CN1323764C - 用于喷涂液体涂覆产品的喷射器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于喷涂一种液体涂覆产品的喷射器装置，包括一个形成或容纳一个液体进料管的套筒(13)和一个具有钟形分配表面(18)的发散式离心偏流器(14)。本发明适于静电喷涂。

Description

用于喷涂液体涂覆产品的喷射器装置
技术领域
本发明涉及一种用于喷涂一种细液滴形式的液体涂覆产品的喷射器/喷雾器装置，所述喷射器装置通常叫做喷射器转筒；它用于喷涂任何类型的例如液体涂料或清漆。本发明还涉及任何装备有这种喷射器装置的旋转头喷射器。本发明优选的是用一种很高转速，通常大约为每分钟50000-100000转应用到一种喷射器。
背景技术
该技术领域的技术人员已知许多种类型的在高速下旋转的转筒或锥形体形式的涂覆产品喷射器装置。待涂覆的产品在转筒的内部表面上流动，并且由于离心力的作用，到达转筒的边缘，从上述转筒的边缘它被以细液滴的形式喷射。转筒通常如此成形，以便面向待涂覆物体的表面是球形凹面，经常是截锥形表面。例如，文献EP0951942介绍了一种具有一截锥形分配表面的转筒。
文献US692631介绍了一种外部带电旋转式静电装置，用于以线状物形式分散一种液体，当液体通过分散和它的更易挥发的成分蒸发而在空气中固化时，上述线状物形成若干织物纤维。由于液体受到一个电场的影响，所以各纤维是在旋转装置的外面形成，上述电场是在位于旋转装置下游的两个电极之间产生。这个文献没有涉及各种液体涂覆产品的静电喷涂。而且，由于仅靠离心力作用，旋转速度不足以喷涂液体。当液体进入其中存在电场的区域时，液体取一种薄层的形式。
该技术领域的技术人员知道，为了得到细而规整的喷射，液体散布在分配表面上直到喷涂边缘时的规整性具有特别重要的意义。尤其是，在旋转时进入转筒内部的大量空气可以在散布于分配表面上的液体薄膜上产生摩擦作用，上述摩擦作用对于散布和喷涂质量具有一种有益的影响。然而，不一定涉及旋转赋予这种大量空气，上述旋转被限制在喷射器转筒空腔的内部。
美国专利2,658,472介绍了一种喷射器圆锥体，所述喷射器圆锥体的内部具有若干朝向分配表面的液体喷射管嘴。这些管嘴的存在干扰在旋转时大量空气进入喷射器锥形体的内部。而且，上述各管嘴在离喷射器边缘一很短的距离处淀积液体，而不利于流体在从锥形体边缘喷射之前在上述分配表面上的正确散布。
发明内容
本发明提出一种旋转喷射器装置，所述旋转喷射器装置具有一种若干部件的组合，上述这些部件联合操作，以便得到一种很细的喷射，所述喷射具有极接近的液滴直径分布，同时产生一种改良的涂层外观，尤其是在一种涂料情况下。
更确切地说，本发明提供一种液体涂覆产品喷射器装置，它包括一个发散式离心偏流器，所述发散式离心偏流器具有一个喷射器边缘，并可被驱动绕一旋转轴线旋转，其特征在于：它包括一个管状套筒，所述管状套筒形成或容纳一种液体进料管；上述离心偏流器具有一个连续的分配表面，所述连续的分配表面在上述套筒和上述喷射器边缘之间延伸；这种分配表面总体上具有一种浇注漏斗的形状；及它包括用于使至少一部分上述液体在基本上是径向方向上朝上述浇注漏斗形分配表面的最里面部分偏转的装置。
可以认为，这种分配表面与喷射器转筒的空腔由于液体沉积在锥形体后面而没有注射器这一事实相结合，优化了在喷射器转筒空腔中旋转的空气对在分配表面上流动的液体薄膜的作用。这达到了当液体朝喷射器边缘移动时上述分配表面上液体(通常是涂料)层的显著变薄，和这一层的一种规整厚度。当液体朝喷射器边缘移动时液体层的变薄也可以在垂直旋转轴线的方向上，由于分配表面“喇叭”形状的原因，有助于基本分配环表面积的很大增加，这种表面积增加和与离轴线的距离有关的液体离心速度的增加相结合。
还应该注意，这种表面的喇叭形状有利于借助一种注入的液体清洗产品代替待喷射的液体进行良好的清洗。更确切地说，这个表面没有不连续性，上述不连续性可以造成待喷射的液体某些成分，尤其是某些颜料的不希望有的集聚。
正如该技术的技术人员已知的，喷射器边缘可以是一种锐边或者带缺口。可以在邻近喷射器边缘的这个表面中印上条纹或是将其在分配表面上。
在一个实施例中，在沿着上述旋转式转筒的旋转轴线所取的半剖面中分配表面的外形基本上是指数曲线。这种剖面外形也可以具有一种用一种具有快增加速率的函数表示的曲线形状，如y＝x2或y＝xn、或这种类型函数的任何线性组合、或类型y＝ax，该指数函数是一种特殊情况。所谓快速增加速率的函数指的是任何其导数随变量而增加的函数。还可以采用一种双曲线剖面作为该外形。上述各种类型曲线的线性组合同等适用。
一般，任何一种中心进料(亦即将液体轴向注入套筒)与一上述类型分配表面相结合的旋转式喷射器转筒都属于本发明的范围之内。
按照另一个有利的特点，转筒装置包括一个分配器，所述分配器安装成与套筒轴向对准，并延伸至偏流器的后面，分配器包括一个芯件和若干径向通道，上述芯件形成一个液体轴向流动的障碍物，而上述若干径向通道设置在芯件后部，以便至少使较大部分的液流导向分配表面。
附图说明
根据下面一种液体涂覆产品喷射器装置的一个实施例的说明，本发明将更好理解，并且本发明的一些优点将变得显而易见，上述实施例说明仅是作为例子并参照附图给出。
图1是一种喷射器转筒沿着图2的线段I-I所取的轴向剖面图；
图2是朝图1中箭头II方向看的视图；
图3是沿着图1的线段III-III所取的剖面图；
图4是图1的其中一部分IV的放大图。
具体实施方式
附图示出一种液体喷射器装置11，所述液体喷射器装置包括一个环形件12，上述环形件12适合于被驱动旋转并绕一主轴线X’X在一比较高的速度下旋转。该装置尤其适合于静电喷涂液体涂覆产品如涂料或清漆。环形件12主要包括一个管状轴向套筒13，所述管状轴向套筒13通过一个发散式离心偏流器14向前延伸，上述发散式离心偏流器14具有一个环形喷射器边缘15。套筒13构成或适配一个液体进料管。待喷射的液体朝前方传播直至它到达一个在套筒和喷射器边缘之间延伸的连续的分配表面18时为止。套筒13安装在一驱动装置空心轴的未端处，上述驱动装置未示出。驱动装置常规是一个压缩空气透平。在所述例子中，待喷射的液体通过一个在透平的空心轴中和在套筒中的注射器17加入。上述液体朝前方流动，并散布在上述分配表面18上。上述套筒13包括一个螺纹部分20，利用上述螺纹部分20可以将套筒13固定到透平的轴上。作为这种措施的一种可供选择的方案，它可以用磁力固定，如文献FR2805182中所述。
上述分配表面18具有一种浇注漏斗的总体形状，并且离开套筒13更确切地说离开注射器17的液体成一层薄膜分配在分配表面上，并朝喷射器边缘方向移动，在上述喷射器边缘处，液体由于离心力的作用以一种细液滴形式喷射。在一种静电喷射器装置情况下，离心偏流器14至少部分地用一种导电材料制成。上述离心偏流器14一般是在约100kV的高负电位下，而待喷漆的物体接地。
图1示意出与偏流器14电气连接的高电压源19。上述偏流器可以例如用金属制成，或者是内部用导电层覆盖。
高电场在喷射器边缘15附近的作用有助于使薄膜粉碎成许多细液滴，正象离心力的作用一样。由于它的大曲率半径，离心发散偏流器，如喇叭形偏流器的连续分布把电场集中在具有最小曲率半径的区域中，亦即集中在喷射器的边缘，更精确地说集中在液滴通过基本上是机械作用形成的地方。因此，喇叭形形状有利于所有的有助于在喷射器边缘处合适地进行液体喷射的手段，亦即一种机械效应和一种静电效应。
分配表面18的球形形状是一种浇注漏斗形状。换句话说，面向待覆盖物体的上述分配表面是一种球形凸面。分配表面在沿着旋转轴线所取的半剖面中具有一种指数曲线形状。
包括套筒和离心偏流器的环形件12适配用于使一部分液体基本上朝分配表面18最里面部分沿基本径向方向偏流的装置。在这个例子中，这是一个分配器22，所述分配器22在轴向上与套筒13对准，并且一部分延伸到偏流器14的后面。这个分配器的功能是使轴向上加入的液体偏转，以使较大部分液流射向分配表面18的最里面区域。分配器22具有一个芯件24，所述芯件24给液体的轴向流动提供一个障碍物。分配器具有若干通向芯件后部的径向通道26。芯件24具有一个环形侧表面28，所述环形侧表面28面向分配表面18最里面区域，并与该分配表面18的最里面区域保持一个距离，以便与上述表面一起限定一个使上述径向通道延伸的环形通道30。尤其是，分配器22包括一个管状环形件32，所述管状环形件32具有一个固定到轴向套筒13内部的后面安装部分34。注射器17收尾于一个喷嘴，所述喷嘴插入安装部分34的轴向空腔，同时面向芯件24的后面。各径向通道26在上述安装部分和芯件24之间通过环形件32中的三个切口形成。实际上，环形件32的这三个切口余下部分仅形成3个桥形件36，所述3个桥形件36在圆周上相互偏置120°，并将上述安装部分34联结到芯件24上。因此，在轴向上穿过套筒13注入的较大部分液体都通过环形件32，直到它撞击到芯件24的后表面上，并继续在径向上流动直到分配表面18，当液体朝前面方向行进直至喷射器边缘15时，液体散布在上述分配表面18上。
而且，偏流器的最中心部分在内部与一个环形磨损件50对齐，上述环形磨损件50与分配表面18的最里面部分形成为整体。尤其是，该环形(磨损)件的可见内部表面在不中断连续性情况下接合和延伸分配表面18。它是整体径向上在径向通道26外部并且面向径向通道26。环形磨损件可以是套装在偏流器的后部中。在这种情况下，它被设计成可定期替换。作为这种措施的一个可供选择的方案，该环形(磨损)件可以用一种十分耐磨的材料(陶瓷，硬质金属等)制成，或者至少它的面向径向通道26的内表面可以覆盖一种耐磨材料例如一氮化钛。另一种可供选择的方案是至少分配表面18的最里面部分(亦即面向径向通道26部分)覆盖一层耐磨材料。
芯件24包括4个发散通道38，上述发散通道38在该芯件的后表面和一个在上述芯件前面部分中围绕一个轴向通道40的环形对接表面39之间延伸。在各通道前面小孔外部，环形对接表面39通过一个圆表面42延伸，上述圆表面42在切向上与芯件的前表面合并。芯件包括一个第一插件44，所述第一插件44固定到分配器的前面部分中，更确切地说，固定到环形件32的前面。面向各发散通道38的小孔的环形对接面39和延伸环形对接面39的轴向通道40限定在插件44中。该阻塞件后部的圆筒形外壳容纳一个包括所述4个发散通道的第二插件46。
在上述例子中，分配器22，更具体地说环形件32是压力装配在套筒13内部，而第一插件44是压力装配在上述分配器前面部分内部。插件46是压力装配在插件44内部。作为这种措施的一种可供选择的方案，各通道38可以用插件46外表面上或上述插件外壳内表面上的若干花键代替。所有这些构件都可以用塑料或金属制造。它们的功能如下。
当液体在压力下进入注射器17时，它撞击在芯件24的后表面上，并且部分地在径向方向上偏转，以便它到达分配表面18的背面。由于离心力的作用，液体继续在这个表面上散布，同时形成一种薄膜，随着液体朝喷射器边缘前进，薄膜变得越来越薄。当液体到达喷射器边缘时，它被以细液滴形式喷射。
小部分液体进入发散通道38并撞击在环形对接面39上。液体的这种二次流动绕轴向通道40的圆表面42前进，而不朝前面方向喷射，和径向上向外在分配器的前表面上前进，直至它与沿着分配表面18流动的液体主流重新汇合。由于这种情况，分配器的前面一直用液体润湿。如果液体是涂料或清漆，则因此没有它在分配器表面上干燥的危险。另外，喷射器装置可以很容易通过注射一种清洗液代替液体涂覆产品进行清洗。
应该注意，分配器22的最大直径与喷射器边缘直径的比值可以是从5％至60％。上述比值优选的是从10％至40％。对于专门设计成静电涂布涂料的装置，喷射器边缘的直径一般为25mm-100mm。
各种变体包括用一个径向壁代替分配器22，上述径向壁安装到环形件上，并包括一个具有若干孔的环，这种配置是该技术的技术人员所已知的。
当然，本发明还包括任何液体喷射器，尤其是任何涂料或清漆喷射器，所述液体喷射器包括一种如上所述的喷射器装置。这种喷射器一般包括一个旋转式驱动系统，例如一种压缩空气透平，上述旋转式驱动系统含有喷射器装置、并适合于在轴向上将待喷射的液体注入套筒内部。喷射器一般是通过一个高压电源完成，所述高压电源将高压加到离心式偏流器14上(偏流器14是导电的，例如用金属制造)。如上所述，旋转速度可以是从每分钟50000转到每分钟100000转，并且刚才说明的装置在一很宽的速度范围内提供一种很细和很标准的喷射(在液滴尺寸上具有一小的散布)的能力很显著。尤其是，现已发现，即旋转速度低于上述速度范围，喷射仍然很好。在一种合格的喷射情况下，旋转速度可以降到每分钟20000转。也可以有利的是，提供用于将清洁空气送入分配器22内部的装置，以便空气通过环形通道30和/或通道40排出，来减少喇叭口中心处的压降，从而可以将涂覆产品部分干燥的液滴导向分配器的前表面。

Claims (23)

1.一种液体涂覆产品喷射器装置，包括一个发散式离心偏流器(14)，所述发散式离心偏流器(14)具有一个喷射器边缘(15)，并可被驱动绕一旋转轴线旋转，其特征在于：它包括一个管状套筒(13)，所述管状套筒(13)形成或者容纳一个液体进料管；所述离心偏流器(14)具有一个连续的分配表面(18)，所述分配表面(18)在所述套筒和喷射器边缘之间延伸；该分配表面总体上具有浇注漏斗形状；及它包括用于使至少一部分所述液体在基本上是径向方向上朝所述浇注漏斗形分配表面的最里面部分偏转的装置。
2.按照权利要求1所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配表面(18)在沿着所述旋转轴线所取的半剖面中具有一种基本上是指数曲线的形状。
3.按照权利要求1所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配表面在沿着所述旋转轴所取的半剖面中具有一种双曲线部分的形状。
4.按照所述权利要求中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：它包括一个分配器(22)，所述分配器(22)安装成与所述套筒(13)轴向对准，并延伸直到所述偏流器的后面，所述分配器包括一个芯件(24)和若干径向通道(26)，所述芯件(24)形成一个所述液体轴向流动的障碍物，而所述若干径向通道(26)设置在所述芯件的后面以将至少较大部分液流射向所述分配表面(18)。
5.按照权利要求4所述的分配器装置，其特征在于：所述芯件(24)具有一个环形侧表面(28)，所述环形侧表面(28)面向所述分配表面(18)并与该分配表面(18)之间有一个距离，以便与其限定一个延伸所述径向通道的环形通道(30)。
6.按照权利要求4所述的喷射器装置，其特征在于：所述芯件(24)具有若干沟道(28)，所述若干沟道(28)在芯件(24)的后表面和一个在所述芯件的前面部分围绕一个通道(40)的环形对接面(39)之间延伸。
7.按照权利要求4所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配器包括一个管状环形件(32)，所述管状环形件(32)具有一个后面安装部分(34)，所述后面安装部分(34)固定到所述套筒(13)的内部和所述芯件的后部的所述若干径向通道形成在所述环形件中。
8.按照权利要求6所述的喷射器装置，其特征在于：所述芯件包括一个第一插件(44)，所述第一插件(44)固定到所述分配器的前面部分中，并包括所述环形对接面(39)和所述通道(40)。
9.如权利要求8所述的喷射器装置，其特征在于：它包括一个在所述第一插件的后面、并包含所述若干发散通道的第二插件(46)。
10.按照权利要求9所述的喷射器装置，其特征在于：所述通道(40)是轴向通道。
11.如权利要求4所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配器(22)压力装配在所述套筒(13)内部。
12.按照权利要求8所述的喷射器装置，其特征在于：所述第一插件(44)压力装配在所述分配器前面部分内部。
13.按照权利要求8所述的喷射器装置，其特征在于：所述第二插件(46)压力装配在所述芯件内部。
14.按照权利要求1-3中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：所述偏流器的最中心部分在内部与一环形可更换的、与所述分配表面的最里面部分形成为整体的耐磨件(50)对齐。
15.按照权利要求1-3中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：所述偏流器的最中心部分在内部设置一个其内表面至少用一种耐磨材料制成的环形件。
16.按照权利要求1-3中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：至少所述分配表面的最里面部分覆盖一层耐磨材料。
17.按照权利要求4所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配器(22)的最大直径与所述喷射器边缘(15)直径的比值是5％-60％。
18.按照权利要求17所述的喷射器装置，其特征在于：所述分配器(22)的最大直径与所述喷射器边缘(15)直径的比值是10％-40％。
19.按照权利要求1-3中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：它被装备以用于静电喷涂。
20.按照权利要求5所述的喷射器装置，其特征在于：具有用于使空气在所述环形通道(30)中流通的装置。
21.按照权利要求6所述的喷射器装置，其特征在于：具有用于使空气在所述通道(40)中流通的装置。
22.按照权利要求1-3中任一项所述的喷射器装置，其特征在于：所述发散式离心偏流器(14)至少部分地用一种导电材料制造，并可连接到一个高压电源上。
23.一种用于喷涂一种液体涂覆产品的喷射器，其特征在于：它包括一种如任一所述权利要求中所述的喷射器装置。
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