扇形喷嘴 |
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| 申请号 | CN201280077080.X | 申请日 | 2012-12-14 | 公开(公告)号 | CN104781013B | 公开(公告)日 | 2017-09-12 |
| 申请人 | 阿尔弗雷德·凯驰两合公司; | 发明人 | 安德烈亚斯·赛博尔德; 赖因霍尔德·迪施; 丹尼尔·马诺基奥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种尤其用于高压清洁设备的扇形 喷嘴 (10)，其具有喷嘴体(12)，用于 流体 的流动通道(24)穿过该喷嘴体，其中，流动通道(24)限定出喷嘴开口(32)，并且包括在流体流动方向(30)上位于喷嘴开口(32)之前的射束成形区段(28)，在该射束成形区段中，流动通道(24)的流动横截面连续变细。为了改进扇形喷嘴，从而使流体在形成扇形时仅承受很小的流动损失并且使扇形喷嘴可以廉价地制造，根据本发明提出，射束成形区段(28)具有如下区域，在该区域中，流动通道(24)的流动横截面从圆形连续过渡为椭圆形。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种扇形喷嘴，所述扇形喷嘴具有喷嘴体(12)，用于流体的流动通道(24)穿过所述喷嘴体，其中，所述流动通道(24)限定出喷嘴开口(32)，并且所述流动通道包括在流体的流动方向(30)上位于所述喷嘴开口(32)之前的射束成形区段(28)，在所述射束成形区段中，所述流动通道(24)的流动横截面连续变细，其特征在于，所述射束成形区段(28)具有如下区域，在所述区域中，所述流动通道(24)的流动横截面从圆形连续过渡为椭圆形，并且所述射束成形区段(28)具有紧接在所述喷嘴开口(32)之前的端部区域，在所述端部区域中，所述流动通道(24)的流动横截面从椭圆形连续过渡为圆形，并且所述喷嘴开口(32)同样圆形地构造。 |
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| 说明书全文 | 扇形喷嘴技术领域[0001] 本发明涉及一种尤其用于高压清洁设备的扇形喷嘴，其具有喷嘴体，用于流体的流动通道穿过该喷嘴体，其中，流动通道限定出喷嘴开口，并且包括在流体流动方向上位于喷嘴开口之前的射束成形区段，在该射束成形区段中，流动通道的流动横截面连续变细。 背景技术[0002] 使用这种扇形喷嘴，以便能够以扇形展开的流体射束来喷涂物品。作为流体例如可以使用加压的水，其中可以掺有清洁化学物质。水射束可以指向要清洁的物品，其中，物品可以由扇形展开的水射束来喷涂。然而，扇形喷嘴的使用并不局限于加压的水，这种扇形喷嘴例如也可以用于产生扇形展开的空气射束或水蒸气射束。空气射束例如可以指向要干燥的物品。因此，例如可以规定，这种扇形喷嘴使用在车辆清洗设施的干燥设备上。 [0003] 为了使扇形射束成形，公知有具有裂缝形的喷嘴开口的扇形喷嘴。例如在DE 29 27 737 C2和US 6402062 B1中描述了这种喷嘴。在这种喷嘴中，直接在裂缝形的喷嘴开口上进行射束成形。 [0004] 也公知有如下的扇形喷嘴，在该扇形喷嘴中，在喷嘴开口上的横截面中呈圆形的流体射束通过紧接着碰撞到侧壁上而成形为扇形射束。这种喷嘴例如用于给绿地浇水。 [0005] 此外，还公知有如下扇形喷嘴，在该扇形喷嘴中，在喷嘴开口之前，射束成形已经在流动通道的射束成形区段中完成。例如在EP 0 683 696 B1和DE 694 00 060 T2中描述了这种喷嘴。射束成形以如下方式来实现，即，紧接在喷嘴开口之前，以在直径上彼此相对置的方式设置流动通道的两个凹形的扩宽部(否则，该流动通道在流体流动方向上是连续变细的)。侧向的扩宽部导致流体转向，从而使该流体在从喷嘴开口流出之后具有扇形展开的射束形状。这种扇形喷嘴已经在实践中被证实是有利的，但流体在该扇形喷嘴中具有很大的流动损失，而且由于喷嘴体的耗费的加工使该扇形喷嘴的制造需要相当高的成本。 发明内容[0006] 本发明的任务是，以如下方式改进开头提到类型的扇形喷嘴，即，使流体在形成扇形射束时仅承受很小的流动损失，并且使扇形喷嘴可以廉价地制造。 [0007] 根据本发明，该任务在这种扇形喷嘴中以如下方式来解决，即，使得射束成形区段具有如下区域，在该区域中，流动通道的流动横截面从圆形连续过渡为椭圆形。 [0008] 在根据本发明的扇形喷嘴中，在流动通道的射束成形区段中，流动通道的流动横截面从圆形连续地，即无阶梯且无棱边地过渡为椭圆形。同时，流动通道的流动横截面在流体流动方向上连续减小。流动横截面的连续减小导致流体被均匀加速。由于流动横截面从圆形连续过渡为椭圆形，在射束成形区段的两个在直径上彼此相对置的周边区域中的流体比在射束成形区段的其余周边区域中的流体更强地朝射束中心的方向转向。这导致流体在穿过喷嘴开口时构造出扇形射束。因为在流动方向上连续变细的流动横截面在没有阶梯或棱边的情况下从圆形连续过渡为椭圆形，所以流体被加速，而流体没有与射束成形区段的壁脱离。由于连续的过渡，流动损失可以保持得很小。因此，根据本发明的扇形喷嘴的特征在于具有损失很少的射束成形。由于取消了在射束成形区段内部的阶梯和棱边，根据本发明的扇形喷嘴可以廉价地例如通过注射法来制造，其中，可以使用塑料材料或替选地金属或陶瓷材料来制造。此外，根据本发明的扇形喷嘴具有如下优点，即，借助其可以改善近距离的清洁作用，这是因为喷嘴开口上的流动在实践中能够无雾且精确地聚焦。 [0009] 有利的是，射束成形区段具有带椭圆形流动横截面的区域，其中，该区域延伸到喷嘴开口，并且喷嘴开口同样椭圆形地构造。直到喷嘴开口的流动横截面可以从圆形连续过渡为椭圆形，其中，喷嘴开口本身同样椭圆形地构造。在此，椭圆的大小可以连续减小。 [0010] 在本发明的有利设计方案中，流动横截面的椭圆的主轴线的取向沿着整个射束成形区段保持相同。在这种设计方案中，椭圆形流动横截面的主轴线的取向在空间中沿着整个射束成形区段保持不变。 [0011] 替选地可以规定，椭圆形流动横截面的主轴线的取向随着越来越靠近喷嘴开口而改变。在这种设计方案中，在射束成形区段的区域中，椭圆形流动横截面的主轴线在空间中具有不同的取向。 [0012] 尤其可以规定，椭圆形喷嘴开口的主轴线相对于流动通道的与喷嘴开口间隔开的流动横截面的椭圆的主轴线成90°角地取向。椭圆形流动横截面的主轴线取向的改变优选在射束成形区段的在流体流动方向上紧接在喷嘴开口之前的端部区域中进行。 [0013] 可以规定，椭圆形流动横截面的主轴线的取向在射束成形区段的整个长度的至少50％、优选至少75％上都保持不变，并且仅在射束成形区段的与之联接的区域中才改变。 [0014] 有利的是，椭圆形流动横截面的主轴线的取向在射束成形区段的端部区域中改变，其中，端部区域在射束成形区段的整个长度的最多20％上延伸。 [0015] 如已经提及的那样，在喷嘴开口之前进行流体的射束成形。喷嘴开口本身在横截面中不必须非要具有长条形的形状。尤其可以规定，喷嘴开口圆形地构造。 [0016] 在有利设计方案中，射束成形区段具有紧接在喷嘴开口之前的端部区域，在该端部区域中，流动通道的流动横截面从椭圆形连续过渡为圆形，其中，喷嘴开口同样圆形地构造。在这种设计方案中，流动横截面的连续过渡从圆形经由椭圆形再回到圆形，其中，流动横截面在流体流动方向上连续减小。扇形喷嘴例如可以与喷射管联接。喷射管可以具有圆形流动横截面。从与喷射管联接的圆形入口横截面出发，流动通道的轮廓可以连续变细，其中，首先从圆形连续过渡为椭圆形，并且随后再过渡为圆形，从而使得流体可以通过同样是圆形的喷嘴开口以扇形射束的形式向外输出，其中，流体均匀地且不与流体通道的壁脱离地被加速，并且流动损失降低至最小。 [0017] 带圆形入口横截面和圆形喷嘴开口的流动通道的造型简化了注射工具的制造和扇形喷嘴在其制造时的脱模。 [0018] 有利的是，喷嘴开口具有用于流体的脱离棱边，其布置在垂直于流动通道的纵向方向取向的平面中。在喷嘴开口的区域中，流动通道具有其最小的流动横截面。流体的流动在喷嘴开口上与流动通道的壁脱离。为此，喷嘴开口构造有脱离棱边。尤其对于构件脱模有利的是，脱离棱边布置在垂直于流动通道的纵向方向取向的平面中。 [0019] 流动通道的内壁优选通过三维的自由成形面来限定，其中，自由成形面的曲率至少在流动通道的纵向截面中连续改变。 [0020] 关于流体的流动方向，三维的自由成形面优选具有持续的曲率改变。 [0021] 可以规定，三维的自由成形面通过贝塞尔曲线来限定。这种贝塞尔曲线对于本领域专业人士来说是公知的，因此不需要对其进行详细阐述。 [0022] 有利的是，流动通道关于流动通道的彼此垂直取向的两个纵向截面镜像对称地构造。 [0023] 如已经提及的那样，并不强制喷嘴开口具有长条形的横截面。喷嘴开口例如可以圆形地构造。 [0024] 有利的是，喷嘴开口关于流动通道的彼此垂直地构造的两个纵向截面镜像对称地构造。 [0025] 可以规定，喷嘴开口具有多角的构造。 [0026] 在本发明的有利实施方式中，流动通道包括输入区段，其紧接在射束成形区段之前。 [0027] 以有利的方式，输入区段具有圆形流动横截面。 [0028] 有利的是，流动通道具有扩宽区段，其在流体流动方向上与喷嘴开口直接联接，并且在该扩宽区段中，流动通道的流动横截面被扩宽。喷嘴开口形成流动通道的最窄的流动横截面。流动通道可以在流体流动方向上延伸超过喷嘴开口，其中，扩宽区段与喷嘴开口联接。 [0029] 以有利的方式，扩宽区段连续扩宽。 [0030] 尤其可以规定，扩宽区段在流体流动方向上锥状地扩宽。 [0031] 在本发明有利实施方式中，流动通道的输出区段与扩宽区段联接。 [0032] 输出区段例如可以圆柱体状地构造。 [0033] 在优选的设计方案中，成形到喷嘴体的端面中的垂直于流动通道的纵向方向延伸的横槽横向于流动通道的纵向方向地穿过输出区段。横槽确定了扇形射束的取向，并且使扇形喷嘴在喷嘴容纳部中的安装和定向变得容易，该喷嘴容纳部例如是高压清洁设备的喷射管的喷嘴容纳部。 [0034] 在有利设计方案中，扇形喷嘴由金属粉末或陶瓷粉末制成。例如可以规定，扇形喷嘴通过粉末注射法(Powder Injection Moulding PIM粉末注射成形)来制造。在这种方法中，金属粉末或陶瓷粉末与粘结剂(例如聚烯烃-蜡混合物)混合。这种混合物然后通过注射成形为期望的形状。在随后的方法步骤中，粘结剂以化学方式或热方式被去除，从而保留下由金属粉末或陶瓷粉末构成的成形件，该成形件紧接着进行烧结。这种粉末注射法在使用金属粉末的情况下被称为MIM法(Metal Injection Moulding金属注射成形)，而在使用陶瓷粉末的情况下被称为CIM法(Ceramic Injection Moulding陶瓷注射成形)。 [0036] 以下对本发明有利实施方式的描述结合附图用以进行详细阐述。其中： [0037] 图1示出根据本发明的扇形喷嘴的局部切开的立体图； [0038] 图2示出扇形喷嘴沿着图1中的线2-2的截面图； [0039] 图3示出扇形喷嘴沿着图1中的线3-3的截面图，其中，示意性地示出了流动通道在不同位置上具有的一系列流动横截面； [0040] 图4示出图1中的扇形喷嘴的俯视图，其中，示出了流动通道的图3所示的流动横截面； [0041] 图5示出流动通道的一个替选设计方案的相应于图3的一系列流动横截面； [0042] 图6示出流动通道的另一替选设计方案的相应于图3的一系列流动横截面。 具体实施方式[0043] 图1至图4中示意性地示出根据本发明的扇形喷嘴的第一有利实施方式，其整体以附图标记10标示。该扇形喷嘴包括带有圆柱体状的上部分14的喷嘴体12，截锥体状的中间部分16与该上部分联接，圆柱体状的下部分18又与该中间部分联接。上部分14具有背离中间部分16的上端部面20，并且下部分18具有背离中间部分16的下端部面22。 [0044] 流动通道24从上端部面20延伸穿过喷嘴体12直到下端部面22。流动通道24具有带圆形流动横截面的圆柱体状的输入区段26。射束成形区段28与输入区段26联接，该射束成形区段顺着流过流动通道24的流体的流动方向(通过箭头30表示)连续变细，即，射束成形区段28的流动横截面顺着流动方向20连续减小。 [0045] 射束成形区段28延伸到喷嘴开口32，该喷嘴开口的特征在于具有流动通道24的最小的流动横截面。 [0046] 流动通道24的扩宽区段34在流动方向30上与喷嘴开口32联接。扩宽区段34锥状地构造，从而使其流动横截面顺着流动方向30从喷嘴开口32出发连续增大。圆柱体状的输出区段36在流动方向30上与扩宽区段34联接。 [0047] 流动通道24具有纵向轴线38。成形到下端部面22中的横槽40横向于纵向轴线38地穿过输出区段36。 [0048] 射束成形区段28的流动横截面连续改变。流动通道24在输入区段26与射束成形区段28之间的过渡部上的流动横截面具有圆形，从该圆形出发，射束成形区段28的流动横截面在其纵向延伸尺寸的大部分上连续过渡为具有越来越小的横截面的椭圆形，并且在射束成形区段28的端部区域中，从椭圆形连续过渡为喷嘴开口32所具有的圆形。在图3中，在射束成形区段28的六个位置(包括喷嘴开口32在内)上示出了流动通道24的流动横截面。在输入区段26与射束成形区段28之间的过渡部处的位置1中，流动通道24具有圆形。在分别以射束成形区段28的整个长度的大约20％的间距布置的位置2、3、4和5中，流动通道24具有椭圆形的流动横截面，其中，椭圆的偏心率连续提高。在射束成形区段28的在位置5与6之间延伸的且具有射束成形区段28的整个长度的大约20％的长度的联接端部区域中，流动通道24的流动横截面从椭圆形连续过渡为圆形。圆形构造的喷嘴开口32位于图2的位置6中。 [0049] 由于在射束成形区段28内，流动横截面从圆形连续过渡为椭圆形，流过流动通道24的流体(例如加压的水)的射束被成形，从而构造出扇形射束。这种射束成形以如下方式来实现，即，在射束成形区段28的在直径上彼此相对置的周边区域中的流体比在射束成形区段28的其余周边区域中的流体承受更强的沿纵向轴线28的转向，其中，该在直径上彼此相对置的周边区域被椭圆形的流动横截面的主轴线42穿过，该其余周边区域基本上平行于主轴线42取向。因此，穿过喷嘴开口32的流体射束横向于主轴线42扇形地扩宽。 [0050] 射束成形区段28的内轮廓由三维的自由成形面来限定，该自由成形面至少在流动通道24的图2所示的纵向截面中具有连续改变的曲率。在此，曲率的改变持续进行。 [0051] 如由图2和图3中的纵向截面图的比较可以清楚看到的那样，射束成形区段28的造型基本上相应于在流动方向30上连续变窄的软管的造型，该软管在两个在直径上彼此相对置的区域上被压缩。通过压缩，流过流动通道24的流体构造出扇形射束，该扇形射束在垂直于主轴线42取向的平面中扇形展开。 [0052] 由图3所示的流动横截面可以清楚看到，流动通道24以及喷嘴开口32关于彼此垂直取向的两个纵向截面镜像对称地构造。第一纵向截面垂直于射束成形区段28的椭圆形的流动横截面的主轴线42延伸，而第二纵向截面垂直于其副轴线44延伸。 [0053] 在图5和图6中示出了流动通道24的流动横截面分布的两个替选设计方案。以与图3所示相应的方式，在图5和图6中示出了替选的流动通道24的在图3所示的位置1至6中的流动横截面。流动横截面的在图5和图6中示出的分布与图3所示的分布相一致，即流动横截面从圆形连续改变为椭圆形。但在图5和图6所示的替选设计方案中，喷嘴开口32分别是椭圆形的。在图5所示的设计方案中，喷嘴开口32的椭圆的主轴线在空间中与布置在喷嘴开口32之前的椭圆形流动横截面的主轴线42相同取向。而在图6所示的替选方案中，喷嘴开口32的主轴线垂直于在喷嘴开口32之前与其相距射束成形区段28的整个长度的大约20％的流动横截面的主轴线取向。 [0054] 扇形喷嘴10优选借助粉末注射法来制造，其中，具有粘结剂的金属粉末或陶瓷粉末以注射法被处理。通过注射，具有粘结剂的金属粉末或陶瓷粉末成形为喷嘴体，在先去除粘结剂之后对喷嘴体进行烧结。通过粉末注射法，喷嘴体12可以用廉价的方式以很小的制造公差来制造。 [0055] 在替选的制造方案中，喷嘴体12由塑料材料、优选由热固塑料成形，其中，使用注射法来塑形。 [0056] 扇形喷嘴10不仅具有可以廉价制造的优点，而且扇形喷嘴的特征还在于具有非常小的流体流动损失。因为流动通道24的内轮廓不具有阶梯或棱边，所以流体在流过流动通道24时直到喷嘴开口32的脱离棱边46才与流动通道24的壁分离。脱离棱边46布置在垂直于纵向轴线32取向的平面48中。在喷嘴开口32之前，扇形展开的流体射束不会进一步受到流体通道24的影响。因此，扇形喷嘴10可以实现损失少的射束成形，并且由于其容易的可成形性可以廉价地以注射法、尤其是粉末注射法来制造。该扇形喷嘴尤其适用于在高压清洁设备中使用。在此，该扇形喷嘴可以安装到高压清洁设备的喷射管的喷嘴容纳部中。在此，提供了横槽40，从而使安装变得容易。 |
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