CN104718028A - 用于静电喷枪的喷嘴梢组件 - Google Patents

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Abstract

一种静电喷枪，其包括枪筒，被固定到枪筒的枪把以及被固定到枪筒的喷嘴梢组件。喷嘴梢组件包括梢部组件表面、设置在梢部组件表面处的梢部、从所述梢部组件表面垂直地延伸的电极、以及从所述梢部组件表面垂直地延伸并且绕所述电极设置成圆柱状的防护塔。

Description

用于静电喷枪的喷嘴梢组件
技术领域
本发明总体上涉及用于喷涂诸如喷漆、密封剂、涂料、搪瓷、粘合剂、粉末等的流体的涂覆器。更具体地，本发明涉及静电喷枪。
背景技术
在静电喷涂系统中，静电场被产生于喷枪和待被喷涂的目标或物体之间附近。被喷涂的颗粒传播通过该电场，并且各个颗粒在通过该静电场时带有电荷。带电颗粒因此被吸引到待被喷涂的物体。通过此过程，可以将更高比例的被喷涂颗粒引导到待被喷涂的实际物体，因此与传统的方法相比喷涂的效率被极大地提高。静电喷枪对于施加非导电液体和粉末而言是尤其有用的，虽然它们可以与喷涂导电液体一起使用。
在典型的静电喷涂系统中，电离电极被放置在喷枪喷口附近，待被喷涂的物体被保持为地电势，并且静电场产生在电离电极和物体之间。电极和地面之间的距离可以约为0.5米或以下；因此施加到喷枪电极上的电压必须有必要非常高从而产生强度足够的静电场以创建大量的离子/颗粒相互作用从而在涂料颗粒和目标之间产生足够大的引力。通常将约20000-100000伏(20-100kV)的静电电压施加到喷枪电极以在喷涂操作中达到适当程度的效率。约50微安的电离电流典型地流自喷枪电极。
静电喷枪可以是手持喷枪或者由远程控制连接件操作的自动喷枪。可以使用不同的主要雾化力，诸如受压空气、液压力或者离心力，来雾化被喷涂流体。可以以各种方式产生用于静电电压的电力。在很多系统中，外部电源被连接到静电喷枪。然而，在其他设计中，位于静电喷枪中的交流发电机可以产生电力。例如，美国专利No.4,554,622、4,462,061、4,290,091、4,377,838、4,491,276以及7,226,004描述了具有空气动力涡轮机的静电喷枪，该涡轮机驱动交流发电机，该交流发电机继而提供电压倍增器以提供充电电压。
发明内容
一种静电喷枪，其包括枪筒，被固定到枪筒的枪把以及被固定到枪筒的喷嘴梢组件。喷嘴梢组件包括梢部组件表面、设置在梢部组件表面处的梢部、从所述梢部组件表面垂直地延伸的电极、以及从所述梢部组件表面垂直地延伸并且绕所述电极设置成圆柱状的防护塔。
附图说明
图1是静电喷涂系统的示意图，其示出了被连接到流体供给源并且将流体排出到目标的静电喷枪。
图2是图1的静电喷枪的立体图，其示出了被连接到把手主体和喷嘴梢组件的枪筒。
图3是图2的静电喷枪的分解图，其示出了被构造为位于枪筒中的交流电动机和电源。
图4是图2的喷嘴梢组件的立体图，其示出了防护塔和流体口。
图5是图4的喷嘴梢组件的分解视图。
图6是图5的喷嘴梢组件的正面图，其示出了防护凸缘和防护塔相对于流体口的角度位置。
具体实施方式
在本发明的实施例中，静电喷枪包括具有凸出的梢部的喷嘴梢组件、单一的非对称放置的电极以及围绕电极的除了远端之外的所有部分的防护塔。本公开的图1-3描述了可以使用喷嘴梢组件的静电喷枪。图4A-5B描述了喷嘴梢组件的各个方面、实施例和优点。
图1是静电喷涂系统10的示意图，其示出了被连接到流体供给源14并且将流体排出到目标16的静电喷枪12。泵18被连接到流体供给源14并且经由软管20向喷枪12提供加压流体。喷枪12还经由软管20被连接到加压空气源(未示出)。目标16诸如通过悬挂在支架24上而被接地。参考流体喷涂系统描述了静电喷涂系统10，但是，诸如粉末等的其他涂层材料也可被用于本发明。虽然参考空气辅助系统详细地描述了图1至3，但是本发明还可以与空气喷涂系统一起使用。
操作员26将喷枪12定位成靠近目标16，大致0.5米或以下。在致动喷枪12上的触发器的情况下，加压空气被施加到喷枪12中的涡轮机，该涡轮机驱动交流发电机以产生电能。电能被供给到靠近喷枪12的喷嘴梢的电极。因此，电场EF产生于电极和目标16之间。静电喷涂系统10在多个点处被接地。例如，接地线28和/或导电空气软管22可以使得喷枪12接地。其他的接地线和导电材料可以被用在整个静电喷涂系统10以提供接地。同时，触发器的致动允许来自于泵18的加压流体穿过喷嘴梢，由此流体的被雾化颗粒在电场EF中带电。该带电颗粒因此被吸引到被接地的目标16。目标16经由支架24被悬挂，并且带电流体颗粒包围目标16，由此显著地降低过度喷涂。
图2是图1的静电喷枪12的立体图，其示出了被连接到把手主体32和喷嘴梢组件34的枪筒30。把手主体32的把手36被连接到空气入口38，空气出口40和流体入口42。把手主体32的壳体44被连接到枪筒30。空气控制器46被连接到壳体44中的开关阀(参见图3中的气针66)并且控制从空气入口38到喷枪12的部件的压缩空气的流量。空气调节器47A和47B控制从上述的开关阀到喷嘴梢组件34的空气流量。触发器48被连接到枪筒30中的流体阀(参见图3中的流体针74)并且被构造为控制从流体入口42经由流体管50穿过喷嘴梢组件34的加压流体的流量。空气控制器46控制到交流发电机的空气的流量。空气然后在出口40处逸出到喷枪12外。
触发器48的致动同时允许压缩空气和加压流体到喷嘴梢组件34。一些压缩空气被用于影响来自于喷嘴梢组件34的流体流量，并且因此在口52A和52B处或者在其他口处逸出到喷枪12之外。在空气喷涂系统中，一些压缩空气还被用于随着流体逸出喷口而直接雾化流体。在空气喷涂系统和空气辅助系统二者中，一些压缩空气还被用于使得向电极54提供电力的交流发电机旋转并且在出口40处离开喷枪12。交流发电机和相关的用于电极54的电源在图3中被示出。
图3是图2的静电喷枪12的分解图，其示出了被构造为位于把手主体32和枪筒30中的交流发电机56和电源58。交流发电机56经由带状电缆60被连接到电源58。交流发电机56连接到电源58并且当被组装时交流发电机56安装到壳体44中并且电源58安装到枪筒30中。由交流发电机56产生的电能被传送到电源58。在空气辅助系统中，包括弹簧62和导电环64的电路将电荷从电源58传送到喷嘴梢组件34中的电极54。空气喷涂系统可以具有将交流发电机连接到电极的其他电路。
气针66和密封件68包括用于控制通过喷枪12的压缩空气的开关阀。空气控制阀46包括延伸通过壳体44到触发器48的气针66，该触发器48可以被致动以移动密封件68并且控制从空气入口38进入并且通过把手主体32中的通道的压缩空气的流量。弹簧70将密封件68和触发器48偏置到闭合位置，同时旋钮72可以被调节以操控阀46。在密封件68被打开的情况下，来自于入口38的空气穿过把手主体32中的通道以流到交流发电机56或喷嘴梢组件34。
流体针74包括用于控制穿过喷枪12的加压流体的流体阀的一部分。触发器48的致动也直接移动流体针74，该流体针74经由盖76连接到触发器48。弹簧78被定位在盖76和触发器48之间以将针74偏置到闭合位置。针74延伸穿过枪筒30以到喷嘴梢组件34。
喷嘴梢组件34包括安装壳体80、垫圈81、梢部82、气盖84和保持环86。在空气辅助系统中，流体针74接合安装壳体80以控制从流体管50到喷嘴梢组件34的加压流体的流量。垫圈81密封在安装壳体80和梢部82之间。梢部82包括从安装壳体80排放加压流体的喷口87。电极54从气盖84延伸。在空气辅助系统中，高压流体被进送通过喷口87，电极54偏离该喷口87。通过使得高压流体穿过小口产生雾化。在空气喷涂系统中，电极从喷口延伸，从而电极和喷口是同轴的。低压流体通过大喷口，并且通过撞击来自气盖84的气流而被雾化。在各个系统中，气盖84包括口，诸如口52A和52B(图2)，该口接收加压空气以基于调节器47A和47B的设置而雾化和构形来自梢部82的流体流。在其他实施例中，枪12可以在不带有口52A和52B的情况下操作，或者可以在只带有口52A和52B中的一个的情况下操作。
交流发电机56在压缩空气的力下的操作向电源58提供电能，该电源58继而向电极54施加电压。电极54产生电场EF(图1)，该电场EF向源自于梢部82的雾化流体提供电荷。由电场EF产生的电晕效应将带电的流体颗粒运送到待被涂覆有流体的目标。保持环86保持与枪筒30装配的气盖84和梢部82，同时安装壳体80被旋拧到枪筒30中。
图4是喷嘴梢组件34的立体图，其示出了口52A(包括气路94A-94F)和口52B(包括气路96A-96C以及96D-96F，未示出)，电极54，梢部82(具有流体口87)，气盖84(包括基部88和防护部90)。基部88和防护部90一起限定梢部组件表面98，该梢部组件表面98是围绕梢部82的大致平坦的表面。防护部90还包括防护凸缘100A和100B以及防护塔102。
图5是喷嘴梢组件34的分解图，其示出了电极54、喷嘴梢82(具有流体口87)，基部88(具有包括气路94A-94F的口52A，包括气路96A-96F的口52B，以及中心孔104)以及防护部90(具有防护凸缘100A和100B以及防护塔102)。基部88和防护部90一起组成气盖84。梢部组件表面98在基部88和防护部90上延伸。梢部82、基部88和防护部90与公用轴线A对齐。中心孔104是基部88中的在组装期间梢部82所安装通过的中空空间，从而基部88被安装在梢部82上，并且梢部82安装到中心孔104中以将梢部82保持在垫圈81上。电极54平行于轴线A延伸穿过基部88。防护部90安装在基部88上，从而防护塔102围绕电极54的除了轴向最远的梢部之外的全部。在一些实施例中，梢部82、基部88和防护部90可以以卡扣的方式彼此接合。在其他实施例中，梢部82、基部88和防护部90可以经由通过保持环86夹紧而一起被保持在喷嘴梢组件34中。在描述的实施例中，防护凸缘100A和100B具有靠近梢部组件表面98以容纳口52B的气路96A-96F的较宽基部106，以及成一定角度地偏离梢部82并且从梢部组件表面98向外延伸的楔形部108。
在图4和图5中示出的实施例中，基部88将梢部82保持在垫圈81上(参见图3)，同时基部88和防护部90继而通过保持环86被保持在枪筒30上。枪筒30(图3)是刚性绝缘体，该枪筒30例如可以由塑料形成。梢部82、基部88和防护部90是可以通过手和/或手持撬动工具而分开的配合部件。基部88例如可以由刚性的绝缘材料形成，诸如硬质合成聚合物。防护部90可以由刚性较小的绝缘材料形成，诸如橡胶或者其他可稍微变形或压缩的聚合物。梢部82可以由诸如陶瓷、刚性聚合物或者其他高耐用性材料的绝缘材料形成，或者可以是围绕限定流体口87的较大强度部的主体材料的复合材料。流体口87可以是针尖般的口，或者是以适当的模式引导流体喷涂的构形口。
如上所述参考图3，口52A和52B引导空气通过梢部82并且到梢部82的前面。来自于口52A和52B的气流撞击在从座接壳体80经由流体口87而逸出梢部82的加压流体上，以帮助雾化和构形喷涂模式。在示出的实施例中，口52A包括6个通过基部88的气路94A-94F。气路94A-94F是气体出口，如上参考图2和3所述。气路94A-94C位于与气路94D-94F相对的梢部82处。气路94A-94F例如可以被取向成以各种角度引导气流撞击在来自于流体口87的流体上，从而改进构形和/或雾化。虽然描述的实施例示出了6个分开的气路，但是具有更多或更少的气路的实施例也是可能的。
口52B包括穿过基部88的气路96A-96C。与气路94A-94F类似，气路96A-96F是气体出口。在图5中可以看到气路96D-96F，但是在图4中其被防护凸缘100A遮挡。气路96A-96C位于防护凸缘100B的基部处，同时气路96D-96F位于防护凸缘100A的基部处。与气路94A-94F类似，气路96A-96F可以被取向成以各个角度引导气流撞击在来自于流体口87的流体上，从而改进流体构形和/或雾化。在描述的实施例中，口52A构形喷涂模式，同时口52B雾化流体。在其他实施例中，口52A和52B的作用可以被转换，并且/或口52A和52B的任意组合可执行构形和/或雾化作用。
梢部82将流体口87支撑在背弧面上，从而流体口87相对于梢部组件表面98凸出。相对于头组件表面98凸出的梢部82允许改进流体控制并且相对于凹陷的梢部减少污染。防护部90包括防护凸缘100A和100B以及防护塔102。防护凸缘100A和100B出于操作者的安全考虑从头组件平面98向外延伸。在描述的实施例中，防护凸缘100A位于与防护凸缘100B直接相对的梢部82处，如在下文中参考图6更加详细地说明。防护凸缘100A和100B可以是，在静电喷枪12可能跌落的情况下，防止梢部82、基部88和梢部组件表面98受到破坏的震动吸收元件。
防护塔102是大致圆柱形套筒，当喷嘴梢组件34在枪筒30上被固定到位时，该套筒围绕电极54的除了远端之外的所有部分。防护塔102暴露电极54的远端处的0.045英寸(1.143mm)以经由电晕电流而电离雾化流体。防护塔102控制用于雾化流体的电晕放电的源。在描述的实施例中，防护塔102相对于梢部82和防护凸缘100A和100B被非对称地定位，并且部分地与防护凸缘100B重叠。诸如梢部82的凸出的梢部与凹陷的梢部相比不易于被污染，并且诸如电极54的单一的非对称设置的电极与多电极系统相比在电离流体离子方面更加有效率。然而，如果接地物体靠近气盖84使得梢部82位于电极54和接地物体之间，则凸出的喷嘴梢口87能够引起增加的放电能量。一些喷枪通过将多电极定位在喷嘴梢周围而避免高能量放电，从而电极总是位于喷嘴梢和接地物体之间，但是类似的电极的排斥特性也妨碍从流体口87逸出的喷漆的有效带电。防护塔102通过使得电晕放电位置从电极54凸出并且随着任意一个接地物体靠近时将该电晕放电位置保持为远离喷嘴梢82，从而来防止高能量放电，并且不负面地影响电离效果。
图6是喷嘴梢组件34的正面图，其示出了梢部82(具有流体口87)，基部88(具有口52A和52B)以及防护部90(具有防护塔102，以及分别具有较宽基部106和楔形部108的防护凸缘100A和100B)。图6分别示出了防护凸缘100A和100B的角度位置FA和FB，以及防护塔102的角度位置T。角度位置FA和FB相对于公用的0°参考线分别偏置ΘA和ΘB(如图所示)。角度位置T相对于0°参考线偏置ΘT。在描述的实施例中，|ΘA|＝|ΘB|＝90°，从而防护凸缘100A在直接与防护凸缘100B相对的梢部82处。实验测试已经示出：防护凸缘100A和100B的所述位置防止电极54至梢部82的电弧放电。在其他实施例中，防护凸缘100A和100B可以被偏置不同的角度(即，|ΘA|≠|ΘB|)，或者可被偏置相同的量，但是不直接彼此相对(即，|ΘA|＝|ΘB|≠90°)。角度位置T相对于0°参考线偏置ΘT，并且因此相对于防护凸缘100B的角度位置FB偏置ΘTF，从而ΘT＝ΘFB-ΘTF。在一些实施例中，ΘTF可以例如位于32°至42°之间。更一般地，防护塔102和电极54违反喷嘴梢组件34的180°的轴向对称。
如上参考图4所示，梢部82相对于头组件表面98凸出以减少流体口87的污染，并且提高喷涂效率。电极54与成对的对称电极相比以更大的效率电离来自于流体口87的雾化流体。防护凸缘100A和100B以及防护塔102协作以防止电极54和梢部82之间的电弧放电，否则由于电极54和梢部82的凸出位置的非对称位置可能产生该电弧放电。
虽然已经参考优选的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将意识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对形式和细节进行修改。

Claims (19)

1.一种静电喷枪，包括：
枪筒；
枪把手，所述枪把手被固定到所述枪筒；以及
喷嘴梢组件，所述喷嘴梢组件被固定到所述枪筒，所述喷嘴梢组件包括：
梢部组件表面；
梢部，所述头部被设置在梢部组件表面上；
电极，所述电极从所述梢部组件表面垂直地延伸；
防护塔，所述防护塔从所述梢部组件表面垂直地延伸，并且绕
所述电极设置成圆柱状。
2.根据权利要求1所述的静电喷枪，其中，所述喷嘴梢组件包括：
基部，所述基部被连接到所述枪筒的第二端和所述电极，
防护部，所述防护部被连接到所述基部，并且包括所述梢部组件表面和所述防护塔；以及
梢部，该梢部通过所述基部保持成抵靠细长的枪筒，并且包括所述喷嘴梢。
3.根据权利要求2所述的静电喷枪，其中，所述喷嘴梢组件还包括：保持环，所述保持环被设置成将所述防护部和所述基部固定到细长的枪筒。
4.根据权利要求2所述的静电喷枪，其中，所述防护塔是所述防护部的大致圆柱形部分，该大致圆柱形部分围绕所述电极除其远端之外的所有部分。
5.根据权利要求4所述的静电喷枪，其中，所述远端包括所述电极的小于0.05英寸(1.25mm)的部分。
6.根据权利要求1所述的静电喷枪，其中，所述喷嘴梢组件还包括第一防护凸缘和第二防护凸缘，所述第一防护凸缘和第二防护凸缘分别位于所述梢部的相对的两侧并且延伸远离所述梢部组件表面。
7.根据权利要求6所述的静电喷枪，其中，所述电极和所述防护塔相对于所述梢部以及所述第一防护凸缘和第二防护凸缘非对称地设置。
8.根据权利要求7所述的静电喷枪，其中，所述防护塔被部分地构建到第一防护凸缘中。
9.根据权利要求7所述的静电喷枪，其中，所述防护塔被设置成相对于所述第一防护凸缘具有介于32°至42°之间的角偏量。
10.根据权利要求1所述的静电喷枪，其中，所述梢部相对于梢部组件表面凸出。
11.根据权利要求1所述的静电喷枪，还包括交流发电机和被设置成向所述电极提供电压的电源。
12.根据权利要求11所述的静电喷枪，还包括被设置成驱动交流发电机并且推动流体离开所述梢部的空气系统。
13.一种具有枪筒的静电喷枪的喷嘴梢组件，所述喷嘴梢组件包括：
基部，所述基部被构造为连接到枪筒；
电极，所述电极被嵌入在基部中并且延伸自所述基部；
防护部，所述防护部被连接到所述基部，并且包括梢部组件表面和防护塔，所述防护塔垂直于梢部组件表面延伸以部分地包围所述电极；以及
梢部，所述梢部被设置在所述基部中并且包括流体口。
14.根据权利要求13所述的喷嘴梢组件，其中，所述防护部还包括被设置在所述头部的相对的两侧的第一防护凸缘和第二防护凸缘。
15.根据权利要求14所述的喷嘴梢组件，其中，所述电极相对于流体口以及第一防护凸缘和第二防护凸缘非对称地设置。
16.根据权利要求14所述的喷嘴梢组件，其中，所述防护塔被设置成相对于所述第一防护凸缘具有介于32°至42°之间的角偏量。
17.根据权利要求13所述的喷嘴梢组件，其中，喷嘴梢组件还包括保护环，所述保持环用于将防护部和基部固定到静电喷枪的枪筒。
18.根据权利要求13所述的喷嘴梢组件，其中，所述基部和所述防护部一起包括带有气孔的气盖，所述气孔在流体口的前方引导来自于静电喷枪主体的气流。
19.根据权利要求18所述的喷嘴梢组件，其中，气盖包括多个气孔，所述多个气孔在流体口的前方引导来自于静电喷枪主体的气流。
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