CN107427851B - 具有用以确保重力给送的中空针的喷枪和使用该喷枪的方法 - Google Patents

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Abstract

一种喷枪和使用该喷枪的方法，该喷枪包括：喷枪本体、空气帽、具有流体梢端部的流体喷嘴、中空针、用于雾化空气的至少一个空气分配通道和用于扇式空气的至少一个空气分配通道，其中，流体喷嘴和空气帽构造成将雾化空气流以(相对于涂料组合物射流)成10度至75度的角度、优选地成15度至60度的角度、并且更优选地成30度至45度的角度引导到组合物射流中，并且流体喷嘴和空气帽构造成使雾化空气压力与扇式空气压力的比值(AA/FA)为0.1至10、优选地为0.5至1.0、更优选地为0.6至0.9、并且再更优选地为0.66至0.88。

Description

具有用以确保重力给送的中空针的喷枪和使用该喷枪的方法
技术领域
本文中公开的实施方式总体上涉及喷枪及其用途，并且更具体地涉及用于借助于中空针产生重力给送的方法和装置。
背景技术
液体漆近年来在包括车辆涂覆和车辆修护涂覆的各种应用领域中变得越来越重要。车辆修护涂料组合物通常使用手动式喷枪被涂布到基底、即机动车辆车身或车身部件上，并且然后被固化以形成最终的涂料层。
已知的车辆修护喷枪包括将液体漆流输送到喷枪的喷嘴导管中的附接的或远程联接的压力杯或泵系统。液体漆的重力给送是不可能的，原因在于：利用了成角度的雾化的喷枪在触发时在流体梢端部的前部中以及在喷嘴导管中建立压力增大(ΔP+)的区域，由此利用了成角度的雾化的喷枪将不允许重力给送。另外，压力给送式或泵给送式液体漆定量供给系统是非常昂贵的并且在使用少量的液体漆(例如，0.3升至1升)时并不用户友好。清洁也存在问题，并且来自给送系统的位于漆导管中的昂贵的残留漆代表最终用户的主要成本。
因此，将需要的是提供用户友好的、重力给送且与液体涂料杯兼容的喷漆系统，该喷漆系统用在手动式液体喷漆应用领域中。还将需要的是包括中空针的喷漆系统，该中空针联接至雾化空气导管以将雾化空气的一部分传输至喷嘴导管中的某一位置，由此使压力增大(ΔP+)的区域变回到低压(ΔP-)的区域。
发明内容
提供本概述是为了以简化性的形式引入将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。此概述并非意在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据实施方式，提供了一种喷枪，该喷枪包括喷枪本体、空气帽、具有流体梢端部的流体喷嘴、中空针、用于雾化空气的至少一个空气分配通道和用于扇式空气的至少一个空气分配通道，其中，流体喷嘴和空气帽构造成将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成10度至75度的角度引导到预先雾化的涂料组合物射流中。
根据另一实施方式，提供了一种用于将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成15度至60度的角度引导到预先雾化的涂料组合物射流中的流体喷嘴/空气帽组件，该流体喷嘴/空气帽组件包括导管、雾化空气通道和中空针，该中空针经由导管联接至雾化空气通道以将50升/分钟至150升/分钟的雾化空气传输到喷嘴中，流体喷嘴和空气帽使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.5至1.0。
根据又一实施方式，提供了一种用于通过喷枪将水基涂料组合物的层涂布到基底上的方法。该方法包括：将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成大致15度至60度的角度引导穿过雾化空气通道并进入到预先雾化的涂料组合物射流中；利用经由导管联接至雾化空气通道的中空针将大致50升/分钟至150升/分钟的雾化空气传输到流体喷嘴中；经由流体喷嘴和空气帽使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.5至1.0；以及将至少一层水基涂料组合物涂布到基底上，其中，水基涂料组合物是在雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.1至10的情况下被涂布的。
本文中所描述的实施方式涉及喷枪、具体地涉及特别是适于将水基涂料组合物的层涂布到基底上的手动式喷枪，该喷枪包括：喷枪本体；空气帽；流体喷嘴导管，该流体喷嘴导管具有流体梢端部并且包括中空针；用于雾化空气的至少一个空气分配通道；用于扇式空气的至少一个空气分配通道；以及中空针，该中空针连接至雾化空气导管以在完全触发喷枪时将一定量的雾化空气传输至喷嘴导管并且传输至喷嘴导管中的明确限定的位置处。
大致50升/分钟至150升/分钟、优选地为大致80升/分钟至120升/分钟的该雾化空气量将在喷嘴导管中以及在喷嘴梢端部的前部中产生压降，由此确保重力杯中的真空度。根据中空针/喷嘴梢端部的直径、穿过针的空气量以及在流体梢端部处由成角度的雾化产生的雾化空气压力，该真空度被测量为在大致20PA至500PA(帕斯卡)的范围内。
根据现有技术的测量得的大致为40PA至400PA的真空度的喷枪在枪的后部处使用在大致2bar至3bar压力之间的特定雾化空气压力(AA)。经测试的枪包括Sata RP4000喷射器、Iwata WS400、Devilbiss GTI Pro、Devilbiss GTI PRO lite和Sata 300HVLP。
此外，通过结合附图和前述背景进行的以下详细描述和所附权利要求，系统和方法的其他所需特征和特点将变得明显。
附图说明
接下来，将结合以下附图对主题的实施方式进行描述，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且：
图1A和图1B分别是具有附在喷枪的上侧处的涂料杯的喷枪的代表性示例的侧视图和具有附在喷枪的下侧处的涂料杯的喷枪的代表性示例的侧视图。这些图还示出了典型的手动式喷枪的示意图，该手动式喷枪具有喷枪本体、空气帽、流体喷嘴、流体梢端部、中空针、空气分配通道、涂料杯和进气通道。
图2A和图2B是空气帽与流体喷嘴组件的代表性截面图并且是根据实施方式的可以使用的流体喷嘴/空气帽/中空针组件的一个示例，该流体喷嘴/空气帽/中空针组件具有将雾化空气流提供至空气帽开口的单独的雾化空气分配通道以及将扇式空气流提供至空气帽的角形部开口的扇式空气分配通道。
图3A和图3B是处于喷涂构型的空气帽与流体喷嘴组件的代表性截面图，其中，中空针处于打开位置。图3B图示了图2A至图2B的处于操作中且具有漆射流(即，涂料组合物射流、雾化空气流和扇式空气流)的实施方式。
图4A至图4E图示了空气帽的(A)截面图的代表性示例、空气帽的(B)前视立体图的代表性示例、空气帽与流体喷嘴组件的(C)截面图的代表性示例以及空气帽的适合构型(D)和(E)的示例。示出了具有角形部、扇式空气通道的空气帽以及雾化空气通道的一个实施方式。在特定的实施方式中，使用了成角度漆射流、即成大致45度的涂料组合物射流/雾化空气流。
图5A至图5C分别图示了流体喷嘴的代表性示例的侧视图、截面图和立体图。示出了具有流体梢端部孔口和雾化空气孔的成大致45度的流体喷嘴的代表性示例。
图6A至图6C图示了处于非喷涂构型的流体喷嘴的示例的代表性截面图，其中，中空针处于封闭位置，并且图6D图示了具有梢端边缘的流体喷嘴的示例。这些图还示出了具有针和用于雾化空气的孔的流体喷嘴的一个实施方式。在另一实施方式中，使用了成大致45度的角度的漆射流/雾化空气流。
图7A至图7B示出了涂料组合物射流、雾化空气流和扇式空气流的方向的代表性示例的示意图，其中，(A)是具有中空针的空气帽与流体喷嘴组件的截面图，(B)是孔口和空气帽开口的详细视图，并且(C)是旋转对称性以及雾化空气流与旋转轴线Z-Z’之间的雾化空气流角度的示意图。这些图还示出了以大致45度进入到涂料组合物射流中的雾化空气流的方向的示意图以及以大致30度进入到涂料组合物射流中的雾化空气流的方向的示意图。
图8A和图8B是中空针的截面图，其中，中空针分别处于封闭位置和打开位置。
具体实施方式
通过阅读以下详细描述之后，本领域普通技术人员将会更容易地理解本发明的特征和优点。应当领会的是，为清楚起见，也可以在单个实施方式中以组合的方式提供上下文中的单独的实施方式中描述的本发明的一些特征。相反地，为简洁起见，也可以单独地提供或者以任何子组合的方式提供上下文中的单个实施方式中描述的本发明的各种特征。另外，除非上下文另有明确阐述，否则单数形式的指代也可以包括复数(例如，“一(a)”和“一个(an)”可以表示一个、或者一个或更多个)。
水基涂料组合物是涂料组合物，其中，在制备和/或涂布该涂料组合物时，水被用作溶剂或稀释剂。通常，基于涂料组合物的总量，水性涂料组合物含有按重量计约20％至80％的水，并且可选地，基于涂料组合物的总量，水性涂料组合物含有按重量计高达约15％、优选地按重量计低于约10％的有机溶剂。
本文中所描述的实施方式的喷枪或可以适于本文中所描述的方法的喷枪特别地适于为手动式(或手持式)喷枪。手动式喷枪是由人手动使用的喷枪，即，由人使用喷枪来手动地喷涂涂料组合物。手动式喷枪不是用在喷涂机器人或者喷涂机或机器人中或用作喷涂机器人或者喷涂机或机器人、或者由喷涂机或喷涂机器人操作的喷涂装置。在车辆修护时、特别是在修护车身修理厂中进行的车辆维修涂覆时，手动式喷枪通常用于涂布涂料组合物。然而，本发明的喷枪还可以用在喷涂机器人或喷涂机中、或者可以由喷涂机器人或喷涂机操作。
雾化空气(AA)定义为将来自流体喷嘴的流体梢端部的液体漆射流——该液体漆射流将在下文中与涂料组合物射流同义地使用——破碎成小液滴的空气流或空气量。扇式空气(FA)定义为将已雾化的漆射流压迫成所需的漆射流形式比如球形形式并且优选地压迫成椭圆锥体的空气流或空气量。
根据实施方式的且可以用在实施方式的方法中的喷枪可以通过利用在空气帽出口处测得的高空气量和高空气压力进行操作。
可以使用在空气帽出口处测得的例如为大致50升/分钟(l/min)至600l/min、优选地为大致100l/min至600l/min、并且更优选地为大致200l/min至500l/min的空气量。雾化空气量和扇式空气量可以单独地在50l/min至600l/min的范围内、并且优选地在大致100l/min至500l/min的范围内。因此，选择相应的输入空气量。
在空气帽出口处测得的雾化空气压力可以例如在大致0.5bar至5.0bar的范围内、优选地在大致1.0bar至5.0bar的范围内、更优选地在大致2.0bar至4.0bar的范围内。在空气帽出口处测得的扇式空气压力可以例如在大致0.5bar至5.0bar的范围内、优选地在大致1.0bar至5.0bar的范围内、并且更优选地在大致2.0bar至4.0bar的范围内。因此，需要例如大致2.0bar至12.0bar的输入空气压力。相应的输入空气压力可以通过涡轮压缩机来产生。
喷射流或涂料组合物射流可以通过使用重力杯来产生。即使压缩空气贯穿本文是优选使用和涉及的，但也可以使用其他增压载体，比如除空气或压缩气体混合物以外的压缩气体。
本文中所描述的实施方式的喷枪和方法具有流体喷嘴和空气帽，该流体喷嘴和空气帽两者构造成将雾化空气流以(相对于涂料组合物射流)成大致10度至75度的角度、优选地成大致15度至60度的角度、并且更优选地成大致30度至45度的角度引导到涂料组合物射流中。换言之，流体喷嘴和空气帽两者构造成使得由涂料组合物射流的中心轴线与雾化空气流的中心轴线所形成的角度为大致10度至75度、优选地为大致15度至60度、并且更优选地为大致30度至45度。涂料组合物射流的中心轴线相对于流体梢端部表面成九十度的角度，或者涂料组合物射流相对于流体梢端部开口为层流。
因此，流体喷嘴构造成呈大致10度至75度的、优选地呈大致15度至60度的、并且更优选地呈大致30度至45度的锥体的形式，该锥体端接至大致10度至75度的、优选地为大致15度至60度的、并且更优选地为大致30度至45度的成角度的流体梢端部。因此，空气帽形成有大致10度至75度、优选地为大致15度至60度、并且更优选地为大致30度至45度的成角度的中央空气孔口(开口)。流体喷嘴的外形为大致10度至75度、优选地为大致15度至60度、并且更优选地为大致30度至45度的平截头体，并且流体喷嘴端接在大致10度至75度的、优选地为大致15度至60度的、并且更优选地为大致30度至45度的成角度的流体梢端部处，水基涂料组合物经由该流体喷嘴排出(参见图2至图4)。
在喷枪的操作期间，第一雾化空气流被传输穿过中空针并且引起涂料组合物射流在喷嘴中的预先雾化。第二雾化空气流经由流体喷嘴与空气帽之间的间隙出现。该雾化空气流冲击从喷嘴的流体梢端部流出的预先雾化的漆射流、即涂料组合物射流(参见图3，该射流呈锥形形式)，并且使预先雾化的漆射流、即涂料组合物射流进一步地破碎成非常小的已雾化液滴。如果需要的话，预先雾化的漆射流可以是锥形的。换言之，该雾化空气流将涂料组合物射流变成已雾化的精细液滴的流体流。
通过施加恰当的扇式空气流，最终的经两阶段雾化的漆射流可以被校正为非常稳定且非常均匀的喷涂锥体。在喷枪的操作期间，雾化空气总量的10％至50％、更优选地为25％至35％被传输穿过中空针，由此确保重力和涂料组合物射流的预先雾化。
雾化空气总量的其他大致50％至90％、更优选地为65％至75％被以(相对于涂料组合物射流)成大致10度至70度的角度、优选地成大致15度至60度的角度、并且更优选地成大致30度至45度的角度引导到预先雾化的漆射流中。流体喷嘴和空气帽可以包括额外的孔以引导雾化空气量的其余部分。
通常，喷枪的流体喷嘴和空气帽形成统一的系统，即，特定的流体喷嘴需要有构造成与其匹配的特定的空气帽，例如，空气帽的开口必须根据喷嘴的流体梢端部的直径来调整。
喷枪的流体喷嘴和空气帽以及空气分配通道构造成使在空气帽出口处测得的雾化空气压力与扇式空气压力的比值(AA/FA比值)为大致0.1至10、优选地为大致0.5至1.0、并且更优选地为大致0.6至0.9。AA/FA比值可以为例如2bar比3bar至2.5bar比3bar。流体喷嘴和空气帽的设计可以以不同的方式构造以便确保所需的AA/FA比值。流体喷嘴和空气帽包括用于雾化空气的至少一个空气通道和用于扇式空气的至少一个空气通道。根据一个实施方式，空气通道的直径可以选择成使得所需的AA/FA比值可以在喷枪的操作状态下进行调节。根据另一实施方式，可以包括用于对具有给定的空气通道直径的单独的空气通道中的空气流量(并且因此对空气压力)进行调节的装置。空气流量可以通过例如空气阀来调节。另外，根据又一实施方式，可以使用通过相应的装置而实现的空气通道直径和对空气流量的调节的上述两种措施。适当的空气通道直径和空气流量调节装置可以由本领域技术人员来选择。
另外，流体喷嘴或空气帽或流体喷嘴和空气帽两者可以包括孔以引导雾化空气流或扇式空气流。相应的孔的数目、直径和位置可以由本领域技术人员来选择，以实现所需的空气量和空气压力。
根据本实施方式的手动式喷枪包括喷枪本体、位于喷枪本体的前部处的空气帽、流体喷嘴和中空针。空气帽形成有角形部以供给扇式空气。喷枪包括至少两个空气分配通道，即，用于雾化空气的空气分配通道和用于扇式空气的空气分配通道。根据一个实施方式，压缩空气经由进气通道、例如中央进气通道进入喷枪本体。该进气通道被分成至少一个雾化空气通道和至少一个扇式空气通道。
根据另一实施方式，进入的压缩空气可以在空气入口处被直接分成至少一个雾化空气流和至少一个扇式空气流。因此，构造有空气分配通道。优选地，喷枪包括压缩空气分配系统，即，喷枪包括至少一个压缩进气通道和两个单独的空气分配通道——用于雾化空气的空气分配通道和用于扇式空气的空气分配通道。喷枪本体优选地包括将进入的空气分成第一空气流和第二空气流的装置，其中，第一空气流围绕流体喷嘴以及在中空针中提供雾化空气，第二空气流向空气帽的角形部提供扇式空气。可以存在一个或更多个用于雾化空气和扇式空气的空气通道。
将压缩的输入空气分离且调节成雾化空气和扇式空气可以通过独立地调节雾化空气量和扇式空气量(以及因此空气压力)的空气阀来实现。
根据另一实施方式，喷枪还可以在单独的空气通道上具有压力阀和数字读取装置，从而单独地调节雾化空气流和扇式空气流以便设定在空气帽出口处测得的所需的AA/AF比值。流体喷嘴的流体梢端部开口的直径可以是大致0.1mm至5mm或者为大致0.7mm至2.5mm。
如手动式喷枪中通常所使用的，喷枪本体可以具有额外的多个部件和控制件，例如用于对涂料组合物的流量进行调节的流量调节器以及本领域技术人员所熟知的手动式喷枪正常操作所必需的其他机构。通常，喷枪本体内可以组装有多个通道、连接件、连接路径和机械控制件。
前面结合所述至少一个雾化空气通道和所述至少一个扇式空气通道所描述的流体喷嘴、空气帽和中空针的设计允许调节所需的AA/FA压力比值，并且允许将雾化空气流以所需的角度引导到预先雾化的涂料组合物射流中。
本文中所描述的本实施方式还涉及流体喷嘴/空气帽/中空针组件，其中，A)流体喷嘴和空气帽构造成将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成大致10度至75的角度、优选地成大致15度至60度的角度、并且更优选地成大致30度至45度的角度引导到预先雾化的涂料组合物射流中，以及B)流体喷嘴/空气帽/中空针构造成使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.1至10、并且优选地为大致0.5至1.0。
流体喷嘴/空气帽/中空针组件的流体喷嘴、空气帽和中空针的细节、实施方式和优选实施方式与以上就作为喷枪的部分的流体喷嘴、空气帽和中空针所描述的内容相同。流体喷嘴/空气帽组件可以用在任何类型的喷枪中，例如可以用在手动式喷枪中，并且还可以用在喷涂机器人或喷涂机或任何其他喷涂装置中。
在实施方式中，水基涂料组合物的层在雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.1至10、优选地为大致0.5至1.0、并且更优选地为大致0.6至0.9的情况下通过上述喷枪被涂布到基底上。
喷枪和流体喷嘴/空气帽/中空针组件及其使用方法可以具体地用于涂布水基涂料组合物。典型的水基涂料组合物包括粘合剂、可选地交联剂以及液体载体。液体载体是水，并且液体载体还可以包括一种或更多种有机溶剂。粘合剂是例如具有活性氢功能团的复合物。这些复合物可以是低聚粘合剂或聚合粘合剂。为了确保粘合剂的充分的水稀释性，粘合剂被改性以使粘合剂亲水，例如，粘合剂可以通过引入酸性团被阴离子改性。水基涂料组合物可以包括交联剂，例如具有自由异氰酸酯团的聚异氰酸酯。聚异氰酸酯的示例是具有以脂肪族、脂环族、芳脂族和/或芳香族自由结合的异氰酸酯团的任意数目的有机双功能异氰酸酯或有机高功能异氰酸酯。异氰酸酯交联剂是漆工业中通常使用且能够从市场上购得的交联剂并且在文献资料中有详细地描述。
水基涂料组合物可以包括颜料、固体颜料及效应颜料、填料和/或常见的涂料添加剂。常见的涂料添加剂的示例有例如基于苯并三唑和HALS(受阻胺光稳定剂)复合物的光稳定剂、基于(甲基)丙烯酸均聚物或硅油的流量控制剂、流变学影响剂比如高度分散的硅酸或聚合脲复合物、增稠剂比如交联式多聚羧酸或聚氨酯、防沫剂和润湿剂。
待通过喷枪和流体喷嘴/空气帽组件被涂布的水基涂料组合物可以是任何种类的漆料，比如水性清涂层、水性表面涂层、水性底涂层和水性底漆涂层。
水基涂料组合物可以被涂布到预先涂覆的基底上。适合的基底有金属基底和塑料基底、特别是机动车辆工业中已知的基底比如例如铁、锌、铝、镁、不锈钢或它们的合金、以及聚氨酯、聚碳酸酯或聚烯烃。在具有水基底涂层组合物和水基清涂层组合物的多层涂料的情况下，清涂层可以在干燥或固化或湿碰湿工艺之后、可选地在简单地闪蒸之后被涂布到底涂层上。水基涂料组合物可以包括单组分涂料或双组分涂料。在涂布了水基涂料组合物的层之后，首先可以对水基涂料组合物的层进行闪蒸以便将水以及可选地所具有的有机溶剂去除。然后，可以在周围环境温度下进行固化，或者可以在例如大致40℃至140℃、并且优选地在大致40℃至60℃的温度下进行热固化。
用于涂布水基涂料组合物的喷枪和流体喷嘴/空气帽组件和方法优选地可以用于车辆修护涂覆、还可以应用于一线的车辆生产线涂漆并且可以用于对诸如卡车、公共汽车和有轨车辆之类的大型车辆和运输车辆进行涂覆。然而，喷枪还可以用于将水基涂料组合物涂布到其他应用领域中的其他基底上，例如涂布到木材、塑料、皮革、纸、以及其他金属基底上，以及喷涂到机织织物和非机织织物上。
根据实施方式，喷枪包括：喷枪本体12(例如，图1A和图1B)；以及流体喷嘴/空气帽/中空针组件，该流体喷嘴/空气帽/中空针组件包括空气帽组件14、具有流体梢端部孔口20的流体喷嘴18、中空针22、用于分配雾化空气60的至少一个雾化空气分配通道30(例如，图3A)和用于分配扇式空气58的至少一个扇式空气分配通道26。流体喷嘴18和空气帽组件14构造成引导雾化空气60，以形成如下雾化空气流24，该雾化空气流24以旋转对称的方式均匀地围绕流体喷嘴的旋转轴线Z-Z’并且雾化空气流24全部以相对于该旋转轴线Z-Z’成在大致10度至75度的范围内的雾化空气流角度84围绕流体梢端部孔口20。呈相对于旋转轴线Z-Z’成在大致10度至75度的范围内的雾化空气流角度84(例如，图4C)的该雾化空气流24在流体梢端部的前部中以及在喷嘴导管中产生压力增大AP+的区域，从而导致重力给送的缺失并且气泡在重力杯中的出现。喷枪还包括中空针，该中空针将在大致50升/分钟至150升/分钟范围内的雾化空气传输到流体喷嘴中，从而在流体梢端部的前部中以及在喷嘴导管中产生低压、压力ΔP-的区域，由此产生重力给送。同时，中空针雾化空气流在喷嘴中生成预先雾化。雾化空气60与扇式空气58使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为大致0.1至10。
雾化空气压力和雾化空气流量以及扇式空气压力和雾化空气流量可以通过喷嘴和空气帽的设计进行调节。雾化空气压力和扇式空气压力可以通过构造雾化空气分配通道30和扇式空气分配通道26(例如，图2A)的相对尺寸、使用一个或更多个调节器以调节供给至雾化空气分配通道30和扇式空气分配通道26的空气、向雾化空气分配通道30和扇式空气分配通道26提供具有所需的空气压力的单独的增压空气、或者通过这些方式的组合来调节。喷枪可以构造成将大致0.1升/分钟至600升/分钟、并且优选地0.1升/分钟至500升/分钟的空气流量提供至空气帽开口66(例如，图2A和图4A)并且将在大致0升/分钟至500升/分钟的范围内的空气流量提供至扇式空气出口80(例如，图3A和图3B)。再次参照图1A和图1B，喷枪还可以包括一个或更多个空气分配通道38和40、涂料杯42和进气通道44。涂料杯42可以附接至喷枪本体的上侧或者喷枪本体的下侧。
流体喷嘴和空气帽可以通过常规机构被组装以形成流体喷嘴与空气帽组件，所述常规机构为比如匹配的螺旋轨道、卡夹件或用于组装零件的其他机构。流体喷嘴可以包括中空针22，中空针22沿着流体喷嘴的旋转轴线Z-Z’沿由箭头32示出的方向在封闭位置与打开位置之间滑动，以相应地封闭或打开流体喷嘴内部的流体梢端部孔口20(图2A、图3和图6)。通过控制中空针在封闭位置与打开位置之间的位置，喷涂穿过流体梢端部孔口的涂料的量也可以得到控制。一旦正确地组装，流体喷嘴的流体梢端部孔口就可以定位成与空气帽开口66齐平。空气帽开口66的外部平面68以及流体梢端部孔口的最外梢端平面34是垂直于旋转轴线Z-Z’的投影平面。流体梢端部孔口的最外梢端平面34可以相对于空气帽开口66的外部平面68突出或凹入：在一个示例中突出或凹入大致在0mm至2mm的范围内的距离、在另一示例中突出或凹入大致在0mm至1mm的范围内的距离、并且在又一示例中突出或凹入大致在0mm至0.5mm的范围内的距离。图3A和图3B中示出了处于喷涂操作构型中的流体喷嘴与空气帽组件的代表性示例的截面图。
空气帽开口内表面62是空气帽内部的面向流体喷嘴且紧围绕空气帽开口66的表面，并且可以是空气帽内部的该表面的全部(图2A、图3A和图4A至图4D)或一部分(图2B、图3B和图4E)。
雾化空气流被引导穿过雾化空气通道83，在适当组装的流体喷嘴与空气帽组件中，由空气帽(图4A至图4E)的空气帽开口内表面62和流体喷嘴(图5A至图5C)的喷嘴外表面72在流体喷嘴的流体梢端部孔口端部处形成空间。空气帽开口内表面62可以构造成具有相对于旋转轴线Z-Z’成在大致10度至75度的范围内的空气帽开口内表面角度71。空气帽开口内表面角度71可以在空气帽的与旋转轴线Z-Z’相交并且平行于旋转轴线Z-Z’的透视截面上(图4A和图4E)于空气帽开口内表面延伸线C-C与旋转轴线Z-Z’之间测得。喷嘴外表面72构造成具有相对于旋转轴线Z-Z’成在大致10度至75度的范围内的喷嘴外表面角度74(例如，图5A)。喷嘴外表面角度74(图5A至图5B)可以在流体喷嘴的与旋转轴线Z-Z’相交并且平行于旋转轴线Z-Z’的透视截面上于喷嘴外表面延伸线N-N’与旋转轴线Z-Z’之间测得。空气帽开口内表面角度71和喷嘴外表面角度74可以大致相同，也就是说，空气帽开口内表面角度71与喷嘴外表面角度74的差值小于六十六度。这保护了与喷嘴外表面角度74不同的且处在提及到的范围内的空气帽开口内表面角度71的使用；例如，空气帽开口内表面角度71为75度并且喷嘴外表面角度74为10度。所述差值为其小于66度的最大值65度。空气帽开口内表面角度71与喷嘴外表面角度74的差值可以在一个示例中在大致0度至65度的范围内、在另一示例中在大致0度至15度的范围内、在又一示例中在大致0度至10度的范围内、在又一示例中在大致0度至5度的范围内、并且在另一示例中在大致0度至2度的范围内。
流体喷嘴18可以具有总喷嘴外表面角度76(例如，图5B)，该总喷嘴外表面角度76是由喷嘴外表面72(图5C)限定的角度。喷嘴外表面72可以构造成锥形形状。流体喷嘴还可以构造成具有喷嘴内表面，该喷嘴内表面具有从喷嘴内表面相对于旋转轴线Z-Z’测得的喷嘴内表面角度。总喷嘴内表面角度78(图5B)是由喷嘴内表面限定的角度。流体喷嘴18可以包括一个或更多个雾化空气分配通道30(例如，图3A)。
空气帽14还可以包括两个或更多个扇式空气角形部28(例如，图4A至4B)，每个扇式空气角形部28均包括一个或更多个扇式空气出口80。当处于操作中并且通过扇式空气分配通道26被供给有扇式空气58时，扇式空气出口可以构造成以相对于旋转轴线Z-Z’成在15度至89度的范围内的扇式空气射流角度54输送扇式空气射流52(图7A)。空气帽还可以包括一个或更多个辅助空气通道82(例如，图3)。扇式空气射流用于使涂料组合物射流14的扇式式样成形。雾化空气60的一小部分可以构造成喷射穿过辅助空气通道82以形成辅助空气射流46。辅助空气射流可以占雾化空气的一小部分，比如基于辅助空气射流和雾化空气的空气量所占的百分比在一个示例中在大致0.01％至99％的范围内、在另一示例中在大致0.01％至50％的范围内、在另一示例中在大致0.01％至20％的范围内、在又一示例中在大致0.01％至10％的范围内、在又一示例中在大致0.01％至5％的范围内。辅助空气射流可以有助于保持空气帽的清洁并且还提供用于使涂料组合物射流50的扇形形状成形的空气射流。
流体喷嘴与空气帽组件在流体梢端部孔口20和空气帽开口66(例如，图2A和图2B)周围没有干扰或改变呈雾化空气流角度84的雾化空气流24(例如，图4A至图4C)的任何结构。流体喷嘴与空气帽组件构造成以雾化空气流角度84引导雾化空气流24。流体梢端部孔口可以构造成位于流体喷嘴的由锥形喷嘴外表面72限定的靠近锥形梢端的端部处，其中，流体梢端部孔口的最外平面34与喷嘴外表面72直接相交。空气帽开口内表面62可以与空气帽开口66的外部平面68直接相交。流体梢端部孔口可以构造成位于流体喷嘴的由锥形喷嘴外表面72(图5A)限定的靠近锥形梢端的端部处，其中，流体梢端部孔口的最外梢端平面34与喷嘴外表面72直接相交，并且空气帽开口内表面62与空气帽开口66的外部平面68直接相交。
图6示出了喷枪的细节的代表性示例，其中，中空针在流体喷嘴内处于封闭位置(图6A至图6C)。在封闭位置处，涂料86可以供给至流体喷嘴。然而，没有涂料从流体梢端部孔口喷出。雾化空气60可以独立于涂料86被供给。流体喷嘴可以具有梢端边缘36(图6D)。梢端边缘可以具有梢端边缘高度56，流体梢端部孔口的最外平面34与喷嘴外表面72的相交点之间的距离在一个示例中在大致0mm至1.0mm的范围内、在另一示例中在大致0mm至0.8mm的范围内、在又一示例中在大致0mm至0.6mm的范围内、在又一示例中在大致0mm至0.4mm的范围内、在又一示例中在大致0mm至0.2mm的范围内、并且在另一示例中在大致0mm至0.1mm的范围内。
空气帽可以具有紧围绕空气帽开口66的空气帽边缘70(图4D至图4E)，空气帽边缘70具有从空气帽开口66的外部平面68至空气帽外表面16测得的空气帽边缘高度64。空气帽边缘高度64可以在一个示例中在大致0mm至1.0mm的范围内、在另一示例中在大致0mm至0.8mm的范围内、在又一示例中在大致0mm至0.4mm的范围内、在又一示例中在大致0mm至0.2mm的范围内、并且在另一示例中在大致0mm至0.1mm的范围内。
图7示出了处于喷涂构型的喷枪的示意图，其中，中空针22处于打开位置，从而允许涂料86从流体梢端部孔口20沿着旋转轴线Z-Z’的方向喷出以形成预先雾化的涂料组合物射流50。雾化空气60被供给穿过雾化空气分配通道30以形成雾化空气流24，随后雾化空气流24流动穿过雾化空气通道83并且以雾化空气流角度84从空气帽开口66喷射出。液体涂料组合物射流在离开流体梢端部孔口20之后被雾化空气流24进一步雾化。扇式空气58被供给穿过扇式空气分配通道26并且从扇式空气出口80以相对于旋转轴线Z-Z’成扇式空气射流角度54喷射出，从而形成扇式空气射流52。辅助空气射流46可以从辅助空气通道82以相对于旋转轴线Z-Z’成辅助空气射流角度48喷射出。辅助空气射流角度48可以在10度至75度的范围内。辅助空气射流46可以提供额外的雾化并且可以防止已雾化的涂料返回至空气帽表面。雾化空气流24可以通过雾化空气通道83形成围绕流体梢端部孔口20的连续的锥形空气流(图7B)。雾化空气流24可以冲击预先雾化的涂料组合物射流50，从而使涂料进一步雾化成较小的液滴。
雾化空气流角度84可以在与旋转轴线Z-Z’相交并且平行于旋转轴线Z-Z’的透视截面88上于射出的雾化空气流24与流体喷嘴的旋转轴线Z-Z’之间测得(图7C)。雾化空气流角度84可以在一个示例中在大致10度至75度的范围内、在另一示例中在大致10度至20度的范围内、在又一示例中在大致20度至30度的范围内、在又一示例中在大致30度至40度的范围内、在又一示例中在大致40度至50度的范围内、在又一示例中在大致50度至60度的范围内、并且在另一示例中在大致60度至75度的范围内。在另一示例中，空气帽与流体喷嘴组件可以具有呈约60度的喷嘴外表面角度74。在另一示例中，空气帽与流体喷嘴组件可以具有呈约45度的喷嘴外表面角度74。在又一示例中，空气帽与流体喷嘴组件可以具有约30度的喷嘴外表面角度74。基底可以涂覆有使用相同的或不同的喷枪喷涂的涂料层。基底可以在水平位置或竖向位置处被以喷涂的方式涂覆。喷枪可以用于在基底上产生任意涂料层，比如底漆涂料层、底涂层涂料层、表面涂层涂料层、清涂层涂料层、或它们的组合。喷枪还可以用于在已经涂覆有一个或更多个涂料层的基底上产生一个或更多个额外的涂料层。在一个示例中，物品可以用任意常规喷枪涂覆一个或更多个底涂层，并且随后用根据本文中所描述的实施方式的喷枪涂覆一个或更多个清涂层涂料层。在另一示例中，物品可以用根据文中所描述的实施方式的喷枪涂覆一个或更多个底涂层涂料层和一个或更多个清涂层涂料层。
适于使用根据本文中所描述的实施方式的喷枪的涂料组合物可以是适于用喷枪喷涂的任意涂料组合物。基于涂料组合物的总重量，涂料组合物可以是包括大致10％至90％的一种或更多种有机溶剂的溶剂性涂料组合物、或包括大致20％至80％的水的水性涂料组合物。
涂料组合物可以为“双组分涂料组合物”，也称作2K涂料组合物，其中，涂料组合物的两种成分贮存在单独的容器中并且被密封以增加涂料组合物的成分在存储期间的保存期限。涂料组合物可以是“单组分涂料组合物”，也称作1K涂料组合物，比如可辐射固化的涂料组合物或者含有可交联成分和诸如可以在一些解封条件下被解封的封闭型异氰酸酯之类的封闭型交联成分的涂料组合物。
涂料组合物可以为单一固化或双重固化涂料组合物。单一固化涂料组合物可以通过一种固化机理被固化。在一个示例中，单一固化涂料组合物可以含有具有丙烯酸双键的一种或更多种成分，该单一固化涂料组合物可以通过紫外射线被固化，其中，丙烯酸基团的双键经历聚合以形成交联网络。在另一示例中，单一固化涂料组合物可以通过化学交联被固化并且含有交联基团以及可以发生反应以形成交联网络的可交联基团。双重固化涂料组合物是可以通过两种固化机理比如紫外线辐射和化学交联而被固化的涂料组合物。
中空针的示例可以包括在图8A和图8B中示出的中空针。在图8A中，具有针肩状密封部90的中空针22被示出为处于封闭位置，在封闭位置中，针肩状密封部90对孔口进行密封。在图8B中，处于打开位置的中空针使孔口打开。针雾化空气61可以被给送到中空针中。针雾化空气61可以包括雾化空气60的一部分或全部。针雾化空气61可以在封闭位置或打开位置中被给送至针。在针处于打开位置之前将针雾化空气给送至中空针会是有利的，由此，孔口可以被清洗并且提供稳定的雾化空气流。针肩状密封部可以构造成与喷嘴的内表面匹配以在针处于关闭位置时对孔口进行密封。
尽管在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施方式，但是应当领会的是，存在大量的变型。还应当领会的是，示例性实施方式或多个示例性实施方式仅仅是示例，并且不意在以任何方式限制本公开的范围、应用或构型。相反地，前面的详细描述将为本领域技术人员提供方便的路线图来实现示例性实施方式，应当理解的是，可以在不背离如在所附权利要求及其合法等同替换中阐述的本公开的范围的情况下可以对示例性实施方式中所描述的元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (20)

1.一种喷枪，包括：
喷枪本体；
空气帽；
具有流体梢端部的流体喷嘴；
中空针；
用于雾化空气的至少一个空气分配通道；以及
用于扇式空气的至少一个空气分配通道，
其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成10度至75度的角度引导到所述预先雾化的涂料组合物射流中，其中，所述空气帽构造成使得空气帽雾化空气在所述流体梢端部的前部中产生增大的压力，从而使得防止涂料组合物至所述流体喷嘴的重力给送；并且
所述中空针经由导管联接至雾化空气通道，并且所述中空针将50升/分钟至150升/分钟的雾化空气传输到所述流体喷嘴中，其中，所述中空针构造成使得来自所述中空针的雾化空气在所述流体梢端部的前部中产生低压，从而使得能够进行所述涂料组合物至所述流体喷嘴的重力给送。
2.根据权利要求1所述的喷枪，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成将所述雾化空气流以相对于所述预先雾化的涂料组合物射流成15度至60度的角度引导到所述预先雾化的涂料组合物射流中。
3.根据权利要求1所述的喷枪，还包括：
涂料杯，所述涂料杯构造成通过重力对所述流体喷嘴提供液体涂料。
4.根据权利要求1所述的喷枪，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.1至10。
5.根据权利要求1所述的喷枪，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.5至1.0。
6.根据权利要求4所述的喷枪，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成将雾化空气流以相对于涂料组合物射流成30度至45度的角度引导到所述涂料组合物射流中。
7.根据权利要求6所述的喷枪，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.6至0.9。
8.根据权利要求7所述的喷枪，其中，所述空气帽包括用于所述扇式空气的角形部。
9.根据权利要求8所述的喷枪，其中，所述空气帽和所述流体喷嘴包括孔以引导所述雾化空气流。
10.根据权利要求9所述的喷枪，其中，使用在空气帽出口处测得的0.5bar至5.0bar的雾化空气压力来操作所述喷枪。
11.根据权利要求10所述的喷枪，其中，使用在所述空气帽出口处测得的1.0bar至5.0bar的雾化空气压力来操作所述喷枪。
12.根据权利要求11所述的喷枪，其中，在所述喷枪的操作模式下，使用在所述空气帽出口处测得的1.0bar至5.0bar的扇式空气压力。
13.根据权利要求12所述的喷枪，其中，在所述喷枪的操作模式下，使用在所述空气帽出口处测得的2.0bar至4.0bar的扇式空气压力，并且使用在所述空气帽出口处测得的2.0bar至4.0bar的雾化空气压力。
14.根据权利要求13所述的喷枪，还包括构造成用以对所述雾化空气和所述扇式空气的量进行调节的部件。
15.一种流体喷嘴与空气帽的组件，所述流体喷嘴与空气帽的组件用于将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成15度至60度的角度引导到预先雾化的涂料组合物射流中，所述流体喷嘴与空气帽的组件包括：
导管；
雾化空气通道；以及
中空针，所述中空针经由所述导管联接至所述雾化空气通道，以将50升/分钟至150升/分钟的雾化空气传输到所述流体喷嘴中，所述流体喷嘴和所述空气帽使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.5至1.0，其中，所述中空针构造成在所述流体喷嘴的前部中产生低压，从而使得能够进行涂料组合物至所述流体喷嘴的重力给送。
16.根据权利要求15所述的流体喷嘴与空气帽的组件，其中，所述流体喷嘴和所述空气帽构造成将雾化空气流以相对于涂料组合物射流成30度至45度的角度引导到所述涂料组合物射流中。
17.一种用于通过喷枪将水基涂料组合物的层涂布到基底上的方法，所述方法包括：
将雾化空气流以相对于预先雾化的涂料组合物射流成15度至60度的角度引导穿过雾化空气通道并进入到所述预先雾化的涂料组合物射流中；
利用经由导管联接至所述雾化空气通道的中空针将50升/分钟至150升/分钟的雾化空气传输到流体喷嘴中；
经由所述流体喷嘴和空气帽使雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.5至1.0；
将来自涂料杯的所述水基涂料组合物通过重力提供至所述流体喷嘴；以及
将至少一层所述水基涂料组合物涂布到基底上，其中，所述水基涂料组合物是在雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.1至10的情况下被涂布的。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述水基涂料组合物是在雾化空气压力与扇式空气压力的比值为0.5至1.0的情况下被涂布的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述水基涂料组合物是在空气帽出口处测得的雾化空气压力为0.5bar至5.0bar的情况下被涂布的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述水基涂料组合物是在空气帽出口处测得的扇式空气压力为1.0bar至5.0bar的情况下被涂布的。
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