TW201544190A - 具有外部充電點之靜電噴槍 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種靜電噴塗裝置，其包含具有一第一外部表面及一第二外部表面之一靜電噴槍。一第一電極經安置於該第一外部表面上，且經構形以使一材料離子化且在該第一電極與一接地物件之間產生一第一電場。一第二電極經安置於該裝置之該第二外部表面上，且經構形以在該第二電極與該接地物件之間產生一第二電場。

Description

具有外部充電點之靜電噴槍

靜電噴槍用來將一塗層(諸如塗料)噴塗至一接地物件上。靜電噴槍通常使一電荷穿過槍。若一接地物件過於靠近靜電噴槍，則可在噴槍與一接地物件之間存在產生一電弧之一風險。此係非所要的，此乃因正由噴槍噴塗之塗層可係可燃的，且可由一電弧點火。

接地物件可自許多方向接近靜電噴槍。靜電噴槍可能無法偵測自每一方向接近之物件。即，接地物件可自相對於噴槍之一盲點接近靜電噴槍。因此，需要實質上消除盲點且可偵測自實質上任何方向接近噴槍之一接地物件之一靜電噴槍。

在根據本發明之一項實施例中，一靜電噴塗裝置包含具有一第一外部表面及一第二外部表面之一靜電噴槍。一第一電極經安置於該第一外部表面上，且經構形以使一材料離子化且在該第一電極與一接地物件之間產生一第一電場。一第二電極經安置於該裝置之該第二外部表面上，且經構形以在該第二電極與該接地物件之間產生一第二電場。

在根據本發明之又一實施例中，一靜電噴槍包含具有一前表面、一第一側表面及一第二側表面之一槍管。該槍進一步包含至少部分之一第一針狀電極。一氣罩經附接至該槍之該前表面，且經構形以 施配靠近該第一針狀電極之塗料液滴。該槍進一步包含至少部分自該槍管之該第一側表面突出之一第二電極。該槍更進一步包含至少部分自該槍管之該第二側表面突出之一第三電極。

10‧‧‧靜電噴塗裝置

12‧‧‧靜電噴槍

14‧‧‧槍管

16‧‧‧前表面

18‧‧‧第一側表面

20‧‧‧第二側表面

22‧‧‧第三側表面

24‧‧‧後表面

26‧‧‧第一電極/電極

28‧‧‧氣罩

30‧‧‧固持環

32‧‧‧第二電極/電極

34‧‧‧安裝塊

36‧‧‧接縫

38‧‧‧空氣配件

40‧‧‧噴塗配件

42‧‧‧電荷倍增器

44‧‧‧控制器

46‧‧‧機械器件/器件

48‧‧‧第三電極/電極

50‧‧‧第一接地物件

52‧‧‧第二接地物件

54‧‧‧第三接地物件

56‧‧‧第一電場

56’‧‧‧額外電場

58‧‧‧第二電場

58’‧‧‧額外電場

60‧‧‧第三電場

60’‧‧‧額外電場

62‧‧‧經離子化塗料液滴/塗料液滴

64‧‧‧電路組件

66‧‧‧電阻器

98‧‧‧基底

70‧‧‧外表面

72‧‧‧離子化尖端

圖1係具有經安置於一靜電噴槍之一前表面上之一第一電極及經安置於噴槍之一側表面上之一第二電極之一靜電噴塗裝置之一側平面圖。

圖2係展示在噴槍之前表面上之第一電極、經安置於槍之側表面上之第二電極及經安置於噴槍之另一側表面上之一第三電極之靜電噴槍之一俯視平面圖。

圖3係靜電噴槍之一部分橫截面圖。

圖4係第二電極之一側平面圖。

圖1係靜電噴塗裝置10之一側平面圖。靜電噴塗裝置10包含靜電噴槍12。靜電噴槍12包含槍管14，槍管14包含前表面16、第一側表面18、第二側表面20、第三側表面22及後表面24。靜電噴槍12亦包含第一電極26、氣罩28、固持環30及第二電極32。靜電噴槍12進一步包含安裝塊34、接縫36、空氣配件38、噴塗配件40及電荷倍增器42。控制器44係靜電噴塗裝置10之部分，且亦在圖1中展示。亦展示機械器件46。

如在圖1中展示，第一側表面18係平坦的，且界定槍管14之一側。第二側表面20鏡射第一側表面18，且在圖2中展示。第三側表面22橫跨於第一側表面18與第二側表面20之間。如展示，第三側表面22具有一弧形輪廓，但在其他實施例中亦可係平坦的。後表面24經安置於相對於前表面16之槍管14之一相對側上。第一電極26係一針狀電極，且自前表面16突出。氣罩28藉由固持環30固定至前表面16。第二 電極32自第一側表面18突出。

槍管14經安裝至安裝塊34。接縫36經形成於槍管14與安裝塊34之界面處。空氣配件38及噴塗配件40經附接至安裝塊34。電荷倍增器42亦經附接至安裝塊34。控制器44經連接至電荷倍增器42。安裝塊34將靜電噴槍12附接至機械器件46，機械器件46可係在操作期間可移動靜電噴槍12之一機械臂。

圖2係靜電噴槍12之一俯視平面圖。靜電噴槍12包含第二側表面20及第三電極48。圖2亦展示第一接地物件50、第二接地物件52、第三接地物件54、第一電場56、第二電場58、第三電場60及經離子化塗料液滴62。取決於接地物件之位置，可形成額外電場56’、58’及60’，且其等經展示為虛線。

如在圖2中展示，第三電極48自第二側表面20突出。除第一電極26、第二電極32及第三電極48外，靜電噴槍12之其他實施例亦可包含另外之電極。如在圖2中展示，第二電極32及第三電極48經安置於槍管14之大體相對側上。但在其他實施例中，第二電極32及第三電極48可相對於彼此經安置於沿槍管14之任何其他位置處。舉例而言，第二電極32可經安置於第一側表面18上，且第三電極48可經安置於第三表面22或後表面24上。

第一接地物件50、第二接地物件52及第三接地物件54圍繞靜電噴槍12經定位。在第一電極26與第一接地物件50之間產生第一電場56。在第二電極32與第二接地物件52之間產生第二電場58。在第三電極48與第三接地物件54之間產生第三電場60。塗料液滴自氣罩28施配，且由第一電極26離子化。經離子化塗料液滴62經展示為朝向第一接地物件50行進以使用經離子化塗料液滴62塗佈第一接地物件50。

在操作中，將一電荷供應至靜電噴槍12之若干部分。該電荷由控制器44產生。控制器44經連接至靜電噴槍12。控制器44產生電荷使 得靜電噴槍12與接地之間的一電位差在自約5伏特至約15伏特之範圍中變化。電荷經傳遞至電荷倍增器42且增大。電荷倍增器42係靜電噴槍12之部分。電荷倍增器42將靜電噴槍12與接地之間的電位差增大至在自約20千伏(kV)至約150kV之範圍中變化之一值。由電荷倍增器42產生之荷質比可取決於靜電噴槍12是一自動靜電噴槍或是一手持式靜電噴槍。

如在圖1及圖2中繪示，靜電噴槍12係一自動靜電噴槍。自動靜電噴槍經構形以接合至一機械器件，諸如圍繞待塗佈之一物件移動靜電噴槍12之機械器件46。安裝塊34可用來將靜電噴槍12接合至器件46。自動靜電噴槍亦可經程式化以控制由靜電噴槍12施配之噴塗之量。手持式靜電噴槍由一人類操作者手動操作，且通常具有允許操作者控制塗料液滴62之流動之一觸發器。自動靜電噴槍通常具備產生100kV或超過100kV之靜電噴槍12與接地之間的一電位差之一電荷，而手持式靜電噴槍通常具備產生85kV或低於85kV之一電位差之一電荷。

將由電荷倍增器42產生之電荷提供至第一電極26、第二電極32及第三電極48。由電荷倍增器42產生之電荷亦在電荷倍增器42與各電極26、32及48之間的位置處產生一電荷。彼等位置包含安裝塊34、接縫36及槍管14。

將用來塗佈第一接地物件50之空氣及塗料之一供應自外部源提供至靜電噴槍12。空氣配件38接收空氣，且噴塗配件40接收塗料。空氣及塗料經選路通過安裝塊34至槍管14。空氣及塗料自氣罩28施配至靠近第一電極26之一位置。塗料透過稱為電暈充電之一程序由第一電極26離子化。在電暈充電中，用如上文論述來自電荷倍增器42之一電荷供應諸如表示第一電極26之針狀電極之一尖端電極。此在第一電極26處產生一強烈電場，其將周圍空氣分子分解且產生將其自身附接至 塗料液滴62之離子。第一電場56亦有助於將經離子化塗料液滴62驅動至第一接地物件50，此致使一更高百分比之經離子化塗料液滴62到達第一接地物件50，而非錯過第一接地物件50或由周圍氣流掃除。

靜電噴槍12可經構形以移動以便更好地塗佈第一接地物件50。即，靜電噴槍12可朝向或遠離第一接地物件50向上或向下或向側面跨越第一接地物件50之表面移動。替代地，靜電噴槍12可係靜態的，且第一接地物件50可相對於靜電噴槍12移動。

第一電極26、第二電極32及第三電極48皆經構形以與一接地物件產生一電場。如下文進一步論述，若靜電噴槍12與接地物件足夠靠近以造成形成一電弧之一風險，則在電極26、32或48之一者與一接地物件之間產生一電場可有助於防止在靜電噴槍12與接地物件之間形成一電弧。靜電噴槍12與接地物件可距彼此之距離(其中存在形成一電弧之一風險)取決於經提供至靜電噴槍12之電荷。作為一非限制性實例，若靜電噴槍12具備產生約100kV之靜電噴槍12與接地之間的一電位差之一電荷，則在自相距約5英寸(127毫米)至相距約7英寸(177毫米)之範圍中變化之靜電噴槍12與一接地物件之間的一距離可產生形成一電弧之一風險。

若在電極26、32或48之一者與一接地物件之間形成一電場，則可使其間之空氣分子離子化。空氣分子之離子化經主動控制，此乃因控制器44及電荷倍增器42將一電荷不斷供應至電極26、32及48。在電極26、32或48與接地物件之間的空氣分子之離子化減小靜電噴槍12與接地物件之間的電位差。減小靜電噴槍12與接地物件之間的電位差降低兩個物件之間的一快速電放電之風險。因此，降低形成一電弧之風險。

若靜電噴槍12與接地物件持續吸引更靠近彼此，則由兩者之間的電場導致之離子化將繼續將靜電噴槍12與接地物件之間的電位差減 小至該差將係零伏特或接近零伏特之點。下文論述展示分別與第一接地物件50、第二接地物件52及第三接地物件54交叉之第一電極26、第二電極32及第三電極48之更具體實例。

如在圖2中展示，第一電極26位於槍管14上前表面16處。第一電極26可在其自身與第一接地物件50之間形成第一電場56。另外，第一電極26可在其自身與接近前表面之本質上任何接地物件之間形成一電場。然而，前表面16阻擋相對於接近第一側表面18或第二側表面20之一接地物件及第一電極26之一電場之形成。此係歸因於前表面16(第一電極26自其延伸)垂直於第一側表面18及第二側表面20。舉例而言，圖2展示分別經安置於靠近第一側表面18及第二側表面20之一位置處之第二接地物件52及第三接地物件54，其中在第一電極26與第二接地物件52或第三接地物件54之間無法形成一電場。因此，第二接地物件52及第三接地物件54位於相對於第一電極26之一「盲點」處。為演示此，第一電極26可形成之一些可能電場使用虛線圖解說明為在圖2中之額外電場56’。

圖2亦展示定位於槍管14上第一側表面18處之第二電極32。第二電極32可在其自身與第二接地物件52之間形成第二電場58。另外，第二電極32可在其自身與接近第二側表面20及第三側表面22之本質上任何接地物件之間形成一電場。一電場可圍繞第三側表面22形成，此乃因如展示之第三側表面22具有一弧形輪廓且一電場可圍繞其之一部分延伸。第二電極32亦可在其自身與接近前表面16之一些接地物件之間產生一電場，此乃因一電場可經投射平行於第一側表面18。第二電極32可形成之一些可能電場使用虛線圖解說明為在圖2中之額外電場58’。如在圖1中展示，第二電極32經定位於接近於接縫36之一位置處以允許第二電極32在其自身與接近接縫36之一接地物件之間形成一電場。

圖2亦展示位於槍管14上第二側表面20處之第三電極48。第三電極48可在其自身與第三接地物件54之間形成第三電場60。另外，第三電極48可在其自身與接近第二側表面20及第三側表面22之本質上任何接地物件之間形成一電場。一電場可圍繞第三側表面22形成，此乃因如展示之第三側表面22具有一弧形輪廓且一電場可圍繞其之一部分延伸。第三電極48亦可在其自身與接近前表面16之一些接地物件之間產生一電場，此乃因一電場可經投射平行於第二側表面20。第三電極48可形成之一些可能電場使用虛線圖解說明為在圖2中之額外電場60’。第三電極48經定位於第二側表面20上，與第二電極32實質上相對之一位置處。因此，第三電極48亦經定位接近於接縫36以允許在其自身與接近接縫36之一接地物件之間的一電場。若一接地物件將接近後表面24係可能的，則在不脫離本發明之範疇的情況下，電極26、32或48可經放置於該表面上。類似地，若需要，電極26、32或48可經放置於第三表面22上。

上文論述之實例闡述其中各電極與一不同接地物件交叉之例項。亦預期一接地物件可自其中兩個或兩個以上電極可與該物件產生一電場之一方向接近靜電噴槍12。此乃因存在來自電極之電場可重疊之數個位置。兩個電極可在同一接地物件之不同部分之間形成一電場亦係可能的。

如上文陳述，第一電極26、第二電極32及第三電極48可有助於藉由允許電極之一者與一接地物件之間發生離子化而防止電弧形成。亦可採取額外措施來幫助防止電弧形成。舉例而言，控制器44可經程式化以偵測第一電極26、第二電極32或第三電極48與接地之間的電位差之一下降。如此之電位之一下降可係一接地物件正靠近靜電噴槍12之一指示符。若控制器44偵測第一電極26、第二電極32或第三電極48與接地之間的一電位差之改變率超過一經程式化臨限改變率，則控制 器44可另外經程式化以關閉靜電噴槍12。

除使用如上文闡述之第一電極26、第二電極32及第三電極48外，可採取來防止電弧形成之另一措施可係在靜電噴槍12中之特定位置處提供介電屏蔽。介電屏蔽涉及使用機械構件來防止電進入一非所要位置。舉例而言，電組件(諸如導線)可由一絕緣材料圍繞。一些方法包含使用係為絕緣材料之同心環圍繞靜電噴槍12之電組件或使用介電潤滑脂(諸如基於一聚矽氧之潤滑脂)塗佈電組件。接縫36亦可使用介電潤滑脂塗佈。

圖3係靜電噴槍12之一部分橫截面圖。圖3包含電路組件64及電阻器66。如在圖3中展示，電荷倍增器42經安置於靜電噴槍12內。電路組件64由一導電材料製成，且連接至電阻器66。電阻器66連接至第一電極26、第二電極32或第三電極48之各者。

在操作中，電荷倍增器42增加由控制器44提供之電荷，如前文所述。電荷經載運穿過電路組件64及電阻器66，且至第一電極26、第二電極32及第三電極48中。電阻器66致使在各電極處之電壓小於在電荷倍增器42處產生之電荷。舉例而言，若電荷倍增器42產生一電荷，其中在靜電噴槍12與接地之間的電位差係約100kV，則在各電極與接地之間的電位差可係約80kV。

圖4係第二電極32之一側平面圖。第二電極32包含基底68及外表面70。外表面70包含離子化尖端72。基底68係圓柱形的。外表面70係圓錐形的。外表面70之直徑在靠近基底68處係最大的。外表面70之直徑隨著外表面70自基底68向外延伸而逐漸減小以形成離子化尖端72。

在操作中，基底68經安置於槍管14之第二側表面20內，且外表面70自第二側表面20突出。將一電荷供應至使圍繞離子化尖端72之空氣離子化之第二電極32。第三電極48可經構形以與第二電極32實質上相同。第二電極32與第一電極26之不同之處在於第二電極32並非一針 狀電極。此乃因第一電極26之針狀形狀可有助於使塗料液滴62離子化。由於第二電極32及第三電極48不用使塗料液滴62離子化，故其等不必具有一針狀形狀。

存在使用靜電噴塗裝置10之許多原因，該等原因包含下列非限制性原因。舉例而言，將第一電極26、第二電極32及第三電極48圍繞靜電噴槍12定位給予靜電噴槍12在其自身與自實質上任何方向接近其之一接地物件之間產生一電場之能力。此意謂，不管接地物件自哪一方向接近，皆可在一接地物件與靜電噴槍12之電極之間發生離子化。

使用靜電噴塗裝置10之另一原因係靠近接縫36定位第二電極32或第三電極48可有助於消除接縫36處之電弧作用。當一電荷經過槍管14與安裝塊34之間的一接合表面(諸如接縫36)時，可產生電弧。因此，如上文闡述將第二電極32及第三電極48安置於接近於接縫36之一位置處可有助於防止接縫36與一接地物件之間的電弧作用之風險。

儘管已參考較佳實施例闡述本發明，熟習此項技術者將認識到，在不脫離本發明之精神及範疇之情況下可在形式及細節中作出改變。

10‧‧‧靜電噴塗裝置

12‧‧‧靜電噴槍

14‧‧‧槍管

16‧‧‧前表面

18‧‧‧第一側表面

20‧‧‧第二側表面

22‧‧‧第三側表面

24‧‧‧後表面

26‧‧‧第一電極/電極

28‧‧‧氣罩

30‧‧‧固持環

32‧‧‧第二電極/電極

34‧‧‧安裝塊

36‧‧‧接縫

38‧‧‧空氣配件

40‧‧‧噴塗配件

42‧‧‧電荷倍增器

44‧‧‧控制器

46‧‧‧機械器件/器件

Claims (20)

1. 一種靜電噴塗裝置，其包括：一靜電噴槍，其具有一第一外部表面及一第二外部表面；一第一電極，其經安置於該第一外部表面上，且經構形以使一材料離子化且在該第一電極與一接地物件之間產生一第一電場；及一第二電極，其經安置於該裝置之該第二外部表面上，且經構形以在該第二電極與一接地物件之間產生一第二電場。
2. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中該材料係一塗料液滴。
3. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中該第一電極係一針狀電極。
4. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中該第二電極具有一圓錐形狀。
5. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中該第一電極經安置於該靜電噴槍之一前表面上，該第二電極經安置於該靜電噴槍之該第二外部表面上之一第一位置處，且一第三電極經安置於該靜電噴槍之該第二外部表面上之一第二位置處。
6. 如請求項5之靜電噴塗裝置，其中該第三電極經構形以在該第三電極與一接地物件之間產生一第三電場。
7. 如請求項6之靜電噴塗裝置，其中該第二外部表面包含一第一側表面及一第二側表面，且第二及第三電極經定位於該第一側表面及該第二側表面上之大體相對位置處。
8. 如請求項1之靜電噴塗裝置，且其進一步包括：一安裝塊，其經附接至該靜電噴槍，其中在該安裝塊與該靜電噴槍之間形成一接縫，且該第二電極經定位接近於該接縫。
9. 如請求項8之靜電噴塗裝置，其中一介電潤滑脂經施加至該接縫。
10. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中該等電極之各者經連接至一電荷倍增器單元。
11. 如請求項10之靜電噴塗裝置，其中該電荷倍增器單元經構形以產生在約20千伏至約150千伏之範圍中變化之該噴槍與一接地之間的一電位差。
12. 如請求項11之靜電噴塗裝置，其中在該等電極之任一者與該接地之間的該電位差小於該噴槍與一接地之間的該電位差。
13. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中一電阻器經耦合至該等電極之任一者。
14. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中若該等電極之任一者與接地之間的一電位差下降低於一臨限值，則一控制器經構形以關閉該裝置。
15. 如請求項1之靜電噴塗裝置，其中若該等電極之任一者與接地之間的一電位差之一改變率超過一臨限改變率，則一控制器經構形以關閉該裝置。
16. 一種靜電噴槍，其包括：一槍管，其具有一前表面、一第一側表面及一第二側表面；一第一針狀電極，其自該槍管之該前表面突出；一氣罩，其經附接至該槍管之該前表面，且經構形以施配靠近該第一針狀電極之塗料液滴；一第二電極，其自該槍管之該第一側表面突出；及一第三電極，其自該槍管之該第二側表面突出。
17. 如請求項16之靜電噴槍，且其進一步包括：一電荷倍增器單元，其經安置於該槍管內且經構形以產生在約20千伏至約150千伏之範圍中變化之該噴槍與接地之間的一電位差。
18. 如請求項17之靜電噴槍，其中該第二電極及該第三電極相對於彼此定位於沿該靜電噴槍之該槍管之大體相對位置處。
19. 如請求項16之靜電噴槍，其中該第二電極及第三電極各具有一圓錐形狀。
20. 如請求項16之靜電噴槍，其中該靜電噴槍係一自動靜電噴槍。