专利名称：一种可实现微细雾化的喷枪喷头的制作方法
技术领域：
本发明属于空气喷涂技术领域，具体涉及用于输出喷射物料的喷枪，特别涉及一种可实现微细雾化的喷枪枪头。
背景技术：
空气喷涂是应用最广泛的涂装工艺之一，主要是利用压缩空气将涂料从空气帽中喷出实现雾化，涂料呈漆雾状飞向并附着在被涂物的表面，最终形成连续的漆膜。空气喷涂工艺的设备包括喷枪和相应的涂料供给、压缩空气供给、被涂物输送、涂装作业环境条件控制与净化等，其中喷枪是最主要的工艺设备，其技术性能对涂装质量的影响最大。喷枪一般由枪头、调节机构和枪体三部分组成，枪头的作用是将涂料雾化，并喷涂至被涂物表面；调节机构是用于调节涂料喷出量、压缩空气流量和喷雾图形的装置；枪体上装有扳机和其它各种密封件，便于实际操作。可以看出，枪头是整个喷枪的最关键部分。目前，市场上的喷枪种类较多，枪头也多种多样，都是借助压缩空气的急剧膨胀与扩散作用使涂料雾化。普通的空气喷枪涂料利用率一般不高，涂装质量的影响因素也很多。在此基础上改进的HVLP (High Volume Low Pressure)喷枪使用文丘里喷嘴，通过降低涂料喷速从而达到节省涂料消耗、 提高涂装质量的目的。考察喷枪的质量，最主要的是考察喷枪的微粒化特性，因为雾化效果直接影响漆膜的表面质量。现有的喷枪都是利用空气与涂料混合使涂料雾化，漆雾细化程度取决于空气喷出量与涂料喷出量之比，比值越大，涂料雾化粒子越细。但是，空气压力越高，漆雾分散越多，涂料损失越大。在实际使用中，必须限制空气压力值，这就使得涂料雾化粒子的平均直径居高不下。比如，普通的空气喷枪获得的漆雾粒子平均直径一般在100微米以上，而改进的HVLP喷枪获得的漆雾粒子平均直径也在50微米或更大。这些喷枪的局限性一定程度上制约了涂装质量的提高，也限制了一些先进环保型涂料的使用。比如以水为溶剂、不含有机溶剂的水性漆，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，具有诸多优点。水性漆的雾化粒子越细使用效果越明显，一般需要达到10微米量级。但是，目前的喷涂技术很难达到这样的漆雾粒子直径，市场上往往通过加大喷枪的空气压力值进行作业，因此造成很大的涂料损失。本发明就是为了解决现有喷枪的局限性，提出一种基于气流聚焦实现雾化的新技术。我们对该方法进行了理论研究和实验验证，所使用的喷头能够获得漆雾粒子直径达到10微米量级的雾化效果。该技术将大大提高喷涂质量，特别是推动环保型水性漆的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可实现微细雾化的喷枪枪头，克服现有喷枪的上述诸多弊端，可以直接替换现有的喷枪枪头进行使用，并广泛应用到多种场合的喷涂作业，提高喷涂质量，特别适合用于环保型水性漆的涂装。本发明为了实现上述目的采用的技术方案为一种可实现微细雾化的喷枪枪头，该喷枪枪头由空气帽、输料器和阀针组合而成；空气帽与输料器之间形成高压气室，阀针伸入到输料器的内壁；空气帽的中心部分是厚度为几十微米到几毫米的薄板，薄板上开有直径为几十微米到几毫米的出料孔；空气帽的外沿设有一圈气幕喷口 ；输料器设有完全隔开的一个涂料通道和两个空气通道；输料器的涂料通道尾端连接出料管道，该出料管道包含一组直径为几十微米到几毫米的毛细管通道；输料器的涂料通道与毛细管通道连接处的形状与阀针的端部相同，可以闭合在一起；毛细管通道与空气帽薄板上的出料孔数目相同，并且两者一一对应且保持同中心轴，两者之间的距离为几十微米到几毫米；输料器的一个空气通道与空气帽外延的气幕喷口之间由输气管道连接；输料器的另一个空气通道与高压气室连通；阀针呈针状，与输料器的涂料通道同中心轴，可以在输料器的内壁前后移动，阀针的顶端与输料器的内壁可以闭合或敞开。所述空气帽的出料孔的数目可以只有一个，以位于空气帽的中心为佳；也可以有多个组合在一起，以排列成一排为佳。所述空气帽的出料孔的轮廓形状可以为圆柱面，也可以为圆台面，以沿物料输出方向增大的圆台面为佳。所述空气帽的气幕喷口可以是喷管，也可以是其它流线型形状，以文丘里喷管为佳。所述输料器的毛细管通道的数目可以只有一个，出料管道为一根毛细管；也可以有多个组合在一起，出料管道为多根毛细管的组合或一个拼合的平板。所述输料器的出料管道的出口形状可以是平面的钝头型，也可以是斜面的尖头型，以斜面的尖头型为佳。本发明可以直接取代现有喷管的喷头安装使用，操作方便，与现有技术比较，具有以下突出的实质性特点和显著的进步1.本发明采用气流聚焦的运行方式，该技术的原理完全不同于现有的喷枪，可描述为从毛细管流出的流体由另一种高速运动的流体驱动，经小孔聚焦后形成稳定的锥形， 在锥的顶端产生一股微射流穿过小孔，并在小孔外一定距离处射流破碎成均勻性的微滴。 根据这个原理，结合现有喷枪的结构，我们提出了一种可实现微细雾化的喷枪枪头。该技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条件，可以使雾化粒子达到微米量级甚至数百纳米量级。由此产生的有益效果为雾化粒子直径变小，涂装质量提高，特别是环保型水性漆可以得以广泛使用。2.该技术中雾化粒子的直径具有理论的近似解。空气帽与输料器之间的高压气室与外界的压力差记为ΔΡ，每个毛细管通道内涂料的流量记为Q，涂料的密度记为p，雾化粒子的直径记为D，于是D a (8 P/Ji2 Δ P) 174Q172(1)其中a为一个常系数，其数值与各种参数相关，通常情况下，当Δ P较小时a大于 1，而当ΔΡ较大时a小于1。从公式(1)可以看出，ΔΡ越大，Q越小，ρ越小，雾化粒子的直径D越小。对于一般的液体物料，ΔΡ的数值在50kpa(千帕)以下时雾化粒子的直径D 便可以达到10微米量级，这个雾化压力并不高于现有的喷枪。此外，根据公式(1)，我们就可以根据不同的涂料选择涂装作业的实际操作，简单方便。3.从公式(1)也可以看出，雾化粒子的直径与输料器的毛细管通道以及空气帽的出料孔的尺寸没有直接的关系，也就是说，只要选择合适的装置结构尺寸使锥形和射流平稳的产生，那么雾化粒子的直径就只与高压气室与外界的压力差、涂料的输送量以及涂料本身相关。由此取得的有益效果是降低了喷枪的设计要求。特别需要指出的是，由于涂料是气流裹挟着从出料孔流出，雾化发生在整个枪头的外部，因此涂料几乎不与空气帽的壁面接触，空气帽不受涂料磨损，有效保护了枪头。4.为了提高涂装效率，本发明的喷枪枪头可以采用多个毛细管通道组合的方式， 这相当于加倍了涂料的流量，增大了雾化面积。每个毛细管和出料口一一对应，多组结构之间几乎没有相互干扰，可以单独工作。5.本发明在空气帽的外沿设有一圈气幕喷口，当压缩空气从这些喷口流出形成环状气幕，将雾化粒子包围，有效防止漆雾飞散，提高涂料的利用率。总之，本发明的一种可实现微细雾化的喷枪枪头由于采用新型的气流聚焦技术， 可以实现雾化粒子微细化，提高喷涂质量，而且可以取代现有的喷枪喷头直接使用，简单方便，应用广泛，特别适合用于环保型水性漆的涂装。
图1是本发明实施例1的纵剖面构造示意图。图2是图1的侧视图。图3是图1的A-A剖视构造示意图。图4是本发明另一实施例的纵剖面构造示意图。图5是本发明另一实施例的原理的一种纵剖面构造示意图及B-B剖视构造示意图。图6是本发明另一实施例的原理的另一种纵剖面构造示意图及C-C剖视构造示意图。图7是本发明另一实施例的原理的另一种纵剖面构造示意图及D-D剖视构造示意图。
具体实施例方式现结合
本发明的实施例。实施例1本实施例为可实现微细雾化的喷枪枪头的一种实施方式。图1是本发明实施例1 的纵剖面构造示意图，图2是图1的侧视图，图3是图1的A-A剖视构造示意图。如图1、图2和图3所示本实施例中该装置由空气帽1、输料器2和阀针3组合而成；空气帽1与输料器2之间形成高压气室4，阀针3伸入到输料器2的内壁；空气帽1的中心部分是薄板9，薄板9上开有三个出料孔8，均为沿物料输出方向增大的圆台面，排列成一排；空气帽1的外沿设有一圈气幕喷口 6，为文丘里喷管；输料器2设有完全隔开的一个涂料通道5和两个空气通道11和12 ；输料器的涂料通道5尾端连接三个毛细管作为出料管道10，毛细管的出口为斜面的尖头型，包含三个毛细管通道；输料器2的涂料通道5与毛细管通道连接处的形状与阀针3的端部相同，可以闭合在一起；毛细管通道与空气帽薄板上的出料孔一一对应，保持同中心轴；输料器2的一个空气通道12与空气帽外延的气幕喷口 6之间由输气管道7连接；输料器2的另一个空气通道11与高压气室4连通；阀针3呈针状，与输料器2的涂料通道5同中心轴，可以在输料器的内壁前后移动，阀针3的顶端与输料器2的内壁可以闭合或敞开。将本发明的枪头与现有的调节机构以及枪体组合在一起构成一个喷枪，并与相应的涂料供给、压缩空气供给、被涂物输送、涂装作业环境条件控制与净化等设备结合在一起使用。使用时，阀针3的顶端与输料器2的内壁敞开，涂料从涂料通道5进入三个毛细管通道，并从出料管道10的出口流出，压缩空气从空气通道11进入高压气室4，驱动并聚焦涂料分别从薄板9上的三个出料孔8流出，涂料首先在空气帽1的内部形成锥形，当在锥的顶端产生一股微射流穿过出料孔8，在空气帽1外一定距离处射流破碎成均勻性的微滴实现雾化。在这个过程中，压缩空气从空气通道12经输气管道7进入气幕喷口 6，并在空气帽1 的外沿形成均勻的环状气幕，将雾化粒子包围，并使其涂装在被涂物上。本发明由于采用新型的气流聚焦技术，可以实现雾化粒子微细化，提高喷涂质量， 而且可以取代现有的喷枪喷头直接使用，简单方便，应用广泛，特别适合用于环保型水性漆的涂装。其他实施例可实现微细雾化的喷枪枪头的实施方式可以为多种。图4是采用一个毛细管的纵剖面构造示意图，图5是本发明采用两个毛细管的一种原理示意图，图6是本发明采用两个毛细管的另一种原理示意图，图7是本发明采用两个毛细管的另一种原理示意图。如图4、图5、图6和图7所示各实施例中展示了分别采用一个毛细管和两个毛细管时的结构和原理，其它结构与实施例1相同。图4中采用一个毛细管作为出料管道10，于是薄板9上只有一个出料孔8。图5中采用两个毛细管作为出料管道10，于是薄板9上有两个出料孔8与之一一对应，毛细管的出口为斜面的尖头型，出料孔8的轮廓形状为沿涂料输出方向增大的圆台面。图6与图5相似，不同之处在于出料孔8的轮廓形状为圆柱面。图 7与图5相似，不同之处在于出料管道10不再是毛细管，而是包含两个毛细管通道的平板， 平板的端部为斜面的尖头型。由此可见，毛细管通道和出料孔的数目可以是一个或多个，出料管道10和出料孔8的形状也多种多样，都可以达到微细雾化的目的。本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制在具体实施方式
的范围内，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
权利要求
1.一种可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于该喷枪枪头由空气帽(1)、输料器 ⑵和阀针(3)组合而成；空气帽⑴与输料器(2)之间形成高压气室(4)，阀针(3)伸入到输料器(2)的内壁；空气帽的中心部分是厚度为几十微米到几毫米的薄板(9)，薄板(9) 上开有直径为几十微米到几毫米的出料孔(8)；空气帽(1)的外沿设有一圈气幕喷口(6)； 输料器⑵设有完全隔开的一个涂料通道(5)和两个空气通道(11、12)；输料器⑵的涂料通道(5)尾端连接出料管道(10)，该出料管道(10)包含一组直径为几十微米到几毫米的毛细管通道；输料器(2)的涂料通道(5)与毛细管通道连接处的形状与阀针(3)的端部相同，可以闭合在一起；毛细管通道与空气帽(1)的薄板(9)上的出料孔数目相同，并且两者一一对应且保持同中心轴，两者之间的距离为几十微米到几毫米；输料器(2)的一个空气通道(12)与空气帽(1)外延的气幕喷口(6)之间由输气管道(7)连接；输料器(2)的另一个空气通道(11)与高压气室(4)连通；阀针(3)呈针状，与输料器(2)的涂料通道(5)同中心轴，可以在输料器⑵的内壁前后移动，阀针⑶的顶端与输料器⑵的内壁可以闭合或敞开。
2.如权利要求1所述的可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于所述空气帽(1)的出料孔(8)的数目可以只有一个，以位于空气帽(1)的中心为佳；也可以有多个组合在一起，以排列成一排为佳。
3.如权利要求1所述的可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于所述空气帽(1)的出料孔(8)的轮廓形状可以为圆柱面，也可以为圆台面，以沿物料输出方向增大的圆台面为佳。
4.如权利要求1所述的可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于所述空气帽(1)的气幕喷口(6)可以是喷管，也可以是其它流线型形状，以文丘里喷管为佳。
5.如权利要求1所述的可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于所述输料器(2)的毛细管通道的数目可以只有一个，出料管道(10)为一根毛细管；也可以有多个组合在一起，出料管道(10)为多根毛细管的组合或一个拼合的平板。
6.如权利要求1所述的可实现微细雾化的喷枪枪头，其特征在于所述输料器(2)的出料管道(10)的出口形状可以是平面的钝头型，也可以是斜面的尖头型，以斜面的尖头型为佳。
全文摘要
本发明提供一种可实现微细雾化的喷枪枪头，该喷枪枪头采用气流聚焦的运行方式，由空气帽、输料器和阀针组合而成；空气帽与输料器之间形成高压气室，阀针伸入到输料器的内壁；空气帽的薄板上开有出料孔，空气帽的外沿设有一圈气幕喷口；输料器的涂料通道尾端连接出料管道，包含一组毛细管通道；毛细管通道与空气帽薄板上的出料孔数目相同，一一对应，保持同中心轴。本发明可以实现微细雾化，改进喷涂质量，提高涂料的利用率，而且可以取代现有的喷枪喷头直接使用，简单方便，广泛应用到多种场合的喷涂作业，特别适合用于环保型水性漆的涂装。
文档编号B05B7/08GK102500489SQ20111034681
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月6日 优先权日2011年11月6日
发明者司廷 申请人:中国科学技术大学