CN87104313A - 低压雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种具有第一种和第二种物质各自进口孔的低压雾化喷嘴，第一种物质朝第二种物质进口孔向内供给并其方向改变约90°，第一种物质和第二种物质同时朝位于两种物质进口孔下游的出口孔向外流动。规定第一种物质围绕第二种物质进口孔以切向分速度供给。第二种物质以其以进口孔流出的分速度并垂直于第一种物质朝第二种物质供给孔流动时所处的向内的方向。

Description

本发明涉及一种利用第一种物质加速第二种物质的喷咀组件，特别是利用气体来加速胶粘剂而后从中喷出的喷咀组件。

喷咀是用来喷射或雾化液体的，并且通常分为“纯液体”喷咀和“液-气”喷咀“纯液体”喷咀利用液体本身的高压将流体喷出喷雾或雾化，而“液-气”喷咀用压力气体如压缩空气，与液流相结合，利用气体使流体加速和喷射。

现有的“液-气”喷咀都必须安装一套阀机构来间歇地隔断液流。在这种阀机构中，在阀关闭后少量的残余液体滞留在阀机构上。这些残留液体经过一段时间之后可以集结起来，并阻塞阀孔和/或反过来影响阀的开闭动作。特别是当被喷雾的液体为胶粘剂时，上述存在的问题是不利的。

众所周知的液-气喷咀的另一个缺点是，要获得液体满意的雾化得用相当大的气体流量。与这种大气体流量相关连的下游湍流将细颗粒带到大气中从而引成“过度喷雾”。这种“过度喷雾”会污染喷咀附近的大气且需要价格昂贵的清洁器和设备保养。

在要求间歇工作状况的现有喷咀的另一个缺点是，将欲喷射的液体从这种喷咀涂覆到被涂物上由于欲喷射液体雾化程度不恒定而相当的不精确。例如，在某些包装操作中要涂覆胶粘剂时，就必须拟定一个精确的不连续的胶粘剂喷出流线以免胶粘剂污染附近的表面。然而，人们总希望使胶粘剂涂覆有尽可能宽的表面区域，以具有好的效果。但要同时达到这二个目的是很难的。

现有喷咀的另一缺点是，要求高的雾化压力。利用高压雾化所需要大量的压缩空气而使价格昂贵。

现有喷咀的另一缺点是，很难将本身就不易于雾化的高粘度流体雾化，如冷态的聚乙烯醇，其粘度可达1500厘泊的数量级或更高。

现有喷咀的另一缺点是，对磨料切削加工就更为特殊，对此曾用过一段时间的陶瓷喷咀，后来因颗粒流与喷孔的撞击而产生严重的磨损就被淘汰了。

现有喷咀的又一缺点是，在空气溶胶罐中采用这些喷咀时，要达到雾化得有相当高的气体压力。从而就将推进剂的选用只能限于那些具有高蒸发压力的物质上，例如氟氯碳氢化合物。但这种推进剂非常昂贵且至少对周围环境是有污染问题。

本发明所公开的一种喷咀组件，它有一个第一进口装置、一个第二进口装置和一个出口装置。第一进口装置朝第二进口装置的向内方向提供第二种物质，第二进口装置在基本垂直于第一种物质向内方向提供第二种物质，而位于第一和第二进口装置下游的出口装置能使第一种物质和第二种物质同时喷射。

本发明所公开的另一种喷咀组件，包括有朝液体进口孔周围向内提供气体的气体进口装置、一个位于气体进口装置和液体进口孔下游的出口孔，该出口孔能使气体进口装置引入的气体和液体进口孔引入的液体同时排出。

本发明公开的从喷咀组件排放第一种和第二种物质的方法，其步骤为：在朝进口孔向内方向为第二种物质提供了第一种物质;在基本上垂直于第一种物质向内方向的方向提供了第二种物质;从位于第二种物质进口孔下游的出口孔出来的第一种物质和第二种物质则同时排出。

本发明所公开的另一种排放气体和液体的方法是在朝一个液体孔向内方向提供气体，在提供向内方向气体的同时将液体孔出来的液体排出，通过位于液体孔和所提供气体的下游出口孔将气体和液体同时排出。

现在利用下列附图只作为例子来叙述本发明的一个具体的实施例。

图1是本发明喷咀组件的纵剖视图。

图2是本发明第二个实施例的纵剖面图。

图3是沿图2线Ⅲ-Ⅲ的喷咀组件的局部横剖面图。

图4是工作状态下喷咀组件的示意图。

图5是沿图4V方向投视的简图。

图6是本发明喷咀组件的第三个实施例的平面图。

图7是本发明喷咀组件供给孔的纵剖视图，来具体说明针阀组件。

首先参照图1，其中根据本发明的喷咀组件用标号100表示。

这种在胶粘剂涂覆工艺中采用的喷咀组件100，其中引进的第一种物质是气体，引进的第二种物质是胶粘剂。

该喷咀组件100有一个胶粘剂进口或供给孔，以标号101表示，一个以标号102表示的空气进入通道和一个出口孔103穿过出口板104。胶粘剂供给孔101有一个存贮胶粘剂的容纳区域110和一个从中排出胶粘剂的圆柱形出口区域111。这可在图7中更清楚地看出。胶粘剂流量控制是通过一个位于供给孔101中的锥形针阀实现。所述的胶粘剂在图7所示的气动缸126和活塞127的作用下直线方向移动。胶粘剂不流动时，针阀125间歇地阻塞排出孔或出口区域111。

空气进入通道102（图1所示）通常以向内方向提供空气流。该空气流在供给孔101的轴105处聚集。胶粘剂进口孔101的出口区域111或排出位于出口平板104的出口孔103的上游。

现在参照喷咀组件113的第二个实施例的图2和图3。在这个实施例中，喷咀组件113有一个穿过出口板120的圆柱形出口孔114，一个位于出口孔114上游的胶粘剂进口孔121及一组空气进口通道124（图3所示）。空气进口通道124在具有与胶粘剂进口孔121的轴123径向范围相垂直并且以相切的分速度方向提供气体。该空气流的法向和切向分速度的比例可借助于如图3所示的偏心距106加以调整。

申请人认为下面对本喷咀组件的工作特性所作的说明是正确的，而且认为也是目前最完美的理解，但申请人同时要强调的是，今后的研究可以修改下面给出的说明或甚至可以不同意它，因此，申请人并不希望受今后得到的更完善资料的解释所束缚。

首先会注意到的是，该喷咀组件113（图2）主要是用来产生一种喷雾流线，使如说明现有技术部分所定义的那种“过度喷雾”的程度减少到最小，并且得到从喷咀组件100排出的胶粘剂的精确涂覆。决定喷雾流场宽度的因素之一是，要获得喷咀组件100在切向和法向空气流量的正确比例在于空气进口通道124的偏置距离106（图3）。因此，当空气向内流入通道124、围绕胶粘剂进口孔121（图2）和基本上垂直其向内流动方向并向上折转到出口孔114时，空气就产生旋流。针阀125在需要时借助于气动缸126的作动间歇式打开，胶粘剂在快速流动的空气加速度下从胶粘剂排出孔111排出，接着空气和胶粘剂以细丝132形式通过出口孔114（图4）。细丝132离开出口孔114之后便产生振荡或“波动”，而且喷丝离开出口孔114的距离愈远变得愈细。一旦细丝132在离出口孔114到某个距离处，由于表面张力的作用而被破碎成弥散的细小颗粒或雾滴133。

在这个实施例中，喷咀组件113排出的胶粘剂变成雾滴的决定因素是胶粘剂进口孔121喷出的胶粘剂或其他物质的粘度和表面张力。例如，如果该物质的粘度极低，则会在离喷咀组件113出口孔114很近的距离内就被破碎成雾滴;如果该物质的粘度极高，例为胶粘剂，则就需在离出口孔114很远的距离才被破碎成雾滴，虽然图4也预示了一种如图5那样径向空气喷雾，通过调整被涂覆物离喷咀组件113和出口孔114的距离，可以获得理想的细丝或弥散雾滴的喷雾流场。

再参照图4小结一下喷咀一般的工作特性;由胶粘剂进口孔121供给的胶粘剂130依靠向内方向的空气流131同其周围紧密接触，这种动力附着以及围绕胶粘剂的空气成90°或垂直方向的改变使胶粘剂形成喷丝132。当喷丝离开出口孔114时，其平均振幅随着运动增加，直到最终破碎成雾滴133为止。

另一个影响喷丝破碎成雾滴时离出口孔114的距离远近的因素是供气量的增减。如果通过空气进口通道124供给的供气量增加，则喷丝132（如图4所示）偏折成一个较宽的喷雾流场，而且喷丝离出口孔114和出口板104的雾化距离会减小。当空气量增加到某一值和偏置距离在某一位置时，喷咀组件100将达到其最佳的喷雾流场，这种最佳喷雾流场当然有赖于所要喷雾的物质和所要求的被涂覆物的喷雾流场。

影响喷咀效率的另一个因素是离开出口孔114时液流的雷诺数。对于完全层流，细丝之振荡最小，因为这种液流不利于产生振荡。当流动是完全湍流时，在流动的边界处会产生极小的涡旋和振荡，然而这种流动的混乱对主流本身无实质性影响。但处于过渡区域的流动，其雷诺数通常使液流介于层流和湍流之间，使流动具有稍大的振荡和涡旋。在这个区域，这种振动和涡旋将影响流动的特性。由于从出口孔114喷出的液流具有雷诺数为10000左右的流速，流动特性为最佳，因为这时雷诺数处于上面提到的完全层流和完全湍流之间的过渡区域。因此，喷咀在这个区域工作最好。

在具体应用中，要获得最理想的和最有效的流速还将涉及其它各种因素。然而，参照图4要形成有效的雾滴涂覆以下具体参数证明是满意的：

气/液质量流量之比大于或等于1，

在出口孔114中的雷诺数约为10000，

胶粘剂供给孔121上方的出口板104的高度约为出口孔114的直径的1/4，

喷丝的振荡频率为200～4000赫芝之间，频率越高，雾化越细。不过应该避免频率过高，因为这样喷雾太细，从而沾染出口板120。

到目前为止，对喷咀来说，其具体参数都已取得了令人满意的值。当希望获得有效的胶粘剂喷丝涂覆时，上面所列的参数除作如下变动外，其它均可引用：

气-液质量流量比约为0.2。

由于空气进口通道124以一定的偏置距离向内提供空气，从而使空气会在胶粘剂进口121处之前产生了一定大小的旋流，该旋流的频率应该约等于喷咀的实际频率。该频率是通过实验获得，也可由下列方程进行近似的理论计算：

F＝ (mN)/(2π（1-N）) Pd² $\sqrt{g}$

其中：

m为空气质量流量，

N为胶粘剂速度与空气速度之比，

P为空气密度，

d为出口平板出口孔直径，

S为空气通道宽度（长度方向参看图6所示），其假定等于d，

g为数值因子，其数量级为1，代表孔摩擦系数。

在进行的实验中，胶粘剂为NACAN    1557（商标名称），其粘度达到1500厘泊。当胶粘剂流量为0.83克/秒时，获得了满意的效果。这时被涂覆物放在离喷咀1英寸远的地方，并相对喷咀以2英寸/秒的速度移动，供给的空气量为9.0升/分，偏置距离为0.04英寸（如图3所示）。

现在参照图6来说明本发明的另一实施例。在这个实施例中，空气沿着矩形管136的长度方向流动，并从围绕胶粘剂供给孔115两端聚集。胶粘剂供给孔115处于最终出口孔137的上游。空气撞击在喷出的胶粘剂上，并在所需方向转90°，最后从出口孔137喷出。

在涂覆胶粘剂用的喷咀组件的具体实施例中考虑了许多改型。例如，用上述喷咀组件做实验时发现利用高压空气推进成颗粒状磨料涂覆于被涂覆物上时具有磨削的良好效果。这种研磨颗粒通过粘附或低压孔121喷出，并可由向内流动方向的空气控制。这种控制可达到如此的程度以致于研磨颗粒穿过出口板104的出口孔114时，与孔几乎无实质性的接触。因此，这就增加了喷咀组件的寿命，其原因是喷出的研磨颗粒使喷咀出口孔与它摩擦时变光，从而减少了磨损。如果不用空气作推进剂，当然也可用水作为推进剂。

喷咀组件的另一个用途是用于空气溶胶罐中。在这种情况下，喷咀的高效率使其可以在低气压下工作，故在安全和投资方面都带来显著的好处。

各种物质需要以各自之压力供给喷咀，这样做也是极为有利的。例如，如向喷咀提供两种物质，则一种以高压供入，另一种以低压供入为好。因为这种压力差特别相对于喷咀内所采用具体物质具有改变喷咀出口特性的潜力，

在描述了本发明特定的实施例及某些改进的同时，应认为这种实施例及这种改进仅仅是为了说明本发明实质性技术内容的特征，并非限制本发明的范围。本技术领域的熟练技术人员所能作出的许多改进都应该属于由权利要求限定的本发明的构思和范围之内。

Claims (21)

1、一种喷咀组件，它有一个第一进口装置、一个第二进口装置和一个出口装置，第一进口装置朝第二进口装置的向内方向提供第一种物质，第二进口装置在基本垂直于第一种物质向内方向提供第二种物质，位于第一和第二进口装置下游的出口装置能使第一种物质和第二种物质同时喷射。

2、根据权利要求1的喷咀组件，其中第一种物质为空气，第二种物质为胶粘剂。

3、根据权利要求1的喷咀组件，其中第二种物质为研磨的微粒，第一种物质为空气。

4、根据权利要求1的喷咀组件，其中第一种物质是向内基本上围绕第二进口装置的周围。

5、根据权利要求1的喷咀组件，其中第一种物质是绕第二进口装置径向向内方向提供。

6、一种喷咀组件，它有朝液体进口孔周围向内提供气体的气体进口装置，一个位于气体进口装置和液体进口孔下游的出口孔，该出口孔能把气体进口装置出来的气体和液体进口孔出来的液体同时排出。

7、根据权利要求6的喷咀组件，其中出口孔将气体和液体在基本上垂直于向内提供气体的方向排出。

8、根据权利要求7的喷咀组件，其中气体进口装置至少有一个定向的气体进口孔，以便在与液体进口孔轴偏置的方向提供气体。

9、根据权利要求7的喷咀组件，其中液体从出口孔呈间歇式排出。

10、根据权利要求6的喷咀组件，其中液体为胶粘剂，气体为空气。

11、一种从喷咀组件中排出第一种物质和第二种物质的方法，它由下列步骤组成：朝第二种物质的进口孔向内方向供给第一种物质;在与第一种物质向内方向基本垂直的方向供给第二种物质;同时将位于第二种物质进口孔下游的出口孔引出的第一和第二种物质排出。

12、根据权利要求11的方法，其中第一种物质的分速度与从进口孔轴延伸的径向相切。

13、根据权利要求12的方法，其中第一种物质为空气，第二种物质为胶粘剂。

14、一种排放气体和液的方法，其步骤是朝液体孔向内方向供给气体;在供给向内方向的气体的同时从液体孔排出液体;通过位于液体孔和气体供给孔下游的出口孔将液体和气体同时排出。

15、根据权利要求8的方法，其中气体从出口孔排出之前与液体接触。

16、根据权利要求9的方法，其中还包括将具有切向分速度且与径向向内供给的气体速度垂直的气体供到液体孔的周围。

17、根据权利要求8的方法，其中气体从第一方向供给到液体孔的周围并在基本上垂直于第一方向的第二方向从出口孔排出。

18、根据权利要求7的方法，其中气体从第一方向供给到液体孔的周围并在基本上垂直于第一方向的第二方向从出口孔排出。

19、根据权利要求1的喷咀组件，其中第一进口装置处于高压状态，第二进口装置处于低压状态。

20、根据权利要求11的方法，其中第一种物质以高压状态供给，第二种物质以低压状态供给。

21、根据权利要求14的方法，其中气体以高压状态供给。

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