JP2022183053A - 回転式噴霧器のシェーピングエア構成、及びエアキャップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シェーピングエアを混合する混合チャンバを有する回転ベル噴霧装置のためのシェーピングエアリングを提供する。【解決手段】回転ベル噴霧装置のためのシェーピングエアリング１６は、シェーピングエアリング内に配置された複数の円周方向に隔置されたノズル１８を含み、各ノズルは混合チャンバと、混合チャンバの上流側端部上の少なくとも１つの吸気口と、混合チャンバの下流側端部の排気口とを有する。第１及び第２エア流は、少なくとも１つの吸気口を通って混合チャンバに供給され、混合エア流が排気口を通って排出される。混合エア流は、回転ベル噴霧装置によって噴霧される液体の噴霧パターンを形成する。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、噴霧装置に関し、より具体的には、静電回転ベル噴霧装置に関する。

回転ベル噴霧装置は、被覆を工作物に適用するために一般的に使用される。従来の回転ベル噴霧装置は、回転ベルの周縁部から排出されるコーティング粒子を加工物に向けるためにシェーピングエアを使用している。シェーピングエアリングは、ベルの周縁の後方及び半径方向外側に配置されて、ベルの周縁に向かって空気のジェットを導いて、被覆材料を被加工物に巻き込み且つ搬送する。2組のシェーピングエア孔は、典型的には、複数の同心の列又は他の配向でシェーピングエアリングの周囲に円周方向に間隔を置いて配置され、噴霧パターンの制御を提供する。シェーピングエアホールの各セットは、加圧空気を別々に供給することができ、スプレーのパターンを変えるために独立して制御することができる。

Sames Technologiesに譲渡された米国特許第8,973,850号は、複数の一次オリフィス(4)、及び二次オリフィス(6)を有する回転ベル噴霧器を開示している。これらのオリフィスは、アトマイザ本体の端面からそれぞれ第１エアジェット(J4)と第２エアジェット(J6)を排出するように構成されている。隣り合う一次オリフィス、及び二次オリフィスの配置は、一次エアジェットと二次エアジェットとの交差('850号特許の図5に示されているR₄₆)をもたらし、このような交差はオリフィスと回転ベルエッジとの間に生じる。

Durr Systems GmbHに譲渡された米国特許第8,827,181号は、端面の実質的に平坦な部分によって示される平面に対して実質的に垂直にシェーピングエア流を排出するように構成されたシェーピングエアノズルを開示している。

Durr Systems GmbHに譲渡された米国特許第8,881,672号は、複数の軸方向に配向されたシェーピングエアノズル(6)と、複数のシェーピングエアノズル(7)を備えた第2シェーピングエアノズルリングとを開示している。

Ransburg Industrial Finishing K.K.に譲渡された米国特許第8,490,572号は、噴霧器のベルカップの外周に近い位置で半径方向内側から半径方向外側に離れた位置でシェーピングエア流と交差するパターン制御エア流を開示している。

Ransburg Industrial Finishing K.K.に譲渡された米国特許第9,943,864号は、回転噴霧ヘッドの第1方向と反対の第2方向にねじれた空気ポートから排出されるシェーピングエアを開示している。

理論に束縛されることなく、前述の特許は、一般に、回転噴霧装置の静止端面から一旦噴出されたエアジェットの相互作用を開示している。エアジェットを形成する原料空気(例えば、'850号特許のR₄₆)の混合は、端面の第1、及び第2のオリフィスを出る前には起こらない。さらに、前述の特許のいずれも、シェーピングエアを混合するための混合チャンバを開示していない。さらに、いずれの特許も、環状端面に形成された凹部を開示していない。

本開示の一態様によれば、回転ベル噴霧装置用のシェーピングエアリングは、シェーピングエアリング内に配置された複数のノズルを含む。複数のノズルの各ノズルは、第1吸気口と、第2吸気口と、排気口とを有する混合チャンバと、シェーピングエアリングに形成された第1エア通路であって、前記第1エア通路が前記第1吸気口まで延びる第1エア源通路と、前記シェーピングエアリングに形成された第2エア源通路とを有し、前記第2エア源通路が前記第2吸気口まで延在することを特徴とする。

本開示の追加のまたは代替の態様によれば、表面をコーティングするための回転噴霧装置は、回転軸上で回転するように配置され、コーティング材料を送るように構成された噴霧ベルカップと、噴霧ベルカップの半径方向外側に間隔を置いて配置されたシェーピングエアリングとを含み、シェーピングエアリングは、軸の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数のノズルを含む。複数のノズルの各ノズルは、混合チャンバと、混合チャンバに加圧空気の第1部分を提供するように構成された第1吸気口と、混合チャンバに加圧空気の第2部分を提供するように構成された第2吸気口と、加圧空気の第1部分と加圧空気の第2部分とから形成された混合流を排出するように構成された排気口とを含む。

本開示の別の追加のまたは代替の態様によれば、回転ベル噴霧装置用のシェーピングエア方法は、シェーピングエアリングの本体内の第1エア源通路を通って加圧空気の第1部分を混合チャンバに流すステップと、第1エア源通路に対してある角度で配置されたシェーピングエアリングの本体内の第2エア源通路を通って加圧空気の第2部分を混合チャンバに流すステップと、加圧空気の混合流を生成するために、加圧空気の第1部分と加圧空気の第2部分とを混合チャンバ内で混合するステップと、混合チャンバの排気口によってシェーピングエアリングの本体から加圧空気の混合流を放出するステップと、を含む。

本発明の概要は、限定ではなく、例としてのみ提供される。本開示の他の態様は、本文全体、特許請求の範囲、および添付の図面を含む、本開示の全体を考慮して理解されるであろう。

回転ベル噴霧装置のスプレーヘッドの一実施形態の斜視図である。 図1のスプレーヘッドの分解図である。 図1の3-3線に沿って切り取られたスプレーヘッドの一部の断面図である。 図1のスプレーヘッドの部分正面斜視図である。 図3のスプレーヘッドのシェーピングエアリングの混合されたシェーピングエア通路の拡大図である。 図4の6-6線に沿って切り取られた混合されたシェーピングエア通路の断面図である。 図6Aにおける細部Bの拡大図である。 図1のスプレーヘッドから噴霧されたスプレーの側面図である。 シェーピングエアリングの別の実施形態の部分正面斜視図である。

上述の図面は本発明の実施形態を示しているが、説明で述べたように、他の実施形態も考えられる。全ての場合において、本開示は、限定ではなく代表として本発明を提示する。当業者であれば、本発明の原理の範囲および精神に含まれる多数の他の修正および実施形態を考案できることを理解されたい。図面は、一定の縮尺で描かれておらず、本発明の用途および実施形態は、図面に具体的に示されていない特徴、ステップ、および/または構成要素を含むことができる。

本開示は、改善された噴霧パターン制御および効率の向上を提供する回転ベル噴霧装置用のエアリングを対象とする。本開示のシェーピングエアリングとも称することができるエアリングは、混合されたシェーピングエア通路内に直線状及び斜めの空気通路を組み合わせて単一のシェーピングエア流を提供する。エアリングは、混合された空気流を放出する複数のノズルを含む。ノズルは、混合チャンバ内で混合する複数の上流側エア通路を含む。混合チャンバ内で形成された混合エア流は、排気口オリフィスを通って出る。シェーピングエアリングにおける二つのシェーピングエア流の相互作用を制御することは、より優れたシェーピング制御を提供し、これは特に利点の中で、装置の効率を改善し、オーバースプレーを減少し、コストを節約し、目詰まりを防止する。

図1は、加工対象物にコーティング材料を塗布するための回転ベル噴霧装置のスプレーヘッド10の一実施形態の斜視図である。図1は、回転ベル噴霧ハウジング12、カバー14、シェーピングエアリング16、ノズル18、ベルカップ20、スプラッシュプレート24、内面26、外面28、周縁30、および回転軸Aを示す。

ベルカップ20は、内面26、外面28、及び周縁30を有する。ベルカップ20は、ロータシャフト22(図2に示す)に取り付けられ、カバー14及びシェーピングエアリング16の上流に延びている。シェーピングエアリング16はカバー14に収容される。シェーピングエアリング16はノズル18を有する。シェーピングエアリング16は、周縁30の上流のベルカップ周縁30を取り囲むように配置され、ノズル18から噴出されたシェーピングエアをベルカップ周縁30に向ける。「上流」及び「下流」という用語は、動作中のコーティング材料及びシェーピングエアの流れの方向を指す。ロータシャフト22(図2に示す)は、回転軸線A上に配置されている。シェーピングエアリング16は、ベルカップ20と同心である。回転ベル噴霧装置ハウジング12は、当技術分野では知られているが図示していないように、駆動機構、コーティング供給チャネル、およびシェーピングエア供給チャネルをさらに含む。スプレーヘッド10およびその構成要素および教示は、従来の回転ベル噴霧器スプレー装置と共に使用するように適合され得ることが、当業者によって理解される。

ベルカップ20は、回転軸Aを中心として高速で回転駆動される。ハウジング12、カバー14、及びシェーピングエアリング16は、ベルカップ20に対して静止しており回転しない。コーティング材料は、ハウジング12を介してスプラッシュプレート24の裏側に供給される。スプラッシュプレート24は、ロータ22に固定されて回転する。コーティング材料は、スプラッシュプレート24を介してベルカップ20の内面26に分配される。ベルカップ20の内面26は、加工対象物に対面する。ベルカップ20の反対側の外面28は、カバー14及びシェーピングエアリング16に面している。動作中、コーティング材料は、遠心力によってベルカップ20の周縁30に運ばれる。図1に示すように、ベルカップ20は、実質的に円錐台形状を有することができる。代替の実施形態では、ベルカップ20は、円錐台形の内面26を有する実質的に円筒形の外面28を有することができる。

シェーピングエアリング16は、複数のノズル18を含む。図1に図示されるように、いくつかの例では、複数のノズル18は、シェーピングエアリング16の周囲に円周方向に配置される。いくつかの例では、ノズル18は、軸Aから半径方向に等間隔で離れているが、理論によって束縛されることなく、複数のノズル18の間に、または隣接して離間された複数の伝統的な、混合されていないエア流オリフィス(図示せず)を必要とするいくつかの用途がある。ノズル18の排気口19は、ベルカップ20の外面28に対向するシェーピングエアリング16の端面40上に配置され、ベルカップ周縁30及びコーティングされる加工対象物に向けてシェーピングエアを導く。いくつかの例では、シェーピングエアは、周縁30に衝突しないように向けられる。以下にさらに説明するように、ノズル18は、シェーピングエアリング16内の異なる流れ方向を有する別々のエア流を混合する。別々のエア流は、排気口72の上流で合流する。シェーピングエアリングの下流及び外側の位置でシェーピングエア流を混合する従来技術の設計とは対照的に、エアが全く混合される場合、シェーピングエアリング16は、シェーピングエアリング16からの排出前に、2つの異なるシェーピングエア流を混合する。シェーピングエアリング16内の2つのシェーピングエア流の相互作用を制御することにより、より優れたシェーピング制御が提供される。シェーピングエアリング16は、バックスプレーを更に効果的に低減又は排除し、これによりコーティング材料がノズル18に詰まるのを防止する。ノズル18は、均一な間隔で円周方向に分離することができるが、全ての例がそのように限定されるわけではないことを理解されたい。ノズル18は、所望の最小及び最大噴霧パターン幅のような所望の噴霧パターン成形のために、動作中にコーティング材料の効果的な封じ込め及び輸送を提供する任意の所望の方法で間隔を置くことができる。

後述するように、カバー14は、シェーピングエアリング16を収容し、幾つかの例では、ノズル18のためのエア供給プレナムの半径方向外側境界を規定することができる。

動作中、コーティング材料がスプラッシュプレート24を介して回転ベルカップ20の内面26に供給される。コーティング材料は、ベルカップ20の回転による遠心力によって、ベルカップ20の周縁部30に向かって、そしてそこから外側に向かって駆動され、そこで、微粒化された液滴として放出される。噴霧された液滴は、ノズル18から噴出された高速シェーピングエアによって同伴され、ほぼ円錐台形状の被覆スプレーで加工対象物に運ばれる。シェーピングエアは、ベルカップ20の周縁30から放出された霧化液滴を効果的に覆い、それによって、周縁30からの霧化液滴のさらなる半径方向の輸送を制限する。シェーピングエアは、微粒化された液滴を加工物に向かってほぼ軸方向に運ぶ。噴霧パターンは、以下でさらに説明するように、シェーピングエアの圧力を調節することによって調節することができる(すなわち、狭くするか、または広くする)。ハウジング12は、自動コーティングのための支持構造またはロボットアームに取り付けることができる。ハウジング12は、ハンドヘルド操作のためのハンドルを含むことができ、かつ/またはハンドルに接続することができる。例えば、使用者は、ハンドルを把持し、ハンドルを把持した手でトリガーを作動させて噴霧を引き起こすことができる。

図2は、スプレーヘッド10の分解図である。図2は、ハウジング12、カバー14、シェーピングエアリング16、ベルカップ20、ロータシャフト22、ベルカップ内面26、ベルカップ外面28、ベルカップ周縁30、内側エアキャップ32、通路34、35、36、位置合わせピン穴38、端面40、シェーピングエアリング外面42、第1吸気口通路44、シェーピングエアリング内面46、内側エアキャップ外面48a、48b、内側キャップ第１エア供給口50、内側キャップ第２エア供給口51、内側エアキャップスロット52の一部を示す。

ロータシャフト22は、ベルカップ20に接続してベルカップ20を回転駆動する。ハウジング12は、複数の通路34、35、36と、位置合わせピン孔38とを含むことができる。内側エアキャップ32は、ハウジング12とシェーピングエアリング16との間に配置される。内側エアキャップは、半径方向外面48aおよび48b、第1エア供給排気口50、第2エア供給排気口51、およびスロット52を有する。シェーピングエアリング16は、端面40、半径方向外面42、半径方向内面46、ノズル18、及び直線シェーピングエア吸気口通路44を有する。第1エア供給排気口50は、直線エア供給排気口と考えることもできる。また、第2エア供給排気口51は、角度付きシェーピングエア供給排気口と考えることもできる。用語「直線シェーピングエア」及び「角度付きシェーピングエア」は、以下にさらに説明するように、ノズル18を供給するシェーピングエア通路の方向を指す。直線という用語は、スプレーガン10のスプレー軸Aに対して軸方向(例えば、平行)を意味することができ、角度付きという用語は、スプレー軸Aに対して横方向を意味することができる。カバー14は、内面54を有する。

ハウジングオリフィス34及び35は、スプレーヘッド10に加圧空気を送るように構成されている。通路34は、加圧空気を第1のシェーピングエアプレナムに送るように構成することができる。通路35は、加圧空気を第2のシェーピングエアプレナムに送るように構成することができる。通路36は、ヘッド10に溶媒を送るように構成することができる。溶剤をベルカップ20の外面28に噴霧して、コーティング作業後にベルカップ20を清浄にすることができる。位置合わせピン穴38は、内側エアキャップ32をハウジング12に回転固定するために、ピン、ポスト、スタッドなどの位置決め機構を受け入れるように構成することができる。

内側エアキャップ32は、軸Aを中心として配置され、ロータシャフト22及びベルカップ20と同心の環状本体を有する。内側エアキャップ32は、噴霧動作中、静止状態を維持するように構成される。内側エアキャップ32は、シェーピングエアリング16にシェーピングエアを供給するための2つの別個のシェーピングエアプレナムを提供する。内側エアキャップ32は、エアプレナムへの吸気口(図示せず)が対応する通路34及び35と整列するようにハウジング12に固定される。内側エアキャップ32は、半径方向外面48aに開口する第1エア供給排気口50を含む。排気口50は、内側エアキャップ32の半径方向外面48aとカバー14の内面54との間に形成された外側プレナムに開口する。内側エアキャップ32は、カバー14の内面54に対してシールを形成することができるＯリングを受け入れるように構成されたスロット52を含むことができる。内側エアキャップ32は、半径方向外面48bに開口する第2エア供給排気口51を含む。排気口51は、以下に更に説明するように、内側エアキャップ32の半径方向外面48bとシェーピングエアリング16の半径方向内面46との間に形成された内側プレナムに開口する。内側エアキャップ32は、シェーピングエア及び溶剤をスプレーヘッド10内の所望の位置に送出するための複雑な内部構造を有することができる。

シェーピングエアリング16は、摩擦嵌めによって内側エアキャップ32の下流端部に固定することができる。内側エアキャップ32の半径方向外面48上に配置された付加的なＯリング(図示せず)は、内側エアキャップ32とカバー14との間に形成された外部プレナムのための付加的なシールを提供することができる。以下でさらに説明するように、シェーピングエアリング16は、加圧空気を送るように構成された複雑な内部構造を含むことができる。

シェーピングエアリング16および内側エアキャップ32は、従来の機械加工技術を介して製造を容易にするために別個の構成要素として形成される。他の実施形態では、シェーピングエアリング16および内側エアキャップ32は、他の選択肢の中でも、例えば、付加的な製造プロセスによって、一体構造として形成されてもよい。

第1エア吸気口通路44は、シェーピングエアリング16の半径方向外面42を貫通する開口を有するシェーピングエアリング16の周囲に円周方向に間隔をあけて配置されている。第1エア吸気口通路44は、軸Aを中心に円周方向に等間隔に配置することができ、直線状の各シェーピングエア吸気口通路44は、端面40を介して1つのノズル18に接続することができる。

ベルカップ20は、シェーピングエアリング16及び内側エアキャップ32の各々の中央開口部を介して受け入れられる。ベルカップ20は、他の接続オプションの中でも、ロータシャフト22にねじ結合することができる。

カバー14は、ハウジング12に螺合して固定することができる。カバー14は、第1エア吸気口44に供給する加圧空気のような、加圧空気の部分のための半径方向外側プレナム境界を提供することができる。カバー14は、直線状のシェーピングエア部分のための半径方向に外側のプレナム境界を提供することができる。

図3は、スプレーヘッド10の部分断面図である。図3は、ハウジング12、カバー14、シェーピングエアリング16、ノズル18、ロータシャフト22、スプラッシュプレート24、内側エアキャップ32、端面40、シェーピングエアリング半径方向外面42、第1エア吸気口通路44、シェーピングエアリング半径方向内面46、内側エアキャップ半径方向外面48a及び48b、カバー内面54、第1エア源通路56、第2エア供給通路58(図6に最もよく見られる)、シェーピングエアリング環状フランジ60、シェーピングエアリング凹壁62、外側プレナム64、及び内側プレナム66を示す。

上述したように、ベルカップ20は、ハウジング12を介して配置されたロータシャフト22に連結されている。内側エアキャップ32は、ハウジング12に連結されている。シェーピングエアリング16は、内側エアキャップ32に連結されている。カバー14は、シェーピングエアリング16及び内側エアキャップ32の上に設けられ、ハウジング12に連結されている。図3は、シェーピングエアリング16及びシェーピングエアリング16にシェーピングエアがどのように提供されるかを更に示すために提供される。

シェーピングエアリング16は、外面42、内面46、及び端面40を有する。図3に示すように、シェーピングエアリング16は、端面40の半径方向外側部分上に凹壁62を有することができる。凹壁62はカバー14に結合することができる。カバー14は、カバー14が凹壁62に対してしっかりと固定されるように、ハウジング12にねじ止めされることができる。シェーピングエアリング16は、環状フランジ60を含むことができる。環状フランジ60は、半径方向内側に延びることができ、内側エアキャップ32の外面48に密接して当接することができる。第1エア源通路56、第2エア供給通路58、および第2エア通路(図示せず)は、環状フランジ60内に配置されることができる。

内側エアキャップ32上の第1エア供給排気口50(図2に示す)は、内側エアキャップ32の外面48aとカバー14の内面54との間に形成された外側プレナム64に開口する。加圧空気の第1部分(例えば、直線状及び傾斜状のシェーピングエアのいずれか1つ)は、内側エアキャップ32を通して外部プレナム64にチャンネリングされる。加圧空気の第2部分(例えば、直線状及び傾斜状のシェーピングエアのいずれか1つ)は、シェーピングエアリング16の内面46と内側エアキャップ32の外面48bとの間に形成された内側エアキャップ32を通って内側プレナム66に流される。外側プレナム64および内側プレナム66は、シェーピングエアが漏れないように(例えば、Ｏリングのような1つまたは複数のエラストマーシールによって)シールすることができる。外側プレナム64及び内側プレナム66は、シェーピングエアリング16の外側面42及び内側面46の周囲にそれぞれ完全に延在する環状とすることができる。

第1エア供給通路44は外側プレナム64に開口している。第1エア供給通路44は、外側プレナム64を第1エア源通路56と接続する。図2に関して説明したように、複数の第1エア供給通路44は、シェーピングエアリング16の外面42に開口を有するシェーピングエアリング16の周囲に円周方向に間隔を置いて配置されている。それぞれの第1エア供給通路44は、外側プレナム64をシェーピングエアリング16内の第1エア源通路56に接続する。第1エア供給通路44は、回転軸線Aに対してほぼ垂直に配向することができる。第1エア供給通路44は、軸線Aに対して、および/または、軸線Aに対して平行な線に配向することができる。第1エア源通路56は、回転軸線に対してほぼ平行に配向することができる。第1エア供給通路44の最も広い部分は、第1エア源通路56の最も広い部分よりも大きくすることができる。これにより、シェーピングエア流量が、より小さなサイズのエア源通路56を通って増加される。いくつかの例では、エア供給通路44は、エア源通路56の直径よりも大きい直径を有する。図3に示すように、第1エア源通路56はベルカップ周縁30に平行に配向されている。第1エア源通路56の排気口は、周辺エッジ30から5mm未満のように、周辺エッジ30からシェーピングエアとコーティング材料との間の界面をスペースにするために、周辺エッジ30から半径方向外側にわずかに位置決めすることができる。したがって、第1エア源通路56からの出力は、いくつかの例では、周縁30に向けられず、代わりに、周縁30から離間した位置に向けられる。いくつかの実施形態では、真っ直ぐなシェーピングエア源通路56は、周縁30の半径方向外側に、2mm未満、または1mm未満で配置することができる。周縁30からの空気の間隔は、渦電流および乱流の発生につながり得る周縁30への衝突を防止する。周縁部30から空気を離間させることにより、パターン制御が強化され、パターンの一貫性が良好になる。

内側エアキャップ32上の第2エア供給排気口51(図2)は、内側プレナム66に開口している。傾斜したシェーピングエア供給通路58(図6に最もよく見られる)は、内側プレナム66を傾斜したエア通路74(図6に最もよく見られる)と接続する。複数の第2エア供給通路58は、シェーピングエアリング16の内面46に開口を有するシェーピングエアリング16の周囲に円周方向に間隔を置いて配置されている。いくつかの例では、第2エア供給通路58は、シェーピングエアリング16を中心に円周方向に一様に間隔をあけて配置されている。第2供給通路58の開口部は、フランジ60の上流側の端面40に対向して配置することができる。第2エア供給通路58は、等間隔に配置することができる。各第2供給通路58は単一のノズル18を供給することができる。第2供給通路58は、実質的に回転軸Aと第1エア源通路56とに平行に配向することができる。プレナム66の位置に応じて、いくつかの実施態様において、第2エア供給通路58は、各エア供給通路58の上流側端部が各々の供給エア通路58の下流側端部よりも軸Aからさらに半径方向に向くように、軸Aに向かって傾斜することができる。各第2供給通路58は隣接する第1供給通路56の間に配置されることができる。以下にさらに説明するように、第2供給通路58の直径は、第2供給通路74の直径より大きくすることができ、これにより、供給通路58に対して縮径された供給通路74を通って体積流量を増加させることができる。このように、エア源通路74は、角度付きエア部分の流路に制限を形成する。下流エア源通路74がエア通路19b内の絞りを形成することにより、混合チャンバ69への一貫した出力が提供され、混合チャンバ69から下流に出る。シェーピングエアリング16は、取り外し及び交換を必要とする場合がある。制約を形成するエア通路19bの最下流部分は、異なるシェーピングエアリング16が同じ圧力で実質的に同じパターンを生成するように、部品間の一貫性を更に提供する。

図4は、スプレーヘッド10の部分正面斜視図である。図4は、カバー14、端面40を有するシェーピングエアリング16、ノズル18、ベルカップ20、及び凹部68を示す。図5は、ノズル18を示すシェーピングエアリング16の部分拡大図である。図5は、追加的に、吸気口70aおよび70b、排気口72、第1エア源通路56、第2エア源通路74、および壁部76および78を示す。ノズル18は、吸気口70a及び70bと排気口72とを有する混合チャンバ69を含む。壁76及び78は凹部68を形成する。

第1エア源通路56と混合チャンバ69との交点には吸気口70aが形成されている。吸気口70bは、第2エア源通路74と混合チャンバ69との交差部に形成されている。吸気口70a、70bは、加圧空気が混合チャンバ69内に入るための位置を提供する。排気口72は、第1エア源通路56および第2エア源通路74によって供給され混合流のための排気口を形成し、混合チャンバ69から出る。図示されるように、排気口72は、混合チャンバ69と凹部68の表面との間で膨張するか、または他の方法で多様になり得る。いくつかの例では、第1および第2シェーピングエア通路56および74は、完全に分離された別個の吸気口70a、70bで混合チャンバ69内に空気を放出するのではなく、交差する。したがって、混合チャンバ69における吸気口70aおよび70bの合計面積は、第1エア源通路56および第2エア源通路74の合計断面積よりも小さくすることができる。領域は、エア源通路56、74を通る流れの方向に略直交して取られた断面積とすることができる。いくつかの例では、混合チャンバ69は、混合チャンバ69が吸気口70a、70bから排気口72への断面積において収束または減少するように、幾何学的形状において内側にテーパが付けられている。これにより、混合チャンバ69は、混合チャンバ69の吸気口、上流端部と混合チャンバ69の排気口、下流端部との間の断面積を減少させることができる。混合チャンバ69は、シェーピングエアリング16から放出される前に、直線状と傾斜状のシェーピングエア流が混合することができる領域を形成する。端面40(すなわち、排気口72)の表面におけるノズル18の周囲は、他の選択肢の中でも、実質的に楕円形状を有することができる。

凹部68は、端面40内に延びる材料の窪み又は除去部である。凹部68は、壁76及び78を含むことができる。凹部68は、半径方向外径と端面40の半径方向内径との間で実質的に半径方向に延びることができる。壁78は、急勾配の角度で端面40に切り込むことができる。壁部76は、壁部76が壁部78に対して円周方向に長くなるように、浅い角度で端面40に切断することができる。壁部76は、ノズル18からの実質的に妨害されない流れを提供するように傾斜することができる。いくつかの例では、凹部68は、ノズル18のディフューザ部分を形成すると考えることができる。壁部76は、第2エア源通路74の角度に実質的に対応するように傾斜することができ、第2のエア源通路74と実質的に整列させることができる。壁78および76は、V字形を形成することができる。壁78および76は、実質的に平坦であり得るか、または湾曲を有し得る。混合チャンバ69の排気口74は、壁76及び78の交差部又は壁78内に配置することができる。いくつかの例では、壁部76と78との間の交点を丸くして、壁部76と78との間の滑らかな遷移を提供することができる。

凹部68の幾何学的形状は、本明細書に記載されるものに限定されない。凹部68は、ノズル18からの流れを改善するように成形することができる。凹部68の幾何学的形状をノズル18から噴出されるシェーピングエアの流れ構成要素に適合させることは、当業者には理解されるであろう。例えば、凹部68は、異なる幾何学的形状を有する様々なチャンバのスカラップ状、丸みを帯びた窪みとして、または任意の他の所望の様式で形成され得る。さらなる例として、図6Aに示す例では、凹部68は、少なくとも1つの曲面を有する。しかしながら、他のいくつかの例では、凹部68は、用途によっては少なくとも1つの平面/平坦面で構造化することができる。追加または代替の実施形態では、凹部68の一部または全部をなくすことができ、排気口72が端面40を通るようにノズル18を形成することができる。いずれの場合も、ノズル18は、吸気口70a、70bが端面40内に窪むように構成される。吸気口70a、70bは、どちらの吸気口70a、70bのどの部分も排気口72のどの部分も形成しないように凹ませることができる。したがって、混合チャンバ69の一部は、吸気口70a、70bの各々と排気口72との間に配置される。

図6Aは、図5の6-6線に沿って切り取られたシェーピングエアリング16の断面図である。図6bは、図6Aの細部Bの拡大図であり、上流のエア通路19aからの第1エア流AS1と、エア通路19Bからの第2エア流AS2との混合を示しており、ノズル18によって放出される混合されたエア流CSを形成している。図6Aは、シェーピングエアリング16、凹部68、及びノズル18を示す。各ノズル18は、混合チャンバ69、吸気口70a、70b、及び排気口72を含む。直径D1を有する第1エア源通路56、直径D3を有する第2エア源通路74、第1エア供給通路44、および第2エア供給通路58は、ノズル18の上流側エア通路19a、19bを画定する。

第1エア供給通路44は、外部プレナム64(図3に示す)を第1エア源通路56と接続する。第1エア供給通路44は、軸Aに対して半径方向に配向することができ、第2エア供給通路58は、内部プレナム66(図3に示す)を第2エア源通路74と接続する。第1供給通路44は第1エア源通路56に対してほぼ垂直に配置されることができる。第1エア源通路56は、軸Aに対して略平行に配置することができ、第2エア供給通路58は、角度付きシェーピングエア源通路74と少なくとも部分的に同一平面内に配置することができる。第2供給通路58は、軸Aに対してほぼ平行に配向することができる。いくつかの例では、第2供給通路58は、第1供給通路56に対して平行に配向されている。各組の第2エア供給通路58及び第2エア源通路74は、隣接する組の直線シェーピングエア供給通路44と通路56との間に円周方向に配置することができる。このように、上流側エア通路19a、19bは、軸Aを中心に円周方向に交互に配置することができ、例えば、各上流側エア通路19aは、エア通路19bの間に円周方向に配置することができ、各上流側エア通路19bは、エア通路19aの間に円周方向に配置することができる。

第1エア源通路56は、軸Aに対して実質的に平行に延びることができる。第1エア源通路56は、加圧空気をほぼ軸方向に且つベルカップ20の周縁30に向かって噴出するように配向されている。いくつかの例では、第1エア源通路56を通る中心線は、軸Aもまた沿って延びる平面に沿って延びることができる。第2エア源通路74は、軸Aに対して周方向に角度をつけることができる。第2エア源通路74は、第2エア源通路74を通る中心線が、軸Aに沿って延びる平面に対して横切るように配向することができる。第2エア源通路74は、ベルカップ20の回転方向と反対方向にベルカップ20の周縁30に向かってシェーピングエアを噴出するように配向させることができる。いくつかの実施形態では、第2エア源通路74は、図6Aの角度αによって示されるように、軸Aに対して40°～70°、より具体的には55°～65°の範囲で角度を付けることができる。図示のように、第2エア源通路74は、軸Aおよび第1エア源通路56に対して同じ程度に角度をつけることができる。いくつかの実施態様において、角度付きシェーピングエア源通路74は、第2エア供給通路58からノズル18の吸気口70bまでの半径方向に傾斜させることができる。例えば、第2エア供給通路74と第2エア供給通路路58との交点は、排気口70bよりも軸Aに放射状に近づけることができる。いくつかの実施形態では、第2エア源通路74は、エア供給通路58の吸気口と排気口70bとの間で5°～15°の範囲で傾斜させることができる。第2エア源通路74の傾斜は、ベルカップ20の周縁30に対するノズル18の位置及びシェーピングエアの流れの動力学に基づいて調整することができる。

第1エア源通路56は、第1エア源通路56内の流速を増加させるために、第1エア供給通路44の直径D2よりも小さい直径D1を有することができる。エア通路19aの下流部(例えば、第1エア源通路56)は、その通路19aにおける制限を形成して、エア通路19aからのエアの流れを加速して混合チャンバ69へ流入させる。同様に、第2エア源通路74は、第2エア供給通路58の直径D4よりも小さい直径D3を有することができ、エア供給通路58に対する第2エア源通路74内の流速を増加させる。エア通路19bの下流部(例えば、第2エア源通路74)は、その通路19b内で絞りを形成してエア通路19b外への空気の流れを加速し、混合チャンバ69内への空気の流れを加速する。混合チャンバ69内への空気流を加速することにより、空気流の混合が容易になり、混合された空気流CSが形成される。空気流を加速して混合チャンバ69に流入させ、従ってノズル18の下流端で、結果として生じる噴霧パターンの形状に対する改善された制御を提供する。

第2エア源通路74は混合チャンバ69の上流端で第1エア源通路56と交差する。例示では、第1エア源通路56は、吸気口70aにおいて混合チャンバ69に加圧空気を供給し、第2エア源通路74は、吸気口70bにおいて混合チャンバに加圧空気を供給する。混合チャンバ69は、シェーピングエアリング16内に凹設されている。図示の例では、ノズル18の排気口72は、凹部68によってシェーピングエアリング16の外面の下方に配置されている。混合チャンバ69は、エアリング16の端面40から軸方向に離間している。図示の例では、吸気口70a、70bは、外面から離間した位置でエアリング16内に配置されている。このように、第1エア源通路56も第2エア源通路74もエアリング16の外面まで完全に延びてはならない。吸気口70aは、排気口72から上流側に離間しており、終端していない。吸気口70bは、排気口72から上流側に離間しており、終端していない。

吸気口70bにおける第2エア源通路74の開口は、第1エア源通路56の排気口70aと交差する略円形の断面を有することができる。第1エア源通路56の開口70aは、第2エア源通路74の排気口70bと交差する略円形の断面を有することができる。

混合チャンバ69は、直線シェーピングエア流と角度付きシェーピングエア流とがシェーピングエアリング16内で混合し、混合されたエア流を形成するための混合領域を画定する。ノズル18は、排気口72が、第2エア源通路74及び第1エア源通路56の一方又は両方に実質的に垂直な部分を有する複数の排気口角度で端面40及び凹部68内に延びるように形成することができる(例えば、排気口72は、平坦な開口部でなくてもよい)。混合チャンバ69は、幾何学的形状において外側に先細りするか、又は吸気口70から排気口72への断面積において発散することができる。

動作中、第2エア源通路74からの加圧空気AS2は、図6Bに最もよく見られるように、混合チャンバ69内の第1エア源通路56からの加圧空気AS1と相互作用する。第1エア流AS1及び第2エア流AS2は、混合チャンバ69内で混合し、シェーピングエアの単一噴流としてシェーピングエアリング16から噴出される混合エア流CSを形成する。エア流は、矢印MSで示すように、混合チャンバ69内で混合し、矢印MSは混合チャンバ69内で排気口72の上流で混合された空気を表す。混合チャンバ69は、混合チャンバ69の上流端に第1幅W1を有し、混合チャンバ69の下流端(例えば、排気口72)に第2幅W2を有する。第2幅W2は、開口形成用排気口72の最も広い部分とすることができる。図示のように、第2幅W2は、排気口72の上流端における開口の最も広い箇所でとることができる。しかし、第2幅W2は、開口72に沿った任意の所望の位置で取ることができることを理解されたい。第1幅W1は、第2幅W2と平行にとることができる。いくつかの例では、第1幅W1は、吸気口70aの交差部71aと混合チャンバ69を画定する外壁との間、および吸気口70bの交差部71bと外壁との間にとることができる。図示の例では、第1幅W1は、混合チャンバ69の最上流点で、幅W2に平行に取られている。第1幅W1は、通路19a、19bがそれぞれ吸気口70a、70bで混合チャンバ69内に終端する混合チャンバ69の上流端で取られると考えることができる。いくつかの例では、混合チャンバ69を規定する壁は、第1幅W1が第2幅W2よりも大きく、混合チャンバ69が第1幅W1と第2幅W2との間の幅が減少するように、流れ方向に収束させることができる。混合チャンバ69の断面積は、混合チャンバ69の上流端部と混合チャンバ69の下流端部(例えば、排気口72の上流端部)との間で減少することができる。いくつかの例では、幅W1およびW2は、混合チャンバ69の断面積が吸気口70a、70bと排気口72との間の流れ方向に定常のままであるように、実質的に同様であり得る。

いくつかの例では、第1幅W1および第2幅W2は、混合された流れ方向に直交して取られる。合流方向は、通路56の角度と通路74の角度との組み合わせとすることができる。混合された流れ方向は、第1および第2の通路56、74のそれぞれの向きの中間であってもよく、いくつかの例では、それらの間の中央角度であってもよい。例えば、通路74が通路56に対して60°傾斜している場合、結合された流れ方向は通路56に対して30°傾斜することができ、これも通路74に対して30°である。

シェーピングエアの方向又は形状は、第1加圧空気流AS1及び第2加圧空気流AS1の圧力を独立に調整することによって制御することができる。例えば、加圧空気の(例えば、直線状の)第1部分は、より小さなパターンサイズを生成するために使用することができ、一方、加圧空気の第2部分(例えば、角度をつけた)は、大きなパターンサイズを生成するために使用することができる。結合された空気流CSを形成するために結合する第1および第2部分は、生成されるスプレーパターンを変更するために制御することができる単一の出力を生成する。第1エア部AS1と第2エア部AS2との圧力比は、生成される噴霧パターンの大きさや形状を制御するように調整することができる。このように、単一の入力を使用して、スプレーパターンを調整し、操作を単純化し、部品数を削減し、コストを削減し、パターンテスト中に利用される材料廃棄物を減少し、ダウンタイムを減少させることができる。

図7は、動作中のスプレーヘッド10から噴霧されたスプレーの側面図である。角度θは、直線状のシェーピングエア部分と角度を付けたシェーピングエア部分との間の圧力比を調整することによって達成することができるスプレー直径の変動を示す。例えば、より大きなスプレーパターンは、直線状のシェーピングエアと比較して角度付きのシェーピングエアの圧力を増加させることによって達成することができ、一方、より小さなスプレーパターンは、角度付きのシェーピングエアと比較して直線状のシェーピングエアの圧力を増加させることによって達成することができる。

図8は、シェーピングエアリングの別の実施形態の等角端面図である。図8は、端面82及び半径方向外面83、直線状のシェーピングエア供給通路84、突起86、及び結合ノズル88を有するシェーピングエアリング80を示す。シェーピングエアリング80は、凹部とは対照的に突出部86内の位置決めノズル88を除いて、シェーピングエアリング16と実質的に同じである。

第1エア供給通路84は、シェーピングエアリング16に関して説明したように、シェーピングエアを第1エア供給通路(例えば、通路56と同様)に供給するために、半径方向外面83を通して配置される。第2エア吸気口(例えば、第2エア供給通路58と同様のもの)は、シェーピングエアを第2エア供給通路(例えば、通路74と同様のもの)に供給するために、エアリング80の半径方向内面に配置することができる。第1および第2エア供給通路は、シェーピングエアリング80内に形成された混合チャンバ(例えば、混合チャンバ69と同様)内で交差する。それらのエアストリームは、シェーピングエアリング80からの混合されたエアストリームを噴出する前に、混合チャンバ69内で混合する。混合チャンバ69に直接エアを放出する第1及び第2エア源通路は、シェーピングエアリング16の直線状及び傾斜状のシェーピングエア通路56及び74とそれぞれ実質的に同じものとすることができる。

ノズル88は、突出部86に少なくとも部分的に形成されている。図示の例では、各ノズル88の排気口89(ノズル18の排気口72と同様)は、エアリング80の端面82から離間した突出部86の一部に形成される。突起86は、シェーピングエアリング80の端面82から延びている。例えば、突起86は、端面82から離れて延びる山、隆起、小塊等として形成することができる。突起86は、端面82から軸方向に離れて延びると考えることができる。ノズル88の排気口89は、端面82から軸方向に離間している。突出部86は、ノズル88の所望の間隔に従って円周方向に離間される。ノズル88は、シェーピングエアリング80の表面の下に埋め込まれた1つまたは複数の吸気口と、ノズル18に関して説明した1つまたは複数の吸気口の下流の排気口とを有することができる。ノズル88は、ノズル18と実質的に同じように機能し、シェーピングエアリング80から排出される前に、シェーピングエアリング80内で空気の2つの部分が混合されることを可能にする。混合エアはシェーピングエアの単一噴流として噴出される。排気口89は、ベルカップ周縁部30(図1に示す)に向かってベルカップ20の逆回転方向に角度を付けたシェーピングエアを向けるために、突出部86の1つの周方向側に形成することができる。突出部86は、円錐の基部に配置されたノズル88と、端面82の表面に配置された頂部とを有する半円錐形状を有することができる。傾斜したシェーピングエア通路は、頂点から基部への突起86の向きと実質的に整列させることができる。半円錐形状は、隣接するノズル88から噴出されるシェーピングエアの中断を制限する。突起86の形状は、開示された形状に限定されない。当業者には理解されるように、代替的な形状およびサイズの突起を使用して、混合されたシェーピングエア通路88を収容することができ、直線状と傾斜状のシェーピングエア流をシェーピングエアリング80内で混合させることができる。図示の例では、混合チャンバ69は、混合チャンバが端面82から軸方向に間隔を置いて開口84から離れた位置に全体的に又は部分的に形成されるように、突起86内に少なくとも部分的に形成することができる。

開示されたシェーピングエアリングは、シェーピングエアの制御を改善し、コーティング材料のバックスプレーを最小化又は排除し、スプレー装置の効率を改善する。シェーピングエアリングにおける混合シェーピングエア通路内の二つのシェーピングエア流の相互作用を制御することは、噴霧パターン制御をより大きくすることを提供し、これは噴霧装置の全体効率を改善する。

例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素の代わりに均等物を用いることができることが当業者には理解されよう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に対して適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図される。

「実質的に」、「本質的に」、「一般的に」、「おおよそ」など、本明細書で使用される任意の相対的な用語または程度の用語は、本明細書で明示的に述べられる任意の適用可能な定義または限界に従って解釈されるべきであり、そのような定義または限界に従って解釈されるべきである。すべての場合において、本明細書で使用される任意の相対的な用語または程度は、任意の関連する開示された実施形態、ならびに、通常の製造公差変動、付随的な配向変動、熱、回転または振動動作条件によって誘発される過渡配向または形状変動などを包含するように、本開示の全体を考慮して当業者によって理解されるような範囲または変動を広く包含するように解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用される任意の相対的な用語または程度の用語は、指定された品質、特性、パラメータ、または値を、あたかも所与の開示または列挙において資格のある相対的な用語または程度の用語が利用されていないかのように、変動なしに明示的に含む範囲を包含するように解釈されるべきである。

Claims (20)

1. 回転ベル噴霧装置用のシェーピングエアリングであって、
   前記シェーピングエアリングは、前記シェーピングエアリングに配置された複数のノズルを備え、
   前記複数のノズルのそれぞれのノズルは、
   第１吸気口、第２吸気口、及び排気口を有する混合チャンバと、
   前記シェーピングエアリングに形成され、前記第１吸気口まで延在する第１エア源通路と、
   前記シェーピングエアリングに形成され、前記第２吸気口まで延在する第２エア源通路と、を備える、シェーピングエアリング。
2. 前記シェーピングエアリングは、軸の周りに延在し、
   前記排気口は、前記シェーピングエアリングの端面から軸方向に離間している、請求項１に記載のシェーピングエアリング。
3. 前記端面は、前記端面内に延在する複数の凹部を備え、
   前記複数のノズルのそれぞれのノズルの前記排気口は、前記複数の凹部の１つの凹部内に配置される、請求項２に記載のシェーピングエアリング。
4. 前記シェーピングエアリングは、軸の周りに配置され、
   前記第１エア源通路は、前記軸に実質的に平行に延在する、請求項１に記載のシェーピングエアリング。
5. 前記第２エア源通路は、前記軸に対して円周方向に角度が付けられている、請求項４に記載のシェーピングエアリング。
6. それぞれのノズルは、
   第１端部で前記第１エア源通路に接続され、前記シェーピングエアリングの半径方向外側面において第２端部で開放され、前記第１エア源通路に加圧空気の第１部分を提供するように構成された第１供給通路と、
   前記第２エア源通路に接続され、前記第２エア源通路に加圧空気の第２部分を提供するように構成された第２供給通路と、を備える、請求項５に記載のシェーピングエアリング。
7. 前記第２エア源通路は、40°～70°の間の角度で前記第１エア源通路と交差する、請求項５に記載のシェーピングエアリング。
8. 表面をコーティングするための回転噴霧スプレー装置であって、
   回転軸上で回転するように配置され、コーティング材料を供給するように構成された噴霧ベルカップと、
   前記噴霧ベルカップの半径方向外側に離間し、前記回転軸の周りに円周方向に離間した複数のノズルを含むシェーピングエアリングと、を備え、
   前記複数のノズルのそれぞれのノズルは、混合チャンバと、前記混合チャンバに加圧空気の第１部分を供給するように構成された第１吸気口と、前記混合チャンバに加圧空気の第２部分を供給するように構成された第２吸気口と、前記加圧空気の前記第１部分と前記加圧空気の前記第２部分とから形成された混合流を排出するように構成された排気口と、を含む装置。
9. 前記排気口は、前記シェーピングエアリングの端面に配置され、
   前記端面は、前記スプレーが放出される第１軸方向に指向されるように構成される、請求項８に記載の装置。
10. 前記端面は、複数の円周方向に間隔を置いた凹部を備え、
    前記排気口は、前記複数のノズルのそれぞれのノズルに対して、前記端面から軸方向に離間するように前記凹部内に配置される、請求項９に記載の装置。
11. 前記混合チャンバは、上流端に第１幅を有し、下流端に第２幅を有し、
    前記第１幅は、前記第２幅と異なる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記複数のノズルのそれぞれのノズルは、前記シェーピングエアリング内に少なくとも部分的に形成され、前記第１吸気口まで延在する第１エア源通路を含み、
    前記第１エア源通路は、前記軸に実質的に平行に延在する、請求項１０に記載の装置。
13. 前記複数のノズルの各ノズルは、前記シェーピングエアリング内に少なくとも部分的に形成され、前記第２吸気口まで延在する第２エア源通路を含み、
    前記第２エア源通路は、前記軸に対して円周方向に傾斜している、請求項１２に記載の装置。
14. 第１供給通路は、少なくとも部分的に前記シェーピングエアリング内に形成され、前記第１エア源通路まで延在して前記第１エア源通路に加圧空気の前記第１部分を提供し、
    第２供給通路は、前記シェーピングエアリング内に少なくとも部分的に形成され、前記第２エア源通路まで延在して前記第２エア源通路に加圧空気の前記第２部分を供給し、
    前記第１供給通路が第１直径を有し、前記第１エア源通路が第２直径を有し、
    前記第１直径は、前記第２直径よりも大きい、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第２エア源通路は、前記第１エア源通路に対して40°～70°の範囲の角度で、包含的に配置される、請求項１３に記載のシェーピングエアリング。
16. 回転ベル噴霧装置用のシェーピングエア方法であって、
    加圧空気の第１部分をシェーピングエアリングの本体内の第１エア源通路を通って混合チャンバに流し、前記第１エア源通路が前記噴霧装置の回転軸に実質的に平行に延在するように配置され、
    前記シェーピングエアリングの本体内の第２エア源通路を通って前記混合チャンバに加圧空気の第２部分を流し、前記第２エア源通路は前記第１エア源通路に対してある角度で配置され、
    加圧空気の第１部分と加圧空気の第２部分とを前記混合チャンバ内で混合して加圧空気の混合流を発生させ、
    前記混合チャンバの排気口によって前記シェーピングエアリングの前記本体から加圧空気の混合流を放出する、方法。
17. 前記シェーピングエアリングの端面から軸方向に離間した位置から前記加圧空気の前記混合流を放出する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記シェーピングエアリングの端面に形成された凹部に配置された位置から加圧空気の前記混合流を放出して前記排気口が前記端面から第２軸方向に離間し、
    前記第２軸方向とは反対の第１軸方向に前記装置から整形液体噴霧を放出する、請求項１６に記載の方法。
19. 前記シェーピングエアリングの端面に形成された突起部に配置された位置から、前記排気口が前記端面から第１軸方向に離間するように加圧空気の混合流を放出し、
    前記装置から前記第１軸方向に整形液体噴霧を放出する、請求項１６に記載の方法。
20. 加圧空気の前記混合流を前記混合チャンバの前記排気口から前記シェーピングエアリングの端面に形成された凹部に流す、請求項１６に記載の方法。

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