專利名稱：屏蔽電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電輔助霧化以及用帶電微粒進(jìn)行物品涂覆。在本文中公開了一些種類的涂覆材料施放器。但是，應(yīng)該相信，它也能夠用在更廣范圍的涂覆層施放應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
如在本申請(qǐng)中所采用的，諸如“電導(dǎo)通的”和“非電絕緣的”的術(shù)語(yǔ)都指的是一個(gè)寬范圍的導(dǎo)電性，這種導(dǎo)電性在電氣上的導(dǎo)通性優(yōu)于以“非電導(dǎo)通的”和“電絕緣的”來(lái)形容的材料。諸如“前”、“后”、“頂”、“底”等術(shù)語(yǔ)，僅僅是為了便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明和理解而使用的，并無(wú)意進(jìn)行限制、也不應(yīng)當(dāng)被看作是用于進(jìn)行限制。
眾所周知，已經(jīng)有各種類型的自動(dòng)的和手持的涂覆材料施放裝置。例如，美國(guó)專利3,169,882；3,169,883；4,002,777；以及4,285,446中所述的噴槍。還有Ransburg式的REA 3、REA 4、REA70、REA90、REM以及M-90型噴槍，它們都可從俄亥俄州Toledo市Phillips大街320號(hào)郵編43612-1493的ITW Ransburg公司獲得。這個(gè)列表并不意在表示已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的所有材料進(jìn)行了徹底的檢索，也不表示所列的物品是可以授予專利的材料。也不應(yīng)推斷出類似的表達(dá)。
各個(gè)國(guó)家的好幾家測(cè)試公司都已發(fā)布了用于測(cè)試靜電輔助涂覆材料霧化的標(biāo)準(zhǔn)以及施放設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)的一例是由廠商研究交流協(xié)會(huì)(Factory Mutual Research Corporation)發(fā)布的靜電表面加工設(shè)備許可標(biāo)準(zhǔn)，分類號(hào)7260(FM標(biāo)準(zhǔn))。
該FM標(biāo)準(zhǔn)包括一些協(xié)議，用于測(cè)試手動(dòng)設(shè)備(例如，手持的涂覆霧化和施放槍—FM標(biāo)準(zhǔn)第5章)以及自動(dòng)設(shè)備(例如安裝在機(jī)器人手臂上的噴霧器—FM標(biāo)準(zhǔn)第6章)。在這兩種情況下的測(cè)試中，使用直徑為一英寸(約2.5cm)的接地金屬球?qū)μ幱诠ぷ麟妷合碌脑O(shè)備進(jìn)行探測(cè)。該測(cè)試在丙烷氣的爆炸性氣體環(huán)境中進(jìn)行。發(fā)生爆炸則測(cè)試失敗。要獲得FM許可，在其它條件之外，設(shè)備還必須通過(guò)這一測(cè)試。FM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)引起了對(duì)靜電涂覆系統(tǒng)進(jìn)行的相當(dāng)可觀的研究和改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，涂覆材料施放裝置包括輸出口，涂覆材料通過(guò)輸出口施放；以及從施放裝置伸出的電極，該電極鄰近輸出口，用于將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料。涂覆材料施放裝置還包括屏蔽件，用于屏蔽該電極的一部分，該被屏蔽的部分鄰近電極與施放裝置的連接位置。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，輸出口包括一軸線。上述電極偏離該軸線。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，該電極包括金屬的或其它非絕緣性材料的針狀電極。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，屏蔽件包括絕緣材料制成的套管。該套管在第一端與施放裝置相連。電極從該套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端伸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于施放涂覆材料的方法包括提供施放裝置、在施放裝置上提供輸出口、以及通過(guò)輸出口施放涂覆材料。在鄰近輸出口處提供電極，用于將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料。將電極的與施放裝置相鄰的一部分屏蔽。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供輸出口的步驟包括提供具有軸線的輸出口。提供電極的步驟包括提供偏離該軸線的電極。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供電極的步驟包括提供金屬的或其它非絕緣材料的針狀電極。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，屏蔽電極的一部分的步驟包括提供絕緣材料制成的套管、將該套管在第一端處連接到施放裝置、以及使電極能夠從套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端處伸出。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，涂覆材料施放系統(tǒng)包括具有輸出口的裝置，涂覆材料通過(guò)該輸出口施放；從施放裝置伸出的電極，該電極與輸出口相鄰。電源連接到該電極。該電極將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料。提供屏蔽件，用于屏蔽電極的一部分，該被屏蔽的部分相鄰于電極與施放裝置的連接位置。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，輸出口包括一軸線。電極偏離該軸線。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，該電極包括金屬的或其它非絕緣性材料的針狀電極。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，屏蔽件包括絕緣材料制成的套管。該套管在第一端與施放裝置相連。電極從該套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端伸出。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，電源包括較高電壓的直流電壓源。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，電源包括較低電壓的直流電壓源。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，電源包括較低電壓的交流電壓源。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于施放涂覆材料的方法包括提供具有輸出口的裝置，涂覆材料通過(guò)該輸出口施放；提供電源；提供與輸出口相鄰的電極；將該電極連接到電源；將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料；以及屏蔽電極的一部分，該被屏蔽的部分相鄰于電極與施放裝置的連接位置。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供輸出口的步驟包括提供具有軸線的輸出口。提供電極的步驟包括提供偏離該軸線的電極。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供電極的步驟包括提供金屬或其它非絕緣材料的針狀電極。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，屏蔽電極的一部分的步驟包括提供絕緣材料制成的套管。該方法還包括將該套管在第一端處連接到施放裝置并使電極能夠從套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端處伸出。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供電源的步驟包括提供較高電壓的直流電壓源。
此外，示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供電源的步驟包括提供較低電壓的直流電壓源。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，提供電源的步驟包括提供較低電壓的交流電壓源。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供一種方法，用于制備涂覆材料施放裝置以進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試中，令一導(dǎo)體接近電極以促使在電極和導(dǎo)體之間產(chǎn)生放電。涂覆材料施放裝置具有輸出口，涂覆材料將通過(guò)該輸出口從涂覆材料施放裝置中施放。在鄰近輸出口處，電極從涂覆材料施放裝置伸出。該方法包括將絕緣材料制成的屏蔽件圍繞電極放置，并在電極與導(dǎo)體之間形成電勢(shì)差。
示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，上述電極包括針狀電極。將絕緣材料制成的屏蔽件圍繞電極放置的步驟包括將絕緣材料制成的套管圍繞電極放置并將套管的端部連接到施放裝置。
還是示例性地，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，將絕緣材料制成的套管圍繞電極放置并將套管的端部連接到施放裝置的步驟包括留下一個(gè)不屏蔽的區(qū)域，該區(qū)域遠(yuǎn)離電極與施放裝置的連接位置。


通過(guò)參考以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明書和附圖，能夠最佳地理解本發(fā)明。在附圖中圖1示出一種能夠包含本發(fā)明的噴霧器的側(cè)視圖，還示意性地示出了包含該噴霧器的系統(tǒng)的其它部件；圖2示出圖1所示系統(tǒng)的細(xì)節(jié)放大視圖；圖3示出大致沿圖2中3-3線截取的圖1-2中所示細(xì)節(jié)的主視圖；圖4示出大致沿圖2中4-4線截取的圖1-3中所示細(xì)節(jié)的后視圖；以及圖5示出大致沿圖4中5-5線截取的圖1-4中所示細(xì)節(jié)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，在典型的實(shí)施例中，涂覆材料施放裝置(下文某些地方稱為“噴槍”)22示意性地是一種通用型號(hào)，如Ransburg式的REA3、REA4、REA70、REA90、REM以及M-90型噴槍，它們都可從俄亥俄州Toledo市Phillips大街320號(hào)郵編43612-1493的ITW Ransburg公司獲得。從供給源24將要霧化和施放的涂覆材料供給到位于噴槍22前部的由扳機(jī)30操控的閥門(未示出)。
操作噴槍22所需的其它配套裝置包括，例如，來(lái)自一個(gè)或多個(gè)來(lái)源的較高的(例如，-85KV)直流電壓，較低的(例如，+或-12V或者+或-24V)交流或直流電壓，較高壓力的(例如，100p.s.i.)壓縮空氣，以及較低壓力的(例如，20p.s.i.)壓縮空氣。圖中示出了兩個(gè)這樣的供給源29和31。示意性地，供給源29為所需壓力的壓縮空氣的供給源。示意性地，供給源31為較低交流電壓的供給源，該交流電壓供給到，例如，安裝在噴槍22上的升壓變壓器和Cockcroft-Walton倍壓電源(multiplier power supply)33?？蓪⑤^低電壓的直流電壓供給到噴槍22，但必須將換流器結(jié)合到電源33中，以便將低直流電壓轉(zhuǎn)化為用于升壓變壓和倍壓的交流電壓。電源33的例子包括在REA-90、和REA-90L型噴槍中實(shí)施的系統(tǒng)，這些噴槍都可從俄亥俄州Toledo市Phillips大街320號(hào)郵編43612-1493的ITW Ransburg公司獲得。也可以使用其它類型的電源。例如，已經(jīng)有了噴槍內(nèi)置的電源，包括壓縮氣體驅(qū)動(dòng)的渦輪，該渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)，在噴槍內(nèi)置的直流發(fā)電機(jī)的例子中，將其輸出直接供給到升壓變壓器和Cockcroft-Walton倍壓器。在扳機(jī)30的控制下，將涂覆材料通過(guò)噴槍22的噴嘴34施放，液體在噴嘴處被霧化并施放。
電源33的輸入通過(guò)噴槍22中的電路連接到安裝在噴槍22前部的氣孔36上的針狀帶電電極(下文中有時(shí)稱“針電極”)40。氣孔36容納噴嘴34。從而在針電極40與附近的接地體之間建立電場(chǎng)，接地體例如，要用噴槍22中施放出的涂覆材料涂覆的接地物品42。從針電極40流出的電子將涂覆材料的霧化微粒充電，并使電場(chǎng)向下遷移到物品42，并沉積在物品42上，這些都是根據(jù)現(xiàn)有的原理。
在根據(jù)FM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，在將高壓靜電電壓供給到針電極40的同時(shí)，用接地的直徑一英寸(約2.5cm)的球43對(duì)噴嘴34周圍的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)球43移動(dòng)時(shí)，例如，當(dāng)從噴槍22后部朝著氣孔36向前移動(dòng)、并進(jìn)入針電極40附近的區(qū)域時(shí)，在球43與針電極40之間的電暈放電會(huì)很明顯。在沒有包含以下所述的本發(fā)明的情況下，在如圖所示地構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)的組件中，在針電極40的基部區(qū)域中，即，在針電極40從氣孔36的前表面向前伸出處，將有明顯的高能電暈放電。這種放電的端子將是球43以及針電極40基部的表面的很小的區(qū)域。在這樣的現(xiàn)有技術(shù)中的高能放電通常足以引燃FM標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的氣體混合物中的丙烷。當(dāng)然，這會(huì)導(dǎo)致不能通過(guò)FM標(biāo)準(zhǔn)。
然而，根據(jù)本發(fā)明，圍繞針電極40提供絕緣材料制成的套管46，在某種程度上針對(duì)高能放電從針電極40的基部開始向著接地金屬球43的方向屏蔽了針電極，在這樣的測(cè)試過(guò)程中，金屬球從任意角度接近噴槍22的前部。從這樣的帶有屏蔽的針電極40產(chǎn)生的放電來(lái)源于針電極40的未屏蔽區(qū)域48，該未屏蔽區(qū)域處于并相鄰于電極40的尖端。帶有這樣的被上述套管46所屏蔽的針電極40的噴槍22經(jīng)受較少次數(shù)的高能放電，從而改善了如FM標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的測(cè)試的測(cè)試結(jié)果。
在所示的實(shí)施例中，針電極40為直徑0.016英寸(約0.4mm)的鈦針電極，它從氣孔36的前部伸出約0.25英寸(約6.4mm)的距離。氣孔本身由黑色類型的150E Delrin牌乙縮醛樹脂制成。套管46是一段任意合適長(zhǎng)度的絕緣材料，例如聚醚醚酮(PEEK)樹脂、乙縮醛樹脂，例如Delrin牌乙縮醛樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)，例如Teflon牌PTFE、聚酰胺，例如尼龍、等等。套管46的內(nèi)徑為大約0.020英寸(約0.5mm)，且外徑為大約0.0625英寸(約1.6mm)。將套管46切成一個(gè)長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度使針電極40能露出約0.05英寸(約1.27mm)的一段暴露部分48。采用任何合適厚度的、例如0.001英寸(約0.03mm)的材料(例如，保形涂料)對(duì)針電極40的長(zhǎng)度上的相同部分(或全部)進(jìn)行涂覆，也能夠產(chǎn)生可以接受的效果。如果涂覆了全部的針電極40，則將被涂覆的針電極的端部截?cái)啵┞冻鲠橂姌O的尖端以作為能夠進(jìn)行充電的點(diǎn)。
可以用粘合劑將套管46圍繞電極40的基部粘到氣孔36上，該粘合劑適用于形成套管46時(shí)所用的材料。例如，當(dāng)套管46由PEEK樹脂形成時(shí)，可以在套管46外部施加氰基丙烯酸鹽粘合劑，例如，ZipGrip 4495粘合劑，該粘合劑可從馬薩諸塞州Danvers市Endicott街30號(hào)的ITW Devcon公司獲得。不將套管46粘到氣孔36上，或者，除去將套管46粘到氣孔36上之外，還可以將套管46按壓配合到針電極40上并且/或者配合到氣孔36上的圍繞針電極40的基部的凹陷(未示出)中。
盡管所示的針電極40安裝在偏離氣孔36的軸線處，但應(yīng)該理解，本發(fā)明還能夠用在基本從氣孔36的中心處伸出的針電極上，即，用在從噴槍22的槍筒的軸線處伸出的針電極上。
應(yīng)該相信，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系統(tǒng)在接受根據(jù)FM標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試時(shí)的成功應(yīng)至少部分地歸功于高壓放電沿著有效表面釋放的趨勢(shì)。套管46所提供的絕緣屏蔽件意味著，放電必須途經(jīng)更大的距離，從針電極40的暴露尖端48到任何附近的接地物，例如球43，否則，放電將必須克服套管46的絕緣強(qiáng)度才能與沒有套管46出現(xiàn)的情況下經(jīng)過(guò)相同的距離。
權(quán)利要求
1.一種涂覆材料施放裝置，包括輸出口，涂覆材料通過(guò)輸出口施放；從施放裝置伸出的電極，該電極鄰近輸出口，用于將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料；以及屏蔽件，用于屏蔽該電極的一部分，該被屏蔽的部分鄰近電極與施放裝置的連接位置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，輸出口包括一軸線，所述電極偏離該軸線。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，屏蔽件包括絕緣材料制成的套管，該套管在第一端與施放裝置相連，且所述電極從該套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端伸出。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電極包括針狀電極。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，屏蔽件包括絕緣材料制成的套管，該套管在第一端與施放裝置相連，且所述電極從該套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端伸出。
6.一種用于施放涂覆材料的方法，包括提供施放裝置；在施放裝置上提供輸出口；通過(guò)輸出口施放涂覆材料；在鄰近輸出口處提供電極，用于將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料；以及將電極的與施放裝置相鄰的一部分屏蔽。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，提供輸出口的步驟包括提供具有軸線的輸出口，且提供電極的步驟包括提供偏離該軸線的電極。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，提供電極的步驟包括提供針狀電極。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，屏蔽電極的一部分的步驟包括提供絕緣材料制成的套管，以及將該套管在第一端處連接到施放裝置并使電極能夠從套管的遠(yuǎn)離第一端的第二端處伸出。
全文摘要
一種涂覆材料施放裝置，包括輸出口，涂覆材料通過(guò)輸出口施放；以及從施放裝置處伸出的電極，該電極鄰近輸出口，用于將電荷傳遞給通過(guò)輸出口施放的涂覆材料。涂覆材料施放裝置還包括屏蔽件，用于屏蔽該電極的一部分，該被屏蔽的部分鄰近電極與施放裝置的連接位置。
文檔編號(hào)B05B5/08GK1550262SQ20041003858
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月8日
發(fā)明者羅伊·厄爾·揚(yáng)二世, 凱文·L·亞歷山大, 吉恩·P·阿爾滕布格爾, 瓦爾斯·E·豪, E 豪, L 亞歷山大, P 阿爾滕布格爾, 羅伊 厄爾 揚(yáng)二世 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具公司