CN1179737A - 真空涂料喷射器的出口止回阀 - Google Patents

Abstract

一种真空涂料喷射器(10),它包括一台出口止回阀组合件(66),该组合件(66)具有双弹簧结构,得以使通过阀的流体流量增加,而不降低阀(66)的响应时间或系统的起动运作。弹簧之一(80)在阀(66)关闭时是不啮合的,而另一弹簧(82)具有低得多的弹簧比率,并在阀(66)打开、关闭及其间的所有位置上都对阀(66)施加朝向关闭位形的偏压。双弹簧结构适应于对高粘性流体或涂料提供高的流体流量,对喷射器(10)的起动操作没有有害的冲击位形的偏压。

Description

真空涂料喷射器的出口止回阀

这是1995年1月9日递交的专利申请系列号为08/370159的部分继续申请。发明背景

本发明涉及真空涂料喷射器，特别涉及涂料喷射器中能提供高涂料喷射流量的装置。

在典型的真空涂料喷射器中，活塞驱动的膜将涂料从供给线上通过止回阀吸入涂料保存室或膜室中。在活塞反向时，膜室中的涂料加压。喷枪具有一个板机，当它被压下时，打开阀门，使膜室中加压涂料得以流过出口止回阀和喷枪的喷嘴，从而使涂料在孔出口处进行雾化，以喷涂在需涂敷的表面上。

真空涂料喷射器通常包括插入在涂料罐中的吸入管，涂料通过它输送至膜室中。吸入管中的吸入是由可变形膜产生的，其周边是固定的。该膜的中心部分由例如活塞驱动液压系统在凹入和凸起位形之间振动，从而将涂料向着薄膜引入，并因而迫使它向外流向喷枪。

在另一方面，旋转偏心凸轮驱动一个轴承，它又驱动一个活塞。此活塞和膜相连接，凸轮的旋转驱动活塞，从而使膜在凹入和凸起位形之间移动。涂料从贮罐通过吸入管和入口阀向着膜吸入，并进入膜室，以便通过出口止回阀排出至喷枪中。

尽管过去已作了努力，但采用这种涂料喷射系统碰到了，例如，变化无常的结果和不可解释的、有害的变化。例如，一个系统可能对一种涂料应用不良，未能将其充分雾化，并将其“溅射”在表面上，但在另一个时刻或在另一个场所可高效地使用同一种涂料。这些类型问题的一些解决方案已在于1995年1月9日递交的美国专利系列号08/370159和于1995年1月9日存档的美国专利系列号08/370377这两个相关申请中得到了确认，每个专利都属于本发明的受让人，并通过参考而将它们明显地包含于此。这些申请的发明解决了不良涂料喷射器性能的某些问题。

在真空涂料喷射器中通常发现的其它问题包括变化无常的喷射，例如第一类涂料的低效喷射，但第二类涂料的高效喷射。已经提出了这类问题的若干可能原因，例如缺乏稳定的起动、涂料填塞、过滤器阻塞、涂料粘度变化造成流量变化、湿度变化等。特别在喷射高粘性的涂料时，即使过滤器是清洁的，涂料的流动路线是非阻塞的，也会发生涂料通过喷射器的流量减低的情况。涂料的粘度通常位于从约3.8×10^-4英尺²/秒至约1.5×10^-2英尺²/秒的范围内。水的粘度则还要小，约为1.07×10^-5英尺²/秒。申请系列号08/370159和08/370377中的发明改进了真空涂料喷射器的性能，但是，高粘性涂料和流体与低粘性涂料和流体相比，其流量的变化使性能不能均衡。例如，粘性较高的涂料的流量要比粘性较低的涂料流体的流量要低约25％。

因此，一种真空涂料系统的有效、稳定的应用往往成为一件依赖于流量的事，而流量则与系统中使用的具体涂料或流体的粘度有关。

因而，显然需要有一种真空涂料喷射器，在喷射期间，它不会由于被泵送流体的粘度变化而呈现显著的流量变化或压力损失，能可靠、高效和有效地喷射包括粘度在内的参数变化范围很宽的各种类型的涂料，而没有上面发现的问题和变化无常。

虽然低粘度涂料和流体比较容易处理，并能以要求的流量稳定地泵送，但对粘度较高的流体采用相同的阀门调节和泵送结构，由于流体的粘性较高而会陷于麻烦。能很好处理粘度较低流体的同一种泵和阀门结构不能很好地处理在所有喷射涂料的预期粘度范围内的粘度较高的流体。

这样，本发明的一个目的是提出一种改进型的真空涂料喷射器，它对所有可能粘度的涂料都能产生稳定的喷射。

本发明的另一目的是提出一种改进型的真空涂料喷射器，在喷射时，它具有稳定的高流量而不会损失压力。

本发明的再一目的是提出这样的一种涂料喷射器，在喷射时，它能高效和有效地使用各种类型的涂料，不损失流量或压力，而与涂料粘性的正常预期变化无关。

本发明的又另一目的是提出这样一种涂料喷射器，它能处理各种涂料和流体的粘性，以要求的均匀的形式，均衡地雾化和喷射涂料。

发明内容

为这些目的，本发明的一个最佳实施例计划在能对粘性变化范围很大的流体产生稳定的输出流量的涂料喷射器泵的出口侧使用一个改进型的出口止回阀。在本发明的另一最佳实施例中，在来自膜侧的涂料的出口使用一个双弹簧出口止回阀。此出口止回阀能在粘性流体下快速开、关，而在别的情况粘性流体可能会阻碍阀的快速运行。

发明在一个方面提出，由出口止回阀负责对变化无常的涂料喷射性能和粘性较高流体的降低的流量进行响应。因为本发明提出，此问题的产生是由于系统没有能力对粘性变化范围很大的涂料提供适当的，用以起动和停止涂料从泵至喷射装置的喷嘴或喷枪的流动的响应。

通常，涂料从涂料容器吸入，经过吸入管进入泵送室。泵送室包含一个膜，它在室内产生压降以便吸入涂料，而这是通过其偏心驱动或活塞驱动的液压驱动进行的。一旦涂料吸入室中，当出口止回阀被驱向打开位形时，涂料被泵送通过出口止回阀。涂料通过打开的阀流向喷嘴以进行喷射。膜的特征是周期性；通过每一吸入和加压周期，膜被稳定地加速和减速。

例如，膜移动以扩大室，将涂料从供给管吸取进入室中。此后，膜被加速进入室中以打开出口止回阀，将其中的涂料通过打开的出口止回阀而泵出。一旦此行程结束，膜在相反方向加速，关闭出口阀，打开入口止回阀以便从管中吸取涂料。这就是膜的周期性运行。当吸入室中的涂料被全部、高效地从室中通过出口止回阀泵出时，通过系统的涂料流量是最大的，这样，在下一个周期，膜能从泵的进口侧再吸入涂料，从而避免处理或泵送在前一个周期中遗留于室中，没有通过口止回阀的涂料。

在此发明之前，由于出口止回阀的不良性能，只有约75％的最大潜在涂料流量通过涂料喷射器。例如，一台能在峰值流量约1/2加仑/分下运行的涂料喷射器泵在处理粘性较大的涂料时只能在约0.9加仑/分下运行。已经发现假如出口止回阀的响应时间得到改进，使涂料得以高效地从入口吸入管，通过膜室流向喷嘴，于是高粘性流体的体积流量就能增加。

过去，在其出口阀是对粘性较小的流体进行优化的泵中，处理高粘性的涂料时，出口止回阀的响应时间下降至最低可接受水平之下。阀的响应时间是阀从打开位形回复至关闭位置所需的时间，反之亦然。在处理粘性较高涂料时，阀的响应时间下降简单地是因为在粘性高的介质中它不能快速地移动关闭。增加阀的响应时间的一个方法是增加回复弹簧的预载或弹簧比率。但是，增加弹簧预载或比率会对泵的真空和起动运行起副作用，因为它也会降低系统的性能。

在真空涂料喷射器的一个实施例中，膜由偏心转动凸轮进行驱动。膜的运动和加速是周期性的，并与偏心凸轮有关。在泵送操作的开始，由于涂料开始被膜吸入至膜室中，膜的加速很小。在周期的这一部分，在出口止回阀上的弹簧预载不应太高，不然地阻碍止回阀的打开。在周期的涂料吸入或吸取部分，膜的加速增大。一旦吸入完成，膜在反方向缓慢加速以便将涂料从室中泵出。在周期的泵送部分，膜的加速增大直至涂料从室中排出。出口止回阀必须快速关闭以阻止已被泵送的涂料通过出口止回阀返回至室中。在高粘性流体中，已知的出口止回阀的响应是滞后的。最好有较高的弹簧预载以关闭阀门。然后，周期通过再一次将涂料吸入室中而进行自身的重复。

但是，具有足够高的弹簧比率以适应粘性较高的涂料的阻力，并提供足够快的回复以便按要求关闭阀的弹簧却对泵送周期开始时阀的起始打开起着负面影响。阀在关闭位置的弹簧预载不能单纯地增大以避免对系统的性能起不良影响。

本发明的出口止回阀包含双个弹簧，它们结合在一起为一个粘性范围内的涂料提供阀的足够响应时间以保持系统性能，且不会增大零件的磨损或损害系统的起动。本最佳实施例的出口止回阀弹簧组合件包括具有约为35磅力/英寸(每寸的磅力)的高弹簧比率的第一弹簧，和具有约为1磅力/英寸的弹簧比率低得多的第二弹簧。第二弹簧与出口止回阀总是啮合，以保持系统的起动性能，因为它的弹簧比率很低。第一弹簧则在阀关闭时是脱离啮合的。当阀被打开时，第一弹簧啮合，且它能提供足够的弹簧比率以对阀产生快速响应时间。结果双弹簧的出口止回阀不改变系统的起动运行，但能在粘性较高的流体中提供一个用于关闭阀的响应时间，以排空膜室，避免对部分涂料进行重新泵送，并从而增加喷射器的流量。

第一弹簧由于其高的弹簧比率，从而可能有一个增大的阀门响应时间。在起动操作和每一泵送周期的起始部分，由于第二弹簧维持低的予载，得以使出口阀能在要求的点上起始打开。在起动或起始泵送周期运行期间第一弹簧不提供预载，但在膜被加速以进行泵送的正常运行期间，第一弹簧对阀提供大部分负载，如果不是全部的话。本发明的出口止回阀的双弹簧结构能避免室中涂料的重新泵送，以及那些与为使通过出口止回阀有较大流量而在真空喷射器中产生的相关联的问题。双弹簧促进流量增大，但没有损失系统起动性能的缺陷。

附图概述

该发明的目的和特点将由下述结合附图的详细说明中变得更为清晰，其中：

图1是根据该发明本最佳实施例提出的一种真空涂料喷射器的立体图；

图2是沿图1的2-2线的局部剖视图，表示根据该发明本最佳实施例提出的一种真空涂料喷射器；

图3A是图1的3A区域的放大剖视图，表示出口止回阀处于关闭位形；

图3B是与图3A相似的视图，其中出口止回阀处于打开位形。

发明的详细说明

如图1所示，真空涂料喷射器10包括一部轻便手推车12，它由安装在转动轴16上的轮子14支承在地面上。手推车12包括一个支承泵20和马达22的框架18，它们把涂料从安装在固定于框架18下部的通常为L形的支架26上的贮罐24或其它容器中吸进。紧握通常为U形的上把手28，并将组合件向后倾斜，涂料喷射器10能绕着移动，从而将支架26和支承于其上的涂料缸24向上抬高，以使喷射器10平衡在轮子14上。也可采用其它的结构物来装载泵和马达20，22及用一个涂料容器或涂料液体容器来支承它们。

在使用中，涂料从贮罐24通过一个通常为杯形的具有若干切口32的吸入口30的切口32吸入至吸入30中，吸入口30支承在贮罐24的底壁上。然后，涂料从贮缸24通过吸入口30吸入至吸入管34中。涂料通过吸入管34流入泵20中，以便加压输送至供给线36和喷枪38，然后，加压涂料由此向着需涂敷表面的方向由喷枪38喷出。在所有图及此处的说明中，涂料从贮罐24通过泵20至喷枪38的路线定义为涂料路线P。

安装在吸入管34上端的是一个通常为T形的接头40。此T形接头40已公开于申请系列号08/370159的申请中，其内容已通过参考而包含于此。

接头40通过管接头44或现知的其它合适机构连接至一个入口阀组合件42(图2)上。入口阀组合件42的一个本最佳实施例公开于申请系列号08/370377的申请中，其内容已通过参考而包含于此。入口阀42安装在泵20的泵壳46上。如图2所示，壳46被螺钉48或其机械紧固件固定至泵20上。阀42固定在安装于壳46中管接头44的一端中，包括一个长条形的阀杆52，它在入口止回阀42内轴向延伸，并具有一个固定在与其一端56相对的另一端上的盘状阀头54。入口止回阀42在打开和关闭位置之间移动，以使涂料在板机58或本领域一般技术人员熟知的适当机构的驱动下流入软管36和喷枪38。

入口阀42位于膜室或泵送室60的附近，且与可变形膜62相隔一定间距而放置。膜62的周边是固定的，因此膜62的中心部分能在凹下和凸起位形之间振动。当它如图2所示那样地被推向左方时，它将涂料通过管接头44和打开的入口止回阀42吸向膜62。当它移向右方时，它对室60加压，并将涂料通过一个具有止回阀66的出口64泵至喷射管36和喷枪38。可变形膜62具有一根固定至中央部分70的杆68。此杆68如在上述真空涂料喷射器中熟知的那样，由活塞和偏心凸轮(未表示)进行间接驱动。出口阀66包括阀体67，它由咬合螺纹69螺纹固定至泵20上。阀体67具有一个O形环71和一个保护环73，以提供阀体67和20之间的密封交界面，从而涂料沿路径P通过泵体67的出口75流至壳46的环形出口75a，再流入供给线36。

由图3A可最好地看到，出口止回阀66被偏压至关闭位置，其中阀球72与一个环形阀座74密封地接触。阀座74并置至垫圈76上。出口止回阀66在图3A和3B中相应为关闭和打开位置。在图3B的打开位形中，阀球72与阀座74相隔一定间距。在打开和关闭两个位形中，球72均被接触地夹持在T形球夹持器78中。

阀66包括一对嵌套的螺旋压紧弹簧80和82。按照此发明的本最佳实施例，阀66被螺旋压紧弹簧82朝着关闭位置偏压。弹簧80和82安装在阀体67中插座84和球夹持器78的十字杆88之间。如图3B所示，当阀66打开时，第一弹簧80的相对端线圈支撑在夹持器的十字杆88和插座84上。第二弹簧82的相对端线圈则在阀打开(图3B)或关闭(图3A)及其间的所有位置上支撑在十字杆88和插座84上。夹持器78的一根杆90通过弹簧80和82的中心而伸出。第二弹簧82是在部分预先加压位形(图3A)下装入的，从而将夹持器78和球72推动至与阀座74密封接触，将阀66偏压进入关闭位形。

第二弹簧82嵌套在第一弹簧80之中，并套在杆90上，按照本发明，第一弹簧80最好不对关闭位形中阀66的预加载产生影响。在一个最佳实施例中，主弹簧80最好与十字杆78或插座84或与两者偏离总值约为0.020英寸的距离，这样，当阀66处于关闭位形时，它不受压缩。结果，第一弹簧80不会影响系统的起动，因此出口阀66能容易地打开，然后，在膜62的更高加速期间，第一弹簧80被啮合以便将阀66偏压而关闭。

按照此发明的本最佳实施例，第一弹簧80具有较高的弹簧比率，而第二弹簧82具有相当低的弹簧比率。在此发明提出的一个真空涂料喷射器10的实施例中，第一弹簧80具有的比率约为35磅力/英寸，而第二弹簧82具有的比率为1磅力/英寸。第二弹簧82与插座84和十字杆78均保持啮合，从而至少保持于部分压缩位形。第二弹簧82的较低的弹簧比率使其在系统起动期间容易适应，并减少对阀磨损和出口止回阀66零件的尺寸变动的敏感性。在关闭位置第一弹簧80是不啮合的，因此阀66的预加载不超过标准单个弹簧出口止回阀组合件的设计。结果，按照本发明的出口止回阀66可用于许多标准的真空涂料喷射器而无损于系统、真空或起动操作。

真空涂料喷射器10运行期间，可变形膜62运行以便将涂料在入口止回阀组合件42打开的情况下吸入至膜室60中。入口止回阀的具体操作在申请系列号08/370377的申请中已有说明。

在球72上的低预加载对于出口阀66是必须的，这便于在起动期间将空气泵送通过系统，和抵销阀零件的磨损。但是在运行期间要求在球72上有较高的负载，以便使载能快速关闭，阻止涂料从出口阀66至膜室60的泄漏或返流。此发明的出口阀66提供了要求的阀打开间隙，从而使涂料得以由此通过，并且即使在高粘性流体涂料时，也具有要求的阀门关闭响应时间。第一弹簧80调节球72和夹持器78的最大行程，是流体粘度的函数。与水的约为1.07×10^-5英尺²/秒的粘度相比，涂料的典型粘度处于从约3.8×10^-4英尺²/秒至约为1.5×10^-2英尺²/的范围。

具体讲，对于一台峰值流量为1.2克/分的泵而言，具有此发明的出口阀和双弹簧组合件时，对高粘性流体或涂料，能获得的最高流量由约为0.9克/分升高至约1.2克/分。此增加的容许流量是由于出口止回阀而获得的。然而，假如阀行程距离增加，阀的响应时间必须保持这样，涂料喷射器10的操作性能才不会降低。此处使用的响应时间是指出口止回阀66在打开和关闭位置之间移动所消耗的时间。在根据本发明一个真空涂料喷射器10的最佳实施例中，出口止回阀66具有的响应最好应快于30赫。

按照本发明的双弹簧出口止回阀66在关闭位形时对阀66保持较低的预加载，而在起动系统时，当阀处于打开位置上，则保持高得多的负载。在根据本发明一个真空涂料喷射器的最佳实施例中，球从打开至关闭位置，反之亦然，最优行程距离约为0.048英寸。此值将按照阀的尺寸、另件几何形状、最大弹簧比率及涂料喷射器的其它参数而改变。过大的行程距离由于不恰当的阀响应时间可能引起流量变低，而过小的行程距离可能造成阀66的过度节流，导至背压产生。在一个最佳实施例中，在第一弹簧80啮合之前，夹持器78和球72从关闭位置移动了约0.02英寸。

由于本发明提出的双弹簧出口止回阀66，流体通过系统的流量能增加而不损害系统起动和性能。

虽然在此处展示和说明了双弹簧出口止回阀组合件，但应看到，能仅仅只应用第一弹簧特性来提高粘性流体的流量而不影响喷射器10的起动或性能。例如，可用其它装置或设备，诸如其它类型的弹簧、重力或液压装置、气压装置或本领域普通技术人员熟知的类似装置来替代第二弹簧。此外，本发明能与申请系列号08/370159和08/370377中所公开的发明结合使用，通过避免空蚀和流量减少等问题而比单独使用这些发明而获得更多的优点。

由本发明一般原理的上述公开和最佳实施例的前述详细说明，本领域一般技术人员能轻易地理解到本发明许可的各种修改正。例如，发明在此处是参考一个膜式涂料喷射器实例进行展示和说明的，但很容易用于活塞泵式涂料喷射器或其它系统中。因此，只能由以下权利要求有及相当物的范围对本发明进行限定。

Claims (19)

1、一种喷射器，用于喷射来自一个容器的、粘性变化的流体，包括：

一根吸入管，其第一端插入在容器内的流体中；

一台泵，它在运行时与所述吸入管的第二端连接；

一台出口止回阀，它在运行时与所述泵连接；和

一个喷嘴，它在运行时与所述出口止回阀连接，从而在喷射器运行期间，所述泵从容器通过所述吸入管吸取流体，并通过所述出口止回阀将流体泵送至所述喷嘴以进行喷射；

所述出口止回阀控制所述流体流向所述喷嘴的流量，并受到朝向关闭位置的偏压，所述出口止回阀还包括第一弹簧，在打开位置时，第一弹簧啮合所述出口止回阀以便对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压，所述出口止回阀向所述所述喷嘴提供足够的流体流量，但不降低所述出口止回阀的响应时间，不对喷射器的起动运行产生有害的冲击。

2、如权利要求1所述的喷射器，其中所述出口止回阀还包括：

第二弹簧，它在所述关闭位置啮合所述出口止回阀，以便对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压。

3、如权利要求2所述的喷射器，其中所述第一弹簧的弹簧比率大于所述第二弹簧的弹簧比率。

4、如权利要求2所述的喷射器，其中所述第一和第二弹簧中的每一个均为螺旋压紧弹簧。

5、如权利要求2所述的喷射器，其中所述第二弹簧嵌套在所述第一弹簧之内，且所述第一和第二弹簧具有共同的轴线。

6、如权利要求1所述的喷射器，其中当所述出口止回阀位于所述关闭位置时，所述第一弹簧不对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压。

7、如权利要求2所述的喷射器，其中所述第二弹簧在所述打开和关闭位置以及在所述打开和关闭位置之间的中间位置都啮合所述出口止回阀。

8、如权利要求1所述的喷射器，其中还包括：

一种装置，用于在所述出口止回阀处于所述关闭位置时，对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压。

9、如权利要求8所述的喷射器，其中所述第一弹簧在所述出口止回阀处于所述打开位置时，不是总对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压，而所述偏压装置则总对所述出口止回阀施加朝向所述关闭位置的偏压。

10、一种真空涂料喷射器泵的出口，它具有一根从涂料源通过泵向喷射喷嘴供应涂料的吸入管，该出口包括：

阀，它受到朝向关闭位置的偏压以防止涂料通过该出口而流动，当所述阀处于打开位置时，可允许涂料通过出口而流动；和

第一弹簧，它在所述打开位置啮合所述阀，并对所述阀施加朝向所述关闭位置的偏压，在所述关闭位置时，所述阀提供足够的由此通过的涂料流量，而不降低所述阀的响应时间，不对喷射器的起动运行产生有害的冲击。

11、如权利要求10所述的出口，还包括：

第二弹簧，它在所述打开位置啮合所述阀，并对所述阀施加朝向所述关闭位置的偏压。

12、如权利要求11所述的出口，其中所述第一弹簧的弹簧比率大于所述第二弹簧的弹簧比率。

13、如权利要求11所述的出口，其中所述第一和第二弹簧中的每一个均为螺旋压紧弹簧。

14、如权利要求11所述的出口，其中所述第二弹簧嵌套在所述第一弹簧之内，且所述第一和第二弹簧具有共同的轴线。

15、如权利要求10所述的出口，其中所述第一弹簧在所述关闭位置时不啮合所述阀。

16、如权利要求11所述的出口，其中所述第二弹簧在所述打开和关闭位置以及其间的所有位置上啮合所述阀。

17、一种真空喷射器，它具有一个泵室、一台出口止回阀和一条在运行时连接在所述出口止回阀和喷射液体出口之间的喷射液体路线，其特征在于，该喷射器包括：

在所述出口止回阀上的一个弹簧组合件，用于在所述出口止回阀处于进行喷射液体的打开位形时能有足够的喷射液体流量由此流过，并提供足够的出口止回阀至所述打开位形和关闭位形及在所述打开位形和关闭位形之间的响应时间。

18、一种真空喷射器，它具有一个泵室、一台出口止回阀和一条在运行时连接在所述出口止回阀和喷射液体出口之间的喷射液体路线，其特征在于，该喷射器包括：

在所述出口止回阀上的一个双弹簧组合件，所述双弹簧结合在一起给出至打开位形允许的足够的行程，使所述液体通过其响应时间与所述双弹簧组合件的响应时间可比较的单弹簧组合件有较小的响应可比较流量。

19、如权利要求18所述的喷射器，其中所述弹簧组之一在所述出口止回阀处于关闭位置时是不啮合的。

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