CN102947007A - 外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

一种外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其具有带有加压液体通道和空气通道的喷嘴主体，和喷气嘴，所述喷气嘴具有中央开口，其与喷嘴主体的液体排出孔成共轴关系，以便以与从所述排出孔排出的液体成环绕关系的方式排出环形的空气流，所述喷气嘴具有相对于彼此突出的一对相对薄壁圆柱形构件，以便引导加压空气雾化并形成排出液体的喷雾模式，同时将不希望的固体在突出的圆柱形构件终端上的积聚最小化。

Description

外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2010年4月19日提交的号为61/325，669的美国临时专利申请的利益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明大致涉及喷雾喷嘴组件，更具体地，涉及外部混合空气雾化喷雾喷嘴组件，其中排出的液流（束）是雾化的，并通过液体排出孔外部的加压空气形成为所需的喷雾模式。

背景技术

外部混合空气雾化喷雾喷嘴已知具有通过加压空气产生液体微粒的喷雾模式以及控制液体颗粒大小和喷雾分布的能力而基本上不受液体流率的影响。这种喷雾喷嘴组件典型地包括液体喷雾嘴和喷气嘴（air cap），液流被引导通过该喷雾嘴，喷气嘴安装成与液体喷雾嘴成环绕关系，以便引导与从喷雾嘴排出的液流互相作用的加压气流，以便进一步将液体分解成颗粒，以及引导颗粒形成所需的喷雾模式。这种空气辅助的喷雾喷嘴通常用于工业中，用于将高粘度的涂层引导到各种产品上。

借助于使由从喷雾喷嘴组件排出的加压液体流和空气流混合而产生的湍流，随机引导的液体微粒可接触并积聚到液体喷雾嘴和喷气嘴的外部暴露面上，称为植须（bearding），其会快速阻碍液流和空气流的排出以及阻止必要的涂层材料的均匀施加。在某些情况下，这种积聚可能会在很短的操作期间内发生，因此需要经常将生产线停机以便清洁喷嘴组件。喷雾操作的重复中断会显著影响处理系统的效率。

发明内容

已经确定从这种喷气嘴的排出孔沿着相邻喷气嘴表面区域排出的高压空气流会产生低压区域，这趋于以加速颗粒积聚和植须的方式夹带微粒并且将其吸引以与喷气嘴相接触。此外，已经确定较高压力的空气流会增加微粒分解并加强植须。

本发明的一个目的是提供一种适于更有效地喷涂高粘稠材料的改进的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件。

本发明的另一个目的是提供一种具有如上特征的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其具有显著减少或消除不希望的在液体喷雾嘴和喷气嘴的外部暴露面上积聚喷雾材料的设计。

本发明的再一个目的是提供一种具有下述喷气嘴的外部混合空气雾化喷雾喷嘴组件，其显著降低喷气嘴加压空气排出孔周围的低压区域，因此，进一步将液体微粒在空气排出孔周围的积聚最小化。

本发明的又一个目的是提供一种前述类型的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其可在较低的空气压力下操作，从而进一步减少液体微粒在喷气嘴外部表面上的产生和积聚。

本发明的另一个目的是提供一种构造相对简单且自身可经济地制造和使用的喷雾喷嘴组件。

在参照附图阅读下面的详细描述之后，本发明的其它目的和优势将变得显而易见，其中。

附图说明

图1是根据本发明的示例性外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件的沿轴向通过喷雾喷嘴组件所取的纵截面图。

图2是所示喷雾喷嘴组件的喷雾嘴和喷气嘴的局部放大截面图。

图3是所示喷雾喷嘴组件的喷嘴主体的端视图。

图4是所示喷雾喷嘴的喷气嘴的前部透视图。

图5是图4中所示喷气嘴的前部端视图。

图6是图4中所示喷气嘴的侧视图。

图7是图4中所示喷气嘴的后部透视图。

图8是根据本发明的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件的一个替代实施例的纵截面。

图9是图8中所示喷雾喷嘴组件的喷气嘴的前部透视图。

虽然本发明易于进行各种修改和具有各种替换构造，但是在附图中只示出其某些示例性的实施例，且将在下面进行详细描述。然而，应该理解，并非意旨将本发明限制到所公开的具体形式，而恰恰相反，其意图是涵盖落入本发明精神和范围内的所​​有修改，替代构造和等同物。

具体实施方式

现在更具体地参照附图1，其示出根据本发明的示例性外部混合喷雾喷嘴组件10。所示的喷雾喷嘴组件10包括喷嘴主体11，处于其排出端处的液体喷雾嘴12，通过保持环16安装成与喷嘴主体11的排出端成环绕关系的喷气嘴14，以及处于喷雾嘴12相对端部处用于控制从喷雾喷嘴组件排出液体喷雾的控制模块17。喷雾喷嘴组件的基本结构和操作模式在本领域内是已知的，例如，如在美国专利5707010中所示。

如图1和图3中所示的示例性喷嘴主体11具有轴向液流通道18和多个径向流体通道。径向通道包括用于连接到待被喷雾液体供应源且与液体流动通道18连通的液体入口端19，径向偏离液体入口端口19（图1）用于连接到加压空气源或其它加压流体从而用于辅助待喷雾液体进行雾化的雾化空气入口端20，以及同样用于连接到加压空气源从而用于辅助排出液体喷雾的引导​和形成的风扇空气入口端21。

为了控制通过液体通道18的液体流动和排出，控制模块17可以是若干标准喷雾控制模块或附件之一，其可快速和容易地被可互换地安装到喷嘴主体11上，以便使得能够针对特定的喷雾应用而更加广泛地使用喷雾喷嘴组件。所示的控制模块14包括主体构件40，其载有用于相对于喷雾嘴12往复运动的常规类型的切断型阀针41。阀针41具有处于其相对端部处的活塞组件42，其通过弹簧44偏置于阀关闭位置内，弹簧44保持于与主体40的上游端螺纹啮合的盖45内。主体40具有下游侧的相对小直径的圆柱形毂部46，其载有O形环47，O形环47通过无螺纹接合可移除地定位于喷嘴主体11上游侧的圆柱形孔48内。为了可释放地将控制模块14固定在所述安装位置内，设置保持环50，其与喷嘴主体11上游侧的螺纹毂部51螺纹啮合。

在操作过程中，为了对抗弹簧44的力使得阀针41轴向移动到打开位置（如图1所观察到的左侧），经由模块的入口端54将控制驱动的空气或其它一些流体供应到邻近可动活塞42前侧的气缸内。如本领域中已知的那样，控制流体即加压空气，可诸如受到电磁致动阀的外部控制，以便控制阀针41按顺序打开。

在这种情况下，喷雾嘴12具有向前延伸的鼻状部60，其限定液体排出孔且其延伸入并通过喷气嘴14的中央开口61从而限定环状空气排出孔62，引导到雾化空气入口20的雾化空气通过上述环状空气排出孔62而排出（图2）。在这种情况下，雾化空气入口20与喷嘴主体中的纵向通道64连通，纵向通道64接着与在喷雾嘴12和喷嘴主体11之间限定的环形通道65连通，环形通道65接着与通过喷雾嘴12的若干纵向通道66连通，且接着通过与环形排出孔62连通的下游圆锥形通道68。喷气嘴14还具有相对的纵向通道70，其与成相应角度的通道71连通，风扇空气通过通道71从风扇空气入口21引导排出，以辅助形成排出喷雾的模式。在这种情况下，风扇空气与风扇空气入口21连通，通过喷嘴本体11中的纵向通道72，喷雾嘴12和喷嘴主体11之间的环形腔室74，以及纵向通道70和成角度的喷气嘴通道71。

根据本发明，喷气嘴的成角度风扇空气通道由喷气嘴的管状延伸部限定，其使在风扇空气排出孔周围的微粒积聚以及加压空气的操作要求最小化。所示的喷气嘴14具有上游圆柱形侧壁78，其限定横向的保持凸缘79和较小直径的向前延伸的圆柱形基部80，其具有从基部80的径向相对两侧向前延伸的一对耳部或突起81。在这种情况下，突起81部分地由圆柱形基部80的相对部分、相对的锥形侧壁82、和相对的向内延伸的凹部84限定。锥形侧壁82和凹部84进一步限定相对于凹部84升高的中央喷气嘴端面84，在这种情况下，中央喷气嘴端面84具有相对小的矩形形状，中央喷气嘴开口61通过其连通。

在这种情况下，限定喷气嘴14的管状延伸部的成角度风扇空气通路为管状构件90，其与相应的纵向喷气嘴通道70连通且以相对于喷气嘴端面84向内和向前引导的方式地延伸。虽然在所示实施例中管状构件90与喷气嘴14一体地形成，备选地，单独的管状构件可固定地安装到突起内。优选地，管状构件90从喷气嘴突起81延伸的距离至少对应于成角度通道71的直径，且具有的径向壁厚不大于成角度通道71直径的四分之一。在所示实施例中，管状构件90的壁厚约为成角度通道71直径的六分之一。

根据本发明，成角度的通道取向成与排出液流形成相对陡的角度，以便将在较低空气压力和空气体积下的排出液体的冲击和雾化最大化，以便进一步最小化在风扇空气排出孔周围的物料积聚。在所示的实施例中，成角度的风扇空气通道71相对于所排出雾化液流（束）轴线的垂直线成约30°角度α的取向。这种相对陡的角度有利于所排出的风扇空气流（束）的冲击，同时能够降低空气操作压力和体积，否则会产生微粒和将微粒分散到喷气嘴的暴露表面上。风扇空气流束的这种相对较陡的冲击角连同风扇空气排出孔周围的相对较小的表面区域有效地防止颗粒积聚，颗粒积聚会妨碍喷雾喷嘴组件的可靠操作。然而，由于风扇空气排出孔周围的较小表面积，在某些应用中，成角度的风扇空气通道71可相对于排出的液流取向成高达45°的更大角度。

参照图8和图9，示出根据本发明的喷雾喷嘴组件的一个替代实施例，其中类似于上面描述那些的各项给出类似的附图标记。在这种情况下，限定成角度空气通道71的喷气嘴管状构件90形成有横向的V形切口95，其在垂直于相对的喷气嘴突起85和管状构件90平面的方向上延伸。这种横向取向的V形切口95使得风扇空气能够扩散成较大的射流模式，其能够使得风扇空气对所排出的雾化液流的影响变弱，从而将液体微粒在喷气嘴暴露表面上的生成和向喷气嘴暴露表面上的引导最小化。

从以上所述可以看出，本发明提供一种改进的外部混合空气雾化喷雾喷嘴组件，其适于更高效地喷雾高度粘稠的液体材料。喷雾喷嘴组件显著减少或消除不希望的喷雾材料在液体喷雾嘴和喷气嘴的外部暴露面上的积聚。通过将风扇空气排出孔周围的表面区域和低压区域最小化而可出人意料地获得这种增强的性能，否则其会夹带微粒并将其吸引与喷气嘴表面相接触。喷气嘴还可以在较低的空气压力和空气体积下高效率地工作，以便进一步将不希望的材料在喷气嘴暴露表面上的积聚最小化。

Claims (20)

1.一种外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其包括：

喷嘴主体，其具有用于连接到加压液体供应源的液体通道，和用于连接到加压空气供应源的空气通道；

所述液体通道具有下游侧的液体排出孔，加压液体流从所述液体排出孔沿轴向排出；

邻近所述喷嘴主体设置的喷气嘴；

所述喷气嘴具有中央开口，其与同所述空气通道连通的所述液体排出孔成共轴关系，以便以与从所述排出孔排出的液体成环绕关系的方式排出环形的空气流；

所述喷气嘴形成有位于喷气嘴和液体排出孔径向相对侧上的一起突起，所述喷气嘴的每个突起具有与所述喷嘴主体的空气通道连通的相应喷气嘴通道，且每个所述突起具有管状延伸部，每个管状延伸部限定与相应的喷气嘴通道连通的管状延伸通道，其与喷气嘴的所述中央开口和液体排出孔的轴线成角度地延伸，以便在所述液体排出孔下游的位置处将加压空气流成角度地引导到从所述液体排出孔排出的液流上，从而将液体雾化并且将所排出的液体引导到预定的喷雾模式。

2.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述管状延伸部具有圆柱形形状。

3.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述管状延伸部具有的壁厚不大于管状延伸空气通路直径的四分之一。

4.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述管状延伸部具有的壁厚约为管状延伸通路直径的六分之一。

5.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状延伸部为管状构件，其从喷气嘴突起延伸的距离至少对应于管状延伸通道的直径。

6.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状延伸部与所述中央开口和液体排出孔的轴线成45°和90°之间的角度。

7.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状延伸部相对于所述中央开口和液体排出孔的轴线的垂直线成约30°的角度。

8.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状延伸部为与喷气嘴一体形成的管状构件。

9.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状延伸部分为固定地安装到所述突起的单独管状部件。

10.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述突起设置于公共平面内，并且每个所述管状延伸部在其终端处形成有V形切口，其在垂直于喷气嘴突起的平面的方向上延伸。

11.根据权利要求1所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述喷气嘴具有圆柱形基部，并且所述突起部分地由圆柱形基部的相对延伸部限定。

12.根据权利要求11所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述突起进一步由一对相对的锥形侧壁和一对向内延伸的凹部限定。

13.根据权利要求12所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述锥形侧壁和所述凹部限定中央喷气嘴端面，其相对于所述凹部升高，所述中央开口延伸通过所述中央喷气嘴端面。

14.根据权利要求13所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述升高的端面具有矩形形状。

15.一种外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其包括喷嘴主体，喷嘴主体具有加压液体可引导通过的液体通道；喷雾嘴，其在喷嘴主体的下游端处具有限定环形液体排出孔的鼻部；与所述喷雾嘴鼻部成环绕关系安装的喷气嘴；所述喷气嘴具有中央开口，所述喷雾嘴鼻部设置于所述中央开口内，所述喷气嘴中央开口和喷雾嘴鼻部限定与所述液体排出孔共轴的环形气孔，以便与加压空气源连通以及用于引导环形加压空气流从而与从所述液体排出孔排出的液体相互作用，所述喷气嘴具有若干圆柱形管状构件，其从所述喷气嘴彼此相对地与所述环形空气通道和液体排出孔的轴线成角度地延伸，每个所述管状构件形成有与加压空气源连通的相应喷气嘴空气通道，以便与所述环形空气通道和液体排出孔的轴线成角度地引导空气流，从而进一步与从所述液体排出孔排出的流体相互作用并控制对从所述液体排出孔排出的流体。

16.根据权利要求13所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述管状构件延伸的长度至少对应于管状构件的内径。

17.根据权利要求15所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述管状部件具有的壁厚不大于管状构件内径的四分之一。

18.根据权利要求13所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中所述管状构件与所述中央开口和液体排出孔的轴线成约45°到90°的角度。

19.一种外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其包括：

喷嘴主体，其具有用于连接到加压液体供应源的液体通道，和用于连接到加压空气供应源的空气通道；

所述液体通道具有下游侧的液体排出孔，加压液体流从所述液体排出孔沿轴向排出；

邻近所述喷嘴主体设置的喷气嘴；

所述喷气嘴具有中央开口，其与同所述空气通道连通的所述液体排出孔成共轴关系，以便以与从所述排出孔排出的液体成环绕关系的方式排出环形的空气流；

所述喷气嘴形成有从喷气嘴的相对两侧径向突出的一对薄壁圆柱形构件，每个所述喷气嘴圆柱形构件限定与所述喷嘴主体空气通道连通的相应喷气嘴通道，且每个所述圆柱形构件与所述喷气嘴中央开口和液体排出孔的轴线成角度地延伸，以便在所述液体排出孔下游的位置处将加压空气流引导到从所述液体排出孔排出的液流上，从而将液体雾化并且将所排出的液体引导到预定的喷雾模式，且每个所述圆柱形构件具有的壁厚不大于喷气嘴圆柱形构件通道直径的四分之一。

20.根据权利要求19所述的外部混合空气辅助的喷雾喷嘴组件，其中每个所述圆柱形构件突出的长度至少对应于圆柱形构件空气通道的内径。

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