СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИСКОВОГО РАСПЫЛИТЕЛЯ, СОПЛОВАЯ ГОЛОВКА И ДИСКОВЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ С ТАКОВОЙ СОПЛОВОЙ ГОЛОВКОЙ Российский патент 2018 года по МПК B05B3/10 

Изобретение относится к способу эксплуатации дискового распылителя, с помощью которого на предмет наносится слой материала покрытия, при котором колоколообразная тарелка вращается вокруг оси вращения, и материал покрытия подается на отводящую поверхность колоколообразной тарелки таким образом, что материал покрытия отбрасывается с колоколообразной тарелки.

Кроме того, изобретение относится к сопловой головке для дискового распылителя для нанесения материала покрытия на предмет, имеющей выполненную с возможностью вращения вокруг оси вращения колоколообразную тарелку с отводящей поверхностью, на которую материал покрытия является подаваемым таким образом, что материал покрытия отбрасывается с колоколообразной тарелки.

Помимо этого, изобретение относится к дисковому распылителю для нанесения материала покрытия на предмет с сопловой головкой.

Дисковые распылители, которые оснащены сопловой головкой названного в начале типа, используются, например, в автомобильной индустрии для окрашивания или покрытия защитным материалом предметов, например автомобильных кузовов.

При этом колоколообразная тарелка предназначена для распыления материала покрытия, для чего при работе она вращается с очень высокими частотами вращения от 10000 до 100000 мин^-1 вокруг своей оси вращения.

На вращающуюся колоколообразную тарелку подается выбранный материал покрытия. На основании центробежных сил, которые действуют на материал покрытия, он в виде пленки перемещается по колоколообразной тарелке наружу, пока не достигнет находящейся радиально снаружи срывной кромки колоколообразной тарелки. Там на материал покрытия действуют такие высокие центробежные силы, что он отбрасывается по касательной в форме мелких капель материала покрытия.

При этом возникают капли с различными размерами, которые находятся в относительно широком диапазоне размеров. При этом капли большего размера отбрасываются радиально наружу дальше, чем более мелкие капли. С помощью сопловых головок и дисковых распылителей названного в начале типа создается относительно широкая струя распыла, которая в идеальном случае является конической и имеет относительно большой угол конуса.

При этом желательно, чтобы размер капель был относительно единым и относящийся к размеру капельный спектр находился по возможности в малом диапазоне. Кроме того, капли должны быть по возможности маленькими, так как с помощью маленьких капель достигается гомогенный результат покрытия.

Мерой гранулометрического состава капель и тем самым капельного спектра струи распыла, является так называемое span-значение, как оно, помимо всего прочего, описано в издании "Mescher et al., Gravity affected break-up of laminar threads at low gas-relative-velocities, Chem. Eng. Sei., Volume 69, Issue 1, 13, февраль 2012 г., страницы 181-192.

Чем медленнее вращается колоколообразная тарелка, тем больше в среднем размеры капель, которые отбрасываются со срывной кромки. Соответственно при более высоких частотах вращения колоколообразной тарелки на срывной кромке колоколообразной тарелки создаются в среднем более мелкие капли. По этой причине колоколообразная тарелка, как правило, работает с высокими частотам вращения, что сопряжено с соответствующим высоким расходом энергии. Одновременно радиальное расширение струи распыла при увеличенных частотах вращения, в свою очередь, больше, чем при уменьшенных частотах вращения, что приводит к необходимости принятия мер, чтобы сфокусировать струю на подлежащих нанесению покрытия предметах.

Для этого известные дисковые распылители работают, например, электростатически. При этом подлежащий нанесению материал покрытия заряжается, а подлежащий покрытию предмет наоборот заземлен. При этом между дисковым распылителем и предметом создается электрическое поле, благодаря которому заряженный материал покрытия целенаправленно наносится на предмет. Но это работает только для электропроводящих предметов.

Альтернативно или дополнительно к электростатическому режиму в известных дисковых распылителях хорошо зарекомендовали себя воздухонаправляющие устройства. С их помощью в большинстве случаев кольцевой направляющий воздушный поток направляется на струю распыла таким образом, что она связывается и капли различного размера целенаправленно направляются на подлежащий покрытию предмет.

Но при этом частично требуются сильные потоки направляющего воздуха, создание которых известными средствами относительно трудоемко.

Задачей изобретения является предложить способ, сопловую головку и дисковый распылитель названного в начале типа, с помощью которых обеспечивается эффективная работа дискового распылителя при максимально возможной гомогенности и фокусировки струи.

Данная задача в способе названного в начале типа решена посредством того, что на поступающий с колоколообразной тарелки материал покрытия посредством выдающего устройства, по меньшей мере, периодически нагнетается рабочая текучая среда в виде околозвукового или сверхзвукового потока.

К поступающему с колоколообразной тарелки материалу покрытия в данном случае относится как материал покрытия, который уже отсоединился от колоколообразной тарелки и был отброшен от нее, так и материал покрытия, который пока еще удерживается на колоколообразной тарелке. Последнее может включать в себя, например, материал покрытия, который уже готов отсоединиться от срывной кромки колоколообразной тарелки. В этом случае самим по себе известным образом на срывной кромке образуются струи или ламели, из которых затем возникают капли.

Под околозвуковым потоком в данном случае следует понимать поток с числом Маха Ма от 0,8 до 1,2. Подобный поток также называется околозвуковым потоком. Сверхзвуковой поток имеет число Маха Ма свыше 1,2.

С помощью этой меры создается выраженное возмущение на материал покрытия, которое может воздействовать на образование капель.

Предпочтительно, рабочая текучая среда нагнетается в направлении срывной кромки колоколообразной тарелки и еще предпочтительнее на отсоединяющийся от срывной кромки колоколообразной тарелки материал покрытия, последний имеется в форме упомянутых выше струй или ламелей. Там рабочая текучая среда как выраженное возмущение воздействует на нестабильность струй или ламелей и тем самым на образование капель в процессе возникновения. Данное выраженное возмущение ведет к увеличенному образованию мелких капель с умеренным капельным спектром. За счет этого уже при уменьшенных частотах вращения колоколообразной тарелки имеются, по меньшей мере, меньше увеличенных и тем самым более тяжелых капель, которые при равной частоте вращения из-за центробежных сил отбрасывались бы дальше радиально наружу, чем более мелкие, и тем самым более легкие капли краски. Одновременно красочный туман даже уменьшенных частотах вращения колоколообразной тарелки эффективно фокусируется на подлежащем окрашиванию предмете.

В отношении сопловой головки названная задача с такими же преимуществами решена посредством того, что имеется выдающее устройство, посредством которого рабочая текучая среда является, по меньшей мере, периодически нагнетаемой в виде околозвукового или сверхзвукового потока на поступающий с колоколообразной тарелки материал покрытия.

По названным выше основаниям выдающее устройство выполнено таким образом, что рабочая текучая среда нагнетается в направлении срывной кромки колоколообразной тарелки.

При этом благоприятно, если выдающее устройство выполнено таким образом, что рабочая текучая среда нагнетается на отделяющийся от срывной кромки колоколообразной тарелки материал покрытия.

Если выдающее устройство включает в себя блок сопла Лаваля с выдающим кольцевым зазором или несколькими выдающими отверстиями, то это эффективно содействует созданию околозвукового или сверхзвукового потока.

В сопле Лаваля поперечное сечение для протекающей рабочей текучей среды сначала сужается и затем снова расширяется в направлении выдающего отверстия. Благодаря этому протекающая рабочая текучая среда может быть сильно ускорена без необходимости принятия для этого дополнительных мер. Это уже описано в немецкой патентной заявке с номером дела 10 2010 053 134.0.

Создание околозвукового или сверхзвукового потока может быть дополнительно поддержано с помощью источника текучей среды, из которого имеется возможность подвода рабочей текучей среды к блоку сопла Лаваля с избыточным давлением. Благодаря этому рабочая текучая среда уже с высокой скоростью течет к блоку сопла Лаваля, где она дополнительно ускоряется.

Благоприятно, если внешняя боковая поверхность колоколообразной тарелки окружена внутренней боковой поверхностью направляющего тела, которая вместе с внешней боковой поверхностью колоколообразной тарелки образует кольцевое сопло Лаваля. Таким образом, внешняя боковая поверхность колоколообразной тарелки может быть использована в качестве поверхности потока кольцевого сопла Лаваля. Понятие "кольцевое сопло Лаваля" в данном случае должно описывать кольцевое сопло с выдающим кольцевым зазором вместо классического аксиального устья сопла. При этом поперечное сечение выходного кольцеобразного зазора для рабочей текучей среды сначала сужается и затем снова расширяется в направлении выдающего кольцевого зазора.

При этом является преимуществом, если между колоколообразной тарелкой и направляющим телом имеется кольцевой канал, причем, кроме того, между внутренней боковой поверхностью направляющего тела и внешней боковой поверхностью колоколообразной тарелки выполнен кольцевой зазор, который задает самое узкое место кольцевого канала.

Альтернативно, колоколообразная тарелка может быть окружена первым, внутренним направляющим телом, а внутреннее направляющее тело может быть окружено вторым, внешним направляющим телом, и внешняя боковая поверхность внутреннего направляющего тела с внутренней боковой поверхностью внешнего направляющего тела образует кольцевое сопло Лаваля.

В данном случае благоприятно, если между внутренним направляющим телом и внешним направляющим телом имеется кольцевой канал, причем между внешней боковой поверхностью внутреннего направляющего тела и внутренней боковой поверхностью внешнего направляющего тела выполнен кольцевой зазор, который задает самое узкое место кольцевого канала.

Следующая благоприятная альтернатива реализована, если тарелка окружена кольцевым телом Лаваля, которое имеет несколько устьев сопел Лаваля. Здесь блок сопла Лаваля имеет не кольцевой зазор, а несколько устьев сопел, из которых на материал покрытия нагнетается околозвуковой или сверхзвуковой поток. Иначе говоря, кольцевое тело Лаваля образовано множеством отдельных сопел Лаваля, которые расположены вдоль круговой траектории.

Геометрически правильное образование обеспечено, если внешняя боковая поверхность тарелки образует поверхность усеченного конуса.

Кроме того, является преимущественным, если в имеющемся кольцевом канале расположены направляющие лопатки, которые выполнены так, что при вращении тарелки и/или направляющего тела рабочая текучая среда, которая находится в кольцевом канале, подается к выдающему кольцевому зазору или, при наличии, к нескольким устьям сопел Лаваля блока сопла Лаваля. Благодаря этому, альтернативно или дополнительно, ускорению рабочей текучей среды может быть оказано содействие. В зависимости от угла атаки направляющих лопаток околозвуковой или сверхзвуковой поток может принимать азимутальный вектор скорости, благодаря чему производится воздействие на относительную скорость околозвукового или сверхзвукового потока к скорости срывающегося с колоколообразной тарелки материала покрытия. Благодаря этому также может быть оказано воздействие на упомянутое выше span-значение и тем самым на капельный спектр струи распыла.

Относительно дискового распылителя названного в начале типа упомянутая выше задача решена посредством того, что сопловая головка выполнена с одним или всеми названными выше признаками.

Помимо этого, примеры выполнения изобретения подробнее разъясняются на основании чертежей.

На них показано:

Фиг. 1 - аксиальное сечение сопловой головки дискового распылителя с выдающим устройством для рабочей текучей среды согласно первому примеру выполнения, посредством которого может быть создан околозвуковой или сверхзвуковой поток,

Фиг. 2,А и 2,Б - варианты вихревого устройства сопловой головки,

Фиг. 3 аксиальное сечение модифицированной сопловой головки с выдающим устройством для рабочего воздуха согласно второму примеру выполнения,

Фиг. 4 аксиальное сечение еще раз модифицированной сопловой головки с выдающим устройством для рабочего воздуха согласно третьему примеру выполнения.

На фиг. 1 общим ссылочным обозначением 2 обозначен дисковый распылитель, из которого показаны лишь головной участок 4 с устьем 6 сопла. Посредством дискового распылителя 2 краска может быть нанесена на не показанный отдельно предмет.

Сопловая головка 6 включает в себя вращательно-симметричную колоколообразную тарелку 8. В описанном примере выполнения она выполнена в виде полого усеченного конуса 10 с проходящей по периметру стенкой 12 и имеет выполненную в форме усеченного конуса внутреннюю боковую поверхность 14 и выполненную в форме усеченного конуса внешнюю боковую поверхность 16. Колоколообразная тарелка 8 также может иметь отличающиеся от этого геометрии, как они сами по себе известны для колоколообразных тарелок из уровня техники.

Колоколообразная тарелка 8 выполнена с возможностью вращения с высокой скоростью вокруг оси 18 вращения, для чего дисковый распылитель 2 включает в себя приводное устройство 20, которое обозначено на чертежах лишь схематично. Колоколообразная тарелка 8 может приводиться в действие, например, посредством электродвигателя или пневматически. При работе колоколообразная тарелка 8 вращается с частотами вращения от 10000 до 100000 мин^-1 вокруг своей оси 18 вращения.

Колоколообразная тарелка 8 удерживается свободным концом коаксиального колоколообразной тарелке 8 полого вала 22, который соединен с приводным устройством 20 и в продольном направлении ограничивает канал 24 подачи краски, который запитывается из непоказанного резервуара для краски.

Полый вал 22 заканчивается в проходящем перпендикулярно оси 18 вращения крепежном фланце 26, посредством которого он соединен с колоколообразной тарелкой 8. Для этого колоколообразная тарелка 8 имеет соотнесенную с крепежным фланцем 26 полого вала 22 кольцевую пластину 28 с центральным выдающим отверстием 30, в которое впадает канал 24 подачи краски в полом валу 22.

Помимо этого, колоколообразная тарелка 8 известным самым по себе образом включает в себя отражательную пластину 32, которая удерживается кольцевой пластиной 28. Отражательная пластина 32 проходит перпендикулярно оси 18 вращения колоколообразной тарелки 8 и расположена на небольшом расстоянии от кольцевой пластины 28 внутри колоколообразной тарелки 8. Отражательная пластина 32 проходит радиально наружу почти до внутренней боковой поверхности 14 колоколообразной тарелки 8, которая служит в качестве выполненной в форме усеченного конуса отводящей поверхности 34. Внешний диаметр данной отводящей поверхности 34 соответственно увеличивается по направлению от полого вала 22. На противолежащем полому валу 22 конце отводящая поверхность 34 завершается в проходящей по периметру срывной кромке 36.

Внешняя боковая поверхность 16 колоколообразной тарелки 8 окружена конической внутренней боковой поверхностью 38 выполненного в виде направляющей оболочки 40 направляющего тела, которое расположено коаксиально колоколообразной тарелке 8. Направляющая оболочка 40 имеет свободную концевую грань 42, которая расположена радиально рядом с внешней боковой поверхностью 16 колоколообразной тарелки 8, благодаря чему там образован выдающий кольцевой зазор 44.

При взгляде в направлении от свободной концевой грани 42 вовнутрь внутренняя боковая поверхность 38 направляющей оболочки 40 в направлении периметра имеет кольцевой и в направлении внешней боковой поверхности 16 колоколообразной тарелки выпуклый подъем 46, который удерживается конусной стенкой 48 направляющей оболочки 40. Конусная стенка 48 направляющей оболочки 40 впадает затем в держатель 50 полого цилиндра с постоянным сечением, который охватывает полый вал 22 и служит для фиксации направляющей оболочки 40 на дисковом распылителе 2.

Внутренняя боковая поверхность 38 направляющей оболочки 40 относительно оси 18 вращения наклонена на угол α. Тем самым этот угол является углом конуса внутренней боковой поверхности 38 направляющей оболочки 40, внешняя боковая поверхность которой также может иметь иную, отличную от конуса траекторию. Направляющая оболочка 40 относительно выполненной с возможностью вращения колоколообразной тарелки 8 стационарно опирается относительно вращения. Однако в модификации направляющая оболочка 40 также может вращаться посредством не показанного отдельно привода вокруг оси 18 вращения.

Внешняя боковая поверхность 16 тарелки 8 в направлении периметра имеет кольцеообразный подъем 52, который противолежит подъему 46 направляющей оболочки 40 и выгнут по направлению к нему, причем между подъемами 46 и 52 остается кольцевой зазор 54.

В целом между внешней боковой поверхностью 16 колоколообразной тарелки 8 и внутренней боковой поверхностью 38 направляющей оболочки 40 образован кольцевой канал 56, самое узкое место которого задано посредством кольцевого зазора 54.

В предложенном примере выполнения угол α внутренней боковой поверхности 38 направляющей оболочки 40 имеет размер угла конуса внешней боковой поверхности 16 колоколообразной тарелки 8, из-за чего ее внешняя боковая поверхность 16 и внутренняя боковая поверхность 38 направляющей оболочки 40 проходят параллельно друг другу, и кольцевой канал 56 при взгляде от кольцевого зазора 54 имеет постоянное сечение. В непоказанной отдельно модификации угол конуса внешней боковой поверхности 16 колоколообразной тарелки 8 и угол α конуса внутренней боковой поверхности 38 направляющей оболочки 40 также отличаются друг от друга, из-за чего кольцевой канал 56 расширяется или сужается в направлении выходного зазора 44. Это будет еще раз описано далее.

Внутренняя боковая поверхность 38 направляющей оболочки 40 с подъемом 46 образуют таким образом с внешней боковой поверхностью 16 колоколообразной тарелки 8 с подъемом 52 блок сопла Лаваля в форме кольцевого сопла 58 Лаваля, который окружает выдающий кольцевой зазор 44, из которого рабочая текучая среда нагнетается на сходящий с колоколообразной тарелки 8 материал покрытия. При этом внутренняя боковая поверхность 38 направляющей оболочки 40 вместе с подъемом 46 является первой поверхностью потока, а внешняя боковая поверхность 16 колоколообразной тарелки с подъемом 52 является второй поверхностью потока кольцевого сопла 58 Лаваля, которые противолежат друг другу.

В качестве рабочей текучей среды в предложенном примере выполнения применяется воздух, который далее называется рабочим воздухом. Но вместо воздуха в качестве рабочей текучей среды также могут применяться другие газы.

В качестве рабочего воздуха в кольцевой канал 56 и тем самым в кольцевое сопло 58 Лаваля самим по себе известным образом из источника текучей среды в форме источника 60 сжатого воздуха подается сжатый воздух под избыточным давлением, что на фигурах обозначено сильно схематичным образом. Источник 60 сжатого воздуха может быть выполнен, например, как компрессор.

Рабочий воздух может подаваться в кольцевой канал 56 с завихрения или без такового. Если рабочий воздух должен втекать в кольцевой канал 56 с завихрением, то имеется вихревое устройство 62. Например, оно может включать в себя подающий штуцер 64 на держателе 50 полого цилиндра, по которому рабочий воздух тангенциально или частично тангенциально втекает в кольцевой канал 56, как это обозначено на фигурах 2,А или же 2,Б. Там показано соответственно по одному сечению перпендикулярно оси 18 вращения. При этом результирующее завихрение рабочего воздуха определяется с помощью угла атаки тангенциальной или частично тангенциальной подачи.

В не показанной отдельно модификации рабочий воздух из источника 60 сжатого воздуха также может втекать в кольцевой канал 56 через направляющее устройство, которое включает в себя, например, воздушные канавки или воздухонаправляющие лопатки, как это само по себе известно, например, в полых конических соплах. Обеспечить завихрение рабочего воздуха в кольцевом канале 56 также могут направленные соответствующим образом наклонно выдающие отверстия в держателе 50 полого цилиндра.

Во всех случаях угол втекания рабочего воздуха в кольцевой канал 56 зависит от конструктивных особенностей и может быть соответственно предварительно задан с их помощью.

Чтобы дополнительно ускорить втекающий в кольцевой канал 56 рабочий воздух в направлении кольцевого зазора 54 и выдающего кольцевого зазора 44, полый вал на своей внешней боковой поверхности 66 несет равномерно распределенные в направлении периметра направляющие лопатки 68. Они имеют такую геометрию и расположены так, что рабочий воздух подается в направлении выдающего кольцевого зазора 44, когда колоколообразная тарелка 8 при работе дискового распылителя 2 вращается. Направляющие лопатки 68 могут содействовать имеющемуся завихрению рабочего воздуха или создавать завихрение. В общем случае действие направляющих лопаток 68 самим по себе известным образом зависит от их геометрии и угла атаки.

Если с помощью источника 60 сжатого воздуха может быть достигнута достаточно большая скорость потока рабочего воздуха, то от направляющих лопаток 68 можно отказаться. С другой стороны, необходимое избыточное давление рабочего воздуха из источника 60 сжатого воздуха может быть меньше, если направляющие лопатки 68 содействуют продвижению рабочего воздуха к выдающему зазору 44, благодаря чему можно еще раз уменьшить расход энергии для работы источника 60 сжатого воздуха.

Внешняя боковая поверхность 66 полого вала 22 одновременно служит в качестве воздухонаправляющей поверхности и в предложенном примере выполнения имеет цилиндрическую область 66а рядом с держателем 50 полого цилиндра и коническую область 66b рядом с направляющей оболочкой 40, благодаря чему внешняя боковая поверхность 66 полого вала 22 проходит по существу параллельно внутренней боковой поверхности 38 направляющей оболочки 40.

В общем случае благодаря взаимодействию участвующих компонентов, то есть благодаря взаимодействию источника 60 сжатого воздуха, при необходимости вихревого устройства 62, при необходимости направляющих лопаток 68, кольцевого канала 56, кольцевого зазора 54 и выпускного кольцевого зазора 44, имеется выдающее устройство 70, посредством которого рабочая текучая среда, по меньшей мере, периодически может нагнетаться в виде околозвукового или сверхзвукового потока на отделяющийся от колоколообразной тарелки 8 материал покрытия.

Скорость, с которой рабочий воздух выдается через выдающий кольцевой зазор 44, и воздействие рабочего воздуха на возникновение капель, которые отбрасываются от колоколообразной тарелки 8, зависят от взаимодействия участвующих компонентов выдающего устройства 70. Так, например, выходное давление источника 60 сжатого воздуха или же объемный расход поступающего от источника 60 сжатого воздуха рабочего воздуха, а также геометрия кольцевого канала 56 и кольцевого сопла 58 Лаваля, воздействуют на поток рабочего воздуха.

Рабочий воздух от выдающего устройства 70 может нагнетаться на отделяющийся от колоколообразной тарелки 8 материал покрытия в качестве околозвукового потока.

Околозвуковой или сверхзвуковой поток в качестве так называемого выраженного возмущения воздействует на материал покрытия. При этом рабочий воздух через кольцевое сопло 58 Лаваля направляется в направлении срывной кромки 36 колоколообразной тарелки 8, что обозначено стрелкой А, которая на фиг. 1 показана только слева, и должна обозначать главный поток околозвукового или сверхзвукового потока. На срывной кромке 36 колоколообразной тарелки 8 околозвуковой или сверхзвуковой поток в виде выраженного возмущения воздействует на каплеобразование в процессе возникновения при образовании струй или ламелей, из которых возникают капли, как это было разъяснено вначале.

Если угол α конуса внутренней боковой поверхности 38 направляющей оболочки 40 изменяется и кольцевой канал 56 больше не имеет постоянного сечения, создается измененная характеристика потока рабочего воздуха через кольцевой канал 56 и при оставшихся неизменными подъемах 56 и 52 также и измененная геометрия кольцевого зазора 54, что влияет на истечение рабочего воздуха из кольцевого сопла 58 Лаваля. Например, угол α конуса может изменяться в диапазоне от -15° до +75° относительно оси 18 вращения.

Описанный выше дисковый распылитель 2 функционирует следующим образом.

При работе дискового распылителя 10 колоколообразная тарелка 8 посредством приводного устройства 20 вращается вокруг своей оси 18 вращения и канал 24 подачи краски в полом валу 22 запитывается краской.

При этом краска сначала выступает из выдающего отверстия 30 в кольцевой пластине 28 вращающейся тарелки 8 и выступает из ее отражательной пластины 32. Из-за вращения тарелки 8 эта краска в качестве пленки краски попадает к ее расположенной внутри отводящей поверхности 34 и далее вперед к ее срывной кромке 36, где пленка краски в форме струй или ламелей отделяется от тарелки, из которых затем возникают капли. Как упомянуто в начале, желательно создавать небольшие капли.

В зависимости от частоты вращения тарелки в дисковом распылителе без описанного выше выдающего устройства 70 также изменяется и средний размер капель, которые отбрасываются от тарелки 8. Чем ниже частота вращения тарелки 8, тем больше созданные капли. Одновременно желательно вращать тарелку 8 с небольшими частотами вращения, чтобы экономить энергию.

С помощью выдающего устройства 70 производится противодействие нежелательному эффекту, когда при небольших частотах вращения с тарелки 8 отбрасываются увеличенные капли.

А именно, рабочий воздух через выдающее устройство 70 как околозвуковой или сверхзвуковой поток из выдающего кольцевого зазора 44 нагнетается па материал покрытия на срывной кромке 36. Данный рабочий воздух описанным выше способом воздействует на нестабильность струй или ламелей на срывной кромке 36 и влияет на возникновение уменьшенных капель.

За счет этого с помощью выдающего устройства 79 и созданного с его помощью околозвукового или сверхзвукового потока можно добиться достаточно малых размеров капель даже при небольших частотах вращения колоколообразной тарелки 8. К тому же благодаря околозвуковому или сверхзвуковому потоку унифицируются средние размеры отброшенных со срывной кромки 36 тарелки 8 капель краски, образуется струя распыла с относительно однородным капельным спектром.

При равном размере капель благодаря выраженному возмущению из-за воздействия рабочего воздуха можно выбирать уменьшенные частоты вращения. Из-за уменьшенной частоты вращения капли отлетают на меньшее расстояние в радиальном направлении.

Таким образом, диаметр создаваемого сопловой головкой 6 тумана краски меньше, чем без выдающего устройства 70, и туман краски даже при уменьшенных частотах вращения колоколообразной тарелки 8 эффективно фокусируется на подлежащем окраске предмете.

Путем комбинирования воздействия рабочего воздуха на капельный спектр и частоты вращения, с которой вращается колоколообразная тарелка 8, можно регулировать геометрию и капельный спектр струи распыла. Чем меньше капли, тем меньше радиальное распространение струи распыла при неизменной частоте вращения колоколообразной тарелки 8.

Колоколообразная тарелка может вращаться с уменьшенной по сравнению с дисковым распылителем без выдающего устройства 70 частотой вращения без отрицательного воздействия на капельный спектр струи распыла.

Другой параметр, который воздействует на геометрию струи распыла во взаимодействии с околозвуковым или сверхзвуковым потоком, - это, естественно, объемный расход жидкости, с помощью которой материал покрытия подается к колоколообразной тарелке 8, который, в свою очередь, влияет на образование струй и ламелей на срывной кромке 36 колоколообразной тарелки 8.

На фиг. 3 показана сопловая головка 6 дискового распылителя 2 согласно второму примеру выполнения, причем направление главного потока рабочей текучей среды снова обозначено стрелкой А.

Там направляющая оболочка 40 образует внутреннюю направляющую оболочку 40 и окружена внешним, также опирающимся стационарно направляющим телом в форме направляющей оболочки 72 так, что между внутренней направляющей оболочкой 40 и внешней направляющей оболочкой 72 остается кольцевой канал 74. Внешняя направляющая оболочка 72 включает в себя конусную стенку 76 с конической внутренней боковой поверхности 78, которая относительно оси 18 вращения наклонена на угол β конуса. Например, угол β конуса может изменяться в диапазоне от -15° до +75° относительно оси 18 вращения.

В модификации внутренняя направляющая оболочка 40 и/или внешняя направляющая оболочка 72 посредством не показанных здесь отдельно приводов может вращаться вокруг оси 18 вращения. За счет этого обе направляющие оболочки 40, 72 могут опираться стационарно, или с возможностью вращения, или, соответственно, лишь одна из обеих направляющих втулок 40, 72 может опираться стационарно, в то время как другая направляющая оболочка 72 или же 40 может быть выполнена с возможностью вращения.

Внутренняя направляющая оболочка 40 имеет коническую внешнюю боковую поверхность 80, наклон которой относительно оси 18 вращения определяется углом α конуса.

Конусная стенка 48 внутренней направляющей оболочки 40 заканчивается рядом с колоколообразной тарелкой 8 в концевом участке 82, который задает концевую грань 42 внутренней направляющей оболочки 40. Концевой участок 82 имеет коническую внешнюю боковую поверхность 84, которая, в свою очередь, наклонена на угол γ конуса относительно оси 18 вращения. Данная внешняя боковая поверхность 84 концевого участка 82 внутренней направляющей оболочки 40 имеет подъем 46 направляющей оболочки 40, который направлен не в направлении колоколообразной тарелки 8, а в направлении внешней направляющей оболочки 72. У колоколообразной тарелки 8 подъема нет.

Соответствующим образом конусная стенка 76 внешней направляющей оболочки 72 заканчивается в концевом участке 86, который задает свободную концевую грань 88 внешней направляющей оболочки 72. Концевой участок 86 внешней направляющей оболочки 72 имеет коническую внутреннюю боковую поверхность 90, которая, в свою очередь, наклонена относительно оси 18 вращения на угол 5 конуса. Внутренняя боковая поверхность 90 концевого участка 86 внешней направляющей оболочки 72, в свою очередь, имеет кольцеобразный подъем 92, который расположен напротив подъема 46 внутренней направляющей оболочки 40, из-за чего между подъемами 46 и 92 образован кольцевой зазор 94.

Самое узкое место кольцевого канала 74 между обеими направляющими оболочками 40 и 72 предварительно задано данным кольцевым зазором 94.

В примере выполнения согласно фиг. 3 углы α и β равны и имеют тот же размер, что и угол конуса внешней боковой поверхности 16 колоколообразной тарелки 8. Углы γ и δ также имеют одинаковый размер, но меньше углов α и β, из-за чего концевые участки 82 и 86 направляющих втулок 40 и 72 относительно их конических стенок 48 или же 76 наклонены в направлении колоколообразной тарелки 8.

Углы γ и δ могут изменяться, например, в диапазоне от -90° до +45° относительно оси 18 вращения.

В не показанной отдельно модификации углы α и β, а также углы γ и δ также могут отличаться друг от друга, чтобы воздействовать на поток рабочего воздуха. В предложенном примере выполнения рабочий воздух через источник 60 сжатого воздуха втекает в кольцевой канал 76 и через выходной зазор 44 нагнетается на материал покрытия на срывной кромке 36 колоколообразной тарелки 8, которая здесь выполнена между свободными срезами 42 и 88 направляющих втулок 40 или же 72.

Внешняя боковая поверхность 84 концевого участка 82 внутренней направляющей оболочки 40 с подъемом 46 здесь вместе с внутренней боковой поверхностью 90 внешней направляющей оболочки 72 с подъемом 92 образует блок сопла Лаваля в форме кольцевого сопла 96 Лаваля, которое включает в себя выдающий кольцевой зазор 44.

Для содействия потоку рабочего воздуха через кольцевой канал 76 внешняя боковая поверхность 80 конической стенки 48 внутренней направляющей оболочки 40 несет на себе здесь направляющие лопатки 68. Для этого внутренняя направляющая оболочка 40, как и колоколообразная тарелка 8, может вращаться посредством собственного не показанного отдельно привода или посредством привода 20 вокруг оси 18 вращения.

В остальном, сказанное выше относительно дискового распылителя 2 согласно фиг. 1 по смыслу действительно и в отношении дискового распылителя 2 согласно фиг. 3.

На фиг. 4 показана еще раз модифицированная сопловая головка 6 дискового распылителя 2 согласно третьему примеру выполнения.

Там колоколообразная тарелка 8 снова окружена направляющей оболочкой 40, которая на своем свободном срезе 42 в качестве блока сопла Лаваля удерживает кольцевое тело 98 Лаваля. Это кольцевое тело 98 Лаваля также может быть интегрировано в направляющую оболочку 40, при необходимости может иметься охватывающий направляющую оболочку 40 и кольцевое тело 98 Лаваля корпус. Кольцевое тело 98 Лаваля включает в себя потоковый кольцевой объем 100, в который подводится рабочий воздух из источника 60 сжатого воздуха. Потоковый кольцевой объем 100 на плоской кольцевой поверхности переходит в кольцевое сопловое тело 102, которое имеет несколько устьев 104 сопел Лаваля, через которые рабочий воздух из кольцевого тела 98 Лаваля в качестве околозвукового или сверхзвукового потока нагнетается на материал покрытия на срывной кромке 36 колоколообразной тарелки 8.

В устьях 104 сопел Лаваля поперечное сечение для протекающего рабочего воздуха сначала сужается и затем снова расширяется в направлении выпускной стороны.

Устья 104 сопел Лаваля задают продольную ось 106, которая опрокинута относительно оси 18 вращения на угол ε. На фиг. 4 показаны два примерных варианта, как можно добиться такого опрокидывания устьев 104 сопел Лаваля. Слева на фиг. 4 показано сечение кольцевого тела 98 Лаваля, в котором устья 104 сопел Лаваля опрокинуты относительно нормалей к плоскости кольцевой поверхности потокового кольцевого объема 100. При этом кольцевое тело 98 Лаваля само по себе соответствует участку полого цилиндра. Главное направление потока рабочего воздуха слева на фиг. 4 обозначено стрелкой А.

Напротив справа на фиг. 4 показано сечение кольцевого тела 98 Лаваля, в котором продольные оси 106 устьев 104 сопел Лаваля являются коаксиальными к соответствующим нормалям к плоскости кольцевой поверхности потокового кольцевого объема 100. Для создания угла 8 опрокидывания кольцевое тело 98 Лаваля опрокинуто в целом, из-за чего в данном случае оно образует плоский усеченный конус, как это показано на фиг. 4.

Угол ε опрокидывания может изменяться в диапазоне, например, от -45° до +90° относительно оси 18 вращения.

В непоказанной отдельно модификации вместо отдельных устьев 104 сопел Лаваля также может быть выполнен проходящий по периметру кольцевой зазор Лаваля в сопловом теле 102.

В остальном, сказанное выше относительно дискового распылителя 2 согласно фигурам 1 и 3 по смыслу действительно и в отношении дискового распылителя 2 согласно фиг. 4.

Кроме того, устья 104 сопел Лаваля также могут проходить под углом в направлении периметра, из-за чего они в показанном на фиг. 4 сечении опрокинуты относительно плоскости листа. За счет этого можно создать завихрение рабочего воздуха. В этом случае кольцевое тело 98 Лаваля одновременно действует и как вихревое устройство.

Изобретение относится к способу эксплуатации дискового распылителя с сопловой головкой, с помощью которого на предмет наносится слой материала покрытия. Сопловая головка для дискового распылителя для нанесения материала покрытия на предмет имеет выполненную с возможностью вращения вокруг оси вращения колоколообразную тарелку с отводящей поверхностью, на которую материал покрытия отбрасывается от колоколообразной тарелки. Кроме того, имеется выдающее устройство, посредством которого рабочая текучая среда является по меньшей мере периодически нагнетаемой в виде околозвукового или сверхзвукового потока на поступающий с колоколообразной тарелки материал покрытия. Выдающее устройство включает в себя блок сопла Лаваля с выдающим кольцевым зазором. Кроме того, описан дисковый распылитель с такой сопловой головкой. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания непрерывной околозвуковой или сверхзвуковой завесы, в которой отсутствуют турбулентности, обусловленные смешиванием отдельных потоков, при этом становится возможным более точное воздействие на распыляемую струю. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сопловая головка для дискового распылителя для нанесения материала покрытия на предмет, имеющая выполненную с возможностью вращения вокруг оси (18) вращения колоколообразную тарелку (8) с отводящей поверхностью (34), на которую материал покрытия является подаваемым таким образом, что материал покрытия отбрасывается от колоколообразной тарелки (8), при этом имеется выдающее устройство (70), посредством которого рабочая текучая среда является, по меньшей мере, периодически нагнетаемой в виде околозвукового или сверхзвукового потока на поступающий с колоколообразной тарелки (8) материал покрытия, отличающаяся тем, что выдающее устройство (70) включает в себя блок (58, 96) сопла Лаваля с выдающим кольцевым зазором (44).

2. Сопловая головка по п. 1, отличающаяся тем, что выдающее устройство (70) выполнено таким образом, что рабочая текучая среда нагнетается в направлении срывной кромки (36) колоколообразной тарелки (8).

3. Сопловая головка по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что выдающее устройство (70) выполнено таким образом, что рабочая текучая среда нагнетается на отделяющийся от срывной кромки (36) колоколообразной тарелки (8) материал покрытия.

4. Сопловая головка по п. 1, отличающаяся тем, что имеется источник (60) текучей среды, из которого рабочая текучая среда является подаваемой с избыточным давлением к блоку (58, 96) сопла Лаваля.

5. Сопловая головка по п. 1, отличающаяся тем, что внешняя боковая поверхность (16) колоколообразной тарелки (8) окружена внутренней боковой поверхностью (38) направляющего тела (40), которая вместе с внешней боковой поверхностью (16) колоколообразной тарелки (8) образует кольцевое сопло (58) Лаваля.

6. Сопловая головка по п. 5, отличающаяся тем, что между колоколообразной тарелкой (8) и направляющим телом (40) имеется кольцевой канал (56), причем между внутренней боковой поверхностью (38) направляющего тела (40) и внешней боковой поверхностью (16) колоколообразной тарелки (8), кроме того, образован кольцевой зазор (54), который задает самое узкое место кольцевого канала (56).

7. Сопловая головка по п. 1, отличающаяся тем, что колоколообразная тарелка (8) окружена первым внутренним направляющим телом (40), а внутреннее направляющее тело (40) окружено вторым внешним направляющим телом (72), и внешняя боковая поверхность (84) внутреннего направляющего тела (40) с внутренней боковой поверхностью (90) внешнего направляющего тела (72) образует кольцевое сопло (96) Лаваля.

8. Сопловая головка по п. 7, отличающаяся тем, что между внутренним направляющим телом (40) и внешним направляющим телом (72) имеется кольцевой канал (74), причем между внешней боковой поверхностью (84) внутреннего направляющего тела (40) и внутренней боковой поверхностью (90) внешнего направляющего тела (72) образован кольцевой зазор (94), который задает самое узкое место кольцевого канала (74).

9. Сопловая головка по п. 1, отличающаяся тем, что внешняя боковая поверхность (16) колоколообразной тарелки (8) образует поверхность усеченного конуса.

10. Сопловая головка по одному из пп. 6-9, отличающаяся тем, что в имеющемся кольцевом канале (56, 74) расположены направляющие лопатки (60), которые выполнены так, что при вращении колоколообразной тарелки (8) и/или направляющего тела (40, 72) рабочая текучая среда, которая находится в кольцевом канале (56, 74), транспортируется к выдающему кольцевому зазору (44).

11. Дисковый распылитель для нанесения материала покрытия на предмет с сопловой головкой (6), отличающийся тем, что сопловая головка (6) выполнена по одному из пп. 1-10.