СОПЛО

Область техники
Настоящая полезная модель относится к соплу, более конкретно - к соплу, соответствующему ограничительной части п.1 формулы полезной модели, для распыления аэрозоля, при этом сопло содержит канал для аэрозоля и головку, через которую производится выпуск аэрозоля из сопла.
Уровень техники
Распылители обычно используются для распыления жидкостей, т.е. их диспергирования в виде мельчайших капель. Традиционно распылители выбрасывают материал, который под распылительной головкой распределяется с круговой симметрией. Вследствие этого, струя (факел) диспергированной жидкости из распылителя имеет распределение в виде пятна, плотность которого уменьшается от центра наружу. Распылители находят применение в существующей технике, например, для нанесения покрытий из различных материалов и нанесения защитных составов на поверхности. В отношении таких задач, термин «покрытие» означает как нанесение на поверхность материала укрывающего слоя, так и нанесение защитного состава на поверхностный слой материала, или же одновременное нанесение покрытия и защиты.
При нанесении покрытий при помощи распылителей, как правило, предпочтительным является создание как можно более равномерного факела распыляемого материала, чтобы получить равномерное покрытие покрываемой поверхности. Проблема существующих распылителей состоит в том, что при нанесении покрытия возникает и нарастает неравномерность покрытия обрабатываемой поверхности, вызванная структурой факела распыления в виде пятна. В техническом решении, раскрытом в публикации US 2004/0159413, попытки решить проблему, связанную с неравномерностью распределения материала в факеле, сводились к параллельной установке двух или более распылителей с частичным перекрытием факелов распыления. В системе согласно US 2004/0159413 предусмотрено несколько параллельно установленных распылителей, создающих факелы распыления в виде пятна (круга). Образованные факелы распыления перекрывают друг друга до их контакта с поверхностью материала. Аналогичное решение описано в публикации US 2001/0020527. Взаимное перекрытие факелов распыления со структурой в виде пятна сглаживает неравномерность распределения материала в отдельных факелах с увеличенной плотностью центральных участков. С другой стороны в существующих технических решениях предпринимались решить проблему неравномерности путем вращения распылителей, конусообразно «сканируя» покрываемую поверхность, и направляя факел на различные точки покрываемой поверхности. Однако данные технические решения не снимают проблему распределения материала в факеле распыления, приводящего к формированию одиночного пятна, а лишь минимизируют влияние такого распределения, например, в процессе нанесения покрытия.
Раскрытие полезной модели
Задача настоящей полезной модели заключается в разработке сопла, посредством которого могут быть решены вышеуказанные проблемы. Задача полезной модели решается посредством сопла, соответствующего ограничительной части п.1 формулы полезной модели, отличающегося тем, что на боковых стенках канала для аэрозоля вблизи головки сопла, по существу напротив друг друга, выполнены первый и второй каналы подачи формирующего газа, предназначенные для подачи формирующего газа в канал аэрозоля.
Предпочтительные варианты осуществления полезной модели изложены в зависимых пунктах формулы полезной модели.
В основе полезной модели лежит создание распылителя с соплом, через которое производится разбрызгивание жидкости в капельной форме. В предпочтительном варианте распылитель представляет собой устройство, в котором диспергирование жидкости осуществляется при помощи газа, т.е. распыление жидкости производится при помощи потока газа. Сопло оснащено каналами подачи формирующего газа, которые приспособлены к подаче формирующего газа в сопло, предпочтительно в область, примыкающую к распылительной головке сопла. Сопло содержит два канала для формирующего газа, расположенные по существу напротив друг друга, так что они могут направлять поток формирующего газа с противоположных сторон в аэрозоль, который протекает в канале аэрозоля.
Таким образом, потоки формирующего газа сжимают поток аэрозоля с противоположных сторон, когда производится его выпуск из распылительной головки сопла, в силу чего поток аэрозоля, выпускаемый из распылительной головки, сплющивается и расширяется в стороны, образуя веерообразный факел с равномерным распределением материала. Эффект развертывания аэрозоля в плоский широкий веер можно дополнительно усилить, если в распылительной головке сопла предусмотреть прорезь, расположенную по существу под углом 90° относительно каналов подачи формирующего газа. Тогда формирующий газ будет сжимать поток аэрозоля вблизи сопла, рядом с распылительной головкой, и в то же самое время будет заставлять поток аэрозоля на выходе из распылительной головки сопла проходить через указанную прорезь в боковые стороны. Это дополнительно способствует созданию широкого капельного факела. Сопло может представлять собой узел, расположенный на выходе распылителя, при этом узел сопла реализуют так, что измельченные капли жидкости направляют в канал аэрозоля сопла, через который аэрозоль поступает в распылительную головку, где его выпускают из сопла, и при этом образуется капельный факел. В другом варианте, сопло может являться неотъемлемой частью распылителя; при этом внутри распылителя, рядом с распылительной головкой предусматривают каналы для формирующего газа.
Преимущество сопла согласно полезной модели состоит в том, что сопло выполнено с возможностью формирования широкого капельного веерообразного факела (аналогичного кисти) с равномерным распределением материала в потоке. Другими словами, равномерный и широкий факел распыления может быть создан посредством сопла согласно полезной модели, и позволяет получать равномерные покрытия. Кроме того, подача формирующего газа в сопло дает возможность минимизировать расход формирующего газа. В то же самое время, формирующий газ создает в сопле и в распылительной головке расслоенное течение, при этом формирующий газ течет между стенкой сопла и стенкой распылительной головки, а также аэрозолем, который выпускается из сопла. Это не дает аэрозолю соприкасаться со стенкой сопла и конструкцией головки сопла. Это дополнительно снижает риск засорения сопла и распылительной головки, поскольку аэрозоль остается отделенным от структур сопла и распылительной головки.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящей полезной модели будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 схематически изображает распылитель, содержащий сопло согласно полезной модели;
фиг.2 в сечении изображает одно сопло согласно полезной модели;
фиг.3 изображает головку сопла, входящую в состав сопла фиг.2.
Осуществление полезной модели
2
На фиг.1 схематически изображен распылитель 1, посредством которого из исходного жидкого материала получают капли жидкости. Исходный жидкий материал подают в распылитель, создающий капли жидкости, по жидкостному каналу 3. В качестве исходного жидкого материала можно использовать почти любую жидкость. Газ, обеспечивающий распыление (рабочий газ), например, азот N, подают в газовый канал 5. Распылитель 1 дополнительно оснащен компенсационной камерой 30, в которую из газового канала 5 поступает рабочий газ. Из компенсационной камеры рабочий газ далее следует в распылительную головку 34, при этом компенсационная камера 30 и участок 32, препятствующий прямому течению газа (рассеивающий участок), распределяют рабочий газ, обеспечивая его равномерное течение вокруг жидкостного канала 3, в результате чего в распылительной головке 34 осуществляется диспергирование жидкости. Следует отметить, что распылитель для диспергирования жидкости, показанный на фиг.1, представляет собой лишь один пример, и что указанный распылитель может быть осуществлен множеством различных других способов.
Далее, распылительная головка 34 оснащена соплом 50 для разбрызгивания образуемых капель жидкости и аэрозоля, который за счет них создается. Сопло 50 содержит канал 2 для аэрозоля, вдоль которого аэрозоль направляется от распылительной головки 34 к головке 4 сопла, из которой аэрозоль и диспергированные капли жидкости выпускаются из распылителя 1 и сопла 50. Размер капель жидкости, полученных в распылительной головке 34, сравнительно большой, и, чтобы уменьшить размер капель аэрозоля, канал 2 для аэрозоля может быть оснащен ограничителями 36 потока, препятствующими течению газа. Когда поток аэрозоля продвигается в канале 2, ограничители 36 потока изменяют гидродинамические характеристики указанного потока, приводя к изменению размера капель аэрозоля до сверхмалой величины. Этот механизм основан на том, что ограничители 36 потока обуславливают столкновения и вариации давления. То есть, ограничители 36 потока устроены таким образом, что капли аэрозоля, выбрасываемые из распылительной головки 34, сталкиваются с одним или более ограничителями 36 потока и/или друг с другом, уменьшаясь при этом в размерах. С другой стороны, ограничители 36 потока устроены таким образом, что приводят к изменению давления и/или ограничению потока аэрозоля, выбрасываемого распылительной головкой 34, за счет чего происходит уменьшение размера капель. В конечном счете, из сопла 50 головки 4 происходит выброс капель сверхмалого размера, могут быть предусмотрены один или более ограничителей 36 потока, при этом они могут быть расположены один за другим, рядом друг с другом или соответствующим образом друг относительно друга. Ограничители 36 потока могут, например, направлять, замедлять или ограничивать поток аэрозоля. Согласно фиг.1, ограничители 36 потока выполнены на внутренних стенках камеры распылительной головки 34, таким образом, что они выступают от внутренних стенок внутрь камеры. За счет ограничителей 36 потока средний аэродинамический диаметр капель аэрозоля, выбрасываемого из распылителя 1, будет составлять 3 мкм или менее, а в предпочтительном случае - 1 мкм или менее. Следует дополнительно отметить, что ограничители 36 потока также могут отсутствовать.
Согласно фиг.1, распылитель дополнительно оснащен газовым каналом 16, по которому в область головки 4 сопла 50 может быть направлен формирующий газ. В соответствии с фиг.1, формирующий газ направляется по каналу 16 в область головки 4 сопла, и далее, через каналы 8 и 10 подачи формирующего газа, в канал 2 для аэрозоля. Конструкция такова, что в стенках канала 2 для аэрозоля, вблизи головки 4 выполнены первый и второй каналы 8 и 10, предназначенные для подачи формирующего газа в канал 2 для аэрозоля, и расположенные по существу напротив друг друга. Потоки формирующего газа, выходящие из каналов 8 и 10, с противоположных сторон сжимают аэрозоль, в то время как последний выходит из распылительной головки 4 сопла 50, за счет чего факелу аэрозоля, выбрасываемого из распылительной головки 4, придается плоская форма, и аэрозоль расходится в стороны в форме веерообразной капельной струи.
На фиг.2 более подробно показано выполнение сопла 50 согласно полезной модели. Сопло содержит канал 2 для аэрозоля и канал 16 для формирующего газа, который окружает канал 2. Согласно фиг.2, сопло 50 содержит аэрозольную трубку 11, которая служит для формирования канала 2 для аэрозоля, и трубку 13 формирующего газа, которая предусмотрена вокруг аэрозольной трубки 11 с целью создания между трубкой 11 и трубкой 13 канала 16 для формирующего газа, подводящего формирующий газ к первому и второму подающим каналам 8 и 10. Аэрозоль и формирующий газ объединяются в камере 22 давления. В предпочтительном варианте камера 22 давления является частью канала 2 для аэрозоля, и форма камеры 22 давления приблизительно соответствует форме канала 2 для аэрозоля или же, в ином варианте, форма камеры 22 давления может отличаться от формы канала 2 для аэрозоля. Каналы 8 и 10 подачи формирующего газа, согласно фиг.2, выполнены напротив друг друга, при этом подаваемый по ним в канал 2 для аэрозоля формирующий газ сжимает между каналами 8, 10 тот поток, который следует в канале для аэрозоля. Аэрозоль оказывается под действием давления, которое стремится сплющить поток аэрозоля. Другими словами, основная идея настоящей полезной модели заключается во введении потока формирующего газа в сопло 50 канала 2 для аэрозоля перед тем, как аэрозоль выпускается из головки 4 сопла. Таким образом, аэрозоль выпускается из головки сопла уже в сжатом состоянии, в результате чего аэрозоль выходит из головки 4 сопла в стороны и вперед в виде плоского веера. Трубка 13 для формирующего газа может доходить до головки 4 аэрозольной трубки 11, или, в другом варианте, трубка 13 для формирующего газа может заканчиваться в месте расположения каналов 8, 10 подачи формирующего газа. На конце головки 4 сопла канал 16 для формирующего газа закрыт, так что формирующий газ может быть выпущен из сопла 50 только через канал 2 для аэрозоля.
В соответствии с фиг.2, в головке 4 сопла дополнительно выполнена прорезь. В предпочтительном варианте, прорезь должна быть выполнена в направлении, по существу перпендикулярном направлению каналов 8, 10 подачи формирующего газа, т.е. направлению, в котором формирующий газ втекает в канал 2 для аэрозоля. На фиг.3 схематически изображена головка 4 сопла. Согласно фиг.3, выпуск аэрозоля из головки 4 сопла осуществляется через камеру 22 давления, в которой формирующий газ встречается с аэрозолем. В соответствии с фиг.3, в головке 4 сопла, в стенках канала аэрозоля или в трубке 11,2 напротив друг друга выполнены первая и вторая щели 12, 14 с целью формирования первой прорези головки 4 сопла. Указанная первая прорезь выполнена в направлении, составляющем по существу угол 90° относительно направления каналов 8, 10 подачи формирующего газа. Дополнительно, поскольку трубка 13 для формирующего газа доходит до головки 4 сопла, на конце трубки 13 в головке 4 выполнены третья щель 18 и четвертая щель 20 с целью формирования второй прорези на конце трубки 13 для формирующего газа в головке 4 сопла. Указанная вторая прорезь проходит по существу параллельно первой прорези, т.е по существу под углом 90° относительно каналов 8, 10 подачи формирующего газа. Указанные прорезь или прорези в головке 4 сопла дополнительно способствуют распределению аэрозоля в виде плоского широкого факела. Благодаря прорези, аэрозоль, сжатый внутри сопла потоками формирующего газа, может быть выпущен наружу из головки 4 сопла в направлении вперед и в стороны. Это способствует созданию широкого капельного факела.
Для специалистов в данной области должно быть понятно, что по мере развития техники основную идею полезной модели можно будет осуществлять многими различными способами. Таким образом, полезная модель и варианты ее осуществления не ограничиваются приведенными примерами, напротив, в них можно внести изменения, не выходящие за пределы идеи и объема полезной модели.