CN102861684A - 用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴，所述喷射喷嘴包括壳体和转子，所述壳体包括流体入口，所述转子安装在所述壳体上以便旋转并且包括用于将要喷射的流体的至少一个排出孔，其中，在所述壳体和所述转子之间形成旋流腔，并且其中，通过沿转子的所需要的旋转方向倾斜的至少一个入口通道而将要喷射的流体供给到所述旋流腔，其中，所述入口通道在其开向旋流腔的端部具有加宽的部分，入口通道的端部的该加宽的部分设置在入口通道的开向旋流腔的端部的反旋转侧。

Description

用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴及方法

技术领域

本发明涉及一种用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴，该喷射喷嘴包括壳体和转子，该壳体包括流体入口，该转子安装在壳体上以便旋转并包括用于将要喷射的流体的至少一个出口孔，其中，旋流腔设置在壳体和转子之间，并且其中，将要喷射的流体通过沿转子的所需要的旋转方向倾斜的至少一个入口通道而被供给到该旋流腔。本发明还涉及一种通过喷射喷嘴来产生至少一个旋转喷射流的方法。

背景技术

德国专利说明书DE10006864B4公开了一种产生旋转喷射流的清洁喷嘴。该喷射喷嘴包括轴状壳体，该壳体由转子部分地围绕，该转子安装在壳体上以便旋转。在壳体和转子之间设置了旋流腔，流体通过倾斜的入口通道供给到该旋流腔。这造成转子旋转。为了防止转子的旋转速度随着增加的流体压力而持续增加，转子的用于将要喷射的流体的出口孔被定向为相对于转子的所需要的旋转方向成小于90°的角度。一旦转子旋转并且流体从出口孔射出，射出的流体对转子施加制动效应。因此，可以防止转子的旋转速度随着流体压力增加而持续增加。

发明内容

本发明的一个目的是改善喷射喷嘴以及用于产生至少一个旋转喷射流的方法。

为此，本发明提供一种用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴，所述喷射喷嘴包括壳体和转子，所述壳体包括流体入口，所述转子安装在所述壳体上以便旋转并且包括用于将要喷射的流体的至少一个出口孔，其中，在所述壳体和所述转子之间形成旋流腔，并且其中，通过沿所述转子的所需要的旋转方向倾斜的至少一个入口通道而将要喷射的流体供给到所述旋流腔，并且所述入口通道在其开向所述旋流腔的端部包括加宽的部分。优选地，入口通道的端部处的加宽的部分设置在开向旋流腔的入口通道端部的反旋转侧。

这些措施确保了当流体压力增加时转子的旋转速度不会持续增加或不会很大程度地增加，不管转子上的出口孔的定向如何。因此，出口孔或多个出口孔可以基本上任意地设置和定向，并且仍然可以防止在旋转喷嘴中观察到的所谓的拖尾效应。当转子过快旋转时发生的该拖尾效应指的是喷射流在要清洁或涂覆的区域上的极快的扫过运动，其结果是不再能够实现充分的清洁或涂覆效率。喷射流在要清洁或涂覆的表面上的停留时间过短以至不能实现所要求的效果。尽管传统的旋转清洁喷嘴中的流体压力的增加导致具有更大冲力的喷射流和增加的清洁能力，但这种喷嘴的拖尾效应阻止获得满意的清洁效率。在本发明的喷射喷嘴中，由于入口通道的端部的加宽部分在入口通道开向旋流腔的区域的反旋转侧的优选布置，当流体压力增加时，进入旋流腔的流体射流在与旋转方向相反地方向上展开，因此在旋流腔中产生作用在与转子的旋转方向相反的方向上的流体的运动分量，因此使转子减速。因此，可以防止或降低当流体压力增加时转子的旋转速度的持续增加。然而，对于本发明的喷射喷嘴，转子上的出口孔或多个出口孔的构造和布置可以是任意的，因为通过入口通道的开向壳体和转子之间的旋流腔的端部的加宽部分实现了速度限制效果。

有利的是，加宽的部分在入口通道的所述端部的外周的大致一半上延伸。该至少一个入口通道可以是沿转子的旋转方向倾斜的孔的形式。该孔可以具有圆形横截面并且加宽的部分可以是月牙形。加宽的部分可以是具有与入口通道相同横截面但与入口通道设置在不同角度的孔的一部分的形式。

以此方式，加宽部分可以是相对简单的设计，同一个钻头用于制造两个孔或孔部分，每个孔或孔部分相对于喷嘴壳体的纵向中心轴线处于不同角度。

在本发明的一个扩展方案中，具有五个入口通道，所述五个入口通道围绕壳体和转子的纵向中心轴线以规则的间隔设置。

围绕壳体和转子的纵向中心轴线以规则的间隔设置的所述五个入口通道提供了大的自由流动横截面，使得本发明的喷射喷嘴不容易遭受扼流效应。

在本发明的一个扩展方案中，转子安装在壳体上的至少一个轴承表面上以便旋转，所述轴承表面设置成与所述至少一个入口通道的开向旋流腔的端部有一距离。

以此方式，轴承表面与开向旋流腔的入口通道完全地分开，并且因此，本发明的喷射喷嘴不容易遭受扼流效应。有利的是，壳体上的转子的轴承是液压轴承或流体润滑轴承的形式。然后，一旦喷射喷嘴已经由将要喷射的流体所撞击，将要喷射的流体将进入壳体和转子之间的轴承间隙中，以确保转子在壳体上的基本无摩擦的操作。

在本发明的一个扩展方案中，所述壳体是轴的形式并且部分地由所述转子围绕，所述壳体的设置成与所述流体入口相对的端部设有滴漏点。

提供滴漏点可以防止水垢在喷嘴上的累积。当本发明的喷射喷嘴的流体供给已经关闭时，附接在喷嘴上的流体可以通过滴漏点快速并从中心滴出，以便防止水垢或沉积物在喷嘴上的累积。

在本发明的一个扩展方案中，从转子上的至少一个出口孔射出的喷射流的纵向中心轴线被设置为使得射出的喷射流由于其反冲力而加速转子的旋转或对转子的旋转没有影响。

当出口孔的出口通道或射出的喷射流的纵向中心轴线定向成垂直于转子的旋转方向时，从出口孔排出的流体不会辅助也不会抵消转子的旋转。当出口孔的出口通道或射出的喷射流的纵向中心轴线定向成与转子的旋转方向相反时，射出的流体实际上导致转子的旋转运动的加速。在这种情况下，由于射出的喷射流的反冲力而作用在转子上的转矩是主要的因素。该转矩由排出的流体的速度和流率以及反冲力的杠杆力臂来决定。该杠杆力臂由转子的旋转轴线和所排出的喷射流的纵向中心轴线与从旋转中心径向地开始的线路的相交点之间的距离来限定，该线路与喷射流的纵向中心轴线垂直地相交。换句话说，杠杆力臂等于喷射流的纵向中心轴线与一直线之间的距离，其中该直线平行于喷射流的纵向中心轴线并且与转子的旋转轴线相交。在本发明的喷射喷嘴中，在特定的流体压力下所期望的转子的旋转速度还可以通过转子的出口孔或喷射流的定向来调节。出口孔或喷射流的定向还可以构造成使得它们提供最优的清洁效率，因为转子的旋转速度基本上独立于出口孔的定向。

本发明的目的还通过一种利用喷射喷嘴产生至少一个旋转喷射流的方法来实现，所述喷射喷嘴包括壳体和转子，所述壳体相对于用于将要喷射的流体的流体供给线路不可移动，所述转子安装在所述壳体上以便旋转并且包括用于将要喷射的流体的至少一个出口孔，所述方法包括以下步骤：将至少一个流体射流供给到所述壳体和所述转子之间的旋流腔，其中，所述流体射流的纵向中心轴线沿所述转子的所需要的旋转方向倾斜一角度以便使所述转子旋转，并且其中，在所述供给线路中的第一流体压力下，所述纵向中心轴线的角度是第一尺寸，在所述供给线路中的比所述第一流体压力大的第二流体压力下，所述纵向中心轴线的角度是比所述第一尺寸小的第二尺寸。

以此方式，当流体压力增加时，造成转子旋转的流体射流的旋转方向上的运动分量可以被降低，使得能够补偿进入旋流腔的流体射流的冲力，该冲力随着流体压力增加而增加。因此，防止转子的旋转速度随着增加的流体压力而持续增加，或者能够限制转子的旋转速度的增加。在此方面，尤其有利的是，转子的旋转速度因此基本上独立于出口孔的定向和转子的出口孔中的流体的流率和速度。因此，出口孔可以被构造和设置成能够实现最优的清洁或涂覆效率。

附图说明

本发明的其它特征和优点在权利要求以及以下参考附图对本发明的优选实施例的描述中揭示，在附图中：

图1是根据优选实施例的本发明的喷射喷嘴的局部横截面侧视图。

图2是图1中所示的喷射喷嘴的顶视图。

图2A是图2中所示的横截面2A-2A的局部及示意性横截面视图。

图3是图1中所示的喷射喷嘴的分解视图。

图4是图1中所示的喷射喷嘴的壳体部分的视图，示意性地示出了射出的流体射流。

图5显示了图4中所示的壳体部分，示意性地示出了比图4中以更高流体压力排出的流体射流。

图6是图1中所示的喷射喷嘴的侧视图。

图7是图6中所示的横截面A-A的视图。

图8是图1中所示的喷射喷嘴的侧视图，与图6中所示的转子的旋转位置不同，以及

图9是图8中所示的横截面B-B的视图。

具体实施方式

图1示出了本发明的喷射喷嘴10，该喷射喷嘴在图1的左半侧显示为侧视图，在图1的右半侧显示为横截面视图。所示的横截面平行于附图表面，并且包含喷嘴的纵向中心轴线12。本发明的喷射喷嘴10包括壳体14，该壳体14由设置在图1的顶部的第一壳体部分以及设置在图1的底部的第二壳体部分18组成。喷射喷嘴10还包括转子20，该转子20安装在壳体14上以便旋转并且部分地围绕壳体14。

转子20设有多个出口孔22、24和26。从转子20的外周方向来看，出口孔22设置成与转子20上的两个出口孔24和26大致相对。

如可从图1的右半侧看到的，第二壳体部分18拧入第一壳体部分16上的适当的母螺纹中。通过其两个部分16、18，壳体14形成支撑转子20的轴，使得转子20可以被保持并且可旋转。为了安装转子20，第一壳体部分16具有大致在其中心设置的普通圆柱形轴承表面28，具有外周凹槽30，外周凹槽30的横截面具有一段圆的形状。与普通圆柱形轴承表面28相对地，在转子20上具有相似的普通圆柱形轴承表面32。借助于一个或多个通孔34，凹槽30被供应来自壳体部分14的内部的流体，使得当加压流体撞击喷射喷嘴10时，在轴承表面28、32之间形成流体膜，该流体膜确保转子20的基本无摩擦的安装。

在图1的底部所示的端部，转子20类似地设有普通圆柱形轴承表面36，该轴承表面36类似地与底部壳体部分18上的普通圆柱形轴承表面38相对。在轴承表面36、38之间的轴承间隙由来自设置在壳体14和转子20之间的旋流腔40的流体撞击。一旦喷射喷嘴10由加压流体撞击，加压流体流动通过轴承表面36、38之间的轴承间隙，因此，还确保转子20以基本无摩擦方式安装在壳体14上，如图1的底部所示。

第二壳体部分18包括在转子之下的外周突起件42，该突起件42的顶表面作为用于转子20的止动表面以防止转子20向下滑离壳体14。在喷射喷嘴10的操作期间，转子20和外周突起件42的顶表面之间的间隙被类似地供应加压流体，以便在第二壳体部分18和转子20之间形成液压及因此基本无摩擦的推力轴承。

第二壳体部分18在其中心设有滴漏点44。在喷射喷嘴10的流体供给已经被关闭之后附接到壳体14和转子20的外表面的水通过其能够滴出的该滴漏点44有效地排出。这大大地防止了由于液体残留物的存在可能造成的喷射喷嘴10的外表面上水垢或沉积物的累积。

第一壳体部分16设有用于拧入流体供给线路的母螺纹46。直接在母螺纹46之下或下游，第一壳体部分16的外表面具有外周突起件48，该外周突起件48比转子20的内直径更大。因此，在喷射喷嘴10的安装状态下，转子20不会向上也不会向下地滑离壳体14。

为了安装三部分的喷射喷嘴10，转子20首先从第一壳体部分16的底部端被推到第一壳体部分16的轴承表面28上，如图1所示。然后，第二壳体部分18从转子20的底部端插入转子20，并且拧到第一壳体部分16，直到两个轴承表面36、38彼此相对。

第一壳体部分16包括设置在母螺纹46的下游的入口腔50。径向孔34从入口腔50通向第一壳体部分16上的轴承表面28中的凹槽30并且将流体供应到该凹槽30。从第一壳体部分16中的入口腔50开始的总共五个入口通道52将入口腔50连接到壳体14和转子20之间的旋流腔40。入口通道52沿转子20的所需要的旋转方向倾斜，使得旋流腔40中的流体在转子20的所需要的旋转方向上循环以便带动转子并造成该转子旋转。

入口通道52的位于入口通道开向旋流腔40的区域中的端部设有加宽的部分54，该加宽的部分54仅在图1中部分地可见，并且在反旋转侧上设置在开向旋流腔的入口通道的端部，但从所述入口通道端部的侧面的中心沿外周方向延伸超过90°的角度。仅外周方向上的中心设置在开向旋流腔40的入口通道52的端部的反旋转侧，加宽的部分54在该中心具有其最大的径向范围。当流体的压力增加时，由于该加宽的部分，从入口通道52进入旋流腔40的流体射流的方向改变，使得该流体射流沿着转子20的旋转方向倾斜的角度减小。这是因为，随着压力增加，流体射流完全地填充加宽的部分，由于该变宽的部分，其沿不在转子的旋转方向并且可能与其相反的方向上的一侧变宽。结果，从入口通道52进入旋流腔40的流体射流的沿转子20的旋转方向的运动分量随着流体压力的增加而降低。虽然流体的压力增加，但这防止了转子20的旋转速度的持续增加。

图2示出了从上方取得的图1所示的喷射喷嘴10，即进入壳体14的第一部分16的内部。从该图可以看到，总共五个入口通道52围绕喷射喷嘴10的纵向中心轴线12以规则的间隔设置，并且这些入口通道52沿转子20的旋转方向倾斜。转子20的所需要的旋转方向由弯曲的箭头56来指示。

在图2所示的图中还可以看到转子20的顶部区域中的出口孔26。

图2A是图2中示出的横截面2A-2A的局部及示意性视图。图2A仅用于示出入口通道52的形状和加宽部分54在开向旋流腔40的入口通道52的端部的布置。如可从图2A所看到的，入口通道52沿转子20的旋转方向倾斜。转子20的旋转方向也以箭头56指示。在开向旋流腔40并且显示于图2A底部的入口通道52的端部，设有加宽部分54，该加宽部分54的沿入口通道的径向方向的最大范围位于与旋转方向56相反的入口通道52的反旋转侧上。然后，该加宽部分在两侧上缩小，因此在开向旋流腔40的入口通道52的端部延伸，大致沿着入口通道52的外周的一半。加宽部分54是孔部分的形式，并且具有与入口通道52相同的圆直径。然而，加宽部分54以与入口通道52不同的角度设置为孔部分的形式。

如以上所述并且可以从图4和图5看到的，随着将要喷射的流体的压力改变，提供加宽部分54改变了从入口通道52进入旋流腔40的流体射流的形状和定向。

图3是图1中所示的喷射喷嘴10的分解视图。在图中可见第一壳体部分16、第二壳体部分18、以及转子20。图3还示出了入口通道52，入口通道52从喷射喷嘴10的纵向中心轴线12切向地偏离并且沿转子20的旋转方向倾斜。每个加宽部分54设置在图3中可见并且开向壳体14和转子20之间的旋流腔40的入口通道的一端。包括加宽部分54的入口通道52设置在第一壳体部分16的锥形斜面中。包括加宽部分54的入口通道52成形并设置成使得略微呈扇形的射流从该入口通道52射出并撞击转子20的内壁以造成该转子20旋转。

还可以从图1和图3所示的图中看到，通过转子20的内表面上的横截面类似于一段圆的外周凹槽与由侧铣刀在转子20的外表面上产生的切口的相交而形成转子20中的出口孔22。

旋流腔在一侧包括第一壳体部分16上的锥形斜面，入口通道52在该锥形斜面上终止，在另一侧包括第二壳体部分18上的锥形斜面60，其中，该锥形斜面60设置为与第一壳体部分16上的锥形斜面相对。

图4仅显示了第一壳体部分16，示意性地指出了从入口通道52排出并进入旋流腔40的流体射流62A的形状。图4显示了在第一流体压力下的流体射流的状态。从图中可以看到，流体射流62A仅略微呈扇形，并且表现出大致卵形横截面。流体射流62A的中心轴线64A设置在图4中所示的突起件中，相对于壳体部分16的纵向中心轴线12成第一角度。

图5示出了第一壳体部分16以及以高于图4的第一流体压力的第二流体压力排出的流体射流62B。流体射流62B现在以更大的范围成扇形，但仍然具有大致卵形的横截面。从图中可以看到，第一壳体部分16的纵向中心轴线12和流体射流62B的中心轴线64B之间的角度小于图4中所示的相对应的角度。因此，如图4所示的在低流体压力下的转子20的旋转方向上的运动分量大于如图5所示的较高流体压力下的转子20的旋转方向上的运动分量。尽管由于较高的流体压力导致流体射流62B的更大冲力，但作用在转子20上的转矩增加不显著或根本没有增加，使得当流体压力增加时，观察不到转子20的速度持续增加。如以上所述，该效果是由于开向旋流腔40的入口通道52的端部处的加宽部分54造成的。

图6显示了图1中所示的喷射喷嘴10的侧视以及在第一旋转位置的图，在该第一旋转位置可以看到出口孔22。

图7是图6中所示的横截面A-A的视图。从该图可以看到，出口孔22定向为使得其中心轴线66垂直于转子20的旋转方向，并且沿着转子20的旋转方向切向地偏离，转子20的旋转方向由弯曲的箭头56指示。因此，从出口孔22以喷射流形式排出的流体通过其反冲力造成转子20的旋转，因为在该情况下与从出口孔22排出的喷射流的纵向中心轴线重合的中心轴线66设置为距离与转子20的旋转轴线12相交的平行直线67一距离X。该距离X对应于杠杆力臂，从出口孔22排出的喷射流的反冲力通过该杠杆力臂而在转子20上产生转矩。

图8是图1中所示的喷射喷嘴10的侧视图，转子20处于第二旋转位置，该第二旋转位置与图6中所示的旋转位置不同。在该侧视图中，可以看到两个出口孔24和26。出口孔24产生在图8中朝下定向的喷射流，而出口孔26产生在图8所示的图中朝上定向的喷射流。因此，本发明的喷射喷嘴10与出口孔22一起可以覆盖大致180°的喷射角度。由于转子20绕着纵向中心轴线12旋转，其能够例如清洁围绕喷射喷嘴10的罐的整个内部。

图9是图8中示出的横截面B-B的视图。从图9可以看到，出口孔26的中心轴线68和出口孔24的中心轴线（图9中不可见）相对于喷射喷嘴10的纵向中心轴线12精确地沿径向延伸。因此，从出口孔24、26排出的喷射流有利于造成转子20的旋转但对转子不具有减速效果。在本发明的喷射喷嘴10中可以基本上任意地定向和设置出口孔24、26、22，并且它们可以构造成获得最佳清洁效果。如以上所述，通过包括加宽部分54的入口通道52的特定形状来实现转子20的旋转速度的控制。

Claims (11)

1.一种用于产生至少一个旋转喷射流的喷射喷嘴，所述喷射喷嘴包括壳体（14）和转子（20），所述壳体（14）包括流体入口，所述转子（20）安装在所述壳体（14）上并且包括用于将要喷射的流体的至少一个排出孔（22,24,26），其中，在所述壳体（14）和所述转子（20）之间形成旋流腔（40），并且其中，通过沿所述转子（20）的所需要的旋转方向倾斜的至少一个入口通道（52）而将所述要喷射的流体供给到所述旋流腔（40），其特征在于，所述入口通道（52）在其开向所述旋流腔（40）的端部具有加宽的部分（54）。

2.如权利要求1所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述入口通道（52）的所述端部的所述加宽的部分（54）设置在所述入口通道（52）的开向所述旋流腔（40）的端部上的相对于所述转子（20）的旋转方向的反旋转侧。

3.如权利要求1或2所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述加宽的部分（54）在所述至少一个入口通道（52）的所述端部的外周的大致一半上延伸。

4.如以上权利要求中任一项所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述至少一个入口通道（52）是沿所述转子（20）的旋转方向倾斜的孔的形式。

5.如权利要求4所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述孔具有圆形横截面并且所述加宽的部分（54）是月牙形的。

6.如权利要求5所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述加宽的部分（54）是具有与所述入口通道（52）相同横截面但与所述入口通道（52）设置在不同角度的孔的一部分的形式。

7.如以上权利要求中任一项所述的喷射喷嘴，其特征在于，具有五个入口通道（52），所述五个入口通道（52）围绕所述壳体（14）和所述转子（20）的所述纵向中心轴线（12）以规则的间隔设置。

8.如以上权利要求中任一项所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述转子（20）安装在所述壳体（14）的至少一个轴承面上以便旋转，其中，所述轴承面设置成与所述至少一个入口通道（52）的开向所述旋流腔（40）的端部有一距离。

9.如以上权利要求中任一项所述的喷射喷嘴，其特征在于，所述壳体（14）是轴的形式并且部分地由所述转子（20）围绕，其中，所述壳体（14）的与所述流体入口相对的端部设有滴漏点（44）。

10.如以上权利要求中任一项所述的喷射喷嘴，其特征在于，从所述转子（20）上的所述至少一个排出孔（22,24,26）射出的喷射流的纵向中心轴线被设置成使得射出的喷射流由于其反冲力而加速所述转子（20）的旋转或者对所述转子（20）的旋转无影响。

11.一种利用喷射喷嘴（10）产生至少一个旋转喷射流的方法，所述喷射喷嘴（10）包括壳体（14）和转子（20），所述壳体（14）相对于用于将要喷射的流体的供给线路不可移动，所述转子（20）安装在所述壳体（14）上以便旋转并且包括用于将要喷射的流体的至少一个排出孔（22,24,26），所述方法包括以下步骤：将至少一个流体射流供给到所述壳体（14）和所述转子（20）之间的旋流腔（40），其中，所述流体射流的纵向中心轴线（64A，64B）沿所述转子（20）的所需要的旋转方向倾斜一角度以便使所述转子（20）旋转，并且其中，在所述供给线路中的第一流体压力下，所述纵向中心轴线的角度是第一尺寸，在所述供给线路中的比所述第一流体压力大的第二流体压力下，所述纵向中心轴线的角度是比所述第一尺寸小的第二尺寸。

Images