CN1190911A - 单种或多种流体的喷射装置 - Google Patents

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W·布鲁斯·桑迪森
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Abstract

一种将单成分或多成分流体喷射到一表面上的装置和方法。该喷射器利用文氏管效应单独地将流体从分离的容器吸出、使流体雾化并且将流体以所需图案喷射到一表面上。雾化流大致重叠,这样在接触所要涂覆的表面之前流体混和。在一个实施例中,流体都保持在分别通过软管连接到一喷射器上的软容器中。软容器包括一接头以容纳流体吸管,以及一可释放的封口用于释放容器内多余的压力。

Description

单种或多种流体的喷射装置
技术领域
本发明涉及一种喷射流体的方法和装置，特别地涉及一种喷射多种成分流体系统的装置。本发明还涉及一种盛装的流体系统的多种成分、具有一体式减压系统的聚合物制成的软容器。
发明背景
将诸如油漆、着色剂、粘合剂、润滑油和杀虫剂之类的流体物质经过一喷嘴喷射到一基材是一种普通而有效的操作方法。当要喷涂多种成分的流体时，各种成分的混和方式有多种。例如，多种成分可以按顺序喷涂。这种混和各种成分的方法需要有一条以上的通道穿过基材，以及各种成分可以要求一单独的喷射器。另外，在与基材接触之前各成分是不混和的，而是形成一层层的。
混和多种成分流体的另一种方法是在喷涂到基材上之前将这些成分混和。这些成分可以是在离开喷射器之前混和，也可以是在离开喷射器之后混和，但无论哪一种情况都是在到达基材之前混和。
很多种多成分流体系统中的各种成分在其尚未到达所喷涂的基材之前混和的话，会发生不需要的反应。当这些成分在喷射器内部混和时，各成分之间发生的反应可能比所需的在喷涂过程中或涂层已经施加到基材上之后所发生的反应早，从而降低多种成分组成的流体的性能。另外，某些多种成分组成的流体中的成分或者是以它们单种成分的形式或者是当其混和时会腐蚀喷射器的某些材料或零件，或者可能堵塞喷嘴。
在多种成分的粘合剂情况下，各成分一般都是一种粘合基和一种使该粘合剂固化的活性剂或催化剂。这两种成分必须在其喷涂到基材上时混和。当在离开喷射器之前多成分粘合剂混和时，通过一单喷嘴喷涂混和物。然而，一混和粘合基和活性剂，粘合剂就立刻开始固化。粘合剂过早的固化可以使粘合剂都堆集在喷嘴孔的周围，干扰喷嘴的喷涂图案，且降低喷射效率。而且，多成分粘合剂系统的内部混和需要对喷射器内部零件进行细致的清洗。另外，当粘合剂开始固化时，其流体性能开始改变，而使喷嘴喷涂的图案和喷射效率相应的恶化。
采用多喷嘴喷射装置，使各成分在离开喷射器之后，在被喷涂到基材上之前进行混和，可克服上述缺陷。通常设置两个相邻的喷雾喷嘴，这样各种成分可在到达基材之前互相掺和且混和。通过使各种成分分别经过一单独的喷嘴的喷射并且使各成分在喷射器外部混和，各成分之间的反应可延迟，直至马上要与基材接触之前才发生反应。然而，目前可提供的多成分喷射装置都太重、太复杂。另外，目前的多成分喷射装置都不能提供充分的雾化，因而某些多成分流体没有完全混和。
用于喷射多成分流体的装置在本技术领域中是已知的，且如图1所示。喷射器10由一连接器12连接到一空气管14上。空气管14一端连接压缩空气源(未示出)，并且另一端连接一手柄17端部。一通道通过手柄17和桶端18延伸到喷射器托架组件21和喷嘴组件16上。扳柄20启动一阀启动器19，该阀启动器控制经过喷射器10的压缩空气流。
第一瓶22和第二瓶24分别直接安装在喷射器托架组件21上，并由其支撑。第一瓶22用于盛装一些第一种流体，第二瓶24用于盛装一些第二种流体。吸管26和28分别延伸到第一和第二瓶内，并且一端与第一和第二种流体流体连通。
喷嘴组件16可拆卸地安装在喷射器10，且可操作地连接到通道上。喷射组件16利用空气压力将第一种流体从第一瓶22中吸出。第二个喷嘴组件31安装在喷射器托架组件21上，并且可操作地藉由一空气管30连接到喷射器10的本体上。喷嘴组件31利用来自喷射器10通道中的空气压力。经过两个分离通道的两种分离的空气流分别受到约束，然后膨胀到一孔中。
当扳柄20启动时，来自喷射器的压缩空气流穿过喷嘴组件16中的分离通道中的吸管26、28的端部。下降的压力起到将第一和第二种流体经过吸管26、28向上吸的作用，在此处喷流被雾化，从喷射器10中喷出。一般地，第一和第二种流体的雾化喷流在到达流体所要喷涂的表面之前在喷射器10的外部相互混和。
接下来是供应工业使用的传统喷射装置的公司名单(当然不排除还有其它公司)：伊利诺斯州弗兰克林园的Binks Manufacturing公司；明尼苏达州明尼阿波利斯的Graco公司；威斯康新州尼斯湖的Mattson Equipment公司。这些商用喷射器都是采用一加压流体传送系统来操作的，该加压流体传送系统是利用喷流两侧的相对空气流对喷出的流体施以形状和使之雾化。通过将第二种流体引入成形空气流或通过安装一个大致与图1所示结构相同的独立喷嘴而实现共同混和。
图2示出了另一种喷射器的结构50，它包括一喷射器10’、连接器12’和空气管14’。一喷嘴组件16’连接到喷射器10’上并且包括一吸管26’，该吸管与一流体柔性袋22’流体地连通。支撑件52一端连接到袋22’上，另一端连接到喷射器10’上。喷嘴组件16’利用来自喷射器10’的空气压力将流体从袋22’中吸出，并且使之雾化，如图1所示结构所描述的那样。取代图1所示的第二个瓶子24的是，设置了一加压的喷雾容器54。扣住扳柄20’可促使空气压力将流体从流体袋22’中吸出，同时机械地启动喷雾容器54。两个射流同时从喷射器10’喷出，并且在到达所要喷涂的表面之前相互混和。
图3示出了连接到图2所示柔性袋22’上的附加喷嘴组件16’。接头56起到密封柔性袋22’的作用，并使吸管26’的一端伸入袋22’的内部。接头57用于连接安装在吸管26’上的快速连接件58，以将吸管26’固定到袋22’上。吸管26’的另一端藉助快速连接件58连接到装在喷嘴组件16’的开口60的连接锁扣80上。固定机构61可将锁定机构80固定到接头58上。
图4进一步示出该喷嘴组件16’。出口60包括与从喷嘴组件16’一端伸到另一端的通道62连通的导管59。喷嘴组件的相对端包括构成通道62内的管肩66的管套64。喷嘴组件16’可藉例如“J”形槽与喷射器上的对齐销(未示)配合而连接到喷射器上。文氏管效应可通过具有比通道62横截面小的通道70的插入件68而产生。该插入件68可位于管套64中，并由插入件68的环形凸缘72和管肩66之间的接触而定位。带孔76的垫圈74可用于当喷嘴组件16’安装在喷射器10’上时密封该插入件。加压空气流流过孔76、通道70和通道62。当空气流从通道70中射出时，所产生的压降起到将流体从柔性袋22’经过出口60向上吸出而进入空气流的作用。将可理解类似的结构可用于图1所示的喷射器10。
图1和2所示的两种结构，虽然都有其本身的实用性，但在某些应用情况下都有若干局限性。特别是，当流体容器22、22’、24、54都直接安装到喷射器10、10’上且由其支撑时，装置的总重量可变得难以携带和操作，特别是长时间工作情况更是如此。也较难以拆卸、再充料或更换直接连接到一喷射器上的流体容器。
而且，重要的是提供一种喷射装置，它可以尽可能精确地分配流体并且使这完全雾化(小微粒且均匀的喷射图案)。例如，对于要喷射且相互混和的特定流体而言，保持一定的流动速率和压力对于优化喷射是很关键的。在一些先前技术的喷射装置中，不恰当地调节喷射装置中所设定的所需压力和流动速率将造成比最优化应用情况差。而且，一些流体可能是不相容的，而需要彻底地清洁喷射装置和喷嘴组件，清洁过程可能是麻烦而费时的。
在一些情况下，诸如如果喷嘴堵塞，流体容器中的压力会增加到一临界水平。因此，图2和3中所示的柔性袋22’可以由于压力过高而破裂。
近来，两部分的水基粘合剂已进入粘合剂市场，如美国明尼苏达州圣保罗的美国3M公司制造的“Fastbond 2000-NF粘合剂”或“Fastbond喷射活性剂”。这种两部分粘合剂与先前的粘合剂相比具有不同的流体性能，要求各种成分的准确比例。因此，部分地由于传统喷射装置的可调节性，目前供应的喷射装置已经证明不适合于和/或难以利用。尤其地，通常所用的喷嘴组件在喷嘴外产生一活化剂流体窄流，并且撞击在粘合剂基质的喷射流上。当活性剂加入窄流中的粘合剂基质射流中时，通常仅是粘合剂基喷射的中心部分与活性剂流混和。基材上所产生的粘合剂图案不能够完全活化。申请人已经发现，当目前的两部分水基粘合剂用于目前可供应的侧向喷射器喷嘴组件中时，被活化的粘合剂少于30％。其余的粘合剂基质仍是湿的，并且不能正常地发挥作用。
发明概述
本发明涉及一种具有预定输送速率的喷嘴组件，以及适用于单成分或多成分流体的流体喷射装置。
该喷嘴组件具有一构成与喷射器的加压空气在第一端流体连接的通道的雾化部分。该通道靠近第一端有第一横截面区、靠近中部为小于第一横截面区的第二横截面区，以及中部和第二端之间的流体入口。中部和第二端之间的第一雾化部分的一部分通道呈截头锥形，且靠近第二端具有一截头锥形基部，这样当加压空气送到喷嘴组件时，在靠近流体入口的通道中产生一减压状态。
喷射装置包括至少一个容器，用于盛装流体。提供一喷射器用于控制到达一喷嘴组件的加压空气流。提供与具有一流体入口的容器流体连通的一软管，这样当加压空气输送到喷嘴组件时，流体经流体入口吸入，且以一雾化流的形式从雾化部分第二端喷出。
可设置有多个雾化部分以单独地以一预定的固定速率喷射多成分流体的各种成分。在一个实施例中，多成分流体的各种成分均形成一股雾化流。雾化流重叠以使流体相互混和。雾化流的相交角度较佳地约为14-19°。
各种雾化部分的第一和第二横截面区域决定了所形成的雾化流中的多成分流体各种成分的比例。在一个实施例中，流体在其各自的雾化流中的比例在13∶1至17∶1之间。另一个实施例中，该比例为20∶1至30∶1。
该容器可以是一个聚合物制成的柔性袋。在一个实施例中，该聚合物袋在靠近周边处有一密封件。一可关闭的接头伸入袋中以容纳一软管。在一部分周边附近有一可释放的封口。该可释放的封口的释放压力小于聚合物柔性袋的破裂强度。在一个实施例中，可释放的封口是一肋和槽结构。该聚合物柔性袋可包括一撑板以当处于直立位置时实现自支撑。聚合物柔性袋可保持在一个具有一携带手柄的贮槽中。该聚合物柔性袋也可制成带有一与包装周边成一体的手柄。
本发明还涉及一种与一喷射装置一起使用的盛装流体的容器。可用柔性聚合物材料成形一只袋。一基本上围绕软聚合物材料一条边延伸的密封件将流体保持在口袋中。一可关闭的接头伸入口袋。可关闭的接头的关闭位置用于将流体保持在口袋中，打开位置用于容纳与流体连通的软管。一可释放的封口靠近一部分周边设置。可释放的封口的释放压力小于软聚合物材料的破裂强度。一可关闭的接头可保持在第一和第二层软聚合物材料之间。在一个实施例中，可释放封口是肋和槽闭合结构，当容器内的压力超出预定量时就打开。
本发明的方法包括向至少一个本发明的喷嘴组件提供加压空气。加压空气在第一流体入口附近的通道中产生一减压状态。降压状态将流体吸入第一流体入口。流体从喷嘴组件喷出且雾化。在较佳实施例中，多股雾化流重叠以使多成分流体的各成分相互混和。
本申请中所用的定义：
“流体(Fluid)”应指任何一种可流动的、可喷射的材料，包括(并不排除其它)油漆、凡立水、着色剂、胶粘剂、凝胶漆、清洁溶剂、密封胶、润滑油、粘合剂、农药、除草剂、清洁或脱脂溶剂、磨损涂层、防磨层或泥釉层。
“多成分流体”应理解为(并不排除其它)包括两种或多种流体的混和物，诸如包含催化剂和活性树脂的固化系统，诸如两部分的尿烷、两部分粘合系统、两部分的环氧树脂系统，两部分的橡胶系统；非固化系统，诸如染料/颜料和基质的混和物；稀释剂和浓缩物、如农药和除草剂，以及在所分配的流体中或上带有例如粒状或胶囊材料的粒子的涂层。
附图的简述
以下结合附图进一步描述本发明，其中各图中相同的零件以相同的标号表示；
图1是两种成分流体喷射装置的侧视图；
图2是另一种两种成分流体喷射装置的侧视图，具有一柔性袋和一装到喷射器上的加压喷雾器；
图3是图2柔性袋安装状态的局部侧视分解图；
图4是图2的传统喷射装置的喷嘴的侧视分解图；
图5是根据本发明的多成分喷射装置一个实施例的立体图；
图6是用于多成分喷射装置的一个喷嘴组件实施例俯视分解图；
图7是垂直于图6的喷嘴第一喷射部分的平面7-7的侧向截面图；
图8是垂直于图6喷嘴的第二喷射部分的平面8-8的俯视截面图；
图9A、9B和9C是图6的喷射喷嘴组件装配顺序图；
图10是图6喷嘴组件的俯视截面图；
图11是图的喷嘴的等轴立体图，局部分解以示出流体导管的连接情况；
图12和12A示出了第一和第二流体导管与第一和第二流体容器的连接情况；
图13和13A是容纳和固定第一和第二流体容器的贮槽的等轴立体图；
图14是具有一出口件的另一种流体柔性袋的等轴立体图；以及
图15是具有一整体手柄的另一种流体柔性袋的平面图。
虽然上述标记的图示特征表示了较佳实施例，但这种揭示仅借助说明的方式提出了本发明的实施例，而不受其限制。应当理解本技术领域中的熟练人员还可作出许多其它修改和实施例方式，但都将落入本发明构思的精神和范围中。应当注意，为了清楚起见而需要放大某些部分时，一些图不是按比例绘制的。
较佳实施例的详细描述
多流体喷射装置用于同时将两种或多种流体喷射到一表面上，或者是农药的话则喷射到空气中。通常，需要在碰撞到表面上之前使流体射流相互混和。例如，如上所讨论的一些粘合剂复合物，诸如“Fastbond 2000-NF粘合剂”和“Fastbond喷涂活性剂”，包括第一种流体树脂和第二种流体活性剂、催化剂或变性剂。在重叠的雾化射流中第一和第二种流体的相互混和可在喷涂到一表面上时使粘合剂发粘。
现参见图5，图中示出了本发明的一多流体喷射装置110。该装置110包括由附件114和软管115连接到加压流体源、最好是空气源上的喷射器112。该装置110包括容纳在一贮槽248中的第一流体容器116和第二流体容器118。第一和第二流体容器116、118都用于盛装要通过本发明的喷射装置110来喷射的第一和第二种流体116F、118F(见图12)。可以理解，虽然图中仅示出了两个流体容器，就象用于一种特定的喷涂或流体时那样的方便，本发明也可用于喷射一种流体或两种以上的流体。在此情况下，喷射器上的流体容器、喷嘴和出口的相应数量可根据本文所述的流体喷射装置来设置。
该喷射器还包括由第一和第二流体导管122和124分别连接到第一和第二流体容器116、118上的喷嘴组件120。可从俄勒冈州迈克明维拉的Freelin-Wade公司购得合适的流体导管122、124。该喷射器112、来自软管115的加压空气、喷嘴组件120、第一和第二流体容器116和118以及第一和第二流体导管122、124起到产生第一和第二流体116F、118F的雾化射流的作用。喷嘴组件120使雾化射流在碰撞一表面之前进入相交通道。
现在更详细地描述喷射器112的结构和操作。喷射器112包括壳130，其通常设置成一“手枪”形，带有一用于人工配合和操纵以使第一和第二种流体雾化射流朝向一所需表面的手柄132。然而，应当理解，壳130可以根据具体的应用情况而采取任一种适当形状。筒身134沿着纵轴线136从手柄部分132垂直上垂直地伸出。钩子138可有选择地设置，用以由一合适支撑结构(未示)支撑喷射器112。
壳130可由任何一种合适材料制成，但较佳地由与要喷射的流体相容的聚合物或金属材料的模塑整体件制成。另外，壳可由一对以密封关系固定的一对模制的镜象部分构成(未示)。以下是可用来制成喷射器的壳130的材料的清单(但不排除其它材料)：铝、钢、聚碳酸酯、复合材料、环氧树脂、或其混和物。
通道140以离开喷射器112使用者的方向从第一端142经过手柄部分132和筒身部分134伸向第二端144。附件114密封地安装在通道140的第一端142周围，且由加压空气管115连接到一加压空气源(未示)上。于是加压空气经过软管115和通道140流到第二端144。
如实例中所进一步讨论的，输送到喷射器112的空气压力一般在流动速率近似2-5英尺3/分时为15至40磅/英寸2。附件114可包括用于调整空气流速或者压力的可调节阀154。也可设置仪表156以显示流入喷射器112的空气的流速或压力。一适用的阀/仪表组件可从位于伊利诺斯州迪斯佩斯的Schrader Bellows公司购得。
经过喷射器112的加压空气流可由一通过扳柄160操纵的阀158控制。阀158或是可使空气流速逐渐增加，或是在一预定流速下进行简单的通-断布置。在图示的实施例中，扳柄160偏置于一闭合位置。
第一流体雾化部分168安装成相对喷射器112密封且与通道140的第二端144流体地连通。第二雾化部分170与第一雾化部分168实现流体连接。可采用任何一种适当的结构来将第一流体雾化部分168密封地安装在喷射器中12上。如图5所示，套筒180从第一流体雾化部分168同心地伸出。套筒180用于滑动地容纳喷射器112的筒身134的端部。套简180包括一“J”形槽182(见图7)以配合由筒身134径向伸出的一相配的柱销184。第一流体雾化部分168相对筒身在方向186上绕轴线136的相对转动可将第一流体雾化部分168锁定在筒身134上，且与喷射器112的通道140流体连通。第一流体雾化部分168相对简身134沿相反的转动方向168的相对转动可使“J”形槽182和柱销184的配合脱离，而使第一流体雾化部分168可从喷射器112上拆除。接下来是供应用于与本发明的喷嘴组件120连接使用的喷射器112的公司(但并不排除还有其它公司)：德国的白克菲尔德的MAFA-Sebald Vertiesbsges公司以及意大利维阿佐格拉诺的Off.meccaniche A.N.I.有限公司。
现请参见图6-8和10，设置喷嘴组件120用于将来自喷射器112的加压空气流送出，以将第一和第二种流116F、118F分别从第一和第二种流体容器116、118中吸出，其吸取方式如下文中详细描述的。第一雾化部分168用于与第一流体116F连接，第二雾化部分170用于与第二种流体118F连接。
第一和第二雾化部分168、170大致都是根据伯利努定理操作的文氏管装置。简单地说，伯努利定理就是当气体或流体流过一束狭区域时，如在一喷嘴或文氏管中时，其速度将增加，而其温度和压力将减小。如果截面区域是增大的、如在一扩散器时，情况则相反。流动的气体中的总能量是由静态和动态温度、静态和动态压力构成的。喷嘴或扩散器不会改变总能量大小，只是将一种能量形式变成另一种形式。例如，以静态压力为代价，喷嘴将使流量或动态压力增加。如果气体是以每秒很多磅的速率流过一通道，而空气必须以相同的速率连续地流过该喷嘴，其可达到此目的的唯一方法就是增加速度。扩散器则以相反的方式工作。因而通过改变通道的截面积，可将速率变成压力、压力变成速度。
最好见图7，第一流体雾化部分168包括一从第一端174伸到第二端176的通道172。一流体入口178形成在通道172的第一端174和第二端176中间以提供一“文氏管”效应。通道172在第一端174附近的第一直径为D1、在中点处的小直径为D2，以及在靠近第二端176处有大于D2的扩大直径D3。这种结构可当压缩空气流过通道172时使D2处的速度增加、压力减少，而将第一种流体116F吸入第一雾化部分168。在第二端176具有最大直径D3的截头锥形结构沿着轴线177(见图10)引导形成的雾化流。
如图8所示的，第二流体雾化部分179包括一从第一端192伸到第二端194的通道190。一流体入口196形成在通道190的第一端192和第二端194中间，以提供一“文氏管”效应。通道190在靠近第一端192处的第一直径为D4，在中点处的小直径D5，靠近第二端194处比直径D5大的扩大直径D6。这种结构可使在D5处速度增加、压力减少，而将第二种流体118F吸入第二雾化部分170。在第二端194具有最大直径D6的截头锥形结构沿着轴线199引导形成的雾化流(见图10)。
将可理解，直径D1-D6为便于制造都是圆形的，并且关键的变化是在位置D1-D6处通道172、190的截面积。特别地，通道172、190的截面形状可是各种对称或非对称形状。
来自第一雾化部分168的雾化流的流速和雾化程度大致是输送空气的压力、D1-D3、入口178的直径以及第一种流体116F粘度的函数。同样地，来自第二雾化部分170的雾化流的流速和雾化程度大致是输送空气的压力、D4-D6、入口196的直径以及第二种流体118F的粘度的函数。这些变化决定了由喷嘴组件120喷出的第一和第二种流体的比例。
对于一些多成分流体装置而言，各种成分的比例对其性能是关键性的。设计喷嘴组件120用于在某一输送空气压力和粘度条件下喷射某一固定的第一种流体116F对第二种流体118F的比例，而不会由于空气压力、流动速率、喷嘴的喷射角度等因素的不适当调节而有任何操作错误的风险。目前固定比例的喷嘴组件120可比其它传统的喷射装置实现更精确和可靠的流体喷射。应当理解，具有不同的D1-D6值的低价喷嘴组件120易于制造，为各种多成分流体装置提供最优化的喷射情况，而且具有相同的有益效果。
另外，喷嘴组件120的流体喷射之间的尺寸、长度和角度可以是预设的，而避免需要调节。而且，大多数应用情况下，在每次使用之后就将喷嘴组件120抛弃是一种经济可行的，因而可避免在下次使用之前清洁喷嘴。最后，转换成喷射一组不同的流体也是容易的，只要调换上与一组不同流体相连的不同的喷嘴组件120就能快速地实现。
图9A、9B和9C同时示出了相互装配第一和第二雾化部分168、170和连接件200的方法。连接件200各端插入开口204、206，而第二种流体雾化部分170可从最终位置转过约90°。然后第二流体雾化部分170可沿方向221绕第一流体雾化部分168的开口204转动。这样柱销220被定位成与孔218配合以使凸缘214、216相互固定，如图9C所示。柱销220可摩擦地容纳在孔218中以固定凸缘214、216，这样第一和第二流体雾化部分168、170处于固定关系之中。将如以下所描述的，雾化部分168、170的固定关系可保证雾化射流在重叠方式喷出。将可理解，也可选择其它的装配喷嘴组件120的第一和第二流体雾化部分168、170的方法。而且，也可采用其它形状来构造喷嘴组件120，如通过一整体的模塑聚合物本体来形成两个文氏通道172和190。
将可理解，第二流体雾化部分170可连接到一个独立的加压空气源上。然而，在如图10所示的本发明较佳实施例中，邻近第一雾化部分168的第一端174的加压空气流的一部分经过一通道198转入通道190中。在图示的实施例中，通道198延伸经过连接件200。连接件200如上所述地分别插入开口204、206的各端并固定于其上。同心锥形突块208可使连接件200各端密封地固定到第一和第二流体雾化件168、170上。环形凸缘210、212形成连接件200相对第一和第二流体雾化件168、170的固定位置。通道198延伸经过连接件200以提供通道172和190之间的流体连通。
低价的抛弃型喷嘴组件120较佳地用聚合物材料预制成一整体式模塑体而构成。接下来是可用来制成喷嘴组件120的聚合物材料(但并不排除还有其它材料9：聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚醛树脂和尼龙。另外，图10中所示的喷嘴组件120的内部表面光洁度大致在A1至A2范围内(1994年塑料工业标准协会为Cosmetic Specifications of Injection Molded Parts所定的标准)。为说明本发明，“光滑”一词意味着是以一种不会发生不规则、粗糙、压痕、突起、疙瘩或任何几何形状的突变，而提供聚集固化材料的地方。
如图10很好表示的那样，第二雾化部分170的第二端194从第一雾化部分第二端176伸出且向前伸。对于采用一种活性剂的多成分流体装置而言，图10中的结构使粘合剂、环氧树脂等的凝固作用、活化作用或催化作用在喷嘴组件120上最小。
图11示出了导管122与第一雾化部分168上的入口178的连接，以及第二导管124到第二雾化部分170上的入口196的连接。一单向阀195可间设在第二导管124和第二雾化部分170之间以防止第一种流体116被取入第二流体容器118中，并防止流体118回落到容器118中。单向阀也可装在第一导管122中。一适用于喷嘴组件120的单向阀可从俄亥俄州辛辛那提的Clippard InstrumentLaboratory公司购得。另外，通过将限流器插入导管122、124中可实现其它的固定比例。
图12和12A示出了用于将各种要从喷射器112喷射出的流体独立地移动且以柔性连接的装置。应当理解，可采用任何一种适用的容器，如瓶子或类似容器(未示)。然而，装流体的软容器116、118具有一定的优点。容器116、118可以本技术领域已知的方式、由沿着接缝处的对齐边缘粘在一起的叠层或非叠层膜构成的大致矩形的聚合物相对层构成。在本发明的较佳实施例中，流体容器116、118都是用从明尼苏达州的明尼阿波尼斯的Kapak公司购得的聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、双轴向的尼龙、低线性密度聚乙烯叠层制成的柔性聚合材料袋。
第一和第二流体容器116和118分别通过分离的第一和第二流体导管122、124可操纵地连接到喷嘴组件120上，以便于喷射器112的携带和操作。第一和第二流体导管122、124都是通过与锥形环状突块242摩擦配合而密封地连接到容器116、118上的。锥形环状突块242摩擦地连接到吸管175、176上，它们通过可关闭的接头244伸入容器116、118中。另外，外径与可关闭的接头244中的开口的内径相等或小于的管子可用来代替这些锥形环状突块242。诸如从俄勒冈州麦克林维拉的Freelin-Wade公司购得的净聚氯乙烯(PVC)制成的聚合物软管适用作流体导管122、124和吸管175、176。
通过增加温度或基质的化学反应或者一个或两个喷嘴168、170堵塞都可引起容器116、118中压力增加。在图14所示的另一种容器230中，设置有一相应于容器230中在一选定范围内的压力的喷口245。该喷口245包括位于接缝234周边上的由一可释放封口246密封的一段容器。该可释放封口246可由一肋和槽封口装置构成，就如市售的印度安纳州印第安玻利斯的Dow Brands公司“Ziploc”牌打褶袋那样。容器230有一个明显夯实、可再关闭、可再利用、可倾倒的开口。
接缝234较佳地绕容器230的整个周边延伸而在船运和处理过程中将流体保持在容器230中。在使用之前，操作者较佳地在靠近封口246的容器上切出一部分经过接缝234的切口247。可释放的封口246在容器230的正常使用过程中提供一防渗密封。然而，如果遇到压力升高时，可释放的封口246将被迫打开一定程度，而提供一听得见的爆裂声以提醒操作者释放出多余的压力。该可释放封口可使容器230中的一部分加压材料经过包装材料中可释放封口246和槽口247释放，以防止原料排出而引起显然不符合要求的结果。可释放封口246也可在喷射装置110的使用过程中打开，这样附加的流体或其它原料可加入容器中，而不需要暂停使用喷射装置110。另外，接缝234可以不是很靠近可释放封口246，并且一机械固定件可代替封口246，以在船运和处理过程中保持流体。
在本发明的较佳实施例中，装流体软容器116、118当处于直立或站立方向时是自支撑的，如通过在其底部形成撑板235(见图14)。然而，当需要移动流体喷射装置110以改变位置时，携带两个装流体的容器116、118以及喷射器112就变得不方便了。因此，在本发明的较佳实施例中，设置了一个带腔室250的贮槽248(见图5，13和13A)。贮槽248较佳地是刚性的或者至少能够充分自支撑，以容纳第一和第二流体容器116、118，并在使用过程中将其支撑在腔室250中的直立位置上。贮槽248可以方便地构成矩形结构。贮槽较佳地由轻质材料、如由明尼苏达州金峡谷的Liberty Carton公司购得的#160高密度聚乙烯波纹塑料制成。聚乙烯是较佳地，这是因为它的耐久性以及可防水和溶剂基产品的能力。
为了使第一和第二流体容器更便于操作，贮槽248可包括一用于人工连接的手柄或类似装置。这样一种手柄示出在图13和13A中，以形成相对翼片252、254，其各自铰接到贮槽248的相对上边256、258上。副翼片252a、254a分别可合在一起呈如图13所示的“三角形顶部”结构。每个副翼片包括对齐的手提孔260和262，这两孔可手动地结合在一起，用来携带和操作贮槽。更佳的是，一个副翼片包括可被推过相对的手提孔且摩擦地保持于其中的固定翼片264。在此情况下，翼片和副翼片在使用过程中都保持在图13A所示的位置上。如果需要拆除或调换一个或两个流体容器116、118，则将固定翼片264从相对翼片252、254中脱离，翼片就分开了。将可理解，可采用任何一种适当的结构来形成贮槽的手柄，或者可释放地将图13和13A的翼片和副翼片固定在图13A所示的位置上，如钩和环固定件、卡件、夹子、带子或粘合剂。为方便操作者使用在贮槽248上还可印上说明。
图15示出了另一种袋子230’，其中手柄250与接缝234’形成一体或者靠近接缝。一个或多个袋子230’可由一操作者与喷射器110一起携带。
如图155很好表示的那样，阀158打开，可使加压空气流过喷射器112和喷嘴组件120，包括两个文氏管通道172、190。如图10很好表示的那样，开口178附近减小的压力将要传送的第一种流体116引过第一流体导管122、开口178而进入通道172。第一种流体116被流动通过通道的加压空气流碰撞而完全雾化，并且沿着轴线177从喷嘴组件120的通道172的第二端176喷出。较佳地，轴线177与在喷射器壳130的筒身部分134内的通道140的轴线136对齐(见图5)。类似地，开口196附近所减少的压力将要传送的第二种流体引过第二流体导管124和开口196而进入通道190。第二种流体118F被与流过通道190的加压空气流的碰撞而完全雾化，并且沿着轴线199从喷嘴组件120的通道190的第二端喷出。
从第一和第二流体雾化部分168、170射出的射流轴线177和199在与喷嘴组件120隔开的所需位置处(如“A”处)相交且相混和。这种结构可使第一和第二种流体116F、118F在碰撞到所要喷涂的表面之前相互混和且相互发生作用。轴线177和199之间的角度231可部分地由图10所示的连接件200的结构决定。两股射流的相交角度较佳地在14至19°之间。
举例
输送速率
被测的喷射装置用一夹子固定在垂直位置，这样喷嘴组件离开一高41cm(16inches)高、直径38cm(15inches)、以18RPM转动的鼓41的表面中点约30cm(12inches)，鼓上装有一透明膜。一种两部分水基粘合剂用作要喷涂的材料。粘合剂是一种接触粘合剂，具有标称的49％固态含量以及Brookfield粘度为200-700cps，活性剂为稀水的无机盐溶液，固态含量标称为15％(可从明尼苏达州圣保罗的美国3M公司购得3M‘Fastbond’2000-NF粘合剂和3M‘Fastbond’喷射活性剂)。由于流体容器的输送管线装到喷射器上，空气管线连接到喷嘴上以及空气源打开，每个流体容器都是放在一单独的电子秤上以决定其初始重量。喷射器启动约30秒，原料沉淀在透明薄膜上。流体容器然后各自再次称重(最后重量)。初始重量和最后重量之间的差乘两倍得出粘合剂和活性剂的克/分钟的“传送速率”。
活化程度
从传送速率测试中获得的原料涂覆透明薄膜从鼓上拆下，且立即测试活化程度，即用食指或中指的第一和第二关节之间的背面轻微地碰触粘合剂表面。对于被测试的粘合剂而言，原料等级被定为非常湿(v)至湿(低粘合剂活化)、干至非常(v)干(高粘合剂活化)，或者发粘至稍(sl)发粘(所需的粘合剂活化)。
喷射宽度
采用由活化程度测试中所获得的原料涂覆透明薄膜，对主尺寸至少采取两次测量，平均值就是“喷射宽度”。所需的结果是5.0-10.16cm(2-4inches)的平均喷射宽度。
颗粒喷射的均匀度
用肉眼观察由喷射宽度测试后的材料涂覆的透明薄膜以测试颗粒均匀度。如果至少80％的喷射都是相同尺寸的，那么就可认为喷射是均匀的。
例1-3
在例1-3中，测定为活性剂和粘合剂而改变空气压力的效果。
本发明的喷射装置配有一喷嘴组件，其参照图7的尺寸如下：D1是5.94mm(0.234inches)，D2是3.175mm(0.125inches)，D3是8.89mm(0.35inches)以及开口178的直径为2.29mm(0.090inches)；参照图8，D4是4.47mm(0.176inches)，D5是1.27mm(0.050inches)，D6是5.82mm(0.229inches)；以及开口196的直径是0.508mm(0.020inches)。喷嘴组件由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)制成。装有要喷射的原料的软容器和空气管线和输送管线都装到喷射器上，喷射装置根据上述的为粘合剂和活性剂而改变空气压力的测试方法来进行测试。
用于粘合剂和活性剂的空气压力、粘合剂和活性剂的输送速率、活化程度、喷射宽度以及喷射颗粒的均匀度都表示在以下表1中。
表1
例号 空气压力MPa(psig)粘合剂  活性剂 输送速率g/min粘合剂活性剂 喷射宽度cm(inches) 颗粒喷射的均匀度 活化程度
   1  0.069(10)  0.069(10)     60  8     8(3.1)     不均匀 稍干
   2  0.103(15)  0.103(15)     60  20     8(3.1)     均匀 非常干
   3  0.165(24)  0.165(24)     60  12     8(3.1)     均匀 非常干
从数据中可以看出，空气压力的变化会影响活性剂的输送速率和颗粒喷射的均匀度。
例4-6
在例4-6中，可得出为活性剂和粘合剂改变空气压力的效果。
准备和测试如例1-3中的本发明的喷射装置，只是喷嘴组件尺寸如下：D2是2.794mm(0.110inches)，开口178直径是2.39mm(0.094inches)；参照图8，D5是1.52mm(0.060inches)，例6中开口196的直径是0.381mm(0.015inches)。
用于粘合剂和活性剂的空气压力、粘合剂和活性剂的输送速率、活化程度、喷射宽度以及颗粒喷射的均匀度都表示在以下表2中。表2
例号 空气压力MPa(psig)粘合剂  活性剂 输送速率g/min粘合剂活性剂 喷射宽度cm(inches) 颗粒喷射的均匀度 活化程度
    4  0.165(24)  0.165(24)     150    15     10(4)     不均匀     干
    5  0.138(20)  0.138(20)     120  14     8(3)     不均匀     干
    6  0.138(20)  0.138(20)     120  12     8(3)     不均匀     干
从数据中可以看出，例5中空气压力增加20％(与例4相比)，则粘剂输送速率和喷射宽度增加20％，活性剂的输送速率增加70％。开口196直径增加33％(例6与例5比较)使活性剂输送速率增加17％。
例7-10
在例7-10中，测定用于活性剂和粘合剂的空气压力变化的效果。
准备和测试如例1-3中的本发明的喷射装置，只是喷嘴组件尺寸如下：D2是2.82mm(0.111inches)，开口178直径是3.05mm(0.120inches)；参照图8，D5是2.36mm(0.093inches)，开口196的直径是1.016mm(0.040inches)，喷嘴组件用高密度的聚乙烯制造。
用于粘合剂和活性剂的空气压力、粘合剂和活性剂的输送速率、活化程度、喷射宽度以及颗粒喷射的均匀度都表示在下表3中。表3
例号 空气压力MPa(psig)粘合剂  活性剂 输送速率g/min粘合剂活性剂 喷射宽度cm(inches) 颗粒喷射的均匀度 活化程度
  7  0.193(28)  0.193(28)     140  8     10(4)     均匀     稍粘
  8  0.138(20)  0.138(20)     130  8     10(4)     均匀     稍粘
  9  0.124(18)  0.124(18)     128  4     8-10(3-4)     均匀     湿
  10  0.103(15)  0.103(15)     120  2     8(3)     均匀     非常湿
从数据中可以看出，空气压力增加，则粘合剂输送速率和喷射宽度增加，活性剂的活化程度从非常湿变为稍粘。
例11-14
在例11-40中，测定用于活性剂和粘合剂的空气压力变化的效果。
准备和测试如例7-10中的本发明的喷射装置，只是喷嘴组件尺寸如下：开口196的直径是0.508mm(0.020inches)。
用于粘合剂和活性剂的空气压力、粘合剂和活性剂的输送速率、活化程度、喷射宽度以及颗粒喷射的均匀度都表示在以下表4中。表4
例号 空气压力MPa(psig)粘合剂  活性剂 输送速率g/min粘合剂活性剂 喷射宽度cm(inches) 颗粒喷射的均匀度 活化程度
  11   0.193(28)  0.193(28)     130  4     10(4)     均匀     稍粘
  12   0.138(20)  0.138(20)     130  8     10(4)     均匀     稍粘
  13   0.124(18)  0.124(18)     130  4     8-10(3-4)     均匀     稍湿
  14   0.103(15)  0.103(15)     110  2     8(3)     均匀     非常湿
从数据中可以看出，对于例11-14的喷嘴尺寸、活性剂的输送速率在0.138MPa时最大。
应当理解所列出的实施例并不能作为对本发明范围的限制。借鉴前文的描述，本技术领域中的普通技术人员显然还可作出本发明的其它变型。这些描述仅是提供一些具体的实施例以便清楚地描述本发明。因此，本发明并不限于所述的实施例或采用本文所述的具体元件、尺寸、材料或结构。对本发明所作的所有变型和变化都将落入所附权利要求涵盖的实质和范围中。

Claims (36)

1.一种流体喷射装置，包括：
至少一个容器以容纳至少一种流体；
一用于控制加压空气流到喷嘴组件的喷射器，喷嘴组件包括：
至少一个雾化部分，以形成一在第一端与喷射器的加压空气连通的通道，该通道靠近第一端具有一第一截面积，靠近中部的第二截面积小于第一截面积，以及在中部和第二端之间的流体入口，这样当加压空气输送到喷嘴组件时在靠近流体入口的通道内形成减压状态，中间部分和第二端之间的第一雾化部分的一部分通道大致呈截头锥形，截头锥形的基部靠近第二端；以及
至少一个管子将至少一个容器与雾化部分的流体入口连接，这样当加压空气输送到喷嘴组件中时，至少一个容器内的流体经过流体入口吸出，并且从雾化部分的第二端以雾化流形式喷出。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个容器包含一聚合物制成的柔性袋。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述聚合物制成的柔性袋包括：
在靠近一周边处有一密封件的聚合物软材料；
一容纳至少一根软管的可关闭接头；以及
靠近一部分周边的可释放封口，该可释放封口的释放压力小于聚合物软材料的破裂强度。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个雾化部分包含两个雾化区。
5.一种用于喷射多成分流体的装置，包括：
至少一个第一和一个第二容器分别用于容纳第一和第二种流体；
用于控制加压空气流到一喷嘴组件的喷射器，该喷嘴组件包括：
一第一雾化部分，形成一在第一端与喷射器的加压空气流体连通的通道，所述通道在靠近第一端有第一截面积，在靠近中部有小于第一截面积的第二截面积，以及在中部和第二端之间有第一流体入口，这样当加压空气输送到喷嘴组件时在靠近第一流体入口的通道中形成一减压状态；
一相邻的第二雾化部分，形成在第一端与喷射器的加压空气流体连通的通道，所述通道靠近第一端具有第三截面积，靠近中部具有小于第三截面积的第四截面积，以及在中部和第二端之间有第二流体入口，这样当加压空气输送到喷嘴组件中时，在靠近第二流体入口的通道中形成减压状态；以及
至少一个第一管子将第一容器中的流体与第一雾化部分的第一流体入口流体连接，一第二管子将第二容器中的流体与第二雾化部分的第二流体入口流体连接，这样当加压空气输送到喷嘴组件中时，第一和第二流体分别经过第一和第二流体入口吸出，并且从第一和第二雾化部分的第二端以第一和第二股雾化流喷出。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，至少第一和第二容器包含多个聚合物制成的柔性袋。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，至少第一和第二容器包括压力释入装置，以当容器内的压力超过预定量时释放压力。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，至少第一和第二容器包含肋和槽的封口结构，以响应于至少第一或第二容器中的压力超过预定量时而打开。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，至少第一和第二容器包括：
在靠近周边处具有一密封件的聚合物软材料；
用于容纳第一和第二根软管的可关闭接头；以及
靠一部分周边的可释放封口，所述可释放封口具有小于聚合物软材料的破裂强度的释放压力。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述聚合物柔性袋包括靠近底部的撑板，这样当处于直立位置时聚合物制成的柔性袋可以自支撑。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一和第二个柔性袋保持在具有一可携带手柄的贮槽中。
12.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一和第二个柔性袋还包括一整体手柄。
13.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一和第二股雾化流重叠以使第一和第二种流体相互混和。
14.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一和第二雾化部分的通道形成相交的轴线，其交角约为14-19°。
15.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在中部和第二端之间的第一雾化部分的一部分通道大致呈截头锥形，且在靠近第二端处有一截头锥形的基部。
16.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在中部和第二端之间的第二雾化部分的一部分通道大致呈截头锥形，且在靠近第二端处有一截头锥形基部。
17.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一和第二种流体包含两部分的水基粘合剂。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，两部分的水基粘合剂包含一粘合基质和一活性剂。
19.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一雾化部分的第一和第二截面积与第二雾化部分的第三和第四截面积决定了在第一和第二股雾化流中的第一和第二种流体的比例。
20.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一和第二股雾化流中的第一和第二种流体比例在13∶1至17∶1之间。
21.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在第一和第二股雾化流中第一和第二种流体的比例为20∶1至30∶1之间。
22.一种用于喷射器的喷嘴组件，它包括第一雾化部分，该部分在其第一端形成与加压空气源流体连通的一通道，所述通道在靠近第一端处有第一截面积，在靠近中部处具有小于第一截面积的第二截面积，在中部和第二端之间有第一流体入口，这样当加压空气输入喷嘴组件时，在靠近第一流体入口处的通道中形成一减压状态，中部和第二端之间的第一雾化部分的一部分通道大致呈截头锥形，在靠近第二端处有截头锥形的基部，从而减压状态足以将流体从第一流体入口吸出，并且从第一雾化部分的第二端喷出一雾化流。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，还包括第二雾化部分，该部分形成一通道，该通道在其第一端附近有第三截面积，靠近中部有小于第三截面积的第四截面积，以及在中部和第二端之间有第二流体入口，这样当加压空气输送到第二雾化部分时在第二流体入口附近的通道内形成减压状态，在中部和第二端之间的第二雾化部分的一部分通道大致呈截头锥形，且靠近第二端有一截头锥形的基部，第二雾化部分的第一端通过一成角度的连接器连接到第一雾化部分第一端附近，成角度连接器将第一雾化部分的通道相对第二雾化部分的通道保持成固定关系。
24如权利要求23所述的装置，其特征在于，第二雾化部分的第二端伸出第一雾化部分的第二端之外。
25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，第一雾化部分包括一聚合物制成的整体结构。
26.一种用于喷射装置的容纳流体的容器，包括：
一种聚合物软材料形成一只袋；
基本上绕聚合物软材料周边延伸的密封件以将流体保持在袋内；
一可关闭接头延伸到袋内，可关闭接头具有一关闭位置以将流体保持在袋内，一打开位置以容纳一与流体连通的软管；以及
一靠近一部分周边的可释放封口，所述可释放封口的释入压力小于聚合物软材料的破裂强度。
27.如权利要求26所述的容器，其特征在于，所述可关闭的接头保持在第一和第二层聚合物软材料之间。
28.如权利要求26所述的容器，其特征在于，可释放封口包括一肋和槽封口结构，以响应于当容器中的压力超过一预定量时打开。
29.如权利要求26所述的容器，其特征在于，还包括一与靠近周边的密封件形成一体的手柄。
30.一种喷涂多种成分流体的方法，其步骤是：
向一喷嘴组件提供加压空气，所述喷嘴组件具有一第一雾化部分，该部分在第一端形成与加压空气流体连通的一通道，所述通道在靠近第一端处有第一截面积，在靠近中部处有小于第一截面积的第二截面积，以及在中部和第二端之间的第一流体入口；
加压空气输送到喷嘴组件中时第一流体入口附近通道内形成一减压状态；
向相邻的第二雾化部分提供加压空气，第二雾化部分在其第一端形成与加压空气流体连通的一通道，所述通道在第一端附近有第三截面积，在中部附近具有小于第三截面积的第四截面积，在中部和第二端之间有第二流体入口；
当加压空气输送到喷嘴组件中时在第二流体入口附近的通道内形成一减压状态；
将第一和第二流体吸入第一和第二流体入口；以及
当加压空气输送到喷嘴组件中时，从第一和第二雾化部分的第二端分别喷出第一和第二股雾化流。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括将第一和第二流体吸入第一和第二流体入口的步骤，该步骤为：
分别将第一和第二种流体保持在第一和第二种聚合物柔性袋内；以及
使第一和第二软管伸过第一和第二聚合物柔性袋上的一个可关闭接头，而将第一和第二流体入口与第一和第二种流体连接。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括将一可释放封口靠近第一和第二聚合物柔性袋的一部分周边设置，所述可释放封口的释放压力小于聚合物柔性袋的破裂强度。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，第一和第二雾化部分设置成可产生重叠的雾化流。
34.如权利要求30所述的方法，其特征在于，第一和第二雾化部分的通道有相交的轴线，其相交角约为14-19°角。
35.如权利要求30所述的方法，其特征在于，中部和第二端之间的第一雾化部分的通道大致呈截头锥形，且靠近第二端具有截头锥形基部。
36.如权利要求30所述的方法，其特征在于，第一和第二种流体包含两部分的水基粘合剂。
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