CN107660163A - 具有辅助开孔的喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于喷涂设备的喷嘴组件，所述喷嘴组件具有外壁(146)、中央开孔(136)、以及辅助开孔对(158)，所述外壁具有相反的内表面和外表面，所述中央开孔延伸穿过所述外壁，所述辅助开口对设置在所述外壁(146)上。每个辅助开孔沿相应的辅助轴线(162)对准，并且所述外壁(146)的所述内表面(164)的与所述辅助开孔(158)相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助轴线(162)轴向对称的凸缘(166)。这些组件消除了与可旋转模制销相关联的问题，而且还提供了当空气从辅助开孔被射出时使空气流剖面轴向对准这一出乎意料的优点。

Description

具有辅助开孔的喷嘴组件

技术领域

本发明提供了用于喷涂设备的喷嘴组件，连同相关的部件、系统和方法。更具体地，所提供的喷嘴组件在手持式喷枪和一般的喷头组件中使用。

背景技术

喷枪是将颗粒的细雾投射到基材上的装置。对于一些应用，使用加压气体诸如空气来雾化和引导颗粒。喷枪可用于向基材施加各种各样的涂料介质，包括底漆、油漆、清漆、浆料、细小粉末和其他可喷涂流体。喷枪值得注意的应用包括涂饰和纹理化建筑表面(诸如墙壁和天花板)、家具涂装、化妆美容，以及对船舶外部和汽车外部进行涂饰和船/车体修复。

普通的喷枪构造使用一个喷枪平台，该平台通过在喷嘴附近会聚的内部通道来引导压缩空气和待涂覆的液体。空气和液体分别通过包括喷嘴的相邻的雾化开孔和液体开孔从喷枪排出。快速移动的空气通过减压区域流出雾化开孔。在被称为雾化的过程中，空气将来自液体开孔的液体破碎以形成细小液滴的喷雾场。液滴朝着待涂覆的表面被推进。

在喷雾场接触基材之前，可借助通过在喷嘴中精确定位的孔(或开孔)排放的空气射流使喷雾场成形。这些空气射流通过在喷嘴的前面向表面近侧重新分布喷雾场而起作用。现代喷枪包括被称为空气喇叭的突出结构，该结构包含一个或多个开孔对，这些开孔排放来自相反侧的加压空气以使喷雾场平坦化，从而使操作者在向基材施加涂料时能够覆盖更宽的区域。这些喷枪还可以包括辅助气孔(有时被称为“辅助开孔”或“次要开孔”)，用于将空气从喷嘴的前面向表面向外引导。来自辅助开孔的空气可以调节来自空气喇叭的空气射流、提高油漆流率，并帮助保持空气帽清洁。

发明内容

如本领域所公开的辅助开孔也呈现出某些技术难题和制造难题。第一个难题涉及辅助开孔的位置，辅助开孔大致位于雾化开孔和液体开孔旁边的侧面位置。因为空气必须围绕输送雾化空气和待喷涂液体的中央通道弯曲，所以辅助开孔后面的空气流经受被称为边界层分离的现象。因此，辅助开孔内的空气流可能从内部边缘表面分离，从而导致空气流在辅助开孔内变得偏斜。这进而可能不利地影响涂料介质在最终喷涂图案中的分布。对分布进行控制在高性能喷涂应用中尤其重要。

第二个难题涉及通过模制工艺批量制造喷嘴组件。按照惯例，辅助开孔被钻入喷嘴组件的面板(或空气帽)中，因而沿其长度具有均匀的直径。然而，当由热塑性聚合物模制喷嘴组件时，模制销延伸穿过模具腔，并且熔融聚合物被注射到销周围以限定辅助开孔。因为外壁常常相对于液体轴线成角度，所以模制销可以是不对称的，并且在模制之前被精确地配准并旋转到其正确的取向。所以，制造、对准和维护销的过程很困难，因而明显增大了操作成本。

提供的喷嘴组件、部件、系统和方法通过使用修改的辅助开孔解决了上述两个问题，其中空气帽内表面上的开口被埋头到外壁中。已发现这消除了与可旋转模制销相关联的问题，而且还提供了显著减小来自辅助开孔的空气流剖面中的偏斜这一出乎意料的优点。按照惯例，通过增加壁厚以便延长辅助开孔，可以获得更均匀的空气流剖面。有利的是，所提供的修改对准所得到的空气流剖面，同时尽可能保持小的辅助开孔的长度，从而减小了重量和材料成本，同时避免了与模制零件中相对厚的壁相关联的各种缺陷。

在第一方面，提供了一种用于喷涂设备的喷嘴组件。该喷嘴组件包括：内壁，该内壁具有相反的内表面和外表面，所述内表面限定液体通道，所述液体通道沿液体轴线纵向延伸并终止于液体开孔中；外壁，该外壁围绕所述内壁延伸并具有相反的内表面和外表面，其中所述内壁的外表面和所述外壁的内表面共同限定第一空气通道，所述第一空气通道终止于与所述液体开孔相邻的雾化开孔中；和辅助开孔对，该辅助开孔对延伸穿过所述外壁并与所述第一空气通道连通，其中每个辅助开孔沿辅助轴线延伸，并且其中外壁的内表面的与每个辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助轴线轴向对称的凸缘。

在第二方面，提供了一种喷涂设备，包括：如上所述的喷嘴组件；和以可释放的方式联接到喷嘴组件的喷枪平台。

在第三方面，提供了一种用于喷涂设备的喷嘴组件的空气帽，该空气帽包括：外壁，该外壁具有相反的内表面和外表面；中央开孔，该中央开孔延伸穿过所述外壁；和辅助开孔对，该辅助开孔对设置在外壁上，每个辅助开孔沿相应的辅助轴线对准，其中外壁的内表面的与辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助轴线轴向对称的凸缘。

在第四方面，提供了通过如上所述的喷嘴组件来对准辅助空气流的方法。该方法包括：从液体开孔以圆锥形液滴流排放液体，同时引导来自风扇控制开孔的空气从相反的方向作用于排放的液体上，以使圆锥形液滴流平坦化；并且引导来自所述辅助开孔对的空气以改变从所述风扇控制开孔流出的空气，其中每个凸缘改善在凸缘相应的辅助开孔外部的空气流的轴向对准。

在第五方面，提供了一种由腔构件和配合芯构件来制造如上所述空气帽的方法，该方法包括：将圆柱形销对结合到芯构件或腔构件中，每个圆柱形销具有沿圆柱形销的圆周延伸的环形凸缘，该环形凸缘具有与所述外壁的所述内表面上的对应凸缘互补的形状；以相反的关系使芯构件和腔构件合并在一起以限定模具腔，其中每个圆柱形销的远侧端部接合相反的构件；并且将熔融聚合物引入到模具腔中以形成空气帽，每个辅助开孔被限定为相应圆柱形销的反转件，随后冷却并硬化聚合物熔体，再从模具释放出空气帽。

附图说明

将参照以下多个图进一步描述示例性实施方案：

图1为根据一个示例性实施方案的喷涂设备的透视图，示出了该设备的侧表面、后表面和顶表面；

图2为图1的喷涂设备的喷嘴组件的局部横截面侧视图；

图3为图2的喷嘴组件的空气帽的透视图，示出了该空气帽的前表面和侧表面；

图4为图3的空气帽的前正视图，示出了该空气帽的前表面；

图5为图3至图4的空气帽的横截面侧视图；

图6为图3至图5的空气帽的局部放大横截面图，该图与图5中所示的插图6对应；

图7A和图7B为轮廓图像，分别示出了常规喷嘴组件和所提供的图2至图6的喷嘴组件的模拟空气速度剖面；并且

图8示出了用于制造图3至图6的空气帽的示例性模制设备。

定义

如本文所用：

“加压气体”是指在压力大于大气压力下的气体。

具体实施方式

在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其它的修改形式和实施方案。附图可能未按比例绘制。

本文描述的是与制造和使用喷枪有关的物品、组件和相关方法。此类喷枪包括例如在汽车、装饰、船舶、建筑涂料、家具涂装、场景绘制和化妆美容这些行业中使用的大容量低压喷枪。

根据一个示例性实施方案中的喷涂设备示于图1，并由标号100指代。喷涂设备100包括喷枪平台102和可操作地联接到喷枪平台102的喷嘴组件104。任选地并且如图所示，喷嘴组件104以可释放的方式连接到喷枪平台102，从而允许喷嘴组件104能够被便利地拆卸和清洁。在一个优选的实施方案中，喷嘴组件104由塑料制成，并且可以在喷涂操作结束时被丢弃或被清洁之后被重复利用。作为另外的选项，喷嘴组件104和喷枪平台102可被组合成一体单元。

从喷嘴组件104的顶部向外延伸的是具有远侧端部108的液体入口106。优选地，远侧端部108具有适于将液体入口106以可释放的方式连接至液体容器(未示出)的构造。如图所示，喷涂设备100是重力进料型，其中液体容器位于喷枪平台102上方，以便于待喷涂的液体在重力作用下流到喷嘴组件104中。喷涂设备100不必是重力进料型。例如，液体入口106可以连接到被加压的流体源，使得流体可以从下方或任何其他位置进料。

示例性液体容器以前在例如下列的专利中描述过：美国专利No.6,588,681(Rothrum等人)、No.6,663,018(Rothrum等人)、No.7,188,785(Joseph等人)、No.7,815,130(Joseph等人)以及2013年12月5日提交的共同待审的临时美国专利申请No.61/912038(Nyaribo等人)。

在图1中，并且如已公布的国际申请No.WO 2010/085801(Escoto等人)中所述，液体入口106本身结合到喷嘴组件104中。这有利地避免了在喷涂操作之间对喷枪平台102进行全面清洁的需要。

喷嘴组件104和喷枪平台102之间的连接接合部使这些部件的内腔之间能够流体连通。本领域已知的任何附接机构都可以用于该目的。

在图1所示的侧视图中，喷枪平台102和喷嘴组件104通过过盈配合相互连接。喷枪平台102包括具有相应的矩形开口112的连接突片对110，所述矩形开口紧密地接合位于喷嘴组件104的圆筒130上的突出部114。当喷枪平台102和喷嘴组件104彼此连接时，喷嘴组件104上的突出部114向内弯曲以卡扣到开口112中。

如要拆卸喷嘴组件104，操作者将按钮116在朝向彼此的方向上捏压，以按压突出部114并使突出部从连接突片110脱离。开口112和保持突出部114之间的锁定接合防止喷嘴组件104被无意间拆下。作为替代或与上述组合，可以使用其他机构，包括卡口式夹具、夹子、卡圈、磁体和配合螺纹连接件。

再次参见图1，喷枪平台102包括框架118，以及连接到框架118的手枪式握把手柄120和触发器122。从手柄120的底部向外延伸的是螺纹的空气入口124，该入口用于连接到合适的加压气体(通常为空气)源。任选地并且如图所示，触发器l22枢转地连接到框架118并朝框架118的最向前的位置推压。

任选地，流体控制调节器126和风扇控制调节器128可以内置到框架118的面向后方的表面以调节从喷嘴组件104分配涂料液体的速率和从喷枪平台102流到喷嘴组件104中的气体的压力。在该示例性实施方案中，风扇控制调节器128是可旋转的旋钮，该旋钮允许操作者控制进入用于调节喷涂图案几何形状的空气喇叭对的空气流。与之相比，流体控制调节器126调节与位于喷涂设备100内的针阀(不可见)相关联的流体针的纵向行进距离。流体针的行进可能既影响流体流动，又影响空气流动。按压触发器122致动针阀，并且从喷涂设备100分配涂料液体。

这些特征结构和其他特征结构在国际申请No.WO 2010/085801(Escoto等人)中进一步描述。

图2和图3提供了替代性视图，其中更详细地示出了喷嘴组件104及其部件的特征结构。如图所示，喷嘴组件104包括圆筒130和与圆筒130的前端或工作端接合的空气帽l32。任选地并且如图所示，空气帽132以环绕关系可旋转地联接到圆筒130的工作端，从而允许这些部件之间具有90度的相对旋转范围。在简化的替代方案中，空气帽132可以相对于圆筒130被固定，或甚至被制成圆筒130的一体部件。

居中设置在喷嘴组件104的前表面上的是同心开孔对：圆形液体开孔134，以及与液体开孔134相邻并环绕液体开孔134的环形雾化开孔136。开孔134、开孔136被圆筒130的大致圆柱形的内壁140隔开。在该示例性实施方案中，开孔134、开孔136中的每一者和内壁140同心地围绕液体轴线138设置，如图2和图4中所示。这些开孔在形状、尺寸和相对取向方面可以不同于此处描绘的开孔。例如，雾化开孔136不必为环形，而是可以仅部分地环绕液体开孔134。另外，如果需要，可以实现两个或更多个液体开孔134或雾化开孔136。

可以参照图2所示的横截面图，对喷涂设备100的基本操作原理进行描述。如图所示，由内壁140的内表面限定的液体通道142和由内壁140与空气帽132的外壁146之间的环形空间限定的第一空气通道144沿液体轴线138纵向延伸。液体通道142和第一空气通道144在喷嘴组件104的后端处开始，并且分别终止在液体开孔134和雾化开孔136处。

任选地并且如图所示，通道142、通道144在开孔134、开孔136附近具有关于液体轴线138大致对称的体积形状。空气帽132的外壁146(其外表面在图3中可见)围绕内壁140延伸，并且限定第一空气通道144的最外表面。在该实施方案中，外壁146是圆柱形的，但其他形状也是可能的。

当触发器122被按压时，空气在压力下通过喷嘴组件104的后端注入，并且在气体从雾化开孔136被排出之前随着气体进入横截面不断减小的区域而加速。基于文丘里效应，这导致液体开孔134的前面出现压降，从而可能有助于将待喷涂的流体拉出液体通道142并拉动该流体穿过液体开孔134。在遇到移动的空气时，涂料流体随之被雾化，即被粉碎成许多细小的液滴。与此平行，也可以通过重力或通过对液体容器内的液体加压来迫使液体穿过液体开孔134。

再次参见图2至图4，空气喇叭对148从空气帽132在向前方向上向外延伸并且突出超过液体开孔134和雾化开孔136两者。在该实施方案中，空气喇叭148被一体制成空气帽132的一部分，作为彼此的镜像位于液体轴线138的相反两侧上。每个空气喇叭148限定与第二空气通道150连通的相应的空气喇叭腔，所述第二空气通道终止于大致圆形的内风扇控制开孔152和相邻的外风扇控制开孔154中。风扇控制开孔152、风扇控制开孔154延伸穿过空气喇叭148的外部表面，并且用于排放来自第二空气通道150的加压空气。任选地，每个空气喇叭148上可能只存在一个风扇控制开孔。作为另外的选项，风扇控制开孔152、风扇控制开孔154中的任一者或两者可以呈现非圆形的形状，如美国专利No.7,201,336(Blette等人)中所述。

在喷涂设备100的操作期间，在流体流正从液体开孔134被排放的情况下，空气喇叭148使来自风扇控制开孔152、风扇控制开孔154的空气流能够从相反的方向同时作用于所述流体流上以使空中喷涂的剖面平坦化，并且加强操作者对所得的喷涂图案的控制。

在一些实施方案中，驱动来自风扇控制开孔152、风扇控制开孔154的空气流的空气压力独立于用来雾化待从喷涂设备100分配的流体的空气压力被调节。例如，当雾化开孔136和风扇控制开孔152、风扇控制开孔154在喷嘴组件104内彼此隔离时，可以实现这一点。这可以使用具有独立调节的内部空气压力的分立的第一空气通道144和第二空气通道150来实现，从而允许在这两个通道之间保持压差。

在一种替代性构造中，相同体积的加压空气可以用于上述两种功能；例如，第一空气通道144和第二空气通道150可以在喷嘴组件104内彼此连通。例如，第一空气通道144和第二空气通道150都可以与公用增压室连通，该公用增压室与位于喷枪平台102和喷嘴组件104之间的接合部相邻。在该构造中，第一空气通道144和第二空气通道150将处于流体连通状态，从而使通道144、通道150都能够使用喷枪平台102上的单根导管被加压。流到喷嘴组件104中的空气的按比例分配也可以至少部分地由第一空气通道144和第二空气通道150的几何形状来控制。

如图1至图2进一步所示，外壁146包括面向前方的壁区段156。延伸穿过壁区段156的是位于液体开孔134和雾化开孔136侧面的辅助开孔对158。这对辅助开孔158相对于液体轴线138沿直径相反并且对齐，使得它们与相应的空气喇叭148的风扇控制开孔152、风扇控制开孔154共面。任选地，这对辅助开孔158可以略微离开平面，但仍充分接近平面以影响从风扇控制开孔152、风扇控制开孔154射出的成形空气射流。

为清楚起见，现在将关于空气帽132从喷嘴组件104的其余部分拆卸的视图来描述有关辅助开孔158的另外的方面。在图4至图6中，空气帽132被显示为具有设置在空气帽壁区段156中的中央开孔160。在组装喷嘴组件104时，中央开孔160的边缘限定雾化开孔136的周向外边缘。

如图5所描绘，辅助开孔158与相应的辅助轴线162对准，而风扇控制开孔152、风扇控制开孔154与相应的风扇控制轴线194、风扇控制轴线196对准。任选地并且如此处所示，辅助轴线162与风扇控制轴线194、风扇控制轴线196相交，并且沿着与风扇控制轴线194、风扇控制轴线196的方向横向的方向延伸。在一个优选的实施方案中，辅助轴线162在平行于液体轴线138的方向上延伸。然而，如果需要，辅助轴线162可以与液体轴线138成一很小的角度。

现在参见图6，壁区段156的与每个辅助开孔158的入口相邻的内表面164被埋头以限定凸缘166。在该具体的实施方案中，每个凸缘166具有关于凸缘相应的辅助开孔158的辅助轴线162轴向对称的环形形状。在所示的该实施方案中，每个凸缘166大致平坦，并且沿着垂直于相应辅助轴线162的平面延伸。任选地但未示出，凸缘166可以相对于辅助轴线162一定程度地成角度，这种角度为至少45度、至少55度、至少65度、至少75度、至少80度或至少85度。在一个这样的变型中，例如，凸缘166与圆锥形表面而不是平坦表面重合。

更一般地，每个凸缘166表示内表面164的一部分，该部分将辅助开孔158的圆柱形侧壁170(其特征在于具有特定的半径R1)与跟辅助开孔158相邻的腔的周边表面167跨接起来。周边表面167大致关于辅助轴线162旋转并且与该辅助轴线同轴，并且其特征在于具有扩大的半径R2，其中R2大于R1。值得注意的是，凸缘166可以是平坦的、凸状的或凹形的，并且可具有相对于辅助轴线162的多个角取向中的任一个角度取向。

虽然此处未示出，但辅助开孔158可能具有不是圆柱形的侧壁。例如，对应的侧壁170可以具有锥形或截顶圆锥形的构造。

凸缘166的形状可以完全或部分地卷曲，例如，在辅助开孔158的入口被制成具有明显的拐角半径的情况下。在一些实施方案中，每个辅助开孔158具有在侧壁170和凸缘166之间的接合部处被限定的环形边缘，该环形边缘的拐角半径为半径R1的至少1％、至少2％、至少4％、至少6％或至少8％。在相同的实施方案或替代性实施方案中，环形边缘的拐角半径为半径R1的至多25％、至多50％、至多75％、至多150％或至多300％。出于本公开的目的，环形边缘沿着与上述拐角半径相关联的凸状区域的几何中心延伸。

辅助开孔158的特征(例如直径)以及内表面164和辅助轴线162之间的相对角取向可能明显不同于图6中所示的那些，对应的凸缘166不必具有环形形状。例如，如果辅助轴线162与内表面164的法线之间的偏离足够大，则凸缘166可以变为新月形而非环形。然而，即使在这种情况下，这种凸缘166的表面也优选地内接于关于辅助轴线162轴向对称的环形圈内。

在图6中，每个凸缘166具有如沿着径向方向测得的特定的最大宽度W，该径向方向垂直于辅助轴线162。在该具体的实施方案中，最大宽度W也可以表示为R1和R2之间的差(即R2-R1)。在一些实施方案中，最大宽度W可以为辅助开孔158的半径R1的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％或至少50％。在一些实施方案中，最大宽度W可以为半径R1的至多70％、至多90％、至多110％、至多130％、至多150％或至多300％。

在图6的示例性实施方案中，每个辅助开孔158的出口位于壁区段156的外表面168的大致平坦并垂直于辅助轴线162取向的区域上。由于壁区段156的内表面164和外表面168都垂直于辅助轴线162，所以辅助开孔158的侧壁170具有沿侧壁170圆周大致恒定的轴向长度。但情况并非必须如此，尤其是当辅助开孔158相对于壁区段156一定程度地成角度时。

为了便于制造空气帽132，可以在每个凸缘166和与该凸缘相邻的侧壁170之间实现合适的拐角半径。当这样的拐角半径使环形凸缘166变窄时，并未发现这在喷嘴组件104用于喷涂设备100中时，对喷嘴组件的性能造成损害。

壁区段156的内表面164的位于凸缘166的周边外侧的区域具有关于液体轴线138对称的大致圆锥形的形状。

当操作喷涂设备100时，拉回触发器122将空气和液体分别注入到第一空气通道144和液体通道142中。如前所述，液体从液体开孔134流出并从雾化开孔136被排放的快速移动的空气雾化，然后以圆锥形液滴流远离开孔134、开孔136两者被推进。同时，来自风扇控制开孔152、风扇控制开孔154的空气从相反的方向被引导作用于液滴流上以便在液滴与基材接触之前使液滴的圆锥形流平坦化。

与上述过程同时，空气从辅助开孔158排放以改变开孔134、开孔136附近的空气流剖面。从辅助开孔158射出的空气与从风扇控制开孔152、风扇控制开孔154射出的空气相互作用以使雾化的喷雾场平坦化并重新分布。

已发现存在于喷嘴组件104的内表面164上的凸缘166提供了重要的技术优点。

首先，与缺失凸缘166的喷嘴组件104的类似构造相比，这种构造改善了不仅通过辅助开孔158，而且在空气帽132外部的空气流的轴向对准。这种改进在图7A和图7B中显而易见，图中示出了常规喷嘴组件和如以下实施例部分所述的包括凸缘166的喷嘴组件的模拟空气流剖面。

虽然可以通过延长辅助开孔158来实现这种轴向对准，但这将需要增加壁区段156的厚度，从而导致喷嘴组件104的成本和重量不必要地增大。

其次，凸缘166关于辅助轴线162的对称性显著地有利于在热塑性模制工艺中制造空气帽132。这由图8证实，图中示出了示例性的模制组件180。模制组件180由腔构件182和配合芯构件184构成。芯构件184包括主体185和可滑动地接收在延伸穿过主体185的相应引导孔188中的销对186。销186的端部充当模具关闭端，并且在导向特征结构190中被接收。如图所示，导向特征结构190为盲孔，这些盲孔具有与销186的远侧端部配合的构造。

当芯构件184和腔构件182如图所示接合并且熔融聚合物被引入到这两者间的空间中以形成空气帽时，销186限定辅助开孔158和凸缘166的形状。有利的是，无需将每个销186从芯构件184嵌入以装配到腔构件182中。因此，销186可以在引导孔188内采用任何取向，只要它们的远侧端部紧靠导向特征结构190即可。

任选地，销186的远侧端部被设定为锥形以呈现相应的倾斜侧壁。该倾斜侧壁可以具有任何特定的角度，这有助于将所述远侧端部引导到其对应的导向特征结构190中。在一些实施方案中，该倾斜侧壁相对于倾斜侧壁的相应的圆柱形销186的纵向轴线以40度至50度范围内的角度取向。

作为替代方案，可以使用对接关闭构造，其中销186被压贴在腔构件182的相反表面上，而不需要导向特征结构。

一旦熔融聚合物已在腔构件182和芯构件184之间的空间中充分硬化，就可以将这些部件从彼此拉开并释放空气帽。

本文所述模具表面中的任一个模具表面可以任选地结合有几度拔模角以便于从模具中移除零件。

如前所述，上述制造工艺还可以减轻由模制厚壁零件引起的缺陷，诸如与收缩有关的缺陷。

尽管不旨在进行限制，但具体的示例性喷涂设备、喷嘴组件、空气帽连同它们的制造方法和使用方法被列举如下：

1.一种用于喷涂设备的喷嘴组件，包括：

内壁，所述内壁具有相反的内表面和外表面，所述内表面限定液体通道，所述液体通道沿液体轴线纵向延伸并终止于液体开孔中；

外壁，所述外壁围绕所述内壁延伸并具有相反的内表面和外表面，其中所述内壁的外表面和所述外壁的内表面共同限定第一空气通道，所述第一空气通道终止于与所述液体开孔相邻的雾化开孔中；和

辅助开孔对，所述辅助开孔对延伸穿过所述外壁并与所述第一空气通道连通，其中每个辅助开孔沿辅助轴线延伸，并且其中所述外壁的所述内表面的与每个辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于辅助开孔的辅助轴线轴向对称的所述凸缘。

2.根据实施方案1所述的喷嘴组件，其中每个辅助开孔具有圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁的长度是沿其纵向轴线限定的并且沿所述辅助开孔的圆周大致恒定的。

3.根据实施方案1或2所述的喷嘴组件，还包括沿直径相反的空气喇叭对，所述空气喇叭对从所述外壁突出超过液体开孔并限定与第二空气通道连通的相应的空气喇叭腔，每个空气喇叭具有外壁和至少一个风扇控制开孔，所述至少一个风扇控制开孔沿风扇控制轴线延伸穿过所述外部壁以引导来自空气喇叭腔的空气作用于从液体开孔排放的液滴流，每个辅助轴线横向于相应的风扇控制轴线对准。

4.根据实施方案1至3中任一项所述的喷嘴组件，其中所述凸缘是大致平坦的并且沿参考平面对准。

5.根据实施方案4所述的喷嘴组件，其中所述参考平面相对于所述液体轴线成角度取向，该角度在90度至45度的范围内。

6.根据实施方案5所述的喷嘴组件，其中该角度为大约90度。

7.根据实施方案1至6中任一项所述的喷嘴组件，其中所述凸缘大致为新月形。

8.根据实施方案1至6中任一项所述的喷嘴组件，其中所述凸缘具有环形形状。

9.根据实施方案1至8中任一项所述的喷嘴组件，其中每个辅助开孔具有特定的半径，并且所述凸缘具有如沿着垂直于所述辅助轴线的径向方向测得的特定的最大宽度，所述特定的最大宽度在所述特定的半径的10％至300％的范围内。

10.根据实施方案9所述的喷嘴组件，其中所述特定的最大宽度在所述特定的半径的30％至110％的范围内。

11.根据实施方案10所述的喷嘴组件，其中所述特定的最大宽度在所述特定的半径的50％至70％的范围内。

12.根据实施方案11所述的喷嘴组件，其中每个辅助开孔延伸穿过外壁的外表面的一部分，该部分大致平坦并且具有垂直于液体轴线的取向。

13.根据实施方案1至12中任一项所述的喷嘴组件，其中每个辅助开孔具有沿所述外壁的所述内表面的所述区域限定的环形边缘，所述环形边缘的拐角半径在所述辅助开孔的半径的1％至300％的范围内。

14.根据实施方案13所述的喷嘴组件，其中所述环形边缘的拐角半径在所述辅助开孔的半径的4％至75％的范围内。

15.根据实施方案14所述的喷嘴组件，其中所述环形边缘的拐角半径在所述辅助开孔的半径的8％至25％的范围内。

16.根据实施方案1至15中任一项所述的喷嘴组件，其中所述辅助开孔对是第一对，并且还包括一个或多个附加的辅助开孔对，所述一个或多个附加的辅助开孔对延伸穿过所述外壁并且各自具有与所述第一对基本上相同的特征结构。

17.一种通过实施方案3所述的喷嘴组件来对准辅助空气流的方法，该方法包括：

从液体开孔以圆锥形液滴流的方式排放液体，同时引导来自风扇控制开孔的空气从相反的方向作用于所排放的液体以使圆锥形液滴流平坦化；并且

引导来自所述辅助开孔对的空气以改变从所述风扇控制开孔流出的空气，其中每个凸缘改善在凸缘相应的辅助开孔外部的空气流的轴向对准。

18.根据实施方案17所述的方法，其中流到每个辅助开孔中的空气被沿着平行于所述外壁的所述内表面的方向引导。

19.根据实施方案17或18所述的方法，其中从每个辅助开孔排放的空气具有关于辅助开孔的相应的辅助轴线大致对称的流场。

20.一种喷涂设备，包括：

实施方案1至16中任一项所述的喷嘴组件；和

喷枪平台，所述喷枪平台以可释放的方式联接到所述喷嘴组件。

21.一种用于喷涂设备的喷嘴组件的空气帽，包括：

外壁，所述外壁具有相反的内表面和外表面；

中央开孔，是中央开孔延伸穿过所述外壁；和

辅助开孔对，所述辅助开孔对设置在所述外壁上，每个辅助开孔沿相应的辅助轴线对准，其中所述外壁的所述内表面的与所述辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助轴线轴向对称的凸缘。

22.根据实施方案21所述的空气帽，还包括沿直径相反的空气喇叭对，所述空气喇叭对从所述外壁突出超过所述中央开孔并限定相应的空气喇叭腔，每个空气喇叭具有外部壁和风扇控制开孔，所述风扇控制开孔沿风扇控制轴线延伸穿过所述外部壁以引导来自所述空气喇叭腔的空气作用于从所述中央开孔排放的圆锥形液滴流，其中每个辅助轴线横向于相应的风扇控制轴线取向。

23.一种由腔构件和配合芯构件来制造实施方案21或22所述的空气帽的方法，包括：

将圆柱形销对结合到所述芯构件或腔构件中，每个圆柱形销具有沿圆柱形销的圆周延伸的环形凸缘，该环形凸缘具有与所述外壁的所述内表面上的对应凸缘互补的形状；

以相反的关系使所述芯构件和腔构件合并在一起以限定模具腔，其中每个圆柱形销的远侧端部以配合关系与相反的构件接触；以及

将熔融聚合物引入到模具腔中以形成空气帽，其中每个辅助开孔被限定为相应圆柱形销的反转件。

24.根据实施方案23所述的方法，其中每个圆柱形销被可移除地接收在芯构件或腔构件中。

25.根据实施方案23或24所述的方法，其中所述远侧端部被设定为锥形以呈现倾斜侧壁。

26.根据实施方案25所述的方法，其中所述倾斜侧壁相对于圆柱形销的纵向轴线以约40度至50度范围内的角度取向。

27.根据实施方案23至26中任一项所述的方法，其中每个圆柱形销的远侧端部接合相反构件上的导向孔，所述导向孔是盲孔。

本公开的对象和优点通过下面的非限制性实施例进一步说明。

实施例

产生具有辅助开孔的喷嘴组件的两个三维模型，分别用于实施例和比较例。实施例基于图7A所示的几何形状，并且使用0.030英寸(0.75毫米)的辅助开孔。比较例基于图7B所示的几何形状，该几何形状与图7A所示基本相同，不同之处在于没有埋头凸缘，也就是说，内表面的紧邻每个辅助开孔的区域不是埋头的，而是与所述外壁的圆锥形内表面齐平。

使用计算流体动力学(CFD)软件包FLUENT(可从美国宾夕法尼亚州卡农斯堡的ANSYS公司(ANSYS，Inc.，Canonsburg，PA)获得)进行计算。实施所述模型是为了预测系统内的空气流动行为。气体的可压缩性效应包含在所述模型中。

该模型包含大约700万个单元。在FLUENT内，使用“基于压力的耦合求解器”连同伪瞬态求解法，发现这能使定态解的稳定性良好。采用的湍流模型是使用增强壁面处理的可实现的K-e模型。表1给出了计算域的边界条件。用于成形空气通道的流率被设定为总空气流的大约50％。每个模型的边界条件保持不变，因此模型之间作出的唯一修改显示了几何形状变化的影响。

表1.模型边界条件

与实施例和比较例对应的轮廓图像分别示于图7A和图7B中。如图所示，包含与辅助开孔相邻的埋头凸缘引起不仅在辅助开孔内，而且在辅助开孔前面的空间中的空气流出现轴向对准改进。

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以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (15)

1.一种用于喷涂设备的喷嘴组件，包括：

内壁，所述内壁具有相反的内表面和外表面，所述内表面限定液体通道，所述液体通道沿液体轴线纵向延伸并终止于液体开孔中；

外壁，所述外壁围绕所述内壁延伸并具有相反的内表面和外表面，其中所述内壁的所述外表面和所述外壁的所述内表面共同限定第一空气通道，所述第一空气通道终止于与所述液体开孔相邻的雾化开孔中；和

辅助开孔对，所述辅助开孔对延伸穿过所述外壁并与所述第一空气通道连通，其中每个辅助开孔沿辅助轴线延伸，并且其中所述外壁的所述内表面的与每个辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助开孔的辅助轴线轴向对称的凸缘。

2.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中，每个辅助开孔具有圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁的长度是沿其纵向轴线限定的并沿所述辅助开孔的圆周是大致恒定的。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴组件，还包括沿直径相反的空气喇叭对，所述空气喇叭对从所述外壁突出超过所述液体开孔并限定与第二空气通道连通的相应的空气喇叭腔，每个空气喇叭具有外部壁和风扇控制开孔，所述风扇控制开孔沿风扇控制轴线延伸穿过所述外部壁以引导来自所述空气喇叭腔的空气作用于从所述液体开孔排放的液滴流，每个辅助轴线横向于相应的风扇控制轴线对准。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷嘴组件，其中，所述凸缘是大致平坦的并沿参考平面对准。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴组件，其中，每个辅助开孔具有特定的半径，并且所述凸缘具有如沿着垂直于所述辅助轴线的径向方向测得的特定的最大宽度，所述特定的最大宽度在所述特定的半径的10％至300％的范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷嘴组件，其中，所述辅助开孔对是第一对，并且还包括一个或多个附加的辅助开孔对，所述一个或多个附加的辅助开孔对延伸穿过所述外壁并且各自具有与所述第一对基本上相同的特征结构。

7.一种通过权利要求3所述的喷嘴组件来对准辅助空气流的方法，所述方法包括：

从所述液体开孔以圆锥形液滴流的方式排放液体，同时引导来自所述风扇控制开孔的空气从相反的方向作用于所排放的液体以使所述圆锥形液滴流平坦化；以及

引导来自所述辅助开孔对的空气以改变从所述风扇控制开孔流出的空气，其中每个凸缘改善在所述凸缘的相应辅助开孔外部的空气流的轴向对准。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，流到每个辅助开孔中的空气被沿着平行于所述外壁的所述内表面的方向引导。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，从每个辅助开孔排放的空气具有关于所述辅助开孔的相应辅助轴线大致对称的流场。

10.一种喷涂设备，包括：

权利要求1至6中任一项所述的喷嘴组件；和

喷枪平台，所述喷枪平台以可释放的方式联接到所述喷嘴组件。

11.一种用于喷涂设备的喷嘴组件的空气帽，包括：

外壁，所述外壁具有相反的内表面和外表面；

中央开孔，所述中央开孔延伸穿过所述外壁；和

辅助开孔对，所述辅助开孔对设置在所述外壁上，每个辅助开孔沿相应的辅助轴线对准，其中所述外壁的所述内表面的与所述辅助开孔相邻的区域被埋头以限定关于所述辅助轴线轴向对称的凸缘。

12.根据权利要求11所述的空气帽，还包括沿直径相反的空气喇叭对，所述空气喇叭对从所述外壁突出超过所述中央开孔并限定相应的空气喇叭腔，每个空气喇叭具有外部壁和风扇控制开孔，所述风扇控制开孔沿风扇控制轴线延伸穿过所述外部壁以引导来自所述空气喇叭腔的空气作用于从所述中央开孔排放的圆锥形液滴流，其中每个辅助轴线横向于相应的风扇控制轴线取向。

13.一种由腔构件和配合芯构件来制造权利要求11或12所述的空气帽的方法，包括：

将圆柱形销对结合到所述芯构件或所述腔构件中，每个圆柱形销具有沿其圆周延伸的环形凸缘，所述环形凸缘具有与所述外壁的所述内表面上的对应凸缘互补的形状；

以相反的关系将所述芯构件和所述腔构件合并在一起以限定模具腔，其中每个圆柱形销的远侧端部接合相反的构件；

将熔融聚合物引入到所述模具腔中以形成所述空气帽，其中每个辅助开孔被限定为相应圆柱形销的反转件；

冷却并硬化聚合物熔体；以及

从所述模具释放出所述空气帽。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，每个圆柱形销被可移除地接收在所述芯构件或所述腔构件中。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述远侧端部被设定为锥形以呈现倾斜侧壁。