具有平衡推力的自調(diào)節(jié)流體支承高壓轉(zhuǎn)動噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高壓旋轉(zhuǎn)噴嘴，具有在固定的外殼(B，C)內(nèi)操作的轉(zhuǎn)動軸(1)，其中由在軸進(jìn)口處的流體壓力引起的作用在軸上的軸向作用力通過如下方式被平衡：允許流向截頭圓錐形室的少量加壓流體在軸的外側(cè)和外殼的內(nèi)側(cè)之間通過，其中流體壓力可以軸向地在相反方向上作用在軸上以平衡軸向進(jìn)口作用力。軸向作用力的平衡通過控制流體通過軸和外殼之間的截頭圓錐形區(qū)域的流出而被自動調(diào)節(jié)。這進(jìn)一步地在兩個(gè)表面之間提供流體支承，并且允許使用具有噴氣孔(16)的可互換的轉(zhuǎn)動噴射頭(15)，其可以實(shí)質(zhì)上可以被定向成任何理想的配置，包括噴嘴軸向向前。
【專利說明】具有平衡推力的自調(diào)節(jié)流體支承高壓轉(zhuǎn)動噴嘴
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00980157707.0的中國發(fā)明專利申請(申請日:2009年12月
23日；發(fā)明名稱:具有平衡推力的自調(diào)節(jié)流體支承高壓轉(zhuǎn)動噴嘴)的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明提供一種用于高壓轉(zhuǎn)動噴水噴嘴的簡化和可靠結(jié)構(gòu)，其特別適合于其中運(yùn)行參數(shù)可以在1，OOOpsi至40，OOOpsi范圍內(nèi)的、轉(zhuǎn)動速度為100rpm或更高并且流量在2gpm至50gpm的工業(yè)用途。

【背景技術(shù)】
[0003]在這種用途中，用于這種裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)、成本、耐用性和易于維護(hù)性存在許多問題。這種裝置的結(jié)合長度和直徑可能不超過幾英寸。更為極端的運(yùn)行參數(shù)和尺寸的大大減少增加了問題。壓力、溫度和磨損因素影響使用這種裝置的耐用性和易于維護(hù)性以及隨之而來的成本、不便和安全。在這種裝置中使用小金屬零件和質(zhì)量差的材料可能導(dǎo)致其惡化或破損以及小的噴射排出孔或類似物的相關(guān)故障和干擾。本發(fā)明通過提供具有數(shù)量大大減少的零件的簡化結(jié)構(gòu)和其中噴嘴部件上的凈操縱力被最小化的設(shè)計(jì)來解決這些問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供用在約1，OOOpsi至40，OOOpsi的高壓(HP)范圍的噴嘴，該噴嘴具有到裝置的末端處的噴頭的“直通”流體路徑，其中該噴頭優(yōu)選地能夠提供大于半球范圍的轉(zhuǎn)動覆蓋，包括直接地沿著裝置的轉(zhuǎn)動軸線的區(qū)域。在典型的噴嘴組件中，源自這種運(yùn)行壓力的內(nèi)部作用力傾向于產(chǎn)生作用在噴嘴軸上的軸向推力，該推力對應(yīng)于運(yùn)行壓力和軸的橫截面面積。采用機(jī)械支承的現(xiàn)有技術(shù)裝置的示例顯示在 申請人:的在先美國專利N0.6，059，202中。這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)裝置提供的優(yōu)勢在于，加壓工作流體從流體源的進(jìn)口到噴嘴頭可以采取“直通”。然而，在此裝置中，轉(zhuǎn)動噴嘴軸通過一系列堆疊軸承克服內(nèi)部軸向推力而被支撐，在沒有增加裝置直徑的情況下，用多個(gè)軸承支撐相對高的推力載荷。在這樣的裝置中，機(jī)械軸承已被用來作為徑向軸承和推力軸承，然而這種軸承的尺寸和/或數(shù)量主要由對抵制推力的需要決定。
[0005]通常已經(jīng)認(rèn)為可取的是保持噴嘴的任何轉(zhuǎn)動部分的直徑小于這個(gè)噴嘴的最大直徑，從而轉(zhuǎn)動部分和將被清洗的任何表面之間的接觸被最小化或消除，從而最大限度地減少對噴嘴的磨損和與噴嘴噴射的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的干擾。其他現(xiàn)有技術(shù)裝置使用圍繞提供流體源的中心管轉(zhuǎn)動的噴嘴。不過由于上述原因，這樣的裝置雖然能夠提供由它們的轉(zhuǎn)動主體覆蓋的圓筒形路徑，但不能很好地適于提供可以包括非常接近裝置的轉(zhuǎn)動軸線的路徑和“直通”流體路徑兩者的轉(zhuǎn)動覆蓋(rotating coverage) 0
[0006]與這種現(xiàn)有技術(shù)裝置相比，本發(fā)明的裝置提供非常簡單的結(jié)構(gòu)，其也提供直通流體路徑，其中還允許工作流體的壓力到達(dá)并且作用在轉(zhuǎn)動噴嘴軸的相對表面上，從而有效地平衡任何軸向推力。進(jìn)一步，具有比噴嘴主體小的直徑的可拆卸的小噴射頭可以附著在噴嘴的引導(dǎo)端處，以提供用于高壓流體的改進(jìn)的覆蓋圖案(coverage pattern) 0這通過提供“流出孔”而實(shí)現(xiàn)，以允許加壓流體的小部分達(dá)到外殼內(nèi)的室或通道，但是在噴嘴軸的向前部分的外部的外側(cè)，其中流體壓力可以以足夠的軸向分量作用在噴嘴軸上，從而平衡由內(nèi)部流體壓力產(chǎn)生的作用在噴嘴軸上的相應(yīng)的軸向分量。這個(gè)室或通道通過稍微錐形的截頭圓錐形孔與裝置的外部連通，錐形的截頭圓錐形孔圍繞軸的相應(yīng)的錐形部分，這進(jìn)一步允許流體在主體和軸之間流動以便于或潤滑軸轉(zhuǎn)動。
[0007]由于錐形形狀，外殼和軸之間的間距隨著軸的軸向運(yùn)動而略有變化，并產(chǎn)生“自我平衡”效果，其中，軸上的軸向力保持平衡，并且總有一些流體在軸和外殼之間流動，其有助于減少接觸，并且降低這兩個(gè)組件之間產(chǎn)生的磨損。由于缺乏任何明顯的不平衡徑向作用力以及在軸和外殼的表面之間流動的流體，可以在不需要機(jī)械軸承的情況下構(gòu)造本發(fā)明的
>J-U ρ?α裝直。
[0008]此外，環(huán)形槽或通道圍繞軸的進(jìn)口端設(shè)置在所述外殼主體鄰接所述軸的進(jìn)口端部分的內(nèi)表面中。令人驚訝的是，這個(gè)環(huán)形通道提高了圍繞軸的進(jìn)口端的流體的流出流動，從而在本質(zhì)上減少轉(zhuǎn)動引起的旋進(jìn)對軸的影響，從而提高噴嘴的可操作性。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的在于簡化小的高壓噴嘴的移動部分的配置以降低成本和零部件的數(shù)量，以及便于耐磨部件的經(jīng)濟(jì)制造和更換。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的是，通過改善支承零件的配置和消除迄今為止用來抵抗由通常涉及的流體壓力產(chǎn)生的軸向作用力的機(jī)械軸承的使用，來提供可轉(zhuǎn)動的高壓噴嘴的改進(jìn)操作。
[0011]本發(fā)明的另一目的是幫助實(shí)現(xiàn)小的耐用的、重量輕的細(xì)長和小直徑的轉(zhuǎn)動式高壓噴霧噴嘴組件，其可以方便地裝載在噴槍的端部上，并且容易地插入小直徑管和類似物，以對直徑管和類似物進(jìn)行清潔，以及可使用在其他結(jié)構(gòu)或大的平面區(qū)域上。
[0012]本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)動高壓噴嘴，其中對持續(xù)維護(hù)的需求被最小化。
[0013]本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)動噴嘴，其中由工作流體作用在轉(zhuǎn)動軸上的作用力被平衡以消除對單獨(dú)的機(jī)械推力軸承的需求。
[0014]本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)動噴嘴，當(dāng)在非常高的壓力處和在非常小的直徑(如清洗換熱器管所需要的那些)中操作時(shí)，其是簡單的并且機(jī)械地可靠的。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)動噴嘴，其中轉(zhuǎn)動軸由工作流體支撐和潤滑持，而不需要單獨(dú)的機(jī)械軸承或單獨(dú)的潤滑劑。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)動噴嘴，用于與高壓流體一起使用，而在相對轉(zhuǎn)動部件之間不需要緊密的機(jī)械密封。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供轉(zhuǎn)動噴嘴，用于與高壓流體一起使用，其中不同配置的噴射頭能夠容易地互換。
[0018]本發(fā)明的另一目的是提供一種噴嘴，其具有小的可拆卸噴射頭，該噴射頭具有比噴嘴主體小的直徑，并且其可以在包括向前軸向方向的路徑中提供不受限制的噴射。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是優(yōu)選實(shí)施例的噴嘴截面，其中錐形調(diào)節(jié)通道還作為平衡室。
[0020]圖2是可替換實(shí)施例的噴嘴的橫截面，其中平衡室與錐形調(diào)節(jié)器通道分開。
[0021]圖3是對應(yīng)圖2的橫截面，顯示軸位于稍微不同的軸向位置。
[0022]圖4是如圖1所示的噴嘴的結(jié)構(gòu)變化的橫截面，其中環(huán)形槽設(shè)置在噴嘴主體的每個(gè)支承區(qū)域中。
[0023]圖5是按照本發(fā)明的噴嘴的另一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。
[0024]圖6是按照本發(fā)明的噴嘴的另一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]在圖2中最清楚可以看出，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括簡單的三件式轉(zhuǎn)動噴嘴結(jié)構(gòu)。中空圓柱形轉(zhuǎn)動軸A包含在由進(jìn)口部C和出口部B組成的兩個(gè)部分外殼或主體中。使用允許裝置的裝配和拆卸(包括允許軸A容易地插入或移出)的螺紋或其他類似的緊固裝置2將外殼部分固定在一起并且密封。進(jìn)口部C提供用于高壓流體的進(jìn)口 3，該高壓流體通過由任何適當(dāng)?shù)难b置(最常用的是匹配的螺紋接頭)連接到該進(jìn)口的軟管或其他類似的裝置供給到該裝置。用于每個(gè)噴嘴部分的合適材料將具有相當(dāng)高的強(qiáng)度并且耐磨性，例如，各種高鎳不銹鋼。青銅管狀軸A或青銅主體B可以替換地用來增強(qiáng)耐磨損性。出于任何已知的好處，如潤滑或耐磨性，可使用表面處理或電鍍。
[0026]在外殼進(jìn)口部的相對端處是接收轉(zhuǎn)動軸A的進(jìn)口端6的圓筒形腔5。外殼和和軸之間的環(huán)形界面7的尺寸形成為最小化泄漏，同時(shí)仍然允許在流體的微小緩沖的情況下轉(zhuǎn)動軸A。典型地，界面7的間隙將為約0.0025"至0.0005"。為了允許便于軸A和主體部分之間的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的流體層，希望在界面7處存在某種流體通道。界面7處密封的需要的消除降低了提供這種密封的生產(chǎn)費(fèi)用和復(fù)雜性。主體部分B設(shè)置有至外面的徑向“排水或滴落(weep) ”孔8，用于通過界面7或者沿軸A的外部的其他路徑的流體的溢出。
[0027]軸進(jìn)口 10通向腔5，以將流體流直接提供到軸A的中心孔11中。在正常操作情況下，加壓流體在軸A的進(jìn)口端6上施加軸向力，其在此被稱為“輸入作用力”。這種作用力直接與(I)進(jìn)口端6垂直于流體流動方向的面積和(2)流體的壓力成正比。這就是本發(fā)明希望用相等的相反作用力來抵消的這種軸向作用力。
[0028]當(dāng)流體進(jìn)入軸時(shí)，大部分流體將經(jīng)過軸的中心孔,通過連接到軸的出口端12的噴嘴頭15流出。噴嘴頭15將通常設(shè)置有流出孔或孔口 16，其定位為將高壓流體引向?qū)⒈磺逑吹谋砻?，并且被定向?yàn)榻o予反作用力以轉(zhuǎn)動噴嘴頭和軸。
[0029]消除對專用推力軸承的需要的顯著特征在于提供一個(gè)或多個(gè)通道20，通道20連通在軸的中心孔11和室21之間，室21限定在軸A的外表面和外殼部分B的內(nèi)表面之間并且具有出口，該出口具有足夠的限制以保持室內(nèi)的流體壓力。
[0030]一個(gè)通道或多個(gè)通道20理想地被配置為允許加壓流體以最少限制達(dá)到室21，以允許在室21內(nèi)達(dá)到足夠的壓力，從而作用在軸的由臺階狀肩部22形成的環(huán)形表面上。可替換地，對于極端壓力操作，例如，在40，OOOpsi范圍內(nèi)的操作，通道20的尺寸可以形成為限定達(dá)到室21的流體壓力。臺階狀肩部22具有直接地垂直于裝置的軸線的表面23。作用在這個(gè)表面上的流體壓力引起推力(其在此處將被指定為“阻力”)，其具有作用在軸上的凈軸向分量，該凈軸向分量與前面描述的輸入作用力相反并且能夠反抗輸入作用力。
[0031]在圖2和3所示的實(shí)施例中，合適尺寸是在進(jìn)口 10處的軸直徑為0.182"，室21的外徑和內(nèi)徑分別為0.326"和0.257"。軸和外殼兩者沿間隙30的相應(yīng)錐形角度是0.57度，外殼內(nèi)徑在錐形長度上從0.257"變細(xì)到0.250"。
[0032]為了使輸入作用力和阻力可以保持平衡，室或腔21沿著由軸A和外殼部分B的相應(yīng)的成形部分之間的狹窄截頭圓錐體/圓錐形間隙30限定的路徑設(shè)置有出口和調(diào)節(jié)通道。在軸相對于外殼軸向地移動時(shí)，錐形配置允許間隙的尺寸變化。例如，間隙30的寬度可以變化，當(dāng)軸A朝向圖3所示的噴氣頭(jet head)定位時(shí)，間隙30的寬度約為0.0001"。當(dāng)軸移動到朝向圖2中所示的進(jìn)口的位置時(shí)，間隙30的寬度可以打開到約0.001"。較大的間隙允許更多加壓流體的溢出，導(dǎo)致作用在軸上的阻力相應(yīng)減少。相反地，較小的間隙允許壓力的增加。輸入作用力和阻力之間的任何失衡導(dǎo)致軸的一些軸向運(yùn)動，這以趨于重新平衡這些相反作用力的方式增加或減少間隙。因此，達(dá)到輸入作用力和阻力保持動力學(xué)平衡的均衡狀態(tài)。
[0033]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例如圖1所示，其中所描述的功能特性被結(jié)合并設(shè)置成簡單的結(jié)構(gòu)。對于將存在的軸向阻力，只要具有有效地垂直于轉(zhuǎn)動軸線的面分量(arealcomponent)的表面,則沒有必要具有如上所述實(shí)際上垂直于軸線的表面，。在如圖1所示的簡化結(jié)構(gòu)中，從軸孔11開始的端口與錐形出口通道31直接連通，錐形出口通道31用作其中產(chǎn)生平衡阻力的平衡室或腔和調(diào)節(jié)通道的雙重功能，以控制產(chǎn)生阻力的壓力大小。由于作用在截頭圓錐體表面的上任何一點(diǎn)的作用力同時(shí)施加徑向力和軸向力，在表面上的這種作用力的總量產(chǎn)生凈軸向力并且沒有凈徑向力。下表說明在使用一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的錐形設(shè)計(jì)的情況下適合每分鐘8和50加侖之間的流量的各種參數(shù)的尺寸(英寸)。
[0034]
位置設(shè)計(jì)流量:


Sgpm 15 gpm 35 gpm 50 gpm
ψ-ri I: WtW Λ if (--?*)O細(xì) 0.150 0 240 0.300
{軸Hln 端 fif4)0.14100.2200.3450.430
(?大軸直徑 )0.32500.5060.7500.840
形體的小的《S處的軸 ?—徑 ■)0.25300.3750.5600.560
{&imn ■)0,14200.2210,3460.431
(+k體--?-錐肜體的人的末端.) 0,32500.5600.7500,840
(I:'體rt待-?；肜體的小亂束端)0,25350.3760.5610.561
(軸進(jìn) α 端的長 JI )0.2600,2600.2800.260
(-形體的 K 度、0.74501.242
[0035]圖4中顯示另一個(gè)實(shí)施例。此圖顯示圖1的噴嘴結(jié)構(gòu)的變化，其中相同元件在結(jié)構(gòu)上等同并據(jù)此相應(yīng)地編號。圍繞外殼部分B的錐形部的環(huán)形槽41便于加壓流體在其流出軸A中的孔20時(shí)分配進(jìn)入外殼部分B的截頭圓錐體狀錐形部和軸A的相同錐形部之間的調(diào)節(jié)通道31。
[0036]令人驚訝地，如圖4所示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在毗鄰軸A的進(jìn)口支承區(qū)域32的部分C的內(nèi)壁中增加圓周環(huán)形槽或室42而出乎意料地增強(qiáng)了圖1的結(jié)構(gòu)的一般功能特征。這個(gè)通道或室42在轉(zhuǎn)動軸A和主體部分C之間的進(jìn)口支承區(qū)域32中圍繞軸A提供連續(xù)無限制的圓周流體循環(huán)路徑。盡管在圖1-3所示的實(shí)施方案中，進(jìn)口流體被設(shè)計(jì)以軸向地滴落或流過通過進(jìn)口支承區(qū)域32，圖4中所示實(shí)施例中這個(gè)凹槽的存在出乎意料地提高了軸的穩(wěn)定性。據(jù)認(rèn)為，通道42可以提高圍繞軸A通過支承區(qū)域32的小的滲出流體的圓周分布，這反過來又最大限度地減少在操作過程中的軸線旋進(jìn)(process1n)的影響。結(jié)果是減少或至少保持機(jī)械摩擦水平的恒定性，該機(jī)械摩擦可能產(chǎn)生在相對移動部件之間，并且其否則可能阻礙轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
[0037]如圖4所示，這個(gè)環(huán)形通道或室42，優(yōu)選具有大致矩形斷面形狀，雖然其他形狀可能會導(dǎo)致類似性能。較佳地，只提供單個(gè)通道42。優(yōu)選地，單個(gè)通道42可以具有約0.030英寸至約0.050英寸之間的寬度和約0.020英寸至0.030英寸之間的深度。雖然，可替換地，室42可以形成在軸A的進(jìn)口端的外表面中，但采用形成在外殼部分C的進(jìn)口支承區(qū)域中的室42看起來達(dá)到最佳結(jié)果。環(huán)形室41由被加工到外殼部分B的內(nèi)表面中的凹槽形成?？商鎿Q地，相信類似的凹槽可以被加工到軸A的外部表面中而不是在外殼部分B中，以達(dá)到類似結(jié)果。凹槽42是具有大致矩形截面的環(huán)形通道。凹槽41是具有弧形截面的環(huán)形通道。橫斷面構(gòu)造在凹槽41和42之間可以反轉(zhuǎn)，雖然在軸A的鄰近軸孔20的錐形部中槽41的弧形截面是優(yōu)選的?？商鎿Q地，凹槽41和42可以具有不同的截面形狀。
[0038]噴嘴100的另一個(gè)實(shí)施例如圖5所示。這個(gè)噴嘴100與圖1中所示噴嘴10相似，除了平衡噴嘴100的轉(zhuǎn)動所需要的總的泄漏率約以4為因子降低之外。如圖5所示，噴嘴100具有固定到高壓進(jìn)口螺母104的主體102。進(jìn)口螺母104通過扣環(huán)103固定到主體102。捕獲在主體102和進(jìn)口螺母104之間的是被轉(zhuǎn)動地支撐在形成進(jìn)口螺母104的進(jìn)口支承區(qū)域的桿105上的截頭圓錐體形軸106。噴頭107固定到軸106以使軸106和頭107兩者作為整體單位一起轉(zhuǎn)動。進(jìn)口螺母104及其進(jìn)口支承區(qū)域(桿105)具有中心孔111，中心孔111引導(dǎo)流體流進(jìn)入并且通過噴頭107中的相應(yīng)噴孔。
[0039]在操作過程中，通過進(jìn)口螺母104中的中心孔111引入高壓流體。這種高壓流體通過噴頭107流出。流體的一部分沿著并圍繞沿著進(jìn)口支承區(qū)域(即，桿105的外側(cè))的泄漏路徑110流過軸106中的通道108，到達(dá)主體102和軸106之間的截頭圓錐體狀錐形界面。該流體然后分叉并且在相反的方向上向外流動，首先沿著泄漏路徑112向前以在噴頭107周圍流出噴嘴100，并還沿路徑112向后到達(dá)進(jìn)口螺母104和軸106的后面112之間的間隙空間113。這部分流體然后通過進(jìn)口螺母104中的孔114并且經(jīng)過固定器103到達(dá)大氣。正如在圖1中所示的實(shí)施例中，軸106在操作過程中變得在桿105上動態(tài)地平衡，從而不需要機(jī)械支承。流動通過泄漏路徑110和112的流體的潤滑充分地支撐和潤滑軸106和所附的噴頭107。在此實(shí)施例中，泄漏路徑110在流體到達(dá)通道108時(shí)產(chǎn)生約90%的壓力降，以將流體提供到外錐形體，即泄漏路徑112。這允許以約4倍的因子減少總泄漏率。
[0040]按照本發(fā)明的噴嘴200的進(jìn)一步的可替換實(shí)施例如圖6所示。在這個(gè)可替換實(shí)施例中，噴頭210和主體204連接在一起并且圍繞軸206轉(zhuǎn)動，軸206固定到進(jìn)口螺母202。噴嘴200具有通過螺紋208固定到截頭圓錐體形軸206的進(jìn)口螺母202。主體204具有互補(bǔ)截頭圓錐體形腔，該腔與軸206的腔匹配和接合。在此實(shí)施例中，桿205連接到噴頭210或作為噴頭210的一體部分，而不是如在噴嘴100中那樣作為進(jìn)口螺母202的一體部分。噴頭210還通過開環(huán)固定器207固定到主體204，以使噴頭210和主體204作為單個(gè)單元轉(zhuǎn)動。當(dāng)組裝噴嘴200時(shí)，軸206的截頭圓錐體形外表面和主體204的截頭圓錐體形內(nèi)表面形成錐形截頭圓錐狀泄漏路徑220。
[0041]在操作過程中，通過進(jìn)口螺母202引導(dǎo)高壓流體通過中心孔211。這種高壓流體通過噴頭210流出。一部分流體沿著和圍繞沿著進(jìn)口支承區(qū)域(即，桿205的外側(cè))的泄漏路徑212流過軸206中的通道218，到達(dá)主體204的截頭圓錐體形錐形部和軸206之間的界面(調(diào)節(jié)通道)。這個(gè)流體分叉并且在相反的方向上向外流動，首先沿泄漏路徑220向前流動到間隙空間213，并且然后通過孔214到達(dá)頭210周圍的大氣，并且還沿路徑220向后到達(dá)螺母202處處的大氣。正如在圖1和4中實(shí)施例所示的那樣，主體204和噴頭210在操作過程中變得在軸206內(nèi)的桿205上動態(tài)地平衡，從而不需要機(jī)械支承。流過界面216周圍的泄漏路徑220和沿著桿205的路徑212的流體的潤滑充分地支撐和潤滑主體204和軸206上所附的噴頭210。在此實(shí)施例中，泄漏路徑212在流體到達(dá)通道218時(shí)產(chǎn)生90%的壓力降，以將流體提供到外錐體，即泄漏路徑220。這允許如在噴嘴100中一樣以約4倍的因子減少總泄漏率。
[0042]因此，將實(shí)施例200與實(shí)施例100相比，可以看出在兩個(gè)實(shí)施例中，主體和軸彼此相對地轉(zhuǎn)動。他們都具有互補(bǔ)的圓錐表面形狀，互補(bǔ)的圓錐表面共同在其間形成調(diào)節(jié)通道，或泄漏路徑112、220。在噴嘴100中，軸106固定到噴頭107并且與其一起轉(zhuǎn)動。在噴嘴200中，軸206固定到進(jìn)口螺母202并且保持靜止，而主體204固定到噴頭210并且經(jīng)由桿205圍繞固定軸206轉(zhuǎn)動。注意，在噴嘴200中，桿205與噴頭210 —體并且從噴頭210延伸，而不是如在噴嘴100中那樣從螺母104延伸。因此，在噴嘴100和200的兩個(gè)實(shí)施例中，主體102、204和軸106、206彼此相對地轉(zhuǎn)動，并且分別圍繞桿105和205轉(zhuǎn)動。在噴嘴100和200兩者中，進(jìn)口流體流動通過孔111、211到達(dá)噴頭107、210，并且流體從進(jìn)口螺母104和202流動進(jìn)入并且通過圍繞桿105、205的第一泄漏路徑110、212，到達(dá)軸106、206和桿105、205之間的孔108、218，并且然后通過孔108、218到達(dá)主體102、204的截頭圓錐體形界面110、216。流體然后分流并且沿著截頭圓錐體形界面泄漏路徑112、220(即調(diào)節(jié)通道)流動，在兩個(gè)實(shí)施方案中鄰近螺母104、202并通過孔114、214排出到大氣。
[0043]因此，比較實(shí)施例200與實(shí)施例100，可以看出，在兩個(gè)實(shí)施例中，主體和軸彼此相對轉(zhuǎn)動，并且它們都具有互補(bǔ)的截頭圓錐體狀錐形表面形狀，共同在其間形成調(diào)節(jié)通道，即，泄漏路徑112、220。在每個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)通道內(nèi)的流體壓力軸向地作用在軸上，以抵抗所述軸上的源自作用在所述軸的所述進(jìn)口端上的流體壓力的軸向作用力，從而動態(tài)地平衡轉(zhuǎn)動部件，而在噴嘴100、200的結(jié)構(gòu)中不需要任何種類的機(jī)械支承。
[0044]根據(jù)本文所述的功能和益處，本發(fā)明是要由下面的權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將高壓流體噴射到目標(biāo)上的噴嘴組件，該組件包括: 中空外殼主體； 中空管狀軸部件，能夠在外殼主體內(nèi)同軸地轉(zhuǎn)動，并且具有位于所述外殼主體內(nèi)并靠近所述外殼主體的一端的流體進(jìn)口端，所述軸部件具有靠近外殼主體的用于固定噴頭至其上使噴頭隨所述軸旋轉(zhuǎn)的第二端的出口端，所述軸部件具有中心軸向通道，該中心軸向通道用于將流體從所述進(jìn)口端通過該中心軸向通道軸向地引導(dǎo)至所述出口端，所述主體具有與所述軸的所述中心通道連通的高壓流體進(jìn)口通道； 調(diào)節(jié)通道，形成在所述外殼主體和所述軸之間，靠近所述軸的所述出口端；和 在軸的中心通道和軸部件的外表面的一部分之間連通的通道，其中，其中所述調(diào)節(jié)通道內(nèi)的所述流體的壓力軸向地作用在所述軸上，以平衡由作用在所述軸的所述進(jìn)口端上的流體壓力施加在所述軸上的軸向作用力，并且，外殼主體具有支撐管狀軸部件的進(jìn)口端的進(jìn)口支承區(qū)域和形成在外殼主體中的在進(jìn)口支承區(qū)域周圍的單個(gè)環(huán)形通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴組件，其中，所述調(diào)節(jié)通道是限定在所述管狀軸和所述外殼主體之間的錐形截頭圓錐體狀間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴組件，其中，所述調(diào)節(jié)通道的體積能夠隨著所述管狀軸在所述外殼主體內(nèi)軸向地移動而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴嘴組件，其中，在噴嘴的加壓操作過程中，所述管狀軸上的軸向作用力達(dá)到平衡，以使在所述管狀軸和所述外殼主體之間沒有軸向接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴嘴組件，其中，在噴嘴的加壓操作過程中，所述管狀軸通過所述軸和所述外殼之間的工作流體的流動而被完全地支撐在所述外殼內(nèi)。
6.一種用于將高壓清洗流體轉(zhuǎn)動地噴射到將被清潔的目標(biāo)上的噴嘴組件，該組件包括: 中空圓柱形外殼主體； 中空管狀軸部件，被同軸地支承在外殼主體內(nèi)，所述軸部件具有位于所述外殼主體內(nèi)并靠近所述外殼主體的一端的流體進(jìn)口端，所述軸部件具有從外殼主體的第二端突出的出口端，該出口端被配置為容納固定到其上的噴頭，用于使噴頭與所述軸一起轉(zhuǎn)動，所述軸部件具有用于將流體從所述進(jìn)口端通過所述進(jìn)口端軸向地引導(dǎo)至所述出口端的中心通道，所述外殼主體具有與所述軸的所述中心通道軸向地連通的高壓流體進(jìn)口通道； 所述外殼主體的內(nèi)壁和所述軸的鄰近所述軸的所述出口端的部分具有互補(bǔ)的錐形表面形狀，所述互補(bǔ)的錐形表面在其間共同形成調(diào)節(jié)通道； 所述軸部件具有在軸部件的中心通道和調(diào)節(jié)通道之間連通的一個(gè)或多個(gè)孔，其中在所述調(diào)節(jié)通道內(nèi)的清洗流體的壓力軸向地作用在所述軸上，以抵抗所述軸上的源自作用在所述軸的所述進(jìn)口端上的流體壓力的軸向作用力；和 其中，外殼主體具有支撐管狀軸部件的進(jìn)口端的進(jìn)口支承區(qū)域，并且外殼主體具有在進(jìn)口支承區(qū)域周圍形成的單個(gè)環(huán)形通道，該環(huán)形通道鄰接軸部件的進(jìn)口端部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴組件，其中，所述調(diào)節(jié)通道是限定在所述管狀軸和所述外殼主體之間的截頭圓錐體狀間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴組件，其中，所述調(diào)節(jié)通道的體積能夠隨著所述管狀軸在所述外殼主體內(nèi)軸向地移動而變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴嘴組件，其中，在噴嘴的加壓操作過程中，所述管狀軸上的軸向作用力達(dá)到平衡，以使在所述管狀軸和所述外殼主體之間的軸向接觸最小化。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴組件，其中，在噴嘴的加壓操作過程中，所述管狀軸由所述軸和所述外殼之間的流體完全地支撐在所述外殼主體內(nèi)。
【文檔編號】B05B3/06GK104148207SQ201410332208
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2009年10月12日
【發(fā)明者】道格拉斯·E·賴特 申請人:石器時(shí)代股份公司