力平衡喷涂喷嘴装置

技术领域

本公开涉及喷涂喷嘴，更具体地，涉及包括平衡由穿过喷嘴的流体施加的力的反向射流的喷涂喷嘴。

背景技术

在从喷涂喷嘴喷涂溶液或混合物的典型过程中，离开喷涂喷嘴的喷雾会在喷涂喷嘴上施加反作用力。这可能不希望地导致喷涂喷嘴从其预期位置偏转。传统上，喷涂喷嘴被锚定到能够在没有显著偏转的情况下处理反作用力的刚性结构。在将涂层或清洁溶液喷涂到发动机部件上的较新喷涂处理中，喷涂喷嘴通常附接到不具有吸收反作用力的能力的细长悬臂构件的端部。这会导致喷涂喷嘴的显著偏转，从而使喷涂喷嘴无法维持其预期位置，这对涂层处理是有害的，并可能对发动机的不期望有喷涂沉积的其他零部件造成伤害。

附图说明

本文描述的是力平衡喷涂喷嘴装置的实施例。该说明书包括附图，其中：

图1是联接到柔性机械臂用于喷涂发动机部件的喷涂喷嘴的实施例的立体图；

图2是图1的喷嘴的前立体图；

图3是图1的喷嘴的底视图；

图4是图3的喷嘴的横截面视图；

图5是根据另一个实施例的喷涂喷嘴的侧视图；

图6是图5的喷嘴的侧后立体图；

图7是图5的喷嘴的横截面视图；

图8是根据另一个实施例的喷涂喷嘴的侧视图；

图9是图8的喷嘴的侧后立体图；

图10是图8的喷嘴的横截面视图；

图11是根据另一个实施例的喷涂喷嘴的侧视图；

图12是图11的喷嘴的后视图；

图13是图11和图12的喷嘴的内部环境的局部横截面示意图；

图14是示出系统的流程图示意图，其中喷涂喷嘴装置联接到液体/浆料源和气体源；

图15是示出系统的流程图示意图，其中喷涂喷嘴装置联接到由控制单元控制的液体/浆料源和气体源；

图16是示出系统的流程图示意图，其中喷涂喷嘴装置联接到由控制单元控制的液体/浆料源、第一气体源和第二气体源；和

图17是经由包括喷涂喷嘴、机械臂和至少一个平衡出口的喷涂喷嘴组件的示例性喷涂应用的示意图，并且示出了可能适用的喷涂力方向和喷涂喷嘴组件移动。

附图中的元件是为了简洁和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。附图中的一些元件的尺寸和/或相对位置可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对各种实施例的理解。此外，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但被充分理解的元件通常没有被描述，以便于对这些各种实施例进行较少阻碍的观察。某些动作和/或步骤可能按照特定的发生顺序来描述或描绘，但本领域技术人员将理解，实际上并不需要这种关于序列的特异性。

除非本文另有阐述不同的具体含义，否则本文使用的术语和表达具有上述技术领域技术人员赋予该术语和表达的普通技术含义。

具体实施方式

以下描述不具有限制意义，而仅用于描述示例性实施例的一般原理。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”以及类似语言的出现可以但不一定都指相同实施例。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。

如本文在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。近似语言可以指在单个值、值范围和/或限定值范围的端点的+/-1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的裕度内。

在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。

大体上，本文所述的喷涂喷嘴装置包括为第一类型流体提供第一流动路径的第一导管、为不同于第一流体的第二类型流体提供第二流动路径的第二导管、从其中喷出包括第一类型流体和第二类型流体的雾化的多相喷雾的第一分配孔口、以及与至少第二导管流体连通的至少一个平衡出口。平衡出口允许第二类型流体从其中排出，以平衡从第一分配出口喷出雾化的多相喷雾的力。

有利的是，本文所述的喷涂喷嘴装置减少了对喷涂喷嘴支撑件中的结构刚度的需求，并且允许喷涂喷嘴联接到伸长的柔性细长机械臂，同时依赖于通过使用穿过喷涂喷嘴的一个或多个流体经由通过力平衡出口中的一个或多个排出流体来施加平衡力来平衡喷涂喷嘴内的反作用力。值得注意的是，本文所述的机械臂的柔性是期望的和深思熟虑的，并且有利地允许机械臂到达发动机的难以到达的区域，但是传统机械臂的柔性可能是其细长和/或轻质构造的不期望结果。通过平衡力来平衡反作用力的精度可以取决于支撑结构或机械臂的刚度和/或阻尼特性，或者支撑结构或机器臂响应于扰动的静态和/或动态响应。

精度也可能涉及与正在进行的处理或任务相关联的位置精度。在一些实施例中，可以通过基于传感器的闭环受控计量机构来帮助喷涂喷嘴内的力的平衡，该计量机构测量喷涂喷嘴或可连接地联接到喷涂喷嘴的组件的一部分的位置和/或速度和/或加速度，并且调整从分配出口喷出的多相雾化流体和从力平衡出口喷出的流体(也称为反向射流)之间的流体平衡，从而响应于测量的位置和/或速度和/或加速度，以便控制运动。在某些方面，流体中的一种(例如，空气、氮气等)加速另一种流体(例如，粘性浆料、水溶液等)，并且还实现另一流体的雾化，使得受控计量机构结合活性流体的特性考虑了次级流体的特性及其进给速率。

本文所述的喷涂喷嘴的一个或多个实施例可用于将保护涂层喷涂到先前施加的化学屏障涂层上，以提高化学屏障涂层对化合物(诸如钙-镁氧化铝硅酸盐)侵蚀的抵抗力。由于喷涂涂层的耐热性，化学屏障涂层也可能是有利的。可选地，可以利用本文所述的喷涂系统和喷涂喷嘴来施加其他涂层。

喷涂喷嘴的一个或多个实施例被设计为在联接到可移动(和远程控制)机械臂时在飞行器的涡轮发动机内部使用。作为其上具有化学屏障涂层的涡轮发动机部件的结果，涡轮发动机的检修之间的时间量可以延长。

本文所述的喷涂喷嘴可以包括内部雾化区和气室，多相混合物的流体在从喷嘴喷出之前可以在气室中混合。

控制系统可用于向喷涂喷嘴供应液体液滴和载气的多相混合物。载气中的液体液滴的两相混合物可以使用单独管、同轴管等输送到喷嘴系统。

图1示出了系统100的概述，系统100包括机械臂110和联接到机械臂110的第一端112(也称为远端)的喷涂喷嘴120。喷涂喷嘴120被构造为将表面处理(例如，雾化的多相喷雾等)131施加到发动机部件105(其可以是例如飞行器的涡轮发动机部件)上。

系统100可以包括液体/浆料源(例如，泵等)190(如图14所示)，液体/浆料源190可以联接到机械臂110的与第一端112相对的第二端113，并且可以被构造为将第一类型流体(例如，化学屏障涂层浆料、基于醇的溶液、水等)输送到喷涂喷嘴120中。

如图14所示，系统100还可以包括第一气体源192(其可以是气体压缩机或适合于向喷涂喷嘴120提供压缩气体的另一个装置(例如，瓶子、容器等))，第一气体源192可以联接到机械臂110的与第一端112相对的第二端113，并且可以被构造为将第二类型或第三类型流体(例如，气体混合物(诸如压缩空气)或单一气体(诸如氮气)等)输送到喷涂喷嘴120中。

机械臂110还可以联接到控制单元196(见图15)，控制单元196控制机械臂110的定向移动。例如，这样的控制单元可以由用户操作以将机械臂110的第一端112引导到发动机部件105的目标表面107。为了便于这种引导，相机可以联接到机械臂110的第一端112和/或喷涂喷嘴120自身。

机械臂110可以包括多个相互连接的段114，这些段允许机械臂110在机械臂110的移动期间相对于机械臂110的纵向轴线弯曲，使得机械臂110的整体形状可以是弧形，如图1所示。

在某些实施方式中，机械臂110具有中空内部115，中空内部115允许联接到液体/浆料源190和喷涂喷嘴120的第一主管线191穿过其中。另外，机械臂110的中空内部115允许联接到第一气体源192和喷涂喷嘴120的第二主管线193穿过其中。应当理解，第一主管线191和第二主管线193不必穿过机械臂110的中空内部115，并且可以在中空内部115外部联接到机械臂110。

在一些实施例中，喷涂喷嘴120联接到机械臂110的远端或第一端112，使得允许喷涂喷嘴120相对于机械臂110的第一端112在至少两个方向上(例如，上下)旋转。这可以例如通过将喷涂喷嘴120的两个相对的管状联接构件125a、125b(见图3)安装到位于机械臂110的第一端112的圆柱形联接杆117上来实现。

参考图14，包括图1的机械臂110和喷涂喷嘴120(或图5-7的喷涂喷嘴220，或图8-10的喷涂喷嘴320)的系统100可以被构造为使得液体/浆料源190经由第一主管线191将第一类型流体(例如，化学屏障涂层浆料、水、基于醇的清洁溶液等)输送到喷涂喷嘴120，而第一气体源192经由第二主管线193将第二类型流体(例如，空气、氮气等)输送到喷涂喷嘴120。在系统100中，喷涂喷嘴120的力平衡由第二类型流体从喷涂喷嘴120的平衡出口150(下面将参考图2-13更详细地讨论)的流出(在本文中也称为反向射流)提供。

在图15和16所示的示例性替代闭环控制系统200和300中，喷涂喷嘴120包括至少一个传感器140。在一个方面，传感器140可以测量通过喷涂喷嘴120的流体(例如，涂层/清洁溶液、浆料、空气等)的流动(例如，速度等)。在另一个方面，传感器140可以检测喷涂喷嘴120的物理位置或方位和/或速度和/或加速度。

在图15所示的示例性实施例中，系统200包括控制第一气体源192的控制单元196。在一个方面，传感器140被构造为向控制单元196传输信号(经由有线或无线连接188)，其中该信号指示例如喷涂喷嘴120的物理位置和/或喷涂喷嘴120内的一种或多种类型流体(例如，浆料、气体混合物(诸如空气)、单一气体(诸如氮气)等)的流速。在一些实施方式中，响应于接收到来自传感器140的信号，控制单元196可以打开或关闭喷涂喷嘴120内的一个或多个计量阀141a、141b，141c(见图4)，以增加或减少第一气体源192的输出(这导致通过第二主管线193并进入喷涂喷嘴120的第二类型流体(例如，空气等)的流速的增加或减少)，从而确保第二类型流体通过喷涂喷嘴120的流速(以及通过第二输出144从喷涂喷嘴120的头部142喷出第二流体的速度/力)与第二类型流体通过平衡出口150从喷涂喷嘴120的喷出之间的平衡。

在一种方法中，如果由传感器140传输到控制单元196的信号指示第二类型流体(例如，气体或气体混合物)的流速不足以生成从喷涂喷嘴120的头部142到发动机部件的目标表面107上的喷雾131的期望施加力，则控制单元196传输使计量阀141a(见图4)打开更多的信号，这进而促进第二类型流体更快流过喷嘴120并且导致第二类型流体从喷涂喷嘴120的头部142的第二出口144的更快/更有力喷出(这也增加了第一类型流体(例如，液体或浆料)在其从喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130喷出并与现在行进更快的第二类型流体混合之后的行进速度)，从而产生将多相雾化喷雾131施加到发动机部件105的表面107上的更大的力。另一方面，如果由传感器140传输到控制单元196的信号指示第二类型流体的流速正在生成高于所需的从喷涂喷嘴120的头部142到发动机部件的目标表面107上的喷雾131的施加力，则控制单元196传输使计量阀141a(见图4)关闭更多的信号，这进而降低第二类型流体通过喷涂喷嘴120的流速，并导致第二类型流体从第二出口144的更慢/更无力喷出(这也降低了第一类型流体在其从第一出口130喷出并与现在行进更慢的第二类型流体混合之后的行进速度)，从而产生将多相雾化喷雾131施加到发动机部件105的表面107上的较小的力。

在图16所示的示例性实施例中，系统300包括第一气体源192(其可以经由第二主管线193将例如空气、氮气等输送到喷涂喷嘴120)以及第二气体源198(其可以经由第三主管线199将例如空气、氮气等输送到喷涂喷嘴120)。在系统300中，控制单元196不控制第一气体源192，而是控制第二气体源198。第二气体源198可以被构造为向喷涂喷嘴120输送与第一气体源192相同类型的流体(例如，气体混合物(诸如空气)等)，或与第一气体源192不同类型的流体(例如，单一气体(诸如氮气)等)。在一些实施例中，第一气体源192将以表面处理(例如，雾化的多相喷雾)131的形式从喷涂喷嘴120喷出的流体输送到喷涂喷嘴120，而第二气体源192将从喷涂喷嘴120的平衡出口150喷出的相同或不同的流体输送到喷涂喷嘴120，以向喷涂喷嘴120提供力平衡，使得限制喷涂喷嘴120从其预期的喷涂位置偏转/偏离。

如上所述，图15和图16所示的示例性系统200和300之间的区别在于，图15的系统200包括第一气体源192和控制第一气体源192的控制单元196，而图16的系统300包括两个气体压缩机192和198，并且控制单元196不控制第一气体源192，而是替代地控制第二气体源198。在一些方面中，响应于接收到来自传感器140的信号，控制单元196可以打开或关闭喷涂喷嘴120内的计量阀141a、141b，141c(见图4)和/或增加或减少第二气体源198的输出，以确保通过喷涂喷嘴120的流体流和一种或多种类型的流体通过平衡出口150从喷涂喷嘴120的喷出之间的力平衡。

图2-4示出了图1的示例性雾化喷涂喷嘴120的若干视图(即，分别为前立体图、底部视图和横截面视图)。值得注意的是，如上所指出的，虽然图1示出了联接到机械臂110的喷涂喷嘴120，但是代替喷涂喷嘴120，以下描述的喷涂喷嘴220、320和420中的任何一个都可以联接到机械臂110。

图1的示例性喷涂喷嘴120沿其中心纵向轴线伸长(见图3)，并且整体上具有圆柱形形状，但是应当理解，喷涂喷嘴120可以具有不同的合适形状(图5-13中示出了喷涂喷嘴120的一些示例性形状和构造)。喷涂喷嘴120可以具有单件式本体(其可以例如通过注入成型、3D打印等制成)，或者可以具有由接合在一起作为喷涂喷嘴组件122的若干单独件形成的本体，该喷涂喷嘴组件122可以包括多个互连零部件(例如，能够将喷涂喷嘴组件122的机械臂110的部分联接到喷涂喷嘴组件122的喷涂喷嘴120的部分的一个或多个部件)。值得注意的是，喷涂喷嘴组件122的至少一些零部件可以是移动零部件(例如，喷涂喷嘴组件122的示例性移动零部件可以包括但不限于机械臂110，以及喷涂喷嘴组件122和/或机械臂110的允许喷涂喷嘴组件122的喷涂喷嘴120相对于喷涂喷嘴组件122的机械臂110旋转的部分)。

图4的喷涂喷嘴120包括第一入口128和第二入口136，每个入口分别与位于喷涂喷嘴120的头部142处的第一出口130和第二出口144流体连通。第一入口128和第二入口136中的每一个接收流体的不同相，其在从喷涂喷嘴120的头部142分配时被雾化和混合，以形成载气中的液体液滴的雾化的空中多相(例如，两相)混合物。多相混合物经由第一出口130和第二出口144从喷涂喷嘴120的头部142喷涂到飞行器发动机部件105的表面107上。虽然示例性喷涂喷嘴120包括第一和第二入口128、136，每个入口经由在第一和第二入口128、136下游延伸的第一和第二导管124、132流体地联接到头部142，但是应当理解，在一些实施例中，喷涂喷嘴120可以包括多于第一和第二入口128、136以及多于第一和第二导管124、132(见例如图11-13的喷嘴420)。

参考图4，喷涂喷嘴120包括为第一类型流体提供第一流动路径(由方向箭头126指示)的第一导管124。图4的喷涂喷嘴120的第一流动路径126包括第一入口128和第一出口130。喷涂喷嘴120的第一导管124一直延伸到位于喷涂喷嘴120的头部142中的第一出口130，使得第一类型流体流过喷涂喷嘴120的第一导管124，并在喷涂喷嘴120的头部142处从第一出口130喷出。第一类型流体可以是自由流动的液体(例如，水、醇、水-醇溶液等)、基本上静止的液体(例如，浆料)等。在一些方面，浆料可以适合于形成化学屏障涂层，该化学屏障涂层为图1的发动机部件105(或其他发动机部件)提供保护，使其免受各种污染物的影响。

参考图4和图14，第一导管124的第一入口128可以流体地联接到第一主流体导管或第一主管线191(联接到液体/浆料源190(例如，多相流体泵))，第一主流体导管或第一主管线191经由第一入口128向喷涂喷嘴120供应第一类型流体(例如，清洁溶液、化学涂层、浆料等)。例如，第一主管线191的第一端或上游端可以连接到液体/浆料源190，并且第一主管线191的第二端或下游端可以联接到喷涂喷嘴120的第一导管124的第一入口128。

图4的示例性喷涂喷嘴120还包括第二导管132，第二导管132为不同于第一流体的第二类型流体提供通过喷涂喷嘴120的第二流动路径(由方向箭头127指示)。可以流过喷涂喷嘴120的第二导管132的第二类型流体可以是单一气体(例如，氮气)或气体的组合(例如，空气等)。

示出的第二导管132包括第二入口136和第二出口144。喷涂喷嘴120的第二导管132一直延伸到位于喷涂喷嘴120的头部142中的第一出口144，使得第二类型流体流过喷涂喷嘴120的第二导管132并且在喷涂喷嘴120的头部142处从第二出口144喷出。参考图4和图14，第二入口136可以流体地联接到第二主流体导管或第二主管线193(联接到第一气体源192)，第二主流体导管或第二主管线193经由第二入口136向喷涂喷嘴120供应第二类型流体(例如，气体或气体混合物)。例如，第二主管线193的第一端或上游端可以连接到第一气体源192，并且第二主管线193的第二端或下游端可以联接到喷涂喷嘴120的第二导管132的第二入口136。

如上所述，第一主管线191和第二主管线193可以延伸通过机械臂110的中空内部115，或者可以沿机械臂110的长度在机械臂110的外部上延伸/沿机械臂110的长度沿机械臂110的外部延伸。因此，在各种实施例中，不同相流体(例如，气体和浆料)保持彼此分离，直到这些不同相流体在作为表面处理(例如，液体流、多相雾化喷雾等)131经由第一出口130和第二出口144从喷涂喷嘴120的头部142喷出时结合并雾化。

在图4所示的实施例中，第二导管132围绕第一导管124的至少一部分延伸或周向围绕第一导管124的至少一部分，使得第一导管124是具有第一直径的内导管，并且第二导管132是具有大于第一直径的第二直径的外导管。应当理解的是，第二导管132不必周向围绕第一导管124，并且第一导管124和第二导管132的部分可以相对于彼此具有并排或另一空间关系(见图8-10的喷嘴320和图11-13的喷嘴420)。

参考图4，喷涂喷嘴120包括第二导管132的第二入口136下游的气室145。在所示的实施例中，气室145接收来自第二导管132的第二类型流体(由箭头127指示)。由于气室145与第二出口144(以及平衡出口150a、150b，这将在下面更详细地讨论)流体连通，因此允许第二类型流体在第二导管132内从气室145向下游流动(如箭头127指示)，直到第二类型流体从第二导管132的第二出口144离开并从喷涂喷嘴120的头部142喷出。换句话说，喷涂喷嘴120的气室145将通过第二导管132输送到气室145的第二流体流引导到第二导管132的第二出口144，之后，第二类型流体流(由箭头127指示)通过第二出口144并从喷涂喷嘴120的头部142喷出作为表面处理131(例如，多相雾化喷雾等)。

在一个方面，第一类型流体(例如，液体，诸如喷涂浆料、清洁溶液等)的颗粒通过第一导管124流动(如方向箭头126指示)到第一出口130，并且第二类型流体(例如，气体混合物(诸如空气)或气体(诸如氮气)等)经由第二导管132流动到第二出口144(如方向箭头127指示)，之后，第一流体和第二流体分别经由第一出口130和第二出口144从喷涂喷嘴120的头部142喷出，以混合并形成载气中的液体-浆料液滴的两相混合物。换句话说，在从第一出口130喷出第一流体时以及在从第二出口144喷出第二流体时，第一流体和第二流体混合，从而形成载气中的液体液滴的多相混合物，该多相混合物表示经由喷涂喷嘴120的头部142施加到目标表面(例如，图1中的飞行器部件105的表面107)上的表面处理131。

在图2-4所示的示例性实施例中，喷涂喷嘴120包括单个头部142，但是应当理解，喷涂喷嘴120可以包括两个头部(见图11-13中的喷嘴420)或多于两个头部。图4的示例性喷涂喷嘴120的头部142形成为锥形圆柱形沟道143，锥形圆柱形沟道143在沿着喷涂喷嘴120的纵向轴线的方向上在气室145的下游以及第一出口130和第二出口144的上游延伸。

喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130和第二出口144提供开口，第一和第二流体通过该开口喷出并且然后混合，以形成载气中的液体/浆料液滴的雾化的两相混合物，该雾化的两相混合物表示经由喷涂喷嘴120的头部142施加到目标飞行器发动机部件105的一个或多个表面107上的表面处理131(例如，多相雾化喷雾等)(例如，作为保护涂层，或作为加压液体喷雾等)。在一些实施例中，喷涂喷嘴120可以在每平方英寸十到三百磅的压力下从喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130和第二出口喷出载气中的液体液滴的两相混合物作为表面处理131(例如，多相雾化喷雾等)。

图2-4所示的示例性喷涂喷嘴120的头部142相对于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线(见图3)径向定向，并且在平行于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线的方向上延伸。因此，喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130和第二出口144在平行于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线和/或径向远离喷涂喷嘴120的中心纵向轴线延伸的方向(由图4中的虚线131指示)上喷出表面处理131(例如，雾化的多相喷雾等)，如图4所示。在一个方面，喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130和第二出口144中的每一个可以具有直径，该直径的大小和形状被设计为雾化通过第一出口130和通过第二出口144从喷涂喷嘴120的头部142喷出的载气中的浆料/液体液滴的多相喷涂混合物。

在图4所示的实施例中，喷涂喷嘴120的头部142具有圆柱形部分147和锥形部分149。圆柱形部分147位于锥形部分149的上游和气室145的下游。锥形部分149位于圆柱形部分147的下游并且终止于分配孔口144。如图4所示，分配出口142的锥形部分149的直径在下游方向上减小(即，锥形部分149的直径在圆柱形部分147附近最大，并且在分配孔口144附近最小)。

图2-4的示例性喷涂喷嘴120有利地包括平衡喷涂喷嘴120内的喷涂力的结构特征，以在从喷涂喷嘴120喷出表面处理131(例如，多相雾化喷雾等)期间有利地维持喷涂喷嘴120和机械臂110的第一端112的位置准确性。特别地，在所示实施例中，喷涂喷嘴120包括多个平衡出口150a-150d(也称为力平衡“反向射流”)，以实现这种有利的力平衡，从而避免在喷涂发动机部件105的表面107期间机械臂110的第一端112和喷涂喷嘴120从其预期位置的显著偏转或偏离。

在一些情况下，维持位置以实现期望准确性的边界可以是环境和机械臂110的支撑结构或特性的函数。在一个示例中，可以是蛇形臂机器人的机械臂110可以被定位在杂乱环境中，机械臂110不期望与该杂乱环境接触。在这种情况下，机械臂110的位置准确性可以通过参考机械臂110和杂乱环境中的物体109之间的初始间隙176(如图17所示)、机械臂110的刚度以及来自喷涂喷嘴120的反作用力来限定。分解为机械臂110和杂乱环境中的物体109之间的初始间隙176的方向，在物体109和机械臂110之间的最近点的方向上，力除以刚度小于初始间隙176，F/k

如果刚度或间隙太低或反作用力太高而无法在不平衡条件下满足该方程，则通常使用至少一个平衡射流(从至少一个平衡出口150a-150d排出)来平衡一定比例的反作用力是有用的。在这种情况下，可以修改方程使得(F-F

例如，在通过平衡出口150排出的平衡喷射气体与通过第二出口144喷出的喷涂气体相同，并且从连接的供应部和/或管线向两个出口供应气体是方便的情况下，可能期望选择F

在气体供应有限且应用容许一些移动的情况下，其中一些移动小于未补偿移动但大于未移动，构造系统使得n大于1可能是有利的。在这些情况中的任一种的情况下，平衡力F

这可以有利地允许反作用力和平衡力的作用线的一定程度的不平衡和/或选择性未对准，例如，使平衡喷嘴能够方便地定位在喷涂喷嘴120中或喷涂喷嘴组件122的机械臂110中，偏离反作用力的作用线。在一些实施例中，例如在图17中示意性地示出的示例性喷涂应用中，维持位置准确性的精度可以是处理效果的函数。

在该示例中，具有半角为θ的处理喷涂的锥体与目标表面107标称地在图17的立体图中所示的圆174处相遇(圆174示意性地表示“喷涂边界”)。喷涂覆盖范围的可允许极限在该示例中示出为另一个圆172(其表示“喷涂极限”)。在该示例中的标称位置或静止位置，在喷涂之前，喷涂边界174和喷涂极限172之间存在相等的距离，在两个正交轴线上示出为δy和δz。当喷涂引起来自喷涂处理的反作用力F时，该力将倾向于使喷涂喷嘴组件122向右(即，在x方向上)移动。

这种移动的效果是将喷涂边界174的径向尺寸增加值{(F-F

在图17的该示例中，为了避免在喷涂极限172之外喷涂，考虑到在不同轴线方向和组合上应用的不同刚度和限制，包括平衡力和平衡射流角度α和β的平衡射流被设计为通过从平衡射流力和平衡射流角的合适值中适当地选择来确保位移的组合不会导致喷涂边界174超过喷涂极限172。

细长蛇形机械臂110的刚度在一个方向上与另一个方向相比可能相差一个数量级或更多。例如，在蛇形机械臂110遵循弓形曲线(机械臂110的这种曲线的示例在图1和图17中示出)的情况下，机械臂110在曲率平面内的刚度通常比曲率平面外的刚度大得多。因此，平衡射流轴线可以相对于喷涂喷嘴组件122的轴线以大于0度、1度、2度、5度、10度、20度、50度且至高达1度、2度、5度、10度、20度、50度、75度的角度适当且有利地选择，同时仍然满足取决于支撑结构或机械臂110的特性的应用的约束。先前的计算示例适用于诸如利用阻尼良好的结构和逐渐施加的负载获得的静态负载条件、或准静态条件的情况。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以对计算实施适当的修改，以考虑机械臂110、喷涂喷嘴120或喷涂喷嘴组件122的其他支撑结构的动态响应，无论是由喷涂反应负载的相对突然变化引起的还是由于例如由喷涂喷嘴中的周期性流动变化(诸如可能由流体或浆料源(例如，泵)引起)所带来的周期性扰动(引起的。在一些情况下，修改喷涂喷嘴组件122的支撑结构或机械臂110的动态响应可能是有利的。例如，如果扰动在与结构或机械臂110的响应的固有频率类似的频率下是周期性的，则可以通过将一个或多个调谐质量阻尼器添加到机械臂110或喷涂喷嘴组件122来修改响应。

替代地且有利地，可以将传感器添加到引起扰动的系统元件或添加到喷涂喷嘴组件122的机械臂110或支撑结构或喷嘴，以测量周期性扰动的原因或影响，并且控制平衡力以补偿其(例如，经由控制计量阀141a、141b、141c)。应当理解，在上文已经提到的喷涂喷嘴或射流或反应喷嘴或射流的方向或轴线的每一种情况下，相同的论点同样适用于在一组中作用的喷嘴或射流的固定或可变组合，无论它们的单独方向或轴线是否彼此平行。

图2-4所示的示例性喷涂喷嘴120包括头部142的一侧上的第一对平衡出口150a、150b和头部142的相对侧上的第二对平衡出口150c、150d。喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d相对于头部142的第一出口130和第二出口144的方向(以及从喷涂喷嘴120喷出喷雾131的方向)在大致相对的方向上定向。换句话说，如图4所示，当喷涂喷嘴120的第一出口130和第二出口144被定向为使得它们在相对于头部142的大致向前或下游方向上喷出表面处理(例如，雾化的多相喷雾等)131时，平衡出口150a-150d被定向为使得它们在相对于头部142的大致向后或上游方向上喷出流体(例如，空气)的平衡射流129，如图4所示。

应当理解，一个或多个平衡出口150a-150d可用于已经示出一对平衡出口150a-150d的每个位置。例如，平衡出口150a和150b可以用单个平衡出口代替。类似地，平衡出口150c和150d可以用单个平衡出口代替。在喷涂喷嘴120的各种实施例中使用的平衡出口150a-150d的数量可以被选择为最佳地形成来自喷涂喷嘴120的平衡射流，或者通过控制流体供应压力来提供对流率的更好控制，或者避免出现单个大开口以避免异物进入，或者出于其他结构或功能原因。

在所示实施例中，平衡出口150a-150d与第二导管132流体连通，使得从喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d排出的第二类型流体(例如，气体混合物(诸如空气)或单一气体(诸如氮气)等)是经由第一主管线193从第一气体源192供给到第二导管132的第二入口136中的相同类型流体。值得注意的是，图4的示例性喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d不与喷涂喷嘴120的第一导管124流体连通，使得第一类型流体(例如，涂层浆料、清洁溶液等)被限制从喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d排出。

在一些实施例中，喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d的尺寸、形状和取向被设计为相对于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线(见图3)成一定角度，以提供穿过喷涂喷嘴120并从喷涂喷嘴120喷涂的流体的力的最佳平衡。

在图4所示的实施例中，平衡出口150a、150b通过相对于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线成角度的分隔壁155a彼此分隔开(在图4所示的示例中，中心纵向轴线与表示流126的虚线和表示喷雾131的水平虚线131共线)，以提供通过平衡出口150a、150b的反向射流129的期望流，以及分别穿过第一输出130和第二输出144并从喷涂喷嘴120的头部142喷出的第一和第二流体的期望力平衡。类似地，平衡出口150c、150d通过相对于喷涂喷嘴120的中心纵向轴线成角度的分隔壁155b彼此分隔开，以提供通过平衡出口150a、150d的反向射流129的期望流，以及分别穿过第一输出130和第二输出144并从喷涂喷嘴120的头部142喷出的第一和第二流体的期望力平衡。

如上所述，图14示出了示例性喷涂系统100的示意图，示例性喷涂系统100仅依赖平衡出口150a-150d来平衡穿过喷涂喷嘴120并从喷涂喷嘴120喷涂的流体的力。另一方面，图15和图16示出了除了平衡出口150a-150d之外还依赖闭环控制机构的示例性系统200、300的示意图，该闭环控制机构包括安装在喷涂喷嘴120内并且被构造为将信号传输到控制单元196的一个或多个传感器140(位置传感器、速度传感器、加速度传感器等)，控制单元196进而例如通过增加经由第二主管线193将第二流体供给到喷涂喷嘴120中的第一气体源192的输出，或通过打开/关闭安装在喷涂喷嘴120内的计量阀141a、141b，141c来控制通过第二导管132、通过气室145和通过平衡出口150a-150d的第二类型流体(例如，空气)的流动，从而控制从头部142的第二输出142喷出第二流体的速度和从平衡出口150a-150d喷出第二流体的速度。

特别地，如上所讨论的，图15和图16示出了可用于控制喷涂喷嘴120的操作(例如，以将修复/保护涂层喷涂到发动机部件105的表面107上，发动机部件105可以是例如涡轮喷气飞行器发动机部件)的喷涂控制系统200和300的实施例。在所示实施例中，系统200和300各自包括控制单元196，控制单元196包括硬件电路，硬件电路包括一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列和/或集成电路)和/或与一个或多个处理器连接。

控制单元196可以经由有线或无线连接189如图15中连接到系统200的第一气体源192或如图16中连接到系统300的第二气体源198，以改变(即，增加或减少)第一气体压缩机192和第二气体压缩机198分别将第二流体(例如，空气、氮气等)供给到图15中的第二主流体管线193以及供给到图16中的第三主流体管线199的速度。如上所指出的，控制单元196因此可以控制经由机械臂110将多相材料(例如，液体、浆料等颗粒/液滴和/或一种或多种气体)输送到喷涂喷嘴120或喷涂喷嘴420。例如，控制单元196可以控制经由液体/浆料源190和/或第一气体源192(图15)和/或第二气体源198(图16)将液体或液体类物质(例如，水、化学屏障涂层浆料、醇等)和/或气体(例如，空气、氮气等)从一个或多个源(诸如储存罐或其他容器)供给到喷涂喷嘴120或喷涂喷嘴420中的流率、压力和/或持续时间。

系统200和300的控制单元196可以被构造为接收来自安装在喷涂喷嘴120内的一个或多个传感器140(例如，位置传感器、流量传感器等)的信号(经由有线或无线连接188)。控制单元196还可以被构造为生成到喷涂喷嘴120内的一个或多个计量阀141a、141b、141c，到一个或多个液体源(例如，泵)190，和/或到一个或多个气体源(例如，气体压缩机192、198)的有线或无线信号，以控制将一种或多种类型的流体输送到喷涂喷嘴120。

参考图4和图15，在一个方面，第二主管线193和第二导管132中的流体流可以由电子比例阀141a、141b、141c控制，并使用流量传感器140测量。在一些实施例中，流量传感器140可以包括被构造为将在第二导管132和/或第二主管线193中测量的流率(例如，水和/或浆料和/或气体的流率)传输到控制单元196的电路和传输器。在某些方面，控制单元196被编程为解释从流量传感器140接收的流率信息，以确定第一气体源192(图15的系统200)或第二气体源198(图16的系统300)的期望操作速度，从而将特定流体引入第二主管线193和/或第三主管线199。

图5-7示出了根据不同实施例的雾化喷涂喷嘴220的若干视图(即，分别为前立体图、底部视图和横截面视图)。喷涂喷嘴220具有与上述雾化喷涂喷嘴120的构造类似的整体构造，其中一些差异在下面强调。为了便于参考，与上面参考图2-4描述的喷涂喷嘴120的方面类似的喷涂喷嘴220的方面在图5-7中用类似的附图标记表示，但以“2”而不是以“1”开头。

与喷涂喷嘴120的整体形状相比，喷涂喷嘴220的整体形状的一个差异是，喷涂喷嘴120整体上具有圆柱形，但喷涂喷嘴220具有上游圆柱形部分221和下游锥形部分223。另一个区别是，喷涂喷嘴120的中心纵向轴线是如图3所示的单一直线(由于喷涂喷嘴120的整体圆柱形形状)。喷涂喷嘴220的整体形状使得喷涂喷嘴220的中心纵向轴线呈两条相交线的形状，这两条相交线在它们之间形成钝角内角。换句话说，穿过喷涂喷嘴220的上游圆柱形部分221的中心纵向轴线的部分相对于穿过喷涂喷嘴220的下游锥形部分223的中心纵向轴线的部分成大于90度的角度。然而，类似于喷涂喷嘴120，喷涂喷嘴220可以具有单件本体(其可以例如通过注入成型、3D打印等制成)，或者可以具有由接合在一起的若干单独件形成的本体。

与喷涂喷嘴120类似，喷涂喷嘴220包括第一入口228和第二入口236，以及第一导管224和第二导管232。然而，喷涂喷嘴120的第一入口128的位置不同于喷涂喷嘴220的第一入口228的位置。特别地，如图4中所示，喷涂喷嘴120的第一入口128位于喷涂喷嘴120的内部内，并且第一入口128的任何部分都不从喷涂喷嘴120的本体的外表面向外延伸。相反，如图7所示，喷涂喷嘴220的第一入口228相对于喷涂喷嘴220的本体的外表面向外延伸。特别地，第一入口228流体地/物理地联接到喷涂喷嘴220的下游锥形部分223(和/或形成其整体部分)，并且不物理地联接到喷涂喷嘴220的上游圆柱形部分221。

图7的喷涂喷嘴220与图4的喷涂喷嘴120的类似之处在于，第二导管232的一部分围绕第一导管224的一部分延伸或周向围绕第一导管224的一部分，使得沿喷涂喷嘴220的长度的一部分，第一导管224是具有第一直径的内导管，并且第二导管232是具有大于第一直径的第二直径的外导管。如上所指出的，第二导管232不必周向围绕第一导管224，并且第一导管224和第二导管232可以具有并排或另一空间关系(见图8-10的喷嘴320和图11-13的喷嘴420)。

如上所讨论的，图2-4的喷涂喷嘴120包括形成为锥形圆柱形沟道143的头部142，锥形圆柱形沟道143在沿着喷涂喷嘴120的中心纵向轴线的方向上从气室145朝向第一出口130和第二出口144延伸。喷涂喷嘴120和喷涂喷嘴220之间的另一个区别在于，虽然图5-7的喷涂喷嘴220确实包括类似于喷涂喷嘴120的第二出口144的第二出口244，但是喷涂喷嘴220不包括类似于图2-4的头部142的头部。

另外，虽然喷涂喷嘴120的第二导管132大致为圆柱形，但是喷涂喷嘴220的第二导管232包括圆柱形部分247和锥形部分249。圆柱形部分247位于锥形部分249的上游。锥形部分249位于圆柱形部分247的下游和分配孔口244的上游，并且锥形部分249的直径在下游方向上减小(即，锥形部分249的直径在圆柱形部分247附近最大，并且在分配孔口244附近最小)。与喷涂喷嘴120不同，喷涂喷嘴220不具有类似于喷涂喷嘴120的气室145的气室。

如上所指出的，喷涂喷嘴120的第一导管124一直延伸到喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130，使得第一类型流体(例如，液体、浆料等)流动(见箭头126)通过喷涂喷嘴120的第一导管124，并且作为表面处理131从喷涂喷嘴120的头部142的第一出口130喷出，与穿过第二导管132并从喷涂喷嘴120的头部142的第二出口144喷出的第二类型流体(例如，一种或多种气体)一起。类似地，喷涂喷嘴220的第一导管224一直延伸到喷涂喷嘴220的第一出口230，使得第一类型流体(例如，液体、浆料等)如箭头226指示的流动(如箭头226指示)通过喷涂喷嘴220的第一导管224，并且作为雾化的多相喷雾231从第一出口230喷出，与穿过第二导管232并通过喷涂喷嘴220的第二出口244喷出的第二类型流体(例如，一种或多种气体)一起。

与喷涂喷嘴120的第一出口130和第二出口144相似，喷涂喷嘴220的第一出口230和第二出口244提供开口，第一和第二类型流体通过该开口从喷涂喷嘴220喷出，使得它们混合在一起以形成载气中的液体/浆料液滴的雾化的两相混合物，该雾化的两相混合物被施加到目标发动机(例如，飞行器发动机)部件105的一个或多个表面107上(例如，作为保护涂层，或作为加压液体喷雾等)。与喷涂喷嘴120相似，喷涂喷嘴220可以在每平方英寸十至三百磅的压力下将载气中的液体液滴的两相混合物作为喷雾231施加到目标飞行器部件105的目标表面107上。

此外，类似于喷涂喷嘴120的第一出口130和第二出口144，喷涂喷嘴220的第一出口230和第二出口244被构造为喷出第一和第二类型流体，使得它们混合并形成多相混合物喷雾231，多相混合物喷雾231在平行于喷涂喷嘴220的中心纵向轴线和/或径向远离喷涂喷嘴220的中心纵向轴线延伸的方向上(由图7中的虚线231指示)被推进。此外，类似于喷涂喷嘴120的第一出口130和第二出口144，喷涂喷嘴220的第一出口130和第二出口244可以具有足够小的直径，以使得喷涂喷嘴220的第一出口230和第二出口244能够分别通过第一出口230和第二出口244喷出第一和第二类型流体，作为载气中的浆料/液体液滴的雾化的多相喷涂混合物。

与喷涂喷嘴120相似，喷涂喷嘴220包括平衡喷涂力的结构特征，以在从喷涂喷嘴220喷涂多相喷雾231期间有利地限制不期望的偏转/偏离，并维持喷涂喷嘴220和机械臂110的远端111的位置准确性。然而，虽然喷涂喷嘴120包括两对平衡出口(即，150a、150b和150c、150d)，但喷涂喷嘴220包括一对平衡出口250a、250b(也称为“反向射流”)，这有助于喷涂喷嘴220实现这种有利的力平衡，从而有利地避免机械臂110的远端111并因此避免喷涂喷嘴220从其预期喷涂位置的显著偏转或偏离。

特别地，喷涂喷嘴220包括第一平衡出口250a和第二平衡出口250b。与喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d相似，喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b相对于第一出口230和第二出口244的方向在大致相对的方向上定向。换句话说，当第一出口230和第二出口244被定向为使得它们在相对于第一出口230和第二出口224的大致向前或下游方向上排出雾化的多相喷雾231时，平衡出口250a-250b被定向为使得它们在相对于第一出口230和第二出口244的向后或上游方向上(如图7中的方向箭头229所示)排出流体(例如，空气)的平衡射流229。

类似于喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d，喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b与第二导管232流体连通，使得从喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b排出的第二类型流体(例如，气体混合物(诸如空气)或单一气体(诸如氮气)等)是与经由第一主管线193从第一气体源192供给到第二导管232的第二入口236中的流体相同类型的流体。此外，类似于喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d，喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b不与第一导管224流体连通，使得第一类型流体(例如，涂层浆料、清洁溶液等)被限制从喷涂喷嘴220的平衡出口150a-150b排出。

与喷涂喷嘴120的平衡出口150a-150d相似，喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b的尺寸、形状和取向被设计为相对于喷涂喷嘴220的中心纵向轴线成一定角度，以提供穿过喷涂喷嘴220并从喷涂喷嘴220的分配孔口244喷涂的流体的力的最佳平衡。在图7所示的实施例中，平衡出口250a、250b由分隔壁255彼此分隔开，分隔壁255相对于喷涂喷嘴220的中心纵向轴线成角度，以提供通过平衡出口250a、250b的反向射流229的期望流，以及穿过喷涂喷嘴220并从喷涂喷嘴220喷出的流体的期望力平衡。应当理解，图7中所示的分隔壁255的角度仅通过示例示出，并且在其他实施例中分隔壁255可以不同地成角度。此外，虽然喷涂喷嘴220被示出为仅具有两个平衡出口250a、250b，但是应当理解，在一些实施例中，喷涂喷嘴220可以具有多于两个平衡出口(例如，4个(或更多个)平衡出口)。在图7所示的实施例中，喷涂喷嘴220包括向内延伸到第二导管232中的壁235。壁235的尺寸和角度(图7中的壁235的尺寸和倾斜度是示例性的)被设计为将第二导管232中的一些第二流体流(由方向箭头227指示)转向平衡出口250a-250b。

图8-10示出了根据不同实施例的雾化喷涂喷嘴320的多个视图(即，分别为前立体图、底部视图和横截面视图)。喷涂喷嘴320具有与上面讨论的雾化喷涂喷嘴220的构造类似的整体构造，其中一些差异在下面强调。为了便于参考，与上面参考图5-7描述的喷涂喷嘴220的方面类似的喷涂喷嘴320的方面在图8-10中用类似的附图标记表示，但以“3”而不是以“2”开头。

喷涂喷嘴320的整体形状与喷涂喷嘴220的整体形状类似，因为喷涂喷嘴320具有上游圆柱形部分321和下游锥形部分323。然而，喷涂喷嘴320的整体形状与喷涂喷嘴220的整体形状有些不同，使得当喷涂喷嘴220的中心纵向轴线呈在其间形成钝角内角的两条相交线的形状时，喷涂喷嘴320的中心纵向轴线呈三条线(水平、倾斜、水平)的形状，如图8所示。然而，类似于喷涂喷嘴220，喷涂喷嘴320可以具有单件本体(其可以例如通过注入成型、3D打印等制成)，或者可以具有由接合在一起的若干单独件(类似于图4的喷嘴220)形成的本体。

与喷涂喷嘴220类似，喷涂喷嘴320包括第一入口328和第二入口336，以及第一导管324和第二导管332。然而，喷涂喷嘴320的第一入口328的位置不同于喷涂喷嘴220的第一入口228的位置。因此，当喷涂喷嘴220的第一导管224沿喷涂喷嘴220的锥形部分223从第一入口228延伸，但不沿喷涂喷嘴220的圆柱形部分221延伸时，喷涂喷嘴320的第一导管324沿喷涂喷嘴320的圆柱形部分321和喷涂喷嘴320的锥形部分323从第一入口328延伸。换句话说，虽然喷涂喷嘴220的第一入口228相对于喷涂喷嘴220的第二入口236基本上位于下游，但在图8-10所示的实施例中，喷涂喷嘴320的第一入口328与喷涂喷嘴320的第二入口336基本上对准。

特别地，如图4-7中所示，喷涂喷嘴220的第一入口228相对于喷涂喷嘴220的本体的下游锥形部分223向外延伸，并且流体联接到喷涂喷嘴220的下游锥形部分223(和/或形成其整体部分)。图7还示出第一入口228或第一导管224的任何部分都不沿喷涂喷嘴220的圆柱形部分221延伸。另一方面，如图9所示，喷涂喷嘴320的第一入口328沿喷涂喷嘴320的圆柱形部分321的整个长度延伸(但是可以仅沿喷涂喷嘴320的圆柱形部分321的长度的一部分延伸，使得喷涂喷嘴320的第一入口328将不与喷涂喷嘴320的第二入口336基本上对准)。类似于喷涂喷嘴220的第一导管224，喷涂喷嘴320的第一导管324的一部分沿喷涂喷嘴320的本体的锥形部分323的长度的至少一部分并在其内部内延伸，如图10所示。

类似于图7的喷涂喷嘴220，图10的喷涂喷嘴的第二导管332的一部分围绕第一导管324延伸或周向围绕第一导管324，使得沿喷涂喷嘴320的长度的一部分，第一导管324是具有第一直径的内导管，并且第二导管332是具有大于第一直径的第二直径的外导管。如上所指出的，第二导管332不必周向围绕第一导管324，并且第一导管324和第二导管332可以具有并排或另一空间关系。

类似于喷涂喷嘴220，虽然图8-10的喷涂喷嘴320包括类似于喷涂喷嘴120的第一出口130的第一出口330和类似于图2-4的喷涂喷嘴120的第二出口144的第二出口344，但是喷涂喷嘴320不包括类似于喷涂喷嘴120的头部142的头部。此外，虽然喷涂喷嘴120的第二导管132大致是圆柱形的，但是喷涂喷嘴320的第二导管332包括圆柱形部分347和锥形部分349。圆柱形部分347位于锥形部分349的上游。锥形部分349位于圆柱形部分347的下游和分配孔口344的上游，并且锥形部分349的直径在下游方向上减小(即，锥形部分349的直径在圆柱形部分347附近最大，并且在分配孔口344附近最小)。

此外，与喷涂喷嘴220相似并且与喷涂喷嘴120不同，喷涂喷嘴320没有类似于喷涂喷嘴120的气室145的气室。替代地，第二流体(例如，气体或气体混合物)在由箭头327指示的方向上流过喷涂喷嘴320的第二导管332，并从第二出口344喷出，与流过第一出口328并(基本上同时)从第一出口330喷出，并且与喷出的第二流体混合以形成雾化的多相喷雾331的第一流体(例如，液体或浆料)一起。换句话说，与喷涂喷嘴220的第一出口230和第二出口244相似，喷涂喷嘴320的第一出口330和第二出口344提供开口，第一和第二类型流体分别通过该开口被雾化和喷出，以形成载气中的液体/浆料液滴的两相混合物331，两相混合物331从喷涂喷嘴320输送到目标发动机(例如，飞行器发动机)部件105的一个或多个表面107上(例如，作为保护涂层，或作为加压液体喷雾等)。与喷涂喷嘴220相似，喷涂喷嘴320可以在每平方英寸十到三百磅的压力下将喷雾331施加到发动机部件105的表面107上，喷雾331是载气中的液体液滴的两相喷雾混合物。

此外，类似于喷涂喷嘴220，喷涂喷嘴320被构造为使得第一出口330和第二出口344分别喷出第一和第二类型流体，以形成多相混合物喷雾331，多相混合物喷雾331分散在平行于喷涂喷嘴320的中心纵向轴线和/或径向远离喷涂喷嘴320的中心纵向轴线延伸的方向上(由图10中的虚线指示)。此外，类似于喷涂喷嘴220的第一出口230和第二出口244，喷涂喷嘴320的第一出口330和第二出口344各自可以具有足够小的直径，以使得当第一和第二类型流体从喷涂喷嘴330喷出以形成载气中的浆料/液体液滴的多相喷涂混合物时，第一出口330和第二出口344能够分别雾化第一和第二类型流体。

与喷涂喷嘴220相似，喷涂喷嘴320包括结构特征，该结构特征平衡喷涂力以限制喷涂喷嘴320的不期望偏转/偏离，并在从喷涂喷嘴320喷涂多相喷雾331期间有利地维持喷涂喷嘴320和机械臂110的远端111的位置准确性。与包括两对平衡出口(即，150a、150b和150c、150d)的喷涂喷嘴120不同，并且与喷涂喷嘴220相似，喷涂喷嘴320包括一对平衡出口350a、350b(也称为“反向射流”)，这有助于实现喷涂喷嘴320的这种有利的力平衡，从而有利地避免机械臂110的远端和喷涂喷嘴320从其预期喷涂位置的显著偏转和偏离。

特别地，与喷涂喷嘴220相似，喷涂喷嘴320包括第一平衡出口350a和第二平衡出口350b。与喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250d相似，喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b相对于第一出口330和第二出口344的方向在大致相对的方向上定向。换句话说，当第一出口330和第二出口344被定向为使得它们分别排出第一和第二类型流体，以在相对于第一出口330和第二出口344的大致向前或下游方向上混合并形成雾化的多相喷雾331时，平衡出口350a-350b被定向为使得它们在相对于第一出口330和第二出口344的向后或上游方向上(如图10中的方向箭头329所示)从其中排出流体(例如，空气)的平衡射流329。

类似于喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b，喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b与第二导管332流体连通，使得从喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b排出的第二类型流体(例如，空气或氮气等)是与经由第一主管线193从第一气体源192供给到第二导管332的第二入口336中的流体相同的流体。此外，类似于喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b，喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b不与喷涂喷嘴320的第一导管324流体连通，使得第一类型流体(例如，涂层浆料、清洁溶液等)被限制从喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b排出。

与喷涂喷嘴220的平衡出口250a-250b相似，喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350d的尺寸、形状和取向被设计为相对于喷涂喷嘴320的中心纵向轴线成一定角度，以提供穿过喷涂喷嘴320并从喷涂喷嘴320喷涂的流体的力的最佳平衡。在图10所示的实施例中，平衡出口350a、350b由分隔壁355彼此分隔开，分隔壁355相对于喷涂喷嘴320的中心纵向轴线成角度，以提供通过平衡出口350a、350b的反向射流329的期望流，以及穿过喷涂喷嘴320并从喷涂喷嘴320喷出的流体的期望力平衡。应当理解，图10中所示的分隔壁355的角度仅通过示例示出，并且在替代实施例中分隔壁355可以不同地成角度。此外，虽然喷涂喷嘴320示出为具有两个平衡出口350a、350b，但是应当理解，在一些实施例中，喷涂喷嘴320可以具有多于两个平衡出口(例如，4个(或更多个)平衡出口)。在图10所示的实施例中，喷涂喷嘴320包括向内延伸到第二导管332中的壁335。壁335的尺寸和角度(图10中的壁335的尺寸和倾斜度是示例性的)被设计为将第二导管332中的一些第二流体流(由方向箭头327指示)转向平衡出口350a-350b。

图11-13示出了根据不同实施例的雾化喷涂喷嘴420的多个视图(即，分别为前立体图、底部视图和横截面视图)。喷涂喷嘴420具有与上述雾化喷涂喷嘴120、220和320的构造类似的整体构造，其中一些差异在下面强调。为了便于参考，与上述喷涂喷嘴120、220和320的方面类似的喷涂喷嘴420的方面在图11-13中用类似的附图标记表示，但以“4”而不是以“1”、“2”或“3”开头。

示例性喷涂喷嘴420的整体形状与喷涂喷嘴320的整体形状类似，因为喷涂喷嘴420具有圆柱形部分421和圆柱形部分421下游的锥形部分423。然而，与喷涂喷嘴320不同，喷涂喷嘴420还包括锥形部分423下游的第二圆柱形部分433，如图11所示。如以下更详细地讨论的，喷涂喷嘴420相对于上述喷涂喷嘴120之间的主要区别在于，喷涂喷嘴120具有一个头部142，而喷涂喷嘴420具有两个头部442a和442b。然而，与喷涂喷嘴120类似，喷涂喷嘴420可以具有单件本体(其可以例如通过注入成型、3D打印等制成)，或者可以具有由接合在一起的若干单独件形成的本体。

与喷涂喷嘴320类似，喷涂喷嘴420包括第一入口428和第二入口436，以及第一导管424和第二导管432。然而，与喷涂喷嘴320不同，喷涂喷嘴420包括第三入口462和第三导管464，如图10所示。换句话说，虽然喷涂喷嘴120、220和320中的每一个包括用于传导第一类型流体(例如，溶液、浆料等)的一个导管和用于传导第二类型流体(例如，气体或气体混合物)的一个导管，但是喷涂喷嘴420包括用于传导第一类型流体(例如，溶液、浆料等)的两个导管(即，424和464)和用于传导第二类型流体(例如，气体或气体混合物)的一个导管。

类似于喷涂喷嘴320的第一导管324，喷涂喷嘴420的第一导管424沿喷涂喷嘴420的整个长度延伸。此外，类似于喷涂喷嘴320的第二导管332，喷涂喷嘴420的第二导管432沿喷涂喷嘴420的整个长度延伸。换句话说，喷涂喷嘴420与喷涂喷嘴320的类似之处在于，喷涂喷嘴420的第一入口428与喷涂喷嘴420的第二入口436基本上对准，并且喷涂喷嘴420的第一出口430与喷涂喷嘴420的头部442a的第二出口444a基本上对准。值得注意的是，在图13所示的实施例中，喷涂喷嘴420的第三入口462也与喷涂喷嘴420的第二入口436基本上对准，并且喷涂喷嘴420的第三出口466也与喷涂喷嘴420的头部442b的第一出口444b基本上对准。

图13的喷涂喷嘴420与图10的喷涂喷嘴320的类似之处在于，喷涂喷嘴420的第二导管432的一部分围绕第一导管424的一部分延伸或周向围绕第一导管424的一部分，使得沿喷涂喷嘴420的长度的一部分，第一导管424是具有第一直径的内导管，并且第二导管432是具有大于第一直径的第二直径的外导管。值得注意的是，第二导管432的一部分也围绕第三导管464的一部分延伸或周向围绕第三导管464的一部分，使得沿喷涂喷嘴420的长度的一部分，第三导管464是具有第一直径的内导管，并且第二导管432是具有大于第一直径的第二直径的外导管。换句话说，在图13所示的实施例中，第二和第三导管432、464中的每一个的一部分与第二导管432并排延伸并相对于第二导管432向外延伸，并且第二和第三导管432、464中的每一个的一部分在第二导管432的一部分的内部中延伸并被第二导管432的一部分包围。

此外，与喷涂喷嘴320相似并且与喷涂喷嘴120不同，喷涂喷嘴420没有类似于喷涂喷嘴120的气室145的气室。替代地，第二类型流体(例如，气体或气体混合物)如箭头427所示流过喷涂喷嘴420的第二导管432，并且基本上与第一类型流体(例如，通过喷涂喷嘴420的头部442a的第一出口430的液体或浆料)的喷出同时地从第二出口444a喷出，之后，喷出的雾化的第一和第二类型流体混合以形成雾化的多相喷雾431。类似于喷涂喷嘴120和220，喷涂喷嘴420的第一导管424从第一入口428一直延伸到喷涂喷嘴420的头部442a的第一出口430，使得第一类型流体(例如，水溶液、浆料等)如箭头426所示流过喷涂喷嘴420的第一导管424，并且基本上与通过喷涂喷嘴420的头部442a的第二出口444a喷出的第二类型流体(例如，气体或气体混合物)同时地通过第一出口430喷出。值得注意的是，喷涂喷嘴420的第三导管464从第三入口462一直延伸到喷涂喷嘴420的头部442b的第三出口466，使得第三类型流体(例如，水溶液、浆料等)如箭头426所示流过喷涂喷嘴420的第三导管464，并且基本上与通过喷涂喷嘴420的头部442b的第二出口444b喷出的第二类型流体(例如，气体或气体混合物)同时地通过第三出口466喷出。

与喷涂喷嘴320的第一出口330和第二出口344相似，喷涂喷嘴420的头部442a的第一出口430和第二出口444a中的每一个都提供开口，第一和第二流体分别通过该开口喷出并混合，以形成载气中的液体/浆料液滴的雾化的两相喷雾431a，雾化的两相喷雾431a从喷涂喷嘴420的头部442a输送到目标发动机(例如，飞行器发动机)部件105的一个或多个表面107上(例如，作为保护涂层，或者作为加压液体喷雾等)。与喷涂喷嘴320相似，喷涂喷嘴420的头部442a可以在每平方英寸十到三百磅的压力下施加载气中的液体液滴的两相喷雾431a。值得注意的是，喷涂喷嘴420的头部442b的第三出口466和第二出口444b中的每一个都提供开口，第一和第三流体分别通过该开口喷出并混合，以形成载气中的液体/浆料液滴的雾化的两相喷雾431b，雾化的两相喷雾431b从喷涂喷嘴420的头部442b输送到目标发动机(例如，飞行器发动机)部件105的一个或多个表面107上(例如，作为保护涂层，或者作为加压液体喷雾等)。与喷涂喷嘴320相似，喷涂喷嘴420的头部442a可以在每平方英寸十到三百磅的压力下施加载气中的液体液滴的两相喷雾431b。

此外，类似于喷涂喷嘴320，喷涂喷嘴420的头部442a和442b中的每一个被构造为分别在平行于喷涂喷嘴420的中心纵向轴线和/或径向远离喷涂喷嘴420的中心纵向轴线延伸的方向上(由图13中的三条虚线431a和431b指示)喷出多相混合物喷雾431a和431b。此外，类似于喷涂喷嘴320的第一出口330和第二出口344，喷涂喷嘴420的第一出口430、第二出口444a-b和第三出口466中的每一个可以具有足够小的直径，以使得第一出口430、第二出口444a-b和第三出口466中的每一个能够在第一、第二和第三流体从它们各自的第一头部442a和第二头部442b喷出时雾化第一、第二和第三流体，之后，喷出的流体混合以形成载气中的浆料/液体液滴的多相喷涂混合物。

与上述喷涂喷嘴120、220和320中的每一个相似，喷涂喷嘴420包括平衡喷涂力的结构特征，以在从喷涂喷嘴420喷涂多相喷雾期间有利地维持喷涂喷嘴420和机械臂110的远端111的位置准确性。与包括两对平衡出口(即，150a、150b和150c、150d)的喷涂喷嘴120不同并且与喷涂喷嘴220和320相似，喷涂喷嘴420包括一对平衡出口(也称为“反向射流”)，这有助于实现喷涂喷嘴420的这种有利的力平衡，从而有利地避免机械臂110的远端并因此避免喷涂喷嘴420从其预期喷涂位置的显著偏转和偏离。

特别地，与喷涂喷嘴320相似，喷涂喷嘴420包括第一平衡出口450a和第二平衡出口450b。与喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b相似，喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b相对于喷涂喷嘴420的头部442a-442b的第一出口430、第二出口444a-b和第三出口466的方向在大致相对的方向上定向。换句话说，如图13所示，当喷涂喷嘴420的第一和第二头部442a-442b的第一出口430、第二出口444a-b和第三出口466被定向为使得它们在相对于头部442a-442b的大致向前或下游方向上排出雾化的多相喷雾431a-431b时，平衡出口450a-450b被定向为使得它们在相对于头部442a、442b的向后或上游方向上(由虚线429指示)从其中排出流体(例如，空气)的平衡射流429。

类似于喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b，喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b与第二导管432流体连通，使得以反向射流429形式从喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b排出的第二类型流体(例如，气体混合物(诸如空气)或氮气等)是与经由第一主管线193从第一气体源192供给到第二导管432的第二入口436中的流体相同的流体。此外，类似于喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b，喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b不与第一导管424流体连通，使得第一类型流体(例如，涂层浆料、清洁溶液等)被限制从喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b排出。

与喷涂喷嘴320的平衡出口350a-350b相似，喷涂喷嘴420的平衡出口450a-450b的尺寸、形状和取向被设计为相对于喷涂喷嘴420的中心纵向轴线成一定角度，以提供穿过喷涂喷嘴420并从喷涂喷嘴420喷涂的流体的力的最佳平衡。在图12所示的实施例中，平衡出口450a、450b由相对于喷涂喷嘴420的中心纵向轴线成角度的分隔壁455彼此分隔开，以提供通过平衡出口450a、450b的反向射流429(见图14)的期望流，以及穿过喷涂喷嘴420并从喷涂喷嘴420喷出的流体的期望力平衡。

应当理解，图12中所示的分隔壁455的角度仅通过示例示出，并且在替代实施例中分隔壁455的角度可以不同。此外，虽然喷涂喷嘴420被示出为具有两个平衡出口450a、450b，但是应当理解，在一些实施例中，喷涂喷嘴420可以具有多于两个平衡出口(例如，4个(或更多个)平衡出口)。

本公开的进一步方面由以下条项的主题提供：

一种喷涂喷嘴，包括：第一导管，所述第一导管为第一流体提供第一流动路径，所述第一流动路径包括第一入口和第一出口；第二导管，所述第二导管为不同于所述第一流体的第二流体提供第二流动路径，所述第二流动路径包括第二入口和第二出口；第一头部，所述第一头部包括所述第一出口和所述第二出口，在第一方向上从其中喷出喷雾，其中所述喷雾包括所述第一流体和所述第二流体中的至少一个；以及至少一个平衡出口，所述至少一个平衡出口与所述第二导管流体连通，所述至少一个平衡出口被构造为在第二方向上喷出所述第二流体作为平衡射流，其中所述第二方向不同于所述第一方向，使得喷出所述喷雾的喷涂力至少部分地被喷出所述平衡射流的平衡力抵消。

在所述喷涂喷嘴中，所述平衡力大体上与所述喷涂力相反。

在所述喷涂喷嘴中，所述至少一个平衡出口不与所述第一流动路径流体连通。

在所述喷涂喷嘴中，所述至少一个平衡出口包括位于所述喷涂喷嘴的第一侧的第一对平衡出口和位于所述喷涂喷嘴的第二侧的第二对平衡出口，并且其中所述第二导管与所述第一对平衡出口和所述第二对平衡出口连通，所述第二对平衡出口与所述第一侧相对。

所述喷涂喷嘴进一步包括：第三导管，所述第三导管为所述第一流体提供第三流动路径；以及第二头部，所述第二头部从其中喷出包括所述第一流体和所述第二流体的所述喷雾。

在所述喷涂喷嘴中，所述第一导管与所述第一头部流体连通；所述第二导管与所述第一头部、所述第二头部和所述至少两个平衡出口流体连通；并且所述第三导管与所述第二头部流体连通。

在所述喷涂喷嘴中，所述第一流体是浆料，并且所述第二流体是至少一种气体。

所述喷涂喷嘴包括气室，所述气室被构造为接收来自所述第二导管的所述第二流体，所述气室与所述第一头部和所述至少一个平衡出口流体连通。

所述喷涂喷嘴进一步包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造为：测量所述第一导管和所述第二导管中的至少一个内的流动；并且将信号传输到控制单元，所述控制单元控制气体源、阀、流体源和浆料源中的至少一个。

所述喷涂喷嘴进一步包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造为：检测所述喷涂喷嘴的物理位置、速度或加速度；并且将信号传输到控制单元，所述控制单元控制气体源、阀、流体源和浆料源中的至少一个。

所述喷涂喷嘴可以是喷涂喷嘴组件的一部分，所述喷涂喷嘴组件包括：流体源或浆料源，所述流体源或所述浆料源被构造为将所述第一流体输送到所述第一导管的所述第一入口中；第一气体源，所述第一气体源被构造为将所述第二流体输送到所述第二导管的所述第二入口中；以及机械臂，所述机械臂具有联接到其端部的所述喷涂喷嘴。

所述喷涂喷嘴可以联接到所述机械臂的所述端部，使得所述喷涂喷嘴被允许相对于所述机械臂的所述端部在至少两个方向上旋转。

所述喷涂喷嘴组件可以包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造为进行以下中的至少一项：测量所述第一导管和所述第二导管中的至少一个内的流动；以及检测所述喷涂喷嘴或所述机械臂的物理位置、速度或加速度。

所述喷涂喷嘴组件可以进一步包括控制单元，所述控制单元至少控制所述第一气体源，并且其中所述至少一个传感器进一步被构造为向所述控制单元传输指示所述喷涂喷嘴或所述机械臂的所述物理位置、所述速度或所述加速度，或所述第一导管和所述第二导管中的所述至少一个内的流速的信号。

所述控制单元可以被构造为响应于从所述至少一个传感器接收到所述信号而增大或减小所述第一气体源的输出。

所述喷涂喷嘴可以包括第三导管，所述第三导管为所述第二流体或不同于所述第二流体的第三流体提供第三流动路径，并且其中所述喷涂喷嘴组件进一步包括第二气体源，所述第二气体源被构造为将所述第二流体或所述第三流体输送到所述第三导管中。

所述控制单元被构造为响应于从所述至少一个传感器接收到所述信号而增大或减小所述第二气体源的输出。

所述喷涂喷嘴组件的所述机械臂可以包括多个互连段，所述多个互连段允许所述机械臂相对于所述机械臂的纵向轴线弯曲。

所述机械臂可以具有中空内部，所述中空内部允许联接到所述流体或所述浆料源和所述第一导管的所述第一入口的第一主管线以及联接到所述第一气体源和所述第二导管的所述第二入口的第二主管线穿过其中。

一种喷嘴，包括：第一导管，所述第一导管为第一流体提供第一流动路径，所述第一流动路径包括第一入口和第一出口；第二导管，所述第二导管为不同于所述第一流体的第二流体提供第二流动路径，所述第二流动路径包括第二入口和第二出口；第三导管，所述第三导管为不同于所述第一流体和所述第二流体的第三流体提供第三流动路径，所述第三流动路径包括第三入口和第三出口；第一头部，所述第一头部包括所述第一出口和所述第二出口，在第一方向上从其中喷出喷雾，所述喷雾包括所述第一流体和所述第二流体中的至少一个；以及至少一个平衡出口，所述至少一个平衡出口至少与所述第三导管流体连通，所述至少一个平衡出口被构造为在第二方向上从其中喷出所述第三流体作为平衡射流，其中所述第二方向不同于所述第一方向，使得喷出所述喷雾的喷涂力至少部分地被喷出所述平衡射流的平衡力抵消。

上述示例性实施例有利地包括平衡出口(反向射流)，其消除了对喷涂喷嘴的结构锚定的需要，并允许喷涂喷嘴联接到伸长的细长机械臂，同时依赖于通过使用一个或多个活性流体经由通过力平衡出口中的一个或多个排出来施加平衡力来平衡喷涂喷嘴内的反作用力。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，还可以对上述实施例进行各种各样的其他修改、变化和组合，并且这些修改、变化和组合应被视为在本发明概念的范围内。