CN106311501A - 用于容器的密相粉末涂覆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于容器的密相粉末涂覆系统。密相粉末涂覆系统包括粉末供应部、密相泵、喷枪和可用于在输送粉末到喷枪或将粉末循环回到粉末供应部之间选择的转换阀。转换阀可包括两个气动致动的阀构件。在一个实施方式中，粉末喷枪将粉末涂覆材料涂敷到管状容器的内表面。还给出喷射喷嘴的构思，其具有带有锥形偏转器的喷嘴本体。喷射喷嘴提供在喷射喷嘴出口孔和偏转器表面之间的不间断的流动。偏转器可与喷嘴本体整体地机加工以提供一件式喷射喷嘴。

Description

用于容器的密相粉末涂覆系统

分案申请说明

本申请是申请日是2012年4月25日、发明名称是“用于容器的密相粉末涂覆系统”、申请号是201280031695.9的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及材料涂敷系统，例如但不限于粉末涂覆材料涂敷系统。更具体地，本发明涉及将粉末涂覆材料涂敷到例如管状容器的表面，诸如罐子的表面。

背景技术

材料涂敷系统用于将一种或多种材料以一层或多层涂敷到物体。通常示例是粉末涂覆系统，以及其它颗粒材料涂敷系统，比如在食品加工和化学工业中使用的系统。这些系统仅是用于将颗粒材料涂敷到物体且可使用本发明的很多种系统中的几个示例。

已知的用于粉末涂覆材料的供应系统通常涉及保持新的或“未经使用的”粉末的新鲜供应的容器，比如盒子或料斗。该粉末通常在料斗内流化，意味着空气被泵送到粉末中以产生几乎液体状的粉末床。流化的粉末通常为粉末空气比的富混合物。通常，回收的粉末喷溅物经由筛子布置返回到供应部。可以使用文丘里泵将粉末通过抽吸管路或管从料斗抽到供给软管，并随后在正压下通过软管将粉末推到喷枪。

存在两种通常已知类型的干颗粒材料传送过程，本文称为稀相和密相。稀相系统利用大量空气来将材料从供应部通过一个或多个软管推到喷涂涂敷器。在粉末涂覆系统中使用的一种常见的泵设计是将大量空气以较高速度引入到粉末流中的文丘里泵。为了实现足够的粉末流速(例如磅/分钟或磅/小时)，构成流路的部件必须足够大以容纳具有这种高的空气材料比的流(换句话说，贫乏流)，否则可能出现明显的背压及其它有害作用。

另一方面，密相系统的特征在于高的材料空气比(换句话说，富流)。密相泵在2004年7月16日递交的题为“用于传送粉末材料的工艺和设备(PROCESS AND EQUIPMENT FORTHE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL)”的待审美国专利申请10/501,693中描述，该专利申请的整个公开内容通过引用完全并入本文，且由本发明的受让人拥有。该泵总体上的特征在于部分地由气体可渗透构件限定的泵室。作为一个示例，诸如粉末涂覆材料的材料在一端通过重力和/或负压被抽吸到室内，并通过正的空气压力穿过相反端被推出室。该泵设计对于传送材料是非常有效的，部分地由于形成泵室的部分的气体可渗透构件的新颖布置。

密相粉末涂覆系统的一个示例也在2005年6月16日公布的美国专利申请公布2005/0126476 A1中描述，该专利申请的整个公开内容通过引用并入本文。该公开内容描述了密相泵以及包含喷枪、回收系统和控制系统的其它系统部件，其中的所有可以但不必在本文的示例性实施方式中使用。

许多已知的材料涂敷系统采用颗粒材料的静电充电以改进传送效率。通常与粉末涂覆材料一起使用的静电充电的一种形式是涉及产生粉末从中穿过的离子化电场的电晕充电。静电场通过与安装在静电喷枪中的充电电极相连的高压源产生。通常，这些电极直接地布置在粉末路径内、喷枪喷嘴内或者喷枪喷嘴的出口孔附近。

发明内容

在本文描述的本发明的一个或多个的示例性实施方式中，粉末涂覆系统可包括具有喷射喷嘴的粉末喷枪、密相泵、粉末涂覆材料的供应部和转换阀。一个实施方式中的转换阀提供能够中断到喷枪的粉末流的装置。在另一实施方式中，被转换离开喷枪的粉末可在闭合循环回路中流回到供应部。

在本文描述的本发明的一个或多个的另外示例性实施方式中，提供了具有第一和第二可选择的阀出口的转换阀。

在本文描述的本发明的一个或多个的另外示例性实施方式中，提供了用于可以例如喷涂管状容器的粉末涂覆系统的转换阀。

在本文描述的本发明的一个或多个的另外示例性实施方式中，提供了产生锥形喷涂模式的喷射喷嘴。

在该公开中还给出了示例性方法，包括但不限于用于喷涂管状容器的方法，这种方法的一个示例在所描述设备的使用中体现。

总之，本发明提供了一种用于从粉末喷枪喷射粉末涂覆材料的方法，所述粉末喷枪具有喷嘴，所述喷嘴带有喷嘴出口，所述方法包括：

打开通向泵室的入口粉末流动通路；

将粉末通过所述入口粉末流动通路抽吸到所述泵室中；

关闭所述入口粉末流动通路，并且打开出口粉末流动通路；

将粉末通过所述出口粉末流动通路推出所述泵室；

选择第一粉末流路或第二粉末流路，所述第一粉末流路与喷枪的粉末入口连通以允许从所述喷嘴出口的粉末的喷射来作为粉末喷射模式，并且所述第二粉末流路用于使粉末循环回到用于所述泵的粉末的供应部。

优选地，当所述两个粉末流路中的一个粉末流路被选择时，另一个粉末流路被阻塞。

优选地，所述方法包括以下步骤：将粉末涂覆材料喷射到管状容器的内表面，收集粉末喷溅物，并且将粉末喷溅物回收到所述粉末的供应部。

优选地，将粉末抽吸到所述泵室中的步骤通过对所述泵室施加抽吸来完成，并且将粉末推出所述泵室的步骤通过对所述泵室施加正压来完成。

本发明的这些及其它方面和优点将从鉴于附图的优选实施方式的以下描述而对本领域技术人员是明显的。

附图说明

图1是利用一个或多个本发明的粉末涂覆材料涂敷系统的实施方式的简化示意图；

图1A是可用于本发明的密相粉末泵的实施方式的简化示意图；

图2是喷枪和转换阀的示例性实施方式的透视图；

图3是图2实施方式的纵截面；

图4是图2中的转换阀的透视图；

图5是图4实施方式的分解透视图；

图6是沿图4的线6-6截取的转换阀的截面图；

图7在放松或未加压条件下示出的在转换阀中使用的控制机构之一的实施方式的截面放大；

图8是在加压或膨胀条件下图7的实施方式；

图9是显示了螺线管致动的滑阀组件的图4转换阀的侧视图；

图10是图2的喷枪使用的喷射喷嘴实施方式的透视图；

图11是图10的喷射喷嘴的部分纵截面透视图；

图12是图10的喷射喷嘴的纵截面；以及

图13是连接到喷枪杆的端部并包括电极保持器机构的图10的喷射喷嘴的纵截面。

具体实施方式

尽管在密相粉末涂覆系统的背景下在此给出各种实施方式，但是此处描述的某些方面和发明将在密相应用之外找到应用。例如，本文给出的转换阀的构思可用在稀相系统以及甚至不是粉末涂覆系统的系统中。本文描述的转换阀的实施方式本质上也是示例性的，存在实现本文描述的期望功能性的许多不同方式。而且尽管示出密相泵设计和其它系统部件的具体示例，但是本文的发明可用于许多种不同类型的密相泵、喷枪、料斗和供应部、回收系统、喷射喷嘴等等。而且，尽管本文的示例性实施方式公开了电晕型静电涂覆工艺，但是此处本发明也可用于非静电涂覆工艺以及摩擦充电涂覆工艺。此外，尽管在将粉末涂覆材料涂敷到罐子或管状容器的内表面的背景下给出示例性实施方式，但是本发明可用于涂覆工件的任何表面，内表面或外表面，以及用于通常不是筒状本体、罐子或管状容器的工件。

尽管此处特别参考本发明的设备和方法的各种具体形式和功能描述和示出了本发明，但是应理解，这种图示和解释预期在本质上是示例性的且不应在限制意义上解释。例如，本发明可用在将粉末涂覆材料涂敷到工件表面的任何材料涂敷系统中。所述表面不必为罐子表面，并且不必为内表面，而是可包括外表面、大体平面的、曲线的和其它的表面几何形状、端面等等。

“密相”指在颗粒流中存在的空气与在诸如供给料斗的供应部处流化材料所使用的空气量几乎相同。如此处使用的，“密相”和“高密度”用于传达气动传输系统中的材料流的低空气体积模式的同一思想，在该模式中，并非所有材料颗粒被在悬浮中携带。在这种密相系统中，材料被明显较少的空气体积沿流动通路推动，其中材料更多地以相互推动的塞子的特性沿通路流动，有点类似于作为活塞推将塞子动穿过通路。由于较小横截面的通路，该运动可在较低压力下实现。

相比之下，稀相流动系统为气动传输系统中的材料流动的一种模式，在该模式中，所有颗粒都在悬浮中携带。常规的稀相流动系统将大量空气引入流动流中以便从供应部泵送材料，并将材料在正压下推动到喷射涂敷装置。例如，最常见的粉末涂覆喷射系统采用文丘里泵来将流化粉末从供应部吸入泵。文丘里泵通过设计将大量空气加入到粉末流。通常，流动空气和雾化空气被加入到粉末，以在正压下推动粉末穿过供给软管和涂敷器装置。因此，在常规的粉末涂覆喷射系统中，粉末夹带在高速高体积的空气中，因此需要大直径的粉末通路以便达到可利用的粉末流速。

与具有约3至约6cfm的空气体积流速的常规稀相系统(比如，具有文丘里泵布置，例如)相比，本发明在用于密相系统中时例如可在约0.8至约1.1cfm下操作。因而，喷枪粉末入口的粉末输送速率可在每分钟约150至约300g的数量级。这些范围作为用于比较和对比密相和稀相系统的示例给出，且不对本文公开的本发明的使用形成任何限制。

密相与稀相流也可被认为是材料在空气流中的富浓度与贫乏浓度，从而材料-空气比在密相系统中更高。换句话说，与稀相流相比，在密相系统中，每单位时间相同量的材料经过较少面积的(例如管的)截面。例如，在本发明的某些实施方式中，粉末供给管的横截面积约为常规文丘里型系统的供给管的面积的四分之一。由此对于每单位时间的可比的材料流量，与常规稀相系统相比，该材料在空气流中更致密约4倍。

尽管本文描述的实施方式在用于粉末涂覆材料涂敷系统的密相输送系统的背景下给出，但是本领域技术人员将理解，本发明可用于许多不同的干颗粒材料涂敷系统，包括但不以任何方式局限于：轮胎上的滑石、比如用于尿布的超吸收剂、与食品相关的材料比如面粉、糖、盐等等、干燥剂、脱模剂和药物。这些示例预期示出但不限于本发明的用于向物体进行颗粒材料的密相涂敷的宽广应用。所选的材料涂敷系统的具体设计和操作不对本发明提供限制，除非和除了本文另外明确提到之外。

尽管本发明的各种发明方面、概念和特征可在本文在示例性实施方式中以组合方式实现来描述和示出，但是在许多可替代实施方式中，可单独地或者以其各种组合和子组合来使用这些各种方面、概念和特征。除非本发明明确排除，否则所有这样的组合和子组合预期在本发明的范围内。此外，尽管关于本发明的各种方面、概念和特征的各种可替代的实施方式，比如可替代的材料、结构、配置、方法、电路、装置和部件、软件、硬件、控制逻辑、关于形式、配合和功能的替代等等，可在本文进行描述，但是这种描述预期不是可利用的替代实施方式的完全或详尽列举，不管是目前已知的或以后开发的。本领域技术人员可容易将本发明方面、概念或特征中的一个或多个应用到另外的实施方式中并在本发明的范围内使用，即使这些实施方式在本文没有明确公开。另外，即使本发明的某些特征、概念或方面可在本文作为优选布置或方法进行描述，但是这种描述预期没有表明这种特征是需要的或必须的，除非明确如此陈述。此外，示例性或代表性的值和范围可被包括以辅助理解本公开，但是，这种值和范围不应在限制的意义上解释且预期是关键值或范围，只要如此明确陈述。而且，尽管各种方面、特征和概念可在本文被明确识别为是独创的或形成本发明的一部分，但是预期这些识别是不排他的，而是可为在本文充分描述的发明方面、概念和特征，而没有被明确识别为这样或具体发明的一部分，本发明更确切地在所附权利要求中阐述。示例性方法或工艺的描述不限于包括在所有情形中需要的所有步骤，也不是给出步骤以根据需要或必须解释，除非明确如此陈述。

参考图1，以数字10总体上指示示例性的粉末涂覆系统。系统10的设计就使用在当今使用的粉末涂覆系统中发现的基本功能性而言可为常规的，或者可包括较少的功能性或更多的功能性，这取决于所设计的具体系统10。系统10的总的操作和设计基于被喷射的产品类型、运行速度、涂覆材料类型等是任选的。但是总体上，典型的粉末涂覆系统10将包括涂覆管路或机器12，涂覆管路或机器12还可以包括喷溅物收集系统14，例如，由虚线框表示的任选的喷射房14，以及喷溅物收集布置16，比如使用抽吸将粉末喷溅物吸到回收管道或管18或其它传输装置内的护罩或其它结构。

一个或多个喷枪20用于将粉末涂覆材料M喷涂到工件W的表面S上。典型地，工件通过输送机或其它推进器系统C提供到喷枪20。举例来说，系统C可包括部分地用于将工件加载到可旋转轮(一次或许8个或10个)的输送机类型的装置。容器可例如通过真空吸盘保持且被旋转以进行涂覆操作。随着轮旋转，喷枪进出每一个容器以进行涂覆操作。可以使用许多其它方式来输送容器并将容器提供到喷枪以进行涂覆。每一个喷枪，更特别地，喷射喷嘴(200)和喷枪本体的向前部分，比如延伸部(60)的向前部分典型地被平移或前进到容器的内部容积内，以进行喷涂操作。喷射可在喷射喷嘴移动到容器内、从容器撤出或两者的同时发生。本领域技术人员熟悉将罐子、容器和其它工件提供到喷枪以进行涂覆操作的许多不同方式，并且任何数量的这些技术可用于本发明。在本公开中，示例性的工件可为例如筒状罐子，并且更具体地，为可以任选地在一端以容器端部E封闭的管状容器。端部E可与容器本体、诸如与单体式罐子整体地形成，或者容器可为两件式或三件式容器，具有与之焊接或以其它方式与之相连的端部，如本领域众所周知的。在粉末涂覆系统中，当具体地在静电涂敷工艺中使用可燃涂层时，通常设有火灾探测系统。

例如喷雾罐的管状容器的特征在于相当小的直径，例如在约1英寸至3英寸的范围内的直径，但是长度在约4英寸至12英寸的范围内。然而，这些尺寸示例并不旨在对本文公开的本发明的使用进行任何限制。这些窄长的本体难以均匀地涂覆内表面，特别是利用文丘里型喷射系统。这是因为高速度粉末和空气体积产生相当大的回吹。文丘里系统也难以快速地开启和关闭。因此，可能存在相当多的喷溅物而且还有低的传送效率。

示例性实施方式中的系统10优选地但不必为密相系统。密相系统以较低的粉末速度和较少的空气体积为特征。因此，通过使用密相输送，能够改进传送效率。也已经发现，通过使用密相输送，能够提供快速操作以打开和关闭通往喷枪的粉末流而不必中断粉末泵的操作的切换功能。较快的切换时间允许较少的喷溅物和较高的生产量。相比之下，文丘里型稀相系统由于高的粉末速度和高的空气体积而是难以切换的。基于文丘里的系统典型地利用真空源来中断喷枪喷嘴的粉末流动，但是由于空气的量和速度大，响应时间往往是慢的。因此，文丘里泵典型地必须靠近喷枪，例如约4至6英尺远。基于文丘里的系统的其它缺陷还在于，由于文丘里泵通过使用高速空气来操作以从料斗抽吸粉末，需要在供应料斗和泵之间的软管延伸较短。这些系统因此以需要使用比在供给中心后面的主供给料斗更靠近喷枪定位的附属料斗为特征。

另一方面，密相泵可靠近供给中心定位，但是可在长的软管延伸长度上将密相粉末精确地泵送到喷枪，例如，六英尺。这可具有例如方便设备布局的益处，在该布局中，供给中心能够相对于罐子涂覆管路方便地定位。

在粉末涂覆材料涂敷工业中，常见的是将粉末涂敷器称作粉末喷枪，且关于本文的示例性实施方式，将可互换地使用术语涂敷器和枪。然而，预期本发明可适用于除粉末喷枪之外的材料涂覆装置，且因此可使用更概括的术语涂敷器来传达本发明在除粉末涂覆材料涂敷系统之外的许多材料涂敷系统中使用的思想。本发明的某些方面可适用于静电喷枪以及非静电喷枪。本发明也不受与词语“喷射”相关的功能性限制。尽管本发明尤其适合于粉末喷射应用，但是本文公开的泵构思和方法可用于仅喷射之外的其它材料涂敷技术，不管这种技术被称为分配、排出、涂敷或可用于描述具体类型的材料涂敷装置的其它术语。

举例来说，本文公开的转换阀构思将允许将转换阀本身用作分配设备。例如，转换阀的输出可用作注料量表(shot meter)或涂敷器，或者可以可替代地用于在涂敷工艺期间分配较大的量。

喷枪20将通过相关联的喷枪粉末供给或供应软管24从供给中心22接收粉末。术语“供给中心”在此用于指适合用于本发明的任何颗粒材料源，如众所周知或以后开发的颗粒材料源。供给中心22可包括供应料斗25，该供应料斗25可用作粉末涂覆材料的主要源，其中粉末在被泵送到喷枪20之前被流化。粉末涂覆材料M可为未经使用的粉末，指之前没有喷射，或者可为被回收的回收粉末喷溅物。未经使用的粉末可被从袋子手动地或使用传送泵25a自动地加入到供应料斗，以将粉末从批量供应部25b，比如新粉末箱，传送到供应料斗25。

在该示例中，喷枪20可为自动喷枪，指枪被电气地或气动地打开和关闭以进行涂覆操作，与手动地触发有区别。然而，本领域技术人员将容易理解，本公开的某些独特方面，例如，喷射喷嘴，可以与手动喷枪一起使用。

自动枪20通常安装在为涂覆管路12的一部分的支撑件上。枪支撑件(未显示)可为简单的固定结构，或者可为可移动结构，比如能够在喷射操作期间使枪上下移动的振荡器，或者可将枪移动到收集护罩16内以及移出护罩16以将喷射喷嘴平移到容器内部以及移出容器内部的枪推进器或往复运动机构，或者其组合。工件也可在涂覆操作期间被旋转。

护罩16设计成容纳粉末喷溅物，通常由容纳或夹杂空气流来容纳。经由护罩16吸入的该空气流可通过粉末喷溅物收回或回收系统26实现。回收系统26从护罩16吸引具有夹带粉末喷溅物的空气，诸如，例如过管道18。示例性回收系统26包括将夹带在容纳空气中的大部分粉末喷溅物从护罩26移除的旋风分离器28。在某些系统中，粉末喷溅物经由返回管路32从旋风出口30返回到供给中心22。传送泵34可用于在需要时将旋风出口拉动回收的粉末。在该示例中，传送泵34将回收的粉末喷溅物泵送到任选的筛子36，该筛子36随后将回收的粉末返回到供应料斗25。在其它系统中，粉末喷溅物可被倾倒或以其它方式回收到分离的接收器或料斗。筛子36通常也用于从批量供应部25b筛选未经使用的粉末。

为每一个喷枪20设置了密相泵38。泵的设计和操作可为上述应用中描述的或者可从本领域技术人员众所周知的不同的可利用的高密度泵设计中选择。密相对用于涂覆上面提到的管状容器的涂覆管路是优选的。每一个泵38经由泵粉末入口软管39从供应料斗25吸取粉末。

参考图1A，其中示意性地示出了诸如可用于本发明的密相泵的一个示例。每一个泵可包括一个或多个气体多孔中空缸体40，每一个缸体40用作在压力室42中围起的泵室40a。正压P⁺和负压或抽吸P^-通过各自的控制阀44和46交替地施加到压力室42。粉末入口阀48在抽吸时间期间被打开，以使来自供应料斗25的粉末经由泵入口软管39被吸入泵室40a内，此后入口阀48关闭，出口阀50打开，且加压气体比如空气被施加到压力室42并将粉末从泵室40a推出到喷枪供应软管24。可从上述公布及其它资料中获得关于合适的高密度泵设计和操作的更完整描述，但是刚描述的对泵室交替抽吸和加压以利用非常低量地加入的空气来泵送粉末的基本操作对大多数高密度泵是常见的。

控制系统(未显示)通常与涂覆系统10一起使用且可为常规的控制系统结构，比如基于可编程处理器的系统或其它合适的控制电路。众所周知的控制系统执行各种控制功能和算法，通常通过使用可编程逻辑和程序例程，其在图1中总体表示为包括但不必限于供给中心22控制(例如，涉及料斗和筛子的控制以及泵操作控制，比如对于阀44、46、48和50)、喷枪20操作控制、枪位置控制(比如，例如在使用时用于往复运动机构/枪推进器的控制功能)、粉末回收系统26控制(例如，用于旋风分离器、过滤器后鼓风机等等的控制功能)、输送机C控制和材料涂敷参数控制(比如，例如粉末流速、涂敷的膜厚度、静电或非静电涂敷等)。可以利用常规控制系统理论、设计和编程。举例来说，可利用网关控制系统来执行喷枪、转换阀和泵控制，该网关控制系统与用于例如比如图1中的总涂覆系统的基于PLC的控制系统对接。用以与PLC型系统对接的合适的网关控制的示例例如是从俄亥俄的韦斯特莱克的Nordson Corporation购得的模型iControl^TM系统。但是这仅是可用于执行本发明的许多商业可用的控制系统的一个示例，且控制系统可为对具体应用新设计的。

参考图2，示出根据本发明的自动喷枪20和转换阀100的示例性实施方式。同一实施方式在图3的纵截面中示出。

喷射涂敷器20包括封闭涂敷器部件的大部分的主壳体52。壳体52具有粉末入口端54和敞开出口端56。粉末管58基本上延伸穿过壳体52。粉末管58形成从其入口端54到几乎出口端56的直的且未中断的粉末路径。粉末管58优选地为单件管道件，以使会捕获粉末的接头最小化。这使得易于从内部清洁和净化涂敷器20。杆或延伸部60连接到主壳体的出口端56。杆60可具有取决于总的涂覆系统的可选择的长度，包括工件W的几何结构和护罩16的外侧到工件之间的距离。以这种方式，主壳体52和转换阀100不需要暴露于大量粉末喷溅物。与可为约14英寸的主壳体52相比，典型的杆60长度可为约10、12或14英寸。但是对于具体喷射机器，根据影响决定杆60延伸多长的罐子深度、护罩尺寸和其它因素，也可以使用较长的杆60长度。因此在设计涂覆系统10时，杆60与主壳体52相比通常为细长的且允许较大的柔韧性。杆60例如可通过推入配合或摩擦配合连接而连接到主壳体52。

安装布置62位于主壳体52的后端，其可用于将喷枪20支撑在框架、枪推进器或本领域熟知的其它合适结构的支撑杆62a上。在该示例中，安装布置62可实现为能够利用手动调节旋钮64紧固和放松的夹具。安装布置62还可包括与喷枪20的后端相连的托架66。转换阀支撑臂或凸缘68延伸或附接到托架66以支撑转换阀100。

粉末管58的粉末入口端部还用作喷枪20的粉末入口并且包括入口端管连接器70，该入口端管连接器70接收并保持转换阀连接器72的具有管状端部72a的一端。诸如O型环的密封件74，例如，可以用于提供在连接器管状端部72a和粉末管连接器端部70之间的流体紧密连接。管连接器70可包括保持机构76，以有助于将管状端部72a夹紧和保持在管连接器70内。保持机构76可通过将管状端部72a推入管连接器70内且还有释放构件78内而被推压致动，释放构件78可被推致动以释放保持机构使得管状延伸部可易于从管连接器70退回。例如，这将允许易于将转换阀100从喷枪20的后端移除。

以这种方式，转换阀100具有进入喷枪20的后端或粉末入口端54内的流体紧密和直接流体流路。

主壳体52可支撑接收来自输入电连接器82的低压电输入的内部电压倍增器80。电压倍增器80用于在喷枪的喷嘴端处对电极尖端84提供高电压以离子化在粉末喷射模式区域中的空气，以便对粉末颗粒进行静电充电，如在电晕充电领域中众所周知的。例如，电极尖端84通过任何合适的布置比如高压电缆或电极86电连接到倍增器80的高压输出端。电极86可通过任何合适的装置比如多脚架88支撑在杆60内，如本领域众所周知的。

杆60包括支撑电极布置并允许粉末从粉末管出口端58a的出口端流动到喷射喷嘴200的中空壳体90。喷射喷嘴200可螺纹地压配合或以其它方式附接到杆60的远端。喷射喷嘴将在下面在本文中进一步描述，但是包括用于产生锥形粉末喷射模式的整体式锥形偏转器202。喷射喷嘴200支撑电极尖端84。

作为对转换阀100的介绍，且参考图1和图3，转换阀构思在功能上提供了转换阀粉末入口102、第一可选择的转换阀粉末出口104和第二可选择的转换阀粉末出口106。“可选择的”指被泵送到转换阀100的粉末涂覆材料科可以选择性地被发送到喷枪粉末入口或绕过喷枪而返回到供给中心22。选择可以根据需要在控制系统的控制下手动地或自动地执行。因此，转换阀100提供与喷枪粉末入口流体连通的第一可选择的粉末流路108，以及向后与粉末中心22流体连通的第二可选择的粉末流路110。当转换阀100被操作以将粉末涂覆材料向后连通到粉末中心22时，优选地，到喷枪的第一可选择的粉末流路108被阻挡或阻碍，且当转换阀100被操作以将粉末涂覆材料连通到喷枪时，优选地，到供给中心22的第二可选择的粉末流路110被阻挡或阻碍。

在第一操作模式中，转换阀100简单地提供从粉末入口102至通往相关的喷枪20的第一可选择的转换阀粉末出口104的第一粉末路径108。在第二操作模式中，转换阀100阻止粉末流动到喷枪，并将粉末流转换到从粉末入口102至通往供给中心22的第二可选择的转换阀粉末出口106的第二粉末流路110。如从图1中最佳地理解的，转换阀100的该第二操作模式因此提供了粉末涂覆材料从泵38穿过阀100并且穿过返回软管112到供给中心22的闭合循环回路。以这种方式，当系统完成工件的涂覆时，可通过将转换阀100切换到将粉末涂覆材料循环回到供给中心22的第二操作模式来快速地中断粉末喷射。这允许在不必关闭泵38或为泵提供辅助出口(例如，通过使用真空来重定向粉末流或中断泵操作，如使用文丘里泵时的情况)的情况下停止涂覆操作。转换阀因此关于涂覆操作的开始和停止具有更快速的响应时间。

如下进一步描述的，在任意时间点选择使用哪一个转换阀粉末出口可利用第一和第二转换器控制阀114和116来控制。

举例来说，假定运行速度为120个罐子/分钟，或者0.5秒的每个罐子循环时间。喷射时间可在约100至150微秒的范围内，循环时间的平衡时间是停止时间。对于文丘里型系统，难以立即停止高速的粉末流和空气体积，且因此存在更多喷溅物以及对于传送到工件的粉末量的较少控制。该缓慢停止还消耗半秒循环时间的更多平衡时间。但是转换阀100可具有约30微秒或更少的响应时间并提供非常精确的粉末停止，如果需要，这允许更大的生产率，因为系统不必每个罐子使用足足半秒循环时间。更精确开和关的粉末流也提供了更好的涂覆均匀性和较少的喷溅物。

将循环回路称为闭合的是因为不需要为了使粉末循环回到供给中心22而增加空气或对粉末流增压。在转换阀100的第一操作模式中将粉末输送到转换阀100的入口和喷枪20的入口的相同泵压力足以在闭合粉末流路内将粉末流返回到供给中心22。从而在转换阀100的第二操作模式中实现了连续的循环粉末流动。

在图1的示例中，回到供给中心22的粉末流路包括粉末首先到达筛子36且随后往回进入供应料斗25内。可替代地，转换的粉末流可绕过筛子并直接地返回到供应料斗25。

参考图4-6，示出转换阀100的实施方式。在示例性实施方式中，转换阀包括用于在穿过阀体101的两个可用粉末流路之间选择的两个控制机构114、116。转换阀可以可替代地设计成容纳多于两个可选择的粉末流路和输出。转换阀100还可设计有两个或更多个粉末输入。

图4和5中的控制机构114、116在本质上为气动致动的阀构件118、120，且在该示例中可为基于螺线管致动的、气动地驱动的滑阀组件122的控制信号而自动地致动的。示例性的螺线管和滑阀组件122为可购于SMC公司的五口/四通阀型号，产品号SY3140-5M。控制机构114、116和用于控制机构的致动器122的类型可选自本领域众所周知的许多不同选择。例如，代替滑阀122，阀构件118、120可通过来自除滑阀之外的致动器的气动输入来控制且甚至可手动地致动。作为另一示例，代替气动致动的阀构件118、120，可通过诸如门或塞子或球或针阀的其它机械装置来打开和关闭粉末流路108和110。由于快速的响应时间以及另外地阀构件118、120处于闭合位置时具有小容积的死区空间，该示例性实施方式在许多应用中有吸引力。

滑阀122安装在帽构件124上，帽构件124利用螺栓126或其它合适装置安装在阀体101上。阀体101中机加工有两个压力腔128、130，每一个封闭地接收阀构件118、120中相应的一个。每一个阀构件118、120可为具有压缩在帽124和阀体101之间的密封凸缘132的单端囊状物的形式(参见图7)。使用这些囊状物提供非常高的循环寿命以及快速的切换时间，因为例如滑阀122可以被迅速致动。每一个阀构件118、120还包括内部压力容积134，加压空气可通过滑阀122的操作被引入内部压力容器134。图7示出阀构件118处于未加压或放松状态，而图8显示阀构件118处于加压或膨胀状态。在放松状态，粉末入口102打开，并且第一可选择的粉末出口104打开。入口102和出口104因此流体连通，并提供通过阀体101的第一粉末流路108以允许粉末流动到喷枪入口54。当加压空气被施加到压力容器134时，囊状物膨胀并通过关闭粉末入口102和第一可选择的粉末出口104而阻挡或阻碍粉末流路108。第二阀构件120被以类似方式控制，因此不需要重复描述。注意，当粉末流路108、110中任一个打开时，另一个关闭。这确保在经由第二可选择的粉末出口106使用循环回路时喷枪完全关闭，且确保在使用第一可选择的粉末出口104时所用粉末流到喷枪20。滑阀122被简单地致动以允许加压空气穿过帽124中的合适空气通道(未显示)到达第一阀构件118以进行喷射或涂覆操作模式，或者到达第二阀构件120以将粉末输送回到供给中心22。可以使用螺线管阀136以允许对滑阀122的操作进行电气控制，或者可通过气动或通过任何其它合适装置来致动滑阀122。滑阀122可以简单地包括在两个位置之间滑动的卷筒，其中在第一位置，加压空气被输送到第一阀构件118，而在第二位置，加压空气被输送到第二阀构件120。一个或多个消声器138可以任选地用于减少在滑阀122操作期间的噪音。

为了降低总重量，转换阀100可例如由塑料材料制成，比如模制的或机加工的Tyvar^TM，且囊状物118、120可由橡胶或任何其它合适的柔性材料制成。

参考图9，用于操作阀构件118、120的加压空气经由软管连接器140提供到帽124内。

再次参考图6，在连接器口144中设置了粉末软管连接器142且该粉末软管连接器142可用于将转换阀第二可选择的粉末出口106连接到返回软管112(图1)，以使当转换阀100在第二操作模式(阀118关闭且阀120打开)时穿过转换阀100的第二粉末流路110与往回到供给中心22的循环回路或返回粉末流路的部分流体连通并形成该部分。阀连接器72用于提供第一可选择的粉末出口104和延伸穿过主枪壳体52的粉末管58之间的流体连通(经由上述的连接器70、74机构)。这允许当转换阀100在第一操作模式(阀118打开且阀120关闭)时穿过转换阀100的第一粉末流路108与到喷枪20的粉末流路的部分流体连通并形成该部分。因此，转换阀100形成从供应料斗25穿过泵38、穿过转换阀100的第一粉末流路108进入喷枪20的粉末管58以及离开喷射喷嘴200的粉末流路部分。阀连接器72可包括螺纹端72b以将连接器72螺纹地安装在阀体101的螺纹口中(图6)。该螺纹连接有利于使用将在下面描述的任选雾化空气输入。

仍参考图6，粉末软管连接器146被设置成从泵38连接到供应软管24(图1)。该粉末入口连接器146可安装在形成在阀体101中的粉末入口端口148中。

在某些应用中，可能希望在粉末穿过喷嘴200被喷射之前将雾化空气加入到密相粉末。在此处示出的实施方式中且参考图7，可提供任选的空气塞子150，其包括松弛地插入阀连接器72内的管端152，从而形成转换阀第一可选择的粉末出口104和喷枪20的粉末入口之间的粉末流路的一部分。空气塞子150包括与通向加压空气入口连接器156的在阀体101中的空气通路155流体连通的空气凹槽154。当经由空气连接器156提供雾化空气时，空气进入空气塞子管152外表面和阀连接器72的内表面之间的间隙。该雾化空气可因此在粉末到达喷枪粉末入口之前进入粉末流动流。诸如O型环的密封件158可用于在执行涂覆操作但不使用雾化空气时防止粉末进入雾化空气通路并且也防止流出第一可选择的粉末出口104的粉末流上的背压。雾化空气可由当喷枪被触发以操作时触发的分离的阀或其它控制装置(未显示)控制，然而，在某些应用中，还期望具有独立于控制构件118、120的定时的雾化空气控制，并且还期望具有可调节的空气流以在控制在喷射喷嘴200处产生的粉末喷射模式时增加更大的灵活性。

在另一替代中，雾化空气可在喷枪本体内的且甚至在喷射喷嘴附近或喷射喷嘴处的的位置输入到粉末流路。

接下来参考图10-13，示出喷射喷嘴200的实施方式。该喷射喷嘴非常适合于密相粉末喷射，但是也可用于稀相粉末喷射，且在任一情形中，用于静电和非静电涂敷工艺。示例性实施方式示出静电形式。

参考图10和11，喷射喷嘴200包括圆锥形偏转器202。在此处的示例性实施方式中，偏转器202由喷嘴本体204整体机加工成，但是这样不是必须的。可使用附接到喷嘴本体的偏转器，例如。

偏转器202在其提供可为截头锥形且使离开喷嘴本体204的粉末向外膨胀成圆锥形模式的偏转器表面206的意义上是锥形的。尽管示例性实施方式显示截头锥形偏转器表面206，但是这在所有情形中可能不是必须的且偏转器表面206可具有除截头锥形之外的其它轮廓、形状和几何结构。

喷嘴本体204可包括在与偏转器202相反的后端处的螺纹延伸部208，该螺纹延伸部208允许喷射喷嘴200附接到杆60的外侧远端。图13示出与杆60的阴性螺纹部分210的该示例性螺纹连接，然而，可以可替代地使用推配合或其它连接类型。

喷嘴本体204包括限定内部容积或腔214的中空第一端或孔212。在粉末入口70处进入喷枪20的粉末涂覆材料流过壳体52中的粉末管58、穿过杆60并进入喷嘴本体腔214内。

在进入喷嘴本体204的接近半程在孔212的向前端216处，形成有延伸到喷嘴本体204的出口端220的一系列粉末流动通路218。通路218优选地但不必围绕喷嘴本体204均匀地周向地间隔开，如图10中最佳显示的。通路218的数量及其直径和形状将取决于产生的喷射模式类型，该喷射模式类型又取决于被喷射的工件的类型。已经发现对于管状容器和其它罐状容器，对于密相涂敷来说较大数量的通路是优选的，因为这有助于减慢粉末速度并提供更扩散的粉末流以形成喷射模式。在该实施方式中，使用12个粉末流动通路218，但是在某些应用中可以使用更多或更少的粉末流动通路。通常，通路218的总的横截面积应等于或大于通路218上游的流动通路的横截面。这避免了如果通路218的尺寸或数量太小则可能发生的背压。

每一个粉末流动通路218形成穿过喷嘴本体的分立流路，且每一个以角度α向外成锥形以便形成锥形喷射模式。粉末将冲击可能以角度β形成的截头锥形表面216。α和β的典型值可分别在约3°至约7°以及约20°至约90°的范围内，但是使用的实际值将取决于期望的喷射模式的性质。

如图11和13最佳示出的，在喷嘴本体204的中心处可形成中心孔222。该孔可用于插入支撑电极226的电极保持器224。电极226经由高压电缆86与电压倍增器80(图3)的输出电连通。电极的远端为上述的电极尖端84(图3)且可延伸穿过圆锥形偏转器202中的开口228以便略微突出超过偏转器的前部面230。电极尖端84延伸超出前部面230的距离将取决于喷射模式的形状和可影响对粉末颗粒进行静电充电的能力的其它因素，如本领域已知的。

电极保持器224包括优选地紧密配合在中心孔222中且也可以设置有诸如O型环的密封件231以防止粉末向后流入喷嘴本体204内的向前部分224a。这也确保进入内部腔214的粉末经由粉末流动通路218流出喷嘴。

进一步提到，前部偏转器面230也可以形成为具有并非平坦的形状，后者也可根据需要使用。典型地，尽管其将不是凹形的，而相反地凸形的或平坦的。前部面230可以在约5°至约20°的近似范围内的角度θ形成，尽管可以使用其它角度。

为了形成整体式偏转器202，凹槽232可被铣出至露出流动通路218的深度，从而形成多个出口孔道234。铣削操作以角度β和选择的宽度λ执行。来自喷枪粉末管58的粉末流进入喷嘴本体腔214，并且被分配到可围绕喷嘴的中心线以径向模式定向的多个粉末流路218内。随着粉末穿过各自的孔道234离开每一个流路218，粉末冲击喷嘴偏转器202的截头锥形面206。该方向改变以机械方式将粉末形成为圆锥形扇模式，且将粉末流引导到工件的内壁。与圆锥形面206的冲击还有助于打破由各自的粉末流路218产生的粉末“指状物”，从而产生粉末涂覆材料的更均匀分布。模式的尺寸和形状可通过改变圆锥形面的角度α和狭槽宽度λ来改变。

当形成凹槽232时，喷嘴本体204的端面236上也形成有径向地间隔开的多个孔道234。因此喷嘴200由单一材料块机加工制成，所以圆锥形偏转器202经由为端面236的在相应成对的孔道234之间的部分的棱面238整体地支撑在喷嘴本体上。

应提到，特别是从图10，喷嘴本体204的端面236由此以何种方式与圆锥形偏转器202的截头锥形表面206混成一起以形成单一整体结构。而且，在孔道234和截头锥形表面206之间不存在结构干涉。该圆周地敞开的凹槽232因此避免喷射模式中的任何死点。如提到的，喷射喷嘴不需要与圆锥形偏转器整体形成，偏转器可单独地形成并附接到喷嘴本体204。此外，作为沿中心延伸的电极支撑的替代，由图11中的虚线表示的电极孔道240可形成在喷嘴本体204中，其延伸穿过棱面238之一到达中心孔228，因而允许电极穿过喷嘴本体204延伸出到诸如图13中所示的中心位置。这例如将避免对电极保持器224的需要，如果如此期望的话。

无论圆锥形偏转器202与喷嘴本体204整体形成还是单独地与其附接，将期望的是，在出口孔道234和截头锥形表面206之间没有阻碍材料，换句话说，凹槽232是在喷嘴本体204的端面236和圆锥形偏转器202的截头锥形面206之间周向地连续的且是敞开的。应在示例性实施方式中注意到。

已经参考优选实施方式描述了本发明。在阅读和理解该说明书和附图时将想到其它修改和改变。本发明预期包括所有这样的修改和改变，只要它们在所附权利要求或其等效形式的范围内。

Claims (4)

1.一种用于从粉末喷枪喷射粉末涂覆材料的方法，所述粉末喷枪具有喷嘴，所述喷嘴带有喷嘴出口，所述方法包括：

打开通向泵室的入口粉末流动通路；

将粉末通过所述入口粉末流动通路抽吸到所述泵室中；

关闭所述入口粉末流动通路，并且打开出口粉末流动通路；

将粉末通过所述出口粉末流动通路推出所述泵室；

选择第一粉末流路或第二粉末流路，所述第一粉末流路与喷枪的粉末入口连通以允许从所述喷嘴出口的粉末的喷射来作为粉末喷射模式，并且所述第二粉末流路用于使粉末循环回到用于所述泵的粉末的供应部。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述两个粉末流路中的一个粉末流路被选择时，另一个粉末流路被阻塞。

3.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：将粉末涂覆材料喷射到管状容器的内表面，收集粉末喷溅物，并且将粉末喷溅物回收到所述粉末的供应部。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，将粉末抽吸到所述泵室中的步骤通过对所述泵室施加抽吸来完成，并且将粉末推出所述泵室的步骤通过对所述泵室施加正压来完成。