CN1037286A - 通用喷雾嘴 - Google Patents

Abstract

一种喷雾嘴，包括一个设置在喷嘴座孔内的圆盘 形汽化体和一个利用其端壁与该汽化体相通的喷 嘴。喷嘴座孔一方面与周围空间相通，另一方面与包 含有压力流体的空间相通，在旋流体和喷嘴座之间有 旋流槽，喷嘴有中心孔，在旋流体和喷嘴之间有环形 槽和径向槽，在旋流体和喷嘴座之间的旋流槽与旋流 体的外圆表面的母线成一个锐角，在旋流体和喷嘴之 间的环形槽开在喷嘴的圆周上。

Description

本发明涉及一种用于在压力下雾化液体的通用喷雾嘴，它包括一个装在喷嘴座孔内的圆盘形汽化体和一个利用其端壁与汽化体相通的喷嘴，其中喷嘴座孔一方面与周围空间相通，另一方面与含有压力液体的空间相通。在旋流体和喷嘴座之间有一些旋流槽，喷嘴有一中心孔，在旋流体和喷嘴之间至少有一个环形槽，还有一些联通环形槽和中心孔的径向槽。

由于装在烟雾剂瓶中的液态动力气体的污染作用变得越来越严重，因此排除这些污染气体也变得越来越必要了。非污染动力气体，例如空气的应用正受到极大重视。这就是为什么要完善喷嘴的加工和只靠机械的作用来确保喷射液充分雾化的原因。在这种情况下，活性成分占据着容器的一定的百分比容积，分离的推进剂气体在超高压下并不变成液体。容积比率主要由液体的粘滞性来确定。这种情况下，雾化只靠喷雾嘴内压力流体的流动来实现。

众所周知，如果物质颗粒的尺寸极小，那么由喷雾嘴汽化产生的喷雾云的质量就高，颗粒的分布就均匀，而且可以连续喷雾。在使用液态推进剂气体的情况下，为了取得好的喷雾质量，所用气压必须是约3个工程大气压。如果由于气体不能溶在液体里或由于气体不能与液体混合，形成喷雾云时就不含气体，这时，必须采用6个以上的工程大气压，以便取得所需要的喷雾云质量。

这种类型的喷嘴的描述可以在例如法国专利2，325，434中找到。在此专利中，为了保证液体良好的雾化效果，喷嘴包含有一些环形槽和一个中心旋流腔。但是，旋流腔的形状能产生不可控流动，而且该旋流腔也不含有能提高外流方向上的流体流速。因此，这种喷嘴不适用于喷射较低压流体，以形成没有推进剂流体的细小微粒的烟雾。按照美国专利3，652，018，为了形成喷雾云而采用了硫。这种喷嘴具有彼此被隔板隔开的一些槽。4个槽通入一个中心柱状混合腔并以这种结构来形成喷雾云。

然而，这种喷嘴不适于喷射需要较高质量标准的产品，如毛发定形剂、除臭剂、空气清洁剂或杀虫剂等。这些流体喷射后，在空气中的颗粒尺寸都在5到10微米之间，为的是一方面确保迅速蒸发，另一方面确保液滴在空气中处于悬浮状态。

欧洲专利0000688中公开了另一种装置，该装置在喷雾时，在要喷射的流体中没有溶有推进剂气体。它的特点是在喷射体内设置了一个喷嘴插芯，目的是使垂直于喷嘴体内壁的供料槽能将流体垂直冲入设在喷嘴体内的多级转换槽，在转换槽内，物质产生旋转。从这以后材料流入环形槽，然后通过另一个切向槽流向出口孔。

很明显，在转换槽和圆环之间的涡流现象将促进喷雾的形成，但是垂直冲击不是最好的方式，原因是在这种情况下，流动的液体会使压力大大降低。流动方向的改变也会对喷雾的质量起到不良作用。

本发明的一个目的是提供一种通用喷雾嘴，它使用的任何动力气体都不混在活性成分中，能确保高质量喷雾，它结构较简单，无需对复杂的槽进行加工成形，因而它比过去的喷嘴简单得多，而且生产成本也低得多。

按照本发明的喷雾嘴包括一个在喷嘴座孔内的圆盘形旋流体，和一个以其端壁与该旋流体相通的喷嘴，在旋流体和喷嘴座之间有一些旋流槽，喷嘴有个中心孔，在旋流体和喷嘴之间至少有一个环形槽，并且有几个与环形槽和中心孔相通的槽，其中在旋流体和喷嘴座之间的旋流槽与旋流体外圆表面的母线成锐角，最好在5°到45°角之间，在旋流体和喷嘴之间还有环形槽，它沿周边开在喷嘴上。旋流槽既可以开在旋流体的外圆表面上，也可以开在喷嘴座的内圆表面上。

在旋流体的前面最好设一个加速圆盘，该加速圆盘有一个朝旋流体方向收缩的孔，在朝着旋流体一面的端壁上开有一些径向槽和一条沿加速圆盘外圆周边的环形槽。

较为适宜的做法是利用喷嘴座内孔的内圆表面作喷嘴内和/或加速圆盘内的环形槽的外壁。

在加速圆盘和喷嘴座孔内形成的台肩之间有一钟形调节罩，调节罩的边缘紧靠在加速圆盘上，而它的弹性底板上有一个偏心孔。

以这种方式构成的喷雾嘴头，借助于瓶中的不混入活性成分的动力气体，例如借助于空气来喷雾，它适合于喷出具有极细微颗粒的烟雾。

现在将参照附图，利用实例来描述本发明的进一步细节。附图中

图1是本发明实施例的剖面图;

图2是图1中的喷雾嘴沿2-2线取的剖面图;

图3是钟形调节罩和加速圆盘的剖面图;

图4是图3中的加速圆盘沿4-4线取的剖面图;

图5是图3的加速圆盘和钟形调节罩处于压力下的状态;

图6是加速圆盘的端壁视图;

图7是加速圆盘适配结构形式的前视图;

图8是旋转圆盘适配结构形式的侧视图;

图9是喷嘴的结构形式的前视图;

图10是喷嘴的另一可能的结构形式的端壁视图。

图1中的实施例由一些设置在喷嘴座（1）孔中的部件组成。喷嘴座（1）的孔通过进口孔（2）及喷射孔（3）连通到瓶的空间，该进口孔（2）底部是圆柱体形，顶部是圆锥体形。喷射孔（3）通到一个靠近钟形调节罩（5）的壁的前腔（4）。

钟形调节罩（5）包围着涡流腔（6）并靠着加速圆盘（7）。旋流体（8）和喷嘴（9）设置在喷嘴座（1）内加速圆盘（7）的后面。

喷嘴座（1）通常用塑料制作，它的弹性模量能确保挤在它的孔内的元件适当定位。

将要喷射出的物质流过进口孔（2）和喷射孔（3）并从前腔（4）经过钟形调节罩（5）的圆形入口孔（10）进入涡流腔（6）。

加速圆盘（7）有一个同轴加速喷口（11），流体流过该喷口（11）时，沿流动方向收缩。加速圆盘（7）在其端壁上还设有环形槽（12）。

在旋流体（8）的外圆表面上开有旋流槽（13）。喷嘴（9）在其端壁上还有一环形槽（14），并且还设有中心孔（15）和出口孔（16）。图1中，在加速圆盘（7）和喷嘴（9）上的径向槽是看不见的，这些径向槽将在图6、7、9和10中作详细描述。

从图2中可以看出，流体经喷射孔（3）流入前腔（4）并撞击在钟形调节罩（5）中部的壁上，于是流体开始形成旋流。流到位于钟形调节罩（5）中部的前腔中的流体分裂成V₁……V_n条分流。这些分流各流过不同长度距离后到达入口孔（10）。图中，随着分流指数的增加，它们在那个方向上所流过的距离也相应地增加，其结果是，流体颗粒的能量由于摩擦力的作用而逐渐减小。

与此同时，在具有不同能量的不同分流之间也存在着撞击，这些分流流过入口孔（10）的同时，产生了大量旋流。

流体颗粒可能按图3所示的方式流过钟形调节罩（5）的入口孔（10）。各分流再次互相撞击并碰在加速圆盘（7）的壁上，然后沿着该壁以不同半径的弧线转弯并达到收缩的加速喷嘴（11）。各个不同的分流在流到加速喷嘴（11）时，都在不同的方向上流过了不同的距离，这就进一步增加了旋流和旋涡的运动特征。

由于流体的压力作用，使得钟形调节罩（5）的底板产生弯曲，这种变形又影响着流动的状态（图5）。当容器内的压力较高时，钟形调节罩（5）的变形也会明显加剧，同时涡流腔（6）的容积相应减小，流动的横截面积也相应减小。当压力减小时，钟形调节罩（5）的变形也逐渐减小，涡流腔（6）中流动的横截面积变大，这样，该装置就会自动补偿由于容器内压力的变化而产生的差异，这就保证了喷雾均匀。

正如上面提到的，流体的颗粒从涡流腔（6）流到加速喷嘴（11）。当颗粒从加速圆盘（7）的另一表面离开加速喷嘴时，由于前面提到的撞击作用，原来的颗粒产生了旋流运动，它们甚至由于运动的合成方向的作用下独自围绕它们各自的几何轴线旋转。所有这些运动都是由于方向和大小不同的速度分量造成的，就是说，这些运动对前腔、涡流腔和加速喷嘴（11）内的颗粒产生影响。

这些颗粒离开加速喷嘴（11）后，沿径向流出加速圆盘（7）的端壁上的径向槽（17）。径向槽（17）由凸棱导向块（19）形成的。如图6和7所示，这些凸棱导向块是棱柱形的，它们有径向棱边，并且它们的高度沿棱边向两侧逐渐减小。

本实施例有四个凸棱导向块（19），但它们的数量也可增加。一般必须至少有三个凸棱导向块（19）。

流体通过径向槽（17）流入环形槽（12），正如从图1中可以看到的，环形槽（17）是以喷嘴座（1）孔的内圆表面作外壁。在环形槽（12）内，流体颗粒作圆周运动并进入旋流体（8）的旋流槽（13）。旋流槽开在旋流体（8）的外圆表面上，这在图8中可以看到。旋流槽（13）与旋流体（8）外圆周表面上的母线成锐角，通常在5-45°之间，本实例中是α＝30°。

在旋流槽（13）中，流体颗粒获得另外的冲量，于是它们进入开在喷嘴（9）内的环形槽（14）内。

旋流槽（13）可以采用几种不同的形状，在附图中是半圆形，但旋流槽的横截面也可以是三角形、梯形等等。开在喷嘴座（1）孔的内圆表面上的旋流槽（13）也可以采用各种不同的形状。

正如图9中可以看到的，以某种旋流方式流动的流体，从环形槽（14）经过径向槽（18）流到中心孔（15），该中心孔（15）实际上起到一个涡流腔的作用，在中心孔内出现了最大的颗粒旋流。

径向槽（18）正如图10中可以看到的，既可以采用平行的槽壁，也可采用辐射状的槽壁。在某些情况下，径向槽（18）也可设置成与中心孔（15）相切的形式，如图10下部的径向槽。

流体的流动颗粒在极短的时间内便充满环形槽（14），由于流体连续流动而产生的力，使流体颗粒经过径向槽（18）流到了中心孔（15）。径向槽（18）的数量可以不同，但至少需要有两个。

通过径向槽（18）流向中心的流体流到起涡流腔作用的中心孔（15），并且由于容积大大减小，使得旋流运动加剧。这不仅促使颗粒散开，而且大大提高了颗粒的流速。提高流速后的颗粒从出口孔（16）流出。

将要被雾化的流体进入钟形调节罩的入口孔后，先后流过加速圆盘、旋流体和喷嘴，这过程中流体的速度和旋流程度将变得越来越高，当到达出口孔（16）处时，流体的速度和旋流程度达到最高。因而，当液滴进入空气中时，它们离散成无数雾化颗粒，由于难以描述的多向和多维的速度分量的作用，使流体克服了聚合力而进入空气中，这些速度分量像爆炸一样冲击着流体，使流体雾化成组成烟雾的颗粒。事实上还有另一个重要特点，那就是流体颗粒在通过喷雾嘴的过程中，具有不同运动速度的颗粒彼此互相撞击并不断撞击着部件的壁面，由于摩擦的原因，不仅使颗粒的温度高，而且使它们所带能量多少有很大差别。

按照本发明的喷雾嘴，可喷出满意的烟雾，同时结构异常简单，制造成本比传统设计低得多。当然，在权利要求的范围内，本发明的喷嘴还可以有许多其它实施例。

Claims (11)

1、一种用于在压力下喷射流体的喷嘴，它包括一个设置在喷嘴座孔内的圆盘形汽化体和一个利用其端壁与该汽化体相通的喷嘴，其中喷嘴座孔一方面与周围空间相连通，另一方面与包含有压力汽体的空间相连通；在旋流体和喷嘴座之间有旋流槽，喷嘴有中心孔，在旋流体和喷嘴之间有至少一个环形槽和几个与环形槽及中心孔相通的径向槽，其特征在于，在旋流体(8)和喷嘴座(1)之间的旋流槽(13)与旋流体(8)的外圆表面的母线成一个锐角(α)；在旋流体(8)和喷嘴(9)之间的环形槽(14)开在喷嘴(9)的圆周上。

2、按照权利要求1所述的喷雾嘴，其特征在于，旋流体（8）和喷嘴（9）之间的环形槽（14）的外壁由喷嘴座（1）的孔的内圆表面构成。

3、按照权利要求1或2所述的喷雾嘴，其特征在于，旋流槽（13）开在旋流体（8）的外圆表面上并且用喷嘴座（1）孔的内圆表面作这些旋流槽（13）的上壁。

4、按照权利要求1或2所述的喷雾嘴，其特征在于，旋流槽（13）开在喷嘴座（1）的内圆表面上并且由旋流体（8）的外圆表面作这些旋流槽（13）的上壁。

5、按照权利要求1至4所述的喷雾嘴，其特征在于，旋流槽（13）的轴线与旋流体（8）外圆表面的母线之间的角度（α）在4到45度之间。

6、按照权利要求1至5所述的喷雾嘴，其特征在于，与环形槽（14）和中心孔（15）连通的径向槽（18）沿径向设置，并且它们开在喷嘴（9）上。

7、按照权利要求6所述的喷雾嘴其特征在于，与环形槽（14）和中心孔（15）连通的径向槽（18）至少有一部分具有朝中心方面沿径向收缩的形状。

8、按照权利要求1至7所述的喷雾嘴，其特征在于，旋流体（8）的前面有一个加速圆盘（7），该加速圆盘有一个具有朝旋流体（8）方向收缩的形状的加速喷嘴（11），加速圆盘（7）在其朝着旋流体（8）一面的端壁上有径向槽（17）并沿其圆周环形槽（12）。

9、按照权利要求8所述的喷雾嘴，其特征在于，环形槽（14）的外壁由喷嘴座（1）孔的内圆表面构成。

10、按照权利要求8或9所述的喷雾嘴，其特征在于，在径向槽（17）之间有凸棱导向块（19），导向块有一径向棱边，导向块的高度由棱边向两侧减小。

11、按照权利要求1至10中任何一个权利要求所述的喷雾嘴，其特征在于，在加速圆盘（7）和喷嘴座（1）孔内形成的台肩之间有一个钟形调节罩（5），它的边缘紧靠在加速圆盘（7）上，它的弹性底板上有一个偏心的入口孔（10）。

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