邻接邻近的托板结构44表面。

[0019]如图3-6所示，每个进气控制装置10包括主体50，主体50具有大致与风道42匹配的轮廓结构的顶表面52、侧向向外的侧邻接表面54，其具有与邻接的托板构件44的表面构造一致的轮廓结构，以及侧向向内的侧表面56，其构造成用于邻接风道42的一个相应端边缘42A。

安装凸片55从主体50的前端凸起，并且固定在壳体14的底壁20内的凹部20A中，以与底壁20平滑地合并。

面向内的侧表面56包括凹部57，其配置成与风道42的相应端边缘42A相一致，并且包括一对安装凸片59，用于将风道端部边缘定位在凹部57内。

[0020]每个进气控制装置10具有形成连续气流通道58的空腔，该连续气流通道58从扩大的进气部60延伸到排气部62，进气部60在主体50的朝下的下侧处，朝向实验室环境开口；排气部62在主体50的朝内侧处，在安装凸片55正上方，朝向工作舱28开口。

气流通道58的横截面积从进气部60到排气部62处的收缩部64逐渐变窄。

结果，由风扇或鼓风机38产生的气流在拐角区域46下方的区域中向上抽吸环境实验室空气，通过两个进气控制装置10的气流通道58进入工作舱28，如图5的方向箭头所示。

由于气流通道58的变窄构造，在通道58中的收缩部64处产生的文丘里效应引起在其中流过的气流速度增加，接着，随着加速气流从拐角区域46中的排气部62排出，气流克服了拐角区域内的空气变成湍流或者朝向实验室环境向外移动的任何趋势。

[0021]应当理解，尽管在构想的实施例中描绘和描述了位于进入窗32的拐角46处的进气控制装置10，可以设想，根据本发明的进气控制装置，本发明可以被配置和设置在进入窗内或沿着进入窗的可以发生空气湍流或“惰性气流”的大致任何其它位置。

[0022]因此，本领域的技术人员将容易理解，本发明容许广泛的应用。

除了本文所描述的实施例以外，在不脱离本发明的本质或范围的情况下，本发明的许多实施例以及许多变型、修改和等效布置将是显而易见的或合理的。

因此，虽然本文已经关于其优选实施例详细地描述了本发明，但是应当理解，本文仅仅是本发明的说明和示例，并且仅仅是为了充分公开和能够实现而公开本发明。

前述公开不旨在或被解释为限制本发明或者以其它方式排除任何这样的其它实施例、改编、变化、修改和等同布置，本发明仅由所附权利要求及其等同物限定。

图1
图2
图3
图4
图5
图6。