專利名稱：自我調(diào)節(jié)式流體支承高壓轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴的制作方法
自我調(diào)節(jié)式流體支承高壓轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴
背景技術(shù)：
一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的高壓轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴裝置公開(kāi)在我的美國(guó)專利號(hào)7635096中，通過(guò)參考將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此。在此裝置中的空心軸在固定殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中由于軸入口處的流體壓力作用在軸向上的軸向作用力被平衡，消除了對(duì)機(jī)械軸承的需要。該噴嘴是特別適合于運(yùn)行參數(shù)可以在IOOOpsi至40000psi、轉(zhuǎn)動(dòng)速度在IOOOrpm 或更多、流速在2gpm至50gpm的范圍內(nèi)的工業(yè)用途。在此裝置中的空心軸設(shè)置有“排泄孔”， 其從中心孔通過(guò)空心軸通向其外部。這允許加壓流體的小部分到達(dá)形成在噴嘴軸的前部的外部的噴嘴殼體內(nèi)的腔。在這個(gè)腔中的流體壓力以足夠的軸向分量作用在噴嘴軸上，以平衡由內(nèi)部流體壓力在噴嘴軸上形成的相應(yīng)的軸向分量。這個(gè)腔或通道具有圍繞軸的相應(yīng)的錐形部分的截頭錐形管形狀，其進(jìn)一步允許流體在噴嘴殼體和軸之間流動(dòng)，以在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)促進(jìn)和潤(rùn)滑軸。由于軸的外表面和殼體的互補(bǔ)內(nèi)表面兩者的截頭錐形形狀，殼體和軸之間的間距隨軸的軸向運(yùn)動(dòng)略有變化。這個(gè)運(yùn)動(dòng)形成自我平衡效應(yīng)，其中軸上的軸向作用力保持平衡， 并且總是有一些流體在軸和殼體之間流動(dòng)，這有助于減少這兩個(gè)組件之間接觸和所產(chǎn)生的磨損。噴嘴的這種轉(zhuǎn)動(dòng)由噴嘴尖端受到的反作用力提供，該反作用力是由向外流過(guò)噴嘴尖端中偏離噴嘴的縱向軸線的偏置傾斜端口的重新定向引起的。流體的重新定向偏離噴嘴軸的軸線，以使反作用力將扭矩施加到噴嘴軸和尖端。在如此高的壓力處，偏置傾斜度端口更足夠使噴嘴圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。具有小于噴嘴的本體的直徑的小型可拆卸噴射頭可以連接在噴嘴的前端處，以為高壓流體提供改進(jìn)的覆蓋模式。除非噴嘴尖端(即噴射頭)具有偏置傾斜端口，否則噴嘴軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不太可能發(fā)生。 然而，存在一些應(yīng)用，其中偏置傾斜端口由于在壓力或流量變化時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩變化而不被期望，并且由這個(gè)方法驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生非常高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度00，000-30，OOOrpm)而不被期望。因此，還存在對(duì)如上所述的軸向自我平衡的轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴的需求，但是其中，轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴軸通過(guò)下述方法被驅(qū)動(dòng)，該方法產(chǎn)生在屬于2000至4000rpm量級(jí)的范圍內(nèi)的較慢轉(zhuǎn)動(dòng)速度，而不是依靠偏置傾斜反作用力在噴嘴軸上提供轉(zhuǎn)動(dòng)作用力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的噴嘴提供簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，其有效地平衡任何軸向推力，而無(wú)需機(jī)械軸承， 而同時(shí)給予轉(zhuǎn)動(dòng)作用力以在無(wú)需偏置噴嘴端口的情況下引起噴嘴轉(zhuǎn)動(dòng)。這種噴嘴裝置的一個(gè)實(shí)施例具有大致圓柱形整體外形，從而其可以插入管道和其他管狀通道中。該裝置具有固定在高壓入口的空心管狀殼體。被捕獲在管狀殼體和入口螺母之間的是空心、錐形、可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。這個(gè)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在入口螺母的管狀桿部上。 軸的外表面具有大致截頭圓錐形狀，其向下朝向噴嘴裝置的排出部分傾斜?？招妮S的內(nèi)表面具有與支撐在其上的桿部互補(bǔ)的圓筒形狀。管狀殼體的內(nèi)表面具有與軸的外表面的截頭錐形互補(bǔ)的截頭錐形，從而它們共同形成位于其間的平衡腔或通道。
入口螺母及其桿部都具有穿過(guò)其中的中心孔，中心孔引導(dǎo)來(lái)自高壓流體源的流體流通過(guò)螺母和桿部，并且然后通過(guò)連接到軸的排出端的噴霧頭。可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸具有多個(gè)通道，每個(gè)通道從軸的外至外表面延伸穿過(guò)軸而到達(dá)外表面中的圓周通道。該圓周通道連接形成在軸的外表面中的螺旋槽。在操作過(guò)程中在這些槽中流體流在軸上給予轉(zhuǎn)動(dòng)作用力，引起其圍繞入口螺母的桿部轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力不再需要在噴霧頭或噴嘴中設(shè)置偏置傾斜端口。這允許以所需的較慢轉(zhuǎn)動(dòng)速度驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于沿不偏離噴嘴縱向軸線的方向?qū)娮靽婌F引導(dǎo)出噴嘴，因此轉(zhuǎn)動(dòng)速度不依賴于通過(guò)噴嘴的壓力和流量。同樣是這種流體流在到達(dá)和離開(kāi)螺旋槽之前首先在入口螺母的桿部和軸之間提供潤(rùn)滑，然后在殼體的內(nèi)表面和軸的外表面之間提供潤(rùn)滑，從而不需要實(shí)體軸承。根據(jù)本發(fā)明的用于噴灑高壓流體的流體支承噴嘴組件的實(shí)施例，包括空心圓柱形本體、固定到空心圓柱形本體的入口螺母、和同軸地承載在殼體內(nèi)并且被捕獲在入口螺母和空心圓柱形本體之間的空心管狀軸部件。入口螺母具有延伸到穿過(guò)軸部件的中心孔中的桿部。桿部形成能夠?qū)⑤S部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地承載在其上的入口支承區(qū)域。軸部件具有靠近殼體出口端的出口端，軸部件的出口端接收固定到其的噴霧頭，用于使噴霧頭與軸部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。入口螺母具有中心通道以引導(dǎo)流體通過(guò)入口螺母到達(dá)軸部件的所述出口端。殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)表面形狀，所述互補(bǔ)表面一起在其間形成調(diào)節(jié)通道。軸部件具有在入口支承區(qū)域和調(diào)節(jié)通道之間連通的一個(gè)或多個(gè)孔，其中調(diào)節(jié)通道內(nèi)的流體的壓力軸向地作用在軸上，以抗衡由作用在軸的入口端上的流體壓力在軸上產(chǎn)生的軸向作用力。而且，軸的外部具有沿著軸的外部的實(shí)質(zhì)部分從所述一個(gè)或多個(gè)孔附近延伸的螺旋槽。通過(guò)調(diào)節(jié)通道和螺旋槽的流體流在軸上給予轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以引起軸在入口螺母的桿部上轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)截頭錐形形狀。在此實(shí)施例中， 具有連通到軸的外表面中的環(huán)形通道的一個(gè)或多個(gè)孔。軸具有圍繞軸的、從環(huán)形通道通向軸的相對(duì)兩端的兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)槽。流體沿不同方向上在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)槽中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而僅沿一個(gè)方向在軸上產(chǎn)生扭矩。在另一個(gè)實(shí)施例中，殼體內(nèi)壁具有臺(tái)階形圓筒形狀，該臺(tái)階形圓筒形狀具有大直徑部和小直徑部，在大直徑部和小直徑部之間具有臺(tái)肩。在這種情況下，軸具有與其間的臺(tái)肩互補(bǔ)的臺(tái)階形圓筒形狀，并且所述一個(gè)或多個(gè)孔與軸的臺(tái)肩連通。這里的軸具有單螺旋槽，該單螺旋槽從臺(tái)肩開(kāi)始圍繞軸的大直徑部的長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)部分延伸。在這些實(shí)施方式的每一個(gè)中，軸的后面和入口螺母之間形成平衡腔?？招膱A柱體具有與平衡腔連通的一個(gè)或多個(gè)排水孔，用于從平衡腔內(nèi)部排除液體。優(yōu)選地，噴嘴還包括圍繞空心圓柱體固定的圓柱形導(dǎo)流罩，該導(dǎo)流罩圍繞噴霧頭的一部分延伸?？招膱A柱體中的排水孔在平衡腔與導(dǎo)流罩和空心圓柱體之間的間隙之間連通。這個(gè)導(dǎo)流罩主要保護(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)噴霧頭不受損害，并且防止噴霧頭和目標(biāo)或者被清潔表面之間的接觸停止頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)一步特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和特征根據(jù)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述而變明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的噴嘴裝置的橫截面。
6
圖2是從如圖1所示的噴嘴裝置拆除的截頭圓錐形可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的側(cè)視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示意性實(shí)施例的噴嘴裝置的截面。圖4是從如圖3所示的噴嘴裝置拆除的可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的單獨(dú)側(cè)視圖。圖5是圖4所示的可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的后端視圖。
具體實(shí)施例方式噴嘴裝置100的一個(gè)實(shí)施例，如圖1中的截面圖所示，具有大致圓柱整體外形，以使其可以被插入到管道和其他管狀通道中。裝置100具有固定到高壓入口螺母104的空心管狀本體102。入口螺母104優(yōu)選通過(guò)螺紋連接106固定到本體102。管狀本體102和入口螺母104之間捕獲的是空心的、錐形、可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸108。軸108可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在從入口螺母104軸向地突出的管狀桿部110上。軸108的外表面112具有向下朝向噴嘴裝置100 的排出端傾斜的大致截頭圓錐形狀。軸108的內(nèi)表面118具有與支撐在其上的桿部110互補(bǔ)的圓筒形狀。管狀本體102的內(nèi)表面114具有截頭錐形傾斜形狀，該截頭錐形傾斜形狀與軸108的外表面112的截頭圓錐形狀互補(bǔ)，從而它們?cè)谄溟g共同形成平衡通道。入口螺母104的桿部110形成用于徑向地支撐軸108的入口支承區(qū)域。噴霧頭116 通過(guò)諸如螺紋連接之類的常規(guī)手段固定到軸108的排出端或出口端，以使軸108和噴霧頭 116兩者作為整體單元一起轉(zhuǎn)動(dòng)，噴霧頭116形成噴嘴尖端。其優(yōu)點(diǎn)是，根據(jù)要執(zhí)行的特定清潔任務(wù)，不同的噴霧頭116可以連接到軸108。入口螺母104和其桿部110具有穿過(guò)其中的中心孔111，所述中心孔弓丨導(dǎo)來(lái)自高壓流體源的流體流通過(guò)螺母104進(jìn)入并且通過(guò)噴霧頭116中的端口?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸108具有穿過(guò)其中的多個(gè)通道120，每個(gè)通道從軸108的內(nèi)表面118延伸到軸108的外表面112。 這些通道120引入外表面112中的優(yōu)選中心地定位的圓周通道122。通道122連接形成在軸108的外表面118中的反轉(zhuǎn)螺旋槽或通道IM和126。槽1 在第一方向上圍繞軸108 朝向軸108的排出端螺旋。槽IM在相反的第二方向上圍繞軸108朝向軸108的入口端螺旋。在噴嘴操作過(guò)程中，這些反轉(zhuǎn)螺旋槽IM和1 用來(lái)向軸施加力矩或轉(zhuǎn)動(dòng)力，以使軸108圍繞桿部110轉(zhuǎn)動(dòng)，并且因此轉(zhuǎn)動(dòng)噴霧頭116。在裝置100中的軸108以優(yōu)選在約 2000rpm到3000rpm之間的速度有效地轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，管狀導(dǎo)流罩140優(yōu)選地作為套管以覆蓋的方式螺紋地固定在殼體102之上， 以在噴嘴100插入噴嘴裝置100插入其中的管狀通道或容器的插入和從噴嘴裝置100插入其中的管狀通道或容器縮回過(guò)程中保護(hù)噴霧頭116。這種管狀導(dǎo)流罩140固定到本體102， 并且在噴霧頭操作過(guò)程中不轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然在圖1中沒(méi)有顯示，每個(gè)螺紋連接也優(yōu)選可以包括在螺紋地相對(duì)固定部分之間的彈性密封環(huán)，以消除通過(guò)不同部件之間的螺紋連接的流體泄漏。這些螺紋連接包括噴霧頭116和軸108、本體102和入口螺母104、導(dǎo)流罩140和本體 102之間的螺紋連接。在操作過(guò)程中，高壓流體通過(guò)入口螺母104引導(dǎo)進(jìn)入入口螺母104中的中心孔 111。這種高壓流體流過(guò)桿部Iio進(jìn)入并且通過(guò)噴霧頭116。高壓流體的一部分將被改變方向，以使其圍繞沿著入口支撐區(qū)域構(gòu)成泄漏路徑130(即，在桿部110的外表面和軸108的內(nèi)表面118之間的間隙區(qū)域)的桿部110泄漏返回(到圖1的左邊)。通過(guò)泄漏路徑130的這個(gè)流體的一部分流動(dòng)進(jìn)入入口螺母104和軸108之間的環(huán)形腔121，并且然后通過(guò)排水孔142流出進(jìn)入殼體102和導(dǎo)流罩140之間的間隙144。這種泄漏流體然后通過(guò)到導(dǎo)流罩 140的開(kāi)口端的端口 145流動(dòng)到大氣中。在泄漏路徑130中的流體的另一部分轉(zhuǎn)變向外通過(guò)在軸108中的通道120到達(dá)形成在軸108的外表面中的圓周通道122，并且因而形成在本體102的內(nèi)表面114和軸108的外表面112之間截頭圓錐形界面的平衡腔146。在通道122中的流體的一部分轉(zhuǎn)向并且在相反的螺旋方向上向外流動(dòng)通過(guò)平衡腔146，首先沿螺旋槽126向前以在噴霧頭116頭周圍流出噴嘴100，并且還沿螺旋槽IM 向后到達(dá)在軸108的背面和入口螺母104之間形成環(huán)形腔121的間隙空間。該部分流體然后與沿著桿部110的泄漏部分130匯合并通過(guò)排水孔142，然后通過(guò)端口 145和導(dǎo)流罩140 排出到大氣中。在操作過(guò)程中，軸108變得在桿部110上動(dòng)態(tài)地平衡，從而不需要機(jī)械軸承。流動(dòng)通過(guò)這些泄漏路徑130和通過(guò)平衡腔146的流體的潤(rùn)滑性充分支撐和潤(rùn)滑軸108和連接的噴霧頭116，從而不需要軸承。此外，通過(guò)螺旋槽IM和126的流體流提供了必要的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以轉(zhuǎn)動(dòng)軸108和其連接的噴霧頭116。這種扭矩產(chǎn)生功能由泄漏流體流執(zhí)行。因此，不需要如在以往的設(shè)計(jì)中的偏置噴嘴來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴頭116。但是，如果需要更高的轉(zhuǎn)速，有利地可以采用偏置噴嘴。另一個(gè)示意性噴嘴裝置200如圖3所示。噴嘴裝置200以類似于裝置100的方式運(yùn)作。裝置200具有固定到高壓入口螺母204的空心管狀本體202。入口螺母204優(yōu)選通過(guò)螺紋連接206固定到本體202。捕獲在管狀體202和入口螺母204之間的是空心圓柱形、 可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸208。這個(gè)軸208在圖4中的側(cè)視圖中和在圖5中的后端視圖中單獨(dú)地顯示。轉(zhuǎn)動(dòng)軸208 可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在從入口螺母204的主體軸向地突出的入口螺母204的管狀桿部210上。軸 208的外表面212具有第一圓柱形部分213和直徑縮小的圓柱部分214，在第一圓柱形部分 213和直徑縮小的圓柱部分214之間形成環(huán)形臺(tái)肩215。管狀本體202的內(nèi)表面的214具有與軸208的外表面212的臺(tái)階形圓柱形狀互補(bǔ)的形狀，以使它們共同在其間形成平衡通道。軸208的內(nèi)表面218形成直孔，該直孔具有與其上支撐內(nèi)表面218的桿部210的形狀互補(bǔ)的圓筒形狀。圖5顯示軸208的后端或入口視圖。中心孔218由形成平衡腔221 的一部分的環(huán)形槽圍繞。圍繞孔218的這個(gè)環(huán)形槽的內(nèi)側(cè)是直的，從而形成用于在軸208 到噴霧頭216裝配和拆卸的過(guò)程中支持軸208的六角形螺母的形狀。入口螺母204的桿部210形成用于徑向地支撐軸208的入口支承區(qū)域。噴霧頭 216通過(guò)諸如螺紋連接之類的常規(guī)手段固定到軸208的排出或出口端，以使軸208和噴霧頭 216作為整體單元一起轉(zhuǎn)動(dòng)，噴霧頭216形成噴嘴尖端。這里的優(yōu)勢(shì)是，取決于待執(zhí)行的特定清潔任務(wù)，各種不同的噴霧頭216可以連接到軸208。入口螺母204和其桿部210具有穿過(guò)其中的中心孔211，該中心孔引導(dǎo)來(lái)自高壓流體源流體流通過(guò)螺母204、孔211，并且然后進(jìn)入并通過(guò)噴霧頭116中的端口 217?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸108具有穿過(guò)其中的多個(gè)通道220，優(yōu)選地至少有兩個(gè)，每個(gè)通道從軸208的內(nèi)表面218延伸到軸208的外表面212。這些通道202引入形成在臺(tái)階215和殼體202的互補(bǔ)地成形的內(nèi)臺(tái)肩表面223之間的環(huán)形空間或腔222。單螺旋槽2 與這個(gè)空間222連通。槽224圍繞軸208從空間222朝向軸208的入口端轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋槽224的方向確定軸208的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并且因此確定旋轉(zhuǎn)噴霧頭216的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。例如，如果槽224圍繞軸208從空間 222朝向軸208的入口端順時(shí)針螺旋，然后轉(zhuǎn)動(dòng)將是逆時(shí)針的。最后，管狀導(dǎo)流罩240優(yōu)選地作為套管以覆蓋方式固定到殼體202，以在噴嘴200 插入到其中噴嘴裝置200插入的管狀通道或容器和從該管狀通道或容器縮回的過(guò)程中保護(hù)噴霧頭216。這個(gè)管狀導(dǎo)流罩240在噴嘴操作期間固定到本體202并且不轉(zhuǎn)動(dòng)。在入口螺母204和軸208之間的空間中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸208的后面是一對(duì)排水孔226，排水孔2 從這個(gè)空間穿過(guò)殼體202進(jìn)入殼體202和導(dǎo)流罩240之間的環(huán)形間隙228。入口螺母204和軸208之間的空間形成平衡腔221。進(jìn)入這個(gè)間隙228的流體然后通過(guò)在殼體 202中的通道232流到轉(zhuǎn)動(dòng)頭216后面的大氣。殼體202和導(dǎo)流罩240之間的螺紋連接包括兩個(gè)彈性密封圈250。這些外部密封圈250只經(jīng)歷低壓泄漏水。內(nèi)部密封環(huán)250圍繞噴霧頭216的后端部分設(shè)置在到軸208的螺紋連接之間。這個(gè)密封環(huán)250經(jīng)歷十分高的操作流體壓力。這些密封圈250在噴嘴裝置 200的高壓操作過(guò)程中防止流體泄漏通過(guò)螺紋連接，并且確保全部流體或者流過(guò)本文所述的有用的通道和滲漏路徑或者直接地流過(guò)噴霧頭。在操作過(guò)程中，高壓流體首先通過(guò)入口螺母204引進(jìn)在入口螺母204中的中心孔 211。該高壓流體通過(guò)桿部210進(jìn)入并且通過(guò)噴霧頭216。高壓流體的一部分被改變方向或重新定向從而其圍繞沿著入口支承區(qū)域構(gòu)成泄漏路徑230 (即，在桿部210的外表面和軸 208的內(nèi)表面218之間的間隙區(qū)域中)泄漏返回(到圖3的左側(cè))。通過(guò)泄漏路徑230該流體的一部分流動(dòng)進(jìn)入入口螺母204和軸208之間的平衡腔 221，并且然后通過(guò)排水孔2 流出而進(jìn)入到殼體202和導(dǎo)流罩240之間的間隙228。該泄漏流體然后通過(guò)導(dǎo)流罩240的開(kāi)口端流動(dòng)通過(guò)通道232到達(dá)大氣中。泄漏路徑230中的流體的另一部分通過(guò)軸208中的通道220向前并向外轉(zhuǎn)向到空間222。該部分泄漏流體的大多數(shù)然后從空間222開(kāi)始流動(dòng)通過(guò)螺旋槽2M進(jìn)入平衡腔221。泄漏流體的小部分通過(guò)軸 208的縮徑部分214和殼體202之間的環(huán)形間隙空間流向頭216。在操作過(guò)程中，軸208變得在桿部210上軸向地動(dòng)態(tài)平衡，從而不需要機(jī)械軸承。 流動(dòng)通過(guò)這些泄漏路徑230和通過(guò)平衡腔221的流體的潤(rùn)滑性充分地支撐和潤(rùn)滑軸208和連接的噴霧頭216，從而不需要軸承。此外，流動(dòng)通過(guò)螺旋槽224的流體提供使軸208和其連接的噴霧頭216轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。這種扭矩產(chǎn)生功能完全地通過(guò)泄漏流體流動(dòng)執(zhí)行。因此不需要如在以往設(shè)計(jì)中的偏置噴嘴來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)噴嘴頭216。然而，在需要高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于噴霧頭116和216與其它噴霧頭設(shè)計(jì)能夠互換，在這些實(shí)施方式中也可以有利地采用偏置噴嘴。在這個(gè)實(shí)施例200中發(fā)生平衡，因?yàn)楫?dāng)空間222中由泄漏流體施加的流體壓力增加時(shí)，軸向力向后推動(dòng)軸208，或者將軸208推向圖3中的左側(cè)。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，軸208 的后部部分地關(guān)閉排水孔226。這降低泄漏速度，這又增加作用在軸208的左端上的軸向壓力，抵抗施加在空間222中的軸向力，直到在軸向相對(duì)作用力之間實(shí)現(xiàn)平衡。在這個(gè)實(shí)施例200中，因此是轉(zhuǎn)動(dòng)軸208的后面與到排水孔228的開(kāi)口的互動(dòng)在噴嘴操作過(guò)程中實(shí)際地調(diào)節(jié)軸向作力的平衡。螺旋槽224的存在確定轉(zhuǎn)動(dòng)軸208的方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度。軸208和殼體202之間的空間的尺寸、以及軸208的內(nèi)壁和桿部210的外壁之間的空間的尺寸形成為使得0. 0005和0. 0010之間的間隙是優(yōu)選的。 根據(jù)本文所述的功能和優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明的目的是由下面的權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種用于噴射高壓流體的流體支承噴嘴組件，包括空心圓柱體；固定到空心圓柱體的入口螺母；和空心管狀軸部件，被同軸地承載在殼體內(nèi)并且捕獲在入口螺母和空心圓柱體之間，入口螺母具有延伸到穿過(guò)軸部件的中心孔中的桿部，形成入口支承區(qū)域的桿部能夠?qū)⑤S部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地承載在其上，軸部件具有靠近殼體的出口端的出口端，軸部件的出口端接收固定到其上的噴霧頭，用于使噴霧頭和軸部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述入口螺母具有中心通道以傳導(dǎo)流體通過(guò)入口螺母到達(dá)軸部件的所述出口端；殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)表面形狀，所述互補(bǔ)表面一起在其間形成調(diào)節(jié)通道， 所述軸部件具有在入口支承區(qū)域和調(diào)節(jié)通道之間連通的一個(gè)或多個(gè)孔，其中調(diào)節(jié)通道內(nèi)的流體的壓力軸向地作用在軸上，以抗衡由作用在軸的入口端上的流體壓力在軸上產(chǎn)生的軸向作用力，并且其中軸的外部具有從所述一個(gè)或多個(gè)孔的附近開(kāi)始沿著軸的外部的實(shí)質(zhì)部分延伸的螺旋槽，并且流動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)通道和螺旋槽的流體在軸上給予轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以引起軸在入口螺母的桿部上轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)的截頭錐形形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，所述一個(gè)或多個(gè)孔連通到軸的外表面中的環(huán)形通道，并且軸具有圍繞軸的、從環(huán)形通道通向軸的相對(duì)兩端的兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，殼體的內(nèi)壁具有臺(tái)階形圓筒形狀，該臺(tái)階形圓筒形狀具有大直徑部和小直徑部以及位于大直徑部和小直徑部之間的臺(tái)肩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴嘴，其中，軸具有互補(bǔ)的臺(tái)階形圓筒形狀，其間具有臺(tái)肩， 并且一個(gè)或多個(gè)孔與軸的臺(tái)肩連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴嘴，其中，軸具有單螺旋槽，所述單螺旋槽從臺(tái)肩開(kāi)始圍繞軸的大直徑部的長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)部分延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中，軸的后面和入口螺母之間形成平衡腔，并且其中空心圓柱體具有與平衡腔連通的、用于從平衡腔內(nèi)部排出液體的一個(gè)或多個(gè)排水孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，進(jìn)一步包括圍繞空心圓柱體固定的圓筒形導(dǎo)流罩，該導(dǎo)流罩圍繞噴霧頭的一部分延伸，其中空心圓柱體中的排水孔在平衡腔與導(dǎo)流罩和空心圓柱體之間的間隙之間連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴嘴，其中所述間隙中的流體通過(guò)導(dǎo)流罩和殼體之間的至少一個(gè)通道排出到大氣中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，其中平衡腔和調(diào)節(jié)通道連接在一起，并且流動(dòng)通過(guò)中心孔的流體的一部分沿著入口支承區(qū)域流動(dòng)到平衡腔和調(diào)節(jié)通道。
11.一種用于針對(duì)目標(biāo)噴射高壓流體的噴嘴組件，包括空心圓柱體；固定到空心圓柱體的入口螺母；空心管狀軸部件，同軸地承載在殼體內(nèi)并且捕獲在入口螺母和空心圓柱體之間，入口螺母具有延伸到穿過(guò)軸部件的中心孔中的桿部，形成入口支承區(qū)域的桿部能夠?qū)⑤S部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地承載在其上，軸部件具有靠近殼體的出口端的出口端，軸部件的出口端接收固定到其上的噴霧頭，使噴霧頭與軸部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述入口螺母具有中心通道，該中心通道用于傳導(dǎo)流體通過(guò)入口螺母到達(dá)軸部件的所述出口端；和圍繞空心圓柱體、軸部件和噴霧頭的管狀導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩固定到空心圓柱體的一部分；殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)表面形狀，所述互補(bǔ)表面一起在其間形成調(diào)節(jié)通道， 所述軸部件具有在入口支承區(qū)域和調(diào)節(jié)通道之間連通的一個(gè)或多個(gè)孔，其中調(diào)節(jié)通道內(nèi)的流體的壓力軸向地作用在軸上，以抗衡由作用在軸的入口端上的流體壓力在軸上產(chǎn)生的軸向作用力，并且其中軸的外部具有從所述一個(gè)或多個(gè)孔的附近開(kāi)始沿著軸的外部的實(shí)質(zhì)部分延伸的螺旋槽，并且流動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)通道和螺旋槽的流體在軸上給予轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以引起軸在入口螺母的桿部上轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中流動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)通道的流體的一部分通過(guò)穿過(guò)殼體的一個(gè)或多個(gè)排水孔到達(dá)形成在殼體和導(dǎo)流罩之間的間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴嘴，其中殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)截頭錐形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴嘴，其中，所述一個(gè)或多個(gè)孔連通到軸的外表面中的環(huán)形通道，并且軸具有圍繞軸的、從環(huán)形通道通向軸的相對(duì)兩端的兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴嘴，其中，殼體的內(nèi)壁具有臺(tái)階形圓筒形狀，該臺(tái)階形圓筒形狀具有大直徑部和小直徑部以及位于大直徑部和小直徑部之間的臺(tái)肩。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的噴嘴，其中，軸的外表面具有互補(bǔ)的臺(tái)階形圓筒形狀，其間具有臺(tái)肩，并且所述一個(gè)或多個(gè)孔與軸的臺(tái)肩連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴嘴，其中，軸具有單螺旋槽，所述單螺旋槽從臺(tái)肩開(kāi)始圍繞軸的大直徑部的長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)部分延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴嘴，其中，軸的后面和入口螺母之間形成平衡腔，并且其中空心圓柱體具有與平衡腔連通的、用于從平衡腔內(nèi)部排出液體的一個(gè)或多個(gè)排水孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的噴嘴，其中平衡腔和調(diào)節(jié)通道連接在一起，并且流動(dòng)通過(guò)所述中心孔的流體的一部分沿著入口支承區(qū)域流動(dòng)到平衡腔和調(diào)節(jié)通道。
19.一種用于將高壓流體噴射到目標(biāo)上的噴嘴組件，包括 空心圓柱體；固定到空心圓柱體的入口螺母；空心管狀軸部件，同軸地承載在殼體內(nèi)并且捕獲在入口螺母和主體之間，入口螺母具有延伸到穿過(guò)軸部件的中心孔中的桿部，形成入口支承區(qū)域的桿部能夠?qū)⑤S部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地承載在其上，軸部件具有靠近殼體的出口端的出口端，軸部件的出口端接收固定到其上的噴霧頭，用于使噴霧頭與軸部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述入口螺母具有中心通道，該中心通道用于傳導(dǎo)流體通過(guò)入口螺母到達(dá)軸部件的所述出口端；和圍繞空心圓柱體、軸部件和噴霧頭的管狀導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩固定到空心圓柱體的一部分；殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)表面形狀，所述互補(bǔ)表面一起在其間形成調(diào)節(jié)通道， 所述軸部件具有在入口支承區(qū)域和調(diào)節(jié)通道之間連通的一個(gè)或多個(gè)孔，其中調(diào)節(jié)通道內(nèi)的流體的壓力軸向地作用在軸上，以抗衡由作用在軸的入口端上的流體壓力在軸上產(chǎn)生的軸向作用力，并且其中軸的外部具有從所述一個(gè)或多個(gè)孔的附近開(kāi)始沿著軸的外部的實(shí)質(zhì)部分延伸的螺旋槽，并且流動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)通道和螺旋槽的流體在軸上給予轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以引起軸在入口螺母的桿部上轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中流動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)通道的流體的一部分通過(guò)穿過(guò)殼體的一個(gè)或多個(gè)排水孔到達(dá)形成在殼體和導(dǎo)流罩之間的間隙，其中軸的后面和入口螺母之間形成平衡腔，所述平衡腔與所述一個(gè)或多個(gè)排水孔連通，用于從平衡腔內(nèi)部排除液體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的噴嘴，其中殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)截頭錐形形狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴嘴，其中，所述一個(gè)或多個(gè)孔連通到軸的外表面中的環(huán)形通道，并且軸具有圍繞軸的、從環(huán)形通道通向軸的相對(duì)兩端的兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)槽。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的噴嘴，其中，殼體的內(nèi)壁具有臺(tái)階形圓筒形狀，該臺(tái)階形圓筒形狀具有大直徑部和小直徑部以及位于大直徑部和小直徑部之間的臺(tái)肩。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴嘴，其中，軸具有與其間的臺(tái)肩互補(bǔ)的臺(tái)階形圓筒形狀， 并且所述一個(gè)或多個(gè)孔與軸的臺(tái)肩連通。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的噴嘴，其中，軸具有單螺旋槽，所述單螺旋槽從臺(tái)肩開(kāi)始圍繞軸的大直徑部的長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)部分延伸。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的噴嘴，其中，平衡腔和調(diào)節(jié)通道連接在一起，并且流動(dòng)通過(guò)中心孔的流體的一部分沿著入口支承區(qū)域流動(dòng)到平衡腔和調(diào)節(jié)通道。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種流體支承噴嘴組件，其具有空心圓柱體、固定到空心圓柱體的入口螺母、和同軸地承載在殼體內(nèi)并且捕獲在入口螺母和主體之間的空心管狀軸部件。入口螺母具有延伸到穿過(guò)軸部件的中心孔的桿部，形成入口支承區(qū)域的桿部能夠?qū)⑤S部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地在其上。軸部件具有固定到其上的噴霧頭，用于使噴霧頭與軸部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。殼體的內(nèi)壁和軸的外部具有互補(bǔ)表面形狀，所述互補(bǔ)表面一起在其間形成調(diào)節(jié)通道。軸部件具有螺旋槽，所述螺旋槽圍繞軸螺旋到達(dá)一端或兩端，以給予轉(zhuǎn)動(dòng)到軸和噴霧頭。
文檔編號(hào)B05B1/34GK102378651SQ201080015071
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者道格拉斯·E·賴特 申請(qǐng)人:石器時(shí)代股份公司