CN101094725B - 一种静电喷涂组件 - Google Patents

Abstract

提出一种静电喷涂组件。所述组件包括一外壳，外壳设有流体入口通道，该入口通道与流体源相连，并与许多排放通道相通，各排放通道穿过外壳延伸到位于外壳排放端的下游端。外壳是用电绝缘材料制成的单件结构件。所述组件还包括电极组件。电极组件包括许多细长电极件和一电极端板，各电极件设置在外壳上的各自的排放通道中。电极端板电连接到电压源，各电极件电连接到电极端板。

Description

一种静电喷涂组件

相关申请

本发明专利要求享有2004年2月12日提交的美国临时专利申请No.60/544,269的优先权。

发明领域

本发明大体上涉及一种喷涂喷嘴组件，具体涉及静电喷涂喷嘴组件，可使喷涂喷嘴排放的流体带静电，以促进液体粒子分解和分布。

背景技术

静电喷涂喷嘴组件用于各种制造过程施加油，其它涂复液和润滑液。如美国专利No.4,749,125所示的静电喷涂喷嘴组件可排放多种流体，这些流动流体通过高压电极并借助于接地的感应杆而带有静电并被雾化，进行喷涂的物体传送通过喷涂装置，沉积到物体上。

现在，这种静电的喷涂喷嘴组件遇到各种操作和维护问题。例如，喷嘴和带电电极的不精确制造和安装可造成高压泄漏，从而极大地影响喷涂作业的工作效率。流体泄漏问题还能影响喷涂分布，并导致价格很高的涂复液的浪费。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种静电喷涂喷嘴组件，适于更有效和可靠地喷涂油和其它润滑液及涂复液。

本发明的另一个目的是提供一种静电喷涂喷嘴组件，其包括静电带电电极，可更精确的制造和安装于喷嘴组件中，因而更有效地工作，同时能降低能量消耗和增加使用寿命。

本发明还有一个目的是提供一种上述类型的静电喷涂喷嘴组件，该组件能使许多流动流体带静电，对进行喷涂的物体更均匀地涂复或润滑。

本发明还有一个目的是提供一种上述类型的静电喷涂喷嘴组件，该静电喷涂喷嘴组件适于使流动流体更有效地雾化，在被喷涂的物体上产生均匀精细的粒子分布。

本发明还有一个目的是提供一种静电喷涂喷嘴组件，该静电喷涂喷嘴组件有相当大的流体通道，可抗阻塞并易于清洁处理。

本发明还有一个目的是提供一种静电喷涂喷嘴组件，该静电喷涂喷嘴组件喷嘴尖端要求的电压相当低，因而改进了安全性并减小了打火的可能性。

本发明的另外一个目的是提供一种静电喷涂喷嘴组件，其结构相对简单并具有制造经济性。

通过阅读以下详细介绍和参看附图可清楚地认识本发明的其它目的和优点。

附图说明

附图中：

图1是根据本发明的示例性喷涂喷嘴组件的透视图；

图2是图1所示喷涂喷嘴组件的部分垂直剖面图；

图3是图示静电喷涂喷嘴组件使用的针状电极组件的透视图；

图4是图示喷涂喷嘴组件使用的外壳体的透视图；

图5是图示喷涂喷嘴组件使用的盖板的透视图；

图6是根据本发明的静电喷涂喷嘴组件的另一可选实施例的透视图；

图7是图6所示喷涂喷嘴组件的部分垂直剖面图；

图8是图6所示的喷涂喷嘴组件的透视图，其中组件除去了盖板和电极组件；

图9是类似于图8的电极插入外壳体的喷嘴组件的透视图；

图10是根据本发明的静电喷涂喷嘴组件的采用不同形式电极组件的另一可选实施例的透视图；

图11是图10所示喷涂喷嘴组件的垂直剖面图；及

图12是静电喷涂喷嘴组件的带有单个电极针的可选实施例的局部剖开透视图。

虽然本发明可容易地进行各种改进和选择另外的结构，附图显示了本发明某些示例性实施例，下面将进行详细的介绍，但是应认识到，不应将本发明限制在所公开的特定形式，而是相反，本发明包括所有未脱离本发明精神和范围的改进、可选结构及等效体。

具体实施方式

现在具体参看附图，图1和2显示了实现本发明的示例性静电喷涂组件10，该静电喷涂组件10可将油或其它润滑液或涂复液的细长喷雾对准传送到喷涂组件10下面的物体。图示的喷涂组件10基本上包括支撑在邻近供液管12的细长外壳11、电极组件14和感应杆15。电极组件14使经过的流体带电，流体通到外壳11的下排放端13。感应杆15与外壳11排放端平行间隔设置，以增强液体粒子的分解。在这种情况下，外壳11通过多个横向管道部分16支撑于供液管12，横向通道连通供液管12和外壳一侧的流体入口通道16a。

根据本发明的一个重要方面，电极组件包括金属件或金属端板，和许多针形电极件，各电极件设置在与外壳流体入口端口连通的各自的流体通道中，可使沿着电极针长度方向流过并从喷涂喷嘴组件排出的流体带电。为此，在图示的实施例中，电极14包括多个电极针14a，电极针14a设置在共用电极端板或端板片14b，形成纵向间隔阵列(可参看图2和图3)。在这个示例中，各电极针14a通常是垂直的。电极针14a同心地位于外壳11上各自的流体通道26中(图4所示外壳11中没有电极针)，通道的尺寸比电极针14a大，这样，环形流体通道在电极针和外壳通道之间形成。电极14由高导电性的金属材料制成，而电极针14a最好压配合到电极端板14b的各自小孔中。在该示例中，电极端板片14b设置在流体入口通道内，流体入口通道具有外壳11内的细长纵向流体通道18的形式，其横向宽度比电极端板14b的宽(可参看图2)，形成与外壳流体入口端口16a和电极针14a周围的环形流体通道连通的纵向流体通道。

为了封闭细长流体通道18的上端，外壳11设有一盖板19。通过合适的紧固螺栓，盖板19固定在外壳11上端，其间设置了密封垫21。各电极组件14的端板片14b通过穿过盖板19的螺栓20保持在流体通道18内的适当位置，各电极端板片14b通过常用的香蕉形连接件22与高压电线相连(参看图2)。

根据本发明，电极针14a的末端是逐渐变细的尖端14c，当流体从喷涂组件排放时，该尖端14c使流体带电和最终液体粒子分解最大化。虽然工作原理没有完全认识，根据高斯原理，相信电极针14a的尖端14c积聚有电荷。在流体沿电极针14a流动并通过尖端14c排放时，流体的增强带电将进一步优化液体粒子的雾化和带电，这些液体粒子由于其具有排斥性而更加均匀地沉积到进行喷涂或润滑的物体上。因此，电极针14a的尖端增强了较小尺寸液滴的产生，这对于无空气静电喷涂系统是特别重要的。

电极针14a最好各自从外壳11的排放端向外突出预定的距离x，例如约1/4英寸(参看图2)。已意外地发现突出的电极针结构可使通过喷涂组件的流体流率达到最大。而且，虽然工作原理没有完全认识，应相信，流体通过的电极针的表面积较大将促进流体流动和从喷涂喷嘴组件的排放。增强与电极针的接触将进一步增强流体带电和最终雾化。在本示例中，壳11形成多个通常为截头圆锥形的出口端(可参看图2和图7)。电极针14a通过出口端同心突出，当流体从外壳围绕电极针排放时，可减小表面张力对流体的作用。

对于实现本发明的另一重要特征，外壳11的接收电极的部分是单块结构，这种单块结构便于精确和同心地将电极针14a安装在外壳通道内，这样可防止流体泄漏和高压漏电。所示的外壳11包括单个主体25(可参看图4)，主体25最好用塑料材料加工，在主体钻出接收电极针的流体通道26，铣削加工出纵向通道18。所属领域的技术人员应认识到，通过这种单个块状外壳结构，没有了几部分组成的外壳通常具有的流体通道26的分离面，保持几部分组成的外壳的分离面处于装配状态的紧固件也不需要了。由此导致的尺寸误差的改进甚至增强了沿着细长电极针14a周边通过的流体的带电。由于新的电极结构设计，已发现本发明的静电喷涂喷嘴组件的工作效率比现有技术的这类喷涂装置有了极大的提高。对于实现可与现有技术喷涂装置相比的喷涂性能，已发现本发明的静电喷涂喷嘴组件可在下限电压要求值的30-50％下工作。

图1和图2的实施例中，可以看到喷嘴外壳11包括三个纵向排列支撑的外壳壳体25，每个外壳壳体25有各自的电极组件14和各自的盖板19，电极组件包括电极端板14b和许多电极针14a。每个外壳壳体25的流体入口通道16a通过各自的管道部分16与加液管12相连接。为了说明，电极组件显示于图2的部分剖面图，以显示出电极针的结构。图3至9显示了类似的静电喷涂喷嘴组件，其使用了单个外壳壳体25、盖板19和电极组件14。

对于实现本发明的另一特征，安装了感应杆15使其相对电极针14a的下游端选择性定位，使感应杆15与电极针14a之间电场对排放流体的作用最大，因而使得液体粒子分离最大化。如图1所示，在该示例中，感应杆15受到细长臂30支撑，细长臂30相对外壳11的两端以某悬垂角固定，感应杆15可选择地设置在支撑臂30的狭长槽31中，以实现所要求的喷涂特性。

当喷涂喷嘴组件10工作时，可以看到，油或其它润滑液或涂复液通过供液管12提供，并通过管道部分16与外壳入口端口16a相通。进入外壳入口端口的流体通过纵向流体通道18流到垂直的流体通道26，并沿着电极针14a长度环绕通过流体通道26，并且沿着整个移动长度带电。在流体从外壳11排放时，电极针14a的尖端14c将使排放流体的带电增强，这样，流体在进入电极针14a和感应杆15之间的电场23(参看图1)时，流体形成微细喷雾，粒子的排斥电荷使得在喷嘴组件10下通过的喷涂物体上实现均匀分布。

虽然在图1-9所示的实施例中流体围绕电极针14a通过使流体带电，但是另一方面，如图10和11所示，流体可以受引导流过电极本身。为此，电极包括多个电极管32，流体通道在其中延伸穿过。对于图10和11的设置，流体可以受引导流过电极管32内的流体通道，并从电极管32末端32a的流出口排放。流体流过电极管32时流体带上电，这样，在流体离开电极管进入电极管末端32a和感应杆15之间的电场时，流体就形成微细喷雾。电极管32提供了相当大的流体通道，因此更能抗阻塞，更便于清洁处理。而且，根据本发明的另一方面，为了提高安全性，电极管32可设置成，外壳的纵向流体入口通道18内电极管的末端距电极体或电极端板14b的距离为S(见图11)。由于这样设置，电极管32不会在可能带来危险的高电位下带电，只会因其邻近电极端板14b而感应带电。电极管32感应带电可提供足够的电量使流过电极管32的流体具有需要数量的附加电荷。因此，喷涂作业的安全性增加，且不会显著降低喷涂性能。

现在更具体地参见附图中的图12，该图显示了本发明的另一个可供选择的喷涂喷嘴组件35的实施例。该喷涂喷嘴组件35使用了单个电极针36。该喷涂喷嘴组件35还包括单个外壳壳体38，在此示例中，单个外壳体具有喷枪形状，设有上游圆柱端部和下游截头圆锥端部。用塑料材料加工出的外壳壳体38有纵向通道39，纵向通道39包括直径相对小的下游通道部分39a，其中同心地安装了电极针36，以形成类似于前面介绍的环形流体通道。纵向通道39包括直径增大的通道部分39b，其与径向入口端口40相通，供液管道41连接到径向入口端口40。纵向通道39在外壳壳体38的上游端还设有扩大的沉孔部分39c，其中高压电线42通过香蕉形连接件44与电极针36的上游端相连。在这个示例中，电极针36具有扩大的螺纹流体部分45，以便连接到高压电线。

对于实现本发明的另一个特征，在示例中，电极针36可以选择地设置在通道部分39a中，以使喷涂喷嘴组件产生要求的喷雾和流率。为此，纵向宽度w可选择的垫圈状垫片48放置在高压连接件和扩大的沉孔部分39c的下游端壁之间，以选择性地定位电极针36于通道部分39a中，因此，可选择地确定了电极针36超过外壳壳体38下游端的距离x。可以看出，较厚的垫片48将造成在喷嘴主体38端部暴露的电极针表面减小，因此降低了流率，较薄的垫片48将造成在喷嘴主体38端部暴露的电极针表面更大，从而增加了流率。利用这种方式，通过选择合乎需要的垫片宽度可以容易地得到最佳流率。

如上所述，可以看出，本发明的静电喷涂喷嘴组件可更有效和可靠地喷涂油、其它润滑液和涂复液。该喷涂喷嘴组件包括静电带电电极，该电极适于更精确地制造和安装于喷嘴外壳中，因而可更有效地工作，同时降低能量消耗和增加使用寿命。该喷涂喷嘴组件还可有效地优化流动流体，使细颗粒均匀分布于被喷涂的物体。

因此，对本文的所有参考文献，包括专利公布、专利申请以及专利，通过引用相同范围来参考引用，如同各参考文献单独和特别指明被参考引用和全文公开。

在介绍本发明的说明书中(特别是下面的权利要求中)所使用的冠词a，an和the(一)及类似用语解释为包括单数和复数，除非在本文中特别说明或存在明显的矛盾。而动词comprising(包括)、having(具有)、including”(包括)和containing(容纳)确定为开放式的(意指包括但不限于)，除非另外指出。除非文中另有说明，本专利中复述各个数值范围仅是分别提及范围内各单独数值的简洁方法，各单独数值结合于说明书如同单独于本文中列举。文中介绍的所有方法可按任何合适的顺序实施，除非文中另有指示或与文中内容有明显的冲突。文中采用的任何和所有示例或示例性用语(如例如)，仅用来更好地说明本发明，而不是限制本发明的范围，除非另有说明。说明书的任何语句都不应认为是指示任何未提到部件为实施本专利必不可少。

上面介绍了本发明的优选实施例，包括了发明者所知道的实施本发明的最佳模式。所属领域的普通技术人员在阅读上面介绍后可以清楚知道这些优选实施例的各种变化。发明者期望技术人员可适当应用这些变化，发明者希望本发明能够以文中特别介绍以外的其它方式来实施。因此，本发明包括所附权利要求提出的主题部分的改进和等效体，如适用法律所容许的。而且，在实施例所有可能的变化中的上述部件的任何组合都属于本发明，除非在文中另有说明或与内容有明显的矛盾。

Claims (12)

1.一种静电喷涂组件，包括：

外壳，外壳设有流体入口通道，所述流体入口通道与流体源相连，并与多个排放通道相通，各排放通道延伸穿过所述外壳到达位于外壳排放端的下游端；所述外壳是用电绝缘材料制成的单件壳体，所述壳体形成有位于前、后壳体壁之间的细长内部通道，和在所述细长内部通道相对端的端壁，所述前、后壳体壁和端壁由单件壳体一体形成，盖板封闭所述壳体的顶端和细长内部通道；

电极组件，所述电极组件包括布置在所述细长内部通道中的电极端板片，及多个细长的电极件，各电极件同轴地相对于外壳中相应的其中一个排放通道而设置，所述细长内部通道限定所述流体入口通道和所述排放通道之间的流动通道，以将流体引导到所述排放通道并与所述电极件接触，且所述电极端板片电连接到电压源，用于对所述电极件充电并使从静电喷涂组件排出的流体带电。

2.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述电极件包括电极针，其具有逐渐变细的尖端，并设置在各自的排放通道中，使得流体能围绕电极件流过排放通道。

3.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述电极件包括电极管，具有从中穿过的流体通道，流体通道流体连通外壳上的流体入口通道和排放流体的末端。

4.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述各电极件向外突出超过外壳的排放端。

5.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述各电极件安装到所述电极端板片。

6.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述各电极件与所述电极端板片分隔开，从而所述电极端板片可使所述电极件感应带电。

7.根据权利要求1所述的静电喷涂组件，其特征在于，还包括感应件，支撑于所述外壳排放端附近。

8.根据权利要求7所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述感应件支承于支撑臂，所述感应件相对于所述外壳排放端的位置可选择地调整。

9.一种静电喷涂组件，包括：

外壳，具有流体入口通道，所述流体入口通道与流体源相连，并与多个排放通道相通，所述各排放通道穿过所述外壳延伸到位于所述外壳排放端的下游端；和

电极组件，包括电极端板和多个细长空心电极管，各电极管设置在外壳中相应的其中一个排放通道中，所述电极管分别限定从中穿过的流体通道，并具有排放流体的末端，所述流体通道与外壳中的流体入口通道连通；所述电极管各自安装在相应的排放通道内，且从所述外壳突出，且所述电极端板电连接到电压源，各电极管与电极端板分隔开，从而所述电极端板可使所述电极管感应带电，用于对所述电极管充电并使从静电喷涂组件排出的流体带电。

10.根据权利要求9所述的静电喷涂组件，其特征在于，还包括感应件，支撑于所述外壳排放端附近。

11.根据权利要求10所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述感应件支承于支撑臂，所述感应件相对于所述外壳排放端的位置可选择地调整。

12.根据权利要求9所述的静电喷涂组件，其特征在于，所述电极端板设置在所述流体入口通道中。

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