流体喷射器制造技术

一种用于喷射离散体积的喷射剂的流体喷射器包括具有相对的第一表面和第二表面的主体。一个或多个喷嘴被限定为管道，所述管道延伸通过所述表面之间的主体，以连接分别位于第一表面和第二表面处的第一孔口和第二孔口。流体喷射器还包括具有气体出口的气体供应装置和喷射剂供应装置。喷射剂供应装置通过它们的供应孔口在高于环境的压力下将喷射剂供应到喷嘴。供应孔口限定在管道的一侧或为第二孔口。气体供应装置和主体的相对运动使第一孔口暴露于气体出口，从而允许气体供应装置在高于环境的压力下供应气体，其中，由此在第一孔口和第二孔口之间产生的压差导致从喷嘴通过第二孔口喷射喷射剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体喷射器
本专利技术涉及用于分配可流动材料(例如液体)的设备和方法，并且特别地，涉及能够分配具有不同粘度的离散量流体的流体喷射器和相关方法。
技术介绍
流体喷射器(也可称为“分配器”)通常适于从流体喷射器的室并通过一个或多个喷嘴喷射(分配)可流动材料(即，其组成部分或子体积能够相对运动的材料，例如墨水)。喷射剂包括液体悬浮液、乳液、蜡、凝胶等并且通常以液滴的形式(即，由自由表面完全或几乎完全界定的液体体积)喷射。喷墨打印头和流体工业分配器是构造成喷射液体喷射剂的流体喷射器(例如液滴分配器)的示例。已知类型的液滴分配器包括压电致动器，该压电致动器形成填充有液体墨水的喷射室的壁，并且在使用中使壁抵靠墨水偏转，从而引发墨水的喷射。另一种已知类型的液滴分配器使用放置在填充墨水的喷射室内的电阻加热元件，以将墨水局部加热到足以在墨水内形成蒸汽泡的水平，从而引起墨水的喷射。在这种喷墨液滴分配器中，通过升高室内的墨水压力同时使得喷射室内的墨水物理移动致使墨水通过喷嘴的从喷射室内部通向外部环境的出口孔口移动。当组合的压力和位移瞬变变得足够大时，通过孔口移动的墨水的体积和速度变得足够大，以导致移动体积的一部分与保存在喷射室中的墨水以及孔口本身分离，从而产生一个或多个墨水液滴。然而，这些已知类型的喷墨液滴分配器存在许多缺点。例如，可以通过上述喷墨致动装置实现的压力受到严格限制，从而限制了可以通过液滴分配器的每次喷射致动来喷射的液体喷射剂的粘度。此外，这些喷墨液滴分配器内的致动位移限制限制了可以喷射的最大液滴体积。此外，由墨水中的气泡提供的体积可压缩性降低了压力和液体位移瞬变的大小。由于即使小气泡也可以防止或抑制液滴喷射，因此需要在致动之前对任何此类喷墨液滴分配器的喷射室内存在的任何气体(例如空气、氮气、氧气、氩气)或蒸汽气泡的体积施加严格的限制。因此，在已知打印头的设计和制造中、向这些打印头供墨的系统中、以及它们的使用方法中必须非常小心，以确保在使用中喷射室充满墨水而不存在气体或蒸汽的气囊，所述气囊的总体积大于由致动装置提供的位移体积的一小部分。类似地，供应用于与该打印头一起使用的墨水经历被设计用于去除溶解气体的过程(“脱气”)，使得在致动之前没有气体从墨水溶液中逸出以形成气泡。更进一步地，在喷射液体(例如，墨水)之后引起喷嘴补充性的“再填充”从而使得能够喷射更多的液滴的压差通常是喷嘴内残留液体的表面张力。在常规液体和喷射孔口的常规直径的条件下，表面张力仅产生小的再填充力，所述再填充力必须抵抗由喷射室、喷嘴和墨水供应管中的液体所拥有的惯性和粘性阻力。可以连续(或半连续)喷射液滴的速率通常受到这种小的力和包括喷射室、喷嘴和液体供应管的几何形状和液体粘度在内的因素的限制。在该打印头的阵列形式中这个问题特别严重，这是因为喷射室的体积和间隔因此受到喷嘴间隔的限制，并且通常需要窄长的毛细管来将喷射剂供应装置连接到那些喷射室。上述限制大大减小了可从打印头喷射的可流动材料的范围、可实现的喷射体积、以及该喷墨打印头装置可提供的喷射速率。避免喷射室内存在甚至少量任何气体的必要性要求对液体进行除气，因此增加了液体制造成本。在另一示例中，已知的是通过为部分填充有覆盖液滴出口的液体并且部分填充有与气体供应装置和卸压排气孔口连通的气体的室中的气体(并且因此液体)突然加压来实现单个液滴的喷射。通过在进一步喷射发生之前经由排气孔口快速降低压力来防止喷射多个液滴。然而，这种方法依赖于在液滴喷射所需的增压脉冲的时刻与减压所需的持续时间之间保持谨慎的平衡。这些时间取决于许多参数，例如流体粘度、液滴出口的尺寸、在阀打开时控制突然气体增压的阀的流动轮廓、室内的液体填充水平、环境温度、消除室内的混响压力脉冲和其他因素。因此，这种流体喷射方法不能容忍实际工业应用中预期的变化的操作条件。在胶水和其他液体分配器中采用的一种方法是在分配器的操作周期的“填充”部分期间允许液体胶在重力压力的作用下从室流动进入位于气体传输毛细管的末端处或附近的固定容积喷嘴(或多个喷嘴)的外孔口。然后，在操作周期的后续“喷射”部分期间，通过施加来自气体供应装置的压力脉冲，进入喷嘴的胶水的体积作为胶水液滴的喷雾(或多个喷雾)被喷射出。这样，粘性胶水不必流过细长的薄毛细管。因此，降低了喷射所需的压力和/或可以作为液滴喷射的粘度的上限和/或可以喷射这种液滴的速率增加。然而，在循环的“填充”部分期间进入喷嘴的胶水的体积以及随后喷射的体积未被计量或控制，从而使得难以提供考虑中的任务所需的体积。相反，更常见的是，对于考虑中的任务的来说，喷嘴中的胶水要么太多、要么太少。
技术实现思路
本文描述的装置和方法提供了用于分配离散量的流体的更有效和高效的技术，其容许实际工业应用的变化操作条件。在本公开的上下文中，术语“喷射剂”包括任何可流动的材料，例如其组成部分或子体积能够相对运动的那些材料，并且包括但不限于液体、液体溶液、悬浮液、乳液、凝胶和蜡。术语“气体”包括气体、气体混合物、蒸气、蒸气混合物、以及蒸气和气体的混合物。如本领域技术人员所理解的那样，关于特定对象的术语“环境压力”是指由围绕该对象的介质(环境)对物体施加的压力。该介质通常是大气压下的空气，尽管它可以不同。例如，根据本专利技术的设备和/或方法可以在填充有空气但在低于大气压的压力下操作的通风柜内和/或在填充有惰性气体以防止例如这些环境内部的材料氧化的环境中实施。本公开遵循术语“环境压力”的这种传统定义。在该定义的上下文中，应该理解的是，本文所用的术语“加压气体”是指加压至高于环境压力的压力的气体。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于喷射离散体积的喷射剂的流体喷射器，该流体喷射器包括：具有相对的第一表面和第二表面的主体和限定在第一表面和第二表面之间的至少一种喷嘴，所述至少一种喷嘴中的每个喷嘴均由管道限定，所述管道延伸穿过所述主体，以连接限定在所述主体的第一表面上的第一孔口和限定在所述主体的第二表面上的第二孔口；喷射剂供应装置，其用于通过喷嘴的供应孔口向所述至少一种喷嘴中的一个或多个喷嘴中的每一个供应喷射剂，其中，所述供应孔口是第二孔口或被限定管道的限定喷嘴的一侧中；和气体供应装置，其用于通过一个或多个第一孔口向所述一个或多个喷嘴供应气体，所述气体供应装置限定气体出口，该气体供应装置和主体可相对于彼此移动，其中，在使用中：喷射剂供应装置在高于环境压力的压力下将喷射剂供应到所述一个或多个喷嘴中的每一个中，并且气体供应装置和主体的相对运动将所述一个或多个喷嘴中的一个或多个第一孔口暴露于气体出口，从而使气体供应装置能够在高于环境压力的压力下将气体供应到所述一个或多个喷嘴的一个或多个第一孔口中，其中，对于所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴而言，由此在喷嘴的第一孔口和第二孔口之间产生的压差致使从喷嘴通过第二孔口喷射喷射剂。该流体喷射器有利地使得能够以容许实际工业应用的变化操作条件的方式分配离散量的流体。此外，所描述的流体喷射器将喷射离散量的喷射剂的实际应用扩展到比喷墨技术中已知的更宽范围的喷射剂、更宽范围的喷射速率以及更大范围的被喷射的喷射剂的体积。通过使用加压气体的供应装置，可以提供比由已知的喷墨致动装置提供的更大的喷射能量。这样使用加压气体还提供了喷射剂的物理位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于喷射离散体积的喷射剂的流体喷射器，所述流体喷射器包括：具有相对的第一表面和第二表面的主体和限定在所述第一表面和第二表面之间的至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴中的每个喷嘴由管道限定，所述管道延伸穿过所述主体以连接限定在所述主体的所述第一表面上的第一孔口和限定在所述主体的所述第二表面的第二孔口；喷射剂供应装置，所述喷射剂供应装置用于通过所述喷嘴的供应孔口向所述至少一个喷嘴中的一个或多个喷嘴中的每一个供应喷射剂，其中，所述供应孔口是所述第二孔口或被限定在所述管道的限定所述喷嘴的一侧；和气体供应装置，所述气体供应装置用于通过一个或多个所述第一孔口向所述一个或多个喷嘴供应气体，所述气体供应装置限定气体出口，所述气体供应装置和所述主体能够相对于彼此移动，其中，在使用中：所述喷射剂供应装置在高于环境压力的压力下将所述喷射剂供应到所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴；和所述气体供应装置和所述主体的相对运动将所述一个或多个喷嘴的一个或多个第一孔口暴露于所述气体出口，从而使得所述气体供应装置能够在高于环境压力的压力下将所述气体供应到所述一个或多个喷嘴的所述一个或多个第一孔口，其中，对于所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴而言，由此在所述喷嘴的所述第一孔口和所述第二孔口之间产生的压差导致从所述喷嘴通过所述第二孔口喷射所述喷射剂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.16 GB 1602743.51.一种用于喷射离散体积的喷射剂的流体喷射器，所述流体喷射器包括：具有相对的第一表面和第二表面的主体和限定在所述第一表面和第二表面之间的至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴中的每个喷嘴由管道限定，所述管道延伸穿过所述主体以连接限定在所述主体的所述第一表面上的第一孔口和限定在所述主体的所述第二表面的第二孔口；喷射剂供应装置，所述喷射剂供应装置用于通过所述喷嘴的供应孔口向所述至少一个喷嘴中的一个或多个喷嘴中的每一个供应喷射剂，其中，所述供应孔口是所述第二孔口或被限定在所述管道的限定所述喷嘴的一侧；和气体供应装置，所述气体供应装置用于通过一个或多个所述第一孔口向所述一个或多个喷嘴供应气体，所述气体供应装置限定气体出口，所述气体供应装置和所述主体能够相对于彼此移动，其中，在使用中：所述喷射剂供应装置在高于环境压力的压力下将所述喷射剂供应到所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴；和所述气体供应装置和所述主体的相对运动将所述一个或多个喷嘴的一个或多个第一孔口暴露于所述气体出口，从而使得所述气体供应装置能够在高于环境压力的压力下将所述气体供应到所述一个或多个喷嘴的所述一个或多个第一孔口，其中，对于所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴而言，由此在所述喷嘴的所述第一孔口和所述第二孔口之间产生的压差导致从所述喷嘴通过所述第二孔口喷射所述喷射剂。2.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中，所述喷射剂供应装置和所述主体能够相对于彼此移动。3.根据权利要求2所述的流体喷射器，其中，所述喷射剂供应装置包括：喷射剂供应保持器；和至少一个弹性构件，所述至少一个弹性构件从所述喷射剂供应保持器延伸并且构造成在所述弹性构件与所述主体的所述第一表面和第二表面中的一个表面之间提供承压接触，使得在使用中，所述弹性构件将所述喷射剂引导到所述一个或多个喷嘴中。4.根据权利要求3所述的流体喷射器，其中，所述至少一个弹性构件还构造成在使用中从所述主体的由所述至少一个弹性构件接触的表面移除过量的喷射剂。5.根据权利要求3或4所述的流体喷射器，其中，所述至少一个弹性构件包括两个弹性构件，所述两个弹性构件从所述喷射剂供应保持器延伸，以形成用于保持所述喷射剂的喷射剂保持腔，所述喷射剂供应组件还限定了供给管道，该供给管道在使用中允许响应于邻近喷射剂保持腔的喷嘴的存在而在高于环境压力的压力下将所述喷射剂供应到所述喷射剂保持腔中。6.根据权利要求3至5中任一项所述的流体喷射器，其中，所述至少一个弹性构件与所述主体的第二表面承压接触，使得在使用中，所述弹性构件通过相应的第二孔口将所述喷射剂引导到所述一个或多个喷嘴中。7.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中，对于所述一个或多个喷嘴中的每个喷嘴而言，所述喷射剂供应装置包括计量装置，所述计量装置构造成将所述喷射剂供应到限定在所述管道的限定所述喷嘴的一侧中的所述供应孔口。8.根据前述权利要求中任一项所述的流体喷射器，其中，所述主体和所述气体供应装置中的一个或多个能够移动，以引起所述气体供应装置和所述主体的相对运动。9.根据前述权利要求中任一项所述的流体喷射器，其中，所述气体供应装置包括气体供应头，所述气体供应头限定所述气体出口，用于将所述气体引导到所述一个或多个喷嘴的第一孔口。10.根据权利要求9所述的流体喷射器，其中，所述气体供应头构造成在高于环境压力的压力下接收脉动的气体供应。11.根据权利要求9所述的流体喷射器，其中，所述气体供应头构造成在高于环境压力的压力下接收连续的气体供应。12.根据权利要求9至11中任一项所述的流体喷射器，其中，所述气体供应头和所述主体构造成相对于彼此移动，以便在所述气体供应头和所述主体之间保持恒定的间隔。13.根据权利要求12所述的流体喷射器，其中，所述气体出口在所述气体供应头与所述主体的相对运动的方向上的尺寸能够被动态调节，使得在使用中所述尺寸被调节，以控制所述一个或多个喷嘴暴露于所述气体出口处的气体压力的持续时间。14.根据权利要求12或13所述的流体喷射器，其中，所述恒定的间隔限定了在所述气体供应头的限定所述气体出口的部分与所述主体的第一表面之间的间隙。15.根据权利要求14所述的流体喷射器，其中，所述间隙使得如果所有暴露于所述气体出口处的气体压力的喷嘴为空，则通过所述间隙的气体流量小于通过暴露的喷嘴的气体流量。16.根据权利要求14所述的流体喷射器，其中，所述间隙使得如果所有暴露于所述气体出口处的气体压力的喷嘴都被填充有喷射剂，则通过所述间隙的气体流量小于在喷射喷射剂时通过暴露的喷嘴的气体流量。17.根据前述权利要求中任一项所述的流体喷射器，其中，喷射的所述喷射剂的离散体积受到所述一个或多个喷嘴的内部容积的限制。18.根据前述权利要求中任一项所述的流体喷射器，其中，所述主体是能够旋转的环形辊，并且由所述能够旋转的环形辊的旋转引起所述气体供应装置和所述主体的相对运动。19.根据权利要求1至17中任一项所述的流体喷射器，其中，所述主体是板。20.根据前述权利要求中任一项所述的流体喷射器，还包括：孔构件，所述孔构件限定至少一个孔并位于所述主体和所述气体供应装置之间，其中，所述孔构件能够移动，使得在使用中：为了将所述喷射剂供应到所述一个或多个喷嘴，所述孔构件能够移动到所述孔构件防止所述一个或多个喷嘴的第一孔口暴露于来自所述气体供应装置的气体压力的位置，并且为了从所述一个或多个喷嘴喷射所述喷射剂，所述孔构件能够移动到所述孔构件的所述至少一个孔与所述一个或多个喷嘴对准以使所述一个或多个喷嘴暴露于来自所述气体供应装置的气体压力的位置。21.一种喷射离散体积的喷射剂的方法，所述方法包括：使用前述权利要求中任一项所述的流体喷射器将喷射剂喷射到基材或幅材上。22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述喷射包括：从所述喷射剂供应装置将喷射剂供应到所述一个或多个喷嘴；和在高于环境压力的压力下通过相应的一个或多个第一孔口将气体供应到所述一个或多个喷嘴，其中，由此分别在一个或多个第一孔口和一个或多个第二孔口之间产生的压差导致从相应的喷嘴通过所述第二孔口喷射所述喷射剂。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述供应孔口中的每一个供应孔口均是所述第二孔口，并且供应所述喷射剂包括：使所述主体和所述喷射剂供应装置相对于彼此移动，以暴露所述一个或多个喷嘴的所述第二孔口，以从所述喷射剂供应装置供应所述喷射剂。24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述供应孔口中的每一个供应孔口均限定在对应喷嘴的所述管道的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·梅斯，N·埃默顿，D·A·克鲁克斯，G·C·F·纽康布，C·G·P·J·斯托克斯，T·J·斯努登，
申请(专利权)人：群岛科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB