CN103987464A - 用于分配流体的喷雾嘴和包括此类喷雾嘴的喷涂器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分配流体的喷雾嘴(2)，所述喷雾嘴包括第一元件(20)优选地喷嘴杯(20)和第二元件(22)优选地销(22)，所述第一元件和第二元件(20,22)形成组件(80)，所述组件包括用于容纳所述流体的流体室(40)优选地环室、用于将所述流体从所述流体室(40)径向地向内给料到涡流室(44)中的至少一个给料通道(42)、以及具有面向所述涡流室(44)的入口端(54)和用于将流体排放到喷雾嘴(2)的环境(58)的出口端(56)的出口通道(18)。出口通道(18)在流体的流动方向上渐缩并且渐缩的程度在流动方向上是恒定的或者渐缩的程度在流动方向上减小。本发明还涉及一种包括此类喷雾嘴(2)的喷涂器。

Description

用于分配流体的喷雾嘴和包括此类喷雾嘴的喷涂器
技术领域
本发明涉及一种用于分配流体的包括第一元件优选地喷嘴杯和第二元件优选地销的喷雾嘴，所述第一元件和第二元件形成组合件，所述组合件包括用于容纳流体的流体室优选地环室、用于将流体从流体室径向地向内给料到涡流室中的至少一个给料通道和具有朝向涡流室的入口端和用于将流体排放到喷雾嘴的环境的出口端的出口通道。本发明还涉及包括此类喷雾嘴的喷涂器。
背景技术
用于分配流体的喷雾嘴在现有技术中为人们所熟知。通常，已知的喷雾嘴包括流体室、用于将流体从流体室径向地向内给料到涡流室中的至少一个给料通道和具有面向涡流室的入口端和用于将流体排放进喷雾嘴的环境的出口端的出口通道。在流体的流动方向上出口通道的横截面具有恒定形式和恒定的横截面积。
用于分配流体的已知喷雾嘴已经得到充分的表现。然而，相对较高泵压力非常有必要，尤其是如果不得不分配高度粘稠的或滞流的流体。此外，希望降低已知喷雾嘴内部的能量耗散以便使流体的排放速度最大化。此外，已知喷雾嘴不允许灵活调节喷雾式样、体积流量等。此外，已知喷雾嘴的生产和原型设计很复杂。
因此，本发明的一个目标是提供一种用于分配流体的喷雾嘴，所述喷雾嘴降低所需的泵压力并且提供能量耗散的减小。换句话讲，本发明的一个目标是提供一种喷雾嘴，所述喷雾嘴在较低的压力下生成与常规喷嘴相同的粒度或者在相同的压力下生成具有更小粒度的喷雾。本发明的另一个目标是提供一种具有根据本发明的喷雾嘴的喷涂器，所述喷涂器具有降低的泵压力和在喷雾嘴内部减少的能量耗散。换句话讲，本发明的一个目标是在较低压力下提供具有相同粒度的喷雾或者在相同的压力下生成具有较小粒度的喷雾。换句话讲，本发明的一个目标是提高喷雾嘴的效率。
具体地，在压力涡流喷雾器中，漩涡运动被给予流体，在离心加速度下导致在将流体排放到环境时流体呈中空圆锥形式散开。离心加速度(ac)–取决于转速(vy)的平方–是流体雾化的原因，即，是生成具有某些尺寸的流体颗粒的原因。随着喷嘴尺寸减小（例如，出口通道的出口端或给料通道的直径减小），通过喷嘴的能量耗散增大，因此，转速(vy)减小。因此，如果出口通道的出口端的直径相对较小，则离心加速度减小并且在低压下小粒度的供应不充分。因此，对于喷雾嘴而言具体地对于具有相对较小的出口通道的出口端直径的喷嘴而言需要较高的喷嘴效率。
发明内容
上述问题通过如权利要求1和权利要求15分别所述的喷雾嘴和喷涂器而解决。在从属权利要求中描述了本发明的优选的和有利的实施例。
本发明涉及一种用于分配流体的喷雾嘴。喷雾嘴包括形成组件的第一元件和第二元件。优选地，第一元件是喷嘴杯并且第二组件是销。所述组件包括用于容纳流体的流体室。如果流体室被构造成环室，则是优选的，所述环室与用于存储流体的流体储存室流体连通是更优选地。所述环室与涡流室相连是最优选的，稍后将对此进行描述。喷雾嘴还包括用于将流体从流体室径向地向内给料到涡流室中的至少一个给料通道。通常，一个给料通道就可足够，然而，已经发现，成对称布置的两个给料通道在涡流室内产生更好的涡流并且因此更对称的喷雾式样。如果给料通道切线地通往涡流室，则它是进一步优选的。根据本发明，还提供了出口通道。出口通道具有面向涡流室的入口端和用于将流体排放到喷雾嘴环境的出口端。为了提供需要较低泵压力的喷雾嘴并且即使不得不分配高度粘稠或滞流的流体所述喷雾嘴也适用，出口通道在流体的流动方向上渐缩。已经查明，在喷雾嘴内部的能量耗散可通过使用渐缩的出口通道而减少，其中所述渐缩的程度或是恒定的或者所述渐缩的程度在流动方向上减小。此外，在流动方向上渐缩的出口通道对喷雾式样具有积极效果。
在喷雾嘴的一个实施例中，所述渐缩的程度在流动方向上是不变的并且出口通道的至少一个渐缩部分或者整个出口通道具有截头圆锥或截头棱锥的形式。
在喷雾嘴的另一个实施例中，所述渐缩的程度在流动方向上减小。已经发现，对于上述有利的效果，喷雾嘴可通过减小流动方向上的渐缩的程度得到进一步改善。它尤其对喷雾式样和喷雾角度具有积极效果而对压降即喷嘴内的能量耗散和分配流体所必需的泵压力没有负面影响。通过提供在流动方向上是弯曲的出口通道的内面，已经获得了很好的结果，在该实施例中，这种修改是进一步优选的。就这一点而言，如果出口通道的至少一个渐缩部分或者整个出口通道更加具有截头回转双曲面形式，则它是进一步优选的。
基本上，出口通道可在流动方向上逐步地渐缩。然而，在喷雾嘴的一个优选实施例中，出口通道稳定渐缩，从而获得所必需泵压力的进一步减小和喷嘴内部能量耗散的进一步降低。
原则上，出口通道的渐缩部分可沿着出口通道的任何地方来提供以至少部分地获得以上提到的优点。然而，在根据本发明的喷雾嘴的进一步优选的实施例中，出口通道包括在其内部出口通道在流动方向上渐缩的渐缩部分，所述渐缩部分毗邻出口通道的出口端。换句话讲，渐缩部分的端部形成出口通道的出口端，这样出口通道在流动方向上渐缩，直到到达其出口端为止。据此可获得所必需泵压力的进一步减小和喷嘴内能量耗散的进一步降低。此外，所述修改改善喷雾式样。
在喷雾嘴的一个进一步优选的实施例中，渐缩部分不仅毗邻出口通道的出口端，渐缩部分反过来也邻接出口通道的入口端。换句话讲，渐缩部分的一端形成出口通道的出口端，而渐缩部分的另一端形成出口通道的入口端，使得渐缩部分从出口通道的一端延伸到出口通道的另一端。因此，整个出口通道在流动方向上渐缩。已经发现，对于以上提到的有益效果，喷雾嘴可从而进一步被改善。
由于喷雾嘴的生产方法的缘故，围绕出口通道的出口端的边缘是圆形的，使得它具有半径。在喷雾嘴的一个有利实施例中，围绕出口端的边缘具有小于0.03mm、优选地小于0.02mm的半径。已经发现，对于有益效果喷雾嘴可通过相应地限制边缘的半径进一步被改善。
在喷雾嘴的一个实施例中，出口通道的出口端具有在约0.1mm和约0.8mm之间，优选地在约0.1mm和约0.25mm之间，更优选地在约0.1mm和约0.2mm之间，并且还更优选地在约0.12mm和约0.15mm之间的最大直径。对于在在1巴下0.10和0.15ml/s或者在9巴下大约0.20和0.35ml/s之间的流量（流体被认为是水），其结果是出口直径在0.1mm和0.15mm之间是有利的，以获得以下按体积计平均粒度(D50)，所述按体积计平均粒度在1巴下等于或小于100微米，并且在9巴下等于或小于60微米，或者优选地在1巴下等于或小于95微米并且在9巴下等于或小于55微米。为在相同的压力下喷射出更高的粒度，所述直径必须更大并且与通道几何尺寸相称。喷射较大流量的较大几何尺寸的喷嘴将会变得更加有利以便在相同的压力和流体特性下获得较小的粒度并且将允许产生比以上提到的粒度甚至更小的粒度。
在喷雾嘴的另一个实施例中，出口通道的内面包含一个夹角，所述夹角在70°和130°之间、优选地在80°和120°之间，更优选地在80°和110°之间变化，以便取得对喷雾式样和分配流体所必需的最小泵压力的正面影响。
在喷雾嘴的一个实施例中，给料通道包括第一部分和在流动方向上跟随所述第一部分并且邻接涡流室的第二部分。为了分别保持喷嘴内的压力并且避免压降即能量耗散，第一部分的宽度在流动方向上减小。在该实施例中，第二部分的宽度是恒定的或者减小到比第一部分在流动方向上的宽度更小的程度。在该实施例中，如果第一部分的侧壁包括某一角度，则它是优选的，所述角度被第二部分的中心线再分成第一角度和第二角度，第一角度和第二角度之间的最大差值是10°，更优选地5°或1°。在理想情况下，第一角度对应于第二角度。已经发现，前面提到的积极效果，特别是减少喷嘴内部的能量耗散和在涡流室内产生涡流，可得到进一步增强。
为了进一步增强如前所述的本发明的积极效果，在喷雾嘴的一个实施例中，第二部分在流动方向上的长度等于或小于第二部分的宽度。
为了避免压降即喷嘴内的能量耗散，从而降低喷雾嘴的最小泵压力，在喷雾嘴的一个实施例中，第一部分或/或第二部分的高度在流动方向上减小。在这种情况下，如果高度减小的程度在流动方向上是不变的、渐减的或渐增的，则它也是优选的。如果高度减小的程度是渐减的或渐增的，如果第二部分的底部和第二元件是弯曲的而且第二部分的底部具有平坦的外表面，则它是进一步优选的。
在喷雾嘴的一个实施例中，第二部分的宽度基本上等于第二部分的高度。这进一步增强如上所述的本发明的积极效果。
在喷雾嘴的一个实施例中，涡流室的直径与出口端的直径的比率为约2.5至约3.5。采用水作为流体，这个比率提供约23μm的粒度(D32)。
为了进一步增强如前所述的本发明的积极效果，在喷雾嘴的一个实施例中，所述至少一个给料通道在其出口端即给料通道邻接涡流室之处的横截面积之和与出口通道的出口端的横截面积的比率在约1.5和约2.7之间，优选地在约1.7和约2.6之间。
在喷雾嘴的一个实施例中，第一元件的底部逆着流体的流动方向施加约0.5N至约1.5N、优选地约1N的预张力。换句话讲，在组装喷雾嘴期间，即，当第二元件被插进第一元件时，出现第一元件的底部弯曲到平坦位置，从而产生约0.5N至约1.5N、优选地约1N的预张力抵靠第二元件。这个预张力确保在例如约20巴的高压下分配流体时第一元件附着到第二元件，该压力相当于0.5N。
优选地，第一元件的底部在纵向上是锥形的，与第二元件形成接触区域，在组装期间所述接触区域由第二元件的穿入限定，由于第一元件的底部在纵向上略微弯曲，其在第一元件和第二元件之间产生预张力。
为了有利于组装喷雾嘴，在一个实施例中，喷雾嘴由包括用于形成给料通道的侧壁的突出和突出之间的凹槽的第一元件和被支撑在突出上并且覆盖凹槽以形成给料通道的第二元件组装。为了支撑第二元件，突出包括支撑表面。
通常，被支撑在突出上并且覆盖凹槽以便形成给料通道的第二元件优选地销是喷嘴旨在被用于其喷涂器的一部分。
为了进一步有利于组装，第二元件是可被塞进或焊接进第一元件中的单独的部件。在该实施例中，为有利于组装，第二元件可被塞进或焊接进第一元件中并且与第一元件被模塑在单一部件中并且通过柔性连接件相连。
由于喷雾嘴的生产方法的缘故，突出的支撑表面和面向给料通道的突出的表面之间的过渡区域可为圆形的，使得它具有半径。在喷雾嘴的一个实施例中，突出的支撑表面和面向给料通道的突出的表面之间的半径与给料通道的宽度的比率等于或小于1/3，更优选地等于或小于1/4，最优选地等于或小于1/5，以便获得紧凑的横截面形式并且减少压降即喷嘴内的能量耗散。
为了有利于喷雾嘴的组装和有利于确保第二元件紧支撑在第一元件上，在喷雾嘴的一个实施例中，第一元件和第二元件之一包括弹性部分，当组装各元件时，所述弹性部分被另一个元件弹性地变形。换句话讲，当组装各元件时，第一元件和第二元件之一被弹性地挤压在第一元件和第二元件中的另一个上。如果在喷雾嘴内存在高压，这个预张力进一步避免第一元件和第二元件分离。
在喷雾嘴的一个实施例中，突出或/和第一元件承载突出的部分形成弹性部分。第一元件承载突出的部分优选地是杯状第一元件的底部，所述底部被固定到杯状第一元件的周壁。在这种情况下，在第一元件和第二元件被组装之前，如果底部是朝向第二元件弯曲或凸状，则它是进一步优选的。所述底部例如可比周壁弹性更大。
对于泵压力、体积流量、喷雾式样、喷雾角度等为了获得容易调节的和柔性的喷雾嘴，在喷雾嘴的一个实施例中，组装后的第一元件和第二元件相对于彼此可移动到不同的相对位置，从而有弹性地改变给料通道或/和涡流室的形式、尺寸或/和对正。如果各元件可锁定在其不同的相对位置，则它是进一步优选的，使得泵压力、体积流量、喷雾式样、喷雾角度等上的改变可被保持而无需手动地将两个元件保持在其相对位置。
为了进一步有利于喷雾嘴的生产和在组装期间喷雾嘴的处理，在喷雾嘴的一个实施例中，第一元件和第二元件通过柔性连接件相连接。因此，两个元件可在组装期间相对于彼此移动而没有元件非此即彼丢失的危险。柔性连接件优选地通过条来形成。如果连接件与第一元件和第二元件或者第一元件和第二元件的至少一部分一体成型或模塑以便有利于喷雾嘴的生产，则它是进一步优选的。
在喷雾嘴的一个实施例中，提供了具有第一孔的出口层、具有第二孔和狭槽的通道层和具有孔的入口层，所述各层是层叠结构，使得第一孔形成出口通道，第二孔形成涡流室，狭槽形成给料通道以及形成入口孔的入口层中的孔，所述入口孔用于将流体从流体室给料到给料通道中。例如，各层可例如通过电镀被一体成型。
为了允许喷雾嘴快速清洁和原型设计，在喷雾嘴的一个实施例中，各层可彼此分开或/和层中的每一个是可替换的。此外，这种修改允许产生在几个预制层以外的多种层组合，而不需要提供相同数目的单一层。例如可以以薄圆盘的形式提供可分离的或/和可替换的各层。
为了提供对于泵压力、体积流量、喷雾式样、喷雾角度等是柔性的喷雾嘴，在喷雾嘴的一个实施例中，在入口孔和给料通道之间提供了重叠区域以便将流体通过入口孔给料到给料通道中。重叠区域的尺寸或/和重叠区域和涡流室之间的距离优选地是可调节的。通过改变重叠区域的尺寸或/和重叠区域和涡流室之间的距离，可容易地改变喷雾式样等。为了有利于操作喷雾嘴，入口层和通道层相对于彼此更优选地是可移动的、最优选地可转动的，以便调节重叠区域的尺寸或/和重叠区域和涡流室之间的距离。作为备选方案，为了进一步有利于操作喷雾嘴，入口层和通道层更优选地通过扣合它们、在它们的轴线上旋转它们是可移动的以便调节重叠区域的尺寸或者通过横向运动使它们移位以交换一个层。
在一个实施例中，喷雾嘴由塑料制成，所述塑料选自以下列表：聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、硅氧烷、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的混合物。此外，喷雾嘴可另外包括弹性体。
在一个实施例中，喷雾嘴通过注塑方法来制造。这提供非常精密的模塑方法并且能够制造具有小于0.25mm的直径的出口通道的出口端，并且此外，在出口端处具有小于约0.03mm或小于约0.02mm的半径的较尖锐的角度。
根据本发明的喷涂器例如简易喷涂器、连续喷涂器、挤压喷涂器、具有加压流体存储容器的喷涂器或低能电动喷涂器包括根据本发明的喷雾嘴的一个实施例。关于喷雾嘴提到的优点加以必要的变更。
在喷涂器的一个实施例中，喷涂器是手动操作的喷涂器例如手动操作的喷涂器，所述喷涂器优选地包括可手动压挤的流体存储容器或另一个可用手致动的泵送装置。作为另外一种选择，喷涂器是电驱动喷涂器。在两种情况下，由于喷雾嘴的优点的缘故，不需要施加高泵送力，使得制动更容易并且能量耗费少。
喷雾嘴可与工业和/或市场中的不同类型的流体一起使用，包括“消费者护理产品”在内。由消费者护理工业提供的此类消费者护理产品包括（例如且非限制）软表面清洁剂、硬质表面清洁剂、玻璃清洁剂、陶瓷瓷砖清洗剂、抽水马桶清洁剂、木质清洁剂、多表面清洁剂、表面消毒剂、盘碟洗涤组合物、衣物洗涤剂和染色处理剂、织物调理剂、织物染料、表面保护剂、表面消毒剂、机动车辆表面处理剂和其它类似的消费品。消费者护理产品同样可用于家庭或家用护理以及专业的、商业的和/或工业的用途。消费品工业也可生产“个人护理产品”，所述个人护理产品包括流体，所述流体包括（例如且非限制）毛发处理产品包括摩丝、发胶、定型凝胶、洗发剂、毛发调理剂（内留或冲洗出）、营养发水、染发剂、毛发着色产品、亮发产品、毛发修复剂、毛发抗卷曲产品、毛发分叉端修复产品、烫发液、抗头皮屑制剂；沐浴露、沐浴凝胶、沐浴乳、洗面奶、皮肤护理产品包括防晒剂和防晒乳洗剂、皮肤调理剂、保湿剂、芳香和非芳香的腋下和身体止汗剂组合物和除臭剂、肥皂、身体磨砂膏、剥脱剂、收敛剂、洗涤剂、脱毛剂、剃刮产品、剃刮前产品、剃刮后产品、牙膏或牙粉。喷雾嘴的其它应用可适用于其它产品目录中的其它流体，诸如：室内或室外施用的室内和/或室外杀昆虫剂和除草剂产品；医药工业具有的产品形式，包括（例如且非限制）药物、药剂和处理剂，它们包括药膏、霜膏、洗剂等；和餐饮业。
附图说明
现在将仅以举例的形式结合附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1显示喷雾嘴的第一实施例的剖视侧视图；
图2显示沿着图1中的线A-A的剖面图；
图3显示沿着图2的线B-B的剖面图；
图4显示图1的放大部分A；
图5显示具有第一修改的图1的放大部分A；
图6显示喷雾嘴的第二实施例的示意图；
图7显示喷雾嘴的第三实施例的示意图；
图8显示转速对粒度的相关曲线；
图9显示喷嘴效率对粒度的相关曲线；
图10显示本发明的一个实施例的粒度分布；
图11显示根据最新技术的喷雾嘴的粒度分布；
图12显示根据最新技术的喷嘴的剖视侧视图；和
图13显示根据图12的喷雾嘴的剖面图。
具体实施方式
图1至4显示用于分配流体的喷雾嘴2的第一实施例的视图。在附图中，喷雾嘴的相对的纵向4、6，相对的径向8、10和相对的周向12、14由对应的箭头指示。喷雾嘴2的纵向轴线16在纵向4、6上延伸，所述纵向轴线16还形成出口通道18的中心轴线。
喷雾嘴2由第一元件20和第二元件22进行组装，从而形成组件80。第一元件20是喷嘴杯20，即，具有包括在周向12、14上延伸并且形成周壁的第一部分24和形成底部26的第二部分26的杯状结构。第二部分26还包括突出28，所述肋状突出28在纵向6上和径向8、10上延伸。如图2中最佳所见，在突出28之间在周向12、14上提供了凹槽30，提供的所述凹槽用于形成如稍后将要进行描述的给料通道42。突出28包括用于支撑第二元件22的充当支撑表面32的上表面，所述支撑表面32面向第二元件22。此外，突出28包括分别面向凹槽30和给料通道42的侧表面34。
第二元件22可为基本上具有包括前表面36的筒形式的销22，所述前表面36在纵向4上凸出。在该实施例中，前表面36具有球冠的形式。第二元件22被插进第一元件20中，使得前表面36被支撑在突出28的支撑表面32上。就这一点而言，应当提到的是，第二元件22也可用被压进或夹进第一元件20中的球来形成。不依赖于第二元件22的选择形式，如果第二元件22可被扣合或点击进其在第一元件20内部的位置，则它是优选地，即使在附图中并未显示用于提供型面配合或/和力配合的对应的凹位、搭锁等。
第一元件20和第二元件22可通过柔性连接件38相连接，所述柔性连接件-在这种情况下-由条来形成。连接件38与第二元件22和第一元件20的至少第一部分24一体成型或模塑。甚至第一元件20的第二部分26可与第一元件20的第一部分24一体成型或模塑并且由相同的材料组成。然而，在这种情况下，由于第二部分26由如下文将要进行描述的不同材料制成，第二部分26随后已经被固定到第一部分24。不论第二部分26与第一部分24是一体成型还是不是，第一元件20包括弹性部分。
如上所示，第一元件20至少部分地由比第二元件22的材料弹性好的弹性材料制成。在这种情况下，具有其突出28和承载所述突出28的其底部部分26的第一元件20的第二部分26由弹性材料制成，所述弹性材料比第二元件22的材料弹性更好并且比第一元件20的第一部分24的材料的弹性更好。因此，第一元件20的前述弹性部分基本上由突出28和承载所述突出28的其底部部分形成。当元件20、22被组装时，第一元件20的弹性部分被第二元件22弹性地变形。
此外，第一元件20的底部26即第二部分26逆着流体的流动方向施加约0.5N至约1.5N、优选地约1N的预张力。换句话讲，在喷雾嘴2组装期间，即，当将第二元件22插进第一元件20时，出现第一元件20的底部26弯曲到平坦位置，从而产生顶靠第二元件22的预张力。当在高压下分配流体时，该预张力确保第一元件20附着到第二元件22。
尽管预组装状态未示出，如果在第一元件和第二元件20、22被组装之前承载所述突出28的底部部分朝向第二元件22并且在纵向6上是弯曲的或凸形的，则它是优选的。
在一个例子中，喷雾嘴2通过如图1所示在纵向4上将销22插进喷嘴杯20中而组装，从而形成流体室40、给料通道42和涡流室44，同时在喷嘴杯20的第二部分26中已经提供了出口通道18。流体室40在径向8、10上被定位在喷嘴杯20的第一部分24和销22之间，以便流体室40被成型成环室。流体室40容纳来自流体储存室或容器（其在附图中未示出）的待分配的流体。在纵向4上，流体室40邻接给料通道42的径向外端，使得在流体室40和给料通道42之间存在流体连接。
如在图2中具体所见，给料通道42径向地向内延伸到给料通道42的出口端46，在此处给料通道42邻接涡流室44，使得流体可通过给料通道42从流体室40被给料到涡流室44中。如图3所示，给料通道42在周向12、14上由突出28的侧表面34限制，在纵向6上由第二元件22的前表面36限制，所述第二元件22覆盖凹槽30以形成给料通道42，并且在纵向4上由第二部分26承载突出28的底部限制。
在图2中，给料通道42包括邻接流体室40的第一部分48和分别在流向和径向10上跟随第一部分48的第二部分50。第二部分50邻接具有出口端46的涡流室44。如图2所示，第一部分48的宽度w1在流动方向和径向10上减小。相比之下，第二部分50的宽度w2在流动方向和径向10上是恒定的或者减小到比第一部分48小的程度。
形成第一部分48的侧壁的突出28包括突出的侧壁之间的角度α，如图2所示，其被在径向8、10上延伸的第二部分50的中心线52进一步指示。所述中心线52将角度α再分成第一角度α1和第二角度α2。第一角度α1和第二角度α2之间的最大差值是10°，更优选地5°或1°，最优选地0°。由于第二元件22的前面36凸起，给料通道42的第一部分48或/和第二部分50的高度在流动方向和径向10上减小。此外，第二部分50在流动方向和径向10上的长度l等于或小于第二部分50的宽度w2。此外，第二部分50的宽度w2等于第二部分50的高度h。
如图3所示，在支撑表面32和侧表面34之间的过渡区域中，突出28包括半径r1。为了具有紧凑的横截面形式，半径r1与给料通道42的宽度w例如w1或w2的比率等于或小于1/3，更优选地等于或小于1/4，最优选地等于或小于1/5。
尽管第一元件20和第二元件22已被组装好，它们相对于彼此仍可移动到不同的相对位置。在所示实施例中，元件20和22可相对于彼此在纵向4、6上移动。利用这种相对运动，给料通道42或/和涡流室44的形式、尺寸或/和对正通过使突出28或/和第一元件20的第二部分26的底部有弹性地变形即通过使第一元件20的弹性部分变形而改变。换句话讲，很容易改变喷雾嘴2的行为。此外，提供了用于将元件20、22锁定在它们的不同相对位置上的部件（未示出）。
参照图4，第一元件20的第二部分26中的前述出口通道18包括在纵向6上面向涡流室44的入口端54和用于在纵向4上将流体排放到喷雾嘴2和喷涂器的环境58的出口端56。出口通道18在流动方向和纵向4上有规则地渐缩。因此，出口通道18包括至少一个渐缩部分，即，出口通道18沿着出口通道18的长度在至少一部分上朝向出口是渐缩的。所述渐缩可为连续的或逐步的，并且可为成角度的或弯曲的。在所示实施例中，渐缩部分邻接出口通道18的出口端56以及入口端54，使得整个出口通道在流动方向上渐缩。围绕出口端56的边缘60具有半径r2。半径r2小于0.03mm，优选地小于0.02mm。
此外，出口端56具有在0.12mm和0.15mm之间的最大直径并且更优选地约0.14mm的直径与相应的最大横截面积以在9巴下对于高于0.24g/s的流量（对于流体被认为是水）获得按体积计平均粒度(D50)，所述按体积计平均粒度等于或低于60μm，或者优选地等于或低于50μm，或者更优选地等于或低于45μm。这个直径还获得按体积计平均粒度(D32)，所述按体积计平均粒度等于或低于50μm，或者优选地等于或低于45μm，或者更优选地等于或低于40μm。具有小于10μm(%<10μm)直径的颗粒的平均百分比小于2%，优选地小于1.5%，更优选地小于1%。
具有约0.8mm的直径(dmax)并因此提供较高流量例如在2巴下高于3.2g/s的较大的喷嘴几何形状获得等于或低于120μm，或者优选地等于或低于115μm的按体积计平均粒度(D50)(对于流体被认为是水）。该直径还获得等于或低于100μm或者优选地等于或低于96μm的按体积计平均粒度(D32)。具有小于10μm(%<10μm)直径的颗粒的平均百分比小于1.5%，优选地小于1%，更优选地小于0.5%。
此外，出口通道18具有围绕出口通道18并且在径向8上限制其内面62。出口通道18的内面62包括角度β，所述角度β优选地在70°和130°之间、优选地在80°和120°之间、更优选地在80°和110°之间变化。
如图4所示，出口通道18的渐缩的程度在流动方向和纵向4上是恒定的。在所示实施例中，这通过出口通道18的至少一个渐缩部分或者整个出口通道18具有截头圆锥或截头棱锥的形式而实现。已经进一步发现，压降即喷雾嘴2内的能量耗散可被降低并且用于分配流体的最小泵压力的进一步减少可通过调节给料通道42在它们的出口端46的横截面积之和与出口通道18的出口端56的横截面积的比率而实现。该比率在约1.5和约2.7之间，优选地在约1.7和约2.6之间。此外，涡流室44的直径ds与出口通道18的出口端56的直径dmax的比率为约2.5至约3.5。
图5显示图1的放大剖面图A与第一修改。在下文中，将只描述差异，相同的附图标记将被用于相似的或相同的组件并且以上描述的第一实施例因此适用于这一点。
与结合图1至4描述的出口通道18形成对照，根据图5的出口通道18的渐缩的程度在流动方向和纵向4上减小。这通过提供在流动方向和纵向4上是弯曲的出口通道18的内面62而实现。在根据图5的实施例中，至少出口通道18的渐缩部分或者整个出口通道18具有截头回转双曲面形式。
图6显示根据本发明的喷雾嘴的第二实施例。由于第二实施例至少部分地与根据图1至5的第一实施例相符合，在下文中将只描述差异，相同的附图标记将被用于相似的或相同的组件并且以上描述的第一实施例因此适用于这一点。
根据图6的喷雾嘴2包括至少三层，即，具有第一孔66的出口层64、具有第二孔70和狭槽72的通道层68和具有狭槽状孔76的入口层74，所述层64、68和74是层叠结构，同时入口层74以透明方式被示于图6中以增强附图的可理解性。具有层叠结构这种方式，第一孔66形成出口通道18，第二孔70形成涡流室44，狭槽72形成给料通道42以及入口层中的孔76形成用于将流体从流体室40给料到给料通道42中的入口孔。在所示实施例中，层64、68和74可彼此分离并且层64、68和74中的每一个均可被替换，这样层64、68和74也可被视为具有相应的狭槽和孔的单独的圆盘。
如图6所示，当在纵向4上观察时，在入口孔76和给料通道42之间提供了重叠区域78。入口层74和通道层68是可移动的-在这种情况下可围绕纵向轴线16转动-相对于彼此，同时形成了入口孔76和给料通道42，使得重叠区域78和涡流室44之间的距离可通过在周向14上相对于通道层68转动入口层74而减小，并且可通过在周向12上相对于通道层68转动入口层74而放大。因此，重叠区域78和涡流室44之间的距离是可调节的。
图7显示根据本发明的喷雾嘴2的第三实施例。由于第三实施例至少部分地与根据图6第二实施例相符合，在下文中，将只描述差异，相同的附图标记将被用于相似的或相同的组件并且在这一点上第一和第二实施例的以上描述因此适用。
与第二实施例形成对照，第三实施例的入口孔76和给料通道42被形成使得重叠区域78的尺寸可通过在周向12上相对于通道层68转动入口层74而减小，并且可通过在周向14上相对于通道层68转动入口层74而放大。因此，重叠区域78的尺寸是可调节的。
应当提到的是，第二和第三实施例的原理有利地也可被结合在单个喷雾嘴2中，使得重叠区域78的尺寸以及重叠区域78和涡流室44之间的距离可通过入口层74和通道层68之间的相对运动来调节。
喷雾嘴2由塑性材料例如聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、硅氧烷、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或它们的混合物制成。此外，喷雾嘴可另外包含弹性体。
根据本发明，喷雾嘴2应当被用于喷涂器中，所述喷涂器优选地为手动操作的喷涂器例如手动式喷涂器（所述喷涂器更优选地包括可用手压挤的流体容器）、具有加压流体储存容器或可用手致动的泵送装置的喷涂器或在电驱动喷涂器中的喷涂器。
销弯曲和压缩是包括具有以下直径(dmax)：小于0.25mm、具体地小于0.2mm并且甚至小于0.15mm的出口端的喷雾嘴制造工艺期间出现的问题。因此，在销22和喷嘴杯20的组装期间要求高精度。因此，喷雾嘴2由精密注塑方法生产。为了成形喷嘴杯20，销22（模塑工具）通过自动定位方法被定心在反向工具中。与具有筒销的喷嘴相比，销22的渐缩的程度即锥形形状有利于模塑工具在反向工具中的定心。此外，锥形模塑工具（销）比筒销坚固。此外，为了给围绕出口端56的边缘提供小于0.03mm、优选地小于0.02mm的半径，对于工具制造应用了微溶蚀。
对比实验
本发明的实例：
出口通道渐缩（恒定的渐缩的程度）；
出口通道的出口端直径(dmax)：0.14mm；
给料通道数：2；
给料通道对称排列；
角度(β)：110°；
给料通道在它们的出口端的横截面积之和与出口通道的出口端的横截面积的比率：1.7；
涡流室的直径(ds)与出口端的直径(dmax)的比率：3.4；
材料：聚甲醛；
由注塑方法制造；
流体：水；
流量：0.24g/s；
推进剂：9巴下的氮气
比较例(比较图12和13)：
供应商：Coster T.E.S.p.A.；
喷雾嘴代码：V06.203；
给料通道数：4
出口通道具有筒形状（非锥形）；
出口通道的出口端直径(dmax)：0.3mm；
出口通道长度：0.2mm；
给料通道的横截面：0.20mm×0.25mm；
流体：水；
流量：0.30g/s；
推进剂：9巴下的氮气
根据本发明的喷雾嘴（本发明的实例）和根据现有技术的喷雾嘴（比较例，比较图12和13)对于它们的效率(η)进行比较。用水作为流体，与作为压缩气体推进剂的在9巴下的氮气相连。
两个喷嘴通过用于压力-涡流喷雾器的Yule和Dunkley效率公式进行建模和估算，采用下列公式：
η＝600σ/(Δp·D32)
其中
η=效率；
σ=表面张力流体/空气[N/m](σ水=0.036N/m)；
Δp=压降[MPa]；
D32=索特尔平均直径[μm]。
在具有给定压力和流体特性即表面张力的旋流式喷雾器中，粒度(D32)取决于转速(vy)。为了通过Yule和Dunkley效率公式计算在已知转速(vy)下的喷嘴效率(η)，通过有限元分析确定了转速(vy)和粒度(D32)的相关曲线（图8)。在图8中，绘制了以μm为单位的粒度(y-轴)对以m/s为单位的转速(x-轴)的关系曲线。
图8所示的图形95有利于对于某个喷嘴通过模拟确定从转速(vy)获得的粒度(D32)，并且因此有利于计算相应的喷嘴效率(η)。换句话讲，通过模拟某个喷嘴的转速(vy)，可确定相应的粒度(D32)和效率(η)。
在图9中，根据Yule和Dunkley效率公式绘制了喷嘴效率η(y-轴)对粒度D32(x-轴)的关系曲线。曲线图100显示在9巴下喷嘴效率-粒度依赖关系，并且曲线图110显示在3巴下相应的效率-粒度依赖关系。虚线120展示用于根据本发明的例子的喷雾嘴的这种相关性并且虚线130用于比较例的喷雾嘴。图9清楚地显示根据本发明的例子的喷雾嘴相对于比较例导致效率提高。
涡流室直径(d s )与出口通道的出口端直径(d max )的比率：
涡流室的直径(ds)与出口通道的出口端直径(dmax)的比率3.4导致31m/s的转速(vy)，其对应于根据曲线图95中所示相关性的23μm(η=0.98)的粒度(D32)(比较图8)。高于3.5和低于2.5的比率导致转速(vy)不超过27m/s(对应于约58μm的粒度(D32))。根据Yule和Dunkley效率公式，这相当于将近30%的效率减小，从η=0.98到η=0.72。
出口通道的角度(β)：
在80°和120°之间变化的内含在输出通道的内面中的角度(β)与在该范围以外的角度(β)相比已经显示提高的效率。在该范围内，已经获得了23μm(对于β=110°)至40μm的粒度(D32)。23μm的粒度(D32)对应于31m/s的转速(vy)和0.98的效率(η)。在该范围以外，即，对于70°的角度(β)和130°的角度(β)，两个角度的所述效率比在该范围内(β=110°)获得的最佳值低约15%。
给料通道的横截面积与出口端的横截面积的比率：
在1.5和2.7之间选择给料通道在它们的出口端的横截面积之和与出口通道的出口端的横截面积的比率与该范围外的比率相比导致提高的效率。1.7的比率显示31m/s的转速(vy)与相应的23μm的粒度(D32)和0.98的效率(η)。与其形成对比，具有在1和1.4之间或在2.8和3.2之间比率的喷雾嘴显示约27m/s的转速(vy)与相应的约30μm的粒度(D32)和约0.75的效率。因此，出现约20%的效率减小。
给料通道数：
提供按对称排列的两个给料通道显示最高的效率(η=0.98)。具有按对称排列的三个给料通道的根据本发明的喷雾嘴显示约6%的效率(η)减小。
恒定的渐缩的程度：
基于23μm的粒度(D32)，具有恒定渐缩的程度的出口通道提供0.98的平均效率(η)。相比之下，基于46μm的粒度(D32)，根据比较例的喷雾嘴显示0.5的效率(η)。
粒度分布：
图10显示本发明的例子的喷雾嘴的粒度分布，而图11显示比较例的喷雾嘴的粒度分布。分别绘制了单位为%的累积体积（在左侧的y-轴）和单位为%的体积频率（在右侧的y-轴）对单位为μm的粒径(x-轴)的关系曲线。根据本发明的例子的喷雾嘴(图10)导致23μm的粒度(D32)(η=0.98)，其中具有小于10μm的直径的颗粒的平均百分比(%<10μm)为1%。与其形成对比，根据比较例的喷雾嘴(图11)导致30μm的粒度(D32)(η=0.75)，其中具有小于10μm直径的颗粒的平均百分比(%<10μm)为约4%。此外，根据本发明的例子的喷雾嘴导致Dv(10)-Dv(90)=46的较狭窄粒度分布，而比较例显示Dv(10)-Dv(90)=101的粒度分布。因此，与比较例相比，根据本发明的喷嘴的喷雾式样得到改善。
喷射力测量：
根据本发明的例子的喷雾嘴的喷射力在13N和20N之间，所述喷射力在具有约14.5cm直径的板上在23cm的距离处测量。因此，根据本发明的例子的喷雾嘴在较高的喷射力下提供较小的颗粒。
抗堵塞：
根据本发明的例子的喷雾嘴显示和比较例几乎一样的堵塞性能。
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所引用的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

Claims (15)

1.用于分配流体的喷雾嘴(2)，所述喷雾嘴包括第一元件(20)优选地喷嘴杯(20)，和第二元件(22)优选地销(22)，所述第一元件和第二元件(20,22)形成组件(80)，所述组件包括用于容纳所述流体的流体室(40)优选地环室、用于将所述流体从所述流体室(40)径向地向内给料到涡流室(44)中的至少一个给料通道(42)、以及具有面向所述涡流室(44)的入口端(54)和用于将所述流体排放到所述喷雾嘴(2)的环境(58)的出口端(56)的出口通道(18)，其特征在于所述出口通道(18)在所述流体的流动方向上渐缩，并且所述渐缩的程度在所述流动方向上是恒定的或者所述渐缩的程度在所述流动方向上减小。
2.根据权利要求1所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述出口端(56)具有在约0.1mm和约0.8mm之间，优选地在约0.1mm和约0.25mm之间，更优选地在约0.1mm和约0.2mm之间，还更优选地在约0.12mm和约0.15mm之间的最大直径(dmax)。
3.根据权利要求1或2所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述出口通道(18)的内面(62)包括角度(β)，所述角度(β)在约70°和约130°之间、优选地在约80°和约120°之间、更优选地在约80°和约110°之间变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述给料通道(42)包括第一部分(48)和在所述流动方向上跟随所述第一部分(48)并且邻接所述涡流室(44)的第二部分(50)，所述第一部分(48)的宽度(w1)在所述流动方向上减小并且所述第二部分(50)的宽度(w2)在所述流动方向上是恒定的或减小到较小的程度。
5.根据权利要求4所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述第二部分(50)在所述流动方向上的长度(l)等于或小于所述第二部分(50)的宽度(w2)或/和所述第一部分或/和所述第二部分(48;50)的高度(h)在所述流动方向上减小或/和所述第二部分(50)的宽度(w2)等于所述第二部分(50)的高度(h)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述涡流室(44)的直径(ds)与所述出口端(56)的直径(dmax)的比率为约2.5至约3.5。
7.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述至少一个给料通道(42)在它们的出口端(46)的横截面积之和与所述出口通道(18)的出口端(56)的横截面积的比率在约1.5和约2.7之间，优选地在约1.7和约2.6之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述第一元件(20)的底部(26)逆着所述流体的流动方向施加约0.5N至约1.5N、优选地约1N的预张力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述第一元件(20)的底部(26)在纵向(6)上是锥形的，在所述组装期间与所述第二元件(22)形成接触区域，所述接触区域由所述第二元件(22)的穿入而限定，其在所述第一元件(20)和所述第二元件(22)之间产生预张力，由于所述第一元件(20)的底部(26)在纵向(4)上略微弯曲。
10.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述第一元件和第二元件(20,22)之一包括弹性部分，当组装所述元件(20,22)时，所述弹性部分被另一个元件(22、20)弹性变形，所述突出(28)或/和所述第一元件(20)的承载所述突出(28)的所述部分优选地形成所述弹性部分。
11.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
所述第一元件(20)和所述第二元件(22)通过柔性连接件(38)优选地条相连接，所述连接件(38)更优选地与所述第一元件和第二元件(20,22)一体成型或模塑。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
提供了具有第一孔(66)的出口层(64)、具有第二孔(70)和狭槽(72)的通道层(68)和具有孔(76)的入口层(74)，所述层(64、68、74)被夹在一起使得所述第一孔(66)形成所述出口通道(18)，所述第二孔(70)形成所述涡流室(44)，所述狭槽(72)形成所述给料通道(42)，并且所述入口层(74)中的所述孔(76)形成用于将所述流体从所述流体室(40)给料到所述给料通道(42)中的入口孔，所述层(64、68、74)优选地可彼此分离或/和层(64、68、74)中的每一个优选地是可替换的。
13.根据权利要求12所述的喷雾嘴(2)，其特征在于
在所述入口孔和所述给料通道(42)之间提供了重叠区域(78)，所述重叠区域(78)的尺寸或/和所述重叠区域(78)和所述涡流室(44)之间的距离优选地是可调节的，所述入口层(74)和所述通道层(68)相对于彼此更优选地是可移动的、最优选地可转动的，以便调节所述重叠区域(78)的尺寸或/和所述重叠区域(78)和所述涡流室(44)之间的距离。
14.根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，其特征在于所述喷雾嘴(2)由塑性材料制成，所述塑性材料选自以下列表：聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、硅氧烷、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、弹性体或它们的混合物。
15.喷涂器，包括根据前述权利要求中任一项所述的喷雾嘴(2)，所述喷涂器优选地是手动操作的喷涂器，所述喷涂器更优选地包括可手动压挤的流体容器、具有加压流体储存容器或可用手致动的泵送装置的喷涂器、或电驱动喷涂器。
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