喷枪喷嘴的制作方法

本发明涉及涂料喷枪。更具体地，本发明涉及与涂料喷枪一起使用的空气帽喷嘴。

背景技术：

涂料喷枪常常用于将涂料施加至介质，比如车身面板。涂料喷枪通常包括在将液体涂料施加至介质之前将液体涂料分解成小颗粒(即，喷雾)的手段。这个过程称作雾化。雾化是通过将涂料射流和“雾化”空气射流进行混合来实现的。这些射流之间的混合引起雾化。

现有的涂料喷枪包括流体端头，该流体端头包括空气帽和涂料喷嘴。空气帽从靠近涂料喷嘴的空气帽出口提供雾化空气的射流，从而能够在射流之间进行必要的混合以用于涂料的雾化。高压空气源常常用于提供雾化空气的射流。

希望雾化空气射流具有高速度。然而，现有涂料喷枪产生的高速雾化空气射流会引起不希望的噪声。此外，现有的涂料喷枪易于引起雾化空气射流的波动(所谓的“震颤”)，这降低了喷枪的转移效率(即，粘附在表面上的涂料液滴的数量)。

技术实现要素：

根据本发明提供了一种空气帽喷嘴，该空气帽喷嘴用于从喷枪中排出用于使涂料雾化的雾化空气射流，该空气帽喷嘴包括端头表面，该端头表面具有雾化空气出口和包围该出口的边缘区域。该边缘区域包括由多个突出部形成的连续锯齿状部分，该多个突出部从该端头表面的边缘区域轴向向外突出。突出部被谷部分分隔开，这些谷部分被配置成允许雾化空气射流夹带环境空气，夹带的环境空气通过这些谷部分被吸入。允许的夹带提供了在夹带的环境空气与雾化空气射流之间的混合。

当雾化空气从现有的空气帽喷嘴排出时，在排出的空气与环境空气之间的界面处产生混合层。发明人已经确定，由于排出的空气与环境空气之间的高的压力差和速度差，该混合层的特征为强烈的湍流。这种湍流的强度与产生的噪声水平直接相关。为了减少操作噪声，必须减小混合层的湍流。

发现该多个突出部通过引入增强排出空气射流与环境空气之间混合的顺流涡流来减少混合层中的湍流。这种增强的混合更快地降低了排出气流中的峰值速度，从而降低了湍流量和产生的峰值噪声。

另一个优点是，发现本发明的空气帽喷嘴由于由该多个突出部产生的顺流涡流而提供了特别稳定的排出的雾化空气射流。发现排出的雾化空气射流比现有空气帽喷嘴提供的雾化空气射流更稳定。雾化空气射流稳定性的提高降低了喷枪操作期间空气射流波动(所谓的“震颤”)的频率和/或高度。震颤是由喷枪排出的液体涂料的不稳定性引起的。是不希望的，因为它会导致涂料液滴的不均匀分布，并降低喷枪的整体转移效率(即，与从喷枪排出的涂料液滴的总量相比，粘附到表面上的涂料液滴的量)。因此，本发明提供了改进的涂料分配质量，同时节省效率。

此外，排出的雾化空气射流的喷射湍流特性可以通过改变突出部的几何形状来控制。减少排出的雾化空气射流中的湍流提高了喷枪的整体转移效率。

可选地，边缘区域是环形的。

可选地，边缘区域包括单个连续锯齿状部分。

可选地，该多个突出部中的至少一些突出部具有径向向内延伸的轴向向外部分。所述轴向向外部分可以朝向雾化空气出口的中心延伸。当突出部的轴向向外部分径向向内延伸时，雾化气流被引导以穿透涂料射流、尤其是在涂料射流从相对于边缘径向向内的位置被射出的位置。这提高了所产生的雾化的涂料射流的稳定性，从而能够在更长的时间段上保持直的出射轮廓。结果，将涂料喷雾施加到表面上得以更好地控制并且是可重复的。然而，在一些实施例中，突出部的这些部分不一定径向向内延伸(即，突出部的内表面与出口的中心线大致平行)。

可选地，突出部之间的谷部分均包括弯曲的表面。

可选地，连续锯齿状部分形成后缘，该后缘与雾化气流碰撞。

可选地，谷部分从出口的中心径向延伸。

可选地，每个突出部包括从雾化空气出口的中心径向向外延伸的顶端。

可选地，该多个突出部中的每个突出部的径向宽度随着离雾化空气出口的距离而增大。

可选地，该多个突出部包括数量在8个与16个之间的突出部。

可选地，空气帽喷嘴进一步被配置成附接至涂料喷枪。当附接时，涂料喷枪的涂料喷嘴可以大致是空气帽喷嘴出口的形心。

可选地，空气帽喷嘴进一步包括一个或多个犄角，该一个或多个犄角从空气帽喷嘴的外表面突出，该一个或多个犄角中的每一个犄角被配置成向雾化空气出口下游的雾化区域排出辅助空气射流。

附图说明

图1a示出了从不具有突出部的现有空气帽喷嘴排出雾化空气的气流分布(如朝上游观察到的)。

图1b示出了从包括突出部的空气帽喷嘴排出雾化空气的气流分布(如朝上游观察到的)。

图2a示意性地示出了环境空气与从图1a的空气帽喷嘴排出的雾化空气之间的静压差。

图2b示意性地示出了环境空气与从图1b的空气帽喷嘴排出的雾化空气之间的静压差。

图3a示出了当在空气帽喷嘴出口下游的四个不同轴向位置轴向观察时，从图1a的空气帽喷嘴排出的空气的流动视觉图案。

图3b示出了当在空气帽喷嘴出口下游的不同轴向位置轴向观察时，从图1b的空气帽喷嘴排出的空气的流动视觉图案。

图4a示出了当从排出的气流的侧面观察时，从图1a的空气帽喷嘴排出的空气的流动视觉图案。

图4b示出了当从排出的气流的侧面观察时，从图1b的空气帽喷嘴排出的空气的流动视觉图案。

图5a示出了图1b的空气帽喷嘴，该空气帽喷嘴包括用于排出辅助气流的犄角。

图5b示出了图5a的空气帽喷嘴的自上而下的视图。

图6示出了图1b的空气帽喷嘴的出口的特写视图。

具体实施方式

参考图1a，示出了从具有常规圆形边缘102a的空气帽喷嘴103a(也称为“空气喷嘴”)排出的空气射流101a的气流分布。空气射流101a经由空气喷嘴出口100a排出。可以观察到，空气射流101a的气流分布在周向上是均匀的。从具有常规边缘102a的图1a的空气喷嘴排出的空气射流在空气射流101a已经从空气喷嘴103a排出之后夹带环境空气。

参考图1b，示出了根据本发明的实施例的从空气喷嘴103b排出的空气射流101b的气流分布。空气喷嘴103b具有包括突出部104的边缘102b(也称为边缘区域)。每个突出部具有顶端106，该顶端通过谷部分105而与相邻突出部的顶端分隔开。边缘102b包围空气喷嘴出口100b(也称为雾化空气出口)。在所示实施例中，每个突出部104的顶端106远离空气喷嘴出口100b的中心在径向上延伸。突出部可以称为“人字形部”或“锯齿部”。可以观察到，气流101b大致会聚到相对于每个突出部104径向向内的位置107。因此，在相对于谷部分105(即，在突出部104之间)紧接地径向向内的位置，气流101b中存在间隙108。

在图1b的喷嘴中，空气射流101b的夹带在空气射流已经离开空气喷嘴103b之前开始(即，在空气射流101b的空气处于突出部106下游之前，在谷部分102b中的夹带开始)。

参考图2a，从图1a的空气喷嘴出口103a排出的空气射流的方向由箭头200a示出。环境空气与排出的空气射流之间的静压差由箭头201a指示。

参考图2b，示出了包围空气喷嘴出口的突出部104。如箭头201b所指示的，环境空气与排出的空气射流200b之间存在静压差。此静压差类似于参考图2a所示的静压差。然而，如箭头202b所指示的，存在着突出部104产生的附加的静压差。附加的静压差在喷嘴103b内形成小的径向侵入射流，这些径向侵入射流产生成对的反向旋转的涡流(图2b中未示出)。

参考图3a，流动视觉图案301a、302a、303a、304a示出了在图1a的空气喷嘴出口下游的各个轴向位置(按照距空气喷嘴出口的距离依次限定)从空气帽喷嘴(即，空气射流器)排出空气。图3a至图4b所示的内部轮廓与观察到的空气射流内的流动视觉标记特征的外形相关。对本发明来说最重要的是将空气射流与环境空气划界的最外侧轮廓306。观察到来自图1a的空气喷嘴的空气射流未形成显著的成对的反向旋转的涡流。空气射流与环境空气之间的任何混合保持最小。

相比之下，并且参考图3b，从图1b的空气喷嘴产生显著的成对的反向旋转的涡流305。可以参考流动视觉图案301b、302b、303b、304b的最外侧轮廓306来观察成对的反向旋转的涡流，最外侧轮廓取自与图3a的下游轴向位置相对应的下游轴向位置。如图3b所示，成对的反向旋转的涡流305从空气喷嘴出口径向向外传播。与不产生这类成对涡流的空气喷嘴相比，成对涡流引起更大的混合。排出的空气射流与环境空气之间增强的混合使得排出的空气射流(以及因此产生的湍流)的峰值速度更快地降低，从而降低噪声。特别地，与图3a的流动视觉图案304a中所示的空气射流和环境空气之间的混合相比，流动视觉图案304b指示空气射流和环境空气之间的多很多的混合。与图3a的最外侧轮廓相比，参考图3b的最外侧轮廓306尤其可以观察到更多的混合。

参考图4a和图4b，示出了从喷嘴103a、103b排出的空气射流500的侧向流动视觉图案(相应地不具有突出部和具有突出部)。可以观察到，前面讨论的成对的反向旋转的涡流对于从喷嘴排出的空气流的影响。

参考图4a，排出的空气射流的“颈部”部分402a相对较厚。颈部部分402a易受波动(即，如前面所讨论的所谓的震颤)的影响。

图4b示出了明显更薄的颈部部分402b。颈部部分由于成对的反向旋转的涡流的影响而变薄。较薄的颈部部分402b意味着颈部部分的波动较小。特别地，波动401b在图4a的空气喷嘴的波动401a停止的位置的显著上游的点处停止。换言之，波动401b的频率和高度降低。这是由于突出部产生的空气射流中的成对的反向旋转的涡流的影响。减少的波动改善了涂料小液滴的轨迹，并提高了喷枪的整体转移效率。

参考图5a和图5b，示出了空气帽喷嘴103b，比如图1b所示的空气帽喷嘴。空气帽喷嘴附加地包括两个犄角501。犄角包括辅助空气出口502，这些辅助空气出口用于将辅助空气射流排出到空气帽喷嘴103b的出口503的下游区域。辅助空气射流用于将排出的空气射流朝向中心排出的涂料射流(未示出)挤压，从而产生涂料喷射图案。可以通过改变犄角的几何形状来调节涂料喷射图案。

参考图6，示出了包括突出部104的边缘102b的特写。边缘102b包围空气帽喷嘴出口100b。上面参考图1b讨论了图6的其余特征。