CN108970818A - 分配喷嘴 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种分配喷嘴。该分配喷嘴包括限定内部腔室的中空外壳。流体分散元件布置在内部腔室内，并且包括流体入口，该流体入口具有分别通向相关流体分散通道并与该相关流体分散通道连通的至少两个孔口。每个流体分散通道从所述流体入口的横截面起具有减小的横截面并且被布置成将在所述流体入口处接收的物料流在所述物料在喷嘴出口处重新组合之前分散分为成股的平行流。

Description

分配喷嘴
技术领域
本公开总体上涉及分配设备，更具体而言，涉及一种具有用于分配粘性物料的流体分散元件的分配喷嘴。
背景技术
现有技术中已知在工业和制造过程中使用用于向产品表面施加诸如粘合剂、密封剂和油脂之类的物料的分配设备。例如，在传动系统和发动机制造应用中，可以使用分配设备向各种组装零部件施加密封剂和粘合剂。例如，这些应用需要精确的受控分配以连续地无跳跃地施加物料。然而，在制造和包装过程中，物料的包装方式导致截留气泡，由此在分配物料时抑制了物料的流动。这又会导致连续分配的珠缘中出现跳跃，而这会导致通过开口流动路径发生泄漏。
为了解决这种担忧，一些传统方案利用真空和/或振动技术来减少气泡形成。然而，这些技术为了去除过多物料而需要换气，这导致成本和制造时间增加。在其它传统方案中，已经采用了在粘合剂分配时机械地旋转的旋转喷嘴。类似于真空技术，这种方案由于与昂贵物料和设备使用相关的成本增加而使得成本效率低下。
为了克服这些缺陷，已经采用了其它方案，即，使用油漆辊向凸缘施加密封剂和其它物料。由于使用油漆辊，分配精度和产品质量降低。例如，在施加过程中，过多的物料可能泄漏到端口或凹槽内，由此随着时间导致磨损和劣化增加，并且物料流动不可控。这样，现有技术中需要这样一种分配设备，该分配设备能节省成本，提高产品质量，增加可重复性，并且增加中度和高度粘性物料的分配效率和精度。
发明内容
根据一个实施方式，提供了一种分配喷嘴，该分配喷嘴包括限定内部腔室的中空外壳。流体分散元件布置在该内部腔室内并且包括流体入口，该流体入口具有分别通向相关流体分散通道并与该相关流体分散通道连通的至少两个孔口。每个流体分配通道从所述流体入口的横截面起具有减小的横截面。所述流体分散通道被布置成将在所述流体入口处接收的物料流在该物料在喷嘴出口处重新组合之前分散为成股的平行流。
附图说明
图1是根据实施方式的分配设备的分解侧视图；
图2A是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的侧视图；
图2B是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的立体图；
图2C是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的后视图；
图2D是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的正视图；
图3A是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的侧剖视图，示出了单个流体分散通道；
图3B根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的侧剖视图，示出了两个流体分散通道；
图3C是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的立体剖视图；
图4A是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴和止动件的立体剖视图；
图4B是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴和止动件的立体剖视图；
图5A是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的侧视图；
图5B是根据实施方式的图1的分配设备的分配喷嘴的侧视图；以及
图6是制造图1的分配喷嘴的方法的流程图。
在若干附图中使用相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
参照图1，示出了示例性分配设备100。该分配设备100为传统形式，并且被设计成用于在各种工业应用例如发动机和/或驱动器组件中使用，以分配粘性物料如粘合剂、密封剂和油基液体。如图1所示，分配设备100可以包括管状筒110，该管状筒110的尺寸大小被设置成在内部存储部112(图1)内保持一定体积的物料，并且在第一端111处可移除地联接至端盖116，并且在第二端113处连接至分配喷嘴130。管状筒110可以包括布置在管状筒110的相对两端的外螺纹构件114，该外螺纹构件114允许管状筒110与端盖116和分配喷嘴130的对应联接特征配合地接合。柱塞115插设在端盖116和管状筒110的第一端111之间，并且尺寸大小被设置成可移除地插入在内部存储部112的至少一部分内。例如，柱塞115被构造成当从管状筒110分配物料时在进出内部存储部112的向前向后轴向方向上移动。
分配喷嘴130包括喷嘴体132，在一些实施方式中，该喷嘴体132包括向内逐渐渐缩并且从喷嘴入口134到喷嘴出口136直径减小的大体锥形构造。如将参照图2A至图3C进一步详细讨论的，喷嘴体132可以包括一体地形成有(即，模制或机加工为单个零件)中间部分140和分配部分142的套环138。在一些实施方式中，套环138可以包括周向环绕套环138的外表面的抓握结构144。抓握结构144可以包括多个基本U形的凹槽或凹口143，以增加分配喷嘴130和用户手之间的抓握摩擦。然而，应该注意，抓握结构144的结构布置在各种实施方式中可以并将改变。例如，在一些实施方式中，抓握结构144可以包括尺寸设置成适应用户手指的一部分的单个凹口或其它肋状或凹入结构。
中间部分140可以包括具有外肋状表面145的环状构件146。如图所示，中间部分140的直径在尺寸上小于套环138的直径，这允许将减少体积的物料引导到分配部分142内。分配部分142从喷嘴体132向外延伸开。例如，如图2A所示，分配部分142可以布置成从扩大部分147(该扩当部分具有基本类似于中间部分140的横截面面积)向内渐缩至狭窄部分149。可以在喷嘴出口136的顶端部分165中形成至少一个分配孔口148(图2D和图3C)以分配粘性物料。在各种实施方式中，分配孔口的大小和尺寸可以根据设计和/或规格要求而改变。另外，为了提高产品安全，顶端部分165可以如图1、图2A和图2B所示圆化。
如本领域技术人员将认识到的，图1仅仅是为了图示和示例性目的，绝不是为了限制本公开或其应用。本公开的分配喷嘴130可以适合于与各种分配设备一起使用，因此，分配喷嘴130的布置和结构布局在各种实施方式中可以并且将发生变化。例如，在一些实施方式中，例如在参照图4A到图5B讨论的实施方式中，分配喷嘴130可以包括附加部件诸如阀或顶罩，以提供改善的流动控制。
参照图2A至图3C，示出了如参照图1讨论的分配喷嘴130的更详细的图示。分配喷嘴130可以包括围绕套环138的内表面环形布置的内螺纹构件133，该内螺纹构件133被构造成与管状筒110的外螺纹构件114中的至少一个配合地接合。这种布置的特别有利之处在于，它提供了套环138与管状筒110之间的容易且快速的联接和分离(即，用于快速更换筒的快速连接能力)，并且允许使用各种不同大小和形状的筒。另外，这种布置将管状筒110对齐并保持在筒壳体(未示出)内，以允许在更换筒之后可重复地分配。
在一些实施方式中，内螺纹构件133还可以被构造成与分配枪壳体(未示出，管状筒110布置在该分配枪壳体内)的对应联接机构类似地接合。如图2B所示，在一些实施方式中，内螺纹构件133终止于形成有开口139的平坦基部表面137，该开口139允许粘性物料从管状筒110传送到供料腔室150内。
供料腔室150可以布置成在传送入口152和传送出口154之间延伸。被布置成与流体分散元件158流体连通的入口端口156可以位于该传送入口152处。入口端口156可以包括大体管状构造，并且尺寸大小可以设置成在从管状筒110向分配喷嘴130分配物料时限制物料的体积。在入口端口156内可以布置多个通道开口157，每个通道开口157均通向流体分散元件158的相应供料通道。如图所示，流体分散元件158可以包括至少两个流体分散通道160，每个流体分散通道160具有与第二通道元件161b一体地形成的第一通道元件161a，该第二通道元件161b被布置成纵向延伸穿过分配部分142。在一些实施方式中，第一通道元件161a可以包括大体弓形构造，并且第二通道元件161b可以包括大体线性构造，如在这里的实施方式中所示。在其它实施方式中，第一通道元件161a和第二通道元件161b都可以包括大体弓形或其它合适构造。
在一些实施方式中，每个流体分散通道160都可以包括大体三角形横截面，但是可以根据设计和/或规格要求改变。例如，流体分散通道160的形状、尺寸和几何形状将取决于各种变量，诸如液体组成、气泡浓度、温度、压力和喷嘴材料(即，每个流体分散通道的横截面都可以基于过程变量确定几何尺寸)。另外，尽管在图2A至图3C中，每个流体分散通道160被示出为具有基本类似于分配部分142的长度尺寸，但是应该指出，图2A至图3C并不是按照比例绘制的，每个流体分散通道160的大小和尺寸可以基于物料特性或处理条件而改变。
如图3B和图3C所示，每个流体分散通道160可以包括布置在第二通道元件161b的出口处的端部163。在一些实施方式中，端部163可以包括倾斜构造，从而使得第一流体分散通道160的前端167接近第二流体分散通道160的前端167布置，以在物料退出分配喷嘴130时方便物料重新组合。例如，在使用时，当物料(例如，Loctite(乐泰)5127，还被称为Loctite 17430)借助于柱塞115被从管状筒110推出时，在该物料进入通道开口157和每个流体分散通道160而被分成多股(即，第二股)之前作为单股(即，第一股)穿过入口端口156进入分配喷嘴130。这种布置通过允许更大量的小气泡分散到更高粘性的物料中来提供增加的流量和更快的吞吐量。另外，这种喷嘴设计可以便于分散形成在第一股和第二股中的每股中的空气泡，以提供改进的分配可重复能力、效率和精度，并且解决了换气的需要。另外，通过本公开，当气泡分散到物料中时，给用户提供气泡固结的音频指示，以通知用户气泡分散。
参照图4A至图4B，在其它实施方式中，分配喷嘴130可以进一步包括阀200或其它适当流动控制装置以提供改善的流动控制。在一些实施方式中，阀200可以包括具有大体圆形构造的弹性体阀，该弹性体阀的尺寸被设置成可移除地插入到入口端口156内。在插入时，可以通过将阀200插入在分配喷嘴130和管状筒110之间而将阀200的位置和放置固定。尽管这里公开了弹性体阀，但是应该注意，可以使用其它合适的流动控制装置。例如，在其它实施方式中，阀200可以包括机械提升阀、针阀、涂胶阀(sunff-back)或其它合适的流动控制元件。
参照图5A至图5B，在一些实施方式中，分配喷嘴130可以进一步包括罩180，该罩180的尺寸大小设置成包围分配喷嘴130的顶端部分165以防止分配物料意外掉落。罩180可以经由托架构件182枢转地安装至分配喷嘴130。在各种实施方式中，托架构件182可以被构造成可移除地或固定联接至分配喷嘴130的安装表面170。例如，在一些实施方式中，托架构件182可以被构造成与布置在分配喷嘴130的安装表面170上的对应联接特征可滑动地或卡合接合。
如图所示，罩180可以包括具有大体弓形构造的支撑臂184，该支撑臂联接至托架构件182的铰链元件186。这样布置允许支撑臂184围绕基本垂直于托架构件182的x-y平面的枢转轴线185进行枢转运动。在各种实施方式中，支撑臂184的枢转运动可以手动或自动地发起。例如，在一些实施方式中，罩180可以包括气动致动的盖，从而利用气动装置或其它合适的致动装置自动地致动罩180与分配喷嘴130之间的放置和移除。
在图6中，示出了使用三维(3D)打印制造分配喷嘴130的方法的流程图。在一些实施方式中，可以将分配喷嘴130制造为单个3D打印零件或多部件组件。在302，由图像处理器利用各种建模技术(诸如例如原始建模、多边形建模、细分建模、表面建模或其它适当的建模技术)生成分配喷嘴130的3D数字图像。接下来，在304，将数字图像发送至能够对该数字图像进行处理以生成分配喷嘴130的3D模型的处理装置诸如3D打印机或类似的原型机。例如，一旦处理装置接收到数字图像，则在304，可以利用添加制造工艺制造分配喷嘴130的3D模型，该添加制造工艺例如可以包括但不限于熔融沉积、选择性激光烧结或熔融添加制造。
当模型制造好时，应该指出，特别有利的是将分配喷嘴130的表面壁的内外轮廓设计成使得角度尺寸为近似90度或更小。换言之，将分配喷嘴130设计成使得表面壁(例如，喷嘴体132的外表面壁和内表面壁、抓握结构144、分配部分142、流体分散通道160等)的角曲率不超过90度。这转而允许无需使用支撑材料、附加过程步骤或利用传统处理技术就能够打印分配喷嘴130。例如，通过利用粗3D打印模式(即，没有支撑材料)，在表面壁处产生空气边界层，这有助于增加通过流体分散通道160传送的物料的流量。
在一些实施方式中，一旦制造好分配喷嘴130，则在306可以利用含有硅树脂或聚四氟乙烯的材料对喷嘴进行涂覆或处理，以赋予喷嘴惰性并有助于通过降低表面张力而有助于密封剂流动。在其它实施方式中，分配喷嘴130可以经受进一步的后处理过程，其中利用诸如化学气相沉积或大气压力等离子沉积之类的处理技术将其它材料(例如，聚烯烃)沉积到喷嘴上。
在绝不限制所附权利要求的范围、解释或应用的情况下，这里公开的示例实施方式中的一个或多个示例的技术效果是具有用于分配粘性物料的流体分散元件的分配喷嘴。更具体地说，本公开的分配喷嘴和流体分散元件的布置和特征提供了改善的分配可重复性以及含有气泡的中高粘性物料的分配精度。尽管已经在附图和以上描述中详细地图示并描述了本公开，但是这种图示和描述在本质上并不是限制性的，应该理解为已经示出并描述了例示性实施方式，并且期望保护落入本公开的精神内的所有改变和修改。本公开的另选实施方式可能不包括所描述的全部特征，但是仍然能够从这些特征的一些优点受益。本领域技术人员可以设计他们自己的实现方案，这些方案结合本公开的一个或多个特征并且落入所附权利要求的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种分配喷嘴，该分配喷嘴包括：
喷嘴体，该喷嘴体具有限定内部腔室的中空外壳；以及
布置在所述内部腔室内的流体分散元件，所述流体分散元件包括流体入口，该流体入口具有分别通向相关流体分散通道并与该相关流体分散通道连通的至少两个孔口，其中每个流体分散通道从所述流体入口的横截面起具有减小的横截面并且被布置成将在所述流体入口处接收的物料流在所述物料在喷嘴出口处重新组合之前分散为成股的平行流。
2.根据权利要求1所述的分配喷嘴，其中，所述流体入口的尺寸大小被设置成接收第一股物料流，并且其中每个流体分散通道的尺寸大小被设置成接收第二股物料流，该第二股物料流从所述第一股物料流的横截面起具有减小的横截面，以便于分散形成在所述第一股和第二股中的每股中的气泡。
3.根据权利要求2所述的分配喷嘴，其中，每个流体分散通道包括第一通道元件和第二通道元件，其中所述第一通道元件和第二通道元件中的至少一者包括大体弓形构造。
4.根据权利要求3所述的分配喷嘴，其中，第一流体分散通道的第二通道元件的端部布置在第二流体分散通道的第二通道元件的端部附近，从而方便重新组合被分散的成股的物料流。
5.根据权利要求3所述的分配喷嘴，其中，每个流体分散通道的横截面基于过程变量而被确定几何尺寸。
6.根据权利要求5所述的分配喷嘴，其中，每个流体分散通道包括大体三角形横截面。
7.根据权利要求1所述的分配喷嘴，其中，所述喷嘴体使用三维打印技术形成。
8.根据权利要求1所述的分配喷嘴，其中，所述喷嘴体的内外轮廓和表面以及流体分散元件的角度尺寸小于90度。
9.根据权利要求1所述的分配喷嘴，其中，所述喷嘴体包括聚合物材料。
10.根据权利要求9所述的分配喷嘴，其中，所述聚合物材料包括如下材料中的一种或多种：聚酰胺、聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醚酰亚胺或它们的组合。
11.一种分配喷嘴，该分配喷嘴包括：
喷嘴体，该喷嘴体具有限定内部腔室的中空外壳；
布置在所述内部腔室内的流体分散元件，所述流体分散元件包括流体入口，该流体入口具有分别通向相关流体分散通道并与该相关流体分散通道连通的至少两个孔口，其中每个流体分散通道从所述流体入口的横截面起具有减小的横截面并且被布置成将在所述流体入口处接收的物料流在所述物料在喷嘴出口处重新组合之前分散为成股的平行流；以及
罩，该罩被枢转地联接至所述喷嘴体并且被布置成包围所述喷嘴出口的顶端部分的外表面。
12.根据权利要求11所述的分配喷嘴，其中，所述流体入口的尺寸大小被设置成接收第一股物料流，并且其中每个流体分散通道的尺寸大小被设置成接收第二股物料流，该第二股物料流从所述第一股物料流的横截面起具有减小的横截面，以便于分散形成在所述第一股和第二股中的每股中的气泡。
13.根据权利要求11所述的分配喷嘴，其中，每个流体分散通道包括第一通道元件和第二通道元件，其中所述第一通道元件和第二通道元件中的至少一者包括大体弓形构造，并且其中第一流体分散通道的第二通道元件的端部布置在第二流体分散通道的第二通道元件的端部附近，从而方便重新组合被分散的成股的物料流。
14.根据权利要求11所述的分配喷嘴，其中，所述罩的运动由操作者手动控制。
15.根据权利要求11所述的分配喷嘴，其中，所述罩的运动借助于气动致动装置自动地控制。
16.一种分配喷嘴，该分配喷嘴包括：
喷嘴体，该喷嘴体具有限定内部腔室的中空外壳；
布置在所述内部腔室内的流体分散元件，所述流体分散元件包括流体入口，该流体入口具有分别通向相关流体分散通道并与该相关流体分散通道连通的至少两个孔口，其中每个流体分散通道从所述流体入口的横截面起具有减小的横截面并且被布置成将在所述流体入口处接收的物料流在所述物料在喷嘴出口处重新组合之前分散为成股的平行流；以及
阀，该阀被设置尺寸以便能可移除地插入所述流体入口并且被构造成提供增强的流动控制。
17.根据权利要求16所述的分配喷嘴，其中，所述阀包括如下中的一个或多个：弹性体阀、针阀、提升阀或它们的组合。
18.根据权利要求16所述的分配喷嘴，其中，所述流体入口的尺寸大小被设置成接收第一股物料流，并且其中每个流体分散通道的尺寸大小被设置成接收第二股物料流，该第二股物料流从所述第一股物料流的横截面起具有减小的横截面，以便于分散形成在所述第一股和第二股中的每股中的气泡。
19.根据权利要求16所述的分配喷嘴，其中，每个流体分散通道包括第一通道元件和第二通道元件，其中所述第一通道元件和第二通道元件中的至少一者包括大体弓形构造。
20.根据权利要求16所述的分配喷嘴，其中，第一流体分散通道的第二通道元件的端部布置在第二流体分散通道的第二通道元件的端部附近，从而方便重新组合被分散的成股的物料流。
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