一种喷嘴
阅读说明：本技术 一种喷嘴 (Spray nozzle ) 是由 肖恩·摩根 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及可移除的插入件和包括可移除的插入件和喷嘴帽的喷嘴。可移除的插入件具有底部构件和突出构件。喷嘴帽具有环形凸缘,该环形凸缘界定用于插入件的内部定位表面。凸缘径向延伸并终止于限定了平面喷射开口的内部末端。在使用时,底部构件容纳在喷嘴帽内,而突出构件向外突出并位于平面喷射开口之外。(The invention relates to a removable insert and a nozzle comprising a removable insert and a nozzle cap. The removable insert has a base member and a protruding member. The nozzle cap has an annular flange that defines an internal locating surface for the insert. The flange extends radially and terminates at an inner extremity defining a planar spray opening. In use, the base member is received within the nozzle cap and the projecting member projects outwardly and out of the planar spray opening.)
技术领域
本发明广泛地涉及一种喷嘴。更具体地，本发明涉及一种具有改进的插入件(通常称为孔盘)和喷嘴帽组合的喷嘴。
背景技术
牛奶或乳制品的喷雾干燥涉及通过压力雾化喷嘴以非常高的压力(通常为200-500BarG)将浓缩牛奶喷雾到加热的旋风干燥室中，喷嘴运行处的该干燥室的入口温度约为120到160摄氏度。这些干燥温度与雾化液体相结合，然后雾化液体会干燥成细颗粒，产生悬浮的奶粉，当悬浮的奶粉冷却到约60摄氏度的出口温度时会缓慢地移动到旋风分离器的底部，随后被收集和装袋。
一些雾化液体在完全干燥之前，由于它们非常靠近喷雾孔口(即出口)，常常会沉积在雾化喷嘴的整个表面上。目前市场上存在的喷嘴的缺点在于它们易于允许雾化但半干燥的液体在位于干燥器较热部分的喷雾孔口上和其周围缓慢积聚。随着时间的推移，这种液体不仅会变干，而且会在热喷嘴的表面上慢慢烧煮。这会导致一层又一层的堆积，直到大量被烧煮的产品产生足够的累积热量开始燃烧。这种烧焦的产品的积累会慢慢释放到适当干燥的冷却的干净粉末中，导致其被称为“焦化颗粒”的烧焦颗粒污染。在收集的粉末中定期测量焦化颗粒的水平，并且结果构成粉末分级过程的一部分。高程度的焦化颗粒自然会导致粉末降级，从而显著影响其市场价值。
与干燥器操作相关的另一个问题是，腔室温度和由干燥雾化液体产生的悬浮粉末的结合会随着时间的推移产生和发展火源而造成显著的火灾风险。该火源是由先前描述的雾化液体沉积在热的雾化喷嘴的表面上和其周围，在其上积聚，并最终干燥和烧煮成具有足够积聚热量的大量烧煮的产品以开始燃烧引起的。每当现有喷嘴发生或预计会发生堆积物时，操作员通常需要提前关闭干燥机，以避免堆积物发展成为爆炸性点火源，该点火源可能严重毁坏干燥机，从而导致数天的停机时间或生产中断，或者更糟糕的是，因无法控制或遏制的火灾而完全损失干燥设备。这种过早停机的需求显著影响了干燥机的日常生产力。
需要注意的是，上面提到的喷嘴面临着在非常高的压力下运行的挑战。它们需要压力完整性以承受这种压力的应力和应变，压力完整性依赖于保持计量磨损部件的喷嘴帽末端的最小材料厚度和轮廓。通常，这种所需的厚度会侵入喷雾区，并会与喷雾羽流相互作用，从而导致喷雾产品在喷嘴帽上积聚。因此，需要保持或增强喷嘴的压力完整性，从而允许更高的运行压力，以及允许更高的流量和更高的生产率，同时减少可能因更厚和更坚固的喷嘴帽而发生的积聚。问题在于，现有技术中努力增加压力强度通常采用的这种更厚和更坚固的喷嘴帽将导致进一步侵入喷雾羽流并加剧积聚、产品污染和火灾风险。
因此，本发明的一个目的是提供一种带有插入件的喷嘴，其可以满足上述需要，和/或其可以克服或改善上述缺点和问题，或者其至少提供一种有用的替代方案。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种喷嘴，其包括：
可移除的插入件，其具有底部构件和突出构件；
喷嘴帽，其带有环形凸缘，该环形凸缘界定了用于插入件的内部定位表面，该凸缘径向延伸并终止于限定平面喷射开口的内部末端；和
其中，在使用时，底部构件容纳在喷嘴帽内，而突出构件向外突出并位于平面喷射开口之外。
优选地，喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴帽适于接合到该喷嘴主体，喷嘴主体具有流体接收部分和流体排出部分并且限定在流体接收部分和流体排出部分之间延伸并且描绘了凸缘朝其径向延伸的中心轴线的埋头孔。
优选地，突出构件包括限定终止于孔口的通道的圆柱形壁。更优选地，平面喷射开口位于基本上垂直于通道的平面上。
优选地，插入件的突出构件适于可移除地装配到喷射开口中。更优选地，突出构件具有超出平面喷射开口的暴露表面。甚至更优选地，暴露表面包括围绕孔口的环形平台。最优选地，位于突出构件的远端处的孔口与平面喷射开口相距一定距离。
优选地，环形凸缘还具有朝向末端弯曲的外表面。
在一个优选实施方式中，插入件是截头圆锥形盘的形式。优选地，暴露表面是线性的并且呈锥形，以恒定角度倾斜于平面喷射开口。更优选地，底部构件还具有锥形外表面，该锥形外表面是线性的并且以相同的恒定角度倾斜于平面喷射开口。如此，突出构件的暴露表面和底部构件的锥形外表面共线且彼此连续地集成在一起。优选地，突出构件的暴露表面和底部构件的锥形外表面也共面。在该实施方式中，环形凸缘的内部定位表面是与底部构件的锥形外表面互补的倾斜表面。因此，底部构件的锥形外表面能够促进突出构件顺利插入喷嘴帽的喷射开口中，从而导致与喷嘴帽的环形凸缘同心或同轴的插入件的自对准或对中。
在另一个优选实施方式中，环形凸缘的内部定位表面与平面喷射开口齐平。呈圆盘形式的底部构件优选提供具有外表面的环形肩部，该外表面在使用中邻接内部定位表面。优选地，暴露表面弯曲地靠拢以形成颈状突出构件。在该实施方式中，喷嘴具有下游端部，该下游端部具有平滑的外部轮廓，该外部轮廓以无缝方式从环形凸缘的弯曲外表面过渡到末端处的突出构件的弯曲的暴露表面。
优选地，底部构件的外表面包括适于接收密封装置的凹槽。更优选地，密封装置是O型环。
优选地，埋头孔由圆柱形壁限定，该圆柱形壁终止于保持唇缘，该保持唇缘用作将插入件保持在适当位置的障碍物。更优选地，喷嘴包括位于插入件上游的涡流单元。甚至更优选地，喷嘴帽具有在使用中适于接合喷嘴主体的流体接收部分的上游端。最优选地，喷嘴帽提供用于将插入件和涡流单元可靠地固定到位的机构并且在上游端与喷嘴主体的流体接收部分螺纹接合时压缩密封装置。该布置使得喷嘴帽与喷嘴主体的紧固导致密封装置的压缩密封。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于装配到喷嘴的喷嘴帽中的可移除的插入件，该插入件具有底部构件和与该底部构件成一体的突出构件，该喷嘴帽具有带有限定用于插入件的内部定位表面的环形凸缘的下游端，该凸缘朝向中心轴线径向延伸并终止于限定平面喷射开口的末端；喷嘴包括喷嘴主体，该喷嘴主体具有流体接收部分和流体排出部分并且限定在流体接收部分和流体排出部分之间延伸并且描绘中心轴线的埋头孔；
其中，在使用时，底部构件容纳在喷嘴帽内，并且突出构件向外突出并且位于平面喷射开口之外。
附图说明
现在将结合附图描述的非限制性实施方式来描述本发明的各个方面，其中：
图1是带有插入件的一个优选实施方式的喷嘴的横截面图，喷嘴通过螺纹连接到联接件(coupling)上；
图2是图1的插入件与喷嘴盖相连的透视剖视图；
图3是图1的喷嘴的透视图，示出了图1的插入件的突出构件从喷嘴帽限定的喷射开口突出并位于喷嘴帽之外；
图4是带有插入件的另一个优选实施方式的喷嘴的横截面图，喷嘴通过螺纹连接到联接件上；
图5是图4的插入件与喷嘴帽连接的透视剖视图；和
图6是透视图，示出了图4的插入件的突出构件从由图5的喷嘴帽限定的喷射开口突出并立于其上方。
具体实施方式
参照图1、2和3，喷嘴10的第一优选实施方式示出为螺纹连接到具有空腔13的联接件11，该空腔13适于容纳喷枪(未示出)的一部分。喷嘴10具有除其他部件之外的喷嘴主体12、可移除的插入件14和喷嘴帽16。喷嘴主体10具有流体接收部分18和流体排放部分20。喷嘴主体10还限定埋头孔22，埋头孔22在流体接收部分18和流体排出部分20之间延伸并且描绘了中心轴线24。
如图1和图2最佳所示，可移除的插入件14具有底部构件26和与底部构件26成一体的突出构件28。喷嘴帽16具有下游端30，其带有限定用于插入件14的内部定位表面34的环形凸缘32。环形凸缘32朝向中心轴线24径向延伸并且终止于限定平面喷射开口38的内部环形末端36。使用时，底部构件26容纳在喷嘴帽16内，而突出构件28向外突出并位于平面喷射开口38之外。突出构件28具有圆柱形壁40，其限定终止于孔口44的通道42。应当理解，平面喷射开口38位于如虚线所示的假想平面A。假想平面A基本上垂直于通道42。
参照图1和图2，插入件14的突出构件28被构造成紧贴且可移除地装配到平面喷射开口38中。突出构件28具有超出平面喷射开口38的暴露表面46。如此，位于突出构件28的远端处的孔口44与平面喷射开口38间隔开一定距离。随着孔口44被充分地升高并超过平面喷射开口38(或假想平面A)，应当理解的是，从孔口44喷射出的喷雾羽流(未示出)与喷雾开口38和实际上喷嘴帽16的距离显著更远。这提供了以下主要益处：显著减少雾化液体通常在突出构件28和喷嘴帽16的下游端处和周围的所有表面上和周围的沉积和积聚。环形凸缘32还具有朝向末端36弯曲的外表面48。
如图1和图2所示，在该实施方式中，插入件14呈截头圆锥形盘的形式。暴露表面46是线性的并且呈锥形，以恒定角度倾斜于平面喷射开口38。暴露表面46终止于围绕孔口44的环形平台47。环形平台47平行于由虚线B表示的假想平面。底部构件26还具有锥形外表面50，该外表面50也是线性的并且以相同的恒定角度倾斜于平面喷射开口38。因此，突出构件28的暴露表面46和底部构件26的锥形外表面50共线、共面并且彼此连续地集成在一起。作为暴露表面46和锥形外表面50的组合的这种连续不间断表面提供了以下益处：能够使截头圆锥形盘与环形凸缘32平滑且自然地接合，并且突出构件28突出通过平面喷射开口38。在本实施方式中，环形凸缘32的内部定位表面34是与底部构件26的锥形外表面50互补的倾斜表面。因此，底部构件26的锥形外表面50能够促进突出构件28平滑插入喷嘴帽16的喷射开口38中，导致与喷嘴帽16的环形凸缘32同心或同轴的插入件14的自对准或对中。如上所述，应当理解，暴露表面46和锥形外表面50实际上是一体的成为一个连续的表面。该连续表面被构造和成角度以使得它接合环形凸缘32并且平滑地突出通过喷射开口38而不会被挤住或卡住。此外，环形凸缘32的设计和尺寸设计成便于突出构件28整体穿过和突出超过平面喷射开口38。平面喷射开口38和平台47之间的距离由箭头C-C指示。这清楚地说明了孔口44(在功能意义上是出口)与平面喷射开口38基本隔开并且基本位于平面喷射开口38之外。
转到图4、5和6，在插入件的另一个优选实施方式14A中，环形凸缘32A的内部定位表面34A与平面喷射开口38A齐平，平面喷射开口38A在虚线表示的假想平面D上。在该实施方式中呈环形盘26A形式的底部构件被构造成提供具有外表面54的环形肩部52，该外表面54在使用中邻接内部定位表面34A。在该实施方式中，暴露表面46A弯曲地靠拢以形成颈状突出构件28A。暴露表面然后到达由虚线E指示的环形平台47A。喷嘴10A具有下游端部30A，其具有以无缝方式从环形凸缘32A的弯曲外表面56在末端36A处过渡到突出构件28A的弯曲暴露表面46A的平滑外部轮廓。再次，平面喷射开口38A和平台47A之间的距离由箭头F-F指示。这清楚地说明了孔口44与平面喷射开口38A基本隔开并且基本位于平面喷射开口38A之外。
返回参考图1，底部构件26的倾斜外表面50具有凹槽58，凹槽58构造成接收呈O型环60形式的密封装置。埋头孔22由圆柱形壁62限定，该圆柱形壁62终止于保持唇缘64，该保持唇缘64用作将插入件14保持在适当位置的障碍物。喷嘴10(和10A)具有位于插入件14上游的涡流单元66。喷嘴帽16具有上游端68，其在使用中适于接合喷嘴主体12的流体接收部分18。
在喷嘴10和10A的上述两个实施方式中，喷嘴帽16提供用于将插入件14和涡流单元66可靠地固定就位的机构并且当上游端68与喷嘴主体12的流体接收部分18螺纹接合时压缩密封装置(即，O型环)60。该布置使得喷嘴帽16紧固到喷嘴主体12导致通过密封装置(即O型环)60进行压缩密封。
应当注意，孔盘形式的插入件14是可能需要定期更换的部件并且通常由耐磨材料(例如碳化钨或陶瓷)制成。
现在已经对本发明的优选实施方式进行了一些详细的描述，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明的喷嘴可以提供至少以下优点：
1.它通过减少喷嘴帽上喷雾飞溅物的积聚来协助雾化过程，从而使干燥机运行更长时间，从而通过最大限度地减少中断和停机时间来提高生产率；
2.插入件有助于使喷嘴孔(即出口)与由喷嘴帽限定的喷雾开口保持距离，从而使喷雾羽流进一步且基本上远离喷嘴帽，从而降低任何烧焦颗粒沉降和积聚在喷嘴端和突出部件本身上的可能性；
3.最大限度地减少焦化颗粒的产生，从而提高奶粉的质量和价值；和
4.降低形成燃烧火源的可能性，从而降低火灾风险。
本领域技术人员将理解，除了具体描述的那些之外，本文描述的发明易于进行变化和修改。例如，如图1所示，涡流单元66和插入件14由喷嘴主体12保持就位，喷嘴主体12通常也称为扣环。具有保持唇缘64的主体12或扣环提供以下好处：a)有助于将插入件14定位和固定到位，以便于将插入件14与喷嘴帽16对齐接合。然而，该主体12或扣环可以在图5所示的实施方式所示的更经济的布置中省略，其中插入件14和涡流单元66通过设置在喷嘴帽16上游端附近的保持器简单地抵靠喷嘴帽16保持就位。所有这些变化和修改都被认为在本发明的范围和精神之内，其性质将根据前面的描述确定。
应当理解，本说明书中对现有技术的任何承认并不承认该现有技术构成相关技术中公知常识的一部分。