CN113843067B - 静电手持式喷射器 - Google Patents

Abstract

一种流体喷射器，包括泵和静电模块，该静电模块被构造成向喷射流体提供静电荷。静电模块电连接到流体喷射器的导电部件，例如流体移位构件、配件、缸或喷射尖端，以通过导电部件对喷射流体充电。流体在离开流体喷射器之前带静电。

Description

静电手持式喷射器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年6月25日提交的题为“ELECTROSTATIC HANDHELD SANITARYSPRAYER(静电手持式卫生喷射器)”的美国临时申请No.63/044,333的优先权，并要求于2020年7月1日提交的题为“ELECTROSTATIC HANDHELD SANITARY SPRAYER(静电手持式卫生喷射器)”的美国临时申请No.63/047,236的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及流体喷射器。更具体地，本公开涉及静电喷射器。

背景技术

喷射器通过喷嘴将流体施加到表面。静电喷枪通常用于将涂层(例如油漆)喷射到接地物体上。静电喷枪通常使电荷通过枪并在流体离开喷嘴时将电荷赋予流体。通过机械或压缩空气喷射将流体喷向接地物体。由于静电荷，油漆被吸向接地物体。

发明内容

根据本公开的一个方面，一种流体喷射器包括：泵，该泵包括至少一个流体移位构件，该流体移位构件被构造成将流体置于压力下；以及向暴露于泵内的流体的导电部件提供电能以将静电荷传递到流体的静电模块。

根据本公开的附加或替代方面，便携式流体喷射器包括：喷射器主体；手柄；被构造成发出流体喷射的喷嘴；被构造成控制喷嘴的喷射的触发器；被构造成容纳喷射流体的储存器；由所述喷射器主体支撑并被构造成将喷射流体从储存器泵送到喷嘴的泵；以及被构造成提供电能的静电模块。该泵包括：具有流体入口和流体出口的泵体，以及流体移位构件，该流体移位构件至少部分地设置在所述泵体内并且被构造成移动以在压力下将喷射流体从流体入口泵送到流体出口，从而从喷嘴进行喷射。该流体移位构件包括在泵送期间移动的导电材料。静电模块被构造成向流体移位构件的导电材料提供电能，从而当流体移位构件移动以将流体泵送到喷嘴时，流体移位构件对流体进行静电充电。

根据本公开的另一个附加或替代方面，一种便携式流体喷射器包括：喷射器主体；被构造成发出流体喷射的喷嘴；被构造成控制喷嘴的喷射的触发器；包括活塞的泵，该活塞被构造成进行往复运动以将喷射流体泵送到喷嘴；以及静电模块，该静电模块与活塞电连接以向活塞提供静电荷，使活塞能够向喷射流体提供静电能以对喷射流体充电。活塞包括在泵送期间移动的导电材料。流体喷射器能操作以在第一状态以及第二状态下从喷嘴喷射流体，在第一状态期间，静电模块提供电能以给喷射流体充电，在第二状态期间，静电模块不给喷射流体充电。

根据本公开的又一个附加或替代方面，一种静电喷射方法，包括：通过移动的流体移位构件泵送喷射流体，该流体移位构件包括导电材料；通过静电模块产生静电荷；向流体移位构件的导电材料提供静电荷；当流体移位构件的导电材料移动以泵送流体时，通过流体移位构件的导电材料对喷射流体充电；以及由于流体移位构件的移动产生的压力，从喷射器的喷嘴发出带静电的喷射流体。

附图说明

图1A是喷射器的等距视图。

图1B是沿图1A中线B-B截取的喷射器的剖视图。

图2A是图1B中细节2的放大图，其中泵处于压力冲程结束时。

图2B是图1B中细节2的放大图，其中泵处于吸入冲程结束时。

图3A是泵和驱动器的前等距视图。

图3B是图3A中所示的泵和驱动器的后等距视图。

图3C是沿图3A中的线C-C截取的剖视图。

图4是泵的剖视图。

图5是泵的剖视图。

图6是泵的剖视图。

图7是喷枪的一部分的剖视图。

具体实施方式

根据本公开的喷射器喷射各种材料，其示例包括油漆、水、着色剂、抛光剂、溶剂和卫生流体，以及其他选项。例如，流体喷射器可用于喷射流体以用于消毒、净化、卫生、除臭和其他清洁目的。典型的卫生流体溶液包含化学品、溶剂或其他具有高度腐蚀性的成分。流体溶液通常具有低粘度并且易于雾化以进行喷射。流体通常含有超过95％的水。

喷射器将流体置于压力下以产生用于施加到表面上的流体喷射。在一些示例中，喷射器是手持式喷射器。静电荷在沿着容纳流体的储存器和产生流体喷射的喷嘴之间的流动路径的位置处被施加到流体。喷射器包括将流体置于压力下的流体移位构件。在喷射器的一些示例中，流体移位构件可以是将静电荷施加到流体的构件。

图1A是喷射器10的立体图。图1B是沿图1A中的线B-B截取的喷射器10的剖视图。将一起对图1A和图1B进行讨论。喷射器10包括外壳12、手柄14、触发器16、储存器18、尖端组件20、灌注阀(prime valve)22、喷嘴24、电源26、马达28、驱动器30、泵32、出口止回阀34、接地件36、接地插孔38、静电模块40和静电开关42。储存器18包括盖44和储存器主体46。泵32包括泵体48和活塞50。尖端组件20包括喷射尖端52、尖端支架54、管56和喷射阀58。喷射尖端52包括尖端圆柱体60。接地件36包括系绳62。

外壳12支撑喷射器10的其他部件。外壳12可以由任何合适的材料形成以用于支撑喷射器10的其他部件。例如，外壳12可以由聚合物或金属形成。在所示的示例中，外壳12是由两半形成的蛤壳式外壳，沿外壳12的横向中心具有接缝。手柄14从外壳12的下侧突出。使用者可以通过抓握手柄14来保持、支撑喷射器10的全部重量并操作喷射器10。手柄14相对于外壳12延伸，并且在一些示例中可以由外壳12形成。使用者可以操纵喷射器10的位置以从各种角度将喷射施加到各种表面。

触发器16从外壳12突出并且可相对于外壳12移动。在一些示例中，触发器16从手柄14突出。触发器16可以被致动以控制喷射器10的喷射。例如，使用者可以用握住手柄14的手的手指抓握触发器16并且可以朝手柄14向后拉动触发器16以启动喷射器10的喷射。然后可以释放触发器16以停止喷射器10的喷射。

储存器18安装在喷射器10上并且构造成储存一定量的喷射流体。在一些示例中，储存器18可以包括在储存器主体46内并且在其中储存有喷射流体的柔性聚合物容器，例如袋子。盖44连接到储存器主体46并且可以封闭储存器18的内部。盖44可以通过在盖44和储存器主体46之间捕获容器的一部分来将柔性容器固定在储存器18内。在所示的示例中，储存器18包括窗口，使用者可以通过窗口抓握并挤压柔性聚合物容器以排除空气并灌注泵32。在一些示例中，储存器主体46本身可以容纳流体。在所示的示例中，使用者可以通过相对于泵体48旋转储存器18来将储存器18从泵体48上拆下。储存器18可以填充喷射材料，并且通过重新连接储存器18和致动触发器16来恢复喷射。尽管储存器18被示出为安装到外壳12，但应当理解，储存器18可以远离外壳12并且可以通过流体管线向喷射器10提供流体。例如，储存器18可以是通过管线连接到喷射器10的背包、保持在使用者手中的单独储存器、或储存卫生流体的桶，以及其他选项。

在所示的示例中，储存器18和手柄14各自从外壳12的同一侧突出(例如，手柄14和储存器18都设置在通过喷嘴24的喷射轴线S-S下方)。应当理解，在一些示例中，手柄14和储存器18可以设置在外壳12的不同侧上。在一些示例中，手柄14和储存器18可以设置在外壳12的相对侧上(例如，手柄14和储存器18中的一个可以从外壳12的顶侧延伸并且另一个可以从外壳12的底侧延伸)。手柄14和储存器18可以设置在通过喷射轴线S-S的水平面的相对侧上。

接地件36是喷射器10的一部分，其被构造成将喷射器10电接地。在一些示例中，接地件36可以连接到使用者以通过使用者将喷射器10接地。在所示示例中，接地件36可以是系在喷射器10上的手镯。手镯旨在佩戴在使用者的手腕上以作为接地件电连接到使用者。接地件36可以接触和/或附接到身体的其他部位或其他物体。接地件36可以是夹子(例如，鳄式夹子)或其他附接机构。接地件36可以由集成到喷射器10中的垫形成，例如在手柄14处，并且被构造成被抓握手柄的手接触。或者，接地件36可被加重以在地板表面上拖曳，使接地件36的导电部分接触地板表面。在某些情况下，接地件36可以插入任何可用交流(AC)电源插座上的第三(即接地)插脚或夹到任何大地接地点，以及其他选项。虽然喷射器10被描述为包括接地件36，但应理解喷射器10的一些示例可以不包括接地件36，例如在静电模块40不需要接地来操作的情况下。

接地件36可以通过系绳62连接到喷射器10，系绳62在接地插孔38处可拆卸地连接到喷射器10。在所示示例中，接地插孔38形成在可拆卸外壳70中。然而，应当理解，接地插孔38可以形成在喷射器10上适合于电连接到接地静电模块40的任何所需位置处。例如，接地插孔38可以形成在手柄14中或外壳12上的其他地方。接地插孔38便于使接地件36安装到喷射器10以及从喷射器10上移除。在喷射器以无源模式操作的情况下，接地件36可以与喷射器10断开连接，如下文更详细讨论的。接地插孔38还便于将不同类型的接地件36安装到喷射器10，这提供了模块化以允许使用者使用所需的任何类型的接地件36。

马达28设置在外壳12内并由外壳12支撑。马达28可以是电动的。马达28被构造成为活塞50的往复运动提供动力。例如，马达28可以是电动旋转马达(例如，无刷DC或AC感应马达)。在所示示例中，马达28向驱动器30输出旋转运动。驱动器30将从马达28输出的旋转运动转换成驱动泵32的线性往复运动。在特定实施例中，驱动器30是摆动型驱动器，但应当理解，驱动器30可以是适合于将马达28的旋转输出转换为活塞50的线性往复输入的任何配置。

应当理解，马达28可以是输出往复运动的螺线管。在这种情况下，不需要驱动器30。围绕由铁磁材料形成的部件的线圈绕组可以被通电以排斥或吸引铁磁材料，从而线性移动由铁磁材料形成的部件。由铁磁材料形成的部件可以附接到活塞50。

电源26向喷射器10提供电力以使喷射器10进行喷射。电源26可以是可插入合适的插座例如壁式插座的电线26a。附加地或替代地，喷射器10可以包括安装到喷射器10的电池26b，用于向喷射器10提供电力。例如，电池26b可以安装到手柄14的底部，以及其他安装选项。电源26被构造成为马达28和静电模块40提供动力。

静电模块40被示出为流体喷射器10的一部分。静电模块40由外壳12支撑。静电模块40可以位于外壳12内。在一些示例中，静电模块40可以设置在可拆卸地安装到手柄14的可拆卸外壳70中。可拆卸外壳70可以容纳电池26b和静电模块40。

静电模块40可以由电源26提供电力。例如，马达引线76可以从电源延伸到马达28以向马达28提供电力。马达引线76可以电连接到控制板74，该控制板转换来自马达引线76的电压。例如，控制板74可以降低输入电压。控制板74可以向静电模块40输出直流电。静电模块40从而可以接收比电源26正常输出的电压低的电压。静电模块40可以接收比为马达28供电的电压低的电压。静电模块40将输入电力转换为高电压。在一些示例中，提供给静电模块40的信号可以是大约5V。高电压通过充电引线78提供给外壳12内的部件以对流体进行静电充电，如下文更详细讨论的。充电引线78可以附接到流体喷射器10的各个部分。例如，充电引线78可以连接到马达28、驱动器30或接触活塞50的部件，以及其他选项。

静电模块40提供电力以对被泵送通过流体喷射器10并从流体喷射器10喷射的流体进行静电充电。静电模块40可以输出在5-10kV范围内，优选地在7至10kV之间的直流信号，虽然更高和更低的电压是可能的。静电模块40可以输出5-50μA范围内的直流信号，尽管更高和更低的安培数也是可能的。

喷射器10可在有源模式和无源模式之间操作。静电模块40被激活以在有源模式下为喷射器10提供静电荷。当喷射器10处于无源模式时，静电模块40被停用，使得静电模块40不提供电荷。接地插孔38便于将接地件36连接到喷射器10以在有源模式下操作喷射器10。当以无源模式操作时，接地插孔38便于从喷射器10移除接地件36。

静电开关42形成在喷射器10上。例如，静电开关42可以延伸通过外壳12和/或可移除外壳70和/或安装到外壳12和/或可移除外壳70。静电开关42允许使用者在有源模式和无源模式之间控制喷射器10的操作模式。使用者可以在开启状态和关闭状态之间致动开关。在开启状态下，静电模块40被激活以向喷射材料提供电荷。在关闭状态下，静电模块40被停用并且不向喷射材料提供电荷。因此，喷射器10可以作为静电喷射器和没有静电充电的标准喷射器来操作。静电开关42可以具有任何所需的配置，例如拨动开关、翻转开关、拨盘、旋钮等。

在一些示例中，喷射器10是无气喷射器，这意味着喷射器10不利用气流来推进喷射流体。相反，由泵32产生的压力引起雾化和喷射。应当理解，在一些示例中，喷射器10可以包括空气以雾化、成形和/或引导喷射流体。在一些示例中，马达28可以驱动涡轮机旋转以产生空气流以雾化流体，从而通过喷嘴24喷射。虽然结合喷射卫生流体来讨论喷射器10，但本文中提及的任何喷射器都可以喷射流体，而不仅仅是卫生流体。

灌注阀22由泵32支撑。灌注阀22被置于灌注位置以在开始喷射之前灌注泵32。在喷射过程中，灌注阀22被致动到喷射位置。灌注阀22在处于灌注位置时将流体循环到储存器18，并当处于喷射位置时关闭该流动路径，使得流体从喷嘴24流出。

泵32部分或完全包含在泵体48内，泵体48本身是泵32的一部分。泵体48由外壳12支撑。泵体48可以是聚合物块，其包住泵32的一个或多个部分并且还在结构上支撑泵32。泵体48可以由单个注入的聚合物材料形成。聚合物材料可以是尼龙，例如玻璃填充尼龙(聚酰胺)。聚合物也可以是缩醛均聚物。

泵体48限定了多个流体路径。流体路径可以在泵体48的注射成型过程中形成和/或可以在成型后从聚合物块机加工而成。一个流体路径是流体入口64。流体入口64提供了一条通路，用于将喷射材料从储存器18向上抽吸到泵室66，泵室66至少部分地由内缸68限定。在所示示例中，内缸68由泵体48的聚合物材料形成。泵体48和内缸68由聚合物形成并且因此相对于静电荷绝缘且不导电。

活塞50由马达28和驱动器30驱动以将喷射材料置于压力下并驱动喷射材料通过喷嘴24。活塞50是喷射器10的流体移位构件。活塞50在泵体48内往复运动。更具体地说，活塞50在内缸68内往复运动。在活塞50的往复运动期间，活塞50的外部可以直接接触泵体48的限定泵室66的部分。活塞50和泵体48的界面表面之间的相对运动形成动态密封，有助于产生足够的喷射压力，以将流体雾化成所需的喷射模式。

活塞50由驱动器30通过吸入冲程和压力冲程进行线性往复运动。泵循环由随后的吸入冲程和压力冲程限定。驱动器30通过压力冲程(向前方向)在第一轴向方向AD1上及通过吸入冲程(向后方向)在第二轴向方向AD2上移动活塞50。活塞50是圆柱形的。活塞50可由金属形成。例如，活塞50可以由不锈钢或钛等制成。在一些示例中，活塞的圆柱形外部直接接触内缸68的圆柱形内部并且在压力冲程和吸入冲程期间表面相对于彼此滑动。这些表面的界面进行密封以防止喷射流体通过活塞50向后泄漏。

在各种替代实施例中，并且如下面关于图3C更详细地讨论的，泵室66至少部分地由嵌入泵体48内的管限定。管可以由金属形成并且可以限定泵室66的内壁，金属与活塞的外部接合。在一些变体中，管可以连接到静电模块40，使得管将电荷转移到在泵室66内被泵送的流体。管可以由黄铜、钛、不锈钢或其他导电金属形成。

出口止回阀34设置在泵外壳12中并由泵外壳12支撑。出口止回阀34通过关闭来支持泵送以防止在吸入冲程期间已经从泵室66排出的材料流回到泵室66中。由于活塞50产生的压力，出口止回阀34在压力冲程期间打开，以允许被泵送的流体从泵室66通过喷嘴24流出。出口止回阀34可以具有适合于促进从泵室66向下游的单向流动的任何所需构造。

尖端组件20由泵体48支撑。例如，尖端组件20可以安装到泵体48。管56与泵体48接合以将尖端组件20连接到泵体48。例如，管56和泵体48可以通过形成在管56和泵体48上的接合螺纹进行联接，以及其他选项。管56可以与出口止回阀34接合以将出口止回阀34保持在泵体48中。管56可以由聚合物形成并且包括内部路径。管56在一端连接到泵体48并且在另一端与尖端支架54连接(例如，螺纹连接)。喷射阀58由尖端组件20支撑。在一些示例中，喷射阀58包括弹簧偏置针，当泵32产生的压力达到阈值量时，克服由弹簧施加的力，该弹簧偏置针打开以从喷嘴24释放喷射流体。应当理解，其他喷射阀58的设计和操作方法也是可能的。

喷射尖端52安装到喷射器10。在所示的示例中，喷射尖端52由尖端组件20支撑。喷嘴24形成为喷射尖端52的一部分并且被构造成产生喷射。喷射尖端52是可拆卸的并且可以更换。喷射尖端52设置在形成在尖端支架54中的孔内，该尖端支架安装在管56上。尖端支架54可以是聚合物或金属外壳。喷射尖端52包括设置在尖端支架54的孔内的尖端圆柱体60。尖端圆柱体60可以由金属形成。喷嘴24同样可以由金属形成。在一些示例中，喷嘴24可由碳化钨形成。

喷射尖端52可以在喷射位置和疏通位置(de-clog position)之间旋转。喷嘴24通常是通过喷射器10的流体路径的最窄部分，因此是最有可能形成堵塞物的位置。喷射尖端52定位成当处于喷射位置时通过喷嘴24产生和喷射雾化流体喷射。当处于疏通位置时，喷射尖端52反转以从喷射尖端52排出任何堵塞物或结块的流体。例如，喷射尖端52可以在喷射位置和疏通位置之间旋转180度。在喷射位置，喷嘴24的出口朝向喷射器10的外部。在疏通位置，喷嘴24的入口朝向喷射器10的外部。喷嘴24可构造成在处于喷射位置时产生任何所需的喷射模式，例如风扇或锥形以及其他选项。喷射尖端52可以用具有不同喷嘴24构造的喷射尖端52代替以改变喷射模式。

泵32通过在压力下驱动材料通过喷嘴24来产生喷射。在一些示例中，喷射器10包括允许使用者设置泵32的操作压力的压力控制开关。例如，控制开关可以是指示每个设置的实际压力或最小值和最大值之间的范围的拨盘，以及其他选项。在一些示例中，卫生流体喷射器10的最大喷射压力可以在控制器中设置，使得控制器不会操作马达28来驱动输出流体压力高于最大压力。例如，最大压力可设置为约6.89兆帕(MPa)(约1000磅每平方英寸(psi))或设置为低于6.89MPa(1000psi)。在此类示例中，使用者可以将输出压力设置在最高压力为6.89MPa(1000psi)的范围内，但不能高于最大压力。在一些实施例中，最大压力可以等于或小于6.89MPa(1000psi)、等于或小于5.52MPa(800psi)、等于或小于4.14MPa(600psi)、等于或小于2.76MPa(400psi)，或等于或小于1.38MPa(200psi)。在一些情况下，最大压力可以等于或大于6.89MPa(1000psi)，例如高达约10.34MPa(1500psi)。

在操作过程中，使用者可以抓握手柄14以操纵和定向喷射器10以将流体喷射施加到表面上。使用者致动触发器16以引起电源26为马达28提供动力。马达28向驱动器30提供旋转输出并且驱动器30引起活塞50的往复运动。活塞50向前移动通过内缸68以减小泵室66的体积并增加泵室66中的压力，从而驱动喷射材料通过出口止回阀34到达喷嘴24。活塞50向后移动通过内缸68以增大泵室66的体积并导致在泵室66中形成减压。负压将喷射材料从储存器18吸入泵室66。活塞50的往复运动将喷射流体从储存器18吸入泵室66并驱动喷射流体从泵室66向下游通过出口止回阀34、喷射阀58和喷嘴24。

静电模块40还从电源26接收电力。静电模块40产生电荷并通过充电引线78提供电荷。在所示的示例中，电荷被提供给活塞50以对流体进行静电充电。活塞50可以是喷射器10的被构造成向流体提供电荷的唯一部件。在一些示例中，静电模块40可以通过喷射器10的中间部件间接地电连接到活塞50。例如，充电引线78可以连接到马达28并且电荷可以通过马达28和驱动器30行进到活塞50。在一些示例中，充电引线78可以连接到驱动器30并且电荷可以通过驱动器30行进到活塞50。在一些示例中，充电引线78可以连接到活塞50以直接向活塞50提供电荷。例如，滑动触点72可以围绕活塞布置以向活塞提供电荷。举例来说，充电引线78被示出为延伸至驱动器30，并且替代地(以虚线示出)延伸至马达28和滑动触点72。应当理解，充电引线78仅需要延伸至一个位置以提供静电荷。静电能可间接提供给活塞50，而活塞的导电材料直接为流体充电。

活塞50在活塞50的往复运动期间直接接触被喷出的流体。活塞50由此是直接将静电荷赋予至被喷出的材料的部件。因此，在所示的示例中，储存器18中的材料不直接带电。储存器18没有为材料充电的电极，或者在储存器18附近没有为材料充电的电极。材料在泵32的上游没有被充电。材料仅在材料被拉入泵室66中并与活塞50的活塞面80接触时变得带电。活塞50可以是泵32的直接对流体进行充电的唯一部件。因此，通过出口止回阀34离开泵室66的流体在其行进通过尖端组件20并流出喷嘴24时是带电的。电荷在喷射器10内在喷嘴24上游的位置处被施加。电荷可以是负电荷。

在所示示例中，喷射器10不包括在泵32上游或在泵32下游沿流体路径用于将静电荷传送到流体的独立电极。在所示示例中，活塞50是将任何或大量静电能从静电模块40传递到流体的唯一部件。静电能由直接接触流体的部件提供给流体。静电能由喷射器10的一个部件提供，该部件在喷射器10内执行另一功能。在所示示例中，该另一个部件是活塞50，其也对流体进行加压和泵送。

在一些示例中，静电荷可以通过喷射器10的设置在储存器18下游和喷嘴24上游的其他部件施加到喷射材料。例如，泵外壳12可以包括向流体传递静电荷的导电部件。在一些示例中，可反转喷射尖端52电连接到静电模块40以从静电模块40接收电荷并将静电荷传送到流体。例如，充电引线78可以延伸至喷射尖端52并接触喷射尖端52。在所示示例中，可反转喷射尖端52通过管56与静电模块40电绝缘，除非是由于与流体接触。管56可以是聚合物，泵体48也可以是聚合物，以便不容易通过这些部件将静电能从静电模块40传送到流体。

从喷嘴24释放的带静电的雾化流体被吸附到物体，特别是金属接地物体。带静电的雾化流体在漂移和下落时将转向物体以更好地涂覆物体，例如物体的相对于喷嘴24的远侧和/或下侧。在一些情况下，带静电的雾化流体可以通过喷洒少量的流体以获得相对于不带静电的雾化流体的等效覆盖来更有效地覆盖物体。

使用者可以停用静电模块40以将喷射器10转换成不对喷射进行静电充电的喷射器。使用者可以将静电开关42从激活位置致动到停用位置以停用静电模块40。从而，可以将喷射器10置于无源模式。接地件36可以去除。例如，系绳62可以从接地插孔38上拔下。使用者可以通过压下触发器16以启动马达28并驱动活塞50往复运动来喷射未带电的流体。

在有源状态和无源状态中的每一个中，泵32以相同的方式与喷射器10进行操作。在无源状态下，活塞50往复运动以将流体从储存器18泵送到喷嘴24以产生喷射；然而，静电模块40被停用，使得活塞50和喷射器10的其他部件都不从静电模块40向流体提供电荷。有源状态和无源状态之间的区别在于静电模块40是否在产生电荷来对流体充电。根据操作模式，喷射器10可以提供带电流体喷射或不带电流体喷射。

喷射器10提供了显著的优点。喷射器10通过能够完全支撑喷射器的充电部件的手持式喷射器来促进静电喷射。喷射器10可以直接支撑储存器18，使得流体保持部件和静电充电部件都由喷射器10直接支撑。手持式喷射器10简化并提高了静电喷射过程的效率。静电模块40由外壳12支撑并与喷射器10一起移动。因此，喷射器10不需要使电线延伸到喷射器10。去除外部电线简化了静电喷射过程并消除了潜在的绊倒危险。此外，去除外部电线有利于在无法进行静电喷射的位置处进行静电喷射。

静电荷在储存器18和喷嘴24之间的位置处施加到喷射材料上。静电荷在储存器18和喷嘴24之间的流动路径内施加到材料上。静电荷由喷射器10的另一个部件施加。充电部件(例如，活塞50、喷射尖端52等)具有双重功能，即充电部件既为材料充电又为喷射器10执行另一功能。例如，活塞50既可以对流体充电，也可以将流体置于压力下。喷射尖端52既可以给流体充电，又可以支撑喷嘴24以雾化流体并产生喷射。执行多功能的充电部件通过去除先前提供电荷所需的额外电极和电部件而简化了喷射器10的构造。在内部对流体充电进一步消除了容易受到接触损坏的外部电极。因此，喷射器10提供了坚固、紧凑的静电喷射器。

喷射器10还提供了混合喷射器，使用者可以选择性地使用以施加带电喷射或不带电喷射。使用者可以选择性地激活和停用静电模块40。这允许使用者在这样做时使用静电以增加喷射效率。使用者可以在其他应用中停用静电，例如衬底未正极接地或在不适合进行静电喷射的环境中。停用静电还可以降低功耗。喷射器10的混合特性从而允许喷射器10用于多种环境和应用。此外，使用者可以使用单个喷射器10进行静电喷射和非静电喷射，节约成本。当以无源模式操作时，接地插孔38还允许将接地件36从喷射器10移除。当不执行静电喷射时，去除接地件36提供了用户友好、舒适的喷射过程。

图2A是示出在压力冲程结束时的活塞50的放大剖视图。图2B是类似于图2A的剖视图，但示出了在吸入冲程结束时的活塞50。将一起对图2A和图2B进行讨论。示出了喷射器10的外壳12、储存器18、尖端组件20、喷嘴24、马达28、驱动器30、泵32、出口止回阀34、喉部密封件82和联接器84。储存器18包括盖44和储存器主体46。马达28包括小齿轮86。驱动器30包括罩88、后轴承90、前轴承92、轴94、齿轮96和轴环98。轴环98包括突出部100。泵32包括泵体48和活塞50。示出了泵体48的颈部102和泵孔104。活塞50包括活塞面80。尖端组件20包括喷射尖端52、尖端支架54、管56和喷射阀58。出口止回阀34包括阀笼106、阀构件108、弹簧110和阀座112。

泵32至少部分地设置在外壳12内并且构造成从储存器18中抽取喷射流体并驱动喷射流体通过喷嘴24进行喷射。泵32包括活塞50，活塞50构造成将卫生流体置于压力下以产生雾化流体喷射。虽然结合喷射卫生流体来讨论泵32，但泵32可以喷射流体，而不仅仅是卫生流体。泵体48支撑泵32的其他部件。泵体48至少部分地设置在喷射器外壳12中。在所示示例中，泵体48延伸出外壳12的下侧。颈部102延伸穿过外壳12的下侧。储存器18可以在颈部102处流体连接到泵32。在一些示例中，储存器18可以直接与颈部102接合以将储存器18安装至喷射器10。例如，形成在盖44和颈部102中的一个中的槽可以与形成在盖44和颈部102中的另一个中的突出部接合。在所示的示例中，安装突出部114从颈部102延伸并且槽116形成在盖44中。因此，可以认为颈部102形成用于安装储存器18的泵体48的安装部分。

流体入口64延伸到泵体48中并且至少部分地通过颈部102形成。流体入口64被构造成接收来自储存器18的喷射流体。泵孔104形成在泵体48中。泵孔104可以包括多个不同直径的同轴孔。流体入口64延伸至泵孔104并与泵孔104相交。内缸68形成为泵孔104的一部分。内缸68可由聚合物泵体48直接形成。泵室66设置在流体入口64和泵孔104之间的相交处的下游侧，并且在所示示例中，至少部分地由聚合物泵体48的形成内缸68的部分限定。泵室66进一步限定在活塞面80和出口止回阀34之间。泵室66的体积在压力冲程结束时的最小体积(图2A)和活塞50经过泵相交处62并打开进入泵室66的流动路径(图2B)时的最大体积之间变化。

喉部密封件82由泵体48支撑。喉部密封件82围绕活塞50环形布置。喉部密封件82布置在泵孔104内并且在泵孔104的与出口止回阀34相对的端部处。活塞50延伸穿过喉部密封件82并与喉部密封件82接合。喉部密封件82可以由在活塞50往复运动时与活塞50进行动态密封的橡胶或其他柔性材料形成。

活塞50在泵体48内往复运动以改变泵室66的尺寸并泵送喷射流体。活塞50通过驱动器30并通过其吸入冲程(第二轴向方向AD2)和压力冲程(第一轴向方向AD1)进行线性往复运动。活塞50是圆柱形的。活塞50可由导电材料形成。例如，活塞50可由金属形成。在一些示例中，活塞50由不锈钢或钛等形成。

活塞50从驱动器30延伸以在泵孔104内往复运动。活塞50可以从驱动器30悬臂伸出。驱动器30由外壳12支撑。罩88至少部分地容纳后轴承90。后轴承90支撑轴94。轴35也由前轴承92支撑。前轴承92由泵外壳12支撑。轴94由齿轮96环形围绕。轴环98偏心地安装在轴94上。突出部100从轴环98延伸。齿轮96包括外齿，外齿与从马达28延伸的小齿轮86的外齿接合。

马达28通过小齿轮86输出旋转运动，该旋转运动又使齿轮96旋转。齿轮96的旋转使轴94旋转。轴环98偏心安装在轴94上导致轴环98随着轴94旋转而来回摆动。轴环98也可称为摆盘(wobble)或斜盘。轴环98的摆动导致突出部100以往复方式移动以前后驱动活塞50，使得活塞50在活塞轴线A-A上进行线性往复运动。活塞50的往复运动轴线A-A可以与喷射轴线S-S同轴。活塞50通过突出部100连接到驱动器30。突出部100随着轴环98的摆动而前后移动。突出部100被捕获在联接器84的插口中。联接器84围绕活塞50的后端以随着突出部100的运动来前后移动活塞。突出部100可以直接接触活塞50的后端。

从静电模块40(图1B)延伸的充电引线78可以连接到驱动器30以向活塞50提供电荷。例如，充电引线78可以终止于设置在紧固件118周围的孔眼中。紧固件118连接到罩88。例如，紧固件118可以包括构造成与罩88接合以将紧固件118连接到罩88的螺纹。在一些示例中，紧固件118是螺钉。

虽然此处示出了单个活塞50，但是可以使用多个活塞50。同样，存在由相同泵体48形成的相应数量的(例如，多个)泵室和缸。例如，驱动器30可以如在此关于活塞50所示的相同方式异相地使两个活塞、三个活塞或更多个活塞进行往复运动。轴环98在围绕轴94的不同时钟位置处具有多个突出部100，分别连接到平行的活塞，包括活塞50。

出口止回阀34在泵室66下游处设置在泵体48内。阀笼106设置在泵孔104的一部分内。阀构件108通过阀笼106保持在泵体48内。阀构件108可以是球等。阀构件108通过与阀座112之间的环形界面与阀座112密封。阀座112由内缸68的环形出口形成。在所示示例中，阀座112由泵体48的聚合物材料形成。特别地，内缸68具有圆形出口唇缘，在吸入冲程中，阀构件108与该出口唇缘接合并密封。在压力冲程期间，阀构件108离开阀座112以打开通过出口止回阀34的流动路径。

在静电喷射过程中，静电模块40被通电并通过充电引线78输出静电荷。静电能在紧固件118处通过充电引线78传送到驱动器30。静电能流过罩88、后轴承90、轴94、轴环98、突出部100并到达活塞50。应当理解，在一些示例中，静电能可以采用其他流动路径，这取决于喷射器10的构造。在一些示例中，充电引线78可以延伸到马达28以连接到马达28。静电能通过小齿轮86流动到齿轮96。静电能流过齿轮96、轴94、轴环98、突出部100并到达活塞50。在一些示例中，其他流动路径可以由不同的驱动器形成，这些驱动器可能具有用于将旋转运动转换为线性运动的不同机制。然而，如所展示的，静电能仍然可以通过接触部件从静电模块40流动到活塞50。在一些示例中，活塞50的导电材料是流体喷射器10的被构造成向流体提供静电荷的唯一部件。在一些示例中，流体仅从活塞50的导电材料接收静电荷。

图3A是泵32和驱动器30的第一等距视图。图3B是泵32和驱动器30的第二等距视图。图3C是沿图3A中的线3-3截取的剖视图。泵32包括泵体48、活塞50和泵缸120。示出了泵体48的流体入口64、泵孔104、径向孔122(仅示出其中之一)和流动相交处124。泵体48还包括泵颈部102、缸外壳126a-126c。泵缸120包括轴向孔128和入口孔130。

泵32基本上类似于泵32(图1B-图2B)，除了泵32包括设置在泵体48内的泵缸120以外。缸外壳126a-126c由泵体48形成并围绕活塞孔66，活塞50在活塞孔66内往复运动。所示的泵缸120在泵孔104中设置在缸外壳126a内。泵缸120可以嵌入泵体48内。在一些示例中，泵体48可以围绕泵缸120模制。泵缸120至少部分地限定泵室66。泵缸120限定泵室66的壁。泵缸120可以限定止回阀34的阀座112。阀座112由泵缸120的材料形成。特别地，泵缸120具有圆形出口唇缘，阀构件108在吸入冲程中与该出口唇缘接合并密封。泵缸120可由导电材料形成。泵缸120可以是金属的。泵缸120可由碳化钨、黄铜、钛或不锈钢以及其他导电金属形成。

活塞50从驱动器30延伸到缸外壳126a-126c中。在所示示例中，泵32包括三个活塞50。应当理解，泵32的一些示例可以包括其他数量的活塞50，例如一个活塞50。多个活塞50中的每一个的往复运动轴线可以彼此平行地布置。在缸外壳126b中的活塞50的往复运动轴线可以偏离并平行于缸外壳126a中的活塞50的往复运动轴线。在缸外壳126c中的活塞50的往复运动轴线可以偏离并平行于缸外壳126a、126b中的活塞50的往复运动轴线。缸外壳126b、126c中的活塞50的往复运动轴线可以偏离并平行于喷射轴线S-S。在缸外壳126a中的活塞50的往复运动轴线可以与喷射轴线S-S同轴。

活塞50从驱动器30延伸并通过喉部密封件82进入轴向孔128。活塞50延伸到泵缸120中并在其中往复运动以在泵室66中产生压力。泵室66至少部分地由轴向孔128限定。在一些示例中，泵32可以将流体置于高达约20.7MPa(约3000psi)的压力下。在一些示例中，泵32可以将流体置于高达约34.5MPa(约5000psi)的压力下。在一些示例中，泵32可以将流体置于约3.45MPa(约500psi)和约34.5MPa(约5000psi)之间的压力下。活塞50与泵缸120紧密配合，从而在它们之间形成动态密封，并防止流体在活塞50和泵缸120之间的界面周围向上游泄漏。活塞50通过驱动器30以线性往复方式被驱动，从而通过流体入口64和入口孔130将流体抽入到泵缸120中。

示出了充电引线78的一部分。充电引线78可以延伸到泵缸120以直接向泵缸120提供静电能。在所示示例中，充电引线78延伸穿过泵体48的一部分以接触泵缸120。泵缸120由此连接到静电模块40(图1B)，使得静电荷通过泵缸120传递到流体。因此，泵缸120可以起到多种作用，包括向流体提供静电荷、与活塞50进行密封、至少部分地限定泵室66以建立流体压力(例如，高达约34.5MPa(约5000psi))，并为出口止回阀34提供阀座112。

图4是齿轮泵132的剖视图。虽然齿轮泵132可以具有单个齿轮，但图示的齿轮泵132具有第一齿轮A和第二齿轮B。齿轮A和齿轮B位于外壳134内。齿轮A和齿轮B接合以密封，并迫使流体通过齿轮装置中的从入口136朝向出口138前进的空穴(pocket)从入口136流向出口138。齿轮A和齿轮B是齿轮泵132的流体移位构件。流体可以向下游被驱动以被喷出。连接到齿轮A或齿轮B的轴可以延伸出外壳134。轴的端部可以包括与小齿轮，例如马达28的小齿轮86(在未示出的平面中)接合的齿轮装置，使得马达28使齿轮A和齿轮B旋转以泵送流体。齿轮A和齿轮B中的一个或两个可以是金属的并且与静电模块40电连接。因此，齿轮A或齿轮B可以对被泵送的流体进行静电充电。类似于图1B-图3所示的活塞示例，静电荷是在泵室内被传送到被泵送的流体。

图5是隔膜泵140的剖视图。隔膜142的中心进行机械地线性往复运动，类似于较早实施例的活塞的线性往复运动。隔膜142的往复运动使泵室66膨胀和收缩，以通过单向入口阀145从入口144吸入液体并迫使液体从出口146离开并通过单向出口阀147以被喷出。隔膜142、盘150和螺柱148形成隔膜泵140的流体移位构件。隔膜142本身通常是柔性聚合物，包括各种类型的橡胶，并且是绝缘的。盘状螺柱148(如果是金属的)或金属夹持盘150中的一者或两者可以电连接到静电模块40以将泵室66内的静电能传送到被泵送的流体。

图6是蠕动泵152的剖视图。转子154可通过小齿轮86转动。转子154上的多个滚子156接合软管158，沿着移动段挤压软管158以将流体从入口160移动到出口162。滚子156和转子154形成蠕动泵152的流体移位构件。离开出口162的流体可以被喷射。软管158的入口配件164和/或出口配件166，或流体回路的另一部分，可以是金属的并且与静电模块40连接以将静电能传送到被泵送的流体。

图7是高容量、低压(HVLP)系统168的示意性剖视图。涡轮机170旋转以在相对低的压力下(通常低于20psi)产生大量的空气流。空气流可用于雾化流体以进行喷射。如图所示，流体从储存器172中被拉出(通过重力、任何类型的泵，或通过来自气流的伯努利效应)。使针174缩回以打开阀176，使流体进入气流室178。在气流室178中，流体被空气流冲击以雾化流体并且可以通过静电模块40而带电。可以在室178的上游或在室178内沿着流体路径放置电极180，以对流体进行静电充电。在一些示例中，静电模块40可以电连接到针174以给流体充电。

虽然本文所示的各种实施例已经将喷射器10(图1A-图2B)示出为独立的手持式装置，但是喷射器10的一部分可以被佩戴。例如，储存器可能是背包的一部分，带有延伸到喷射器主体的软管，以将流体馈送到泵中。或者，泵可以是背包的一部分。在任一情况下，可以使用本文讨论的相同的充电选项在背包或手持式单元中对流体充电。应当理解，虽然这里的实施例已经结合喷射卫生流体进行了讨论，但是这里提到的任何喷射器都可以喷射流体，而不仅仅是卫生流体。

在一些示例中，静电模块40与喷射器分开。在这种情况下，静电模块40是一个独立的装置，其可以放置在储存器的内部以对储存器的流体进行静电充电。例如，储存器可以是一个桶，而喷射器可以通过软管从桶中吸取流体。桶或其他储存器内的静电模块40然后可被充电以在流体进入泵或甚至进入喷射器之前对流体充电。这可以节省成本，因为不必将静电模块40与喷射器集成在一起，并且静电模块40可以与多种不同类型的喷射器一起使用，并且如果多个喷射器从公共储存器抽取流体，则可以同时向多个喷射器提供电荷。静电模块40可包括密封外壳，所有电部件都在密封外壳内部，并且一个或多个电极暴露在外壳的外部。

在一些实施例中，静电模块40可远离喷射器，但静电荷仍被传送到喷射器内的流体，例如通过本文所述的任何技术。例如，静电模块40可以在喷射器的外壳的外部并且可以包括插入喷射器外部的端口中的电线。将电线放入端口中可以在静电模块40和延伸到与流体接触的一个或多个导电部件的引线之间建立电连接以对流体进行静电充电。静电模块40可以与喷射器断开连接以与不同的喷射器一起使用和/或喷射器可以与不同的静电模块40一起使用。这样，静电模块40不必与喷射器集成在一起，并且喷射器可以与静电模块40分开出售，这取决于使用者的偏好。在一些示例中，静电模块40可以佩戴在使用者的身体上，例如佩戴在背部或腰带上，或者可以单手携带。静电模块40在使用时可以挂在喷射器上。在这种情况下，静电模块40可以给喷射尖端(喷嘴)、活塞或本文提到的用于将静电荷传送到流体的任何其他部件充电。

根据本公开的流体喷射器可包括具有至少一个流体移位构件的泵，该流体移位构件被构造成将流体置于压力下，以及向暴露于泵内的流体的导电部件提供电能以向流体传递静电荷的静电模块。至少一个流体移位构件可以是导电部件。至少一个流体移位构件可被构造成往复运动以泵送流体。至少一个流体移位构件可以是活塞、隔膜或齿轮等。泵可以是活塞泵、隔膜泵、齿轮泵、蠕动泵等。

虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等同物替代其元素。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的一个或多个特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种便携式流体喷射器，包括：

喷射器主体；

从所述喷射器主体延伸的手柄；

喷嘴，所述喷嘴被构造成发出流体喷射；

触发器，所述触发器被构造成控制所述喷嘴的喷射；

储存器，所述储存器被构造成容纳喷射流体；

泵，所述泵由所述喷射器主体支撑，并被构造成将喷射流体从所述储存器泵送到所述喷嘴，所述泵包括：

泵体，所述泵体具有流体入口和流体出口；

流体移位构件，所述流体移位构件至少部分地设置在所述泵体内并且被构造成进行移动以通过所述流体入口将所述喷射流体吸入到所述泵中，对所述喷射流体进行加压，并且在压力下将所述喷射流体驱动到所述流体出口以从所述喷嘴进行喷射，所述流体移位构件包括在泵送期间移动的导电材料；以及

静电模块，所述静电模块被构造成向所述流体移位构件的所述导电材料提供电能，从而当所述流体移位构件移动以将所述流体泵送到所述喷嘴时，所述流体移位构件对所述流体进行静电充电。

2.如权利要求1所述的流体喷射器，还包括：

驱动器，所述驱动器可操作地连接到所述流体移位构件以使所述流体移位构件移位并引起所述流体的泵送；

其中所述静电模块通过穿过所述驱动器的电通路电连接到所述流体移位构件。

3.如权利要求2所述的流体喷射器，还包括：

电动马达，所述电动马达可操作地连接到所述驱动器以通过所述驱动器引起所述流体移位构件的移位。

4.如权利要求3所述的流体喷射器，其中，所述驱动器被构造成将所述电动马达输出的旋转运动转换为线性往复运动。

5.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，其中，所述流体移位构件包括被构造成进行线性往复运动的活塞。

6.如权利要求5所述的流体喷射器，其中，所述活塞被构造成在压力冲程结束时覆盖进入压力室的入口孔的开口，所述压力室至少部分地由所述导电材料限定，并且所述活塞被构造成在吸入冲程结束时打开所述开口。

7.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，其中，除了由于所述流体之外，所述喷嘴与所述流体移位构件电绝缘。

8.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，还包括：

支撑所述喷嘴的可旋转喷射尖端。

9.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，其中，所述喷射流体在所述流体喷射器的储存器内没有被直接静电充电。

10.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，还包括：

电池，所述电池由所述喷射器支撑并与所述静电模块电连接以向所述静电模块提供电力。

11.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，还包括：

能够可移除地连接到所述喷射器的接地元件。

12.如权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器，其中，所述流体仅从所述流体移位构件的所述导电材料接收静电荷。

13.一种便携式流体喷射器，包括：

喷射器主体；

喷嘴，所述喷嘴被构造成发出流体喷射；

触发器，所述触发器被构造成控制所述喷嘴的喷射；

泵，所述泵由所述喷射器主体支撑并且包括活塞，所述活塞被构造成进行往复运动以通过吸入冲程将喷射流体吸入到泵室中，并且通过压力冲程将所述喷射流体从所述泵室泵送到所述喷嘴，其中所述活塞包括在泵送期间移动的导电材料；以及

静电模块，所述静电模块与所述活塞电连接，以向所述活塞提供静电荷，使得所述活塞能够向所述喷射流体提供静电能以对所述喷射流体充电；

其中所述流体喷射器能操作以在第一状态以及第二状态下从所述喷嘴喷射流体，其中在所述第一状态期间，所述静电模块提供电能以对所述喷射流体充电，在所述第二状态期间，所述静电模块不对所述喷射流体充电。

14.如权利要求13所述的流体喷射器，还包括：

可移除的接地元件，所述接地元件被构造成连接到所述便携式流体喷射器，以在所述便携式流体喷射器处于所述第一状态时将所述便携式流体喷射器接地。

15.如权利要求13或14所述的流体喷射器，还包括：

开关，所述开关能够致动以在激活状态和非激活状态之间控制所述静电模块，所述静电模块被构造成在所述激活状态下向所述活塞提供静电能，并且被构造成在所述非激活状态下不向所述活塞提供静电能。

16.一种静电喷射方法，包括：

通过移动的由喷射器的喷射器外壳支撑的泵的流体移位构件泵送喷射流体，所述流体移位构件包括导电材料并且至少部分地设置在所述喷射器外壳内；

通过静电模块产生静电荷；

向所述流体移位构件的所述导电材料提供静电荷；

当所述流体移位构件的所述导电材料移动以泵送所述流体时，通过所述流体移位构件的所述导电材料对所述喷射流体充电；以及

由于所述流体移位构件的移动产生的压力，从所述喷射器的喷嘴发出带静电的喷射流体。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

通过驱动器使所述流体移位构件往复运动以产生所述压力并将所述流体泵送通过所述喷嘴。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

通过导电路径为所述流体移位构件充电，所述导电路径通过所述驱动器形成。

19.如权利要求17或18所述的方法，还包括：

通过所述驱动器将来自马达的旋转输出转换为到活塞的线性往复运动输入，其中所述活塞形成所述流体移位构件；

使所述活塞在设置于所述泵的主体内的泵室内往复运动以产生所述压力。

20.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，通过所述流体移位构件的所述导电材料对所述喷射流体充电的步骤还包括：

产生所述静电荷，使得所述流体移位构件的所述导电材料是所述喷射器的向所述流体提供静电荷的唯一部件。

Images