专利名称：带改进预雾化流体混合和破碎的喷枪的制作方法
技术领域：
本技术一般说涉及喷雾系统，更具体说，涉及工业用喷涂系统。本技术在喷涂设备的喷雾形成段处雾化之前，通过内部混合和破碎流体，提供了一种改进喷涂设备中的雾化的系统和方法。
背景技术：
喷涂设备应用于将涂料喷涂到众多产品类型和材料，如木材和金属上。应用于每种不同工业用途中的喷涂液可以有很不相同的流动特性和所期望的涂层性质。例如，木料涂料流体/着色剂通常是粘性流体，在整个流体/着色剂中可以有显著的散粒/细丝。现有的喷涂设备，例如空气雾化喷枪，常常无法粉碎上述散粒/细丝。所形成的喷涂会出现不希望有的不一致的外观，其特征是表现在纹理，颜色和整体外观中的斑点和各种其他的不一致性。在工作于较低空气压力，例如低于10psi，的空气雾化喷枪中，上述涂层的不一致性尤为明显。
因此，需要一种在喷涂设备的喷雾形成段形成雾化之前混合和破碎所需涂料流体的技术。
发明内容
本技术提供了一种在喷涂设备的喷雾形成段处形成雾化之前通过内部混合和破碎所需涂料流体而改进喷涂设备中的雾化的系统和方法。本技术的一种示例性喷涂设备有一个毗邻喷雾形成出口上游的流体屏障布置的混合诱发阀。该混合诱发阀可以有各种钝角/倾斜结构和内部通道以促进流体的混合。该混合诱发阀还可与流体屏障相互作用，以增强流体的混合和破碎。本喷涂设备的一种实施方案有一内部流体破碎段，例如撞击射流段，毗邻于混合诱发阀。所形成的涂层具有精细的特性，例如，斑点较少。
在阅读了下面的详细描述和参考附图后，本发明的上述及其他优点和特性将明显可见，其中图1是说明本技术的一种示例性喷涂系统的方块图；图2是说明本技术的一种示例性喷涂过程的流程图；图3是应用于图1和2的喷涂系统和方法中的一种示例性喷涂设备的侧视剖面图；图4是在图3喷涂设备的流体输送喷嘴组件中的示例性流体混合和破碎段和顶端削角的流体阀的部分剖面侧视图；图5是图4流体输送喷嘴组件的部分剖面侧视图，它进一步展示了顶端削角的流体阀，流体混合段，和流体破碎段的扩散通行段；图6是图5中所示流体混合段的部分剖面正视图；图7是图4和5的流体输送喷嘴组件的部分剖面侧视图，它进一步说明了如图6中所示但旋转了45度的顶端削角的流体阀，流体混合段，和扩散通行段；图8是图4中所示流体破碎段的扩散通行段和收缩通行段之间的中间通道的部分剖面正视图；图9是图4的流体输送喷嘴组件的部分剖面侧视图，它进一步说明了流体破碎段的流体撞击区；图10是图4流体输送喷嘴组件替代实施方案的部分剖面侧视图，它有一个扩散通行段，但没有图9中所示的收缩通行段；图11是图4流体输送喷嘴组件另一种替代实施方案的部分剖面侧视图，它有一个收缩通行段，但没有图5和7中所示的扩散通行段；图12是图4流体输送喷嘴组件又一种替代实施方案的部分剖面侧视图，它有一个延伸穿过流体混合和破碎段的改进流体阀；图13是图4流体输送喷嘴组件另一种替代实施方案的部分剖面侧视图，它有一个毗邻流体混合段的中空流体阀；图14是图4流体输送喷嘴组件的部分剖面侧视图，它有一个带可拆卸和可更换喷嘴段的替代流体阀；图15是图4流体输送喷嘴组件又一种替代实施方案的部分剖面侧视图，它有一个替代的收缩通行段和顶端削角的流体阀；
图16是说明利用图3-15中所示喷涂设备的示例性喷涂过程的流程图；和图17是说明利用图3-15中所示喷涂设备的本技术的示例性流体破碎和喷雾形成过程的流程图。
具体实施例方式
如下面详细讨论的，本技术通过在喷涂设备内的内部混合和破碎流体而为涂覆和其他喷涂应用提供了一种精细喷涂方法。这种内部的混合和破碎是靠流体通过可包括急转弯，突然扩张或收缩，或其他混合诱导流动通道的一或多条变化几何结构的通道来实现的。例如，本技术可使流体穿过或绕过具有一个或多个削角边或斜角边，多条内部通路，和变化几何结构的改进型针阀流动。而且，本技术还可提供具有一条或多条延伸于期间以促进流体混合和破碎的受约束通道的流通屏障，例如流体通路中的阻断物。例如，流通屏障可诱导流通屏障和改进型针阀之间的混合膛内的流体混合。流通屏障也可以从一条或多条受约束通道中生成流体射流，使流体射流撞击某个表面或相互撞击时破碎流体中的散粒/细丝。本技术也可以通过改变流体射流中的撞击角和速度，改变流动通道的几何结构，改进针阀的结构，和改变产生喷射的喷射形成机构，为特定流体和喷涂用途而优化其内部混合和破碎。
图1是说明包括用来给目标物14实施所需喷涂的喷涂设备12的示例性喷涂系统10的工艺流程图。喷涂设备12可与诸如流体供给源16，空气供给源18，和控制系统20的多种供应和控制系统耦合。控制系统20方便了流体和空气供应源16和18的控制并确保喷涂设备12在目标物14上提供可接受质量的喷涂。例如，控制系统20可包括自动化系统22，定位系统24，流体供应控制器26，空气供应控制器28，计算机系统30，和用户界面32。控制系统20还可与便利目标物14相对于喷涂设备12的运动的定位系统34相耦合。相应地，喷涂系统10可提供受计算机控制的涂料流体混合，流体与空气流的流速，和喷涂式样。此外，定位系统34可包括受控制系统20控制的机器人臂，使喷涂设备12能以均匀和有效的方式覆盖目标物14的整个表面。
图1的喷涂系统10可适用于各种各样的用途、流体、目标物、和喷涂设备12的类型/构造。例如，用户可在包括应用于诸如金属和木材等各种材料的不同涂料流体类型、颜色、纹理和特性的许多不同涂料流体42中选择所需的流体40。用户还可在诸如不同材料和产品类型的各种不同物件38中选择所需的物件36。如下面将详细讨论的，喷涂设备12也可以包括多种不同的组件和喷雾形成机构，以适应用户所选择的目标物14和流体供应16。例如，喷涂设备12可包括空气雾化器，旋转雾化器，静电雾化器，或任何其他合适的喷雾形成机构。
图2是用来在目标物14上形成所需喷涂层的示例性喷涂过程100的流程图。如图所示，过程100以确定要喷涂所需流体的目标物14(框102)开始。过程100随后行进至选择将喷涂到目标物14喷涂表面的所需流体40(框104)。用户随后可为已确定的目标物14和选中的流体40配置喷涂设备12(框106)。随用户配置喷涂设备12后，过程又行进至生成所选流体40的雾状喷射(框108)。用户随后可将雾化喷射涂覆在目标物14的所需表面上(框110)。过程100随后行进至凝固/干燥涂覆于所需表面的涂层(框112)。如果用户在询问框114处要求所选流体40的附加涂覆，则过程100随后行进过框108、110和112，以提供所选流体40的又一次涂覆。如果在询问框114处用户不想要所选流体的附加涂覆，则过程100行进至询问框116，以确定用户是否想要一种新流体的涂层。如果用户在询问框116处希望要一种新流体的涂层，则过程100进入使用新选中的流体来喷涂的框104-114。如果用户在询问框116处不想要新流体的涂层，则过程100在框118处结束。
图3是说明喷涂设备12的一种示例性实施方案的侧视剖面图。如图所示，喷涂设备12包括与本体202耦合的喷射喷嘴组件200。喷嘴组件200包括流体输送喷嘴组件204，它可以是可拆卸插入在本体202的接受孔206中。例如，有很多不同类型的喷涂设备都可以配置成接受和使用流体输送喷嘴组件204。喷射喷嘴组件200还包括与流体输送喷嘴组件204耦合的喷雾形成组件208。喷雾形成组件208还包括多种喷雾形成机构，如空气，旋转和静电雾化机构。但是，图中所示喷雾形成组件208包括一个空气雾化罩210，它是通过固定螺母212可拆卸地固定在本体202上的。空气雾化罩210包括多个空气雾化孔，例如中心雾化孔214环绕着流体输送喷嘴组件204的流体喷嘴出口216布置。空气雾化罩210还可以有一个或多个喷雾成形孔，例如喷雾成形孔218，220，222，和224，它们迫使喷雾形成所需的喷射式样(例如，平喷射)。喷雾形成组件208也可包括多种其他的雾化机构，以提供所需的喷射式样和液滴分布。
喷涂设备12的本体202包括用于喷射喷嘴组件200的多种控制和供应机构。如图所示，本体202包括流体输送组件226，它有从流体入口接头230延伸至流体输送喷嘴组件204的流体通道228。流体输送组件226还包括流体阀组件232，以控制通过流体通道228并到达流体输送喷嘴组件204的流体流量。所示流体阀组件232有一个在流体输送喷嘴组件204和流体阀调节器236之间可活动地穿过本体202的针阀234。流体阀调节器236可贴着布置在针阀234的后段240和流体阀调节器236的内部242之间的弹簧238旋转调节。针阀234还与扳机244耦合，使针阀234在扳机244绕枢轴关节246逆时针旋转时向内移动而远离流体输送喷嘴组件204。然而，任何合适的可向内或向外打开的阀组件都可在本技术范畴内使用。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和本体202之间的衬垫组件248。
空气供应组件250也布置在本体202内以促进喷雾形成组件208处的雾化。图中所示空气供应组件250通过空气通道254和256从空气入口接头252延伸至空气雾化罩210。空气供应组件250还包括多种密封组件，空气阀组件，和空气阀调节器，以保持和调节通过喷涂设备12的空气压力和流量。例如，图中所示空气供应组件250包括与扳机244耦合的空气阀组件258，这样，扳机244绕枢轴关节246的旋转将打开空气阀组件258，允许空气从空气通道254流至空气通道256。空气供应组件250还包括与针杆262耦合的空气阀调节器260，这样，针杆262可通过空气阀调节器260的旋转而运动，以调节流至空气雾化罩210的空气流量。如图中所示，扳机244是与流体阀组件232和空气阀组件258二者耦合的，这样，当扳机244被拉向本体202的手柄264时，流体和空气同时流向喷射喷嘴组件200。一旦开始工作，喷涂设备12就形成所需喷涂式样和液滴分布的雾化喷射。再说一遍，所示喷涂设备12只是本技术的一种示例性设备。任何合适的喷涂设备类型或构造都可受益于本发明的独特流体混合，散粒破碎，和精细的雾化特性。
图4是流体输送喷嘴组件204的侧视剖面图。如图所示，流体输送喷嘴组件204包括布置在外壳272中心通道270内的流体破碎段266和流体混合段268，外壳272可拆卸地插入本体202的接受孔206中。在流体破碎段266的下游，中心通道270延伸入流体喷嘴出口通道274中，通道274有一收缩段276，紧随其后是毗邻流体喷嘴出口216的等截面段278。任何其他合适的流体喷嘴出口几何形状也在本技术范畴之内。在流体破碎段266和流体混合段268的上游，针阀234控制着流入并通过流体输送喷嘴组件204的流体流量。如图所示，针阀234包括针杆顶端280，它有一个可移动密封地贴着流体混合段268的贴合面284的贴合面282。相应地，当用户扳动扳机244时，针阀234向里运动而离开贴合面284，如箭头286所示。所需流体随后流过流体输送喷嘴组件204并流出流体喷嘴出口216，通过喷雾形成组件208而形成所需喷雾。
如下面将进一步详细说明的，流体破碎和混合段266和268构造成可促进所需流体在通过流体喷嘴出口216喷出之前的流体中散粒/细丝的混合和破碎。相应地，本技术可利用各种结构，通道，角度，和几何形状，在借助于喷雾形成组件208的外部雾化之前，促进流体在流体输送喷嘴组件204内的混合和散粒破碎。在这个实施方案中，流体混合段268有一个毗邻针杆顶端280的削角边290布置的混合腔288，这样，流过削角边290的流体被引导到混合腔288中进行混合。由于针杆顶端280周围的流体流动和混合腔内基本上被阻断的流体之间的流速差别，造成混合腔288内较强的流体混合。此外，削角边290提供了流体高，低流速之间较急剧的界面，因而促进了流体流内的紊流和旋涡结构。任何其他合适的混合导引结构也在本技术范畴之内。
混合腔288通过一条或多条流体通道延伸至并穿过流体破碎段266。如图所示，流体破碎段266包括与混合腔288耦合的扩散通行段292，与扩散通行段292耦合的收缩通行段294，和位于收缩通行段294下游的流体撞击区296。扩散通行段292包括布置在扩散和收缩通行段292和294之间从混合腔288朝环形通道306向外扩张的通道298，300，302，和304。收缩通行段294包括从环形通道306朝流体撞击区296向内收缩的通道308，310，312和314。作业期间，所需流体流经中心通道270，穿过混合腔288，穿过扩散通行段292的通道298-304，穿过收缩通行段294的通道308-314，并在流体束彼此朝向地收缩时进入流体撞击区296，穿过流体喷嘴出口通道274，并穿出流体喷嘴出口216，相应地如箭头316，318，320，324，326和328所示。如下面将进一步详细讨论的，流体破碎段266可以有向某一表面或彼此朝向引导的任何合适构造的通道，使流体以一种造成流体中的散粒/细丝破碎的方式相互碰撞/撞击。
图5是流体输送喷嘴组件204的侧面部分剖视图，它进一步说明了针阀234，流体混合段268，和扩散通行段292。如图所示，所需流体围绕针杆顶端280流动并打旋通过削角边290，相应如箭头316和330所示。相应地，针杆顶端280的削角边290导致流体在针阀234的下游混合。例如，削角边290可促进在流体混合段268内的湍流和流体破碎。应指出的是，混合段268可借助于任何合适的急剧或削角边结构，突然扩张或收缩的通道，或可产生导致流体混合的速度差的任何其他机构来引发流体的混合。流体流入流体混合段268后，流体与具有向垂直表面336延伸的倾斜表面334的液流屏障332相撞击。液流屏障332将流体流的很大一部分反射回流体混合段268内，造成流体流在混合段268内的打旋和广泛地混合，如箭头338所示。混合后的流体随后经通道298，300，302和304从流体混合段268流入流体破碎段266，如箭头320所示。如图所示，通道298-304的几何尺寸比混合腔288小。这种突然收缩的流动几何形状有效地减慢了流体混合段268内的流速并强制流体在向前移动通过流体破碎段266之前进行混合。突然收缩的流动几何形状也加快了流体通过破碎段266的流速，因而形成流向撞击区的所期望的较高速度的流体射流。
图6是图4所示流体混合段268的正面剖面图。如上所述，流体流入混合段268并撞击液流屏障332，如箭头318所示。虽然流体的一部分会直接进入通道300-304，但流体的相当大部分会撞击围绕通道300-304的液流屏障332的倾斜和垂直表面334和336。相应地，液流屏障332反射和减缓了流体流，这样，流体在流体混合段268内进行混合。流体的混合也受到钉阀234的几何形状的诱发。例如，削角边290造成的速度差促进了进入流体混合段268的流体和基本上被阻断在流体混合段268内的流体之间的流体混合。由液流屏障332和削角边290所诱发的混合保障了所需流体更为均匀的混合，同时还破碎了流体中的散粒。再次声明，任何合适的混合——诱发几何形状都在本技术的范畴之内。
图7是图5中的流体混合段268如图6所示转45°后的侧视部分剖面图。在液流屏障332的所示朝向中，可以看到，流体的相当大部分并未直接流入通道300-304，而是撞击液流屏障332并从其反弹出来，如箭头338所示。相应地，流体在混合段268内混合和破碎成更均匀的混合物。还应指出的是，本技术可以有适合于混合腔288，液流屏障332和针杆顶端280的任何尺寸，几何形状，或结构。例如，可以选择流体混合段268内的特定角度和流量，以促进适用于特定流体和喷涂用途的流体混合和破碎。某些流体特性，如粘带性和流体散粒等级，可能要求一定的流速，通道尺寸，和其他特殊结构，以确保通过喷涂设备12得到最佳的流体混合和破碎。
图8是环形通道306的部分剖面正视图，它展示了借助于扩散和收缩段292和294在进入环形通道306的和从其中出来的通道之间的流体流动情况。如上所述，流体通过扩散通行段292的通道298-304从流体混合段268流至环形通道306。相对于通道300-304的受约束几何形状而言，环形通道306对流体流动基本上是顺畅和不受约束的。相应地，环形通道306使流体的流动趋于一致和基本均衡，如箭头304所示。基本均衡的流体流随后进入收缩通行段294的通道308-314，在这里，流体流被向里朝流体撞击区296引导。应该指出，本技术可以有处于扩散和收缩通行段292和294之间的任何合适形式的中间区。相应地，通道298-304可以是与通道308-314分离的，或者，可以借助于任何合适的界面与通道308-314耦合在一起。本技术也可以利用任意所需数量的通道来穿过扩散和收缩段292和294。例如，可以只有一条通道穿过扩散通行段292，而穿过收缩通行段294的则有一条或多条通道。
图9是流体破碎段266的侧视部分剖面图，它展示了收缩通行段294和流体撞击区296。如图所示，流体流经收缩通行段294的通道308-314向里朝向流体撞击区296，使流体以所需角度碰撞。例如，通道308-314可以相对于流体破碎段266的中心线346的撞击角344朝向撞击点342。撞击角344可以在特定流体，所需喷涂性质，所需喷涂用途，和各种其他因素的基础上作出选择，使流体的破碎最优化。所选定的撞击角344，通道308-314的几何形状和其他应用中的特定因素综合在一起，使流体撞击区296内的碰撞和流体散粒/细丝的破碎达到最优化。例如，在某些应用中，撞击角可在25°-45°范围内。在某些木料喷涂应用，和很多其他应用中，可选择大约为37°的撞击角来优化流体散粒的破碎。如果液束是如图9所示彼此对着撞击的，则从通道308-314中流出的流束间的撞击角可在50°-90°范围内。此外，对某些喷涂应用来说，液束间大约为74°的撞击角可能是有利的。然而，本技术可选择和应用各式各样的撞击角和液流通道几何形状来优化流体的混合和破碎。流体撞击区296也可以布置在收缩通行段294的凹进部分，如锥形腔348内。
图10是说明流体破碎段266的另一种实施方案的流体输送喷嘴组件204的部分剖面侧视图。如图所示，流体破碎段266包括毗邻环形分隔体350的扩散通行段292，但没有收缩通行段294。相应地，在针阀234的开启状态下，流体流经针杆顶端280，穿过流体混合段268，穿过扩散通行段292的通道298-304，以撞击角352碰撞环形分隔体350的内部，穿过环形分隔体350内的中心通道270，并从流体喷嘴出口通道274穿出，相应地如箭头316，318，320，354和326所示。在这个实施方案中，撞击的液束是从扩散通行段292的通道298-304，而不是从收缩通行段294的通道308-314射出的。这些较高速度的液束随后撞击某个表面(例如，环形分隔体350的内部)，而不是相互撞击。而且，撞击角352是可以在流体特性和其他因素的基础上选择，以促进流体中散粒/细丝的破碎的。相应地，取决于具体用途，撞击角352可处于任何合适的范围内。例如，可以对某特定涂料流体，例如木料着色剂，和特定的喷涂应用选择特定的撞击角352，以优化流体的破碎。如上所述，撞击角352可以在25°-45°范围内或对某些特定用途，为大约37°。还应指出的是，本技术可利用任意一个或多个流束撞击表面，例如图10中所示的表面。例如，单个撞击液束可被引向环形分隔体350的一个表面。流体破碎段266也可以有多条流体液束被导引至彼此相对，或被导引至环形分隔体350内表面上的一个或多个共用点。
如上面已指出的，喷涂设备12可以有各种不同的阀组件232，以促进流体输送喷嘴组件204中的流体混合和破碎。例如，可以在针阀234的上面或内部形成一个或多个混合诱发通道或结构。图11-15给出了若干示例性针阀，它们可以增强流体混合段268的流体混合。
图11是展示了针阀234和流体破碎和混合段266和268的另一种实施方案的流体输送喷嘴组件204的剖面侧视图。所示流体破碎段266有收缩通行段294，但没有扩散通行段292。此外，所示流体混合段268有在环形混合腔358内的垂直液流屏障356，而没有图4中所示的多倾角混合腔288。环形腔358还有一个台阶部分360，它是用来与针阀234密封啮合至闭合位置的。所示针阀234还有一钝端362，以促进流体混合段268内的混合。在针阀234的开启状态下，流体绕针阀234流动，经过钝端362，进入收缩通行段294的通道308-314，并向流体撞击区296内的撞击点向里收缩，相应地如箭头364，366，322和324所示。在流体混合段268中，针阀234的钝端362促进了流体的紊流和广泛的混合，如箭头366所示。液流屏障356还促进了液流屏障356和针阀234的钝端362间流体混合段268内的流体混合。此外，液流屏障356还限制流体流入通道308-314的受约束几何结构中，因而形成了射入流体撞击区296的较高速液束。而且，这些液束和通道308-314的撞击角344是可为特定流体和用途而选择以促进流体破碎的。例如，某特定流体可能在某特定的碰撞/撞击角和速度下破碎更为有效，例如，相对于中心线346大约为37°的角度。
图12是展示针阀234和流体破碎和混合段266和268的又一种实施方案的流体输送喷嘴组件204的剖面侧视图。如图所示，流体破碎段266有一收缩通行段368，它有多条从流体混合区268向锥形腔372收缩延伸的通道370。流体混合段268包括位于针阀234的钝端376和形成于收缩通行段368入口侧的垂直液流屏障378之间的环形腔374。环形腔374有可贴靠于针阀234密封于关闭状态的一台阶部分380。在这个实施方案中，针阀234有可移动延伸穿过收缩通行段368的中心通道384的轴杆382。在收缩通行段368的下游侧，针阀234有一个从轴杆382向外延伸的楔形头386。楔形头386可定位于锥形腔372的撞击区388内。相应地，在针阀234的开启状态下，流体沿针阀234流动，在旋转运动中通过钝端376，穿过撞击路径中的通道370朝向楔形头386，并穿出流体喷嘴出口通道274，相应地如箭头364，366，390和326所示。
运行期间，钝端376和垂直液流屏障378促进了流体混合段268内的流体混合和破碎。再往下游，从通道370射出的液束撞击楔形头386，以促进流体中流体散粒/细丝的破碎。而且，液束与楔形头386的特定撞击角度是可以在流体特性和所需喷涂用途的基础上选择的。此外，通道370的特定尺寸和形状也可以选择，以获得所需的液束速度。轴杆382和头386的形状和结构也可在本技术的范畴内予以修改。例如，头386的撞击边可以是圆盘形，楔形的，有一条或多条受约束通道延伸穿过，或者，头386可以是空心消声器状的。轴杆382可以是实心结构，空心结构，多轴结构，或任何其他合适的构造。
图13是展示针阀234另一种实施方案的流体输送喷嘴组件204的剖面侧视图。如图所示，流体输送喷嘴组件204包括毗邻收缩通行段294的流体破碎段266，但没有扩散通行段266。然而，图13中所示的另一种针阀234可与任何构造的流体破碎段266和流体混合段268一起使用。在这个实施方案中，流体混合段268包括布置在针阀234和收缩通行段294入口侧的垂直液流屏障394之间的环形混合腔392。所示针阀234包括带中央通道398和多个入口和出口的空心轴杆396。例如，空心轴杆396有多个横向入口400和一个中央出口402，当流体流过入口和出口400和402时，它促进了流体的混合。如图所示，入口400和出口402形成了液流路径中的突然收缩和扩张，这样，就在口400和402的下游形成了环形涡流和诱发了流体的混合。
运行期间，针阀234通过将阀头404贴靠在垂直液流屏障394上而关断液流，使流体不能进入通道308-314。针阀234通过将空心轴杆396从垂直液流屏障394向外移动而开启液流，于是允许流体流过通道308-314。相应地，在开启状态下，流体围绕空心轴杆396流动，进入并穿过口400，穿过中央通道398，穿出口402并进入流体混合段268，在急剧扩张区旋转通过口402，穿过通道308-314，收缩地进入撞击区296，并穿出流体喷嘴出口通道274，相应地如箭头406，408，410，412，322，324和326所示。正如前面已指出的，通道突然受阻和扩张的几何形状和穿过空心轴杆396的出入口促进了流体混合进入流体混合段268，而这又在流体进入收缩通行段294之前进一步混合了流体。由于流体在通过通道308-314时受到阻力而提高了流速，因此，促进了流体撞击区296内较高速度的流体碰撞。虽然图13中给出了特定的液流通道和几何形状，但本技术可使用通过针阀234和破碎与混合段266和268的任何合适的液流几何形状和通道，来促进雾化前的流体混合和破碎。
图14是展示另一种多部件针阀234的流体输送喷嘴组件204的剖面侧视图。所示针阀234包括通过连接件418与针头段416结合的针体段414，连接件418可包括外螺纹件或任何其他适用的固定件。针体段414可用不锈钢，铝或任何其他适用的材料制造，而针头段416则可用塑料，金属，陶瓷，Delrin，或任何其他适用的材料制造。此外，针头段416也可以用另一种针头段来替代，以适应流体输送喷嘴组件204的另一种构造或在明显磨损后对针阀234进行修整。还应指出的是，图14中所示针阀234可与任何形状的流体破碎段266和混合段268一起使用。相应地，所示流体破碎段266可包括扩散或收缩通行段292和294中的任一个或二个或任何其他合适的流体混合和破碎构造。而且，流体破碎段266中的撞击角可为适应特定涂料流体和喷涂应用而选择。
图15是展示针阀234和流体破碎和混合段266和268的另一种实施方案的流体输送喷嘴组件204的剖面侧视图。如图所示，流体破碎段266包括收缩通行段420，而流体混合段268则有处于收缩通行段420和针阀234之间的楔形混合腔422。收缩通行段420有多条从梆形混合腔422中的垂直液流屏障426向毗邻流体喷嘴出口通道274的流体撞击区428收缩延伸的通道424。针阀234通过从楔形混合腔422向里和向外移动针头280，来控制流过流体输送喷嘴组件204的流体流量。
运行期间，流体围绕针头280流动，混合地经过钝边290，穿过楔形混合腔422并撞击垂直流体屏障426，穿过通道424，在流体撞击区428中相互而对向里收缩，并穿出流体喷嘴出口通道274，相应地如箭头430，432，434，436，438，和326所示。借助于在速度差基础上诱发的打旋/混合，钝边290促进了流体在混合中通过针头280。混合进一步受基本上阻断了流体流动并在垂直液流屏障426和钝边290之间诱发流体混合的垂直液流屏障426和楔形混合腔422的诱发。收缩通行段420通过限制流体流入通道424而进一步混合和破碎流体，借此提高了液流速度，并强迫流体以液束状态射出，在流体撞击区428中相互撞击。液束在流体撞击区428内的撞击又迫使流体中的散粒/细丝在被喷雾形成组件208雾化之前破碎成更细的粒子。再有，本技术可在本技术范畴内选择任何合适的撞击角。
图16是说明示例性喷涂过程500的流程图。如图所示，过程500从确定要喷涂的目标物开始(框502)。例如，目标物可包括诸如木质或金属家具，座舱，汽车，生活用品等的各种材料和产品。过程500随后行进至选择用来涂覆在目标物喷涂表面上的所需流体(框504)。例如，所需流体可包括底剂，油漆，着色剂，或其他各种适用于木料，金属或目标物的任何其他材料的流体。过程随后行进至选择将所需流体涂覆至目标物上的喷涂设备(框506)。例如，某特定类型和构造的喷涂设备可能在将所需流体喷涂到目标物上时更为有效。喷涂设备可以是旋转雾化器，静电雾化器，空气喷射雾化器，或任何其他合适的雾化设备。过程500随后行进至选择内部流体混合/破碎段以促进散粒/细丝的破碎(框508)。例如，过程500可选择已在参照图3-15的基础上讨论过的各种阀组件，扩散通行段，收缩通行段，和流体混合段中的任何一种或一种组合。过程500随后行进至配置带有已为目标物和所选流体选择的一个或多个混合/破碎段的喷涂设备(框510)。例如，选定的混合/破碎段可布置在空气雾化型喷涂设备或任何其他合适的喷涂设备内。
过程500配置就绪可投入运行后，过程500行进至在目标物上定位喷涂设备(框512)。过程500也可利用定位系统来方便喷涂设备相对于目标物的运动，这在前面已参照图1讨论过。过程500随后行进至启动喷涂设备(框514)。例如，使用者可拉动扳机244或控制系统20可自动投入喷涂设备。喷涂设备在框514处启动后，过程500在框516处将选定的流体送入喷涂设备中，并在框518处在混合/破碎段中破碎流体散粒。相应地，过程500在真正形成喷雾之前，在喷涂设备内加工细化被选流体。在框520处，过程500形成具有更小散粒/细丝的精细喷雾。过程500随后行进至将精细喷雾喷涂到目标物的喷涂表面上(框522)。在框524处，过程500凝固/干燥已涂覆在目标物喷涂表面上的涂层。相应地，喷涂过程500在框526处产生精细喷涂。这种精细喷涂的特征可以是精细和较均匀的纹理和颜色分布，减少的斑点效应，和喷涂层内的其他各种精致特性。
图17是描述示例性流体破碎和喷雾形成过程600的流程图。过程600以在一个或多个钝性/倾斜结构和/或流体阀的通道处促使所选流体的混合开始(框602)。例如，过程600可使所选流体穿过或围绕前面结合图3-15描述的针阀234中的任何一种流动。任何具有钝性/倾斜结构/通道的其他合适的空心或实心流体阀也可在本技术范畴内应用。过程600随后行进至在液流屏障处限制所选流体的流通(框604)。例如，某垂直或倾斜表面可部分或完全跨过喷涂设备的液流通道延伸。过程600随后行进至加速所选流体通过穿越液流屏障延伸的受约束通道的流动(框606)。在框608处，过程形成从受约束通道射出的一或多束撞击着的流体束。过程600随后行进至在撞击流体束下游的流体撞击区处破碎所选流体中的散粒/细丝(框610)。例如，一或多束撞击流体束可以某种选定为可促进散粒/细丝破碎的角度被引导至对方或被引导至一或多个表面。过程600在完成所选流体中的混合和破碎散粒/细丝后，在框612处，流体从喷涂设备射出。过程600随后行进至将从喷涂设备射出的流体雾化成所需的喷涂式样(框614)。过程600可利用任何合适的喷雾形成机构来雾化所选流体，包括旋转雾化机构，空气射流雾化机构，静电机构和其他各种合适的喷雾形成技术。
虽然本发明有各种更改和其他形式，作为示例在附图中和前面详细描述的则是几种具体的实施方案。然而，应理解的是，本发明并无限制于所披露的特定形式之意图。相反，本发明意在涵盖由下面权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有更改，等价物和替代物。
权利要求
1.一种喷涂设备，包括流体输送组件(226)，它包括毗邻流体出口(274)上游的流体破碎结构(266)布置的混合诱发阀组件(232)；和与流体输送组件耦合的喷雾形成组件(208)。
2.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件包括至少一个可布置在流体输送组件的流体流动区内的钝角边(290)。
3.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件包括一钝角倾斜结构(290)。
4.权利要求3的喷涂设备，其中，钝角倾斜结构(290)是毗邻跨过流体输送组件的中心流体通道(270)延伸的横向表面。
5.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件包括具有至少一条中心通道(398)和至少一个钝角边出口的空心结构(396)。
6.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件包括具有至少一条中心通道(398)和至少一个横向孔(400，402)的空心结构(396)。
7.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件是可向里开启的。
8.权利要求1的喷涂设备，其中，混合诱发阀组件是可在流体输送组件内向外开启的。
9.权利要求1的喷涂设备，其中，流体破碎结构(266)包括一流体撞击结构(296)。
10.权利要求1的喷涂设备，其中，喷雾形成组件(208)包括至少一个流体雾化孔。
全文摘要
本技术提供了一种在喷涂设备的喷雾形成段处形成雾化之前通过内部混合和破碎所需涂料流体而改进喷涂设备中的雾化的系统和方法。本技术的一种示例性喷涂设备有一个毗邻喷雾形成出口上游的流体屏障布置的混合诱发阀。该混合诱发阀可以有各种钝角/倾斜结构和内部通道以促进流体的混合。该混合诱发阀还可与流体屏障相互作用，以增强流体的混合和破碎。本喷涂设备的一种实施方案有一内部流体破碎段，例如撞击射流段，毗邻于混合诱发阀。所形成的涂层具有精细的特性，例如，斑点较少。
文档编号B05B1/34GK1485143SQ0315367
公开日2004年3月31日 申请日期2003年8月19日 优先权日2002年8月19日
发明者R· 米歇尔，保罗, 米歇尔，保罗 R 申请人:伊利诺斯器械工程公司