CN102527535B - 喷头和具有这种喷头的离心喷雾器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于把涂层材料涂覆到物件上的离心喷雾器的喷头，在该喷头中存在可围绕旋转轴线(18)转动的、具有流出面(34)的钟形盘(8)，涂层材料可如此输送至流出面，使得涂层材料由钟形盘(8)离心甩出。在钟形盘(8)上形成有相对于旋转轴线(18)旋转对称的、具有排出‑环形间隙(44)的拉瓦尔环形喷嘴(56)，工作流体可从排出‑环形间隙被吹送到由钟形盘(8)离心甩出的涂层材料上。此外，还说明了一种离心喷雾器(2)。

Description

喷头和具有这种喷头的离心喷雾器
技术领域
本发明涉及一种用于离心喷雾器的喷头，所述离心喷雾器用于将涂层材料涂覆/施加到物件上，所述喷头具有可围绕旋转轴线转动的、具有流出面的钟形盘，涂层材料可被如此输送至流出面，使得涂层材料由钟形盘离心甩出。
此外，本发明还涉及一种具有喷头的、用于将涂层材料涂覆到物件上的离心喷雾器。
背景技术
配备了前述类型的喷头的离心喷雾器例如在汽车工业中使用，以便在物件如汽车车身的部件上涂漆或涂上保护材料。
在此，钟形盘用于雾状喷洒涂层材料，为此钟形盘在工作中以10,000转/分钟至100,000转/分钟的极高的转速围绕其旋转轴线转动。
选出的涂层材料被输送至转动的钟形盘。由于作用在涂层材料上的离心力，涂层材料在钟形盘上作为薄膜被向外驱赶，直至涂层材料到达钟形盘的位于径向外侧的分流棱边。在那里，大的离心力如此作用在涂层材料上，即，使得涂层材料以细小的涂层材料小滴的形式沿切线方向被离心甩出。
在此，所产生的小滴具有不同的、覆盖了相当大尺寸范围的大小。其中，较大的小滴比起较小的小滴被沿径向向外抛甩得更远。因此，借助于前述类型的离心喷雾器和喷头产生了相对较宽的喷射束，在理想情况下，该喷射束是锥形的且具有相当大的锥角。
为使该喷射束聚焦/集中到待被涂层的物件上，已知的离心喷雾器例如是静电工作的。此时，待施加的涂层材料被充电，而待被涂层的物件接地。在此，在离心喷雾器和物件之间形成一电场，通过该电场，被充电的涂层材料定向地被施加到物件上。然而，这仅在物件能导电时才能工作。
作为静电工作的替代或补充，在已知的离心喷雾器中设立有空气转向机构。借助于该空气转向机构，大多为环形的转向空气流被如此引导至喷射束上，使得喷射束被束缚住并且不同大小的小滴被定向地转向待被涂层的物件。
然而，有时候为此需要强的转向空气流，而产生强的转向空气流花费相对较大。
发明内容
本发明的目的在于，在前述类型的离心喷雾器和喷头中利用尽可能小的结构花费使所产生的喷射束聚焦到物件上。
该目的通过前述类型的喷头如此实现，即在钟形盘上形成有相对于旋转轴线旋转对称的、具有排出-环形间隙的拉瓦尔环形喷嘴，工作流体可从该排出-环形间隙被吹送到由钟形盘离心甩出的涂层材料上。
在拉瓦尔环形喷嘴中，用于流过的工作流体的通过横截面首先变窄，然后朝着流出口的方向重新变宽。由此可在不需为此采取其它措施的条件下强烈地对流过的工作流体加速。
如上所述，存在形式为大小不同的小滴的、由钟形盘离心甩出的涂层材料。当工作流体——通常是空气——强烈加速地从排出-环形间隙出来并碰到较大的小滴时，这些较大的小滴由于空气撞击而分开成多个较小的小滴，喷射束的小滴尺寸由此被均匀化。由于较小的小滴不像与之相比较大的小滴那样被沿径向向外抛甩得那么远，所以与在不存在拉瓦尔喷嘴的情况下产生的喷射束相比，所得到的喷射束被束缚住且因此聚焦到待被涂层的物件上。
尤其有利的是，钟形盘的外周面被一导向体部的相对于旋转轴线旋转对称的周面所围绕，该周面与钟形盘的外周面形成了拉瓦尔环形喷嘴。通过这种方式，钟形盘的外周面可以用作拉瓦尔环形喷嘴的流动面。
当钟形盘的外周面为截锥面时，可以尤其好地形成拉瓦尔环形喷嘴。
在这种情况下尤其有利的是，在钟形盘的外周面与导向体部的周面之间形成锥形的环形通道，其中所述周面具有指向钟形盘外周面方向的旋转对称的隆起部，该隆起部规定了环形通道的最窄部位。
如果钟形盘的外周面或导向体部的周面承载有导向叶片，该导向叶片设置成在钟形盘转动时将处于钟形盘的外周面与导向体部的周面之间的工作流体输送至拉瓦尔环形喷嘴的排出-环形间隙，则工作流体由此可以从贮存器被吸到拉瓦尔环形喷嘴。于是可以不使用额外的工作流体输送设备。
在此，尤其有效的是，导向体部具有至少一个贯穿通道，来自周围环境的流体可以通过该贯穿通道流入环形通道中。在这种情况下，不再需要工作流体的外部源，而是离心喷雾器或喷头的外界大气起到了这个作用。
有利的是，拉瓦尔环形喷嘴的通过横截面至少在其最窄部位处可调节。由此可以调节从拉瓦尔环形喷嘴流出的工作流体的最终速度。
这可以通过有利的方式如此实现，即：钟形盘和导向体部彼此之间关于其轴线的相对位置可调节。优选导向体部相对于钟形盘可沿轴向移动并固定在不同的轴向位置中。
关于前述类型的离心喷雾器，前述目的相应地通过构造根据本发明的所述的喷头来实现。
附图说明
下面根据附图进一步描述本发明的一种实施例。附图示出：
图1是离心喷雾器的喷头的沿图2中的剖面线I-I的轴向剖视图，其中形成了拉瓦尔环形喷嘴；
图2是图1中的喷头沿图1中的剖面线II-II的剖视图；
图3是与图1相应的剖视图，其中说明了由拉瓦尔环形喷嘴产生的空气流的作用。
具体实施方式
在图1中整体用2标注离心喷雾器，其中仅示出具有喷头6的头部部分4。可以借助于离心喷雾器2把涂料/漆施加到未特意示出的物件上。
喷头6包括旋转对称的钟形盘8。在这里描述的实施例中，钟形盘8整体上设计为具有环绕的壁部12的空心截锥体10，且具有截锥形的内周面14和截锥形的外周面16。钟形盘8也可以具有与此不同的几何形状，像其本身在现有技术的钟形盘中已知的那样。
钟形盘8可高速地围绕其旋转轴线18转动，为此离心喷雾器2包括驱动装置20，其在图1和3中仅示意性地示出。钟形盘8例如可借助于电机或气动地来驱动。在工作中，钟形盘8以10,000转/分钟至100,000转/分钟的转速围绕其旋转轴线18转动。钟形盘8由一与钟形盘8同轴的空心轴22的自由端部支承，该空心轴与驱动装置20联接且沿纵向界定了涂料输入通道24，该涂料输入通道可由未示出的涂料容器来供给。
空心轴22结束于垂直于旋转轴线18延伸的法兰盘/紧固凸缘26，空心轴通过该法兰盘与钟形盘8连接。对此，钟形盘8包括与空心轴22的法兰盘26互补的环形板28，该环形板28具有位于中心的排出口30，空心轴22中的涂料输入通道24通入该排出口中。
钟形盘8还以本身已知的方式方法包括有由环形板28支承的挡板32。挡板32垂直于钟形盘8的旋转轴线18延伸且以离环形板28很小的间距布置在钟形盘8的内部中。挡板32沿径向向外延伸至离钟形盘8的内周面14不远之处，该内周面14用作截锥形的流出面34。该流出面34的外直径沿离开空心轴22的方向相应地变大。在远离空心轴22的端部上，流出面34终止于环绕的分流棱边36中。
钟形盘8的外周面16被锥形导向套管40形式的导向体部的相对于外周面16旋转对称的内周面38包围，该导向体部布置成与钟形盘8同轴。导向套管40具有沿径向在钟形盘8的外周面16附近布置的自由的端部边缘42，因此在那里形成了排出-环形间隙44。
从自由的端部边缘42向内观察，导向套管40的内周面38具有形成隆起部的、沿朝着钟形盘8的外周面16的方向拱起的部段46，该部段46过渡至锥形部段48，该锥形部段48在保持距离的情况下平行于钟形盘8的外周面16延伸。然后锥形部段48通入具有恒定横截面的空心筒支承体50中，该空心筒支承体50包围空心轴22且用于把导向套管40固定在离心喷雾器2上。
相对于可转动的钟形盘8而言，导向套管40以不能转动的方式被支承，然而可以沿轴向移动且固定在相对于钟形盘8的不同的轴向位置中。
总体上，在钟形盘8的外周面16与导向套管40的内周面38之间形成了环形通道52，该环形通道的最窄部位54由隆起部46给出。
通过这种方式，与钟形盘8同轴的导向套管40的内周面38和钟形盘8的外周面16一起形成了拉瓦尔环形喷嘴56，该拉瓦尔环形喷嘴包括有排出-环形间隙44，工作流体可从该排出-环形间隙被吹送到由钟形盘8离心甩出的涂层材料上。在此，导向套管40的内周面38是第一流动面，而钟形盘8的外周面16是第二流动面，这两个流动面彼此相对而置。
一般而言，亦即在钟形盘8上形成有相对于旋转轴线18旋转对称的、具有排出-环形间隙44的拉瓦尔环形喷嘴56，工作流体可从该排出-环形间隙被吹送到由钟形盘8离心甩出的涂层材料上。
在本实施例中，采用空气作为工作流体。为此，在导向套管40的锥形部段48中在与筒形部段50相邻的区域内沿周向加工出多个贯穿通道58，环形通道52可通过该贯穿通道58与围绕喷头6的大气相连通。
此外，钟形盘8在其外周面16上支承有沿周向均匀分布的导向叶片60。这些导向叶片60具有这种几何形状且如此布置，使得当钟形盘8在离心喷雾器2的工作中转动时，从环形通道52抽吸空气且沿朝着排出间隙44的方向输送该空气。在此，在环形通道52中形成低压，由此，围绕喷头6的空气经过贯穿通道58被吸入环形通道52中，并进而被用作工作流体。
上述离心喷雾器2的作用方式如下：
当离心喷雾器2工作时，钟形盘8借助于驱动装置20围绕旋转轴线18转动，且空心轴22中的涂料输入通道24被供给以涂料。
在此，涂料首先从转动的钟形盘8的环形板28中的排出口30出来并撞在钟形盘8的挡板32上。由于钟形盘8的转动，所述涂料以涂料膜的形式到达钟形盘8的位于内部的流出面34，并进一步向前到达该流出面的分流棱边36，在那里涂料膜以涂料小滴的形式被离心甩出。在此产生了不同尺寸的小滴，所述尺寸覆盖了相当大的范围。在图3中描述了这种小滴形成(过程)，其中示出了较大的小滴62和较小的小滴64。
同时，空气通过转动的钟形盘8的外周面16上的导向叶片60从排出-环形间隙44被吹送到由分流棱边36离心甩出的小滴62、64上。由于所形成的拉瓦尔环形喷嘴56，所述空气具有如此高的出口速度，使得在排出间隙44处在涂料小滴62和64上施加有压力冲击，该压力冲击在图3中以附图标记66来表示。压力冲击66使得较大的小滴62分裂为多个较小的小滴64。在图3中以小箭头68说明这种分裂情况。
较小的小滴64本身应该没有受到压力冲击的很大影响。因此总体上，由钟形盘8的分流棱边36离心甩出的涂料小滴的平均尺寸是划一的。
所以存在至少较少量的、较大并因而较重的小滴62，与较小并因而较轻的涂料小滴64相比，所述较大并因而较重的小滴62由于离心力而被沿径向向外送得更远。
通过这种方式，由喷头6产生的涂料雾的直径比不存在拉瓦尔环形喷嘴56时的更小，且涂料雾聚焦到待被涂装的物件上。
如上面提到的，导向套管40可相对于钟形盘8轴向移动，并相对于钟形盘8和其外周面16固定在不同的轴向位置中。由此可调节拉瓦尔环形喷嘴56的环形通道52的最窄部位54的通过横截面。
当导向套管40相对于钟形盘8向后移动时，拉瓦尔环形喷嘴56的环形通道52的最窄部位54处的通过横截面变大。在导向套管40的锥形部段48的区域内，环形通道52的通过横截面也相应地变大。从拉瓦尔环形喷嘴56的排出间隙44出来的空气的速度和因此所产生的对小滴64的压力冲击则变小。
相反，当导向套管40相对于钟形盘8向前移动时，拉瓦尔环形喷嘴56的环形通道52的最窄部位54处的通过横截面变小。在导向套管40的锥形部段48的区域内环形通道52的通过横截面也相应地变小。从拉瓦尔环形喷嘴56的排出间隙44出来的空气的速度和因此产生的对小滴64的压力冲击则变大。
因此，钟形盘8的外周面16的至少一个部段总是被导向套管40的内周面38的至少一个部段包围。
在一种变型方案中，导向叶片60可以不是设在钟形盘8的外周面16上，而是设在导向套管40的内周面38上。那么虽然导向叶片60是固定不动的，但由于钟形盘8的高转动速度还是达到了期望的效果。
在另一种变型方案中，也可以通过压缩空气管道将来自压缩空气源的压缩空气输送至拉瓦尔环形喷嘴56的环形通道52，该压缩空气然后被用作工作流体。在这种情况下，在必要时可以不使用导向叶片60。
在另一种变型方案中，拉瓦尔环形喷嘴56也可以设计为相应地包围钟形盘8的单独的部件。在这种情况下，钟形盘8的外周面16不形成拉瓦尔环形喷嘴的第二流动面，而是通过该单独的部件提供第二流动面。

Claims (8)

1.一种用于将涂层材料涂覆到物件上的离心喷雾器的喷头，所述喷头具有能围绕旋转轴线(18)转动的、具有流出面(34)的钟形盘(8)，所述涂层材料能如此输送至所述流出面，使得所述涂层材料由所述钟形盘(8)离心甩出；
其特征在于，
在所述钟形盘(8)上形成有相对于所述旋转轴线(18)旋转对称的、具有排出-环形间隙(44)的拉瓦尔环形喷嘴(56)，工作流体能从所述排出-环形间隙被吹送到由所述钟形盘(8)离心甩出的涂层材料上，其中，所述拉瓦尔环形喷嘴(56)的通过横截面至少在所述拉瓦尔环形喷嘴的最窄部位(54)处可调。
2.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述钟形盘(8)的外周面(16)被一导向体部(40)的相对于所述旋转轴线(18)旋转对称的周面(38)所包围，该周面与所述钟形盘(8)的外周面(16)一起形成所述拉瓦尔环形喷嘴(56)。
3.根据权利要求2所述的喷头，其特征在于，所述钟形盘(8)的外周面(16)为截锥面。
4.根据权利要求2或3所述的喷头，其特征在于，在所述钟形盘(8)的外周面(16)与所述导向体部(40)的周面(38)之间形成有环形通道(52)，其中所述周面(38)具有指向所述钟形盘(8)的外周面(16)方向的、旋转对称的隆起部(46)，所述隆起部规定了所述环形通道(52)的最窄部位(54)。
5.根据权利要求2或3所述的喷头，其特征在于，所述钟形盘(8)的外周面(16)或所述导向体部(40)的周面(38)支承有导向叶片(60)，所述导向叶片(60)设置为，使得在所述钟形盘(8)转动时将处于所述钟形盘(8)的外周面(16)与所述导向体部(40)的周面(38)之间的工作流体输送至所述拉瓦尔环形喷嘴(56)的所述排出-环形间隙(44)。
6.根据权利要求4所述的喷头，其特征在于，所述导向体部(40)具有至少一个贯穿通道(58)，来自周围环境的流体能通过所述贯穿通道(58)流入所述环形通道(52)中。
7.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述钟形盘(8)的外周面(16)被一导向体部(40)的相对于所述旋转轴线(18)旋转对称的周面(38)所包围，该周面与所述钟形盘(8)的外周面(16)一起形成所述拉瓦尔环形喷嘴(56)，所述拉瓦尔环形喷嘴(56)的通过横截面至少在所述拉瓦尔环形喷嘴的最窄部位(54)处可调，所述钟形盘(8)和所述导向体部(40)彼此之间关于其轴线(18)的相对位置可调。
8.一种用于将涂层材料涂覆到物件上的离心喷雾器，该离心喷雾器具有喷头(6)，其特征在于，所述喷头(6)根据权利要求1至7中任一项来设计。
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