專利名稱：一種可實現微細霧化的噴槍噴頭的制作方法
技術領域：
本發明屬于空氣噴涂技術領域，具體涉及用于輸出噴射物料的噴槍，特別涉及一種可實現微細霧化的噴槍槍頭。
背景技術：
空氣噴涂是應用最廣泛的涂裝工藝之一，主要是利用壓縮空氣將涂料從空氣帽中噴出實現霧化，涂料呈漆霧狀飛向并附著在被涂物的表面，最終形成連續的漆膜。空氣噴涂工藝的設備包括噴槍和相應的涂料供給、壓縮空氣供給、被涂物輸送、涂裝作業環境條件控制與凈化等，其中噴槍是最主要的工藝設備，其技術性能對涂裝質量的影響最大。噴槍一般由槍頭、調節機構和槍體三部分組成，槍頭的作用是將涂料霧化，并噴涂至被涂物表面；調節機構是用于調節涂料噴出量、壓縮空氣流量和噴霧圖形的裝置；槍體上裝有扳機和其它各種密封件，便于實際操作。可以看出，槍頭是整個噴槍的最關鍵部分。目前，市場上的噴槍種類較多，槍頭也多種多樣，都是借助壓縮空氣的急劇膨脹與擴散作用使涂料霧化。普通的空氣噴槍涂料利用率一般不高，涂裝質量的影響因素也很多。在此基礎上改進的HVLP (High Volume Low Pressure)噴槍使用文丘里噴嘴，通過降低涂料噴速從而達到節省涂料消耗、 提高涂裝質量的目的。考察噴槍的質量，最主要的是考察噴槍的微粒化特性，因為霧化效果直接影響漆膜的表面質量。現有的噴槍都是利用空氣與涂料混合使涂料霧化，漆霧細化程度取決于空氣噴出量與涂料噴出量之比，比值越大，涂料霧化粒子越細。但是，空氣壓力越高，漆霧分散越多，涂料損失越大。在實際使用中，必須限制空氣壓力值，這就使得涂料霧化粒子的平均直徑居高不下。比如，普通的空氣噴槍獲得的漆霧粒子平均直徑一般在100微米以上，而改進的HVLP噴槍獲得的漆霧粒子平均直徑也在50微米或更大。這些噴槍的局限性一定程度上制約了涂裝質量的提高，也限制了一些先進環保型涂料的使用。比如以水為溶劑、不含有機溶劑的水性漆，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI有毒重金屬，無毒無刺激氣味，對人體無害，不污染環境，具有諸多優點。水性漆的霧化粒子越細使用效果越明顯，一般需要達到10微米量級。但是，目前的噴涂技術很難達到這樣的漆霧粒子直徑，市場上往往通過加大噴槍的空氣壓力值進行作業，因此造成很大的涂料損失。本發明就是為了解決現有噴槍的局限性，提出一種基于氣流聚焦實現霧化的新技術。我們對該方法進行了理論研究和實驗驗證，所使用的噴頭能夠獲得漆霧粒子直徑達到10微米量級的霧化效果。該技術將大大提高噴涂質量，特別是推動環保型水性漆的實際應用。
發明內容
本發明的目的在于提出一種可實現微細霧化的噴槍槍頭，克服現有噴槍的上述諸多弊端，可以直接替換現有的噴槍槍頭進行使用，并廣泛應用到多種場合的噴涂作業，提高噴涂質量，特別適合用于環保型水性漆的涂裝。本發明為了實現上述目的采用的技術方案為一種可實現微細霧化的噴槍槍頭，該噴槍槍頭由空氣帽、輸料器和閥針組合而成；空氣帽與輸料器之間形成高壓氣室，閥針伸入到輸料器的內壁；空氣帽的中心部分是厚度為幾十微米到幾毫米的薄板，薄板上開有直徑為幾十微米到幾毫米的出料孔；空氣帽的外沿設有一圈氣幕噴口 ；輸料器設有完全隔開的一個涂料通道和兩個空氣通道；輸料器的涂料通道尾端連接出料管道，該出料管道包含一組直徑為幾十微米到幾毫米的毛細管通道；輸料器的涂料通道與毛細管通道連接處的形狀與閥針的端部相同，可以閉合在一起；毛細管通道與空氣帽薄板上的出料孔數目相同，并且兩者一一對應且保持同中心軸，兩者之間的距離為幾十微米到幾毫米；輸料器的一個空氣通道與空氣帽外延的氣幕噴口之間由輸氣管道連接；輸料器的另一個空氣通道與高壓氣室連通；閥針呈針狀，與輸料器的涂料通道同中心軸，可以在輸料器的內壁前后移動，閥針的頂端與輸料器的內壁可以閉合或敞開。所述空氣帽的出料孔的數目可以只有一個，以位于空氣帽的中心為佳；也可以有多個組合在一起，以排列成一排為佳。所述空氣帽的出料孔的輪廓形狀可以為圓柱面，也可以為圓臺面，以沿物料輸出方向增大的圓臺面為佳。所述空氣帽的氣幕噴口可以是噴管，也可以是其它流線型形狀，以文丘里噴管為佳。所述輸料器的毛細管通道的數目可以只有一個，出料管道為一根毛細管；也可以有多個組合在一起，出料管道為多根毛細管的組合或一個拼合的平板。所述輸料器的出料管道的出口形狀可以是平面的鈍頭型，也可以是斜面的尖頭型，以斜面的尖頭型為佳。本發明可以直接取代現有噴管的噴頭安裝使用，操作方便，與現有技術比較，具有以下突出的實質性特點和顯著的進步1.本發明采用氣流聚焦的運行方式，該技術的原理完全不同于現有的噴槍，可描述為從毛細管流出的流體由另一種高速運動的流體驅動，經小孔聚焦后形成穩定的錐形， 在錐的頂端產生一股微射流穿過小孔，并在小孔外一定距離處射流破碎成均勻性的微滴。 根據這個原理，結合現有噴槍的結構，我們提出了一種可實現微細霧化的噴槍槍頭。該技術穩定、易操作、沒有苛刻的環境條件，可以使霧化粒子達到微米量級甚至數百納米量級。由此產生的有益效果為霧化粒子直徑變小，涂裝質量提高，特別是環保型水性漆可以得以廣泛使用。2.該技術中霧化粒子的直徑具有理論的近似解。空氣帽與輸料器之間的高壓氣室與外界的壓力差記為ΔΡ，每個毛細管通道內涂料的流量記為Q，涂料的密度記為p，霧化粒子的直徑記為D，于是D a (8 P/Ji2 Δ P) 174Q172(1)其中a為一個常系數，其數值與各種參數相關，通常情況下，當Δ P較小時a大于 1，而當ΔΡ較大時a小于1。從公式(1)可以看出，ΔΡ越大，Q越小，ρ越小，霧化粒子的直徑D越小。對于一般的液體物料，ΔΡ的數值在50kpa(千帕)以下時霧化粒子的直徑D 便可以達到10微米量級，這個霧化壓力并不高于現有的噴槍。此外，根據公式(1)，我們就可以根據不同的涂料選擇涂裝作業的實際操作，簡單方便。3.從公式(1)也可以看出，霧化粒子的直徑與輸料器的毛細管通道以及空氣帽的出料孔的尺寸沒有直接的關系，也就是說，只要選擇合適的裝置結構尺寸使錐形和射流平穩的產生，那么霧化粒子的直徑就只與高壓氣室與外界的壓力差、涂料的輸送量以及涂料本身相關。由此取得的有益效果是降低了噴槍的設計要求。特別需要指出的是，由于涂料是氣流裹挾著從出料孔流出，霧化發生在整個槍頭的外部，因此涂料幾乎不與空氣帽的壁面接觸，空氣帽不受涂料磨損，有效保護了槍頭。4.為了提高涂裝效率，本發明的噴槍槍頭可以采用多個毛細管通道組合的方式， 這相當于加倍了涂料的流量，增大了霧化面積。每個毛細管和出料口一一對應，多組結構之間幾乎沒有相互干擾，可以單獨工作。5.本發明在空氣帽的外沿設有一圈氣幕噴口，當壓縮空氣從這些噴口流出形成環狀氣幕，將霧化粒子包圍，有效防止漆霧飛散，提高涂料的利用率。總之，本發明的一種可實現微細霧化的噴槍槍頭由于采用新型的氣流聚焦技術， 可以實現霧化粒子微細化，提高噴涂質量，而且可以取代現有的噴槍噴頭直接使用，簡單方便，應用廣泛，特別適合用于環保型水性漆的涂裝。
圖1是本發明實施例1的縱剖面構造示意圖。圖2是圖1的側視圖。圖3是圖1的A-A剖視構造示意圖。圖4是本發明另一實施例的縱剖面構造示意圖。圖5是本發明另一實施例的原理的一種縱剖面構造示意圖及B-B剖視構造示意圖。圖6是本發明另一實施例的原理的另一種縱剖面構造示意圖及C-C剖視構造示意圖。圖7是本發明另一實施例的原理的另一種縱剖面構造示意圖及D-D剖視構造示意圖。
具體實施例方式現結合
本發明的實施例。實施例1本實施例為可實現微細霧化的噴槍槍頭的一種實施方式。圖1是本發明實施例1 的縱剖面構造示意圖，圖2是圖1的側視圖，圖3是圖1的A-A剖視構造示意圖。如圖1、圖2和圖3所示本實施例中該裝置由空氣帽1、輸料器2和閥針3組合而成；空氣帽1與輸料器2之間形成高壓氣室4，閥針3伸入到輸料器2的內壁；空氣帽1的中心部分是薄板9，薄板9上開有三個出料孔8，均為沿物料輸出方向增大的圓臺面，排列成一排；空氣帽1的外沿設有一圈氣幕噴口 6，為文丘里噴管；輸料器2設有完全隔開的一個涂料通道5和兩個空氣通道11和12 ；輸料器的涂料通道5尾端連接三個毛細管作為出料管道10，毛細管的出口為斜面的尖頭型，包含三個毛細管通道；輸料器2的涂料通道5與毛細管通道連接處的形狀與閥針3的端部相同，可以閉合在一起；毛細管通道與空氣帽薄板上的出料孔一一對應，保持同中心軸；輸料器2的一個空氣通道12與空氣帽外延的氣幕噴口 6之間由輸氣管道7連接；輸料器2的另一個空氣通道11與高壓氣室4連通；閥針3呈針狀，與輸料器2的涂料通道5同中心軸，可以在輸料器的內壁前后移動，閥針3的頂端與輸料器2的內壁可以閉合或敞開。將本發明的槍頭與現有的調節機構以及槍體組合在一起構成一個噴槍，并與相應的涂料供給、壓縮空氣供給、被涂物輸送、涂裝作業環境條件控制與凈化等設備結合在一起使用。使用時，閥針3的頂端與輸料器2的內壁敞開，涂料從涂料通道5進入三個毛細管通道，并從出料管道10的出口流出，壓縮空氣從空氣通道11進入高壓氣室4，驅動并聚焦涂料分別從薄板9上的三個出料孔8流出，涂料首先在空氣帽1的內部形成錐形，當在錐的頂端產生一股微射流穿過出料孔8，在空氣帽1外一定距離處射流破碎成均勻性的微滴實現霧化。在這個過程中，壓縮空氣從空氣通道12經輸氣管道7進入氣幕噴口 6，并在空氣帽1 的外沿形成均勻的環狀氣幕，將霧化粒子包圍，并使其涂裝在被涂物上。本發明由于采用新型的氣流聚焦技術，可以實現霧化粒子微細化，提高噴涂質量， 而且可以取代現有的噴槍噴頭直接使用，簡單方便，應用廣泛，特別適合用于環保型水性漆的涂裝。其他實施例可實現微細霧化的噴槍槍頭的實施方式可以為多種。圖4是采用一個毛細管的縱剖面構造示意圖，圖5是本發明采用兩個毛細管的一種原理示意圖，圖6是本發明采用兩個毛細管的另一種原理示意圖，圖7是本發明采用兩個毛細管的另一種原理示意圖。如圖4、圖5、圖6和圖7所示各實施例中展示了分別采用一個毛細管和兩個毛細管時的結構和原理，其它結構與實施例1相同。圖4中采用一個毛細管作為出料管道10，于是薄板9上只有一個出料孔8。圖5中采用兩個毛細管作為出料管道10，于是薄板9上有兩個出料孔8與之一一對應，毛細管的出口為斜面的尖頭型，出料孔8的輪廓形狀為沿涂料輸出方向增大的圓臺面。圖6與圖5相似，不同之處在于出料孔8的輪廓形狀為圓柱面。圖 7與圖5相似，不同之處在于出料管道10不再是毛細管，而是包含兩個毛細管通道的平板， 平板的端部為斜面的尖頭型。由此可見，毛細管通道和出料孔的數目可以是一個或多個，出料管道10和出料孔8的形狀也多種多樣，都可以達到微細霧化的目的。本發明未詳細闡述的部分屬于本領域公知技術。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制在具體實施方式
的范圍內，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在權利要求限定和確定的本發明的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本發明構思的發明創造均在保護之列。
權利要求
1.一種可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于該噴槍槍頭由空氣帽(1)、輸料器 ⑵和閥針(3)組合而成；空氣帽⑴與輸料器(2)之間形成高壓氣室(4)，閥針(3)伸入到輸料器(2)的內壁；空氣帽的中心部分是厚度為幾十微米到幾毫米的薄板(9)，薄板(9) 上開有直徑為幾十微米到幾毫米的出料孔(8)；空氣帽(1)的外沿設有一圈氣幕噴口(6)； 輸料器⑵設有完全隔開的一個涂料通道(5)和兩個空氣通道(11、12)；輸料器⑵的涂料通道(5)尾端連接出料管道(10)，該出料管道(10)包含一組直徑為幾十微米到幾毫米的毛細管通道；輸料器(2)的涂料通道(5)與毛細管通道連接處的形狀與閥針(3)的端部相同，可以閉合在一起；毛細管通道與空氣帽(1)的薄板(9)上的出料孔數目相同，并且兩者一一對應且保持同中心軸，兩者之間的距離為幾十微米到幾毫米；輸料器(2)的一個空氣通道(12)與空氣帽(1)外延的氣幕噴口(6)之間由輸氣管道(7)連接；輸料器(2)的另一個空氣通道(11)與高壓氣室(4)連通；閥針(3)呈針狀，與輸料器(2)的涂料通道(5)同中心軸，可以在輸料器⑵的內壁前后移動，閥針⑶的頂端與輸料器⑵的內壁可以閉合或敞開。
2.如權利要求1所述的可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于所述空氣帽(1)的出料孔(8)的數目可以只有一個，以位于空氣帽(1)的中心為佳；也可以有多個組合在一起，以排列成一排為佳。
3.如權利要求1所述的可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于所述空氣帽(1)的出料孔(8)的輪廓形狀可以為圓柱面，也可以為圓臺面，以沿物料輸出方向增大的圓臺面為佳。
4.如權利要求1所述的可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于所述空氣帽(1)的氣幕噴口(6)可以是噴管，也可以是其它流線型形狀，以文丘里噴管為佳。
5.如權利要求1所述的可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于所述輸料器(2)的毛細管通道的數目可以只有一個，出料管道(10)為一根毛細管；也可以有多個組合在一起，出料管道(10)為多根毛細管的組合或一個拼合的平板。
6.如權利要求1所述的可實現微細霧化的噴槍槍頭，其特征在于所述輸料器(2)的出料管道(10)的出口形狀可以是平面的鈍頭型，也可以是斜面的尖頭型，以斜面的尖頭型為佳。
全文摘要
本發明提供一種可實現微細霧化的噴槍槍頭，該噴槍槍頭采用氣流聚焦的運行方式，由空氣帽、輸料器和閥針組合而成；空氣帽與輸料器之間形成高壓氣室，閥針伸入到輸料器的內壁；空氣帽的薄板上開有出料孔，空氣帽的外沿設有一圈氣幕噴口；輸料器的涂料通道尾端連接出料管道，包含一組毛細管通道；毛細管通道與空氣帽薄板上的出料孔數目相同，一一對應，保持同中心軸。本發明可以實現微細霧化，改進噴涂質量，提高涂料的利用率，而且可以取代現有的噴槍噴頭直接使用，簡單方便，廣泛應用到多種場合的噴涂作業，特別適合用于環保型水性漆的涂裝。
文檔編號B05B7/08GK102500489SQ20111034681
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月6日 優先權日2011年11月6日
發明者司廷 申請人:中國科學技術大學