ПОРОШКОВЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК B05B5/47 

Изобретение относится к электростатической окраске порошками, а более конкретно к трибоэлектрическим порошковым распылителям.

При электростатической порошковой окраске сухие частицы порошка флуидизируются в приемной воронке и нагнетаются через шланг в распылитель, который разбрызгивает этот порошок на покрываемый продукт. Этот распылитель обычно заряжает порошок одним из двух способов. Либо распылитель имеет высоковольтный зарядный электрод, либо в нем имеется средство для заряда порошка методом трения, т.е. трибоэлектрически. Это изобретение относится к трибоэлектрическим распылителям.

Обычно, в трибоэлектрических порошковых распылителях используется порошок на основе эпоксида, а поверхности обеспечиваются в распылителях, обычно сконструированных из политетрафлуороэтилена (PTFE), с которым частицы порошка сталкиваются бесчисленное множество раз с целью фрикционно зарядит эти частицы. Если частицы порошка распыляются из передней части ружья, они электростатически притягиваются к подлежащему окраске продукту, который обычно электрически заземлен и подвешен на установленном выше конвейере. Как только эти электростатически заряженные частицы попадут на продукт, они автоматически сцепляются с ним за счет сил электростатического притяжения и транспортируются в печь, где плавятся, формируя непрерывное покрытие на этом продукте. Порошковое покрытие обычно обеспечивает жесткое и прочное чистовое покрытие поверхности, такое которое необходимо для многих приложений и может встретиться например в садовой мебели, в газонокосилках и в других продуктах.

Один из коммречески доступных трибоэлектрических порошковых распылителей приведен в патенте США N 4399945. Этот распылитель известен как распылитель "Трибометик" "Нордсон корпорэйшн", Амхерст, шт. Охайо. В этом распылителе порошок заряжается в пучке искривленных PTFE трубок, которые оборачиваются вокруг сердечника. Когда порошок проходит по этим трубкам, он сталкивается с внутренними стенками трубки несколько раз и захватывает заряд при каждом контакте. Внешний слой этого пучка трубок покрыт проводящим материалом для отвода заряда на землю во время работы распылителя. Заземление зарядных трубок повышает заряд порошка и обеспечивает безопасность, не позволяя распылителю накапливать скоростной заряд, который мог бы угрожать оператору и создавать искрение, вызывая появление огня или взрыв.

Одним из важных факторов, определяющих величину заряда, сообщаемого порошку, является скорость прохождения порошка по распылителю, чем выше эта скорость порошка, тем выше будет заряд порошка. Поэтому порошок принуждается проходить через распылитель с высшей скоростью с целью повышения заряда порошка. Однако, эта скорость движения порошка пагубно сказывается на сроке службы составных частей распылителя. Износ этих составных частей является функцией скорости; чем выше эта скорость, тем выше износ. Порошок истирает стенки зарядных трубок в зарядной части ружья с тем результатом, что весь распылитель должен периодически возвращаться изготовителю для восстановления, в течение времени которого он должен заменяться новым или отремонтированным распылителем.

Другим важным элементом характеристик трибоэлектрических порошковых распылителей является электростатическое заземление этих распылителей. Заземление известного распылителя, приведенного в патенте США N 4399945, требует очень продолжительного по времени и сложного производственного процесса. Эти зарядные трубки предварительно формуются в виде свернутых очертаний в специальных пресс-формах. Затем эти трубки должны устанавливаться вокруг алюминиевого сердечника и на них наносится черное, графитового типа проводящее покрытие. Затем вокруг всего этого пучка трубок накладывается проводящая обертка. Земляной провод выводится из сердечника к панели управления устройством.

В соответствии с этим изобретением порошковый распылитель содержит средство для смешивания порошка с транспортирующим газом, зарядную секцию, расположенную в направлении потока этого средства смешивания, для электрического заряда порошка, когда он проходит через нее, и распылительную головку в направлении потока этой зарядной секции для дозирования этого заряженного порошка, где эта зарядная секция содержит внутренний сердечник, расположенный внутри полого внешнего цилиндра, которые формуют круговой зазор между собой, с этим круговым зазором, обеспечивающим фрикционный зарядный путь для потока порошка, посредством чего порошок, проходящий через этот круговой зазор, электростатически заряжается благодаря повторяющемуся контакту с заземленным внутренним сердечником и/или с внешним цилиндром.

Внешняя поверхность внутреннего сердечника и внутренняя поверхность внешнего цилиндра могут быть изготовлены из электрически изолирующего материала и иметь внешний и внутренний диаметр соответственно с этими внутренним и внешним диаметрами, каждый из которых имеет множество возрастаний и спадов так, чтобы обеспечить волнообразный круговой зазор между ними, с внешним диаметром этого внутреннего сердечника, возрастающим в том же продольном положении его, что и внутренний диаметр внешнего цилиндра, и наоборот.

Зарядная секция может содержать жесткий внутренний сердечник, имеющий на своей внешней поверхности контактный слой, формирующий внутреннюю зарядную поверхность, с этим внутренним сердечником, расположенным в жестком полом внешнем цилиндре, имеющем на своей внутренней поверхности контактный слой, формирующий внешнюю зарядную поверхность, с этими внутренней и внешней зарядными поверхностями, определяющими круговой зазор между ними, посредством чего порошок, проходящий через этот круговой зазор, фрикционно заряжается вследствие повторяющегося контакта с этими внутренней и внешней зарядными поверхностями.

Этот внутренний сердечник мог быть расположен относительно внешнего цилиндра с использованием по крайней мере одной прокладки-кольца, расположенной между ними, с этим внутренним сердечником и внешним цилиндром, закрепленными с возможностью освобождения к распылителю с помощью трубчатой надставки, установленной над этим внешним цилиндром.

Порошковые распылители, изготовленные в соответствии с этим изобретением, обеспечивают трибоэлектрический порошковый распылитель, имеющий улучшенный путь потока порошка, использующий расположение сердечника во втулке или в цилиндрах, в котором путь потока порошка обеспечивается между внешней поверхностью этого цилиндра.

Эта внутренняя поверхность цилиндра и внешняя поверхность сердечника может быть обеспечена с помощью волнообразной или изогнутой поверхностей, чтобы для порошка обеспечивался круговой волнообразный путь потока в распылителе. Как внешняя поверхность сердечника, так и внутренняя поверхность цилиндра могут быть выполнены с зарядными поверхностями из PTFE. Эти волнистые поверхности сердечника и цилиндра заставляют порошок изменять направление и контактировать с материалом PTFE заряжающих поверхностей бесчисленное число раз при прохождении через зарядную часть этого распылителя, при этом частицы порошка набирают заряд при каждом контакте. Эта внешняя поверхность сердечника и внутренняя поверхность цилиндра удерживаются в очень высоких допусках, так что путь потока порошка является очень узким, еще более увеличивая число раз, сколько каждая частица порошка ударяется о зарядную поверхностью
Порошковые распылители, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают улучшенный и упрощенный путь заземления, что исключает занимающий много времени и сложный процесс изготовления, требовавшийся ранее для известных в этой области техники распылителей, таких как, например, распылитель, описанный в патенте США N 4399945. Такая схема улучшает известную конструкцию за счет использования заземляющего кольца, расположенного в самом начале, но в стороне от пути потока порошка.

Зарядная конструкция с "волнообразными" сердечником и цилиндром может быть использована в комбинации с кольцом внешнего заземления. За счет размещения этого внешнего кольца заземления за пределами пути потока кольцо заземления сохраняется в чистоте. Кроме того, путем размещения этого кольца заземления около впуска в зарядную часть распылителя кольцо заземления располагается там, где осуществляется наибольший заряд, и это местоположение является идеальным местом для снятия заряда.

Контактные поверхности в зарядной части распылителя изготовлены из электрически изолирующего материала, такого как PTFE, который обладает хорошими трибоэлектрическими зарядными свойствами. Когда этот материал является электрическим изолятором, заземление осуществляется с использованием поверхностного заряда или поверхностной проводимости от контактных поверхностей на это кольцо заземления. Так как эта зарядная часть содержит отдельные элементы, между этими элементами формируется зазор, поверхности этого зазора используются как часть поверхности проводящего пути, а зазор располагается близко к положению кольца заземления.

Сердечник с волнообразной внешней поверхностью может вставляться в или убираться из цилиндра с волнобразной внутренней поверхностью. Такая способность к разъединению осуществляется путем установления размеров диаметра пиков или гребней внутреннего сердечника, меньшими или равными диаметру пиков или гребней внешнего цилиндра. Такая конструкция обеспечивает важное преимущество перед известными конструкциями, потому что, когда любая из этих зарядных поверхностей окажется изношенной, новый сердечник и/или цилиндр сможет быть легко заменен в условиях эксплуатации без необходимости отправлять весь распылитель обратно к изготовителю для восстановления. За счет этого обеспечивается экономия времени и средств.

Каждый внутренний сердечник и внешний цилиндр содержат втулки износа, которые предназначены для упрощения их снятия и замены. Каждая из этих втулок износа сформирована из упрочняющего элемента, состоящего из электрически изолирующего, сохраняющего стабильные размеры материала, такого как, например, NEMA Grade G-10, и имеет контактный слой из электрически изолирующего контактного материала, такого как PTFE.

Далее, втулки износа как на внутреннем сердечнике, так и на внешнем цилиндре, являются продольно симметричными, чтобы этот распылитель мог быть повторно собран с любым концом этих втулок износа, вставленным первым. За счет этого упрощается сборка распылителя и предотвращается неправильная сборка при невнимательной установке втулки задом наперед.

Может быть предусмотрен диффузор в задней части распылителя для контроля заряда порошка путем приведения в движение этого порошка через зарядную часть с желаемой скоростью. Известные распылители, обеспечивавшие кольцевой зазор для заряда порошка, использовали воздушное сопло с сильной стороны зарядной части, которое было предназначено исключительно для обеспечения чистоты электрода.

Эти и другие преимущества обеспечивает распылитель порошка, который содержит диффузор для смешивания порошка с транспортирующим газом, с зарядной частью, расположенной по направлению потока от диффузора, и с головкой распылителя на входе из зарядной части для дозирования этого заряженного порошка. Зарядная часть содержит средство для электрического заряда порошка, когда он проходит через нее. Это зарядное средство содержит внутренний сердечник, установленный с возможностью снятия внутри полого внешнего цилиндра. Этот внешний цилиндр имеет внутренние размеры, а внутренний сердечник имеет внешние размеры. Кольцевой зазор сформирован между этим внешним цилиндром и внутренним сердечником, чем обеспечивается зарядный путь потока для порошка. Внешний размер внутреннего сердечника в общем повышает ту же продольную позицию, которую понижает внутренний размер внешнего цилиндра. Внешний размер внутреннего сердечника в общем понижает ту же продольную позицию, которую повышает внутренний размер внешнего цилиндра. Ширина этого кольцевого зазора, в общем, остается постоянной по длине внешнего цилиндра и внутреннего сердечника. Фрикционный заряд, который нарастает на поверхностях внутреннего сердечника и внешнего цилиндра, распространяется по этим поверхностям к кольцу заземления, расположенному с внешней стороны пути потока порошка. Порошок заряжается благодаря повторяющимся контактам с этими поверхностями во время пролета по каналу.

Теперь это изобретение будет описано с помощью примера и со ссылками на сопровождающие чертежи, в которых:
Фиг. 1 есть вид сбоку на вертикальный разрез распылителя в соответствии с этим изобретением, в котором часть тела распылителя удалена, чтобы показать контакт из тела распылителя в поперечном сечении, проходящий в прорези надставки, формирующей механизм защелки байонетного типа;
Фиг. 2 есть вид сбоку на поперечный разрез распылителя, показанного на фиг. 1, взятый вдоль линии 2-2 на фиг. 6;
Фиг. 3 есть подробный вид в разрезе на часть фиг. 2 в увеличенном масштабе;
Фиг. 4 есть подробный вид в разрезе на другую часть фиг. 2 в увеличенном масштабе;
Фиг. 5 есть подробный вид в разрезе на другую часть фиг. 2 в увеличенном масштабе;
Фиг. 6 есть вид с торца на разрез распылителя вдоль линии 6-6 на фиг. 1;
Фиг. 7 есть вид в разрезе, взятый вдоль линии 7-7 на фиг. 3;
Фиг. 8 есть вид в разрезе, взятый вдоль линии 8-8 на фиг. 7;
Фиг. 9 есть вид в разрезе, взятый вдоль линии 9-9 на фиг. 4, и
Фиг. 10 есть вид в разрезе, взятый вдоль линии 10-10 на фиг. 9.

Обратимся к чертежам на фиг. 1 и на фиг. 2, где показан трибоэлектрический порошковый распылитель 10 в соответствии с настоящим изобретением. Этот распылитель 10 содержит тело 11 распылителя, имеющее центральное отверстие. Узел 12 монтажа распылителя прикреплен к телу 11 распылителя с помощью зажимов 13 и 14. Распылитель 10 содержит часть 15 диффузора на входе, зарядную часть 16 в середине и часть 17 головки распылителя на выходе.

Часть 15 диффузора распылителя содержит тело 21 распылителя, имеющее центральный осевой перепускной канал 22. Тело 21 диффузора вставляется во входной конец центрального отверстия в теле 11 распылителя и О-кольца 23 и 24 предусмотрены в канавках вокруг внешней поверхности тела 21 диффузора между телом диффузора и внутренней поверхностью входного конца центрального отверстия в теле 11 распылителя.

Сжатый воздух входит в часть 15 диффузора из модуля управления распылителем (не показан) через соединитель 27. Соединитель 27 соединен с соплом 28 диффузора, установленным в переднем конце перепускного канала 22. Порошок из приемной воронки передается к части 15 диффузора потоком воздуха от насоса, такого как насос, описанный в патенте США N 4615649. Порошок и несущий его воздух от насоса входят в распылитель через шланг подачи, который соединен с распылителем впускным соединителем 29, который проходит радиально в тело 21 диффузора, в направлении перепускного канала 22. Когда порошок попадает в часть 15 диффузора из соединителя 29, этот порошок смешивается с воздухом диффузора из сопла диффузора 28. Воздух диффузора, проходящий через впускной соединитель 29 порошка, создает отрицательное давление во впускном отверстии порошка, которое содействует насосу, протягивая порошок из шланга подачи порошка в диффузор. Отверстие в сопло 28 диффузора выполнено с таким расчетом, чтобы обеспечивался большой объем воздуха при низком давлении.

Более низкое давление в диффузоре результируется в меньшем обратном давлении в насосе, что в свою очередь дает более высокий выход порошка из насоса. Этот большой объем воздуха диффузора дает в результате то, что порошок передается через зарядную часть 16 с большей скоростью, еще более усиливая высокий заряд порошка. Поскольку величина заряда, сообщаемого порошку, непосредственно связана со скоростью прохождения порошка через распылитель, объем воздуха диффузора существенно определяет способ регулировки заряда порошка; чем выше объем воздуха, производимого диффузором, тем выше заряд порошка, чем ниже объем воздуха, тем ниже заряд порошка. В настоящем изобретении диффузор расположен в задней части распылителя с целью управления зарядом порошка путем прогона порошка через зарядную часть 16 с желаемой скоростью.

Зарядная часть 16 распылителя расположена в трубке 31 внешней надставки, которая соединена с возможностью снятия с телом 11 распылителя и которая проходит от переднего конца этого тела. Задняя часть 16 содержит узел 32 внутреннего сердечника, установленный в узле 33 внешнего цилиндра.

Как показано на фиг. 2, узел 32 внутреннего сердечника содержит центральный стержень 35 с резьбой, имеющий вообще конический впускной распределитель 36 с резьбой на одном конце, и фрусто-конический выпускной распределитель 37 с резьбой на другом конце. Вообще цилиндрическая внутренняя втулка 38 износа захвачена между впускным распределителем 36 и выпускным распределителем 37.

Узел 33 внешнего цилиндра установлен в трубке 31 надставки и содержит втулку 40 внешнего износа, которая захвачена между втулкой 41 износа впуска и втулкой 42 износа выпуска. Втулка 41 износа впуска заходит за буртик 39 выпускного конца центрального отверстия в теле 11 распылителя. Втулка 42 износа выпуска имеет буртик 43 вокруг ее внешней части, а выпускной конец трубки 31 надставки имеет фланец 44, который проходит радиально внутрь для зацепления с буртиком 43 через сжимаемое уплотнение 45 и удержания втулки износа выпуска на месте.

Таким образом, втулка 41 износа впуска расположена вокруг впускного распределителя 36, втулка 40 внешнего износа расположена вокруг втулки 38 внутреннего износа и втулка 42 износа выпуска расположена вокруг выпускного распределителя 37.

Кольцевой зазор 46 сформирован между втулками 38 и 40 внутреннего и внешнего износа. Внешняя поверхность втулки 38 внутреннего износа и внутренняя поверхности втулки 40 внешнего износа волнистые, так что кольцевой зазор 46 обеспечивает извилистый путь для порошка, проходящего через зарядную часть 16. В частности, внешний диаметр втулки 38 внутреннего износа увеличивается в общем в том же продольном положении, в котором уменьшается внутренний диаметр втулки 40 внешнего износа, а внешний диаметр втулки 38 внутреннего износа снижается в общем в том же продольном положении, в котором увеличивается внутренний диаметр втулки 40 внешнего износа так, что кольцевым зазором 46 между втулками 38 и 40 создается узкий "волнообразный" путь потока для порошка. Ширина кольцевого зазора 46 остается вообще постоянной по длине втулок 38 и 40 внутреннего и внешнего износа, хотя кольцевой зазор 46 изменяется в диаметре.

Порошок проходит в зарядную часть 16 распылителя из части 15 диффузора и направляется в кольцевой зазор 46 между втулками 38 и 40 внутреннего и внешнего износа, образованный сходящимися поверхностями втулки 41 износа впуска и впускного распределителя 36. Эта втулка 41 износа впуска, которая расположена в теле 11 распылителя, проходит от втулки 40 внешнего износа к телу 21 диффузора и определяет проход для порошка, выходящего из части диффузора распылителя.

Затем порошок проходит через узкий "волнообразный" кольцевой зазор 46 и последовательно через расширяющийся кольцевой зазор, определяемый сходящимися поверхностями выпускного распределителя 37 и втулки 42 износа выпуска, откуда порошок выпускается в часть 17 головки распылителя.

Для уплотнения пути потока порошка предусмотрено множество О-колец между различными компонентами распылителя. Втулка 41 износа впуска уплотняется по отношению к телу 11 распылителя О-кольцом 48 (фиг. 3), которое устанавливается между телом распылителя и втулкой износа впуска в начале заряжающей части 16. Другое О-кольцо 49 также расположено вокруг внешней части втулки 40 внешнего износа с О-кольцом 50, расположенным около впускного конца втулки 40 внешнего износа (фиг. 3), и с О-кольцом 51, расположенным между втулкой 40 внешнего износа и трубкой 31 надставки на выпускном конце этой втулки износа (фиг. 4).

Трубка 31 надставки прикреплена с возможностью снятия к телу 11 распылителя механизмом защелки байонетного типа, состоящим из штыря 52, проходящего из тела 11 распылителя в прорезь 53, сформированную в трубке 31 надставки так, что зарядная часть 16 надежно крепится к телу распылителя во время использования и может быть легко снята, когда потребуется, для очистки или замены одной из втулок износа. С трубкой 31 надставки, надежно присоединенной к телу 11 распылителя байонетным механизмом, втулка 40 внешнего износа принимается обратно к центральному отверстию в теле 11 пористой неопреновой прокладкой 45 (фиг. 2 и 4), расположенной между внешним фланцем 44 трубки 31 надставки и буртиком 43 втулки 42 износа впуска. Прокладка 45 является гибкой и упругой и она формирует пружину, которая создает силу, действующую на втулку 40 внешнего износа в направлении тела 11 распылителя. О-кольцо 50, находящееся на конце втулки 40 внешнего износа, зацепляется с кольцом 81 заземления (будет описано ниже), когда эта втулка внешнего износа наталкивается на тело 11 распылителя прокладкой 45.

Как подробно показано на фиг. 5, втулка 38 внутреннего износа содержит внутренний контактный слой 54 из PTFE, сформированный на внешнем диаметре внутреннего элемента, предназначенного для придания жесткости, или на втулке 55. Втулка 40 внешнего износа аналогично содержит внешний контактный слой 56 из PTFE, сформированный на внутреннем диаметре элемента, предназначенного для придания жесткости, или на втулке 57. Эти втулки 55 и 57, предназначенные для придания жесткости, изготовлены из электрически изолирующего, сохраняющего стабильные размеры материала и предпочтительно из NEMA Grade G-10 (непрерывная нить из волокон стекла, пропитанная эпоксидной резиной) или подобного материала. Эти контактные слои 54 и 56 обеспечивают слой электрически изолирующего материала вдоль пути потока порошка, но также обеспечивают проводимость поверхности для заземления. Упрочняющие втулки 55 и 57 обеспечивают усиление для этих втулок и помогают "волнообразным" втулкам PTFE удерживать их форму как в радиальном, так и в продольном направлениях, во время механической обработки и с течением времени сохранять стабильность размеров вдоль кольцевого зазора 46.

Снова обратимся к фиг. 2, положение узла 32 внутреннего сердечника по отношению к узлу 33 внешнего цилиндра сохраняется позиционированием кольца 60 и расположением кольца 61. Позиционирующее кольцо 60 используется как для того, чтобы выравнивать втулку 38 внутреннего износа радиально с впускным распределителем 36 в месте впуска в зарядную часть 16, так и для того, чтобы выравнивать эту втулку 38 внутреннего износа и распределители 36 и 37 аксиально со втулкой 40 внешнего износа и со втулками износа 41 и 42. Кольцо расположения 61 используется только для того, чтобы выравнивать втулку 38 внутреннего износа и выпускной распределитель 37 радиально со втулкой износа 40 и втулкой 42 износа выпуска на выходе зарядной части 16. Каждое из колец 60 позиционирования и колец 61 расположения изготовлено из электрически изолирующего материала, который обеспечивает поверхностную проводимость, такого как "Делрин" (Delrin).

Как показано на фиг. 3, кольцо 60 позиционирования расположено между втулкой 41 износа впуска и втулкой 40 износа выпуска и между впускным распределителем 36 и втулкой 38 внутреннего износа. Малое углубление 63 сформировано вокруг внутренней поверхности втулки 41 износа впуска, смежной со втулкой 40 внешнего износа, чтобы обеспечить позиционирование кольца 60. Аналогично, углубление 64 сформировано вокруг внутренней поверхности втулки 40 внешнего износа, смежной со втулкой 41 износа впуска, чтобы обеспечить позиционирование кольца 60. Соответствующие углубления 65 и 66 сформированы на внешних поверхностях впускного распределителя 36 и втулки 38 внутреннего износа соответственно, чтобы обеспечить позиционирование кольца 60. Таким образом, позиционирующее кольцо 60, лучше показанное на фиг. 7, захватывается в углубления 63, 64, 65 и 66.

Структура этого позиционирующего кольца 60 с большими подробностями показана на фиг. 7. Позиционирующее кольцо 60 содержит часть 69 внешнего кольца, которая захватывается в углубления 63 и 64 между втулкой 41 внутреннего износа и втулкой 40 внешнего износа, и часть 70 внутреннего кольца, которая захватывается в углубления 65 и 66 между впускным распределителем 36 и втулкой 38 внутреннего износа. Эта часть 70 внутреннего кольца и часть 69 внешнего кольца соединены четырьмя сетчатыми частями 71, которые расположены под углом 90^o относительно друг друга. Сетчатые части 71 проходят через путь потока и, как в частности показано на фиг. 8, эти сетчатые части имеют коническое или хорошо обтекаемое поперечное сечение, чтобы снизить нарастание порошка на этих конических частях, которое в противном случае вызывалось бы ударным плавлением этого порошка.

Углубление 64 во втулке 40 внешнего износа полностью проходит через внешний контактный PTFE слой 56 и достигает внешней упрочняющей втулки 57. Таким же образом углубление 66 во втулке 38 внутреннего износа полностью проходит через внутренний контактный PTFE слой 54 и достигает внутренней упрочняющей втулки 55. Материал этих упрочняющих втулок 55 и 57 более жесткий, чем мягкий PTFE материал контактных слоев 54 и 56, а толщина углублений в этих упрочняющих втулках обеспечивает стабильность размеров при позиционировании кольца 60. Углубления 63, 64, 65 и 66 таким образом обеспечивают прецизионное аксиальное размещение позиционирующего кольца 60 по отношению к узлу 33 внешнего цилиндра и к узлу 32 внутреннего сердечника.

Кольцо 61 интервала расположено между втулкой 40 внешнего износа и втулкой 42 износа выпуска. Как показано на фиг. 4, углубление 73 сформировано во втулке 40 внешнего износа на кромке выпуска, а соответствующее углубление 74 сформировано во втулке 42 износа выпуска. Это кольцо 61 интервала входит в канавку, сформированную углублениями 73 и 74. Как показано на фиг. 9, это кольцо 61 интервала содержит часть 75 внешнего кольца, которая входит в канавку, сформированную углублениями 73 и 74 и четырьмя выдающимися частями 76 прокладки, которые проходят радиально внутрь от внешней части 75 внешнего кольца. Части 76 этой прокладки расположены пол углом 90^o относительно друг друга. Кончики частей 76 этой прокладки зацепляются за внешнюю стенку выпускного распределителя 37 для радиального позиционирования узла 33 внешнего цилиндра относительно узла 32 внутреннего сердечника. Как показано на фиг. 10, части прокладки 76 также имеют коническое или обтекаемое поперечное сечение, подобно сетчатым частям 71 позиционирующего кольца 60 для предотвращения накопления порошка вследствие ударного плавления.

Углубление 78 (фиг. 4) также предусмотрено с другого конца втулки 38 внутреннего износа напротив углубления 66. Это углубление 78 не является необходимым для позиционирования кольца 61 интервала, так как это кольцо интервала не монтируется на узел внутреннего сердечника. Однако, углубление 78 выполняется с тем, чтобы втулка 38 внутреннего износа была симметричной в продольном направлении, т.е. реверсируемой. Таким образом, это углубление 78 симметрично расположено по отношению к углублению 66 на другом конце втулки 38 внутреннего износа. Поскольку это углубление 78, как показано на фиг. 4, не является необходимым для установления интервала кольца 61, предусмотрен выпускной распределитель 37 с малым фланцем 79, который входит в углубление 78.

В соответствии с современной конструкцией трибоэлектрических порошковых распылителей зарядная часть 16 заземлена для того, чтобы повысить заряд порошка и способствовать безопасности, не позволяя распылителю накапливать емкостной заряд, который может послужить причиной шока для оператора или создать искру, вызывающую возгорание или взрыв. Однако, распылитель в соответствии с настоящим изобретением использует улучшенную конфигурацию заземления. Электрод заземления (см. фиг. 3) выполняется в форме кольца 81 заземления, расположенного в теле 11 распылителя и вокруг внешней части втулки 41 износа впуска и втулки 40 износа выпуска вблизи впуска в зарядную часть 16, где происходит передача порошку наивысшего заряда. Это кольцо 81 заземления расположено в стороне от пути потока порошка, так что оно остается чистым, что дает хорошее, соответствующее электрическое заземление. О-кольцо 49 расположено между кольцом 81 заземления и втулкой 41 износа впуска, а О-кольцо 50 расположено между кольцом заземления 81 и втулкой 40 внешнего износа.

Кольцо 40 внешнего износа выполнено в виде отдельного элемента от втулки 41 износа для того, чтобы обеспечить возможность сформировать между ними зазор 82. Размеры этого зазора 82 могут быть несущественными, а элементы 40 и 41, формирующие зазор, фактически могут касаться или примыкать друг к другу. Даже, если бы эти элементы 40 и 41 находились в контакте друг с другом, между этими элементами имелся бы зазор 82, который был бы достаточным для прохождения заряда к кольцу 81 заземления. Этот зазор 82 является кольцевым и показан для указания того, что между втулкой 40 внешнего износа и втулкой 41 внутреннего износа обеспечиваются внешние поверхности, чтобы между этими поверхностями могла иметь место поверхностная проводимость как часть пути заземления.

Электрическое заземление элементов зарядной части 16 распределителя осуществляется поверхностной проводимостью вдоль внешних поверхностей втулки 38 внутреннего износа, втулки 40 внешнего износа, втулки 41 износа впуска, впускного распределителя 36, выпускного распределителя 37 и втулки 42 внешнего износа. Как описано ранее, по крайней мере поверхности этих деталей, которые формируют часть пути потока порошка, сформированы из электрически изолирующего материала с хорошими зарядными свойствами, такого как PTFE. Этот материал PTFE также позволяет осуществлять поверхностный разряд, чем обеспечивается проводящий путь для заземления. Заряд на поверхностях втулки 41 износа впуска, втулки 40 внешнего износа и втулки 42 износа выпуска проходит по этим поверхностям к кольцу заземления 81 через зазор 82, образованный между втулкой 41 износа впуска и втулкой 40 внешнего износа. Заряд на поверхностях впускного распределителя 36, втулки 38 внутреннего износа и выпускного распределителя 37 протекает по этим поверхностям и поверхности позиционирующего кольца 60 к кольцу 81 заземления через зазор 82. Наиболее вероятно, что некоторая часть заряда с этих поверхностей также протекает через интервальное кольцо 61 к кольцу 40 внешнего износа до прохождения через зазор 82. Поскольку кольца 60 и 61 также изготовлены из электрически проводящего материала, обеспечивающего адекватную поверхностную проводимость, такого как "Делрин", они обеспечивают передачу достаточного тока разряда от элементов 36, 37 и 38 внутреннего сердечника к кольцу заземления 81.

От кольца 81 заземления этот ток протекает через шпильку 84 заземления к проводу заземления (не показан), удерживаемому на шпильке 84 заземления ручкой 85, который проходит обратно к модулю управления распылителем, где этот ток отображается на амперметре, и затем попадает на землю. Поверхностная проводимость PTFE, длина пути к кольцу 81 заземления и электрический потенциал заряда поверхностей, контактирующих с порошком, все это переменные, принимаемые во внимание при конструировании распылителя на правильное заземление и оптимальные зарядные характеристики.

Выпускной конец зарядной части 16 распылителя предназначен для установки различных современных головок распылителей. Как показано, часть 17 головки распылителя содержит современную головку распылителя 88, которая показана для иллюстрации монтажа головки распылителя к выпускному концу зарядной части 16. Головка распылителя 88 установлена на втулке 42 износа выпуска по соседству с фланцем 44 на выпускном конце трубки 31 надставки. О-кольца 89 и 90 (фиг. 4) расположены в канавках внешней части втулки 42 износа выпуска между головкой распылителя 88 и втулкой износа выпуска.

Величина заряда, сообщенного порошку в зарядной части 16, есть функция: (1) скорости порошка, (2) материала, из которого изготовлены стенки пути потока, (3) геометрии или конструкции пути потока порошка через зарядную часть, (4) электрического заземления этих зарядных поверхностей и (5) состава материала покрытия порошка. Распылители в соответствии с настоящим изобретением конструируются с целью получения максимума заряда, сообщенного порошку, с учетом влияния каждого из вышеперечисленных пяти факторов.

Одним из важных факторов, определяющих величину сообщенного порошку заряда, является скорость прохождения порошка через зарядную часть 16 распылителя; чем выше скорость порошка, тем выше будет заряд порошка. Однако, скорость порошка также оказывает вредное влияние на срок службы составных частей распылителя. Износ этих составных частей также является функцией скорости; чем выше скорость, тем выше износ. Следовательно, нежелательно прогонять порошок со сколько-нибудь большей скоростью, чем это требуется для адекватного заряда.

В воплощениях, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, все составные части, с которыми может контактировать порошок в зарядной части 16 распылителя, а именно, втулка 38 внутреннего износа, втулка 40 внешнего износа, втулка 41 износа впуска, впускной распределитель 36, выпускной распределитель 37 и втулка 42 износа выпуска изготовлены из флуорополимерного материала, предпочтительно из политетрафлуороэтилена (PTFE). Установлено, что этот материал очень эффективен для трибоэлектрического заряда порошковых красок разных композиций. Порошок приобретает заряд при каждом контакте с поверхностью PTFE. Следовательно, увеличение до максимума поверхности PTFE, подверженной воздействию порошка, создает максимальную возможность заряда порошка. PTFE является электрически изолирующим материалом, но имеет поверхностную проводимость для обеспечения заземления зарядов, наведенных на порошок.

Уникальная конструкция втулок 38 и 40 внутреннего и внешнего износа, особенно их "волнообразных" поверхностей, также служит повышению величины заряда, наводимого в порошке. Искривленные поверхности втулок 38 и 40 внутреннего и внешнего износа заставляют порошок двигаться по извилистой траектории через кольцевой зазор 46, таким образом вынуждая порошок проходить через пики и впадины или канавки каждой этой втулки. Каждое изменение в диаметре втулок 38 и 40 заставляет порошок изменять направление и еще один раз ударять по поверхностям PTFE этих втулок, увеличивая этим заряд порошка.

Величина заряда, сообщенного порошку, еще более возрастает при относительно узкой ширине кольцевого зазора 46. Кольцевой зазор между двумя втулками 38 и 40 мал и имеет порядок 0,032 дюйма (0,82 мм). Поэтому существует очень высокая вероятность того, что порошок будет контактировать с поверхностями втулок износа 38 и 40 во много раз чаще, а не проходит по зарядному пути с относительно небольшим числом контактов. Как указывалось выше, эта узкая ширина кольцевого зазора 46 между втулкой 38 износа впуска, втулкой 42 износа выпуска, втулкой 38 внутреннего износа и впускным распределителем 36, выпускным распределителем 37 и втулкой 40 внешнего износа поддерживается позиционирующим кольцом 60 и интервальным кольцом 61.

Поскольку заряд, наведенный на порошок, повышается при повышении скорости движения порошка по зарядной части 16 распылителя, а повышение скорости движения порошка повышает износ составных частей распылителя, было бы выгодно обеспечить возможность легкой замены изношенных запасных частей. В настоящем изобретении облегчена замена втулок износа 38 и 40. Две изнашиваемые втулки 38 и 40 имеют такие размеры, что внутренняя изнашиваемая втулка 38 может быть вынута из внешней изнашиваемой втулки 40 путем вытягивания или выталкивания этой внутренней изнашиваемой втулки наружу через любой из концов внешней изнашиваемой втулки. Такая съемная способность осуществляется благодаря установлению размера диаметра пиков или гребней внутренней изнашиваемой втулки 38 меньше или по крайней мере равным размеру диаметра пиков или гребней внешней изнашиваемой втулки 40. Если изнашивается любая из втулок 38 или 40, она легко может быть заменена на новую в условиях эксплуатации без необходимости отправки полностью всего распылителя заводу-изготовителю для восстановления, в результате достигается экономия времени и средств.

Для сборки распылителя 10 позиционирующее кольцо 60 сначала размещается в углублении 66 с одной стороны внутренней изнашиваемой втулки 38. Уже указывалось, что эта внутренняя изнашиваемая втулка 38 симметрична в продольном направлении, так что сборку можно начинать, размещая позиционирующее кольцо 60 с любого конца этой внутренней изнашиваемой втулки. Затем впускной распределитель 36 позиционируется на том же конце этой внутренней изнашиваемой втулки с позиционирующим кольцом, расположенным в углублении 65. Стержень 35 с резьбой затем вставляется в соответствующее резьбовое отверстие во впускном распределителе 36. Выпускной распределитель 37 затем наворачивается на другой конец стержня 35 и сборка узла 22 внутреннего сердечника заканчивается.

Тело 11 предварительно собирается с телом 21 диффузора, узлом 12 монтажа распылителя, кольцом 81 заземления, шпилькой 84 заземления и ручкой 85 на месте. О-кольца 48 и 49 позиционируются вокруг внешней части впускной изнашиваемой втулки 41 в канавке, предусмотренной для этих О-колец, а впускная изнашиваемая втулка вставляется на выпускной конец центрального отверстия в теле 11 распылителя. Ранее собранный узел 32 внутреннего сердечника затем вставляется вместе с впускным распределителем 36, вставленным во впускную изнашиваемую втулку 41, и позиционирующим кольцом 60, вставленным в углубление 63 во впускной изнашиваемой втулке. Затем О-кольцо 50 позиционируется в канавке, предусмотренной на внешней части внешней изнашиваемой втулки 40. Затем эта внешняя изнашиваемая втулка 40 вставляется в центральное отверстие тела 11, пока позиционирующее кольцо 60 не усядется в углублении 64 на конце внешней изнашиваемой втулки. Следует заметить, что эта внешняя изнашиваемая втулка 40 является продольно симметричной, так что любой конец этой внешней изнашиваемой втулки может быть вставлен в тело 11 распылителя во время сборки.

Затем интервальное кольцо 61 размещается вокруг выпускного распределителя 37 и позиционируется по внешне проходящему концу внешней изнашиваемой втулки 40 в углублении 73. О-кольца 89 и 90 предварительно собираются на выпускной изнашиваемой втулке 42 в канавках, предусмотренных с внешней стороны этой выпускной изнашиваемой втулки, и затем эта выпускная изнашиваемая втулка 42 позиционируется на выходящем наружу конце внешней изнашиваемой втулки 40 с интервальным кольцом 61, принятым в углубление выпускной изнашиваемой втулки 42. Неопреновая прокладка 45 размещается против буртика 43 выпускной изнашиваемой втулки 42, а трубка 31 надставки размещается над этим направленным наружу узлом. Когда трубка 31 надставки поворачивается, штырь 52 обнаруживает отверстие в прорези 53 и трубка надставки толкается в центральное отверстие тела 11 вокруг внешней изнашиваемой втулки 40 с фланцем 44, соприкасающимся с неопреновой прокладкой 45 и сжимающим ее. Это побуждает выпускную изнашиваемую втулку 42, внешнюю изнашиваемую втулку 40, позиционирующее кольцо 60 и впускную изнашиваемую втулку 41 прижиматься в направлении тела 11, так что впускная изнашиваемая втулка 41 прижимается к буртику 39 тела 11 распылителя. Этим также аксиально позиционируется узел 32 внутреннего сердечника, который позиционирован во внешней изнашиваемой втулке 40 позиционирующим кольцом 60 и интервальным кольцом 61. Трубка 31 надставки блокируется с телом 11, поворачивая его на 1/8 оборота для зацепления штыря 52 за упор в конце прорези 53. Желаемая головка 88 распылителя затем может быть установлена в конце выпускной изнашиваемой втулки 42.

Этот распылитель также может быть легко разобран для чистки или для замены изнашиваемых втулок 38 и 40. Эти изнашиваемые втулки 38 и 40 вынимаются их распылителя после первого снятия головки распылителя с выпускной изнашиваемой втулки 42. Затем трубка 31 надставки освобождается от тела 11 распылителя путем поворота этой трубки надставки и разъединения байонетного механизма. После этого могут быть сняты выпускная изнашиваемая втулка 42 и выходной распределитель 37, а также внутренняя изнашиваемая втулка 38 может быть вынута из внешней изнашиваемой втулки 40 или из выпускной изнашиваемой втулки 42, и внешняя изнашиваемая втулка 40 может быть снята с внутренней изнашиваемой втулки 38.

Повторная сборка этих изнашиваемых втулок и замена изношенной втулки на новую изнашиваемую втулку еще более облегчается за счет конструкции изнашиваемых втулок 38 и 40. Эти изнашиваемые втулки 38 и 40 симметричны, так что каждая из них может быть собрана в распылителе любым из концов вперед. За счет этого исключается возможность неправильной установки одной из этих изнашиваемых втулок 38 и 40 в другую изнашиваемую втулку в условиях эксплуатации и предотвращается неправильное расположение, по ошибке, этих изнашиваемых втулок и результирующее неправильное установление размеров кольцевого зазора 46.

Другим важным фактором, влияющим на величину заряда, сообщенного порошку, является надлежащее электрическое заземление распылителя. Заземляющее кольцо 81 расположено в стороне от пути потока порошка вблизи впуска в зарядную часть 16. Это заземляющее кольцо 81 расположено в области распылителя, где образуется наибольшее количество заряда, и поэтому это местоположение является предпочтительным с точки зрения отвода заряда. Благодаря расположению кольца 81 заземления в стороне от пути порошка, это кольцо заземления остается чистым от наростов порошка, что в результате обеспечивает хорошее качество заземления.

Различные модификации и улучшения могут быть сделаны к этому показанному и описанному изобретению. Например, могут быть заменены геометрия и размеры волн, формируемых внешними поверхностями втулок 38 и 40. Подобно этому может быть выбрано больше или меньше волн.

Внешние поверхности втулок 38 и 40 могут быть выполнены из других материалов, более износоустойчивых, и которые могут трибоэлектрически заряжать порошок также хорошо, как это делает PTFE, например, таких как перфлуороалкоксин (PFA) и "Тефцель®" (Tefzel), модифицированный этилтетрафлуороэтилен флуорополимер.

Внутренняя и внешняя изнашиваемые втулки 38 и 40 могут также прессоваться под давлением, чтобы облегчить их производство и уменьшить стоимость. Для изготовления этих втулок с использованием процесса прессования под давлением должны использоваться такие материалы, как PFA, FEP или "Тефцель" вместо PTFE, который только выдавливается и компрессионно прессуется. Если упрочняющие втулки 55 и 57 изготовлены из NEMA Grade G-10 (непрерывная плетеная стекловолоконная ткань, пропитанная эпоксидной резиной) или ему подобного материала, этот PFA может быть впрессован под давлением в трубку G-10 и затем, если необходимо, эта волна может быть закончена обработкой части PFA этого узла.

Кроме того, вместо того, чтобы склеивать внутренний контактный слой 54 с внутренней упрочняющей втулкой 55 и внешний контактный слой 56 с внешней упрочняющей втулкой 57, эти материалы могут быть фрикционно скреплены друг с другом. Для выполнения этого внутренний контактный PRFE слой 54 может нагреваться для расширения его, и этот внутренний контактный слой может быть вылит на внутреннюю упрочняющую втулку 55 и охлажден для усадки на втулке 55. Подобным образом внешний контактный слой 56 может быть переохлажден, например, жидким азотом для его усадки и введен на внешнюю упрочняющую втулку 57. Затем этот внешний контактный слой 56 может быть обратно разогрет до комнатной температуры для расширения его в компрессионной подгонке со втулкой 57.

Кольцевой зазор 46, через который проходит порошок, также может изменяться по ширине, как функция его радиуса от центральной линии распылителя так, что эта ширина кольцевого зазора меньше при большем радиусе. Это сделано для того, чтобы аппроксимировать постоянную площадь поперечного сечения для пути порошка с целью поддержания относительно постоянной скорости порошка, когда он проходит через зарядную часть 16.

Трибоэлектрический порошковый распылитель содержит диффузор для смешивания порошка с транспортирующим газом, зарядную часть, расположенную в направлении потока диффузора, и головку распылителя на выпуске из зарядной части для дозирования заряженного порошка. Зарядная часть имеет внутренний сердечник, установленный с возможностью снятия внутри полого внешнего цилиндра с круговым зазором, сформированным между ними, обеспечивающим путь потока для заряда порошка. Внутренний сердечник и внешний цилиндр имеют волнистые или волнообразные зарядные поверхности, изготовленные из электрически изолирующего материала так, что этот кольцевой зазор обеспечивает извилистый путь для порошка, увеличивая контакт порошка и заряд, сообщаемый этому порошку. Заземление обеспечивается поверхностной проводимостью этого электрически изолирующего контактного материала через кольцо заземления, расположенное вне пути порошка у впуска в зарядную часть, где образуется наибольшая часть заряда. Расположение кольца заземления вне пути порошка сохраняет кольцо заземления в чистоте и минимизирует величину зарядной поверхности. Внутренний сердечник и внешний цилиндр являются продольно симметричными. Технические результаты - упрощение сборки и разборки. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Порошковый распылитель, содержащий средство для смешивания порошка с транспортирующим газом, зарядную секцию, расположенную после средства смешивания, для электрической зарядки порошка при его протекании через нее и головку распылителя, расположенную после зарядной секции, для дозирования заряженного порошка, зарядная секция содержит внутренний сердечник, установленный в полом внешнем цилиндре, причем внутренний сердечник и внешний цилиндр имеют наружный и внутренний диаметры, соответственно, отличающийся тем, что соответствующие наружный и внутренний диаметры внутреннего сердечника и внешнего цилиндра имеют множество увеличений и уменьшений для создания между ними волнистого кольцевого зазора, причем наружный диаметр внутреннего сердечника увеличивается в его, по существу, том же продольном положении, в котором увеличивается внутренний диаметр наружного цилиндра, и наоборот, причем кольцевой зазор обеспечивает для порошка путь потока зарядки трением, в результате чего протекающий через кольцевой зазор порошок получает электростатический заряд в результате повторяющегося контакта с внутренним сердечником и/или наружным цилиндром. 2. Распылитель по п.1, в котором наружная поверхность внутреннего сердечника и внутренняя поверхность внешнего цилиндра выполнены из электроизоляционного материала. 3. Распылитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что зарядная секция содержит жесткий внутренний сердечник, имеющий на своей внешней поверхности контактный слой, формирующий внутреннюю зарядную поверхность, внутренний сердечник расположен внутри жесткого полого внешнего цилиндра, имеющего на своей внутренней поверхности контактный слой, формирующий внешнюю зарядную поверхность, посредством которых порошок, проходящий через этот круговой зазор, электростатически заряжается благодаря повторяющемуся контакту с внутренней и/или внешней зарядными поверхностями. 4. Распылитель по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что внутренний сердечник размещен относительно внешнего цилиндра при помощи по крайней мере одной кольцевой прокладки, расположенной между ними, при этом внутренний сердечник и внешний цилиндр прикреплены к распылителю с возможностью освобождения. 5. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внутренний сердечник и/или внешний цилиндр электрически соединены с землей через электрод заземления, расположенный с внешней стороны относительно пути потока порошка. 6. Распылитель по п.5, отличающийся тем, что электрод заземления расположен у впуска порошка в зарядную секцию. 7. Распылитель по п.5 или 6, отличающийся тем, что электрод заземления содержит кольцо заземления, расположенное вокруг внешней области внешнего цилиндра. 8. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внутренний сердечник и/или внешний цилиндр электрически соединены с землей через электрод заземления, расположенный вне пути потока порошка, и в котором путь потока заряда трением определен по крайней мере двумя отдельными элементами, в котором зазор присутствует между двумя соседними элементами, при этом зазор расположен рядом с электродом заземления. 9. Порошковый распылитель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что максимальный внешний диаметр внутреннего сердечника меньше или равен минимальному внутреннему диаметру внешнего цилиндра с тем, чтобы внутренний сердечник мог выниматься из внешнего цилиндра. 10. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержит заряжаемый трением элемент для электростатического заряда порошка, проходящего вдоль пути потока в порошковом распылителе, содержащий жесткий элемент, имеющий контактный слой из электрически изолирующего материала, закрепленный на этом элементе для формирования поверхности заряда трением с зарядной поверхностью, определяющей по крайней мере части путем потока порошка.