TWI487573B - 氣動式靜電噴霧及分配裝置的密封式電源 - Google Patents

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Description

氣動式靜電噴霧及分配裝置的密封式電源
本發明是關於靜電輔助鍍層材料噴霧及施配裝置，下文有時稱為噴槍或槍。在不限制本發之範圍情況下，在採用壓縮氣體(通常為壓縮空氣)驅動之噴槍上下文中揭示本發明。以下，此等槍有時稱為無繩噴槍或無繩槍。
吾人已知各種類型之手動和自動噴槍。在以下美國專利中說明了無繩靜電手槍：4,219,865；4,290,091；4,377,838；和4,491,276。而且，舉例而言，在下列美國專利和公開申請案中說明了自動和手動噴槍：2006/0283386；2006/0219824；2006/0081729；2004/0195405；2003/0006322；美國專利號7,296,760；7,296,759；7,292,322；7,247,205；7,217,442；7,166,164；7,143,963；7,128,277；6,955,724；6,951,309；6,929,698；6,916,023；6,877,681；6,854,672；6,817,553；6,796,519；6,790,285；6,776,362；6,758,425；RE38,526；6,712,292；6,698,670；6,679,193；6,669,112；6,572,029；6,488,264；6,460,787；6,402,058；RE36,378；6,276,616；6,189,809；6,179,223；5,836,517；5,829,679；5,803,313；RE35,769；5,647,543；5,639,027；5,618,001；5,582,350；5,553,788；5,400,971；5,395,054；D350,387；D349,559；5,351,887；5,332,159；5,332,156；5,330,108；5,303,865；5,299,740；5,289,977；5,289,974；5,284,301；5,284,299；5,236,425；5,236,129；5,218,305；5,209,405；5,209,365；5,178,330；5,119,992；5,118,080；5,180,104；D325,241；5,093,625；5,090,623；5,080,289；5,074,466；5,073,709；5,064,119；5,063,350；5,054,687；5,039,019；D318,712；5,022,590；4,993,645；4,978,075；4,934,607；4,934,603；D313,064；4,927,079；4,921,172；4,911,367；D305,453；D305,452；D305,057；D303,139；4,890,190；4,844,342；4,828,218；4,819,879；4,770,117；4,760,962；4,759,502；4,747,546；4,702,420；4,613,082；4,606,501；4,572,438；4,567,911；D287,266；4,537,357；4,529,131；4,513,913；4,483,483；4,453,670；4,437,614；4,433,812；4,401,268；4,361,283；D270,368；D270,367；D270,180；D270,179；RE30,968；4,331,298；4,289,278；4,285,446；4,266,721；4,248,386；4,216,915；4,214,709；4,174,071；4,174,070；4,171,100；4,169,545；4,165,022；D252,097；4,133,483；4,122,327；4,116,364；4,114,564；4,105,164；4,081,904；4,066,041；4,037,561；4,030,857；4,020,393；4,002,777；4,001,935；3,990,609；3,964,683；3,949,266；3,940,061；3,932,071；3,557,821；3,169,883；及3,169,882。還有WO 2005/014177及WO 01/85353之揭示。還有EP 0 734 777及GB 2 153 260之揭示。還有Ransburg型號REA 3、REA 4、REA 70、REA 90、REM和M-90槍，均可從ITW Ransburg公司(俄亥俄州托萊多市菲利普大街320號，43612-1493)獲得。
這些引用材料之揭示內容以引用方式併入本文。以上所列並非意欲展示已完全檢索所有相關技術，亦非表示除所列之外不存在其他相關技術，亦非指所列技術對於可專利性具有實質意義。亦不應推斷任何此種表示。
根據本發明之一態樣，一鍍層施配裝置包含一扳機組合件，其係用於致動該鍍層施配裝置以施配鍍層材料、一噴嘴，該鍍層材料透過該噴嘴而得以施配、一第一通口，其係經調適用於供應壓縮氣體至該鍍層施配裝置、一第二通口，其係經調適用於供應鍍層材料至該鍍層施配裝置、一發電機，其具有一軸、一渦輪轉子，其係安置在該軸上，耦接至該第一通口的壓縮氣體貫入該渦輪轉子來旋轉該軸，產生電壓、一電極，其鄰近該噴嘴且耦接至該發電機以接收其中電流來靜電地對該鍍層材料充電，及一第一封口，其用於密封該軸，其中該軸自該發電機突出，以接收該渦輪轉子。
作為例證，根據本發明之此態樣，該發電機更包含各軸承，在該第一封口後該等軸承可旋轉地支撐該發電機內之該軸。
作為例證，根據本發明之此態樣，在相對該發電機之端的該發電機的一第二端處，該軸更自該發電機突出，該軸自該發電機突出以接收該渦輪轉子，且一第二封口用於密封該軸，其中該軸在該發電機的該第二端處自該發電機突出。
根據本發明之此態樣，一鍍層施配裝置，其包含一扳機組合件，其係用於致動該鍍層施配裝置以施配鍍層材料、一噴嘴，該鍍層材料透過該噴嘴而得以施配、一第一通口，其係經調適用於供應壓縮氣體至該鍍層施配裝置、一第二通口，其係經調適用於供應鍍層材料至該鍍層施配裝置、一發電機，其具有一軸、一渦輪轉子，其係安置在該軸上，耦接至該第一通口的壓縮氣體貫入該渦輪轉子來旋轉該軸，產生電壓、一電極，其鄰近該噴嘴且耦接至該發電機以接收其中電流來靜電地對該鍍層材料充電，及一第一封口，其用於密封該軸，其中在該發電機之一端處該軸自該發電機突出，相對於該端處，該渦輪轉子經安置在該軸上。
作為例證，根據本發明之此態樣，該發電機更包含各軸承，在該第一封口後該等軸承可旋轉地支撐該發電機內之該軸。
作為例證，根據本發明之此態樣，該發電機更包含一第二封口，用於密封該軸，其中該軸自該發電機突出以接收該渦輪轉子。
作為例證，根據本發明之此態樣，該發電機更包含各軸承，在該第一封口及該第二封口後該等軸承可旋轉地支撐該發電機內之該軸。
本文所使用之術語「發電機」意謂能將機械能轉換為電能之機器，並且，其包括用於產生直流電或交流電之裝置。
以下該等示意電路圖說明及方塊電路圖說明標識特定積體電路、其他組件，以及在許多情況中此等組件之特定源。為進行完整說明，一般與此等相關聯給出特定端子及引腳名稱和數字。應瞭解，此等端子及引腳識別符係為此等特定識別之組件提供的。應瞭解，此不構成一表示，亦不應推斷任何此種表示：特定組件、組件值或源係來自能夠執行該等必需功能之相同或任何其他源之唯一組件。應進行一步瞭解，自相同或不同來源可用之其他合適組件可不使用與本說明中所提供之彼等相同之端子/引腳識別符。
參考第1a-d圖，一手持式無繩噴槍20包含一手柄組合件22、一扳機組合件26及一套筒組合件28，該手柄組合件具有一相當於槍把形手柄24，該扳機組合件用於致動該槍20以施配經靜電注入噴霧的鍍層材料微滴，該套筒組合件支撐一在其遠端之噴嘴30。在其下端，手柄組合件22支撐一包含接頭34、36之電源模組組合件32，此具體實施例液體塗料中之壓縮氣體(通常是壓縮空氣)及鍍層材料透過接頭34、36各自被供應至槍20。電源模組32容納一三相發電機38，諸如舉例而言，Maxon EC-max部件號348702，其可從Maxon Precision Motors公司(馬薩諸塞州瀑布河市沃爾德倫路101號，02720)獲得。使用一多相發電機38之一可獲得的顯著益處是可以較低旋轉速度控制該發電機38(在一實施例中，明顯較低；為300rpm，而先前技術中達42Krpm)。一般地，一較低旋轉速率致使增加發電機壽命，減少修理成本及設備故障時間。
一渦輪轉子40安裝於發電機38之軸42上。壓縮空氣透過一耦接至接頭34之接地空氣軟管組合件44被引導通過組合件32且被導向轉子40之葉片上，以旋轉軸42在端子75-1、75-2、75-3(第4圖)產生三相電壓。於電源模組組合件32中校正並調整自發電機38之輸出，且透過手柄組合件22中之導體將來自電源模組組合件之該經校正並調整的輸出耦接至一串接組合件50，該串接組合件自手柄組合件22之前頂部延伸至套筒組合件28中。
先前技術之無繩槍結合發電機，其使用燒結金屬套管導引發電機之軸端。因此，先前技術之無繩槍不提供發電機軸之精確導引。這可能導致將更高之振動級別自發電機傳輸至操作器之體。本槍20之發電機38使用球或滾柱軸承。精確球或滾柱軸承導引之發電機38可降低傳輸至安裝點且因此至操作器之振動，從而潛在地降低操作器之疲勞。但是，商業上可用之分數馬力電機(例如發電機38)之軸承易於發生溶劑穿透、軸承潤滑退變，並潛在地發生軸承故障和發電機38故障。對以上識別之用作發電機38之電機之測試表明，在溶劑中浸泡一分鐘將相當快速地降低軸承潤滑性能並導致軸承被卡。為克服此潛在故障模式，分別將上及下保護蓋51、53固定至發電機38之殼體，以降低溶劑滲入軸承之可能性。在如此保護之發電機38上執行相同的一分鐘溶劑浸泡測試。此等測試導致不可偵測之效能退變，即使是在若干次一分鐘溶劑浸泡測試之後。
現在具體參考第2a-e圖，串接組合件50包含一於其中封裝串接組合件50之封裝殼52、一位於一印刷電路(PC)板上之振盪器組合件54、一變壓器組合件56、一電壓倍增器串接58及一串聯輸出電阻串60，該串聯輸出電阻串向一充電電極62提供160MΩ電阻耦合串接58輸出，該充電電極位於一閥針64之噴嘴30端。
現在特別參考第3a-c圖及第4圖，該發電機38控制電路安裝於三互連印刷電路板70、72、74上，該三個互連印刷電路板70、72、74形成一相當於反“U”結構，以便冷卻電路元件及有效使用電源模組組合件32內之可用空間。於第4圖中使用圍繞每一印刷電路板70、72、74上所提供組件之虛線說明遍佈該等三個印刷電路板70、72、74上之電路的電路圖。將發電機38之三相繞組：端子75-1、75-2、75-3耦接至各自二極體76、78、80之陰極及各自二極體82、84、86之陽極之接頭。作為例證，二極體76、78、80、82、84、86為ON Semiconductor之類型MBR140SFT Schottky二極體。導體88、90兩端之如此整流之三相電勢被並聯電路過濾，該並聯電路包括47μF電容92、94及15KΩ、0.1W、1%電阻器96。導體88、90兩端亦耦接一串聯100KΩ、0.1W、1%電阻器98-1μF、10%、35V電容器100組合。導體90與地耦接。
將FET 102(作為例證，一Fairchild Semiconductor 2N7002 FET)之閘極耦接至電阻98及電容100之接頭。將FET 102之源極耦接至導體90。將其汲極透過一10KΩ、0.1W、1%電阻104耦接至導體88。將FET 102之汲極變耦接至FET 106之閘極，作為例證，FET 106為International Rectifier IRLU3410 FET。將FET 106之汲極及源極分別耦接至導體88、90。導體88、90兩端耦接一15KΩ、0.1W、1%電阻器108。導體88、90兩端耦接一串聯100KΩ、0.1W、1%電阻器110-1μF、10%、35V電容器112組合。將FET 114(作為例證，一Fairchild Semiconductor 2N7002 FET)之一閘極耦接至電阻器110與電容器112之接頭。將FET 114之源極耦接至90。將其汲極透過一10KΩ、0.1W、1%電阻器116耦接至導體88。將FET 114之汲極耦接至FET 118(作為例證，一International Rectifier IRLU3410 FET)之一閘極。將FET 118之汲極及源極分別耦接至導體88、90。
將齊納二極體120之陰極耦接至導體88。二極體120作為例證可為17V、.5W齊納二極體。將二極體120之陽極透過一1KΩ、0.1W、1%電阻器122耦接至一SCR 124之閘極，且透過一2KΩ、0.1W、1%電阻器126將其耦接至導體90。將SCR 124之陽極耦接至導體88。將其陰極耦接至導體90。作為例證，SCR 124為一ON Semiconductor類型MCR100-5 SCR。將雙極PNP電晶體128之發射極耦接至導體88。將其集極耦接至導體90。將其基極透過一1.1Ω、1W、1%電阻器130耦接至導體88。作為例證，電晶體128為一ON Semiconductor類型MJD32C電晶體。將其基極亦耦接至四並聯齊納二極體132、134、136、138之陰極，其陽極耦接至導體90。作為例證，二極體132、134、136、138為15V、5W ON Semiconductor類型1N5352B齊納二極體。
將電晶體128之基極亦耦接至一開關140(作為例證，一Hamlin類型MITI-3V1簧片開關)之一端子。將開關140之其他端子耦接至一十並聯324Ω、1W、1%電阻器142-1、142-2、……、142-10網路之一端子。將電阻器142-1、142-2、……、142-10之其他端子耦接至導體90。亦將電晶體128之基極透過一並聯三1Ω、1W、1%電阻器144-1、144-2、144-3並聯網路及一串聯1.5A、24V保險絲146耦接至變壓器組合件56之VCenterTap端子。參見第5圖。VCT端子及導體90兩端之最大電壓(以下有時稱VCT)由一雙向齊納二極體148調整，作為例證，該二極體為一Littelfuse SMBJ15CA 15V二極體。
參照第4圖之示意圖，自三輸入相75-1、75-2、75-3之每一者至地電位之典型rms電壓近似為7.5V rms，頻率大約為300Hz。二極體76、78、80、82、84及86形成一三相全波橋式整流器，用以將該發電機38之三相交流輸出轉換為直流。過濾器電容器92及94平滑被整流輸出之波紋。導體88、90兩端之典型電壓為約15.5VDC。
第4圖之電路圖包括兩個並聯連結之單個延遲電路。如果一故障停用該等延遲電路之一者，則另一者仍可操作。第一延遲電路包括電阻器96、98、104，電容器100及FET 102、106。第二延遲電路包括電阻器108、110、116，電容器112及FET 114、118。如上所述，發電機38及第4圖之電路位於噴槍20本身中。由於噴槍20可噴射可燃液體材料，按照眾多工業標準(例如FM、EN等等)，其操作環境被視為有害。發電機38及第4圖之電路必須滿足用於爆炸氣氛中之電氣設備之此等工業標準之要求。滿足此等要求之方法之一係在達到有害電位之前，將該發電機38及第4圖之電路置於被充壓之一密閉體內部。該等標準要求在達到有害電位之前沖洗五個密閉體積。對於90 SLPM以下之氣流，所示發電機38(Maxon EC-max部件號348702)不會產生有害電壓，原因在於該氣流不足以為此克服發電機38之慣性並以足夠高之速度旋轉發電機38。發電機38及第4圖之電路之密閉體積為40mL。將90標準升每分鐘轉換為mL每秒得到：
90L/分鐘×1分鐘/60秒×1000mL/L=1500mL/秒
因此，在氣流速率90SLPM下，沖洗200mL所需的時間(5沖洗乘以40mL/沖洗)為：
200mL/(1500mL/秒)=133ms。
對於更高之氣流，沖洗時間將更短。因此，為在達到有害電壓之前完全沖洗密封體，沖洗時間必須為133ms或更大。
由於沖洗空氣與發電機38渦輪40空氣相同，如果發電機空氣被延遲，則沖洗空氣亦會延遲。因此，延遲發電機38之啟動直至沖洗密閉體積並非一選項。儘管可能為沖洗空氣與渦輪40空氣使用單獨之空氣源，但此被視為會導致建造和操作更加複雜、昂貴，並導致槍20更重。
由於不能延遲發電機之啟動，槍20電路將短路第4圖之電源輸出，直至沖洗完成所希望之五個密閉體積。使用EN標準60079-11:2007爆炸氣氛--內在安全“i”電氣保護測試，確定第4圖電源之被短路輸出不足以點燃組IIB氣體之最有害混合物。因此，如果可將輸出短路至少133ms，在沖洗5密閉體積之前將不會出現有害電位。該等兩個並聯連結之單個延遲電路將實現此目標。
參照第4圖，電容器92、94兩端之最初電壓為零伏。跨越電晶體102、114之閘極到導體90亦出現零伏，因此最初，電晶體102、114關閉(開放電路)。當發電機38開始旋轉時，導體88、90兩端之電壓開始上升。因為電晶體102、114關閉，導體88、90兩端之電壓亦出現在電晶體106、118之閘極至導體90處。一旦此電壓達到閘極臨限電壓(每個電晶體106、118約2.5伏)，電晶體106、118打開並將導體88、90兩端之電壓箝制於此位準(約2.5伏)。同時，電容器100、112兩端之電壓隨著電荷流過串聯組合98、100及110、112而上升。當電容器100、112兩端之電壓達到電晶體102、114之閘極臨限電壓時，電晶體102、114打開。電晶體106、118之閘極電壓下降至其臨限電壓以下，且電晶體106、118關閉。這允許導體88、90兩端之電壓上升至其正常操作位準，約15.5VDC。選擇串聯組合98、100與110、112之RC時間常數值，以便電晶體106、118保持打開至少133ms，但不更長，以便變為正常操作電位之延遲很短。
當扳機26釋放時，電阻器96及108分洩來自電容器100及112之電荷，以便當槍20下一次觸發時，延遲電路準備好再次操作。選擇電阻器96及108之大小，以便只需幾(通常2-5)秒即可使電容器100及112放電，因此對於典型噴射應用中遇到之相對短(2-5秒)之觸發中斷，基本無延遲。對於較長的觸發中斷，電容器100及112將放電且該等延遲電路96、98、104、100、102、106；108、110、116、112、114、118在下次觸發之前將被重置。電阻器96及108之大小係觸發之間之延遲與確保以下條件之間之平衡：當扳機被釋放足夠長時間，足以在密閉體積中收集潛在有害氣氛時，在下次拉動扳機26時，延遲電路96、98、104、100、102、106；108、110、116、112、114、118將如上所述工作。
第4圖之電路包括一過電壓保護電路，其包括齊納二極體120、電阻器122及126，及SCR 124。齊納二極體120係一17伏齊納二極體。導體88、90兩端之正常最大工作電壓為約15.5VDC。如果導體88、90兩端之電壓上升，則可能導致跨越電極62及地之不安全電壓。如果此電壓上升至約17VDC，則齊納二極體120將開始導電，導致電流流過電阻器126。流過電阻器126之電流導致在電阻器122、電阻器126、齊納二極體120節點處之一電壓。此電壓在電阻器122中產生一電流，其打開SCR 124。SCR 124之觸發將有效短路導體88、90，使導體88、90兩端之電壓自約17VDC降低至一兩伏之量級。發電機被短路電路移除載荷。釋放扳機26將停止發電機38，此將移除導體88、90兩端之電壓，從而重置SCR 124。無需使用者動作以重置此條件。
第4圖之電路圖包括一限流電路，其包括功率電晶體128及電阻器130。空氣渦輪40驅動之電氣發電機38之一特徵在於當至渦輪40之氣流增加時，發電機38之功率輸出亦增加。若無限流電路，功率輸出中之此增加將導致噴槍20之輸出電壓量值過高。增加之功率輸出亦可能超過耦接至該發電機38之電路組件之功率額定值。包括功率電晶體128及電阻器130之該限流電路將解決此等問題。根據歐姆定律，當流經電阻器130之電流增加時，其兩端之電壓降亦增加。如果此電壓降達到電晶體128之基極-發射極打開電壓(通常為0.7V)，則電晶體128將開始將電流分流至地，同時保持流經電阻器130之電流相對恆定。在此電路中，選擇電阻器130之大小，以便當流經電阻器130之電流約為0.5A時打開電晶體128。因此，在VCT處之最大電流約為0.5A。當氣流增加時，流經電晶體128之電流增加。此可能導致電晶體128中出現顯著散熱。為緩和此情況，為電晶體128提供一散熱片。包含電晶體128之U形電路板70、72、74安裝於發電機38上，其藉由穿過發電機38殼體頂部的三個螺釘附接。因此，電路板70、72、74位於與發電機38相同之密閉體中。此密閉體很小，以降低噴槍之體積和重量，並保持所需沖洗體積小。使用三件、U形電路板70、72、74，板70、72、74可位於帶渦輪40驅動發電機38之室內。將來自發電機38之充足排出空氣導向板70、72、74組件上方，包括電晶體128及其散熱片以幫助冷卻它們。電路板70、72、74及發電機38必須均滿足用於爆炸氣氛中之電氣設備之要求。因此，將其均置於相同密閉體中比較有利，以便上述沖洗方法將滿足二者之要求。
第4圖之電路包括一電壓調節電路，其包括齊納二極體132、134、136及138。若無齊納二極體132、134、136及138，當VCT處之負載電流降低時，該發電機38上之負載將降低。發電機38速度將增加，導致VCT與導體90兩端之電壓增加。對於輕負載，速度及電壓之增加可能很顯著，以致發電機38可能超過其額定速度(在此情況下300Hz)，且VCT與導體90兩端之電壓可能導致噴槍20之不安全操作。電壓調節電路132、134、136、138將解決此等問題。當VCT處之負載電流降低時，發電機38之速度將增加，且電晶體128之基極處之電壓將增加，直至(在此情況下，在約15伏DC)齊納二極體132、134、136、138開始導電。因此，對於輕負載，在此情況中，電晶體128之基極處之電壓將被限制在約15伏。此有助於噴槍20之安全操作。當齊納二極體132、134、136、138自發電機38導電時，其將在發電機38上產生附加負載。選擇齊納二極體132、134、136、138之大小(在此情況下，15伏)，以便當在VCT處只有很少或無電流吸取時，保持發電機38(在此情況下額定於300Hz)之速度不過高。
渦輪40基於至渦輪40之氣流產生力矩。當至渦輪40之氣流增加或降低時，發電機38之電流輸出亦增加或降低。使用齊納二極體132、134、136、138，一約0.5A之電流總是流過電阻器130。所有不流經VCT之其他電流將流過齊納二極體132、134、136、138。當透過VCT之負載電流增加時，透過齊納二極體132、134、136、138之電流將下降。最終，在某些操作條件下，透過齊納二極體132、134、136、138之電流下降至零，該等齊納二極體兩端之電壓下降至15伏以下，且將停止導電。當負載要求發電機38在其目前輸入力矩下所發送之所有電流時，將出現此情況。
多個(n)齊納二極體132、134、136、138(在此情況下n=4)用於將功率耗散分佈於多個裝置132、134、136、138上，以便任何一裝置132、134、136、138所需耗散之功率僅係其單獨在電路中時所耗散功率之1/n。此外，某些安全標準要求重複安全電路，以便如果一裝置發生故障，另一(或多個)其他裝置可為電路中所包括之裝置提供保護。
對於最輕之負載，透過齊納二極體132、134、136、138可耗散顯著之功率。因此，它們亦安裝於電路板70、72、74上，且使用來自空氣渦輪40之排出空氣冷卻，該空氣流過齊納二極體132、134、136、138及其他電路組件上方。
第4圖之電路圖包括一低KV設定點電路，其包括簧開關140及電阻器142-1、……、142-10。選擇電阻器142-1、……、142-10之大小(在此情況下，每件324Ω)，以便其並聯組合(在此情況下32.4Ω)向發電機38提供一負載，使得當藉由簧開關140閉合時，導致發電機38之速度及因此VCT至導體90兩端之電壓下降，在噴槍20之電極62處產生一較低輸出電壓。當操作器係鍍層展示法拉第籠(Faraday cages)之物件時，此甚為便利，其中，噴槍20處之較低輸出電壓將有助於在此等防護區域內提供更佳之覆蓋。同時，某些操作器期望在正常噴射期間，在較低輸出高量值電壓操作此等槍之輸出電極，以減少在操作器方向充電鍍層材料顆粒漆褶皺，且因其他由操作器確定之原因。通常，該較低設定點選擇為當簧開關140打開時可用滿輸出之50%與75%之間，但亦可為其他值。
該簧開關140位於板組合件70、72、74之邊緣附近，以便該簧開關140可藉由一控制鈕141啟動，以移動密閉體外側上鈕141之一頭143中提供之一磁鐵。當鈕141轉動以將該磁體定位於簧開關140附近時，簧開關140閉合，連接電路中電阻器142-1、……、142-10之並聯組合，藉此在該噴槍20輸出62處產生該較低KV設定點。當鈕141轉動以將該磁體遠離簧開關140定位時，簧開關140打開，將電阻器142-1、……、142-10之並聯組合脫離電路，藉此在該噴槍20輸出62處產生高KV設定點。
當選定低KV設定點時，某些功率(在幾瓦量級)將耗散於電阻器142-1、……、142-10中。如上所述，一單一、多瓦電阻器通常較大且笨重。為降低整體包裝之大小，並聯使用十個1瓦(324Ω)表面安裝電阻142-1、……、142-10，以替代一10瓦(32.4Ω)電阻器。組合件之整體剖面保持很小，導致更小之包裝及更小之密閉體。將所有電阻器142-1、……、142-10之功率耗散限制於其額定值之50%。因此，如果一電阻器之最大功率耗散預期為0.5瓦，將使用一1瓦電阻器。
由於電阻器142-1、……、142-10共同在瓦之功率量級耗散，其亦安裝於電路板70、72、74上，且使用來自空氣渦輪40之排出空氣冷卻，該空氣流過電阻器142-1、……、142-10及安裝於板70、72、74上之其他電路組件上方。
第4圖之電路包括電阻器144-1、144-2及144-3之一降電壓電阻器並聯組合。將大多數電壓提供至VCT導致鍍層材質至將被鍍層顆粒之更高傳輸效率。但是，槍20必須滿足如諸如廠家手冊之審核機構及諸如EN 50050之歐洲標準所確定之安全要求。此等要求通常需要在62處之噴槍20輸出不能點燃特定爆炸氣氛之大多數爆炸混合物(在此情況下，空氣中5.25%丙烷)。提供電阻器144-1、……、144-3，以實現若必需可降低噴槍20之輸出，以滿足該等要求。
當電阻器144-1、……、144-3處於電路中時，根據歐姆定律，在VCT處之電壓下降為流經R20、R21及R22之並聯組合之電流與電阻144-1、……、144-3並聯組合之電阻之乘積。因此，VCT處之電壓由以下給出：
VCT=Vbase of 128 -IR144-1,R144-2,R144-3 ×R144-1∥R144-2∥R144-3
從中可見，當負載電流(IR144-1,R144-2,R144-3 )增加時，並聯組合R144-1∥R144-2∥R144-3兩端之電壓降亦增加。大多數槍按其無負載KV分類。因此無負載時，對噴槍輸出電壓之影響最小，但隨著負載增加，電壓將降低更多。因此，噴槍之KV額定可保持大體上相同。如果在特定應用中，電阻器144-1、……、144-3不必滿足安全要求，則只需將其撤離板70、72、74並插入一跨接線，以便VCT處之電壓與電晶體128之基極處相同。此外應注意，如果必須附加裝置以滿足安全要求，可在十分之一歐姆之量級上增加電阻器130之限流電阻，以降低噴槍20之可用輸出電流。
電阻器144-1、……、144-3係一瓦表面安裝電阻器，替代一單一三瓦電阻器，導致一更小之整體密閉體。它們亦安裝於電路板70、72、74上，且使用來自空氣渦輪40之排出空氣冷卻。
第4圖之電路圖包括一多熱裝置保險絲146。此保險絲設計為若超過其跳開電流(在此情況下1.5A)則打開，且當電源關閉時重置自身。保險絲146之保持電流為0.75A，其允許最大期望不中斷電流約0.5A，即使是對於易在較小電流位準跳開之多個熱裝置之高溫情況。
第4圖之電路圖包括一瞬時干擾抑制器二極體148。瞬時干擾抑制器二極體148跨越VCT及導體90耦接，且選擇其大小以將任何高於額定15.5VDC輸出一伏或二伏之電壓尖峰分流至地。二極體148之主要目的係自第5圖耦接至VCT之電路分流任何瞬時電流，以防止此等瞬時電流負面影響第4圖之任何電路。
第3a-c圖中最佳說明了該U形板組合件70、72、74。此組合件包括三印刷電路板70、72、74，其結合在一起以產生最終之U形板組合件。以此方式佈置該板組合件，且利用小穿孔並表面安裝組件允許發電機38/渦輪40安裝於該板組合件70、72、74之U中，且允許該板組合件70、72、74之整體剖面保持接近如第4圖中所示之發電機38/渦輪40之整體剖面。此導致一更小、更輕之密閉體積，其所需沖洗時間更少。
為保護板70、72、74組件不沾上驅動該渦輪40之輸入空氣引入之污染，可使用任何已知可用技術(例如噴射、滴或真空沈積)使用例如聚對二甲苯對該板均勻鍍層。但是，必須注意，當使用一保形鍍層時，對熱耗散組件進行適當冷卻。
所示發電機38係一反向操作之三相、無刷直流電機。一無刷電機可消除導致更短電機壽命之刷磨損。亦可使用一二相電機，但來自一二相電機之輸出波紋將更大，可能需要更大之過濾電容器92、94。同時，可需要一二相電機以更快地旋轉以產生相同輸出功率，其可導致更短之電機壽命。該空氣渦輪40排出空氣亦導向該發電機38上方並圍繞它以在操作期間將其冷卻。此亦導致更長之電機壽命。
現特定參照第5圖，包括振盪器組合件54、一變壓器組合件56、串接58及串聯輸出電阻器串60之該串接組合件50可大體上如美國公開專利申請案第2006/0283386 A1號中所示及描述，且因此在此不再做任何更詳細說明。將來自變壓器組合件56之高壓變壓器之次級繞組56-2之回饋耦接至一差動放大器150之正相(+)輸入端，該差動放大器組態為一單一增益緩衝器。放大器150之連結反相(-)及輸出端子透過一49.9KΩ電阻器152耦接至一差動放大器154之-輸入端子。作為例證，放大器150、154為一ON Semiconductor類型LM358DMR2雙運算放大器。
放大器154之+輸入端子透過一49.9KΩ電阻器156耦接至地，且透過一49.9KΩ電阻器158耦接至該VCT電源。放大器154之-輸入端子透過一49.9KΩ電阻器160耦接至放大器154之輸出端子，該輸出端子透過二個2.05KΩ電阻器161-1、161-2之一並聯組合耦接至一紅LED 163之陽極(第6圖)。將LED 163之陰極耦接至地。啟動時，透過手柄組合件22頂部之一後蓋組合件165(第1圖)中之一鏡頭對槍20之操作者可見LED 163。放大器150之+輸入端子透過一可變電阻162、一0.47μF電容器164及一49.9KΩ電阻器166之並聯組合耦接至地。作為例證，可變電阻器162係一Littelfuse SMBJ15A 15V裝置。
自電極62放電之電子流過槍至目標空間，對意欲對目標鍍層之材料顆粒充電。在目標處(為此目的，其通常儘可能保持接近地電位)，將該充電鍍層材料顆粒注入該目標，且來自該充電鍍層材料顆粒之電子透過地及組件162、164、166之並聯組合返回該高電位變壓器次級56-2之「高」或+(即，接近地電位)側。因此，跨越電阻器166產生一與該串接58之輸出電流成比例之電壓降。電容器164過濾此電壓，在運算放大器150之+輸入端子提供更少干擾直流位準。可變電阻162降低由串接58之操作所引起瞬時電流破壞運算放大器150及其他電路組件之可能性。放大器150經組態作為一電壓跟隨器以隔離其+輸入端子處之電壓與其輸出端子處之電壓。此有助於確保返回高電位變壓器56-2之「高」或+側之所有電流流過電阻器166。
電阻器166兩端之電壓由以下給出：
VR166 =IOUT ×R166
其中IOUT 等於來自電極62之電流，且R166 係電阻器166之電阻。因為運算放大器150經組態作為一電壓跟隨器，VR166 出現在運算放大器150之輸出端子處及運算放大器150之-輸入端子處。調節電阻器166，以便運算放大器150之+輸入端子處之電壓為流經電阻器166之電流每100微安則5伏。電阻器152、160、156及158組合與運算放大器154形成一差動放大器，其在運算放大器154之輸出處導致一如下電壓：
VLED =VCT-VOUT150
VCT係第4圖之電源電路之經調節直流電壓輸出，將其提供至變壓器56之初級繞組56-1之中心抽頭。振盪器54輸出電晶體以一若干十千赫茲級別之頻率交替將變壓器56之初級56-1之相應半切換至地。藉由串接58調整及倍增次級56-2之輸出。噴槍20必須滿足如諸如廠家手冊之審核機構及諸如EN 50050之EN標準之安全要求。此等要求通常需要在電極62處之噴槍20輸出不能點燃特定爆炸氣氛之大多數爆炸混合物(在此情況下，空氣中5.25%丙烷)。為幫助實現此目的，通常佈置電源電路，以便在自噴槍20之電極62之負載電流增加時，VCT降低。
由於，
VOUT150 =VR166 =IOUT ×R166
則，
VLED =VCT-IOUT ×R166
對於輕負載，在電極62處之輸出電壓之量值很高，IOUT 很小，且VCT在15至15.5伏之量級。因此，對於輕負載，VLED 在12至15伏之量級。當負載增加時，電極62處輸出電壓之量值增加且VLED 降低，至少因為更重之負載將降低供應VCT之輸入電源之負載，導致降低VCT，且因為對於更重之負載，IOUT 增加。最終，對於電極62處之輸出電壓量值低之重負載，IOUT ×R166 超過VCT。當發生此情況時，VLED 變為零。因此，該電路設計如下：對於輕負載，當電極62處之輸出電壓之量值很高時，VLED 在12至15VDC之量級；對於中負載，當電極62處之輸出電壓之量值在其中等範圍時，VLED 在5至12VDC之量級；及，對於重負載，當電極62處之輸出電壓之量值低時，VLED 在0至5VDC之量級。
將VLED (運算放大器154之輸出端子)耦接至第6圖中所示電路之引腳H1-1。將第6圖中所示電路之引腳H1-2耦接至地。因此，對於輕負載，第6圖之LED 163很明亮。對於中負載，LED 163稍暗；對於重負載，將顯著變暗或完成關閉。因此，LED 163之照明強度反映噴槍20之端子62處之實際電壓。此外，對於導致來自串接58之過高輸出電流之此等故障模式，LED 163將顯著變暗或完全關閉，藉此向使用者警告此情況，以便採取糾正措施。當噴射可能縮短噴槍20之輸出而導致端子62處輸出電壓很小或無電壓之導電鍍層材料時，此對於槍20之操作者尤其重要。帶有自串接之輸入電路操作之顯示裝置之槍設計在亮度上展示很少或不展示變化。
自乾淨、乾燥空氣之一源172將空氣透過接地之空氣軟管組合件44提供至噴槍20。將空氣沿手柄24向上提供至扳機閥174。拉動扳機26將打開扳機閥174，以允許空氣流出槍20前部，以在噴射時霧化鍍層材料。打開扳機閥174亦允許空氣沿手柄24向下透過手柄組合件22中之空氣供應管175流回發電機38。將至發電機38之輸入空氣透過一空氣入口提供至一蓋176。該蓋176圍繞安裝於發電機38軸42上之渦輪轉子40，且使用一O環密封，以便僅一方向之空氣流透過該蓋176中之四個間隔90°之開口，其將空氣導向轉子40。該空氣流動導致轉子40及其安裝於其上之發電機軸42旋轉。流經轉子40之後，空氣圍繞互連結印刷電路板70、72、74流動，為發電機38、板70、72、74及其上安裝之組件提供冷卻空氣。然後透過接頭182將空氣排出。
發電機38軸42之旋轉導致三相發電機38產生電，在將其經由VCT提供至該串接組合件50之前，藉由印刷電路板70、72、74上之電路對其進行全波整流。由於四齊納二極體132、134、136、138之限制動作，齊納二極體148兩端之最大電壓為16VDC。當釋放噴槍扳機26時，扳機閥174關閉，阻止空氣流至發電機38及噴嘴30。
20．．．手持式無繩噴槍
22．．．手柄組合件
24．．．槍把形手柄
26．．．扳機組合件
28．．．套筒組合件
30．．．噴嘴
32．．．電源模組組合件
34．．．接頭
36．．．接頭
38．．．三相發電機
40．．．渦輪轉子
42．．．軸
44．．．空氣軟管組合件
50．．．串接組合件
51．．．上保護蓋
52．．．封裝殼
53．．．下保護蓋
54．．．振盪器組合件
56．．．變壓器組合件
58．．．串接
60．．．串聯輸出電阻器串
62．．．充電電極
64．．．閥針
70．．．互連印刷電路板
72．．．互連印刷電路板
74．．．互連印刷電路板
76．．．二極體
78．．．二極體
80．．．二極體
82．．．二極體
84．．．二極體
86．．．二極體
88．．．導體
90．．．導體
92．．．電容
94．．．電容
96．．．電阻器
98．．．電阻器
100．．．電容器
102．．．FET
104．．．電阻器
106．．．FET
108．．．電阻器
110．．．電阻器
112．．．電阻器
114．．．FET
116．．．電阻器
118．．．FET
120．．．齊納二極體
122．．．電阻器
124．．．SCR
126．．．電阻器
128．．．二極PNP電晶體
130．．．電阻器
132．．．齊納二極體
134．．．齊納二極體
136．．．齊納二極體
138．．．齊納二極體
140．．．簧開關
141．．．控制鈕
142-1．．．電阻器
142-2．．．電阻器
142-10．．．電阻器
143．．．頭
144-1．．．電阻器
144-3．．．電阻器
146．．．保險絲
148．．．二極體
150．．．差動放大器
152．．．電阻器
154．．．放大器
156．．．電阻器
158．．．電阻器
160．．．電阻器
161-1．．．電阻器
161-2．．．電阻器
162．．．可變電阻
163．．．LED
164．．．電容器
165．．．後蓋組合件
166．．．電阻器
172．．．源
174．．．扳機閥
175．．．空氣供應管
176．．．蓋
182．．．接頭
56-2．．．高電位變壓器次級
75-1．．．端子
75-2．．．端子
75-3．．．端子
參閲以上具體實施例及說明本發明之隨附圖式可更好地理解本發明，在該等圖式中：
第1a圖說明一手持式無繩噴槍之部分分解透視圖；
第1b圖說明第1a圖中說明的該手持式無繩噴槍之一縱剖面側視圖；
第1c圖說明第1a-b圖中說明的該手持式無繩噴槍之某細節之一透視圖；
第1d圖說明第1a-b圖中說明的該手持式無繩噴槍之某細節之一透視圖；
第2a圖說明對所描述的噴槍有用的高量值電壓串接組合件之一頂視平面圖；
第2b圖說明對所描述的噴槍有用的高量值電壓串接組合件之一局部剖面圖，大體上沿第2a圖中之剖面線2b-2b取得；
第2c圖說明對第2a-b圖中所示高量值電壓串接組合件之一端部正視圖，大體上沿第2a-b圖中之剖面線2c-2c取得；
第2d圖說明對第2a-b圖中所示高量值電壓串接組合件之一局部剖面圖，大體上沿第2a-b圖中之剖面線2d-2d取得；
第2e圖說明對第2a-b圖中所示高量值電壓串接組合件之一端部正視圖，大體上沿第2a-b圖中之剖面線2e-2e取得；
第3a-c圖說明一印刷電路(PC)板組合件之透視圖(第3a-b圖)，及一立面圖(第3c圖)，該印刷電路板組合件包含對所描述的噴槍有用的控制電路；
第4圖說明對所描述的噴槍有用的壓縮空氣動力低量值電壓發電機控制電路之一示意圖；
第5圖說明對所描述的噴槍有用的高量值電壓串接組合件之一示意圖；及
第6圖說明對所描述的噴槍有用的光發射二極體(LED)電路之一示意圖。
38．．．發電機
40．．．渦輪轉子
42．．．軸
51．．．上保護蓋
53．．．下保護蓋

Claims (3)

  1. 一種鍍層施配裝置，其包含一扳機組合件，其係用於致動該鍍層施配裝置以施配鍍層材料；一噴嘴，該鍍層材料透過該噴嘴而得以施配；一第一通口，其係位於該鍍層施配裝置上且經調適用於供應壓縮氣體至該鍍層施配裝置；一第二通口，其係位於該鍍層施配裝置上且經調適用於供應鍍層材料至該鍍層施配裝置；一發電機，其係安置於該鍍層施配裝置內並具有一軸；一渦輪轉子，其係安置於該鍍層施配裝置內並安置在該軸上，耦接至該第一通口的壓縮氣體貫入該渦輪轉子來旋轉該軸，產生電壓；一電極，其係位於該鍍層施配裝置上且鄰近該噴嘴並耦接至該發電機以從該發電機接收電流來靜電地對該鍍層材料充電；及一第一封口，其用於密封該軸，其中該軸自該發電機突出，以接收該渦輪轉子，以自該渦輪轉子密封該發電機；多個軸承，在該第一封口後該等軸承可旋轉地支撐該發電機內之該軸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鍍層施配裝置，其中在相對該發電機之端的該發電機的一第二端處，該軸更自該發電機突出，該軸自該發電機突出以接收該渦輪轉子，且一第二封口用於密封該軸，其中該軸在該發電機的該第二端處自該發電機突出。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之鍍層施配裝置，其更包含 多個軸承，在該第二封口後該等軸承可旋轉地支撐該發電機內之該軸。
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