专利名称：带有汇集的成形空气旋转式雾化器的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用来涂敷涂料的方法和装置。本发明尤其涉及雾化用作涂料的物料的旋转式雾化器。本发明还尤其涉及一种减少或消除了对外来成形空气的需要的旋转式雾化器，而该外来成形空气能把雾化物料导向将要进行喷涂的物体。例如该涂料可以是液体或者粉未。
采用旋转式喷射雾化器来把涂料涂到物体上是公知技术。用来喷涂物体的旋转式喷射雾化器的其中一个这种应用是对新制汽车进行喷漆和其它喷涂的应用。
这里的
图1表示一种传统旋转式雾化器如连接到涡轮103上的锥形杯状物101。这种旋转式雾化器一般具有光滑的外表面。典型地，在涡轮(未表示)上的轴使锥形杯状物以一个理想的速度进行旋转。在它旋转时，向锥形杯状物提供将要雾化的物料如涂料。要雾化的该涂料或者其它物料沿着锥形杯状物内部移动并通过锥形杯状物表面上的一个独孔或若干孔105流出。为了控制雾化物料的分布形状，成形空气穿过涡轮103的出口107。该成形空气一般由独立源来提供，从而得到在图1中总体上用109来表示的雾化结果分布的扇形形态。实际上，该成形空气给从锥形杯状物101流出并远离锥形杯状物的雾化物料导向，从而防止了如用点划线111所示那样的物料分布过宽。这种旋转式雾化器的一个特征是雾化物料113存在扁平形部。雾化物料的这种扁平形部在雾化物料作为涂料的应用中，如在喷涂应用中会产生缺陷。
虽然采用了独立的成形空气来给远离锥形杯状物101的雾化物料如涂料导向，但是这种物料的反吹总是一个问题。各种装置如成形空气平板或成形空气罩被用来减少反吹。但是，在使用外来成形空气时，一些雾化涂料不可避免地移动到旋转式雾化器或锥形杯状物的后部，因而喷涂了旋转式雾化器、涡轮壳体和任何其它连接到它们上的遥控元件。把涂料反吹到旋转式雾化器锥形杯状物、涡轮壳体和其它元件上会导致日常维护增加，因为这些元件需要不断清洁。此外，反吹到涡轮上的涂料会降低涡轮的寿命期望值并降低了喷涂效率和性能。
本发明的一个目的是提供一种旋转式雾化器，该旋转式雾化器明显地减少或消除了采用成形空气独立源的传统旋转式雾化器的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种在不需要成形空气独立源的情况下形成自生的成形空气的旋转式雾化器。
本发明的上述目的和其它目的可由包括一个旋转件的旋转式雾化器来实现，该旋转件具有一个用来接受要雾化的物料的进入侧和一个用来输出雾化过的物料的出口侧。该雾化器还包括若干位于它外部上的成形件。该成形件可以是旋转件外表面上的沟槽或叶片、肋片或其它轮叶。当旋转件旋转时，空气通过沟槽或叶片时就产生成形空气，而克服离开锥形杯状物的外边缘的涂料离心力需要这些成形空气。这些自生成形空气在理想的方向上驱动雾化物料，如涂料。例如，采用成形空气能把雾化涂料导向喷涂物体的表面，而这些成形空气是在不需要成形空气独立源的情况下由旋转式雾化器产生的。
本发明的上述目的和其它目的可通过结合附图所描述的旋转式雾化器来实现。在附图中图1是采用传统旋转式雾化器的雾化物料分布形态。
图2是连接到涡轮上的本发明的旋转式雾化器的一个实施例。
图3a和3b各自是图2所示的涡轮和旋转式雾化器的前视图和剖视图。
图4是本发明的旋转雾化器的横截面图。
图5是本发明的旋转雾化器的侧视图。
图6是本发明的旋转雾化器的后视图。
图7是本发明的旋转雾化器的后部透视图。
图8是沿着图5和7的线B-B的旋转雾化器的横截面图。
图9是本发明的替换实施例。
图10是本发明的另一个替换实施例。
图11仍是本发明的另一个替换实施例。
在图2中，用201来总体表示涡轮和旋转式雾化器组件的一个实施例。旋转件203连接到涡轮组件205上。如图2所示，旋转件203总体上是一个锥形杯状物。图2中的锥形杯状物203只是当作实施例而不起限制作用，因为根据本发明可使用任何形状的旋转件。
传统的旋转式雾化器具有光滑的外表面。根据本发明的这种旋转式雾化器203的特殊特征是在这种旋转件203的外表面上存在一个或多个成形件207。如这里的进一步图解所示，成形件207是在旋转式雾化器锥形杯状物的外表面上形成的沟槽或压痕。在旋转式雾化器锥形杯状物上采用压痕来形成成形沟槽是当作实施例而不起限制作用。例如，在另一个实施例子中，通过采用升高件如从旋转式雾化器锥形杯状物的外表面向外延伸的叶片、肋片或者轮叶来形成这些成形件。这里为便于说明，用沟槽作为示范来对本发明作进一步解释，但是应当明白成形件可以采用叶片、肋片或轮叶的相同方法来形成。
图3a和图3b各自表示了图2所示组件的一个正视图和一个横截面图。带有沟槽207的旋转式雾化器锥形杯状物203随着涡轮引擎壳体303内的引擎(未示出)驱动的轴件301的旋转而旋转。在进口307处把喷射管如涂料喷射管305连接到要雾化的物料如涂料的提供处。把提供到喷射管307的涂料送到旋转式雾化器锥形杯状物203的进口部分309处。这种用来雾化的涂料或其它物料穿过进口部分，从而当这种雾化物料通过出口311时这种涂料或者其它物料在旋转式雾化锥形杯状物上得到雾化并从杯状物203出来。典型的出口311是一系列位于旋转式雾化器或锥形杯状物的出口侧上的孔。
本发明的一个重要特征是取消或减少了对独立的成形空气源的需要。由于存在成形件207，如在诸如锥形杯状物203之类的旋转雾化器的外表面上的沟槽或叶片的结果，该旋转雾化器产生了它自己的成形空气。雾化物料分布的精确形态依赖于如成形件207的几何形状、成形件的位置和数量及旋转速度。实验结果表明雾化物料的分布形态随着成形空气体积的增加而变窄。图2和3b表示当旋转式雾化器如锥形杯状物203旋转时，周围空气沿着旋转件的外表面通过并从最靠近旋转件203的后部315处的沟槽后部313进入沟槽207。周围空气在位于旋转式雾化器203的前边缘319上的前部317处流出沟槽207。流出沟槽207的前部317的自生成形空气控制了雾化物料的分布。
图4是旋转件203的剖视图并表示成形件207的一种可能的几何形状。如图4所示，成形件207是在旋转式雾化器203的外表面上切割成的沟槽。带有基本上是光滑曲线的沟槽总体上呈U形。但是沟槽还可与形成正方形或长方形或V形的边缘一起形成。其它更加复杂的沟槽形状也落入本发明的范围之内。
图5是本发明的一个实施例的旋转式雾化器锥形杯状物203的外部侧视图，在本发明中成形件207相互邻近地设置在旋转式雾化器203的外部上。成形件207可如图5所示直接地相互邻近地设置或者为产生不同的雾化物料分布形态可以相互分离设置。成形件设置在旋转式雾化器的外表面上的角度也可影响雾化料的分布形态。如前面所述，成形件的作用是使周围空气生成成形空气。该成形空气从旋转式雾化器203的边缘319以扇形分布形态向外直射。
如前面所述的实验结果表明形态的形状是流动空气体积的函数，当流动空气的总量增加时引起形态更窄。因此，对旋转式雾化器上的一组特别成形件而言，雾化物料的分布或扇形形态希望随着旋转速度的提高而变窄。无论是沟槽还是叶片，成形空气件的几何形状也可影响该扇形形态。
倾角可定义为从沟槽207的中心线501到旋转式雾化器203的中心线503所测得的角度。可以限制出一个正倾角，此时沟槽207的后部313以某一方向偏移沟槽207的前部317，从而产生从旋转件203的前边缘319流出的成形空气流。因此，在这种情况下旋转件203从前面看去成反时针方向旋转，一个正倾角使得成形件后部313偏移到成形件前部317的左边，因此产生了一个向外的空气流来产生一个扇形进而控制雾化物料的分布。一个负倾角具有相反效果，因此趋于使向着旋转件的成形空气流逆流。旋转件以反时针方向旋转时，负倾角使得成形件后部313从旋转件203的前方看去偏移到成形件前部317的右边。旋转件的旋转是顺时针方向时，而正倾角和负倾角就颠倒过来了。
除了设置成形件207外，也可选择成形件的数目来得到雾化物料分布的理想形态。因此旋转式雾化器203的外部上的成形件207的数目、成形件207的相对间隙、成形件207的深度、成形件207的宽度(沟槽的顶部宽度和它的底部宽度可以不相同)、成形件207的内部形状和从旋转式雾化器的前边缘的中心轴线所测得的相对倾角都影响分布形态。此外，也可选择从成形件的前部317到成形件的后部313的成形件长度来影响雾化物料的分布形态。
图6是表示成形件207的相对位置的旋转式雾化器锥形杯状物203的后视图。图7是旋转式雾化器锥形杯状物203的后面透视图及图8是沿着图5和7的截面B-B的图。图8表示成形件207的深度可以选择。另一个可以进行选择的成形件参数是它的斜度，它定义为成形件深度的变化。例如，成形件207在成形空气流出的边缘317处较深而在成形空气流入的边缘313处较浅。相反的斜度也可采用，并且斜度可沿着成形件的长度而改变，从而得到一个理想的成形空气形态。如前所述，该成形件可以是这些图所示的压痕或沟槽或者可以是旋转式雾化器203的外表面上的升高叶片、或肋片或轮叶。本发明可应用于任何可旋转元件上如这里所示的一般锥形杯状物或平边杯状物或平板或轴或任何其它型式的旋转雾化器或装置。叶片或肋片可用来取代如这里所示的刻成锯齿状的沟槽。根据本发明的旋转式雾化器可用来把任何种类想要雾化的物料进行分布，如粉未或液体涂料或溶剂。一种典型应用包括涂料或其它涂料的喷射应用。
如前面所述，对一个具有这种成形件的旋转式雾化器的特殊形状而言，雾化物料的分布表现为随着涡轮速度的变化而变化。因此，用不同的旋转速度来得到不同的扇形形态。例如初始涂层需要一种分布形态而抛光层需要一种不同的分布形态，而这种不同的形态借助相同的旋转件并通过改变旋转速度来得到。涡轮速度由其它条件来控制，该旋转件可以与在理想的旋转速度下产生理想形态的成形件一起形成。如前面所述，理想的形态是受到成形件的间隙、斜度、深度、宽度、形状和数目及在旋转件的外部上它们的相对位置的影响。带有如这里公开的成形件的雾化器可在任何采用独立成形空气的应用场合中被取代。
如这里前面所述，传统的旋转式雾化器趋于产生图1中所示的扁平形部现象。从扁平形部落下的喷涂微粒趋于在抛光层引起缺陷。当涂料离开旋转雾化器如锥形杯状物时，较大的微粒趋于从较小的微粒中分开来。为了得到均匀的涂层，这些较大的和较小的微粒需要完全地混合起来。根据本发明的雾化器产生足够向前移动的空气来保持涂料向着想要喷涂的物体的方向上移动。这也趋向于在成形空气/涂料区内产生涡流作用。通过叶片或沟槽所产生的涡流作用有助于不同大小微粒的混合从而产生更加均匀的抛光层。
静电技术已经用来涂敷涂料，如在大平面上喷涂。在静电喷涂技术中，为了把涂料吸引到物体上，涂料和将要涂的物体带有相反的电荷。采用静电喷涂技术的一个原因是由于雾化器产生的涂料存在不均匀的扁平形部并要求把涂料吸引出该扁平形部。自生向前移动的空气(根据本发明由旋转件外部上的成形件产生)大大地减少了或消除了扁平形部，因此提高了涂料转换效率并减少了易挥发有机化学物品量。易挥发有机化学物的减少避免了危险从而提高了安全。
扁平形部的减少或者消除在采用向下通风的喷涂室内还可提高涂层性能。在一些制造设备上，用来喷涂涂料的巨大表面放置在喷涂室内，喷涂室内的向下通风用来把来自扁平形部的过量喷涂吸引到想要喷涂的该物体上。在本发明中这种扁平形部的减少或者消除减少了过量喷涂，因而提高了在向下通风的喷涂转换效率并使之更加容易控制。其结果是，本发明减少了涂层缺陷并生产出更多的均匀涂层。
在使用静电技术的实际应用场合中，由成形件引起的大表面面积使旋转件积聚了更多的电荷，因而提高了转换效率。实质上，增加的旋转件表面面积使得旋转件显得更大，因此在它的表面上积聚了更多的电荷。应该注意到在静电喷涂应用中，为减少可导致不良电弧的喷晕放电的可能性，成形件的顶边缘最好不是尖的。此外，建议成形件不要有尖边缘以便职员可更加方便地操作它们而不存在伤害危险。
借助于成形件来控制从该旋转体朝外流出并离开该旋转件的物料的分布，与采用独立成形空气源的传统系统相比，自生的足够体积的空气减少了反吹量。减少的反吹减少了积聚在涡轮上的涂料量，从而提高了涡轮的寿命。这种作用进一步减少了对复杂的空气密封的需要，从而保护了涡轮免予受到来自向着它的物料反冲的破坏。
根据本发明所得到的自生的成形空气减少了对压缩空气的需要，而在传统系统中用该压缩空气来提供成形空气。这种对压缩空气的需要的减少提高了能量效率，从而减少了费用。
图9和10表示了旋转件上的成形件的两种替换形状。在图9中，旋转件901有成形件903。当旋转件901旋转时，周围空气在后部905处进入成形件903。后部905相对于旋转件表面907几乎成90°的角度。这便于最大量的空气进入成形件。空气穿过成形件并在前部909处出来。前部909显示有一个影响分布雾化物料形态的出口角度。当角度增加时，分布形态似乎扩宽了。成形件903在进口905与出口909之间有一个光滑的过渡段。
图10表示了一个带有成形件1003的旋转件1001。空气在进口1005处流入成形件1003并在1007处流出。成形件1003的特点在于有一个尖的过渡段。这种尖的过渡段便于涡流方向的反向并产生使成形空气慢下来的阻力。为了得到理想的效果，可在旋转件上形成包括成形件的锯齿形结构在内的其它结构。
图11仍是本发明的另一种结构。在图11中，相对于传统的旋转式雾化器来确定叶片或轮叶1101，以便在旋转式雾化器旋转时产生成形空气流。在图11所示的例子中，叶片1101设置在传统雾化器的后面，如锥形杯状物1103的后部。叶片1101可以不依赖于雾化器1103而旋转，或者与雾化器1103同步地旋转。当旋转式雾化器转动时叶片1101还可保持静止。叶片1101被形成得在雾化器旋转时给从雾化器1103来的空气导向。
此外，结合有正倾角和负倾角的任何旋转式雾化器上可使用成形件，并可改变前面讨论的参数，从而得到雾化物料的理想分布。
考虑到这里公开的本发明的实施例和详细说明后，本发明的其它实施例对本领域的普通技术人员来讲是显而易见的。应认识到本文的详细说明仅仅是示范性的，而本发明的真正范围和精神实质用后面的权利要求书来表示。
权利要求
1．一种旋转式雾化器，它包括一个旋转件，该旋转件具有一个接受要雾化的物料的进入侧和一个输出已雾化过的物料的出口侧；若干位于所述旋转件的外部上的成形件。
2．一种如权利要求1所述的旋转式雾化器，所述的成形件包括位于所述的旋转件外表面上的沟槽。
3．一种如权利要求2所述的旋转式雾化器，所述的沟槽从所述的可旋转件的前边缘向着所述旋转件后部延伸。
4．一种如权利要求3所述的旋转式雾化器，至少一个所述沟槽的后部相对其前部偏移，所述的前部位于所述可旋转件的所述前边缘处。
5．一种如权利要求4所述的旋转式雾化器，所述后部从一个方向相对所述前部偏移，该方向产生从所述可旋转件的表面流出的成形空气流。
6．一种如权利要求4所述的旋转式雾化器，所述前部以一个进口角度设置，所述的后部以一个不同于所述进口角度的出口角度设置。
7．一种如权利要求6所述的旋转式雾化器，所述的进口角度和至少一个所述沟槽具有一个正倾角。
8．一种如权利要求2所述的旋转式雾化器，所述的可旋转件包括一个锥形杯状物。
9．一种如权利要求2所述的旋转式雾化器，所述可旋转件包括一个旋转轴。
10．一种如权利要求2所述的旋转式雾化器，所述沟槽的深度、宽度、形状和间隙至少一个是可选择的，从而产生一个所述雾化物料的理想分布。
11．一种如权利要求10所述的旋转式雾化器，每个所述成形沟槽基本上具有相同的深度、宽度和间隙。
12．一种如权利要求10所述的旋转式雾化器，至少一个所述沟槽与其它的所述沟槽相比具有至少一个所述深度、宽度和间隙的不同值。
13．一种如权利要求1所述的旋转式雾化器，所述旋转式雾化器在所述旋转件的不同旋转速度情况下分布各自不同的所述雾化物料。
14．一种如权利要求1所述的旋转式雾化器，所述成形件包括叶片。
15．一种如权利要求14所述的旋转式雾化器，所述叶片具有产生一个所述雾化物料的理想分布的形状和位置。
16．一种雾化物料的方法，该方法包括下列步骤把要雾化的物料加到具有成形件的可旋转件进入部分，该成形件位于该旋转件的外部；以某一速度旋转所述可旋转件，从而以理想的形态来分布从所述可旋转件的出口部分喷射出来的雾化物料。
17．一种用物料来喷涂零件的方法，该方法包括下列步骤在一个具有成形件的旋转件上雾化该物料，该成形件位于该旋转件的外部，所述成形件在所选择的旋转速度下可产生雾化物料分布的理想形态；及把所述雾化物料涂到所述零件上。
18．一种旋转式雾化系统，它包括一个旋转式雾化器；相对于所述雾化器设置有若干叶片，从而在所述旋转式雾化器旋转时产生成形空气流。
19．一种如权利要求18所述的系统，其特征在于所述叶片不依赖于所述旋转雾化器的所述旋转而旋转。
20．一种如权利要求18所述的系统，其特征在于所述叶片与所述旋转雾化器同步旋转。
全文摘要
一种旋转式雾化器具有在不需要成形空气独立源的情况下能产生成形空气的成形件。成形件的分布和形状及旋转速度允许选择便于雾化物料分布的任何实际形态。该成形件被设置来产生从旋转式雾化器出来的空气流,因而不需要附加的成形空气源。
文档编号B05B5/04GK1225295SQ9812313
公开日1999年8月11日 申请日期1998年11月21日 优先权日1997年11月21日
发明者冈纳·范·德·斯图尔 申请人:冈纳·范·德·斯图尔