CN100571890C - 改进的内混合空气雾化喷嘴装置 - Google Patents

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Abstract

一种内混合喷射嘴装置适合于在较少压缩空气需求下工作。喷射嘴装置包括用于引导液体流靠近碰撞销的液体通道，空气引导器设置为在液体流周围形成环形压缩空气通道，以便撞击和雾化从碰撞表面侧向传播的分散液体。为了增强液体雾化，空气引导器限定相对狭窄宽度的空气流动开口，以便大致加速雾化空气流和增加雾化空气流的压力，碰撞销形成有相对大的主碰撞表面和平行的、位于下游的辅助碰撞表面，辅助碰撞表面促进液体粒子进一步***，并防止液体累积在碰撞销底部的周围。

Description

改进的内混合空气雾化喷嘴装置
交叉引用的有关专利申请
[0001]本申请要求2004年8月23日申请的美国临时申请序列号60/603,844的优先权。
技术领域
[0002]本发明大致涉及喷射嘴，特别涉及这种内混合空气雾化喷射嘴：其中液体流在排出之前被喷嘴内的内部压缩空气预雾化。
背景技术
[0003]内混合空气雾化喷嘴在本技术领域中已经已知，例如美国专利5,732,885所示，该专利的受让人与本发明相同，其公开内容并入此处作为参考。这种空气雾化喷嘴特别有效地用于在高流速下产生和排出精细雾化的液体喷雾。
[0004]从常规工厂获得的压缩空气源有时不足以使这种喷射嘴在最佳液体雾化下工作，特别是在包括大量这种空气雾化喷嘴的喷雾***中。存在需要这样一种空气雾化喷嘴，其能在较少压缩空气需求下最佳工作，以致(1)允许更加经济地使用小型空气压缩机和(2)使来自已有压缩空气源的较大数量的空气帮助喷射嘴工作。还存在需要这样一种喷射嘴，其适合于实现液体的精细雾化和在喷嘴主体内不累积液体，该累积的液体导致不希望的从喷嘴滴落，这会降低喷雾性能。
发明内容
[0005]本发明的目的是提供适合于更有效地产生空气雾化的液体喷雾排出的内混合喷射嘴装置。
[0006]另一个目的是提供具有如上特征的喷射嘴装置，其在较少压缩空气需求下工作，用于实现最佳喷雾。
[0007]另一个目的是提供上述类型的喷射嘴装置，其可用于排出更精细雾化的液体喷雾模式。
[0008]另一个目的是提供上述类型的内混合空气雾化喷射嘴装置，其适合于精细雾化液体，同时防止液体累积在壳体内和因而引起的喷雾工作期间喷嘴不希望的滴落。
[0009]另一个目的是提供上述型式的喷射嘴装置，其结构相对简单，制造和工作相对经济。
[0010]参考附图和阅读下文详细说明后，本发明的其它目的和优势将显而易见，其中：
附图说明
[0011]图1是根据本发明的说明性空气辅助喷射嘴装置的纵剖面图；
[0012]图2是图1所示喷射嘴装置的下游端视图；
[0013]图3是图1所示说明性喷射嘴装置环绕部的放大局部图；和
[0014]图4是沿图1的线4-4截取的喷射嘴装置的横剖面。
[0015]虽然本发明可以有各种修改和变化结构，但是本发明的某个说明性实施例已经显示在附图中，下文将详细描述。然而，应理解并不意味着将本发明限制到公开的特定形式，相反地，意味着覆盖落入本发明精神和范围内的所有修改、变化结构和同等物。
具体实施方式
[0016]现在特别参考附图，显示了根据本发明的说明性的内混合、空气雾化喷射嘴装置10，其连接到传统的流体供给歧管11。在这种情况下流体供给歧管11包括中心加压液体供给通道12和围绕液体供给通道12的若干压缩空气供给通道14。在这种情况下空气通道14连通流体供给歧管11下游端的环形岐管空气通道15。
[0017]所述喷射嘴装置10基本上包括喷嘴主体20、下游喷射顶端21和在喷嘴主体20和喷射顶端21之间***的空气引导器22。在这种情况下喷嘴主体20采取多部件的流体供给子组件的形式，该子组件包括外环形主体构件24和安装其中的内轴向液体供给管25，内轴向液体供给管限定液体流出口27。外环形主体构件24具有固定在流体供给歧管11的螺纹轴向孔内的外螺纹上游杆26，同时液体供给管25流体连通液体通道12。在这种情况下环形密封垫圈28***环形主体构件24和流体供给歧管11的下游端之间。环形主体构件24还形成有若干周向间隔的轴向空气通道29，轴向空气通道29连通环形岐管空气通道15和液体供给管25周围的空气室30。
[0018]喷射顶端21通过螺纹连接螺母31固定到喷嘴主体20，同时空气引导器22保持在喷射顶端21的上游端和外喷嘴主体构件24下游端的沉孔34之间。液体供给管25的下游端和空气引导器22的中心孔35形成有各自的锥形表面38、39，它们限定向内汇合的环形空气通道40。当液体引导经过液体供给管25的下游排出孔27且从下游排出孔27排出时，环形空气通道40同时将来自环形空气室30的压缩空气导入喷射顶端21内的膨胀室42。排出液体碰撞喷射顶端21的直立碰撞销或轴45的横向主碰撞表面44，其促进液体的机械和空气雾化液体粒子的***，因为它沿着碰撞表面44的侧向分散。侧向液体分散在经由布置在碰撞销45周围的若干周向间隔排出孔46排出喷射顶端21之前被环形空气流进一步***和雾化，这实现液体粒子进一步的***和雾化。
[0019]根据本发明，空气引导器设计为在较少压缩空气需求下更有效地将液体雾化和***为更细的液体粒子。为此，在空气引导器22和液体供给管25之间限定的环形空气通道40具有相对狭窄的宽度w，以便加速导入到喷射顶端的空气流和大致增加该空气流的压力，从而增强碰撞碰撞表面44的液体的雾化。环形空气通道40的流动面积与液体供给过道25的液体流出口27的面积比值优选在1∶2和1∶3之间，最优选地为大约1∶2.5。环形空气通道40的流动面积与喷射顶端膨胀室42横向面积的比值优选在1∶27和1∶33之间，最优选地为大约1∶30，膨胀室42的横向面积由膨胀室42的直径″d″定义。在所示实施例中，空气引导器22和液体供给管25之间的空气通道面积是0.06平方英寸，液体供给通道25a和其排出孔27的面积是0.15平方英寸，膨胀室42的面积是1.83平方英寸。因而导致的从环形空气通道40排出的压力和速度增大的空气流更加积极地与横向碰撞碰撞表面44的液体接合和互相影响，以便更有效地雾化。
[0020]在执行本发明时，碰撞销45具有相对大的碰撞表面44，这导致当液体接近碰撞销的***边缘时，撞击碰撞表面的液体以相对薄的层横向向外前进，以便通过高压缩空气流增强交互作用和雾化。碰撞表面44的面积与膨胀室42的面积比值优选在大约1∶3.8到1∶4.4之间，最优选地为大约1∶4。应意识到膨胀室42足够大，以便防止其中产生的雾化液体粒子在排出喷射嘴之前混合在一起，重新形成较大的粒子。
[0021]在执行本发明的方面时，为了在喷射顶端内提供雾化时液体粒子膨胀用的足够容积，空气引导器22大致没有延伸超过液体供给管25的下游端。在所述实施例中，空气引导器22的下游端大致与液体供给管25的下游端共平面。
[0022]与本发明的另外特征一致，喷射顶端21形成有辅助碰撞表面50，其位于主碰撞表面44的下游，且平行于主碰撞表面44，以便在引导通过喷射顶端排出孔46之前进一步***液体粒子。在所述实施例中，碰撞销45由同心安装在喷射顶端内的独立的轴针限定，其限定上面的主碰撞表面44和下游的或辅助的环形碰撞表面50。在这种情况下下游环形碰撞表面50由半径较小的凸缘形成，具有***锐角51，当液体粒子朝着喷射顶端排出孔46导向时该锐角51进一步剪切液体粒子。
[0023]在执行本发明的另外特征时，限定辅助碰撞表面的凸缘占据喷射顶端膨胀室42的最底部，以便防止在喷射顶端底部形成槽，该槽可以累积液体，在喷雾工作期间导致液体从喷嘴滴落。在这种情况下，辅助碰撞表面50的外径向边缘51由对准喷射顶端排出孔46的内径向边缘的柱形表面52限定，以致不存在槽或其它液体累积缝隙。喷射顶端21膨胀室42内雾化的液体粒子和引导通过喷射顶端21膨胀室42的液体粒子被迫继续运动到排出孔46，且通过排出孔46，同时包含在喷射顶端缝隙内的任何液体没有凝聚和累积。
[0024]综上所述，可见本发明的喷射嘴装置适合于更有效地产生和引导精细雾化的排出喷雾。主题喷射嘴装置可以与小型压缩空气产生设备一起工作，同时实现大体积的更精细雾化的排出液体喷雾。

Claims (18)

1.一种喷射嘴装置，包括：具有液体流动通道的喷嘴主体，用于沿着预定轴线引导高速液体流，所述液体流动通道具有液体流出口；固定到所述主体的喷射顶端，具有直立的碰撞销，所述碰撞销限定与所述液体流出口间隔、相对所述轴线横向布置的主碰撞表面，从而引导至所述主碰撞表面的液体流撞击所述主碰撞表面，***成从所述主碰撞表面侧向传播的分散液体；空气源，用于引导压缩空气通过所述主体；空气引导器，布置在所述主碰撞表面上游的所述轴线周围，形成有限定环形空气流动通道的内表面，所述环形空气流动通道用于提高压缩空气的速度，和引导液体流周围的空气帘撞击侧向传播的分散液体，以便进一步将液体***和雾化成液体粒子，所述环形空气通道具有小于所述液体流出口面积的流动通道面积，环形空气通道面积与液体流出口面积的比值在1∶2和1∶3之间，所述喷射顶端限定了在所述主碰撞表面周围并在该主碰撞表面下游的膨胀室，所述膨胀室用于防止雾化液体粒子混合在一起，重新形成较大粒子，所述喷射顶端具有与所述主碰撞表面下游间隔的并且与所述膨胀室连通的若干排出孔，所述雾化液体粒子通过所述排出孔流出所述膨胀室，同时进一步雾化。
2.如权利要求1所述的喷射嘴装置，其中所述膨胀室具有大于所述环形空气通道的流动通道面积的横向面积，环形空气流动通道面积与喷射顶端膨胀室横向面积的比值在1∶27和1∶33之间。
3.如权利要求2所述的喷射嘴装置，其中所述膨胀室的横向面积大于所述主碰撞表面的面积，主碰撞表面面积与膨胀室横向面积的比值在1∶3.8和1∶4.4之间。
4.如权利要求1所述的喷射嘴装置，其中所述喷嘴主体包括液体供给管，液体供给管限定所述液体流动通道和液体流出口，所述环形空气流动通道由所述空气引导器内表面和所述液体供给管之间的环形空间限定。
5.如权利要求4所述的喷射嘴装置，其中所述空气引导器内表面和液体供给管朝着下游方向横截面减小，用于限定向内汇合的环形空气通道。
6.如权利要求4所述的喷射嘴装置，其中所述空气引导器具有与所述液体供给管的下游端共平面的下游端。
7.如权利要求1所述的喷射嘴装置，其中所述喷射顶端具有辅助碰撞表面，所述辅助碰撞表面平行于所述主碰撞表面，且位于所述主碰撞表面的下游，以便在引导液体粒子通过所述喷射顶端排出孔之前进一步***和雾化液体粒子。
8.如权利要求7所述的喷射嘴装置，其中所述辅助碰撞表面由从所述主碰撞表面下游的所述碰撞销径向向外延伸的凸缘限定。
9.一种喷射嘴装置，包括：具有液体流动通道的喷嘴主体，用于沿着预定轴线引导高速液体流，所述液体流动通道具有液体流出口；固定到所述主体的喷射顶端，具有直立的碰撞销，所述碰撞销限定与所述液体流出口间隔、相对所述轴线横向布置的主碰撞表面，从而引导至所述主碰撞表面的液体流撞击所述主碰撞表面，***成从所述主碰撞表面侧向传播的分散液体；空气源，用于引导压缩空气通过所述主体；空气引导器，布置在所述主碰撞表面上游的所述轴线周围，形成有限定环形空气流动通道的内表面，所述环形空气流动通道用于提高压缩空气的速度，和引导液体流周围的空气帘撞击侧向传播的分散液体，以便进一步将液体***和雾化成液体粒子，所述喷射顶端限定了在所述主碰撞表面周围并且在该主碰撞表面下游的膨胀室，所述膨胀室用于防止雾化液体粒子混合在一起，重新形成较大粒子，所述环形空气通道的流动通道面积小于所述膨胀室的横向面积，所述环形空气流动通道面积与喷射顶端膨胀室横向面积的比值在1∶27和1∶33之间，所述喷射顶端具有与所述主碰撞表面下游间隔的并且与所述膨胀室连通的若干排出孔，所述雾化液体粒子通过所述排出孔流出所述膨胀室，同时进一步雾化。
10.如权利要求9所述的喷射嘴装置，其中所述膨胀室的横向面积大于所述主碰撞表面的面积，主碰撞表面面积与膨胀室横向面积的比值在1∶3.8和1∶4.4之间。
11.如权利要求10所述的喷射嘴装置，其中所述喷射顶端具有辅助碰撞表面，所述辅助碰撞表面平行于所述主碰撞表面，且位于所述主碰撞表面的下游，以便在引导液体粒子通过所述喷射顶端排出孔之前进一步***和雾化液体粒子。
12.一种喷射嘴装置，包括：具有液体流动通道的喷嘴主体，用于沿着预定轴线引导高速液体流，所述液体流动通道具有液体流出口；固定到所述主体的喷射顶端，具有直立的碰撞销，所述碰撞销限定与所述液体流出口间隔、相对所述轴线横向布置的主碰撞表面，从而引导至所述主碰撞表面的液体流撞击所述主碰撞表面，***成从所述主碰撞表面侧向传播的分散液体；空气源，用于引导压缩空气通过所述主体；空气引导器，布置在所述主碰撞表面上游的所述轴线周围，形成有限定环形空气流动通道的内表面，所述环形空气流动通道用于提高压缩空气的速度，和引导液体流周围的空气帘撞击侧向传播的分散液体，以便进一步将液体***和雾化成液体粒子，所述喷射顶端具有辅助碰撞表面，所述辅助碰撞表面平行于所述主碰撞表面，且位于所述主碰撞表面的下游，以便进一步***和雾化液体粒子，所述喷射顶端限定所述主碰撞表面周围的膨胀室，所述膨胀室用于防止雾化液体粒子混合在一起，重新形成较大粒子，所述喷射顶端具有与所述主碰撞表面和所述辅助碰撞表面下游间隔的若干排出孔，所述雾化液体粒子通过所述排出孔流出所述室，同时进一步雾化。
13.如权利要求12所述的喷射嘴装置，其中所述辅助碰撞表面由从所述主碰撞表面下游的所述碰撞销径向向外延伸的凸缘限定。
14.如权利要求13所述的喷射嘴装置，其中限定凸缘的所述辅助碰撞表面具有尖锐外缘。
15.如权利要求12所述的喷射嘴装置，其中所述辅助碰撞表面是在所述碰撞销周围向外延伸的环形表面。
16.如权利要求12所述的喷射嘴装置，其中由安装在所述喷射顶端内的单独的***构件限定所述主碰撞表面和辅助碰撞表面。
17.如权利要求13所述的喷射嘴装置，其中限定凸缘的所述辅助碰撞表面具有临近所述喷射顶端排出孔的内径向边缘的外周，以便防止液体在所述碰撞销的下游端周围累积。
18.如权利要求1所述的喷射嘴装置，其中所述液体流动通道的流出口是由具有外锥形下游端的液体供应管限定，所述空气引导器内表面具有锥形状，该锥形状与所述液体供应管的外锥形下游端互补并且间隔围绕所述液体供应管的外锥形下游端，从而在该锥形状和所述外锥形液体供应管的下游端之间限定了向内汇聚的均匀宽度的气体流动通道以便引导环形的气体帘。
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