本发明公开一种流体支承喷嘴组件，其具有空心圆柱体、固定到空心圆柱体的入口螺母、和同轴地承载在壳体内并且捕获在入口螺母和主体之间的空心管状轴部件。入口螺母具有延伸到穿过轴部件的中心孔的杆部，形成入口支承区域的杆部能够将轴部件可转动地在其上。轴部件具有固定到其上的喷雾头，用于使喷雾头与轴部件一起转动。壳体的内壁和轴的外部具有互补表面形状，所述互补表面一起在其间形成调节通道。轴部件具有螺旋槽，所述螺旋槽围绕轴螺旋到达一端或两端，以给予转动到轴和喷雾头。
1.一种用于喷射高压流体的流体支承喷嘴组件，包括：
空心管状轴部件，被同轴地承载在空心圆柱体内并且捕获在入口螺母和空心圆柱体之间，入口螺母具有延伸到穿过轴部件的中心孔中的杆部，形成入口支承区域的杆部能够将轴部件可转动地承载在其上，轴部件具有靠近空心圆柱体的出口端的出口端，轴部件的出口端接收固定到其上的喷雾头，用于使喷雾头和轴部件一起转动，所述入口螺母具有中心通道以传导流体通过入口螺母到达轴部件的所述出口端； 空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补表面形状，所述互补表面一起在其间形成调节通道，所述轴部件具有在入口支承区域和调节通道之间连通的一个或多个孔，其中调节通道内的流体的压力轴向地作用在轴上，以抗衡由作用在轴的入口端上的流体压力在轴上产生的轴向作用力，并且其中轴的外部具有从所述一个或多个孔的附近开始沿着轴的外部的实质部分延伸的螺旋槽，并且流动通过调节通道和螺旋槽的流体在轴上给予转动力矩以引起轴在入口螺母的杆部上转动。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补的截头锥形形状。
3.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中，所述一个或多个孔连通到轴的外表面中的环形通道，并且轴具有围绕轴的、从环形通道通向轴的相对两端的两个反向转动槽。
4.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中，空心圆柱体的内壁具有台阶形圆筒形状，该台阶形圆筒形状具有大直径部和小直径部以及位于大直径部和小直径部之间的台肩。
5.根据权利要求4所述的喷嘴组件，其中，轴具有互补的台阶形圆筒形状，其间具有台肩，并且一个或多个孔与轴的台肩连通。
6.根据权利要求5所述的喷嘴组件，其中，轴具有单螺旋槽，所述单螺旋槽从台肩开始围绕轴的大直径部的长度的实质部分延伸。
7.根据权利要求1所述的喷嘴组件，其中，轴的后面和入口螺母之间形成平衡腔，并且其中空心圆柱体具有与平衡腔连通的、用于从平衡腔内部排出液体的一个或多个排水孔。
8.根据权利要求7所述的喷嘴组件，进一步包括围绕空心圆柱体固定的圆筒形导流罩，该导流罩围绕喷雾头的一部分延伸，其中空心圆柱体中的排水孔在平衡腔与导流罩和空心圆柱体之间的间隙之间连通。
9.根据权利要求8所述的喷嘴组件，其中所述间隙中的流体通过导流罩和空心圆柱体之间的至少一个通道排出到大气中。
10.根据权利要求7所述的喷嘴组件，其中平衡腔和调节通道连接在一起，并且流动通过中心孔的流体的一部分沿着入口支承区域流动到平衡腔和调节通道。
11.一种用于针对目标喷射高压流体的喷嘴组件，包括：
空心管状轴部件，同轴地承载在空心圆柱体内并且捕获在入口螺母和空心圆柱体之间，入口螺母具有延伸到穿过轴部件的中心孔中的杆部，形成入口支承区域的杆部能够将轴部件可转动地承载在其上，轴部件具有靠近空心圆柱体的出口端的出口端，轴部件的出口端接收固定到其上的喷雾头，使喷雾头与轴部件一起转动，所述入口螺母具有中心通道，该中心通道用于传导流体通过入口螺母到达轴部件的所述出口端；和 围绕空心圆柱体、轴部件和喷雾头的管状导流罩，导流罩固定到空心圆柱体的一部分；
空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补表面形状，所述互补表面一起在其间形成调节通道，所述轴部件具有在入口支承区域和调节通道之间连通的一个或多个孔，其中调节通道内的流体的压力轴向地作用在轴上，以抗衡由作用在轴的入口端上的流体压力在轴上产生的轴向作用力，并且其中轴的外部具有从所述一个或多个孔的附近开始沿着轴的外部的实质部分延伸的螺旋槽，并且流动通过调节通道和螺旋槽的流体在轴上给予转动力矩以引起轴在入口螺母的杆部上转动，并且其中流动通过调节通道的流体的一部分通过穿过空心圆柱体的一个或多个排水孔到达形成在空心圆柱体和导流罩之间的间隙。
12.根据权利要求11所述的喷嘴组件，其中空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补截头锥形形状。
13.根据权利要求12所述的喷嘴组件，其中，所述一个或多个孔连通到轴的外表面中的环形通道，并且轴具有围绕轴的、从环形通道通向轴的相对两端的两个反向转动槽。
14.根据权利要求11所述的喷嘴组件，其中，空心圆柱体的内壁具有台阶形圆筒形状，该台阶形圆筒形状具有大直径部和小直径部以及位于大直径部和小直径部之间的台肩。
15.根据权利要求14所述的喷嘴组件，其中，轴的外表面具有互补的台阶形圆筒形状，其间具有台肩，并且所述一个或多个孔与轴的台肩连通。
16.根据权利要求15所述的喷嘴组件，其中，轴具有单螺旋槽，所述单螺旋槽从台肩开始围绕轴的大直径部的长度的实质部分延伸。
17.根据权利要求11所述的喷嘴组件，其中，轴的后面和入口螺母之间形成平衡腔，并且其中空心圆柱体具有与平衡腔连通的、用于从平衡腔内部排出液体的一个或多个排水孔。
18.根据权利要求17所述的喷嘴组件，其中平衡腔和调节通道连接在一起，并且流动通过所述中心孔的流体的一部分沿着入口支承区域流动到平衡腔和调节通道。
19.一种用于将高压流体喷射到目标上的喷嘴组件，包括：
空心管状轴部件，同轴地承载在空心圆柱体内并且捕获在入口螺母和空心圆柱体之间，入口螺母具有延伸到穿过轴部件的中心孔中的杆部，形成入口支承区域的杆部能够将轴部件可转动地承载在其上，轴部件具有靠近空心圆柱体的出口端的出口端，轴部件的出口端接收固定到其上的喷雾头，用于使喷雾头与轴部件一起转动，所述入口螺母具有中心通道，该中心通道用于传导流体通过入口螺母到达轴部件的所述出口端；和 围绕空心圆柱体、轴部件和喷雾头的管状导流罩，导流罩固定到空心圆柱体的一部分； 空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补表面形状，所述互补表面一起在其间形成调节通道，所述轴部件具有在入口支承区域和调节通道之间连通的一个或多个孔，其中调节通道内的流体的压力轴向地作用在轴上，以抗衡由作用在轴的入口端上的流体压力在轴上产生的轴向作用力，并且其中轴的外部具有从所述一个或多个孔的附近开始沿着轴的外部的实质部分延伸的螺旋槽，并且流动通过调节通道和螺旋槽的流体在轴上给予转动力矩以引起轴在入口螺母的杆部上转动，并且其中流动通过调节通道的流体的一部分通过穿过空心圆柱体的一个或多个排水孔到达形成在空心圆柱体和导流罩之间的间隙，其中轴的后面和入口螺母之间形成平衡腔，所述平衡腔与所述一个或多个排水孔连通，用于从平衡腔内部排除液体。
20.根据权利要求19所述的喷嘴组件，其中空心圆柱体的内壁和轴的外部具有互补截头锥形形状。
21.根据权利要求20所述的喷嘴组件，其中，所述一个或多个孔连通到轴的外表面中的环形通道，并且轴具有围绕轴的、从环形通道通向轴的相对两端的两个反向转动槽。
22.根据权利要求19所述的喷嘴组件，其中，空心圆柱体的内壁具有台阶形圆筒形状，该台阶形圆筒形状具有大直径部和小直径部以及位于大直径部和小直径部之间的台肩。
23.根据权利要求22所述的喷嘴组件，其中，轴具有与其间的台肩互补的台阶形圆筒形状，并且所述一个或多个孔与轴的台肩连通。
24.根据权利要求23所述的喷嘴组件，其中，轴具有单螺旋槽，所述单螺旋槽从台肩开始围绕轴的大直径部的长度的实质部分延伸。
25.根据权利要求19所述的喷嘴组件，其中，平衡腔和调节通道连接在一起，并且流动通过中心孔的流体的一部分沿着入口支承区域流动到平衡腔和调节通道。
自我调节式流体支承高压转动喷嘴
背景技术
[0001] 一种具有转动轴的高压转动喷嘴装置公开在我的美国专利号7635096中，通过参考将其全部内容结合于此。在此装置中的空心轴在固定壳体内转动，其中由于轴入口处的流体压力作用在轴向上的轴向作用力被平衡，消除了对机械轴承的需要。
[0002] 该喷嘴是特别适合于运行参数可以在1000psi至40000psi、转动速度在1000rpm或更多、流速在2gpm至50gpm的范围内的工业用途。在此装置中的空心轴设置有“排泄孔”，其从中心孔通过空心轴通向其外部。这允许加压流体的小部分到达形成在喷嘴轴的前部的外部的喷嘴壳体内的腔。在这个腔中的流体压力以足够的轴向分量作用在喷嘴轴上，以平衡由内部流体压力在喷嘴轴上形成的相应的轴向分量。这个腔或通道具有围绕轴的相应的锥形部分的截头锥形管形状，其进一步允许流体在喷嘴壳体和轴之间流动，以在轴转动时促进和润滑轴。
[0003] 由于轴的外表面和壳体的互补内表面两者的截头锥形形状，壳体和轴之间的间距随轴的轴向运动略有变化。这个运动形成自我平衡效应，其中轴上的轴向作用力保持平衡，并且总是有一些流体在轴和壳体之间流动，这有助于减少这两个组件之间接触和所产生的磨损。
[0004] 喷嘴的这种转动由喷嘴尖端受到的反作用力提供，该反作用力是由向外流过喷嘴尖端中偏离喷嘴的纵向轴线的偏置倾斜端口的重新定向引起的。流体的重新定向偏离喷嘴轴的轴线，以使反作用力将扭矩施加到喷嘴轴和尖端。在如此高的压力处，偏置倾斜度端口更足够使喷嘴围绕其纵向轴线转动或旋转。具有小于喷嘴的本体的直径的小型可拆卸喷射头可以连接在喷嘴的前端处，以为高压流体提供改进的覆盖模式。
[0005] 除非喷嘴尖端(即喷射头)具有偏置倾斜端口，否则喷嘴轴的转动不太可能发生。然而，存在一些应用，其中偏置倾斜端口由于在压力或流量变化时驱动力矩变化而不被期望，并且由这个方法驱动转动产生非常高的转动速度(20,000-30,000rpm)而不被期望。因此，还存在对如上所述的轴向自我平衡的转动喷嘴的需求，但是其中，转动喷嘴轴通过下述方法被驱动，该方法产生在属于2000至4000rpm量级的范围内的较慢转动速度，而不是依靠偏置倾斜反作用力在喷嘴轴上提供转动作用力。
发明内容
[0006] 根据本发明的喷嘴提供简化结构，其有效地平衡任何轴向推力，而无需机械轴承，而同时给予转动作用力以在无需偏置喷嘴端口的情况下引起喷嘴转动。
[0007] 这种喷嘴装置的一个实施例具有大致圆柱形整体外形，从而其可以插入管道和其他管状通道中。该装置具有固定在高压入口的空心管状壳体。被捕获在管状壳体和入口螺母之间的是空心、锥形、可转动的转动轴。这个轴可转动地支撑在入口螺母的管状杆部上。轴的外表面具有大致截头圆锥形状，其向下朝向喷嘴装置的排出部分倾斜。空心轴的内表面具有与支撑在其上的杆部互补的圆筒形状。管状壳体的内表面具有与轴的外表面的截头锥形互补的截头锥形，从而它们共同形成位于其间的平衡腔或通道。
[0008] 入口螺母及其杆部都具有穿过其中的中心孔，中心孔引导来自高压流体源的流体流通过螺母和杆部，并且然后通过连接到轴的排出端的喷雾头。可转动的转动轴具有多个通道，每个通道从轴的外至外表面延伸穿过轴而到达外表面中的圆周通道。该圆周通道连接形成在轴的外表面中的螺旋槽。在操作过程中在这些槽中流体流在轴上给予转动作用力，引起其围绕入口螺母的杆部转动。因此，这个转动力不再需要在喷雾头或喷嘴中设置偏置倾斜端口。这允许以所需的较慢转动速度驱动轴的转动。由于沿不偏离喷嘴纵向轴线的方向将喷嘴喷雾引导出喷嘴，因此转动速度不依赖于通过喷嘴的压力和流量。同样是这种流体流在到达和离开螺旋槽之前首先在入口螺母的杆部和轴之间提供润滑，然后在壳体的内表面和轴的外表面之间提供润滑，从而不需要实体轴承。
[0009] 根据本发明的用于喷洒高压流体的流体支承喷嘴组件的实施例，包括空心圆柱形本体、固定到空心圆柱形本体的入口螺母、和同轴地承载在壳体内并且被捕获在入口螺母和空心圆柱形本体之间的空心管状轴部件。入口螺母具有延伸到穿过轴部件的中心孔中的杆部。杆部形成能够将轴部件可转动地承载在其上的入口支承区域。轴部件具有靠近壳体出口端的出口端，轴部件的出口端接收固定到其的喷雾头，用于使喷雾头与轴部件一起转动。入口螺母具有中心通道以引导流体通过入口螺母到达轴部件的所述出口端。
[0010] 壳体的内壁和轴的外部具有互补表面形状，所述互补表面一起在其间形成调节通道。轴部件具有在入口支承区域和调节通道之间连通的一个或多个孔，其中调节通道内的流体的压力轴向地作用在轴上，以抗衡由作用在轴的入口端上的流体压力在轴上产生的轴向作用力。而且，轴的外部具有沿着轴的外部的实质部分从所述一个或多个孔附近延伸的螺旋槽。通过调节通道和螺旋槽的流体流在轴上给予转动力矩以引起轴在入口螺母的杆部上转动。
[0011] 在一个实施例中，壳体的内壁和轴的外部具有互补截头锥形形状。在此实施例中，具有连通到轴的外表面中的环形通道的一个或多个孔。轴具有围绕轴的、从环形通道通向轴的相对两端的两个反向转动槽。流体沿不同方向上在两个转动槽中转动，从而仅沿一个方向在轴上产生扭矩。
[0012] 在另一个实施例中，壳体内壁具有台阶形圆筒形状，该台阶形圆筒形状具有大直径部和小直径部，在大直径部和小直径部之间具有台肩。在这种情况下，轴具有与其间的台肩互补的台阶形圆筒形状，并且所述一个或多个孔与轴的台肩连通。这里的轴具有单螺旋槽，该单螺旋槽从台肩开始围绕轴的大直径部的长度的实质部分延伸。
[0013] 在这些实施方式的每一个中，轴的后面和入口螺母之间形成平衡腔。空心圆柱体具有与平衡腔连通的一个或多个排水孔，用于从平衡腔内部排除液体。优选地，喷嘴还包括围绕空心圆柱体固定的圆柱形导流罩，该导流罩围绕喷雾头的一部分延伸。空心圆柱体中的排水孔在平衡腔与导流罩和空心圆柱体之间的间隙之间连通。这个导流罩主要保护转动喷雾头不受损害，并且防止喷雾头和目标或者被清洁表面之间的接触停止头部的转动。
[0014] 本发明的实施例的进一步特点、优势和特征根据结合附图阅读下面的详细描述而变明显。
附图说明
[0015] 图1是根据本发明的一个示意性实施例的喷嘴装置的横截面。
[0016] 图2是从如图1所示的喷嘴装置拆除的截头圆锥形可转动轴的侧视图。
[0017] 图3是根据本发明的另一个示意性实施例的喷嘴装置的截面。
[0018] 图4是从如图3所示的喷嘴装置拆除的可转动轴的单独侧视图。
[0019] 图5是图4所示的可转动轴的后端视图。
具体实施方式
[0020] 喷嘴装置100的一个实施例，如图1中的截面图所示，具有大致圆柱整体外形，以使其可以被插入到管道和其他管状通道中。装置100具有固定到高压入口螺母104的空心管状本体102。入口螺母104优选通过螺纹连接106固定到本体102。管状本体102和入口螺母104之间捕获的是空心的、锥形、可转动的转动轴108。轴108可转动地支撑在从入口螺母104轴向地突出的管状杆部110上。轴108的外表面112具有向下朝向喷嘴装置100的排出端倾斜的大致截头圆锥形状。轴108的内表面118具有与支撑在其上的杆部110互补的圆筒形状。管状本体102的内表面114具有截头锥形倾斜形状，该截头锥形倾斜形状与轴108的外表面112的截头圆锥形状互补，从而它们在其间共同形成平衡通道。
[0021] 入口螺母104的杆部110形成用于径向地支撑轴108的入口支承区域。喷雾头116通过诸如螺纹连接之类的常规手段固定到轴108的排出端或出口端，以使轴108和喷雾头116两者作为整体单元一起转动，喷雾头116形成喷嘴尖端。其优点是，根据要执行的特定清洁任务，不同的喷雾头116可以连接到轴108。
[0022] 入口螺母104和其杆部110具有穿过其中的中心孔111，所述中心孔引导来自高压流体源的流体流通过螺母104进入并且通过喷雾头116中的端口。可转动的转动轴108具有穿过其中的多个通道120，每个通道从轴108的内表面118延伸到轴108的外表面112。这些通道120引入外表面112中的优选中心地定位的圆周通道122。通道122连接形成在轴108的外表面118中的反转螺旋槽或通道124和126。槽126在第一方向上围绕轴108朝向轴108的排出端螺旋。槽124在相反的第二方向上围绕轴108朝向轴108的入口端螺旋。
[0023] 在喷嘴操作过程中，这些反转螺旋槽124和126用来向轴施加力矩或转动力，以使轴108围绕杆部110转动，并且因此转动喷雾头116。在装置100中的轴108以优选在约2000rpm到3000rpm之间的速度有效地转动。
[0024] 最后，管状导流罩140优选地作为套管以覆盖的方式螺纹地固定在壳体102之上，以在喷嘴100插入喷嘴装置100插入其中的管状通道或容器的插入和从喷嘴装置100插入其中的管状通道或容器缩回过程中保护喷雾头116。这种管状导流罩140固定到本体102，并且在喷雾头操作过程中不转动。虽然在图1中没有显示，每个螺纹连接也优选可以包括在螺纹地相对固定部分之间的弹性密封环，以消除通过不同部件之间的螺纹连接的流体泄漏。这些螺纹连接包括喷雾头116和轴108、本体102和入口螺母104、导流罩140和本体102之间的螺纹连接。
[0025] 在操作过程中，高压流体通过入口螺母104引导进入入口螺母104中的中心孔111。这种高压流体流过杆部110进入并且通过喷雾头116。高压流体的一部分将被改变方向，以使其围绕沿着入口支撑区域构成泄漏路径130(即，在杆部110的外表面和轴108的内表面118之间的间隙区域)的杆部110泄漏返回(到图1的左边)。通过泄漏路径130的这个流体的一部分流动进入入口螺母104和轴108之间的环形腔121，并且然后通过排水孔142流出进入壳体102和导流罩140之间的间隙144。这种泄漏流体然后通过到导流罩
140的开口端的端口145流动到大气中。在泄漏路径130中的流体的另一部分转变向外通过在轴108中的通道120到达形成在轴108的外表面中的圆周通道122，并且因而形成在本体102的内表面114和轴108的外表面112之间截头圆锥形界面的平衡腔146。
[0026] 在通道122中的流体的一部分转向并且在相反的螺旋方向上向外流动通过平衡腔146，首先沿螺旋槽126向前以在喷雾头116头周围流出喷嘴100，并且还沿螺旋槽124向后到达在轴108的背面和入口螺母104之间形成环形腔121的间隙空间。该部分流体然后与沿着杆部110的泄漏部分130汇合并通过排水孔142，然后通过端口145和导流罩140排出到大气中。
[0027] 在操作过程中，轴108变得在杆部110上动态地平衡，从而不需要机械轴承。流动通过这些泄漏路径130和通过平衡腔146的流体的润滑性充分支撑和润滑轴108和连接的喷雾头116，从而不需要轴承。此外，通过螺旋槽124和126的流体流提供了必要的转动力矩以转动轴108和其连接的喷雾头116。这种扭矩产生功能由泄漏流体流执行。因此，不需要如在以往的设计中的偏置喷嘴来转动喷嘴头116。但是，如果需要更高的转速，有利地可以采用偏置喷嘴。
[0028] 另一个示意性喷嘴装置200如图3所示。喷嘴装置200以类似于装置100的方式运作。装置200具有固定到高压入口螺母204的空心管状本体202。入口螺母204优选通过螺纹连接206固定到本体202。捕获在管状体202和入口螺母204之间的是空心圆柱形、可转动的转动轴208。
[0029] 这个轴208在图4中的侧视图中和在图5中的后端视图中单独地显示。转动轴208可转动地支撑在从入口螺母204的主体轴向地突出的入口螺母204的管状杆部210上。轴208的外表面212具有第一圆柱形部分213和直径缩小的圆柱部分214，在第一圆柱形部分
213和直径缩小的圆柱部分214之间形成环形台肩215。管状本体202的内表面的214具有与轴208的外表面212的台阶形圆柱形状互补的形状，以使它们共同在其间形成平衡通道。
[0030] 轴208的内表面218形成直孔，该直孔具有与其上支撑内表面218的杆部210的形状互补的圆筒形状。图5显示轴208的后端或入口视图。中心孔218由形成平衡腔221的一部分的环形槽围绕。围绕孔218的这个环形槽的内侧是直的，从而形成用于在轴208到喷雾头216装配和拆卸的过程中支持轴208的六角形螺母的形状。
[0031] 入口螺母204的杆部210形成用于径向地支撑轴208的入口支承区域。喷雾头216通过诸如螺纹连接之类的常规手段固定到轴208的排出或出口端，以使轴208和喷雾头
216作为整体单元一起转动，喷雾头216形成喷嘴尖端。这里的优势是，取决于待执行的特定清洁任务，各种不同的喷雾头216可以连接到轴208。
[0032] 入口螺母204和其杆部210具有穿过其中的中心孔211，该中心孔引导来自高压流体源流体流通过螺母204、孔211，并且然后进入并通过喷雾头116中的端口217。可转动的转动轴108具有穿过其中的多个通道220，优选地至少有两个，每个通道从轴208的内表面218延伸到轴208的外表面212。这些通道202引入形成在台阶215和壳体202的互补地成形的内台肩表面223之间的环形空间或腔222。单螺旋槽224与这个空间222连通。槽224围绕轴208从空间222朝向轴208的入口端转动。螺旋槽224的方向确定轴208的转动方向，并且因此确定旋转喷雾头216的转动方向。例如，如果槽224围绕轴208从空间
222朝向轴208的入口端顺时针螺旋，然后转动将是逆时针的。
[0033] 最后，管状导流罩240优选地作为套管以覆盖方式固定到壳体202，以在喷嘴200插入到其中喷嘴装置200插入的管状通道或容器和从该管状通道或容器缩回的过程中保护喷雾头216。这个管状导流罩240在喷嘴操作期间固定到本体202并且不转动。
[0034] 在入口螺母204和轴208之间的空间中的转动轴208的后面是一对排水孔226，排水孔226从这个空间穿过壳体202进入壳体202和导流罩240之间的环形间隙228。入口螺母204和轴208之间的空间形成平衡腔221。进入这个间隙228的流体然后通过在壳体202中的通道232流到转动头216后面的大气。
[0035] 壳体202和导流罩240之间的螺纹连接包括两个弹性密封圈250。这些外部密封圈250只经历低压泄漏水。内部密封环250围绕喷雾头216的后端部分设置在到轴208的螺纹连接之间。这个密封环250经历十分高的操作流体压力。这些密封圈250在喷嘴装置200的高压操作过程中防止流体泄漏通过螺纹连接，并且确保全部流体或者流过本文所述的有用的通道和渗漏路径或者直接地流过喷雾头。
[0036] 在操作过程中，高压流体首先通过入口螺母204引进在入口螺母204中的中心孔211。该高压流体通过杆部210进入并且通过喷雾头216。高压流体的一部分被改变方向或重新定向从而其围绕沿着入口支承区域构成泄漏路径230(即，在杆部210的外表面和轴
208的内表面218之间的间隙区域中)泄漏返回(到图3的左侧)。
[0037] 通过泄漏路径230该流体的一部分流动进入入口螺母204和轴208之间的平衡腔221，并且然后通过排水孔226流出而进入到壳体202和导流罩240之间的间隙228。该泄漏流体然后通过导流罩240的开口端流动通过通道232到达大气中。泄漏路径230中的流体的另一部分通过轴208中的通道220向前并向外转向到空间222。该部分泄漏流体的大多数然后从空间222开始流动通过螺旋槽224进入平衡腔221。泄漏流体的小部分通过轴
208的缩径部分214和壳体202之间的环形间隙空间流向头216。
[0038] 在操作过程中，轴208变得在杆部210上轴向地动态平衡，从而不需要机械轴承。流动通过这些泄漏路径230和通过平衡腔221的流体的润滑性充分地支撑和润滑轴208和连接的喷雾头216，从而不需要轴承。此外，流动通过螺旋槽224的流体提供使轴208和其连接的喷雾头216转动所需的转动力矩。这种扭矩产生功能完全地通过泄漏流体流动执行。因此不需要如在以往设计中的偏置喷嘴来转动喷嘴头216。然而，在需要高转速时，由于喷雾头116和216与其它喷雾头设计能够互换，在这些实施方式中也可以有利地采用偏置喷嘴。
[0039] 在这个实施例200中发生平衡，因为当空间222中由泄漏流体施加的流体压力增加时，轴向力向后推动轴208，或者将轴208推向图3中的左侧。当发生这种情况时，轴208的后部部分地关闭排水孔226。这降低泄漏速度，这又增加作用在轴208的左端上的轴向压力，抵抗施加在空间222中的轴向力，直到在轴向相对作用力之间实现平衡。
[0040] 在这个实施例200中，因此是转动轴208的后面与到排水孔228的开口的互动在喷嘴操作过程中实际地调节轴向作力的平衡。螺旋槽224的存在确定转动轴208的方向和转动速度。轴208和壳体202之间的空间的尺寸、以及轴208的内壁和杆部210的外壁之间的空间的尺寸形成为使得0.0005和0.0010之间的间隙是优选的。
[0041] 根据本文所述的功能和优势，本发明的目的是由下面的权利要求及其等同物限定。
