CN104540597A - 全锥形空气辅助喷射喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

一种加压空气辅助液体喷射喷嘴组件具有液体喷射喷嘴，该液体喷射喷嘴具有用于排出固定流的液体的下游排出孔，环绕着所述液体喷射喷嘴的下游端安装的空气导向件，以及环绕所述空气导向件布置的外部喷嘴体。所述空气导向件限定多个第一空气通道以将加压雾化空气横向引导到从所述液体喷射喷嘴所排出的液体处以雾化所述排出的液体，和多个第二空气通道以将切成形空气向引导到所述液体喷射喷嘴所排出的液体处以使得雾化液体微粒被塑造成预定的圆锥形喷射形状。

Description

全锥形空气辅助喷射喷嘴组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年8月17日提交的申请号为13/588,288的美国专利申请的优先权，该专利申请通过引用合并到本申请中。

背景技术

本申请一般地涉及液体喷射喷嘴组件，以及更具体地涉及适于喷射出全圆锥形喷射形状的改进的喷射喷嘴组件。

背景技术

目前，大多数具有液体喷射微粒遍布喷射形状的生成圆锥形的喷射形式的喷嘴具有内置混合设计，在该内置混合设计中加压液体和气流混合，且在喷嘴内部的混合室中预雾化所述液体。然后，所述预雾化的液体从喷嘴通过多个周向间隔的排出孔排出，与多重排出微粒流混合而形成圆锥形喷射形状。上述喷嘴组件的缺点是个别的排出流具有形成不良图纹的趋势，该不良图纹影响液体喷射的均匀分布和应用。由于引进内部混合室的液体和空气的压力必须大致相同以避免它们中的一个对另一个的不利影响，排出的喷射形状的控制也是有限的。所述雾化液体也可以形成在内部混合室中并阻碍或阻塞操作，特别是喷出黏性更高的液体时。

虽然外部混合空气雾化喷嘴组件是已知的，其中，液体流在喷嘴的液体排出孔处或在紧接着从喷嘴的液体排出孔流出时通过加压空气被雾化，但是这种喷嘴并不适合生成和喷射全锥形喷射形状。这种外部混合喷嘴在其控制整个圆锥形喷射形状的喷射微粒的分布和改变圆锥喷射的角度方面都受到限制。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供一种改进的加压空气辅助液体喷嘴组件，其适于更有效地生产全锥形喷射形状，且液体微粒在整个喷射形状中均匀分布。

本发明的另一个目的是提供一种喷射喷嘴组件，其特征在于，该喷嘴组件可操作用于产生具有更宽的角度范围的圆锥形喷射形状。

本发明的再一个的目的是提供一种上述类型的喷射喷嘴组件，该喷射喷嘴组件能在广泛范围的不同的空气和液体压力下操作以增强对圆锥形喷射排放的喷射角度和液体微粒分布的控制。

本发明的再一个目的是提供一个全锥形喷射喷嘴组件，该全锥形喷射喷嘴组件可有效喷射黏性液体而不发生不希望的堵塞的情况。

本发明的另一个目的是提供一个喷射喷嘴组件，该喷射喷嘴组件的结构相对简单，以使得该喷嘴组件适合于经济地制造。

本发明的其他优点将通过阅读接下来的详细描述和参考附图而变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的加压空气雾化液体喷射喷嘴的纵向剖视图；

图2是沿途图1中的线2-2所截取的垂直剖面图；

图3是喷射喷嘴组件的分解视图；

图4是示出喷射喷嘴组件的内部空气导向件的侧视图；

图5是在图4中所示的空气导向件的俯视图；

图6是图4所示的空气导向件的垂直剖面图；以及

图7是图4所示的空气导向件的仰视图。

虽然本发明能够做出各种变形和变化的组合，但是在附图中示出且将在下面进行详细描述的仅是本发明的其中一个说明性实施例。无论如何，可以理解的是，本申请没有打算将本发明限制到所公开的特定形式中，相反，本公开的目的在于涵盖落入本申请的精神和范围内的所有修改、变化组合和等效替换。

具体实施方式

现在具体参考附图，附图示出根据本发明的一个实施方式的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件10。本实施例中的喷射喷嘴组件10安装在传统喷射枪或者头部11上，该头部11具有连接至加压液体供应14的中心液体通道12和在周向相互间隔布置（排出）以耦合到合适的加压空气供应18,19的第一空气通道15和第二空气通道16。

图示的喷射喷嘴组件10主要包括内部中心液体喷射喷嘴20，和布置在液体喷射喷嘴20下游端的周围的环形空气导向件或芯件21，以及相对于空气导向件21布置的杯状喷嘴体或盖22。液体喷射喷嘴20具有中心液体通道24，该中心液体通道24具有下游向内聚合的锥形部25，该锥形部25与小直径喷射部26和液体排出孔28连通，该小直径喷射部26和液体排出孔28由液体喷射喷嘴20的向前伸出的鼻部29来限定。本实施例中的液体喷射喷嘴20分别具有直径相对较小的上游端部30和下游端部31，上游端部30被布置在头部11的埋头孔内，且通过环形密封圈32密封。下游端部31由向内聚合的锥形部34形成，小直径鼻部29从锥形部34延伸。图示的液体喷射喷嘴20具有增大直径的中部部分35，该中部部分35具有与头部11的端面相对布置的沿径向延伸安装和定位的凸缘36。该增大直径的中部部分35的上游端部布置在头部11的第二埋头孔内，且通过环形密封圈38密封。

所述喷嘴体或盖22具有外部圆柱形侧壁40和形成有中心开口42的端壁41，该中心开口42与所述液体喷射喷嘴通道24和排出孔28同轴。圆柱形侧壁40邻近上游端部处具有向外延伸的环形肩部44，该环形肩部44通过恰当的保持环或其他类似部件固定到头部11。

根据所示的实施例，所述空气导向件限定：（1）多个第一空气通道，其有效地将加压雾化空气横向引导到从液体喷射喷嘴排出的固定液体流，以预雾化所述液体，使所述液体成为精细的液体喷射微粒，和（2）多个第二空气通道，其用于将多个成形空气流切向引导到排出的预雾化液体，以进一步雾化液体并使得液体微粒形成全锥形喷射形状。

在本实施方式中，所述多个第一空气通道是六个沿周向间隔的通道50，该通道50沿与中心液体通道24大致平行的方向穿过所述空气导向件延伸。第一通道50具有与环形歧管通道51相通的上游端，该环形歧管通道51由在空气导向件21的上游端的埋头孔52和液体喷射喷嘴20的中部部件35的下游端壁54限定，并且该环形歧管通道51通过多个周向间隔的纵向延伸的通道55与头部11上的环形歧管通道56相通，且该环形歧管通道56从空气通道15接收加压空气。

多个第一空气导向通道50的下游端与横向环形通道60相通，该横向环形通道60限定在空气导向件21的由空气导向件的埋头孔形成的内凹面61和喷嘴体或盖22的端壁41之间。横向环形通道60引导加压雾化空气聚合并横向冲击从所述液体喷射喷嘴排出孔28排出的固定液体流。在本实施方式中，由埋头孔63形成的空气导向件21的凹陷端面61的直径尺寸被形成为与多个第一空气导向通道50的下游端相交，以限定多个周向间隔的雾化空气排出孔64，该雾化空气排出孔64临近通道50的横向导向端面65以沿径向向内的方向引导所述雾化空气。限定排出孔64的埋头孔63优选地在通道50各自的纵向轴线径向向内的位置具有与第一通道50的端部相交的外径，以使得通道50通过通道50的端面65的径向向内的一侧上的倒角与横向环形通道60相通。在本实施方式中，空气导向件21具有中部向前延伸且向内形成锥形（向内渐渐缩小）的鼻部66，该鼻部66环绕液体喷射喷嘴20的鼻部29以将横向定向的雾化空气流在下游成一角度引导到排出到液体喷射喷嘴20的液体。

在使用图示的实施例的过程中，空气导向件21限定多个第二空气通道，该多个第二空气通道将多个切向定向的成形空气流引导到从喷嘴排出的雾化液体的周围以进一步进行雾化，并且将排出液体喷射形成为明确定义的圆锥形喷射形状。为此，在图示的实施例中，空气引导21具有由六个平坦面71限定的外部六角形结构，该平坦面71限定在空气导向件21和喷嘴体22的外圆柱壁40之间的周向间隔的外围空气通道70的相应的数目。空气导向件21的相连的平坦面71的拐角72是圆角，以便于对圆柱形侧壁40的内表面紧密定位。在本实施方式中，周向间隔的外围通道70与空气混合室74相通，空气混合室74进而相对于液体喷射喷嘴20的外凸缘36与头部11的加压空气通道16连通。

根据本实施例，空气导向件21的外端面75和喷嘴体端壁41限定了多个切向通道76，每个切向通道76与相应的外围通道70连通，以相对于从液体喷射喷嘴20排出的雾化液体切向引导加压成形空气流，从而进一步进行雾化，同时产生一个回旋作用，以使得排出的喷射微粒成形成圆锥形喷射形状。在本实施方式中，空气导向件21的端壁75上形成有切向导向槽76a，切向导向槽76a与喷嘴本体的端壁41（气盖邻接的端壁）限定切向空气成形通道76。

虽然横向雾化空气流和切向成形空气流最初作用在空气喷嘴体22的中心孔42内的排出液体，但是，现已发现通过该切向成形空气的回旋方向，在排出喷射（液体）从液体喷射喷嘴排出后，该切向成形空气仍将排出喷射继续塑造和维持为明确定义的圆锥形喷射形状。在图示的实施例中，中心喷嘴体开口42终止于向外成锥形的斜面42a。

具有横向雾化空气排出通道和切向成形空气排出通道的组合的本发明的加压空气雾化喷嘴的独有特点在于: 本发明可在广泛范围（许多不同）的空气和液体压力的组合下保持和控制全锥形喷射形状，以使得液体在整个喷射形状中均匀分布。这是通过利用多个（在本实施方式中为六个）横向定向的加压气流来选择性地冲击从液体喷嘴的排出孔排出的固定液体流，并同时利用多个（在本实施方式中为六个）切向定向的加压气流来控制和成形的雾化微粒。横向加压气流冲击液体以使液体雾化，而切向气流旋转雾化液滴以形成均匀和可控制的全锥形喷射形状。对液流的直接冲击和切向旋转的结合在雾化大黏度范围的多种液体具有重要作用。由于大部分的雾化发生在液体喷射喷嘴的外侧，即类似外部混合雾化喷嘴的方式，因此可以使用更高黏度的液体而不发生堵塞或材料的积压，避免了影响喷嘴的喷雾性能。

虽然在图示的实施例中，喷嘴组件包括用于输送和引导加压雾化空气和成形空气的六个通道，但是，在特定的喷射应用中可使用更多或更少的通道。优选地，在每个实施例中应用四个至八个通道。

根据本实施例的进一步特征，横向空气雾化通道和切向成型加压空气通道可单独地被控制以实现特定的喷射应用。为了这个目的，在本发明的一个实施例中，为横向雾化空气通道提供分离的受控加压空气供应19，以及为切向成形空气提供分离的受控加压空气供应18。

在图示的实施例中，液体喷嘴鼻部29和空气导向件21的中心开口限定环形排出通道80，该环形排出通道80通过一个或多个通道81与环形歧管空气室54连通，该通道81限定在液体喷射喷嘴20和空气导向件21的下游内部腔室82之间。从通道80轴向地排出的环形加压气流促进向外排放液体喷射微粒的的方向，并保持喷嘴以避免不希望的材料堆积。或者，液体喷射喷嘴鼻部29可以紧密地设置在中心空气引导件开口内，以使得排出的喷雾完全由横向加压气流和成形加压气流控制。

如上文所述，可以理解的是，本发明的加压空气辅助液体喷射喷嘴适于更加有效地和多功能地产生全锥形喷射形状，其中液体微粒分布在整个形状中。通过单独地改变雾化空气及成形空气的压力，所述喷射喷嘴进一步可操作以用于产生宽范围的圆锥形喷射角度。进一步的，所述喷射喷嘴可有效的喷射黏性液体而不会造成堵塞或阻碍。另外，该喷射喷嘴组件在结构上相对简单，适合于经济地制造。

可以理解的是，除非本文另外表述或具有明确相矛盾的表述，否则在本发明的描述中所使用的术语“一”和“一个”和“这个”和类似指示词语（特别是在下文的权利要求书中）应被解释为包括单数和复数。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“容纳”应被解释为开放式术语（例如，意思为“包括，但不局限于”）。除非本文另有说明，否则本文中详述的数值范围旨在用作快速记录每一个单独的值落在该范围内各个参考数值的方法，并且并入说明书中的每个单独的数值就好像它在本文中单独列举一样。除非另有声明，否则本文所提供的任何和所有实施例，或示例性语言（例如，“诸如”），仅用于更好地阐明本发明，并不构成对本发明的范围的限制。说明书中的任何用语不应被解释为表示任何没有求保护的元素在本发明的实践中的必要的。

本文描述了优选的实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读了上文的描述后，对本领域的普通技术人员来说，对优选实施方案的变形是显而易见的。发明人期望熟练的技术人员采用这些适当的变型，并且发明人希望本发明可以不同于上文描述的实施例的方式应用。因此，本发明包括在此附加的被法律所允许的权利要求中列举的主题的所述变形和等效替换。此外，除非本文另有说明，或者与上下文明显矛盾，否则上述要素的所有可能的变形的任意组合都被包括在本发明的范围内。

Claims (20)

1. 一种加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，包括：

液体喷射喷嘴，该液体喷射喷嘴具有用于与加压液体供应耦合的中心液体通道和用于排出固定流的液体的下游排出孔；

空气导向件，该空气导向件环绕着所述液体喷射喷嘴的下游端安装；

外部喷嘴体，该外部喷嘴体环绕所述空气导向件布置，该外部喷嘴体具有与所述液体喷射喷嘴通道和所述排出孔同轴的中心开口；

所述空气导向件限定多个第一空气通道，该多个第一空气通道用于将加压雾化空气横向引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体，以将所述排出液体雾化成液体微粒；以及

所述空气导向件限定多个第二空气通道，该多个第二空气通道用于将成形空气切向引导到从所述液体喷射喷嘴所排出且被所述雾化空气雾化的液体，以使得所述雾化液体微粒被塑造成预定的圆锥形喷射形状。

2. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述多个第一空气通道包括多个延伸通过所述空气导向件的周向间隔的通道。

3. 根据权利要求2所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述外部喷嘴体和所述空气导向件限定横向空气导向通道以从所述周向间隔空气导向通道接收加压雾化空气，且引导雾化空气横向冲击从所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。

4. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述多个第二空气通道限定在所述空气导向件和所述外部喷嘴体之间。

5. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述外部喷嘴体具有环绕所述空气导向件设置的圆柱形侧壁和形成有所述中心开口的下游端壁，并且所述第二空气导向通道包括限定在所述空气导向件的外部外缘和所述喷嘴体的所述圆柱形侧壁的内侧之间的多个周向间隔的空气通道。

6. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述外部喷嘴体具有圆柱形侧壁和形成有所述中心开口的下游端壁，并且所述多个第二通道包括形成在所述空气导向件的下游端壁和所述外部喷嘴体的端壁之间的多个通道，该多个通道被定向为将加压成型空气切向引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。

7. 根据权利要求6所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，空气导向件的端部具有中心截头圆锥形鼻部以将雾化空气以锐角横向引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体。

8. 根据权利要求7所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述喷嘴体和空气导向件的鼻部邻近所述喷嘴体的中心开口的上游侧设置。

9. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，包括：第一加压空气供应，该第一加压空气供应用于将加压雾化空气引导到所述多个第一空气通道，以及与所述第一空气供应不同的第二加压空气供应，该第二加压空气供应用于向所述多个第二空气通道供给加压成型空气。

10. 根据权利要求9所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述第一空气供应可操作以用于通过压力将雾化空气引导到所述多个第一通道，该压力与所述第二空气供应将加压空气引导到所述多个第二通道的压力不同。

11. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述液体喷射喷嘴具有下游鼻部，该下游鼻部限定所述液体通道的液体喷嘴部和所述排出孔。

12. 根据权利要求11所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述空气导向件具有与所述液体喷射喷嘴鼻部同轴的中心开口，以限定与加压空气供应相通的环形空气通道，该环形空气通道用于将环形轴向引导的气流引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体的周围。

13. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述液体喷射喷嘴具有由多个雾化空气通道形成的增大直径的中部部分，所述多个雾化空气通道连通在加压空气供应和由所述空气导向件限定的所述多个第一空气通道之间。

14. 根据权利要求1所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述多个第一空气通道包括延伸穿过所述空气导向件的多个周向间隔的通道，每个所述周向间隔的通道具有端壁和径向排出孔，该端壁位于横向于从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体的方向的平面，该径向排出孔位于相应的周向间隔的通道的径向内侧边，所述多个周向间隔的通道用于将雾化空气径向向内引导朝向所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。

15. 根据权利要求14所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述径向排出孔由位于所述空气引导件的下游端的埋头孔限定，所述排出孔在其相应的中心线的径向内侧位置与所述周向间隔的通道相交。

16. 一种加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，包括：

液体喷射喷嘴，该液体喷射喷嘴具有用于与加压液体供应耦合的中心液体通道和用于排出固定流的液体的下游排出孔；

空气导向件，该空气导向件环绕着所述液体喷射喷嘴的下游端安装；

外部喷嘴体，该外部喷嘴体环绕所述空气导向件布置，该外部喷嘴体具有与所述液体喷射喷嘴通道和排出孔同轴的中心开口；

第一空气供应，该第一空气供应用于将加压空气供给到限定在所述外部喷嘴体内的多个第一空气通道，以将加压雾化空气横向引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体，从而将所述排出的液体雾化成液体微粒；以及

第二加压空气供应，该第二加压空气供应用于将加压空气引导到限定在所述外部喷嘴体内的多个第二空气通道，以将成形空气切向引导到从所述液体喷射喷嘴排出并且通过所述雾化空气雾化的液体处，以将雾化液体微粒塑造成预定的圆锥形喷射形状。

17. 根据权利要求16所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述第一空气供应可操作以用于通过压力将雾化空气引导到所述多个第一通道，该压力与所述第二空气供应将加压空气引导到所述多个第二通道的压力不同。

18. 根据权利要求16所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述多个第一空气通道包括延伸穿过所述空气导向件的多个周向间隔的通道，所述外部喷嘴体和所述空气导向件限定横向空气定向通道以从所述周向间隔空气导向通道接收加压雾化空气，以及将雾化空气横向导向以冲击从所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。

19. 根据权利要求16所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述外部喷嘴体具有圆柱形侧壁和形成有所述中心开口的下游端壁，并且所述多个第二通道包括多个形成在所述空气导向件的下游端壁和所述外部喷嘴体的端壁之间的多个通道，该多个通道被定向为将加压成型空气切向引导到从所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。

20. 根据权利要求16所述的加压空气辅助液体喷射喷嘴组件，其中，所述多个第一空气通道包括延伸穿过所述空气导向件的多个周向间隔的通道，每个所述周向间隔的通道具有端壁和径向排出孔，该端壁位于横向于从所述液体喷射喷嘴排出孔所排出的液体的方向的平面，该径向排出孔位于相应的周向间隔的通道的径向内侧边，所述多个周向间隔的通道用于将雾化空气径向向内引导朝向所述液体喷射喷嘴排出孔排出的液体。