CN1147776A - 喷涂设备 - Google Patents

Abstract

在静电喷涂装置上装一条连接件(20)和报警电路(24，图4)，前者用来在装置(10)和待喷靶子之间建立一条电荷主返回通路，后者用来警示操作者出现了具有潜在危险的喷涂条件。

Description

喷涂设备

本发明涉及一种静电喷涂设备。

在喷涂某些物件时，如果在物件和设备之间出现电荷不平衡则会引起一些问题。这是因为存在着可能导致操作者遭受电击的危险和/或在易燃溶剂(例如，作为喷涂料的成分)存在时产生险情。只要确保在设备和正被喷涂的物件之间存在有良好的电的连续性，例如对物件作一电连接以在物件与设备之间提供一个接地回路，则就能将这种危险减至最小。

按照本发明的第一方面，静电喷涂设备上装有一个构成设备与待喷物件之间的电荷主返回通路的连接件和一个对设备和待喷涂物件之间所建立的回路进行测试的装置。

测试装置通过对如此所所建立的回路的电阻或阻抗进行确定的装置所组成。

可以安排测试装置来检测电荷经由电荷主返回通路返回设备的情况；但最好，该测试装置是由检测电荷经由非主返回通路的路线返回设备情况的装置组成。

按照本发明的第二方面，提供一个这样的静电喷涂设备，它装有用来在设备与待喷物件之间提供电荷主返回通路的连接件和用来对电荷经由握持着该设备的操作者返回设备情况进行检测的装置。

最好是，设备还包含一个在检测到电荷经由非该主返回通路的路线返回时能产生输出信号的装置。

这样，就可以证实是否存在一个可靠而有效的电荷主返回通路。如果没有建立起一个有效的电荷主返回通路，则电荷将趋向于经由另外的路线返回设备。例如，在不存在一合适的电荷主返回通路时，当喷涂进行时，电荷将积累在正被喷涂的物件上，势必排斥进一步来的带电的喷涂微粒(SPRAYDROPLETS)，这些带电微粒就可随即沉积在操作者身上，结果导致电荷经由非主返回通路返回设备。

电荷经由非主返回通路的路线返回情况的检测能检测出不合格的主返回通路和其它一些影响喷涂电流经由电荷主返回通路返回的条件是否存在。有缺陷的电荷主返回通路的存在可以归因于与物件的不适当的连接。其它可以导致电荷经由非主返回通路返回的条件包括：过量的喷涂，在过量的喷涂过程中带电喷粒除了沉积在目标物件上而外还会沉积在其它一些物件上；以及由穿着绝缘靴的操作者进行的喷涂。

这样，例如，如果接地回路由于与待喷物件连接不当而有故障，则在喷涂过程中就会被检测出来并向操作者发出信号。如果连接适当，则在喷涂进行到出现明显的电荷不平衡之前就可将故障排除。

用来提供电荷回路的连接件通常包括一个终止在接线夹上的导线形式的导电体，该接线夹夹在待喷物件上的一个方便位置上。

为了提供额外的可靠度，连接在设备和夹在待喷物件上的连接夹之间的导线最好是双股的，以便两股导线形成这样的环路(LOOP)，使得在一股导线损坏，造成电荷主返回通路的整体性能降低时，电路中的损坏就可被检测出来并产生报警和/或自动使喷涂中止。

接触件的导线或导线束都包有一层高度绝缘的外皮。

连接件能可松开地与设备连接而且最好这样安装，以使得在连接件根本没连或连得不正确时就不可能进行喷涂作业。例如，连接件上可以装有一个连接器，在使用时借助于这个连接器，连接件就与设备相连接(例如，可插入与设备相连的附加插口中的单孔插头(JACKPLUG)等，因而连接器就完成了一回路，如象向设备的高电压发生电路供电的低电压电源回路，把连接器取出时，就可断开这个回路中的电路，阻止该设备的正常运作。

另外，连接件也可以永久地与设备相连。

连接器通常包括一个用来连接物件的夹型连接器，这个连接器常常具有一个或多个的齿形件，以便牢固地咬在物件上，确保良好的电连接。颚形夹子最好设计成这样，使得在小的接触面上能施加一很大的接触力(最好是点接触的齿形件)，颚形构形能咬住很多种基底类型。

在电荷经由非电荷主返回通路的回路返回设备时所产生的输出信号最好是具有看得见，听得着和/或可感知的特性。可以设想，在存在(出现)不满意的喷涂条件时，将会产生输出信号。但是，我们并不排除以不出现这样的输出信号来表示此条件的可能。例如，在恰当地建立了电荷主返回通路的条件下作正常喷涂的过程中，由出现信号(如，闪光或声音信号)来表示正常条件，而以没有信号(不能发信号)来表示异常条件。这样的装置虽然是可能的，但并不是有利的，因为这样，正常的喷涂将会伴随为维持信号的能源消耗，同时还总是要求操作者去注意信号的消失而不是注意信号的突然出现。

代替或除了产生一个输出信号来对某些环境下，例如在没有建立起与物件的良好电学连接时，的喷涂作报警外，在检测到经由非主路返回的电荷时，还可抑制或阻止设备的喷涂操作。

按照本发明的更具体的方面，提供了一种这样的静电喷涂装置，它装有一个连接件来建立待喷物件和设备之间的电荷主返回通路，电荷次返回通路，以及装有一个检测和极警装置，它用来检测在设备进行喷涂运作时电荷经由次返回通路返回设备的情况并产生一个输出信号以指示设备处在一个若继续喷涂就可能会发生危险的条件。

电荷检测装置通常包括一个电荷存贮单元，在其中电荷可一直存贮到到达阈值电压，发生辐射为止，让辐射照射到辐射探测开关上，使该开关运作，产生一个输出信号。一个用来在达到阈值电压时产生光辐射的通常装置是的氖气的辉光放电管。开关可以是一个合适的固态光敏开关。

潜在的危险条件可以根据电荷经由次返回通路返回设备的速率来测定，也就是如当电荷返回速率(例如，当作电流来测量)达到预定值时，则输出信号就可能产生。

次返回通路最好是与设备的高电压发生电路相连，高压发生器发生的高压是用来使从设备放出的液体带电。

通常，在这样的潜在危险条件明显时，输出信号就会连续或间断地产生。例如，输出信号的频率和/或强度可随电荷返回设备的速率而变化。这样，当返回速率增加时，输出信号的频率或强度也可能增加。

最好是，次返回通路包括一个装在设备外壳上的端子部分，它是安在设备使用时用户的手将接触到的位置上，这样，例如，设备的外壳上装有一个手能抓握的部分，就在这个抓握部分的上面装有该端子，或至少是它的一部分可以构成端子部分。该端子部分为了完成电荷传导的目的将用充分导电的材料来制作—通常“半导”材料就足够了。“半导”的意思我们是指电阻率在大约10⁷到10¹⁰Ωcm的材料。为了消除电击，也可装设端子部分，为此，端子部分应具有高电阻，典型的大约为10MΩ或更大，如直到1GΩ。

本发明一般涉及一种这样的静电喷涂设备，它包含一个适于手持应用的单元而且具有喷涂液体的排放嘴，把液体馈送给喷嘴的机构以及施加在液体上的高压的发生电路。在应用本发明的装置中，结构通常是这样的：使发生的高压施加于在喷嘴处喷出的液体上，由此建立起一个能有效地将液体吸进一个或多个直径比喷嘴出口小的液柱中，每条液柱分散就导致带电雾滴喷射的发生。

在本发明的一个实施例中，静电喷涂设备包含一个具有手握部分的外壳；一个喷嘴；一个盛装喷涂液体并将该液体送往喷嘴的贮液器；一个能由低压电源产生施加在从喷嘴射出液体上的高压的电路；一条用来建立待喷物件和设备之间的电荷主返回通路的导电线路，该导线结尾在与物件相连的连接器上；一个与手握部分相连的装置，用来建立一条经由操作者的电荷次返回通路，当主返回通路出现故障时电荷可由它返回设备以防止物件与设备之间出现电荷不平衡；以及一个在电荷经由次返回通路返回时用来产生一种输出信号的装置，此输出信号表示设备处在了一种若继续喷涂就会有危险的条件下。

本发明已具体地应用在由申请号为GB94/02407的国际专利所公开的那种设备中，其全部情况已包含在这篇文献中。

这样，按照本发明的再一个方面，它提供了一种特别但并非只是用来喷涂电阻率量级为5×106Ωcm，粘滞度量级为1泊的液体，其喷涂速度至少可达4cc/分的静电喷涂设备，该设备包含一个具有一出口的喷嘴件；一个输送待喷液体到该喷嘴件的装置；一个高压发生器；一个与高压发生器相耦连以便将电压施加于在喷嘴口处冒出的液体上的装置；一个安放在喷嘴件附近，用来改变喷嘴口附近的场强的电极；一个对电极与高压发生器进行电连接的连接件，它使得在电极上产生一个这样的电压，它的极性与从喷口喷出的液体极性相同，而它的大小能使得在紧靠喷口附近电场梯度减小的(MAGNITUDE)；一个用来建立从待喷物件返回到设备的电荷主返回通路的第一机构；一个建立电荷次返回通路的第二机构；以及检测经由次返回通路的电荷返回情况的装置。

通常，电极是由半绝缘材料组成。“半绝缘材料”的意思是指它总是被当作绝缘体而不是当作导电体，例如，其电阻率至少为1×10^-7Ωcm，但是其导电性却足以使套前端上的足值工作电压能在一定时间间隔内建立起来以便确保在足够的液体聚集在喷口之前，在环套的前端就能建立整个工作电压以维持线状喷射，避免出现液体的任何杂散喷射的倾向，例如喷溅(SPITTING)。这种倾向对于喷漆应用特别不好。同时，电极由半绝缘材料组成一事还可减少由电极上的缺陷等原因引起的电晕放电的危险。具有量级为10¹¹—10¹²Ωcm的体电阻的材料特别适于用作本发明这方面的半绝缘材料。

液体的电阻率典型地是在5×10⁵—5×10⁷Ωcm的范围内，更常常是在2×10⁶—1×10⁷Ωcm的范围。

施加在喷嘴出口处喷出的液体上的电压通常将超过25kV，典型的可高达40kV，但最好是在28-35kV范围内。

施加在电极上的电压的大小最好基本上与施加在从喷口处喷出的液体上的电压相同。实际上，这可用把电极和液体都与电压发生器的公共高压输出端相连的方法来实现。

施加在液体上的电压是藉助于喷口附近的连接线来供给，或是通过与盛装液体的容器的连接来供给，以便液体本身就起到把施加的电压传到喷嘴出口的作用。在盛液容器是由导电元件，如象金属盒，或全属阀这类元件组成的地方，电压则可以藉助于这样的导电元件施加在液体上。

在一个盛液盒是金属盒的惯常实施例中，施加在液体和电极两者上的电压都是通过金属盒从电压发生器上供给的。

特别是在电极用半绝缘材料来制造的地方，喷嘴件最好是用比做电极的材料更为绝缘的材料来制造，而且喷嘴件常常具有向出口收缩的带梢的构形。

出口可以是一般的圆孔形式，液体从这种圆孔中成单线条射出，而电极通常是呈圆环构形，例如由该半绝缘材料制作的套筒(SHROUD)或环套(COLLAR)等。

此装置最好是适于手持操作而且馈送液体到喷嘴出口的装置通常包含一个可由用户操作的致动器，可以将它装置成能由施加于致动器上的力来控制馈送速率。

有利的是，该装置是这样的，馈送机构的致动器的运作还影响到电压发生器的动作，这种影响最好是使得任何液体在喷射出喷嘴出口之前就加上了电压，因而，避免了液体从设备中泄放失控的危险。而且还确保了在喷涂开始之前就可在电极上建立起必要的操作电压。

对于黏稠液体，特别是对适于喷涂轿车机身板的油漆涂料而言，理想的喷口直径至少为500μ(至少为600μ则更好)，就用户而言，这样才便于无需过分费劲就能达到理想的喷射/流速。而且还有利于减少由液体涂料中的悬浮粒子堵塞喷孔的倾向。

已经发现，从保证产生具有狭窄的尺寸分布的液滴的发散喷射的观点来看，电极相对于喷口的位置是特别关键的。一般地讲，这个位置与建立在电极上的电压大小有关。

在本发明的一个优选实施例中，利用了一个由环形电极所围绕的产生单个线束(喷射)的喷嘴，电极上供给有基本上与液体上电压大小相同的电压，这个电极最好是这样放置，使得想像的喷嘴前端与两沿径向相对的环形电极前端之间延伸的虚线(IMARGINARYLINES)间的角度是在140—195度的范围内，若在150—180度之间则更好。

现在将仅借助于例子并参照附图来对本发明加以描述，在这些附图中：

图1.是与按照本发明的喷涂设备的操作相关的电荷主返回通路和次返回通路的说明示意图；

图2.是包含了用来检测电荷经由非主返回通路的路线返回设备情况的检测电路的喷涂设备的图解；

图3.是图2所示的实施例中的检测电路的电路图。

图4.是本发明另一个实施例的图解。

参照图1可知，由用户12所持之喷涂设备10产生一喷雾14，喷雾14是由一些带电的，例如油漆涂料的液滴所组成，在正常操作时，它们被吸引向靶子16。液体配料的静电喷涂的固有特性是形成包含施料器、从设备12的喷嘴18喷出的液体喷射云雾以及靶子基体在内的回路(CIRCUIT)所必需的。为了防止系统各部分之间的电荷不平衡和防止因此而产生的静态放电的危害，必须形成这个回路。

在惯常的基于由电晕放电使粒子带电的工业静电喷涂系统中，系统的所有部件都要求接地，以防止当杂散电荷沉积(即以杂散电晕和/或带电小液滴的形式)在这些部件上时，所引起的这些部件上的电压增高。连接通常是用螺栓式端子或用夹子把接地电缆拧在或夹在靶子基体和附属的物件上来实现的。这对于操作者来说是麻烦的，为了辨别和连接得当就需要操作者按一些相关的标准进行训练。这对于一些用于“自己装配”市场的产品来说显然是不可取和行不通的。

对于“自己装配”的市场而言，合适的静电喷涂技术应满足下述条件：液体涂料的带电不依赖电晕放电的发生。代之的是，在喷涂设备的喷嘴处，对喷出的液体施加一高电压(例如通过在喷嘴出口附近的接触器，或经由液体本身施加)，以便相对于待喷目标这样来建立强电场，也即使得静电场能帮助把喷出的液体吸入其直径明显比喷嘴出口小的线束中(INTOALIGMENT)，之后分离成一些带电的小液滴。这种喷涂技术涉及一种很有效的充电过程而且电晕放电在正常操作中实际上是不存在的。此外，如象在工业静电喷涂技术中所使用的那些特殊的接地技术也不是必须的。在靶子基底和设备之间形成一个电荷返回通路通常就足够了(这里是指电荷主返回通路)。电荷主返回通路用来防止在设备和目标物件之间出现电荷不平衡。

通常就设备来看，靶子和/或设备都是接地的，例如可间接地经由用户接地，而且就设备来说，还可能存在一条经由靶子和地之间的任何支撑结构到地的通路。这样，例如，在靶子是由汽车机身构成的情形，接地的通道可以是车轮/车胎，尤其是附着在车轮上的污物，尘垢等。但是接地并不是重要的，而且无论怎样，在所有环境下都不可能可靠地接地。更重要的是，要想维持电荷平衡，就应在设备10和靶子16之间建立一条电荷主返回通路。在图1中电荷主返回通路是藉助一端连在设备上，另一端通过夹子22连在靶子基底16上的导电线20来建立的，夹子22是为咬进靶子基底而设计的，例如鳄鱼夹。

如果在夹子22和靶子基体之间做好了满意的电连接，则通常就能实现满意的喷涂。但在某些环境下还可能发生问题。一些典型的情形是：

在靶子基体上存在的漆膜没被夹子咬破的情形；

在操作者把夹子夹在了不合适的基体位置上或夹在了基体的被绝缘的部分上；

在发生过量喷涂处，导致一些喷雾沉积在非目标物件上；或

在操作者与靶子绝缘的情形下，例如，由于操作者穿了高度绝缘的靴子；

这些问题都可通过安装检测器24而得到避免，该检测器24是用来检测电荷经由非主返回通路20的回路返回设备的情况的。例如，在与基体的连接不适当时，如果继续喷涂，则在基体16上积累起来的电荷将导致进一步来的电荷遭到排斥的倾向。因此，这样的电荷将寻找一些非目的靶子。一个这样的靶子就是用户12。这样，另一个电荷回路就是经由往用户身上沉积的后喷(SPRAYBACK)(开始，量很小)构成的一这个次返回通路由图1中的虚线所示，他是与主返回通路并联的。另一个电荷次返回通路机构是经由地构成的(虚线27)，而再一种机制就可能是由杂散电晕效应产生的电荷，在喷涂受到失去有效电荷主返回通路的影响时，杂散电晕效应可能出现在喷嘴处。而且这时，起源于杂散电晕的电荷可能再次经由用户12返回设备。

把检测器24装在包括用户12在内的电荷次返回通路中而且经由接触垫28与用户相连，接触垫安置在设备上一个能与用户的手接触的位置上，例如可以把接触垫装在设备的手握部分，或者至少使它构成手握部分的一部分。如果完整的电荷主返回通路没有建立，或者是在喷涂过程中受到干扰(或译为：出现故障)，则越加发生电荷经由一条或几条次返回通路返回设备的现象就可理解了。检测器24监视着电荷经由次返回通路返回的情况而且可以安排它产生一个适当的信号，如可听见的重复的短促高音声(其振幅可以随电荷不平衡程度的增加而增加)，警告用户主返回通路已发生故障了。这样，就给了用户一个修补故障的机会，如果不成功，就可因为靶子不合适而放弃喷涂那个特殊的靶子。

由于操作者与靶子绝缘，例如由于操作者穿上了高度绝缘的靴子，而出现问题的地方，这是由于操作者必然“浮”离(floataway)靶子电压。因而，在操作者与靶子之间就会明显地出现一个电容而且那时将会在电荷次返回通路中发生一可检测的电荷流动，这就会导致产生一个信号，警告用户不要继续喷涂。该问题可以由更换脚上穿的靴子而得到改正。

建立经过用户的电荷次返回通路是一个检测电荷经由导线20提供的电荷主返回通路返回设备的方便方法。但是，在另一种装置中，设备上在适当的地方装有一个电荷收集区(未画出)，例如设备的暴露表面，电荷/小液滴在它上面的沉积将必然引起由于电荷主返回通路故障而产生的回喷或杂散电晕，那时检测器24将被连到电荷收集区上，以便能监视经由这条通路的电荷返回。

现在参考图2，它画出了本发明在一个较好形式的喷涂设备上的应用。图2的喷枪是为手持式应用而设计的，它适于用在喷涂相当粘的低电阻率的，如油漆那样的液体涂料，其流速至少可达4cc/min。一种典型的喷涂液料具有量级为1泊的粘度和5×10⁶cm的电阻率。喷枪由枪体202和握手204组成。枪体202呈管形，由高绝缘的塑料，例如聚丙烯制作。握手204也可以，至少一部分可以用聚丙烯这类高绝缘塑料作成。在远离握手204的一端上，枪体装有一束套(collar)206，它也是由聚丙烯类的高绝缘材料制成而且头上车有螺纹，或者是可松开地与枪体202相连以便快速卸开，进入液料容器。束套206把零件208固定在枪体202前端上的适当位置上，零件208包含一个基底210和做成一体的圆环套(ANNULARSPROUD)212，它从枪向前伸出。

基底210有一圆孔，喷嘴214从孔中伸出，喷嘴214的后端作有一凸缘215，它紧贴在基底210的后表面上。喷嘴214则是由像聚醛(例如“Delrin”)制作，这种材料的体电阻率为10¹⁵Wcm的量级。枪体202内装有一可替换的装载筒216，以便把待喷的液体送到喷嘴214。因为要求喷枪以至少4cc/min的流速输送液料，因而就需要用压力将液体馈送到喷嘴，而且在本发明的这个实施例中，这是利用一种所谓隔离包(barrierpack)形式的装载筒来实施的。这种包是一个由液化推进剂，例如碳氟化物134A加压的金属容器218。并将待喷液体封装在柔软的金属箔做的囊220中，这个囊把液体同推进剂分隔开。金属箔囊220的内部经过阀门224与喷嘴内的轴向通道222相通，阀门224是以与通常的液化汽罐的阀门相同的方式运作，阀门相对于容器218向后位移则可打开阀门224，以使得加压液体流进通道222(籍助于推进剂产生的压力)。该通道222以一缩小了直径的小孔终止于它的前端，这个小孔构成了喷嘴的出口。喷嘴214的前端终止在靠近或就在包含环套212前端的平面位置上。

在装载筒216的后面，枪体202内装有一高压发生器226，它是安装在一管式载体(tubularcarrier)228中。将载体228固定以限制沿枪体202的轴向滑动。拉伸弹簧230向后施偏压于载体228。高压发生器226是属于这样一种类型，即它产生脉冲输出，然后将它整流平滑，以便提供一个高压的直流输出。这种类型的一个合适形式的发生器226已描述在欧州专利申请No.163390中。高压发生器具有高压输出极232，它由导线233与固定在载体上并与金属容器218的后端相触接的接触器234相连接。让发生器的第二输出极235与地相连，其中经过导线236和接触带(contactstrip)240。在图解的实施例中，接触带240构成了握手204的一部分而且是由损耗材料，也即虽然具有一些电导性但却用作电阻的材料(其电阻率常常是在10⁷-10¹⁰Wcm)，其理由已在我们申请号为503,766的先前的欧州专利申请中解释过了。该文献中包含有它的公开资料。一种合适的材料是由BritishIndustrialPlastics公司出售的BeetleGB8聚酯。这样，当用户手握喷枪的时候，接地通路就可通过用户建立起来。发生器可由装在握手204中的电池组242的低压直流电源供电，低压直流电源构成低压电路的一部分，低压电路还包括接地导线236(经过接触垫240和用户)和导线224在内。导线224把电池组242经过微型开关246连到发生器226的输入侧。

在使用中，阀门224可由装载筒216与枪体202之间的相对运动打开，在它们作相对运动时，喷嘴214相对于枪体仍然是固定的。这种操作阀门224的运动是由电压发生器/载体装置的运动施加给装载筒216的，而发生器/载体装置是由操作板机248来推动，而板机248与握手204相关联，当挤压板机时，即可使杠杆250绕转轴252转动，由它又进一步使杠杆254转动，其转动支点为256，它是由连杆258与杠杆250耦连。杠杆254加压于载体228的后端，因而杠杆254的转动即能使载体发生位移，进而使装载筒216向前运动打开阀门224。在松开板机248时，由于适当的，包括弹簧230在内的偏压件的作用，各个元件都回复到它们开始时的位置。挤压板机248还伴随与微动开关246耦连的连杆260的运动，因而板机的运作也引起微动开关的运作，以便向高压发生器226供电。

由于设备是为喷涂相当粘的低电阻率的，其流速至少可达4cc/min(例如6cc/min以上的)液体所设计的，因而发生器产生的高压常常超过25kV，这个高压是通过接触器234，金属容器218以及通道222中的液体与喷嘴214的出口相耦连，以便在喷嘴尖和处于地电位的四周之间提供一电场。这个电场的建立有助于把喷出喷口的液体吸拉成一条线束，这条线状的液流将离散成一发散的喷雾。这种喷雾是由大小相当均匀的带电液滴所组成，适于沉积成均匀的薄膜。因为待喷液料具有相当粘滞的特性(例如有1泊的量级)，因而为了达到至少4cc/min的流速，喷口的直径必须作得相当大(常常至少为600μ)。此外，对于相当粘的材料而言，要以这样的流速达到满意的线束的形成(特别是单一的，沿轴向的液线形成)需要在比低粘滞性液体所需的电压高的高压下运作，因为粘滞性材料形成线状液流要求高的电场强度。

因此，所用的发生器226，当把发生器的高压输出连到Brandenburg139D高压计测量时，其输出电压为25kV或更高，这种高压计的内阻为30GΩ。但是，这个量级电压的利用通常会导致假喷涂，这可能是由于电晕放电效应所致，这是因为直接在喷口附近的电场强度可能超过空气的击穿电压。这样的虚假喷涂，例如可导高度多分散的雾状液滴，这种多分散的喷雾是由从线状液流中离散出来的很细的液滴组成，同时假喷涂也可导致一些发散不好的由粗大液滴组成的近轴液流的形成。

在存在有25kV以上的电压时，满意的线状液雾的形成和离散可通过装上设零件208，特别是环套部分212来实现。零件208是由半绝缘材料(典型体电阻达10¹¹-10¹²Wcm)，例如由DuPont公司出售的“海德尔(Hytrel)”级4778做成，而且还做有一个向后伸出的环形部分262，由它与金属容器218接触，以便使经由接触器234施加的电压能在环套212的前端上建立起来，而且与喷嘴214的出口处产生的电压极性相同，大小也基本相等。环形部分262被卡在枪体202前端和束套206上的内凸缘264之间，因而零件208相对于枪体202是固定不动的。板机248的动作导致容器218相对于零件208发生位移，但电连续性却由于容器218前端(leadingend)和环形部分262的内圆之间的滑动接触而得以保持。

很清楚，高压发生器和环套之间的接触可以不用所示的滑动接触装置来施行；例如可以通过弹簧接触来进行。通常接触装置是这样的，它使得能确保一个基本上与在喷嘴尖上建立的电压相当的电压提前或基本上在喷涂开始的同时出现在环套(shroud)上，以便环套(shroud)在喷涂一开始时就能立即发挥作用。

相对于喷嘴尖合适地放置环套前端，就可将紧靠喷嘴尖端附近的电场强度衰减得足以产生一能离散成尺寸相当均匀的液滴组成的单一线流(singleligament)。用试探法，也就是藉助于具有一个轴向可调环套的试验型喷枪，就可容易地确定环套端部的最佳位置。这样，可以一边观察喷涂特性，一边从缩进位置向前调整环套的位置。最初，由于环套是缩进去的，因而可观察到上面提到过的杂散(spurious)喷雾效应，而将环套向前移动即可达到一个喷涂质量显著改善的位置，得到尺寸相当均匀的小液滴。调节若超过了这一位置，最初对喷涂质量并无影响，但却具有聚焦效应的趋势。实际上，在环套端部上建立起来的电压与喷嘴尖上的电压大小基本相同的地方，我们都发现，最佳位置是喷嘴尖差不多与包含环套前端的平面相重合的位置；在典型的装置中，利用内径为16mm，外径为20mm的环套，喷嘴尖伸出这个平面大约1mm。通常，装置将是这样的，使得假想的在喷嘴的前端和环套的沿直径方向相对的前端(diametricallyoposite)之间伸展的虚线之间的角度是在140到195度的范国内，最好是在150到180度之间(角度小于180度相当于喷嘴前端是在环套之前，角度大于180度相当于环套是在喷嘴前端之前)。

线流在分散性质上的明显差别可以用相同的液体在全同条件下运作两个喷嘴来显示；一个是在没有环套的情形下运作，另一个是把环套放置在最佳位置上。在无环套情形下的典型的分散规律包括在离喷口一短距离上产生一由很细的液滴组成的烟雾，跟着是线流的中央核心分散成一些发散不好的粗液滴组成的流线。在这种情形下的喷雾完全不适合在待喷表面上形成液料(如油漆)的均匀薄膜。相反，若把环套安置在最佳位置上并在与喷嘴尖基本相同的电压下运作，可以观察到线流运行到离喷嘴口一相当距离后才分散成一些发散的由尺寸分布很窄的液滴组成的小细流(STREAM)。当喷嘴在环套处于最佳位置的条件下运作时，容易达到由中间直径小于100μ的液滴来进行的喷涂。

与加在喷嘴尖上的相当高的电压相连接的全属容器218的存在，在喷涂过程中可能导致电容方式贮存电荷的一个大的积累，如果用户试图在喷涂中止之后进入设备内部，例如为了替换装载筒，则用户就可能会遭受不愉快的电击。这种可能性可以避免，其方法是在停止喷涂时，用一工具使电容上贮存的电荷放电。这样的工具已在发表的专利号为WO-A-94/13063的国际专利申请中公开了。

图2中所图示之喷枪特别适合于喷涂粘滞度在0.5到10泊之间(尤其是在1到8泊之间)，电阻率在5×10⁵到5×10⁷Ωcm之间(特别是在2×10⁶到1×10⁷Ωcm)的液体，其喷射/流速至少可到4cc/min，到6cc/min则更好。喷口的直径和电压发生器226的电压输出可按照待喷液体的粘滞度和电阻率来选取。典型的喷口直径至少为500μ，更通常的喷口直径至少为600μ，这主要是为了避免由较粘液料(例如，在油漆涂料的情形)中的任何悬浮粒子引起的喷口堵塞和达到在推进剂提供的压力下的理想的喷/流速度(SPRAYING/FLOWRATES)，这样推进剂是装在容器218中的。电压发生器226的直流输出电压当使用具有30GΩ内阻的BRANDENBURG139D高压计测量时一般是在25与40kV之间，更通常是在28与35kV之间。虽然把环套212与高压发生器226的输出端相连，从而使环套上建立的电压在大小上基本上与喷嘴尖上的电压相同这件事是较为简单的，但我们却并不排除环套电压与喷嘴尖电压明显不同的可能性；这时，为了确保达到所想的发散喷射是由尺寸分布很窄的液滴构成，可用把环套放置在相对于喷嘴尖而言是较为适当的位置上的方法来补偿这种电压上的差异。

按照本发明，给图2所示的实施例装一根连接导线300而使它有所改进。这个连接线300，一端连在插头302上，该插头是可以插入设备上的插孔304中的；而另一端是连接在鳄鱼夹306上，用它通常可与待喷基体建立良好的电学接触。插头302的插杆308是导电的，但是它的端部却是不导电的，当其插入插孔时，就把连在导线244中的弹簧加压开关闭合(CLOSE)上了，用它可控制电压发生器的电源，因而在插头完全插入时，电压发生器只能由板机248来控制。当插入时，插杆308与环形接触器314接触，因而只要经过夹子306与待喷基体的电连接是良好的，则即可构成电荷主返回通路(的畅通)。将电流检测电路320连接到导线322和与电池242的低、高压端子相连的导线324上，同时还连接到接触垫240上。在通过夹子306所作的连接出现故障时，电流检测电路320可用来检测流经用户和垫片240(电荷次返回通路)的电荷，该电路在下面将联系图3进行描述。

现在请参看图3，电路320包含一个连接在用户接触垫240和电池242的低压侧之间的氖放电管330。将一电容C5跨接在氖管330的两极上以控制放电管的充电和放电。在设备正常运转时，电荷经过用户返回设备是微不足道的。但是，如果，例如，电荷主返回通路出现故障或是出现了在非预定靶子上的过分喷溅(OVERSPRAYING)，则电荷就会发生经过次返回通路返回，因而出现加在氖管330两极间的电压，导致氖管放电。由放电发出的光被对光敏感的达林顿对(DARLINGTONPAIR)332所检测，同时使得半导体三极管334导通，经由336点把一低电压加到计时器(TIMER)338(例如，IC555芯片)上。计时器在340上产生一脉冲输出，其脉冲长度由RC网络中与计时器338相连关联的R1，C1决定。输出340驱动一压电发声器(PREZOELECTRICSOUNDGENERATOR)342，来产生一个可听见的“短促高音声”。当然，当不平衡条件出现时，这种声音将重复产生直到操作者松开板机248并采取了适当的维修措施，例如确保夹子与待喷基体之间有良好的电学接触。如果愿意，可以这样来安装线路使得当电荷经过用户接触垫240返回的电荷增加时，声信号在频率和/或振幅上也有所加大。

现在请参看图4，它图示出了本发明的另一个实施例，在这个实施例中满意的喷涂条件的检测是藉助于一装在喷涂装置内的阻抗或电阻测量电路来测定的。设备400可能大体与在我们早先的英国专利中所描述的设备相同，这个专利的申请号为NO9324971.2，而且这个设备还与图2相关，它装有一根与设备相连而且结尾在连接头404上的导线402，这个连接头是用来建立一个与待喷靶子406的有效电连接。导线402被连在电阻或阻抗测量电路408上，这个电路装在设备400中同时它还有一个电极410装在外面(但是如果愿意，在不用时，也可将它收藏在里面)。这个电极410是这样安置的，使得它能很容易与待喷靶子接触，以便可以通过靶子来完成电极410与连接头404之间的电路，例如用适当的操作设备400方法即可使电极410与靶子接触。当建立了这样的电路后，电路408就可以运作，例如进行直流电阻的测量，并由此测定是否存在满意的电荷主返回通路。电路408的运作可以由用户开始，例如借助一个适当安置的与设备400相关联的并把电路408与装在设备400内的低压电源连通的测试开关来启动。可以让电路408在测量的直流电阻超过了预定阈值时产生一个警告信号，例如可视的和/或可听的。为了提供一适当的安全范围，对这个阈值可加以选择，这个阈值的选择可由经验决定。

电极410是由可形变的并具有某种程度导电性的材料，例如由导电的或半导电的材料做的或用导电或半导电材料例如碳粒浸渍或充填的富有弹性的柔软的泡沫材料(REILIENTLYDEFORMABLEFOAM)做成方便的垫片或条带形式。最好是把电极410安置在设备上远离喷嘴端部的位置处而且象先前提到过的那样来安置，也就是说使得它能很容易与靶子接触。如图4所示，把它安置在设备400的后端。这样就可抓住握手使设备调转方向，将其紧压在靶子的表面上，使得垫片410冲前以便与靶子接触。一旦测试完成并得到满意的结果，就可将设备反过来，然后进行喷涂。

Claims (23)

1.静电喷涂设备，它装有用来提供设备与待喷物件之间的电荷主返回通路的接触机构和用来在设备和待喷物件之间所建立的回路的测试机构。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于：测试机构是由检测经由非主返回通路的电荷返回情况的检测单元构成。

3.一种装有接触机构和检测单元的静电喷涂设备，接触机构是用来提供设备与待喷物件之间的电荷主返回通路，而检测单元则用来检测经由握持设备的操作者返回设备的电荷情况。

4.按照权利要求1到3中任何一项所述的设备，其特征都在于：它包括一个在检测到电荷经由除该主返回通路以外的线路返回时，产生输出信号的机构。

5.按照权利要求1到4中任何一项所述的设备，其特征都在于：提供电荷主返回通路的接触机构包括一根导线形式的电导体，其终端是接在一连接头上，连接头是用来与待喷物件的一个方便位置相连接的。

6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于：装备成这样，使得如果接触机构与设备根本不相连或连得不正确时，喷涂操作就不能进行。

7.按照权利要求5所述的设备，其特征在于：接触机构是永久地与设备相连接的。

8.按照权利要求4或5到7中任一项附加到权利要求4上时所述的设备，其特征在于：产生的输出信号具有看得见，听得着和/或能感知的特点。

9.按照前述各权利要求中任一项所述的设备，其特征都在于：其上装有一种可能的喷涂条件出现时(prevrail)能抑止(suppressing)设备喷涂操作的机构。

10.静电喷涂设备上装有一个接触机构和一个检测并产生输出信号的机构，前者是用来建立待喷物件与设备之间的电荷主返回通路，电荷次返回通路的，后者是用来检测在设备进行喷涂运作期间电荷经由次返回通路返回设备的情况，并产生一种输出信号指示若继续喷涂可能会发生危险。

11.按照权利要求10所述的设备，其特征在于：电荷检测单元包含一种装置，这种装置能将电荷储存其中，直到达到阈值电压，发生光辐射为止，并让光辐射照射到一辐射敏感开关上，辐射敏感开关运作以产生一个输出信号。

12.按照权利要求10或11所述的设备，其特征在于：次返回通路包括一个端子部分，它装在设备的外壳上，其位置是在使用设备时能与用户的手接触的地方。

13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于：端子部分是用半导电材料制作的。

14.按照1到3任一项权利要求所述的设备，其特征在于：在形式上包含一个适于手持的便携式装置，它具有一个待喷液体从中喷出的喷嘴，一个馈送液体到喷嘴的机构以及一个产生施加于液体之上的高压的高电压发生电路。

15.按照权利要求1到13的任一项所述的设备都具体为一个适于手持的便携式装置，它具有一个喷放待喷液体的喷嘴，一个馈送液体到喷嘴的机构，一个把高压施加于液体上的高压发生电路和安置在喷嘴近邻以改善喷口附近的电场强度的电极，把电极与该高压发生器进行电连接的机构(means)，使用这种电连接机构是为了在电极上建立起一个在极性上与从喷嘴喷出的液体相同而大小应使得在紧靠喷口的附近的电势梯度减小的电势。

16.一种静电喷涂设备，它包含下列部件：一个具有手握部分的外壳；喷嘴；盛装待喷液体和向喷嘴供应液体的机构；从低压电源产生高压施加于从喷嘴喷出液体上的高电压发生电路；一个建立待喷物件与设备之间的电荷主返回通路的导电线，此导电线结尾于与物件连接的连接头上；与握手部分相连，用来建立一条经过操作者的电荷次返回通路的部件，当主返回通路出现故障时电荷可经由这条次返回通路返回设备，以避免在物件与设备之间的电荷不平衡的累积；以及当电荷经由次返回通路时产生一个输出信号的报警装置，该信号指示若继续喷涂可能出现危险的条件。

17.一种按照权利要求16所述的设备，它适于用在喷射电阻率量级为5×10⁶Ω·cm和粘滞性量级为1泊的液体，喷射速度至少可达4cc/min，该设备由下列部件组成：有一出口的喷嘴件；把待喷液体馈送到该喷嘴的机构；高压发生器；用于把电压加到从喷嘴出口冒出的液体上，与高压发生器耦连的连接件；安置在喷嘴附近以便改善喷口附近的电场强度的电极；把电极与该高压发生器进行电连接，以便在电极上建立起一个极性与从喷口喷出的液体相同，而大小应使得在紧邻设备喷口的区域电势梯度减小的电势的连接件；用来建立从待喷物件到设备的电荷主返回通路的第一构件；用来建立电荷次返回通路的第二构件；以及检测经由次返回通路返回电荷的检测装置。

18.按照权利要求17所述的设备，其特征在于：电极是由半绝缘材料构成。

19.按照权利要求1所述的设备，其特征在于：检测装置就是测定这样建立的回路电阻或阻抗的装置。

20。利用按前述权利要求中任何一项所述的设备把可流动材料静电喷涂到靶子上的方法。

21.利用静电喷涂设备把可流动材料静电喷涂到靶子上的方法，它包括：在靶子与设备之间建立一条电荷主返回通路，对返回设备的电荷进行监测和在电荷主返回通路出现故障征兆时产生一个输出信号。

22.按照权利要求21所述的方法，它包括监视在喷涂过程中电荷经由非主返回通路返回设备的电荷，并当出现电荷经由这样的其它路线返回或是返回量达到预定值时产生一输出信号。

23.利用静电喷涂设备把可流动材料静电喷涂到靶子上的方法，它包括在靶子与设备之间建立一条电荷主返回通路，建立一包括靶子和靶子与主返回通路之间的接头在内的回路，测试这条回路的电阻或阻抗，(以及)如果测得电阻或阻抗与非危险喷涂条件相符合(compatible)时，就进行喷涂。

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