CN107530720B - 静电喷涂装置 - Google Patents

Abstract

一种静电喷涂系统(8)包括：静电工具；喷涂尖端组件(22)，所述喷涂尖端组件被配置成接收涂覆材料和气流以使所述涂覆材料雾化并带电，并在所述气流方向上喷涂所述涂覆材料。所述喷涂尖端组件(22)包括：在第一远端表面中具有凹部的第一空气盖角；第一带电引脚(106)，所述第一带电引脚设置在所述凹部内；以及接地引脚(90)，所述接地引脚联接到所述喷涂尖端组件(22)。所述第一带电引脚(106)和所述接地引脚(90)被配置成产生使所述涂覆材料带电的电场。

Description

静电喷涂装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月3日申请的题为“静电喷涂工具系统(ELECTROSTATIC SPRAYTOOL SYSTEM)”的美国临时专利申请No.62/127,494的优先权与权益，所述美国临时专利申请全文以引用方式并入本文中。

背景技术

本申请总的来说涉及一种静电喷涂工具。

静电喷涂工具输出带电材料的喷雾以更有效地对物体进行涂覆。例如，静电工具可用于涂刷物体。在操作中，当材料离开静电工具的喷涂尖端并朝向物体行进时，材料带电，其中物体接地。接地目标吸引带电材料，接着带电材料粘附到接地目标的外表面。不幸的是，带电材料可能不会完全地从喷涂尖端转移到外表面。例如，一些材料可附着于喷涂尖端。附着的材料可阻挡由静电工具产生的电场，这导致材料到接地目标的外表面的不一致的涂施。

发明内容

下文概述了范围与初始要求保护的发明的范围相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例仅旨在提供本发明的可能的形式的简要概述。事实上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所阐述的实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括静电喷涂系统，所述静电喷涂系统具有：静电工具；以及喷涂尖端组件，所述喷涂尖端组件被配置成接收涂覆材料和气流以使涂覆材料雾化并带电，以及在气流方向上喷涂涂覆材料。喷涂尖端组件包括：第一空气盖角，所述第一空气盖角在第一远端表面中具有凹部；第一带电引脚，所述第一带电引脚设置在所述凹部内；以及接地引脚，所述接地引脚联接到所述喷涂尖端组件。所述第一带电引脚和所述接地引脚被配置成产生使涂覆材料带电的电场。

在另一实施例中，一种系统包括空气雾化盖，所述空气雾化盖被配置成联接到静电工具系统的筒管，所述空气雾化盖具有：中心雾化孔，所述中心雾化孔被配置成使液体材料雾化；远端表面，所述远端表面围绕所述中心雾化孔；第一凹部，所述第一凹部设置在所述远端表面上；第一引脚，所述第一引脚设置在所述凹部内；以及中心引脚，所述中心引脚设置在所述中心雾化孔内。所述第一引脚和所述中心引脚被配置成传播电场。

在另一实施例中，一种系统包括静电喷涂装置，所述静电喷涂装置具有：第一出口，所述第一出口被配置成将喷涂材料输出到所述第一出口下游的区域中；第一导电构件，所述第一导电构件设置在第一凹部中；以及第二导电构件，所述第二导电构件从所述第一导电构件偏移。所述第一导电构件和第二导电构件被配置成帮助在所述第一出口下游的区域中产生电场。

附图

当参照附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中，相同的附图标记表示整个附图中同样的部件，其中：

图1是具有静电喷嘴组件的静电工具系统的实施例的横截面侧视图；

图2是图1的线2-2内的喷涂尖端组件的实施例的横截面细节图；

图3是图1和图2的空气雾化盖的实施例的立体图；

图4是图2的线4-4内的空气角的实施例的部分横截面细节图；以及

图5是图3的喷涂尖端组件的实施例的前视图。

具体实施方式

下文将描述本发明的一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，说明书中可能不会描述实际实行方案的所有特征。应该理解的是，在任何此类实际实行方案的开发中，如在任何工程或设计计划中，必须做出众多实行方案特定的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可在实行方案间有所不同。此外，应该理解的是，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是对于从本公开受益的一般技术人员而言，仍然将是进行设计、构造和制造的例行工作。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一(个/种)(a)”、“一(个/种)(an)”、“所述(the)”和“所述(said)”希望表示可存在一或更多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有(having)”希望是包括性的并且意为除所列出的元件以外可有附加元件。

本公开总的来说涉及一种静电工具系统，所述静电工具系统能够使通过压缩气体(例如，空气)喷涂的材料带电。更具体地，本公开涉及一种静电带电系统，所述静电带电系统使带电引脚保持没有原本会中断带电并通常导致物体的涂覆效果不佳的材料。例如，操作者可连续喷涂涂覆材料，而不更换空气盖。在下文所公开的实施例中，带电引脚位于一位置中，使得它们保持没有涂覆材料。也就是说，代替使涂覆材料的杂散颗粒附着于带电引脚，空气盖包括凹部(例如，凹洞、凹槽、凹痕、凹坑等)，其中凹部保护并阻挡过量涂覆材料积聚在带电引脚上。

图1是具有静电激活系统10的静电工具系统8的横截面侧视图。静电激活系统10使操作者能够选择性地施加电荷到静电工具12所喷涂的材料。如图所示，静电工具系统8包括静电工具12，静电工具12被配置成使材料(例如，油漆、溶剂或各种涂覆材料)带电，并朝向具有电吸引力的目标喷涂材料。静电工具12从材料供应器14接收可喷涂的材料(例如，液体、粉末等)，并且静电工具12通过来自空气供应器16(或另一气体供应器)的压缩空气喷涂材料。空气供应器16可包括压缩机、压缩气体储罐或其组合。

如图所示，静电工具12包括把手18、筒管20和喷涂尖端组件22。喷涂尖端组件22包括流体喷嘴24、空气雾化盖26和保持环28。如图所示，空气雾化盖26覆盖流体喷嘴24，并且通过保持环28可移除地固定到筒管20。空气雾化盖26包括各种空气雾化孔，例如中心雾化孔30，中心雾化孔30围绕从流体喷嘴24延伸的液体尖端出口32设置。空气雾化盖26还可具有一个或多个喷雾成形空气孔，例如，使用空气喷射以迫使喷雾形成期望的喷雾图案(例如，平坦喷雾)的喷雾成形孔34。喷涂尖端组件22可还包括各种其它雾化机构以提供期望的喷雾图案和雾滴分布。

静电工具12包括用于喷涂尖端组件22的各种控制和供应机构。如图所示，静电工具12包括液体传送组件36，液体传送组件36具有从液体入口联接件40延伸到流体喷嘴24的液体通道38。液体管42包括在液体传送组件36中。液体管42包括第一管连接器44和第二管连接器46。第一管连接器44将液体管42联接到液体入口联接件40。第二管连接器46将液体管联接到把手18。把手18包括材料供应联接件48，从而使静电工具12能够从材料供应器14接收材料。因此，在操作期间，材料从材料供应器14流动通过把手18并进入到液体管42中，其中材料被传送到流体喷嘴24用于喷涂。

为了控制液体和空气流动，静电工具12包括阀组件50。随着阀组件50打开和关闭，阀组件50同时控制液体和空气流动。阀组件50从把手18延伸到筒管20。所示的阀组件50包括流体喷嘴针52、轴54和空气阀针55，其中空气阀针55联接到空气阀56。阀组件50在液体喷嘴24与液体调节器58之间可移动地延伸。液体调节器58抵靠设置在空气阀56与液体调节器58的内部部分62之间的弹簧60可旋转地调节。在一些实施例中，液体调节器58可与其它调节工具组合以调节通过轴54和空气阀针55的空气的量。阀组件50在点65处联接到扳机64，使得阀组件50的流体喷嘴针52随着扳机64在顺时针方向66上旋转而向内并远离流体喷嘴24移动。随着流体喷嘴针52缩回，流体开始流到流体喷嘴24中。同样地，当扳机64在逆时针方向70上旋转时，流体喷嘴针52在方向72上移动，密封流体喷嘴24并阻挡进一步流体流动。

空气供应组件71也设置在静电工具12中，从而使得通过来自空气供应器16的压缩空气在喷涂尖端组件22处实现雾化。所示的空气供应组件71从空气入口73通过到空气雾化盖26的空气通道74延伸到喷涂尖端组件22。空气通道74包括多个空气通道，所述多个空气通道包括主空气通道76和发电机空气通道78。如上所述，阀组件50通过扳机64的移动控制通过静电工具12的流体流动和空气流动。随着扳机64在顺时针方向66上旋转，扳机64打开空气阀56。更具体地，扳机64在顺时针方向66上的旋转通过空气阀针55的移动而引起空气阀56在方向68上的移动。随着空气阀56在方向68上移动，空气阀56从密封座80离座，使空气能够从主空气通道76流动到空气室82中。空气室82与发电机空气通道78连通并有助于空气从主空气通道76流到发电机空气通道78中。相比之下，当扳机64在逆时针方向70上旋转时，空气阀56在方向72上移动，通过密封座80重新密封。一旦空气阀56通过密封座80重新密封，空气便不能够从空气供应器16行进通过主空气通道76并进入到空气室82中，以分配到发电机空气通道78中。因此，扳机64的激活实现到喷涂尖端组件22的同时的液体和空气流动。事实上，一旦操作者拉动扳机64，阀组件50在方向68上移动。阀组件50在方向68上的移动引起流体喷嘴针52从流体喷嘴24缩回，使流体能够进入流体喷嘴24。同时地，阀组件50的移动引起空气阀56从密封座80离座，使空气能够流动通过主空气通道76并进入到空气室82中。空气室82接着分配空气以供喷涂尖端组件22使用(即，成形和雾化)以及供电力组件84使用。

电力组件84包括发电机86、级联电压倍增器88和导电构件，例如，带电引脚106(图2)。如下文将详细解释的，带电引脚106位于凹部内以阻挡涂覆材料粘附到带电引脚106并传播电场。为了产生供应到带电引脚106的电荷，空气室82将空气流分配到发电机空气通道78中。发电机空气通道78引导气流79从空气室82回穿过把手18并与涡轮机92接触(例如，具有多个叶片的转子)。气流撞击叶片并在叶片之间流动以驱动涡轮机92和轴94的旋转，这转而使发电机86旋转。发电机86将来自旋转轴94的机械能转换为电能以供级联电压倍增器88使用。级联电压倍增器88是将来自发电机86的低压交流电(AC)转换为高压直流电(DC)的电路。级联电压倍增器88将高压直流电输出到一个或多个带电引脚，这会在带电引脚106与处于流体喷嘴24的中心的中心导电构件(例如，接地中心引脚90)之间建立电离场96。可理解的是，带电引脚106相对于中心导电构件(例如，接地中心引脚90)的取向可有助于电离场96的形成。在某些实施例中，中心引脚90可以是导电带电引脚，而引脚106可以是接地引脚。随着流体穿过电离场96，电离场96使静电工具12所喷涂的雾化液体带电。在一些实施例中，级联电压倍增器88直接从电网、例如燃烧发动机驱动式发电机等单独发电机或其它通用电压源接收电力。

图2是图1的线2-2内的喷涂尖端组件22的实施例的横截面细节图。如图所示，静电工具系统8包括级联电压倍增器88，级联电压倍增器88转换并输送高压信号到喷涂尖端组件22的电气部件。具体地，喷涂尖端组件22包括导线100，导线100将级联电压倍增器88连接到一个或多个导电连接器102(例如，1个、2个、3个、4个、5个或更多个)。导电连接器102可由导电塑料、金属、导电聚合物或其它材料制成，并将电压传导到一个或多个电极104和带电引脚106。电极104也是导电的，并且可通过环氧树脂或其它固定剂与导电连接器102和/或带电引脚106接触。因此，电压从级联电压倍增器88流动到导线100，从导线100流动到导电连接器102，从导电连接器102流动到电极104，接着流动到带电引脚106。这些部件(例如，导线100、导电连接器102、电极104和带电引脚106)可通过使用粘合剂或接合材料化学固定，或通过螺纹、干涉配合、卡扣配合、联接件、闩锁、夹具、螺钉等机械固定。例如，带电引脚106和电极104可通过接合材料(例如，环氧树脂、胶、塑料、复合材料等)固定在空气雾化盖26内，而导电连接器102可由保持环28固定在固定位置中。机械固定导电连接器102可有助于导电连接器102的替换。

如上所述，带电引脚106和接地中心引脚90相互作用以产生电离场96，从而随着颗粒涂覆材料108离开中心雾化孔30而使颗粒涂覆材料108带电。在一些实施例中，带电引脚106可位于空气角110上，空气角110包括喷雾成形孔34。带电引脚106和接地中心引脚90的相对位置可被调节以在维持保护带电引脚106免受涂覆材料108的杂散颗粒的同时控制(例如，改变、增大或减小)电离场96。例如，带电引脚106可位于空气角110的表面中的凹部112(例如，凹洞、凹槽、凹痕、凹坑等)内。在一些实施例中，空气雾化盖26可包括带电引脚106，带电引脚106成角度和/或被定位成较接近接地中心引脚90或较远离接地中心引脚90，使得电离场96处于适当强度来使涂覆材料108带电。

图3是图1和图2的空气雾化盖26的实施例的立体图。所示的实施例包括在接地中心引脚90的旁边的空气角110。由于来自空气成形孔34的流动，空气角110引导涂覆材料108沿着垂直轴120形成扇形图案。如图所示，每个带电引脚106处于每个相应空气角110的远端124的远端表面128的凹部126内。凹部126可在远端表面128之下几毫米深，或可在空气角110的远端表面128之下一厘米或更多(例如，1到40、1到20、1到10，或10到5mm深)。例如，凹部126可大于1、2、3、4、5或10mm深。带电引脚106从凹部126的底部突起到距离130，距离130可小于、等于或大于凹部126的深度。因此，引脚106可在远端表面128之下凹陷、与远端表面128齐平或突起超过远端表面128。在一些实施例中，带电引脚106可具有刚好与空气角110的远端表面128齐平的距离130。在其它实施例中，带电引脚106可具有刚好延伸到远端表面128之上或之下十分之几毫秒的距离130。在其它实施例中，带电引脚106可延伸到远端表面128之上或之下1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多毫米的距离130。

带电引脚106的距离130和其它位置方面可被校准以阻挡固定到带电引脚106的杂散涂覆材料108的量，同时平衡空气角110与电离场96的干涉。具体地，如果距离130较大，那么带电引脚106可聚集较多的杂散涂覆材料108。相反，当距离130相对较小(即，带电引脚106在凹部126内较深)时，那么凹部126的边缘可逐渐减小电离场96的效力或强度。此外，较小的距离130还可有助于空气角110的蚀刻。也就是说，电离场96可行进穿过空气角110的材料，这可导致空气角110的劣化(例如，物质的移除)。

图4是图2的线4-4内的空气角110的实施例的部分横截面细节图。为了简明化，图4不包括空气成形孔34，但这些和其它部件可作为空气角110和/或喷涂尖端组件22的一部分被包括在其中。图4示出了如上所述的连接到带电引脚106的电极104，并且还清楚地示出了带电引脚106相对于远端表面128的位置。距离130是从凹部126的底部测量的。如上文所解释的，带电引脚106可延伸各种距离130，以使得带电引脚106处于远端表面128之下、处于远端表面128之上或与远端表面128齐平。图4还示出了带电引脚106可相对于喷涂尖端组件22的径向线或方向134成角131布置，或相对于喷涂尖端组件22的轴向线或轴(例如，轴133)成角132布置。例如，在一些实施例中，凹部126可在横向上足够大，以使得相对于电极104的轴向轴133(或中心引脚90、空气雾化盖26和喷涂尖端组件22的轴向轴)，带电引脚106的角132可以是约0、30、45、60、90、120、135、180度、介于5到80度之间、30到60度之间、35到45度之间或介于任何其它角度之间。在某些实施例中，带电引脚106的角131、132可作为空气雾化盖26的一部分被固定。在其它实施例中，带电引脚106可以是可选的有不同角131、132的模块化可移除的引脚106。因此，一个空气雾化盖26可使用有不同角131、132和/或形状的不同带电引脚106。

在某些实施例中，带电引脚106也可具有各种形状。如图4所示，带电引脚106可包括尖形或针尖形。尖形可使特定的目标区域能够接收电离场96。在其它实施例中，带电引脚106可使用不同形状的带电引脚106展开或减小电离场。例如，如图5的左侧所示，带电引脚106可包括圆形或球形，圆形或球形可减小特定区域中的电离场96的强度。图5在右侧还示出了，带电引脚106可包括扇形，扇形在较广的区域上输送电离场96，这可提高给定区域上的电离场96的均匀性。

图5是图3的喷涂尖端组件22的实施例的前视图。所示的实施例包括具有凹部126和带电引脚106的空气角110。在一些实施例中，空气雾化盖26可包括两个侧凹部140，两个侧凹部140具有不在空气角110内的带电引脚106。凹部140陷到侧表面142中，以使得带电引脚106可处于凹部140内。如同凹部126中的带电引脚106，凹部140内的带电引脚106可在表面142之上、在表面142之下或与表面142齐平。在一些实施例中，侧表面142可相对于接地中心引脚90倾斜。倾斜侧表面142的示例可见于图3中。在某些实施例中，侧表面142也可以是平的，即，垂直于接地中心引脚90。

在某些实施例中，空气雾化盖26可包括额外的凹部126、140(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)，额外的凹部126、140具有产生电离场96的相应带电引脚106。额外的凹部126、140可位于额外的空气角110上以及位于表面142中。在一些实施例中，空气雾化盖26可不包括空气角110。在不包括空气角110的情况下，凹部126、140中的每一个可陷到侧表面142中，而不是远端表面126中。

虽然仅在本文中说明和描述了本发明的某些特征，但对于本领域的技术人员来说，将想到许多修改和改变。因此，应理解，随附的权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改和改变。

Claims (24)

1.一种静电喷涂系统，所述静电喷涂系统包括：

静电工具；以及

喷涂尖端组件，所述喷涂尖端组件被配置成：接收涂覆材料和气流以使所述涂覆材料雾化并带电，以及在气流方向上喷涂所述涂覆材料，所述喷涂尖端组件包括：

第一空气盖角，所述第一空气盖角包括在所述第一空气盖角的第一远端末端处的第一外表面上的第一凹部，其中所述第一凹部围绕孔的出口，所述孔延伸通过所述第一空气盖角；

第一带电引脚，所述第一带电引脚被配置为延伸通过所述孔并且设置在所述第一凹部内；以及

接地引脚，其中所述第一带电引脚和所述接地引脚被配置成产生使所述涂覆材料带电的电场。

2.根据权利要求1所述的静电喷涂系统，其中所述喷涂尖端组件包括第二空气盖角，并且所述第一空气盖角和所述第二空气盖角均包括喷雾成形孔。

3.根据权利要求2所述的静电喷涂系统，其中所述第二空气盖角包括：在所述第二空气盖角的第二远端末端处的第二外表面上的第二凹部，以及在所述第二凹部内的第二带电引脚。

4.根据权利要求3所述的静电喷涂系统，所述静电喷涂系统包括第三凹部，所述第三凹部设置在所述喷涂尖端组件的在所述第一空气盖角与所述第二空气盖角之间的外侧表面上，其中所述第三凹部包括第三带电引脚。

5.根据权利要求1所述的静电喷涂系统，其中所述第一带电引脚的尖端放置在所述第一远端末端之上1mm与所述第一远端末端之下5mm之间。

6.根据权利要求1所述的静电喷涂系统，所述静电喷涂系统包括级联电压倍增器，所述级联电压倍增器被配置成将电压提供到所述第一带电引脚。

7.根据权利要求6所述的静电喷涂系统，其中所述喷涂尖端组件包括：导线，所述导线电联接到所述级联电压倍增器；电极，所述电极电联接到所述第一带电引脚；以及导电引脚，所述导电引脚可移除地联接在所述导线与所述电极之间。

8.根据权利要求7所述的静电喷涂系统，其中所述导电引脚包括导电塑料。

9.一种用于静电喷涂的系统，包括：

空气雾化盖，所述空气雾化盖被配置成联接到静电工具系统的主体，所述空气雾化盖包括：

雾化孔，所述雾化孔被配置成使液体材料雾化；

远端外表面，所述远端外表面围绕所述雾化孔；

第一凹部，所述第一凹部设置在所述远端外表面上，其中所述第一凹部围绕所述空气雾化盖中的孔的出口；

第一引脚，所述第一引脚被配置为延伸通过所述孔并且设置在所述第一凹部内；以及

中心引脚，所述中心引脚设置在所述雾化孔内，其中所述第一引脚和所述中心引脚被配置成传播电场。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一引脚包括尖形、球形、扇形，或其任何组合。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述空气雾化盖包括：第二凹部，所述第二凹部设置在所述远端外表面上；以及第二引脚，所述第二引脚设置在所述第二凹部内；并且所述第一凹部和所述第二凹部在所述中心引脚的相对侧上。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述中心引脚电力带电，所述第一引脚接地，并且所述第二引脚接地。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一引脚的尖端放置在所述远端外表面之上1mm与所述远端外表面之下5mm之间。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一引脚相对于所述空气雾化盖的轴成10度至90度之间的角度。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述中心引脚包括从所述空气雾化盖突出的导线。

16.根据权利要求9所述的系统，其中所述中心引脚包括与所述远端外表面齐平的尖端。

17.一种用于静电喷涂的系统，包括：

静电喷涂装置，所述静电喷涂装置包括：

第一出口，所述第一出口被配置成将喷涂材料输出到所述第一出口下游的区域中；

第一导电构件，所述第一导电构件设置在所述静电喷涂装置的外表面的第一凹部中，其中所述第一凹部围绕孔的出口，并且所述第一导电构件被配置为延伸通过所述孔并且超出所述外表面；以及

第二导电构件，所述第二导电构件从所述第一导电构件偏移，其中所述第一导电构件和所述第二导电构件被配置成帮助在所述第一出口下游的所述区域中产生电场。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一导电构件包括第一带电构件。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二导电构件包括设置在所述静电喷涂装置的所述外表面的第二凹部中的第二带电构件。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二导电构件包括接地构件。

21.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一凹部和所述第一导电构件远离所述第一出口偏移。

22.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一凹部和所述第一导电构件设置在所述静电喷涂装置的第一角中。

23.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一凹部向内弯曲。

24.根据权利要求17所述的系统，其中所述静电喷涂装置包括具有所述第一出口、所述第一导电构件和所述第二导电构件的喷涂头。

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