本發(fā)明涉及一種成形空氣罩，特別涉及一種用于旋杯的具有雙層成形空氣孔的成形空氣罩。

背景技術(shù)：

基于旋杯的靜電涂裝由于其具有非常高的傳遞效率，因而被普遍應(yīng)用于各個涂裝行業(yè)。特別是汽車車身的表面涂裝領(lǐng)域，目前已經(jīng)普遍采用旋杯系統(tǒng)。旋杯的工作原理是，借助高速旋轉(zhuǎn)的氣浮渦輪馬達帶動旋杯的杯頭旋轉(zhuǎn)，同時涂料被輸送到杯頭的內(nèi)壁，高速旋轉(zhuǎn)的杯頭在離心力的作用下把涂料霧化。通常，在杯頭的后部有一圈成形空氣孔或縫隙，成形空氣孔或縫隙與杯頭同軸布置，從成形空氣孔或縫隙內(nèi)高速射出的成形空氣在杯頭的外沿形成一道空氣墻，被霧化的涂料可以被成形空氣壓成圓形，并在成形氣流的作用下吹向被涂物體。

隨著旋杯的廣泛應(yīng)用，尤其是汽車行業(yè)地飛速發(fā)展，進而對旋杯提出了越來越高的要求。例如一方面汽車整車的涂裝中，在涂裝車身機蓋或車門等部位時往往需要旋杯的噴形較大，這樣更利于形成均勻的漆膜，同時會更節(jié)省涂料。另一方面，在涂裝發(fā)動機艙或門邊等部位時，往往需要旋杯的噴形較小，使噴涂更具有針對性。傳統(tǒng)旋杯的成形由于采用一圈成形孔或者成形縫隙，只能通過調(diào)整成形空氣的壓力來對最終的噴形進行微調(diào)，很難滿足日益發(fā)展的精細化生產(chǎn)的需求。因為漆霧的最終形狀受到涂料種類、杯頭直徑、杯頭轉(zhuǎn)速、涂料流量等各個參數(shù)的影響，通過流體力學可知，使用一圈成形孔或縫，在以上各個參數(shù)為固定時，只有很小的壓力調(diào)整區(qū)間。如果壓力加大，成形會進一步縮小，涂料顆粒速度也會隨著成形壓力的增大而增大，漆霧反彈增多，同時靜電捕捉能力下降，從而使涂裝效率下降。

由于涂料一般由樹脂、溶劑、顏料、添加劑等幾種組分構(gòu)成，由于各個組分的密度相差比較大，在旋杯霧化時各個組分的霧化能力不同，重質(zhì)成分獲得的離心力相對與輕質(zhì)成分要大，而輕質(zhì)顆粒更容易被成形空氣捕捉成形，因此旋杯最終形成的漆霧形狀往往外圈為重質(zhì)涂料顆粒，內(nèi)部為輕質(zhì)涂料顆粒。如果減小成形空氣，會造成漆霧難以成形，或者成形后漆霧的重質(zhì)和輕質(zhì)顆粒分層現(xiàn)象嚴重，并且在杯頭的上部邊沿會出現(xiàn)反向的渦流。反向渦流會使旋杯污染加劇，不但造成涂料浪費，而且旋杯需要及時清理才能正常工作。

因此，需要一種重新設(shè)計的成形空氣孔，使得成形空氣可以根據(jù)實際需要任意調(diào)整噴形大小，從而達到精細化涂裝的目的。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙層成形空氣孔的成形空氣罩，從而使得成形空氣可以根據(jù)實際需要任意調(diào)整噴形大小，從而達到精細化涂裝的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于旋杯的具有雙層成形空氣孔的成形空氣罩，該成形空氣罩呈圓臺形，該成形空氣罩與旋杯的杯頭同軸地安裝在旋杯主體上，成形空氣罩包括端面，還包括：

多個外層成形空氣孔，該外層成形空氣孔沿周向布置于端面的外圈，每個外層成形空氣孔的軸線與成形空氣罩的軸線平行；外層成形空氣通過外層成形空氣孔噴出。

多個內(nèi)層成形空氣孔，該內(nèi)層成形空氣孔與外層成形空氣孔在成形空氣罩的徑向上偏離；每個內(nèi)層成形空氣孔的軸線與成形空氣罩的軸線具有第一角度；內(nèi)層成形空氣通過內(nèi)層成形空氣孔噴出；

通過分別控制內(nèi)外兩層成形空氣的流量來調(diào)整兩層成形空氣的壓力配比，進而通過兩層成形空氣的相互作用，能夠最終調(diào)整噴涂在物體上的噴形直徑的范圍。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，外層成形空氣從外層成形空氣孔中噴出后最初沿杯頭的外壁方向運動，進而在負壓的作用下外層成形空氣沿著平行于成形空氣罩的軸線的方向移動，最終形成柱狀噴形；內(nèi)層成形空氣從內(nèi)層成形空氣孔中噴出后最終形成單葉雙曲面噴形。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，每個內(nèi)層成形空氣孔的第一角度不全相同。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，內(nèi)層成形空氣孔的第一角度相對于成形空氣罩的軸線對稱。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，內(nèi)層成形空氣孔的孔徑小于外層成形空氣孔的孔徑。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，噴形直徑范圍為100mm-500mm。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，外層成形空氣孔的直徑為0.5mm-2mm，數(shù)量為20-50個。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，內(nèi)層成形空氣孔的直徑為0.5mm-2mm，數(shù)量為20-50個。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，每個內(nèi)層成形空氣孔與成形空氣罩的半徑具有第二角度。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，第一角度的范圍為30-70°，第二角度的范圍為60-120°。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

通過內(nèi)外兩層成形空氣的相互作用，能夠使噴形直徑任意可調(diào)，在其它參數(shù)不變的情況下，甚至可以在調(diào)整成同一噴形直徑時獲得不同的涂料顆粒速度，不同的涂料顆粒速度可以使旋杯對各種涂料都具有很好的適應(yīng)性，同時提高了涂裝效率。

另一方面由于內(nèi)外兩層成形空氣相交，使成形空氣在杯頭外沿形成向軸向運動的橢圓形相交面。由于橢圓形相交面的存在，使得最終的漆霧更加均勻，從而減小了由于離心造成的涂料顆粒分層的現(xiàn)象，同時抑制了杯頭上下兩側(cè)的渦流。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的成形空氣罩的基本結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的成形空氣罩的立體圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)層成形空氣和外層成形空氣的成形示意圖。

主要附圖標記說明：

1-成形空氣罩，2-外層成形空氣，3-內(nèi)層成形空氣，4-杯頭，5-分配盤，

11-渦輪馬達，12-外層成形空氣孔，13-端面，15-內(nèi)層成形空氣孔，16-交點，17-成形空氣罩軸線，18-成形空氣罩的半徑，19-第二角度，20-內(nèi)層成形空氣孔的軸線，21-第一角度，23-理論成形外層，24-理論成形內(nèi)層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

如圖1、圖2所示，分別為根據(jù)本發(fā)明具體實施方式的用于旋杯的具有雙層成形空氣孔的成形空氣罩的基本結(jié)構(gòu)剖面圖和立體圖。該成形空氣罩1呈圓臺形，且與旋杯的杯頭4同軸地安裝在旋杯主體上，成形空氣罩1包括端面13，還包括：

多個外層成形空氣孔12，該外層成形空氣孔12沿周向布置于端面13的外圈，每個外層成形空氣孔12的軸線與成形空氣罩1的軸線平行；外層成形空氣2通過外層成形空氣孔12噴出。外層成形空氣2從外層成形空氣孔12中噴出后最初沿杯頭4的外壁方向運動，進而在負壓的作用下外層成形空氣2沿著平行于成形空氣罩1的軸線的方向移動，最終形成柱狀噴形。

多個內(nèi)層成形空氣孔15，該內(nèi)層成形空氣孔15與外層成形空氣孔12在成形空氣罩的徑向上偏離；每個內(nèi)層成形空氣孔的軸線20與成形空氣罩軸線17具有第一角度21；內(nèi)層成形空氣15通過內(nèi)層成形空氣孔3噴出。內(nèi)層成形空氣3通過內(nèi)層成形空氣孔15噴出后最終形成單葉雙曲面噴形。通過分別控制內(nèi)外兩層成形空氣的流量來調(diào)整兩層成形空氣的壓力配比，進而通過兩層成形空氣的相互作用，能夠最終調(diào)整噴涂在物體上的噴形直徑的范圍。

每個內(nèi)層成形空氣15孔的第一角度21不全相同，且內(nèi)層成形空氣孔15的第一角度21相對于成形空氣罩的軸線17對稱。每個內(nèi)層成形空氣孔15與成形空氣罩的半徑18具有第二角度19。通過cfd計算和實驗驗證，第一角度的范圍為30-70°，所述第二角度的范圍為60-120°。

每個內(nèi)層成形空氣孔15噴出的內(nèi)層成形空氣3與該內(nèi)層成形空氣孔15在成形空氣罩1的徑向上偏離的相應(yīng)的外層成形空氣孔12噴出的外層成形空氣2在距離端面13的距離h處相交，并形成交點16。距離h的范圍為3mm-20mm，優(yōu)選地該距離為5-15mm。

內(nèi)層成形空氣孔15的孔徑小于外層成形空氣孔12的孔徑。外層成形空氣孔12的直徑為0.5mm-2mm，數(shù)量為20-50個。內(nèi)層成形空氣孔15的直徑為0.5mm-2mm，數(shù)量為20-50個。且內(nèi)層成形空氣孔15與外層成形空氣孔12的孔徑的比值等于每個內(nèi)層空氣孔15距離交點16的距離與相應(yīng)的外層成形空氣孔12距離交點16的距離的比值。

如果只開啟外層成形空氣2，最終的成形為直徑約為100mm的圓柱狀，如果只使用內(nèi)層成形空氣3，最終的成形直徑約為500mm。如果同時開啟內(nèi)層成形空氣3和外層成形空氣2，最終的成形直徑更具兩層成形空氣的不同氣壓配比在100mm到500mm的范圍內(nèi)任意調(diào)整。

如圖3為內(nèi)層成形空氣3和外層成形空氣2在不考慮流體狀態(tài)時的理論成形效果，其中理論成形外層23呈圓柱形，而理論成形內(nèi)層24形成一個單葉雙曲面，理論成形內(nèi)層24的直徑為單葉雙曲面的短軸。

通過計算機仿真計算，當外層成形空氣2的流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為0l/min時，此時成形空氣的流線比較規(guī)律，大部分流線與旋轉(zhuǎn)軸平行，主流線周圍形成的渦流未對主流線形成干擾。當外層成形空氣2的流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為50l/min時，從流線圖可以看到杯頭4下部形成的渦流已經(jīng)開始對主流線產(chǎn)生影響，主流線出現(xiàn)左右擺動，同時隨著內(nèi)層成形空氣的外拉力逐漸增大，噴形的下部被拉成錐形。當外層成形空氣2的流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量也為100l/min時，流線圖中杯頭4下部兩肋的渦流逐漸向外拉伸，流線波動加劇，并出現(xiàn)了明顯的擺動。內(nèi)層成形空氣3造成的外拉力進一步增大，整個噴形開始由錐形向鐘形過渡。當外層成形空氣2的流量為0l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為100/min時，流線高密區(qū)的流向向下，流速較高，同時杯頭4下部為低壓區(qū)，流向向上，高壓區(qū)和低壓區(qū)的過渡形成了渦流，該渦流把整個噴形拉扯成鐘形。此時的流線夾雜著渦流左右擺動，在距離杯頭4的距離為300mm處甚至出現(xiàn)了橫向流線。此時也在杯頭4的上部周圍形成了反向渦流，在實際噴涂時，反向渦流往往會加速污染旋杯。

實際噴涂測試時，選取的成形空氣參數(shù)與計算機仿真的參數(shù)相同，涂料流量為100cc/min，杯頭4直徑為55mm，杯頭轉(zhuǎn)速為42,000r/min，涂料為灰色底漆，涂料粘度為18s。當外層成形空氣2的流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3為0l/min時，噴形直徑約為100mm；在外層成形空氣2流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為50l/min時，噴形直徑約為120mm；在當外層成形空氣2的流量為100l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為100l/min時，噴形直徑約為200mm；在當外層成形空氣2的流量為0l/min，內(nèi)層成形空氣3的流量為100l/min時，噴形直徑約為400mm。

旋杯的正常噴涂包括以下步驟：

(1)噴涂時渦輪馬達11帶動杯頭4高速旋轉(zhuǎn)，正常轉(zhuǎn)速范圍一般為20,000r/min—100,000r/min；(2)涂料通過噴嘴噴入第一通道7中，涂料被分配盤5均勻地分配到杯頭4的內(nèi)壁6上；(3)高速旋轉(zhuǎn)地杯頭4帶動涂料旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下被甩到杯頭4的邊緣，并在邊緣被霧化。通常為了使霧化更加均勻，杯頭4的邊緣處一般刻有細齒，細齒把杯頭內(nèi)壁6上的漆膜均勻分割成細絲，高速甩出的細絲在杯頭4的邊緣霧化，細齒更利于霧化，同時使霧化更加均勻。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。