CN101479047B - 流体雾化系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一些实施例，一种系统包括喷涂装置(12)，所述喷涂装置(12)具有通到流体出口(416)的流体通道、通到空气出口(414，418，420，422)的朝向所述流体出口(416)下游喷射区域定向的空气通道和布置在所述流体通道中与所述流体出口(416)相邻的组件(400)。所述组件(400)包括无螺纹枢轴(502)，所述无螺纹枢轴(502)通常以同中心方式无螺纹装配到套管(500)中。所述组件(400)还包括在所述无螺纹枢轴(502)和所述套管(500)之间的通常环状通道(520)和与所述通常环状通道(520)连接的通道。所述通常环状通道(520)还具有沿所述流体通道纵向交替增加(584)和减小(586)的横截面积。

Description

流体雾化系统和方法
相关申请的交叉引用
这是2004年6月30日递交的申请号10/880，653的部分接续申请。
技术领域
本技术总体涉及喷涂系统，更具体地，涉及工业喷涂系统。本技术特别提供一种系统和方法，用于通过内部引起流体破碎改进喷涂装置中的雾化。
背景技术
喷涂装置用于给各种产品类型和材料，例如木材和金属进行喷涂。用于每一种不同工业应用的喷涂流体可具有截然不同的流体特性和期望的涂层性能。例如，木材涂层流体/着色剂通常为粘性流体，其可具有遍布流体/着色剂的大量的微粒/带状物。现有的喷涂装置，例如空气雾化喷枪通常不能破碎前述的微粒/带状物。形成的喷涂层具有不期望的不一致的外观，所述不一致的外观可具有在纹理、颜色和整体外观中呈杂色和各种其他不一致性的特征。在例如低于10psi的相对低气压下操作的空气雾化喷枪中，前述涂层不一致性特别明显。
发明内容
根据一些实施例，一种系统包括喷涂装置，所述喷涂装置具有通到流体出口的流体通道、通到空气出口朝向所述流体出口下游的喷涂区域定向的空气通道和布置在所述流体通道中与所述流体出口相邻的组件。所述组件包括通常以同中心方式无螺纹装配到套管中的无螺纹枢轴。所述组件还包括在所述无螺纹枢轴和套管之间的通常环状通道和与通常环状通道连接的通道。所述通常环状通道还具有沿流体路径纵向交替增加和减小的横截面积。
附图说明
本发明的前述和其他优点和特征将通过阅读下面的详细说明和参照附图而变得显而易见，附图中：
图1是示出根据本技术一些实施例的示例性喷涂系统的图解；
图2是示出根据本技术一些实施例的示例性喷涂工艺的流程图；
图3是根据本技术一些实施例的示例性喷涂装置的侧剖视图；
图4是根据本技术一些实施例的图3喷涂装置的示例性喷嘴组件的局部剖视图；
图5是根据本技术一些实施例的图4喷嘴组件的示例性流体输送端部组件的剖视图；
图6是根据本技术一些实施例的具有多个螺旋状流体通道的图5的流体输送端部组件的可替代枢轴的剖视图；
图7是根据本技术一些实施例的图6的可替代枢轴的主视图；
图8是根据本技术一些实施例的具有可替代喷嘴组件的喷涂装置的侧剖视图；
图9是图8的喷涂装置的局部侧剖视图，进一步示出根据本技术一些实施例的具有流体端部输送组件的可替代喷嘴组件；
图10是根据本技术一些实施例的图9的喷嘴组件的可替代流体端部输送组件的局部侧剖视图；
图11是根据本技术一些实施例的布置在图8-10的流体端部输送组件套管内的示例性枢轴的剖视端视图；
图12是根据本技术一些实施例的图11的枢轴剖视端视图；
图13是根据本技术一些实施例的图8-12中示出的枢轴的侧视图；和
图14是根据本技术一些实施例的图10的流体端部输送组件的分解侧剖视图。
具体实施方式
根据下面的详细讨论，本技术通过经过喷涂装置的流体的内部引入的破碎提供了一种用于涂层和其他喷射应用的精细喷涂。该内部破碎通过使流体经过一个或多个变化的几何通道实现，所述变化的几何通道包括急转弯、突然扩张或收缩或其他混合引导流动路径。例如，喷涂装置的一些实施例可具有流体输送端部组件，其具有围绕枢轴布置来形成会聚流动路径的套管。该会聚流动路径延伸到喷涂装置的喷射形成出口。因而，会聚流动路径加速流体流动，由此在喷射形成出口增强流体雾化。例如，提高的流体速度可引起涡旋脱落、流体雾化、液滴分布和均匀性等。而且，流体输送端部组件的一些实施例具有螺旋状通道，用于在喷涂装置的喷射形成出口处引起流出流体的旋转。因而，喷射表现为旋转运动，这进一步增强喷射。例如，枢轴和/或套管可具有多个螺旋状通道，所述螺旋状通道可具有各种角度、尺寸等。本技术还可通过改变流体速度、会聚角度和旋转以及喷涂装置的其他特性优化前述流体破碎和雾化。
图1是示出示例性喷涂系统10的流程图，喷涂系统10包括用于将期望涂层涂敷到目标物体14的喷涂装置12。示出的喷涂装置12可包括空气雾化器、旋转雾化器、静电雾化器或任何其他适当的喷射形成机构。如在下面参照附图4-7进一步详细讨论的，喷涂装置12还具有根据本技术一些实施例的独特的流体输送端部组件204。喷涂装置12可连接到例如流体供给16、空气供给18和控制系统20等各种供给和控制系统。控制系统20有助于流体和空气供给16和18的控制，并且确保喷涂装置12在目标物体14上提供可接受质量的喷涂。例如，控制系统20可包括雾化控制器22、定位控制器24、流体供给控制器26、空气供给控制器28、计算机系统30和用户界面32。
控制系统20也可连接到一个或多个定位机构34和36。例如，定位机构34有助于目标物体14相对于喷涂装置12移动。定位机构36连接到喷涂装置12，以使喷涂装置12可相对于目标物体14移动。而且，系统10可包括多个连接到定位机构36的喷涂装置12，由此提供目标物体14的改进的覆盖。因此，喷涂系统10可在目标物体上提供计算机控制的涂层流体混合物、流体和空气流速率和喷射模式/覆盖。根据具体应用，定位机构34和36可包括机械臂、传送带和其他适当的定位机构。
图2是用于给目标物体14涂敷期望喷涂的示例性喷涂工艺100的流程图。如所示出，工艺100通过确认用于涂敷期望流体的目标物体14(框102)开始。然后工艺100通过进行选择用于涂敷目标物体14的喷涂表面的期望流体40(框104)而继续。用户然后可进行设定用于确认的目标物体14和所选的流体40的喷涂装置12(框106)。当用户使用喷涂装置12时，工艺100然后进行形成所选流体40的雾化喷射(框108)。用户然后可在目标物体14的期望表面上涂敷雾化喷射涂层(框110)。工艺100然后进行固化/干燥在期望表面上涂敷的涂层(框112)。如果在询问框114处用户期望所选流体40的更多的涂层，则工艺100继续进行，经过框108、110和112来提供所选流体40的另一个涂层。如果在询问框114处用户不期望所选流体的更多的涂层，则工艺100进行询问框116来由用户确定是否需要新的流体涂层。如果在询问框116处用户需要新的流体涂层，则工艺100继续进行，经过框104-114，使用新的选择流体来进行喷射涂敷。如果在询问框116处用户不需要新的流体涂层，则工艺100在框118处结束。
图3是示出喷涂装置12的示例性实施例的侧剖视图。如所示出，喷涂装置12包括连接到主体202的喷嘴组件200。喷嘴组件200包括流体输送端部组件204，其可以可拆卸地插入主体202的接收孔206内。例如，多个不同类型的喷涂装置可构造成容纳并且使用流体输送端部组件204。喷嘴组件200还包括连接到流体输送端部组件204的喷射形成组件208。喷射形成组件208可包括多种喷射形成机构，例如空气、旋转和静电雾化机构。但是，示出的喷射形成组件208包括空气雾化盖210，其通过固定螺母212可拆卸地固定到主体202。空气雾化盖210包括多种空气雾化孔，例如围绕来自流体输送端部组件204的流体端部出口216布置的中心雾化孔214。空气雾化盖210还可具有一个或多个喷射成型孔，例如喷射成型孔218、220、222和224，其迫使喷射形成期望的喷射模式(例如平直喷射)。喷射形成组件208还可包括多种其他雾化机构，以提供期望的喷射模式和液滴分布。
喷涂装置12的主体202包括多种用于喷嘴组件200的控制和供给机构。如所示出，主体202包括流体输送组件226，流体输送组件226具有从流体入口连接器230延伸到流体输送端部组件204的流体通道228。流体输送组件226还包括流体阀组件232，用于控制流经流体通道228并且流到流体输送端部组件204的流体。示出的流体阀组件232具有针阀234，其在流体输送端部组件204和流体阀调节器236之间可移动地延伸通过主体202。流体阀调节器236旋转地可调节抵靠布置在针阀234后部240和流体阀调节器236的内部242之间的弹簧238。针阀234还连接到扳机244，以当扳机244围绕枢轴接头246逆时针旋转时使针阀234可向内远离流体输送端部组件204移动。但是，可使用在本技术范围内的任何适当的向里或向外可打开的阀组件。流体阀组件232还可包括多种衬垫和密封组件，例如布置在针阀234和主体202之间的衬垫组件248。
空气供给组件250也布置在主体202中，以在喷射形成组件208处有助于雾化。示出的空气供给组件250从空气入口连接器252经过空气通道254和256延伸到空气雾化盖210。空气供给组件250还包括多种密封组件、空气阀组件和空气阀调节器，用于保持和调节经过喷涂装置12的气压和气流。例如，示出的空气供给组件250包括连接到扳机244的空气阀组件258，以使扳机244围绕枢轴接头246的旋转打开空气阀组件258，来使空气从空气通道254流到空气通道256。空气供给组件250还包括连接到针262的空气阀调节器260，以使针262通过空气阀调节器260的旋转可移动，来调节流到空气雾化盖210的气流。如所示出，扳机244连接到流体阀组件232和空气阀组件258，以当扳机244朝向主体202的手柄264拉动时，使流体和空气同时流到喷嘴组件200。一旦接合，喷涂装置12产生具有期望喷射模式和液滴分布的雾化喷射。而且，示出的喷涂装置12仅为本技术的示例性装置。任何适当的喷射装置类型或结构可受益于本技术的独特的流体混合、微粒破碎和精细雾化方面。
图4是根据本技术一些实施例的图3喷涂装置12的喷嘴组件200的局部剖视图。如所示出，空气供给组件250的针262和流体阀组件232的针阀234都是打开的，以使空气和流体如箭头所示经过喷嘴组件200。首先转到空气供给组件250，空气如箭头270所示流经围绕针262的空气通道256。然后空气从主体202如箭头274所示流动并且流入空气雾化盖210中的中心空气通道272中。中心空气通道272接着分裂为外和内空气通道276和278，以使空气分别如箭头280和282所示流动。外通道276于是与喷射成型孔218、220、222和224连接，以使空气向内朝向喷嘴组件200的纵轴284流动。这些喷射成型气流由箭头286、288、290和292示出。内通道278围绕流体输送端部组件204，并且延伸到中心雾化孔214，中心雾化孔214与流体输送端部组件204的流体端部出口216相邻设置。这些中心雾化孔214向里朝向纵轴284喷射空气雾化流，如箭头294所示。这些空气流286、288、290、292和294全部朝向从流体输送端部组件204的流体端部出口216喷射的流体流344定向。在操作中，这些空气流286、288、290、292和294有助于流体雾化形成喷射，并且还有助于将喷射成型为期望模式(例如平直、矩形、椭圆形等)。
转到喷嘴组件200中的流体流，流体输送端部组件204包括围绕中心部件或枢轴302布置的环状壳体或套管300，如图4和5所示。示出的枢轴302包括中心流体通道或预备室304，其通到一个或多个限制通道或供给孔306。这些供给孔306可具有多种几何形状、角度、数量和结构(例如对称或不对称)，以调节流经流体输送端部组件204的流体的速度、方向和流速。例如，在一些实施例中，枢轴302可包括围绕喷嘴组件200的纵轴284对称布置的六个供给孔306。在操作中，当针阀234打开时，期望的流体(例如油漆)流经围绕流体阀组件232的针阀234的流体通道228，如由箭头308所示。流体于是流入枢轴302的中心流体通道或预备室304，如由箭头310所示。如由箭头312所示，供给孔306于是将流体流从预备室304导向到第二室或喉314。
示出的图4和5的喉314布置在套管300和枢轴302之间。在示出的实施例中，喉314的几何形状基本上朝向流体输送端部组件204的流体端部出口216发散或会聚。操作中，这些发散或会聚的流体通道在由空气雾化盖210的空气孔214、218、220、222和224初步空气雾化之前引起流体混合和破碎。例如，连续的发散和会聚流动通道可引起流体流中速度的变化，由此导致流体混合、搅动和流体中微粒的破碎。
在图4和5的示出实施例中，喉314的发散和会聚几何形状由枢轴302和由套管300形成。示出的套管300形成喉314的外边界。例如，示出的套管300包括第一环状内部316、第二环状内部318和从第一环状内部316到第二环状内部318向里倾斜的会聚内部320。因而，第一环状内部316比第二环状内部318具有相对较大的直径。在可替代实施例中，套管内部316、318和320中的一个或多个可具有非圆形几何形状(例如方形、多边形等)。而且，套管内部316、318和320的一些实施例可具有非环状几何形状，例如多个单独的通道而不是单个环状几何形状。
示出的枢轴302形成喉314的内边界。如所示出，枢轴302的前部或端部322包括环状部324、发散环状部或圆锥形端部326和从环状部324，280向圆锥形端部326延伸的会聚环状部328。换句话说，参照纵轴284，环状部324具有基本上恒定的直径，圆锥形端部326从纵轴284朝向流体端部出口216向外倾斜，并且会聚环状部328从环状部324到圆锥形端部326向里倾斜。而且，枢轴302的端部322的其他实施例可具有多种恒定的、向里倾斜或向外倾斜部，其形成喉314的内边界。
如图4和5中所装配的，套管300和枢轴302具有围绕枢轴部分324、328和326的套管内部316、320和318，由此分别形成环形通道330，显著限制/非限制通道332和334，和逐渐会聚的环状通道336。换句话说，环状通道330具有相对恒定的过水面积，这在一些实施例中较大于预备室304的过水面积。接下来，限制通道332突然会聚或减小过水面积，其中枢轴部分328的前端与套管内部320的后端会合。接下来，枢轴部分328相对于套管内部318扩张或增加过水面积。最后，枢轴部分326相对于套管内部318收缩或减小过水面积。作为这些过水面积的增加和减小的好处，流体输送端部组件204使流体流速减小或增加，而且还突然或逐渐改变流体流动方向。因此，流体输送端部组件214增强流体混合和流体破碎(例如更粘的流体或微粒)，并且可引起湍流。
关于经过喉314的流体流，示出的箭头338、340和342分别标示经过环形通道330、经过显著限制/非限制通道332和334并且经过逐渐会聚的环形通道336的流体流动路径。在流体端部出口216处，流体流出，以形成由箭头344所示的层状或圆锥形流体。同时，来自空气盖210的气流286、288、290、292和294与流体层或圆锥344重叠，由此雾化流体，并且使期望的喷射形成成型。另外，如图5中所示，枢轴302的端部346以距离348延伸出流体端部出口216，这有利地造成涡旋脱落来进一步增强流体破碎和雾化。而且，在流体端部出口216处，由于喉314的逐渐会聚的环状通道336造成的增加的流速进一步增加流出流体344和环境空气之间的速度差。该增加的速度进一步增强涡旋脱落，并且还显著减少进入流体输送端部组件204的回流。
图6和7示出根据本技术一些实施例的具有可替代端部350的枢轴302。首先转到图6，枢轴302的剖视图示出根据本技术一些实施例的具有多个螺旋状流体通道352的可替代端部350。如所示出，螺旋状流体通道352围绕圆锥形端部326布置。操作中，这些螺旋状流体通道352引起经过会聚环状通道336的会聚/加速流体流的旋转运动或涡旋流体流。当流体输送端部组件204在流体端部出口216处喷射该流体时(参见图4和5)，这些螺旋状流体通道352使喷射表现出旋转或涡旋运动，由此增强流体雾化、混合和液滴分布及均匀性。这些螺旋状流体通道352可具有在本技术范围内的任何适当的角度、几何形状、结构和方向。例如，螺旋状流体通道352的一些实施例可包括四个、六个、八个或十个对称通道，其可具有15、30、45或60度的角度。图7是具有八个螺旋状流体通道352的图6的枢轴部分350的一个实施例的前视图，其中，通道352具有矩形横截面。另外，螺旋状流体通道的一些实施例可沿枢轴端部350的其他部分324和328延伸。而且，可替代实施例可具有布置在套管内部316、318和320中的一个或多个上的螺旋状通道。
图8是示出喷涂装置12的示例性实施例的侧剖视图。如所示出，喷涂装置12包括连接到主体402的喷嘴组件400。喷嘴组件400包括流体输送端部组件404，其可以可拆卸地插入主体402的接收孔406内。例如，多个不同类型的喷涂装置可构造用于容纳并且使用流体输送端部组件404。如在下面详细讨论的，示出的流体输送端部组件404相当大地改善了部件(例如套管500和枢轴502)之间的同心度，由此提供改善从喷涂装置12下游形成的喷射均匀性的基本上对称的环状流。例如，如下面参照图9-14讨论的，套管500和枢轴502可压装在一起而无需螺纹，由此降低或通常消除套管500和枢轴502之间不对称或非同心关系的可能性。换句话说，枢轴502可描述为无螺纹或没有任何用于安装到套管502或其他部件的螺纹。因而，枢轴502可仅通过压装接合固定在套管500中。在示出的实施例中，枢轴502还可完全包含在套管500的边界内。换句话说，枢轴502不沿纵向延伸到套管500外部。另外，如下面所讨论的，枢轴502可包括用于促进内部流体混合、破碎和旋转的倾斜通道或供给孔506。最后，示出的喷嘴组件400可使用较少的空气来雾化从流体输送端部组件404流出的通常环状或圆锥状的流体流。
喷嘴组件400还包括连接到流体输送端部组件404的喷射形成组件408。喷射形成组件408可包括多种喷射形成机构，例如空气、旋转和静电雾化机构。但是，示出的喷射形成组件408包括空气雾化盖410，其通过固定螺母412可拆卸地固定到主体402。空气雾化盖410包括多种空气雾化孔，例如围绕来自流体输送端部组件404的流体端部出口416布置的中心雾化孔414。空气雾化盖410也可具有一个或多个喷射成型孔，例如喷射成型孔418、420和422，其迫使喷射形成期望喷射模式(例如平直喷射)。喷射形成组件408也可包括多种其他雾化机构来提供期望的喷射模式和液滴分布。
喷涂装置12的主体402包括多种用于喷嘴组件400的控制和供给机构。如所示出，主体402包括流体输送组件426，流体输送组件426具有从流体入口连接器430延伸到流体输送端部组件404的流体通道428。流体输送组件426还包括流体阀组件432，用于控制经过流体通道428并且到达流体输送端部组件404的流体流。示出的流体阀组件432具有在流体输送端部组件404和流体阀调节器436之间可移动通过主体402延伸的针阀434。流体阀调节器436可旋转地调节抵靠布置在针阀434后部440和流体阀调节器436内部442之间的弹簧438。针阀434还连接到扳机444，以当扳机444围绕枢轴接头446逆时针旋转时，使针阀434可向里远离流体输送端部组件404移动。但是可使用在本技术范围内的任何适当的向里或向外可打开的阀组件。流体阀组件432还可包括多种衬垫和密封组件，例如布置在针阀434和主体402之间的衬垫组件448。
空气供给组件450也布置在主体402中，来在喷射形成组件408处有助于雾化。示出的空气供给组件450从空气入口连接器452经过空气通道454和456延伸到空气雾化盖410。空气供给组件450还包括多种密封组件、空气阀组件和空气阀调节器，用于保持和调节经过喷涂装置12的气压和气流。例如，示出的空气供给组件450包括连接到扳机444的空气阀组件458，以使扳机444围绕枢轴接头446的旋转打开空气阀组件458，来使气流从空气通道454流到空气通道456。在示出的实施例中，空气阀组件458围绕流体阀组件432的一部分同中心布置。空气供给组件450还包括连接到针462的空气阀调节器460，以使针462通过空气阀调节器460的旋转可移动来调节到空气雾化盖410的气流。如所示出，扳机444连接到流体阀组件432和空气阀组件458，以当扳机444朝向主体402的把手464拉动时，使流体和空气同时流到喷嘴组件400。当使用时，喷涂装置12产生具有期望喷射模式和流体分布的雾化喷射。而且，示出的喷涂装置12仅为本技术的示例性装置。喷涂装置的任何适当类型或结构可受益于本技术的独特的流体混合、微粒破碎和精细雾化方面。
图9是根据本技术一些实施例的图8喷涂装置12的喷嘴组件400的局部剖视图。如所示出，空气供给组件450的针462和流体阀组件432的针阀434都打开，以使空气和流体如箭头所示经过喷嘴组件400。首先转到空气供给组件450，空气如箭头470所示流经围绕针462的空气通道456。然后空气如箭头474所示从主体402流动并且流入空气雾化盖410中的中心空气通道472中。接着中心空气通道472分裂为外和内空气通道476和478，以使空气分别如箭头480和482所示流动。外通道476然后与喷射成型孔418、420和422连接，以使空气朝向喷嘴组件400的纵轴484向里流动。这些喷射成型气流由箭头486、488和490示出。内通道478围绕流体输送端部组件404并且延伸到中心雾化孔414，中心雾化孔414与流体输送端部组件404的流体端部出口416相邻设置。这些中心雾化孔414相对于纵轴484沿通常平行方向喷射空气雾化流，如由箭头494所示。但是在一些实施例中，来自孔414的空气雾化流可相对于纵轴48沿通常向外倾斜方向延伸。这些气流486、488、490和494都朝向从流体输送端部组件404的流体端部出口416喷射的流体流定向。在操作中，这些空气流486、488、490和494有助于流体雾化来形成喷射，并且也有助于将喷射成型为期望模式(例如平直、矩形、椭圆形等)。
转到喷嘴组件400中的流体流，流体输送端部组件404包括围绕中心部件或枢轴502布置的环状外壳或套管500。如在下面详细讨论的，套管500和枢轴502可连接在一起而无需任何螺纹，例如以通常同中心结构通过将枢轴502压装或引导到套管500中。而且，枢轴502可描述为无螺纹枢轴或不具有螺纹的枢轴。枢轴502还可以至少基本上或全部包含在套管500的边界中。另外，示出的环状外壳或套管500和中心部件或枢轴402都部分围绕或同中心围绕内环形部件或喷嘴503的一部分布置。例如，套管500可螺纹安装到喷嘴503，或可选地压装、闩锁或通常可拆卸连接到喷嘴503。因而，套管500和枢轴502可从喷嘴503拆卸，用于维修、更换、检修等。假设套管500和枢轴502的尺寸相对小，则该可拆卸性特别有用，因为喷嘴503和很多其他较大的部件可保留在装置12中，同时检修或更换套管500和枢轴502。示出的枢轴502包括中心通道或接收孔504，其通到一个或多个限制通道或供给孔506(例如四个孔)。这些供给孔506可具有多种几何形状、角度、数量和结构(例如对称或不对称)，以调节流经流体输送端部组件404的流体的速度、方向和流速。例如，在一些实施例中，枢轴502可包括围绕喷嘴组件400的纵轴484对称布置的两个、三个、四个、五个、六个或更多供给孔506。
操作中，当针阀434打开时，期望的流体(例如油漆)流经围绕流体阀组件432的针阀434的流体通道428，如由箭头508所示。因而，流体流经通到枢轴502和套管500的喷嘴503。然后流体流入枢轴502的中心通道或接收孔504，如由箭头510所示。在该区域处，流体流分裂到供给孔506中。在示出的实施例中，喷嘴503的端部512延伸到枢轴502的接收孔504内。在端部512中，喷嘴503包括流体通道514(例如四个通道)，其通常将流体流引导或导向到布置在枢轴502中的供给孔(例如四个孔)。更具体地，供给孔506和流体通道514可通过枢轴502和喷嘴503的端部512之间的空隙或环状间隙518流体连接在一起。因此，流体流经流体通道514、流经环状间隙518、流经供给孔506并且进入喉或通常环状室520，如由箭头522所示。然后流体从供给孔506流经通常环状室520到流体端部出口416，如由箭头524所示。最后，流体从流体端部输送组件404的通常环状室520排出，如由箭头530所示。
如在下面进一步详细讨论的，示出的图9的喉或通常环状室520在套管500和枢轴502之间具有变化的几何形状。在示出的实施例中，喉520的几何形状基本上朝向流体输送端部组件404的流体端部出口416发散和会聚。操作中，这些发散和会聚流动通道在由空气雾化盖410的气孔414、418、420和422的初步空气雾化之前引发流体混合和破碎。例如，连续的发散和会聚流动通道可在流体流中引起速度变化，由此引起流体混合、湍流和流体中微粒的破碎。
图10是图8和9中示出的流体输送端部组件404的一个实施例的剖视图，进一步示出在环状外壳或套管500、中心部件或枢轴502和喷嘴503之间的几何形状、界面和通常流动模式。如所示出，喷嘴503包括后连接部540、中间部542、布置在中间部542中的空气通道544、突出环状部件或法兰部546、布置在法兰部546中的凹部548、前突出部或会聚喷头550和端部512。会聚喷头550还包括螺纹外部552、锥形外部或圆锥形表面界面554、环形端部556和端部512的通常圆柱状表面558。另外，喷嘴502的内部包括第一内部或通常圆柱状通道560、第二内部或通常锥形或圆锥形阀界面562和第三内部或通常圆柱状流体分布室564。如上面所讨论的，喷嘴503还包括从端部512内的流体分布室464向外延伸的侧向或径向通道514。在示出的实施例中，套管500和枢轴502彼此接合，并且与喷嘴503的部分接合。具体地，套管500螺纹或楔入连接到喷嘴503的会聚喷头550。枢轴502围绕喷嘴503的端部512布置，并且通常以同中心、对称或位于中心的方式装配在套管500内。
如图10中所示，套管500包括第一内部或螺纹喷嘴界面564、第二内部或通常锥形内表面566和第三内部或通常圆柱状通道568。在示出的实施例中，套管500可通过与围绕会聚喷头550的螺纹外部552的螺纹喷嘴界面564螺纹结合连接到喷嘴503。最后，套管500和喷嘴503之间的螺纹接合迫使套管500的锥形内表面566楔接会聚喷头550的圆锥形表面界面554。在一些实施例中，枢轴502可在套管500与喷嘴503装配之前或之后插入。
示出的枢轴502包括第一外部或通常圆柱状外表面570、第二外部或会聚外表面572和第三外部或发散外表面574。另外，示出的圆柱状外表面570可包括横跨供给孔506并且通到会聚外表面572的一个或多个凹部或槽576。在示出的实施例中，槽576还在枢轴502的第一端或内侧580保留有通常完整的环形法兰部578。另外，枢轴502可压装到没有任何螺纹的套管500的圆柱状通道568内。以这种方式，枢轴502通常位于套管500的中心，由此在枢轴502和环形外壳或套管500之间形成基本上或完全对称的流动通道。换句话说，套管500和枢轴502通常连接在一起，而没有由公和母螺纹之间的旋转接合造成的任何偏心。而且，枢轴502可在将套管500连接到喷嘴503之前或之后沿纵向压装到环形外壳或套管500内。可知道，喷嘴503和支撑枢轴502的套管500之间的螺纹连接能够使从喷嘴503和其他大型或复杂部件分离的套管500和枢轴502易于进入、拆卸、检修、维修和装箱。
在图10的示出的实施例中，套管500、枢轴502和喷嘴503的内和外几何形状形成多个收缩通道、会聚通道和发散通道，构造用于在由箭头530所示的流体喷射之前增加流体混合、破碎和通常的湍流。以该方式，流体变得更均匀，例如通过破碎微粒、块或其他不期望的流体特性(例如油漆或涂层材料)。例如，喷嘴503通常收缩或会聚经过从圆柱状通道560延伸到流体分布室564的圆锥形阀界面562的由箭头582所示的流体流。
然后喷嘴503进一步收缩从流体分布室564进入通道514内的流体流。而且，通道514沿相对于轴484通常径向向外方向定向。在一些实施例中，通道514可相对于轴484沿通常下游方向或可选地沿通常上游方向倾斜。而且，通道514的一些实施例可径向倾斜或沿从轴484偏离的径向方向定向，以形成涡流。换句话说，每一个通道514可具有相对于沿流体通道的纵向或轴484倾斜或偏离的轴，以使每一个通道514的轴不与纵向或轴484交叉。通常，示出的通道514限制沿通常横向的流动，以有助于在排出流体输送端部组件404之前流体混合、破碎和通常的流体湍流。
在示出的实施例中，喷嘴503端部512的通常圆柱状表面558具有比枢轴502的接收孔504通常较小的半径或直径，由此形成上面详细讨论的环状间隙518。结果，流体如箭头510所示进入流体分布室564，径向向外经过端部512中的通道514，然后环状地相对于轴484沿通常纵向经过端部512和接收孔504之间的环状间隙518。流体然后从接收孔504向外倾斜流经供给孔506到枢轴502中的槽576，如由箭头522所示。接下来，流体纵向流经槽576，通常环状经过套管500和枢轴502之间的喉或环状室520，如由箭头524所示，并且从流体输送端组件404环状向外，如箭头530所示。
在示出的实施例中，经过供给孔506的流体流可通常相对于轴484如由箭头522所示沿下游方向倾斜。另外，如在下面进一步详细讨论的，供给孔506可沿通常倾斜的径向方向或者偏离轴484的径向取向引导流体流，以在通常环状室520中引发涡流。槽576可包括多个单独的轴向槽，例如横跨四个供给孔506布置的四个轴向槽。但是，槽576的一些实施例可包括围绕枢轴502的圆周布置的完整的环形或圆柱状凹部或槽。
在更下游，会聚外表面572和圆柱状通道568形成从槽576向下游延伸的通常发散的环状通道584。因而，流体流可在枢轴502从离散槽576(例如四个槽)到会聚外表面572和圆柱状通道568之间的完整的环状几何形状变化时沿圆周扩张。另外，由于枢轴502的会聚外表面572，流体流可沿下游方向扩张，所述流体流通常关于套管500的围绕的圆柱状通道568发散。
因此，发散外表面574和圆柱状通道568形成通到流体端部出口416的通常会聚的环状通道586。换句话说，通常会聚的环状通道586使流体流以通常环形方式沿下游方向朝向流体端部出口416会聚。示出的流体端部出口416可具有通常环状或环形流体出口，其形成通常中空的锥状或圆锥形喷射模式，如由箭头530所示。当流体流经流体输送端部组件404中的各通道时，发散通道584通常使流体速度减小，而会聚通道586使流体速度增加。由于这些各种通道的限制的横截面积，各限制通道，例如通道514、环形间隙518、供给孔506和凹部或槽576也可使流速增加。以这种方式，流体输送端部组件404可在排出形成由箭头530所示的喷射之前基本上改善流体输送端部组件404内部的流体流的流体混合、微粒破碎和通常的湍流。
图11是围绕如图10中示出的流体输送端部组件404中的枢轴502和端部512同中心布置的套管500的实施例的剖视端视图。在示出的实施例中，流体输送端部组件404包括从环形间隙518延伸经过枢轴502到一组四个相对应的沿圆周分离的轴向通道590的一组四个供给孔506。具体地，示出的轴向通道590由套管500中的圆柱状通道568和沿枢轴502的圆柱状外表面570的槽576之间的空间形成。如上面所讨论的，这四个通道590沿轴484轴向或沿纵向在枢轴502和套管500之间延伸。在其他实施例中，枢轴502可包括其他数量的供给孔506和相应的槽576，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多，由此形成相对应数量的轴向通道590。另外，枢轴502包括在各轴向通道590之间的一组沿圆周布置的肋状物或轴向节段592。换句话说，轴向节段592通常相对于沿枢轴502的相对应槽576径向向外突出或延伸到更大的半径或直径。这些轴向节段592通常具有与套管500的圆柱状通道568结合的圆柱状表面。而且，如上所述，轴向节段592可通常压装在套管500的圆柱状通道568内，由此将枢轴502固定在沿套管500内的轴向中心或同中心位置中。如在图11中进一步示出，枢轴502的接收孔504具有通常圆柱状内部几何形状，其稍大于端部512的通常圆柱状表面558。以该方式，接收孔504和端部512形成环形间隙518来使流体能够从端部512中的通道514流到枢轴502中的供给孔506。
图12是与图11中所示的套管500和喷嘴503分离的枢轴502的剖视端视图，进一步示出从接收孔504延伸到槽576的供给孔506的几何形状。在示出的实施例中，供给孔506沿通常相对于中心轴484的向外或径向方向取向，如由箭头522所示。如上面所述，供给孔506还从轴484以距离594偏离，由此在由箭头596所示的流体流中引起涡流运动或通常的旋转运动。除了示出的涡流596，供给孔506可沿由图9和10中的箭头522所示的通常下游角度方向定向。因而，供给孔506可引起由箭头522和596标示的流体流中的向前或下游运动和涡流运动。以该方式，流体流可参照图10开始以通常螺旋形或螺旋状流动模式流经套管500和枢轴502之间的环状室520。除了上面所讨论的独特的流动模式，涡流596和可能的螺旋形或螺旋状流动模式可在如由图9和10中的箭头530所示的喷射之前进一步增加流体输送端部组件404中的流体混合、微粒破碎和流体流的通常湍流。
图13是与图10和11中示出的套管500和喷嘴503分离的枢轴的一个实施例的侧视图，进一步示出横跨供给孔506的一组四个凹部或槽576。如所示出，每一个槽576具有围绕各自供给孔506的通常矩形边缘598。另外，每一个槽576的矩形边缘598通常在环形法兰部578处开始，并且延伸到会聚外表面572。如上面所讨论的，圆柱状外表面570通常从枢轴502的内侧580延伸到围绕槽576的矩形边缘598的空间中的会聚外表面572的开始处。因而，通常圆柱状的表面570沿内侧580和外侧600之间枢轴502的大部分长度延伸。以该方式，圆柱状外表面570可在将枢轴502压装到套管500中时通常确保整个枢轴502正确定心。在示出的实施例中，枢轴502包括一个会聚外表面572和一个发散外表面574。但是，在其他实施例中，枢轴502可包括多个发散和会聚外表面。例如，枢轴502的外表面可交替地以通常锯齿方式会聚和发散，以沿枢轴502的长度形成交替的圆锥形表面。以该方式，枢轴502可在从流体输送端部组件404排出之前进一步提高流体混合、微粒的内部破碎和流体流的通常的搅动。
图14是如图10中所示的流体输送端部组件404的一个实施例的分解剖视图，进一步示出彼此分解的套管500、枢轴502和喷嘴503的一部分。如在上面详细讨论的，套管500可通过将螺纹喷嘴界面564与相应的螺纹外部552接合连接到喷嘴503。另外，枢轴502可压装或通常插入套管500内而无需套管500和枢轴502之间的螺纹接合。以该方式，枢轴502相对于轴484变成基本上或完全定心于套管500内。换句话说，枢轴502的位置不会由于套管500和枢轴502之间螺纹的任何偏心而偏离中心。
而且，在一些实施例中，枢轴502可在套管500与喷嘴503连接之前同中心布置在套管500中。在其他实施例中，枢轴502可部分插入套管500中，并且然后通过将套管500螺纹结合到喷嘴503上全部驱入圆柱状通道568中。换句话说，枢轴502可压缩在套管500和喷嘴503之间，以使套管500和喷嘴502之间的螺纹接合逐渐沿纵向将枢轴502驱入套管500中。因此，套管500的圆柱状通道568可通常沿下游方向从套管500的第一端或内侧602会聚到第二端或外侧604。
参照图8和14，套管500和枢轴502相对于喷嘴组件400和整个喷涂装置具有通常小的几何形状。因而，这些部件500和502的相对小的几何形状可基本上降低由流体经过流体输送端部组件404的磨损造成的更换套管500和枢轴502的费用。另外，在磨损或损坏的情况下，与拆卸较大部分的喷嘴组件400和整个喷涂装置12相比较，套管500和枢轴502的相对小的几何形状能够更容易地进入、更换、检修或修理。
虽然本发明可以有各种改进和可替代形式，但是在附图中已经通过示例显示并且已经在本文详细描述了具体的实施例。但是，应可理解，本发明不旨在限制到所公开的具体形式。而是，将覆盖落在本发明由后面所附的权利要求限定的本发明精神和范围内的所有改进、等同替换和选择。

Claims (17)

1.一种喷涂系统，包括：
喷涂装置(12)，包括：流体通道，通到流体出口(416)；空气通道，通到空气出口(414，418，420，422)，朝向所述流体出口(416)下游的喷射区定向；和组件，设置在所述流体通道中与所述流体出口(416)相邻，其中，所述组件包括以同中心方式无螺纹地装配到套管(500)内的无螺纹枢轴(502)，所述组件包括在所述无螺纹枢轴(502)和套管(500)之间的环状通道(520)，和与所述环状通道(520)连接的通道，与所述环状通道(520)连接的所述通道延伸经过所述无螺纹枢轴(502)的一部分并且所述环状通道(520)沿流体通道纵向具有交替增加(584)和减小(586)的横截面积；其中，所述无螺纹枢轴(502)包括第一中心通道(504)，倾斜通道(506)从所述第一中心通道(504)通到所述环状通道(520)并且与所述环状通道(520)连接的所述通道包括所述第一中心通道(504)和所述倾斜通道(506)；连接到所述流体出口(416)上游的喷嘴(503)，所述喷嘴(503)包括第二中心通道(564)，所述第二中心通道(564)连接到设置在端部(512)中的第二向外通道(514)，其中，所述端部(512)设置在所述第一中心通道(504)中。
2.根据权利要求1所述的喷涂系统，其中，至少部分由于所述无螺纹枢轴(502)无螺纹地装配到所述套管(500)中，所述横截面积具有对称的环形形状。
3.根据权利要求1所述的喷涂系统，其中，所述倾斜通道(506)构造成在所述环状通道(520)中引起涡流。
4.根据权利要求1所述的喷涂系统，其中，所述第二向外通道(514)和所述倾斜通道(506)各自具有沿所述流体通道相对于所述纵向倾斜且偏离的轴，从而使得所述轴与所述组件的纵轴(484)不相交。
5.根据权利要求1所述的喷涂系统，其中，与环状通道(520)连接的所述通道，包括倾斜地被引导进所述环状通道(520)中的多个倾斜通道(506)，所述多个倾斜通道构造成在所述环状通道(520)中引起涡流。
6.根据权利要求1所述的喷涂系统，包括抵靠所述喷嘴(503)的内部打开和闭合的阀部件(434)。
7.根据权利要求1所述的喷涂系统，包括绕所述组件同心设置的空气雾化盖。
8.一种喷涂装置(12)，包括：
流体喷嘴组件(400)，包括：枢轴(502)，具有圆柱状部分(570)、第一圆锥状部分(572)和第二圆锥状部分(574)；和套管(500)，具有圆柱状通道(568)，其中，所述圆柱状部分(570)压装到所述圆柱状通道(568)内，所述第一圆锥状部分(572)和所述圆柱状通道(568)形成发散环状通道(584)，所述第二圆锥状部分(574)和所述圆柱状通道(568)形成会聚环状通道(586)，并且所述枢轴(502)和所述套管(500)形成环状流体出口(416)，所述枢轴(502)至少基本上包含在所述套管(500)的边界内，所述枢轴(502)包括连接到所述圆柱状部分(570)中的第一向外通道(506)的第一中心通道(504)；喷嘴(503)，所述喷嘴(503)包括第二中心通道(564)，所述第二中心通道(564)连接到设置在端部(512)中的第二向外通道(514)，其中，所述端部(512)设置在所述第一中心通道(504)中。
9.根据权利要求8所述的喷涂装置(12)，其中，所述第一圆锥状部分(572)和第二圆锥状部分(574)位于所述圆柱状部分(570)的下游。
10.根据权利要求8所述的喷涂装置(12)，其中，所述会聚环状通道(586)延伸到所述环状流体出口(416)。
11.根据权利要求8所述的喷涂装置(12)，包括延伸经过所述圆柱状部分(570)的第一向外通道(506)，其中，所述第一向外通道(506)构造成沿在所述发散环状通道(584)和所述会聚环状通道(586)中引起涡流的方向倾斜。
12.根据权利要求11所述的喷涂装置(12)，包括设置在所述圆柱状部分(570)中横过所述第一向外通道(506)的外凹部。
13.根据权利要求8所述的喷涂装置(12)，其中，所述第一中心通道(504)和所述端部(512)在所述第一向外通道(506)和所述第二向外通道(514)之间形成环状通道。
14.根据权利要求8所述的喷涂装置(12)，其中，所述第一圆锥状部分(572)朝向所述枢轴的纵轴会聚，并且所述第二圆锥状部分(574)远离所述纵轴发散，其中，所述第一圆锥状部分(572)和第二圆锥状部分(574)直接互相相邻，所述枢轴(502)是无螺纹的。
15.一种喷涂方法，包括：
将枢轴(502)同中心地无螺纹地压装到套管(500)内，以在所述枢轴(502)和所述套管(500)之间形成对称环状通道(520)，其中，所述对称环状通道(520)具有沿所述枢轴(502)和所述套管(500)的纵轴(484)方向交替增加(584)和减小(586)的横截面积；和
通过将所述套管(500)可拆卸地连接到由套管限定的流体出口(416)上游的喷嘴(503)上，将所述枢轴(502)和所述套管(500)装配到喷涂装置(12)的头部中，其中所述枢轴(502)包括第一中心通道(504)，倾斜通道(506)从所述第一中心通道(504)通到所述对称环状通道(520)；所述喷嘴(503)包括第二中心通道(564)，所述第二中心通道(564)连接到设置在端部(512)中的第二向外通道(514)，其中，所述端部(512)设置在所述第一中心通道(504)中。
16.根据权利要求15所述的喷涂方法，其中，所述枢轴(502)具有圆柱状部分(570)、第一圆锥状部分(572)和第二圆锥状部分(574)，其中，所述套管(500)具有圆柱状通道(568)，所述圆柱状部分(570)压装到所述圆柱状通道(568)内，所述第一圆锥状部分(572)和所述圆柱状通道(568)形成发散环状通道(584)，所述第二圆锥状部分(574)和所述圆柱状通道(568)形成会聚环状通道(586)，并且所述枢轴(502)和所述套管(500)形成环状流体出口(416)。
17.根据权利要求15所述的喷涂方法，其中，所述枢轴(502)包括延伸到所述对称环状通道(520)的倾斜通道(506)，以在所述对称环状通道(520)中引起涡流。
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