ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ РАСПЫЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ЖИДКОГО ПОКРЫВАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ РАСПЫЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК B05B5/04 

Изобретение относится к электростатическому распыляющему устройству, обеспечивающему напыление жидкого покрывающего материала и содержащему, помимо прочего, средства доставки жидкого покрывающего материала в зону распыления указанного материала в виде капелек. Изобретение также относится к установке для напыления покрывающего материала, которая содержит, по меньшей мере, один такой распылитель.

В области техники, относящейся к электростатическому напылению покрывающих материалов, известно, что использование электростатического поля улучшает характеристики процесса осаждения распыляемых капелек напыляемого покрывающего материала.

Для создания так называемого «внутреннего» или «контактного» заряда, материал, используемый для покрытия, приводится в контакт с электродом, обладающим ненулевым электрическим потенциалом, благодаря чему каждая отрывающаяся от кромки вращающейся чаши капля напыляемого материала приобретает электростатический заряд q. При воздействии электростатического поля напряженностью Е каждая заряженная капля испытывает действие силы F, равной q*E, в результате чего отрывается от пленки покрывающего материала. Указанный метод зарядки капелек материала приводит к некоторому загрязнению распылителя, поскольку электростатическая и аэродинамическая силы, прикладываемые к капелькам материала, ориентированы в одном и том же направлении, конкретнее, направлены к покрываемому объекту. Один из недостатков указанного метода зарядки заключается в том, что при использовании электропроводных покрывающих материалов, в частности водорастворимых материалов, необходимо обеспечить изоляцию распылителя, находящегося под высоким напряжением, от системы подачи указанных материалов, находящейся при потенциале земли. В документе ЕР-А-0,274,322 описано использование одной или нескольких емкостей, встроенных в систему многоосного робота, что в целом позволяет решить проблему, но усложняет установку для напыления покрывающего материала, включающую указанную систему.

При создании так называемого «внешнего» или «коронного» заряда, капельки покрывающего материала, которые покидают вращающуюся чашу, перемещаются вблизи электродов с ненулевым электрическим потенциалом, при этом, сталкиваясь с ионами, бомбардирующими электроды, приобретают электростатический заряд и притягиваются к покрываемому объекту, который находится при потенциале земли. Указанный способ зарядки позволяет поддерживать покрывающий материал при потенциале земли без риска короткого замыкания генератора. Однако на эффективность указанного способа влияет степень загрязнения электродов, при этом характеристики процесса осаждения распыляемых капелек зависят от внешних условий, таких как влажность, температура окружающей среды, скорость напыления и т.д.

В документе IP-А-11,276,937 раскрыто, что наружную поверхность вращающейся чаши распылителя снабжают электродами из полупроводникового материала, зарядка которых происходит без непосредственного контакта с заостренным электродом.

Из документа ЕР-А-2,213,378 известно использование двух рядов электродов, установленных на неподвижном корпусе вращающегося распылителя, при этом для двух рядов электродов обеспечено два соответствующих источника напряжения.

При осуществлении способов согласно известному уровню техники силовые линии электростатического поля, используемые для переноса капелек покрывающего материала, могут изменять свою форму на электроде, заряжающем материал, в результате чего снижается эффективность зарядки и процесса переноса.

Задачей изобретения является устранение недостатков известного уровня техники при осуществлении описанных выше способов «внутренней» и «внешней» зарядки капелек электропроводных покрывающих материалов и предотвращение замыкания на зарядном электроде силовых линий поля, обеспечивающего перенос.

Таким образом, изобретение относится к электростатическому распылителю для напыления жидкого покрывающего материала, содержащему вращающуюся чашу и приводные средства, обеспечивающие вращение чаши вокруг оси вращения, при этом чаша имеет вогнутую поверхность для распределения покрывающего материала и кромку, которая ограничивает зону распыления покрывающего материала. Распылитель снабжен по меньшей мере одним первым ионизирующим зарядным электродом для капелек покрывающего материала, расположенным, по отношению к кромке и вдоль оси вращения, напротив зоны распыления, и проходящим между краем чаши и приводными средствами чаши, и по меньшей мере одним вторым электродом для создания электростатического поля, обеспечивающего перенос капелек к покрываемому объекту, установленным на неподвижном корпусе распылителя. Согласно изобретению распылитель содержит третий электрод, также установленный на неподвижном корпусе и имеющий в процессе эксплуатации распылителя промежуточный электрический потенциал между потенциалами первого и второго электродов.

Благодаря изобретению капельки покрывающего материала, покидающие кромку чаши, могут быть эффективно электростатически заряжены, что позволит затем использовать электростатический эффект для направления этих капелек к покрываемому объекту в установке, содержащей указанный распылитель.

Согласно предпочтительным, но необязательным аспектам изобретения указанный распылитель может обладать одной или несколькими из следующих особенностей, рассматриваемых в любом технически допустимом сочетании и перечисленных далее:

- электрод установлен на чаше радиально вокруг внутренней части чаши, которая определяет вогнутую поверхность для распределения;

- вдоль оси вращения между электродом и зоной распыления установлено кольцо, выполненное из электроизоляционного или полупроводникового материала;

- кольцо образует распыляющую кромку;

- кольцо, установленное между электродом и внутренней частью чаши, образует распыляющую кромку;

- кольцо образует часть наружной радиальной поверхности чаши между краем электрода, повернутого к зоне распыления, и распыляющей кромкой;

- внутренняя часть чаши выполнена из металла;

- электрод снабжен по меньшей мере одним ионизирующим выступом, в частности ионизирующими остриями;

- электрод расположен в отверстии канала для выпуска обтекающего воздуха к зоне распыления;

- распылитель содержит дифференцированные средства управления и средства питания ионизирующего зарядного электрода, второго электрода и/или третьего электрода;

- вдоль оси вращения между вторым электродом и третьим электродом установлено кольцо, выполненное из электроизоляционного или полупроводникового материала;

- вдоль оси вращения между первым и вторым электродами, в частности между первым и третьим электродами, установлен кожух, выполненный из электроизоляционного или полупроводникового материала;

- третий электрод установлен вдоль оси вращения между первым электродом и вторым электродом;

- в процессе эксплуатации ко второму и третьему электродам прикладывают электрические потенциалы одного знака.

Изобретение также относится к установке для напыления жидкого покрывающего материала, которая содержит по меньшей мере один распылитель, описанный выше.

Изобретение будет более понятным и его другие преимущества будут очевидны из последующего описания трех вариантов распылителя, осуществленных в соответствии с принципом изобретения и представленных только в качестве примера со ссылкой на чертежи.

На фиг. 1 схематично показана электростатическая установка для напыления покрывающего материала согласно изобретению, содержащая ротационный распылитель согласно изобретению;

на фиг. 2 - часть в разрезе по линии П-П на фиг. 1, увеличенный вид;

на фиг. 3 - увеличенный вид части III на фиг. 2;

на фиг. 4 - распылитель согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в разрезе, аналогичный виду на фиг. 2;

на фиг. 5 - распылитель согласно третьему варианту осуществления изобретения, вид в разрезе, аналогичный виду на фиг. 2.

Установка 1, показанная на фиг. 1, содержит транспортер 2, приспособленный для перемещения покрываемых объектов О вдоль оси Х₂, перпендикулярной плоскости фиг. 1. В примере, представленном на чертежах, объектом О, перемещаемым транспортером 2, является кузов автомобиля.

Установка 1 содержит электростатический распылитель 10 ротационного типа, а также чашу 20, образующую распылительный элемент и поддерживаемую корпусом 30, внутри которого установлена турбина 40 для вращения чаши вокруг оси Х₃₀, определенной корпусом 30. Турбина 40 содержит статор 41 и ротор 42. Ссылочным обозначением Х₂₀ указана центральная ось чаши, которая совпадает с осью Х₃₀, когда чаша установлена на турбине 40. Корпус 30 рассматривается как неподвижный, поскольку в процессе эксплуатации распылителя 10 он не вращается вокруг оси Х₃₀.

В описании изобретения, независимо от варианта его осуществления, передняя часть распылителя 10 ориентирована по направлению к покрываемому объекту О. Конкретнее говоря, передняя часть распылителя находится к объекту О ближе, чем задняя часть.

Корпус 30 также содержит высоковольтный блок 50, соединенный с ротором 42 посредством высоковольтного кабеля 51 и снабжаемый электропитанием от высоковольтного генератора, который хорошо известен и на чертежах не показан. В корпусе 30 также обеспечен подающий канал 60 для снабжения чаши жидким покрывающим материалом. Указанный подающий канал соединен с источником снабжения покрывающим материалом, имеющим потенциал земли.

Корпус 30, если требуется, может перемещаться в вертикальном направлении, как показано двойной стрелкой F₁, и выполнять колебательное движение. Кроме того, корпус может быть закреплен на конце кронштейна многоосного робота.

Распылитель используют для создания облака N из капелек покрывающего материала и направления указанного облака к объекту О, при этом происходит осаждение покрывающего материала с образованием на указанном объекте слоя С (для облегчения рассмотрения указанный слой показан на фиг. 1 в увеличенном виде).

Конструкция чаши 20 представлена на фиг. 2. Чаша имеет корпус 21, который определяет вогнутую поверхность 212 для распределения жидкого покрывающего материала на распыляющей кромке 214. Корпус 21 выполнен из электроизоляционного материала, например из полиэфирэфиркетона (РЕЕК). Чаша 20 также содержит наружный металлический каркас 22. Кольцо 24 установлено вдоль оси Х₂₀ между передней стороной чаши 20 и краем 225 каркаса 22, который ориентирован к передней стороне чаши 20. Кольцо 24 определяет кромку 242 для напыления покрывающего материала.

Кольцо 24 изготовлено, в частности, из полупроводникового материала и обладает удельным электрическим сопротивлением, которое позволяет протекать электрическим зарядам. Благодаря величине удельного электрического сопротивления указанного материала, при приложении разности потенциалов U к детали, изготовленной из указанного материала, заряд, переносимый током I, является достаточным для замедления электростатических поверхностных зарядов. Величина указанного тока I ниже максимального тока, который может подаваться генератором.

В контексте изобретения считается, что удельное электрическое сопротивление полупроводникового материала составляет от 10⁶ до 10¹⁴ Ом⋅см. Также считается, что удельное сопротивление полупроводникового материала может находиться в более узком диапазоне от 10⁷ до 10¹³ Ом⋅см или даже от 10⁹ до 10¹¹ Ом⋅см. Таким образом, электрические свойства полупроводникового материала явно отличаются от электропроводного материала, удельное электрическое сопротивление которого обычно считается равным менее 10³ Ом⋅см, и электроизоляционного материала, удельное электрическое сопротивление которого обычно считается равным более 10¹⁵ Ом⋅см.

В качестве примера, кольцо 24 может быть изготовлено из полиамида, наполненного углеродными волокнами, политетрафторэтилена (PTFE), наполненного электропроводными частицами, или пролиэфирэфиркетона (РЕЕК), наполненного электропроводными частицами.

Металлический отражатель 26 установлен в центральной части чаши 20 и обеспечивает отклонение к поверхности 212 потока покрывающего материала, подаваемого по каналу 60 через форсунку 32, и центрирован по оси Х₃₀.

В альтернативном варианте осуществления изобретения отражатель 26 может быть изготовлен из неметаллического материала.

Ссылочной обозначением Z₂ указана зона, ограниченная распыляющей кромкой 244 и проходящая от указанной кромки вдоль совмещенных осей Х₂₀ и Х₃₀, отдаляясь от отражателя 26, на расстояние по оси, составляющее менее 10 мм, предпочтительно, составляющее приблизительно 5 мм. Указанная зона Z₂ формирует зону распыления жидкого покрывающего материала, в которой образуются капельки 3000 покрывающего материала, как будет описано далее.

Ротор 42 турбины 40 выполнен из металла и соединен с кабелем 51, который обеспечивает подачу высокого напряжения, когда активен высоковольтный блок 50. Каркас 22 выполнен из металла и, следовательно, обладает электропроводностью, он также находится под высоким напряжением, поскольку контактирует с ротором 42. Например, в процессе эксплуатации распылителя 10 каркас 22 находится под высоким напряжением, составляющим -20 кВ. В этом случае каркас формирует первый отрицательный электрод.

Покрывающий материал, который в этом примере является водорастворимым, подается из канала 60, через форсунку 32, которая заземлена, затем через отражатель 26. Поступивший покрывающий материал образует пленку 1000, которая распределяется по поверхности 212 до распыляющей кромки 214, где формируются нити 2000, которые под действием центробежной силы разрываются на капельки 3000, в частности, в зоне Z₂. Указанные капельки затем образуют облако N, которое распространяется вдоль оси Х₃₀ до поверхности объекта О.

В процессе эксплуатации распылителя 10 жидкий покрывающий материал от источника снабжения, имеющего потенциал земли, по каналу 60 поступает к выпускному отверстию форсунки 32, причем форсунка 32 заземлена. Затем указанный материал проходит вдоль поверхности 212, которая изолирована от электрода 22 посредством корпуса 21. При прохождении по поверхности 212 материал образует пленку 1000, обволакивающую внутреннюю поверхность 242 кольца 24, которое образовано частью 2422 в виде усеченного конуса и кольцевой частью 2424 и перпендикулярно оси Х₃₀. Распыляющая кромка 214 сформирована на стыке между частями 2422 и 2424.

Кольцо 24, выполненное из полупроводникового материала, в достаточной степени изолирует пленку 1000 от каркаса 22, находящегося под напряжением -20 кВ, благодаря чему исключается риск короткого замыкания между каркасом и контуром подачи покрывающего материала, канал 60 которого заземлен. Кольцо 24, выполненное из относительно изолирующего материала, не допускает короткого замыкания между средствами для поддержания высокого напряжения каркаса 22 и землей. Таким образом, покрывающий материал в жидком виде проходит от источника подачи при потенциале земли к распыляющей кромке, рядом с которой установлен высоковольтный электрод.

Кроме того, по наружной окружной поверхности 226 каркаса 22 расположено множество остриев 227, равномерно распределенных вокруг оси Х₂₀.

В процессе эксплуатации к электроду 22 от ротора 42 подается высокое напряжение, составляющее -20 кВ. Под действием высокого отрицательного напряжения около каждого острия 227 образуются отрицательные ионы, которые направляются к распыляющей кромке 214. Указанные ионы, обозначенные на фиг. 3 знаком «-», создают отрицательный заряд на нитях 2000 покрывающего материала и капельках 3000 покрывающего материала, формирующихся в зоне Z₂. Таким образом, электрод 22 выполняет функцию зарядного электрода, заряжая посредством ионизации или коронного разряда формирующиеся в зоне Z₂ капельки 3000.

Иначе говоря, кольцо 24, выполненное из полупроводникового материала, обладающего относительно изоляционными свойствами, способно посредством ионизации зарядить капельки 3000 краски в зоне Z₂.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения кольцо 24 может быть изготовлено из электроизоляционного материала.

Следует отметить, что электрод, образованный каркасом 22, расположен на наружной стороне чаши и радиально окружает корпус 21.

Распылитель 10 содержит каналы 33, расположенные в корпусе 30, для создания обтекающего воздуха, формирующего из капелек 3000 облако N по направлению к объекту О. Обтекающий воздух проходит от корпуса 30 к передней стороне распылителя 10, как показано стрелками F₂. Каналы 33 равномерно распределены вокруг оси Х₃₀ и снабжаются посредством кольцевой распределительной камеры 35, которая при помощи шланга 37 соединена с источником воздуха (не показан). Обтекающий воздух F2, в частности, охватывает наружную радиальную поверхность 245 кольца 24. Таким образом, обеспечивается непрерывная сушка указанной поверхности, благодаря чему предотвращается образование на указанной поверхности электростатически заряженных капелек 3000, следовательно, снижается риск короткого замыкания.

Обтекающий воздух F₂ также охватывает наружную радиальную поверхность 226 каркаса 22, обеспечивая сушку указанной поверхности.

Кроме того, обтекающий воздух отводит отрицательные ионы от остриев 227 по направлению вперед, т.е. в зону Z₂, в которой они сталкиваются с капельками 3000 и придают им отрицательный заряд.

Распылитель 10 также снабжен вторым кольцевым электродом 70, который установлен на корпусе 30 позади кромки 214, т.е. при эксплуатации установки 1 ориентирован по направлению к объекту О относительно указанной кромки. На электрод 70 подается высокое напряжение от высоковольтного блока 80, с которым он соединен кабелем 81.

В процессе эксплуатации распылителя 10 на электрод 70 подается высокое напряжение того же знака, что и потенциал каркаса 22. В указанном примере потенциал электрода 70 составляет -80 кВ, благодаря чему между объектом О и электродом, в частности, в зоне Z₂, где капельки 3000 покидают распыляющую кромку 214 чаши 20, создается электростатическое поле Е. Заряженные капельки 3000 подвергаются воздействию аэродинамической силы, создаваемой обтекающим воздухом, и электростатической силы, которая равна произведению их заряда q на напряженность электростатического поля Е, причем указанная сила принудительно направляет капельки 3000 к поверхности объекта О. Образно говоря, электрод 70 толкает капельки 3000 к объекту О и может рассматриваться как отклоняющий электрод, при этом поле Е может рассматриваться как поле, обеспечивающее перенос.

Распылитель также снабжен третьим электродом 90, установленным вдоль оси Х₃₀ между электродами 22 и 70 и имеющим промежуточный потенциал относительно потенциалов указанных электродов. Действие третьего электрода описано далее со ссылкой на третий вариант осуществления изобретения.

Во втором и третьем вариантах осуществления изобретения, описанных далее со ссылкой на фиг. 3, элементы, аналогичные элементам первого варианта осуществления, указаны одинаковыми ссылочными обозначениями. Далее, по существу, приведены отличия каждого из указанных вариантов осуществления изобретения от первого варианта осуществления изобретения.

Во втором варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 4, использована чаша 20, которая имеет изолирующий корпус 21, определяющий поверхность 212 для распределения пленки 1000, образованной жидким покрывающим материалом, а также распыляющую кромку 214, ограничивающую описанную выше зону Z₂, в которой из нитей 2000, вытягиваемых из пленки 1000, формируются капельки 3000 покрывающего материала.

Электроды 122 расположены в каналах 33, по которым подается обтекающий воздух, показанный стрелками F2, предназначенный для формирования облака N из капелек 3000 покрывающего материала. Электроды 122 выполнены из металла и являются пальцеобразными, причем каждый из них имеет удлиненный передний конец 122А, способствующий ионизации воздуха вблизи электродов. Электроды 122 электрически соединены между собой и с высоковольтным блоком посредством кабеля 51. Следовательно, указанные электроды 122 посредством ионизации способны обеспечить заряд формирующихся и проходящих через зону Z₂ капелек.

Как и в первом варианте осуществления изобретения, согласно указанному варианту в корпусе 30 распылителя установлен отклоняющий электрод 70, что позволяет создать электростатическое поле Е для переноса к покрываемому объекту О заряженных отрицательно капелек 3000 покрывающего материала.

В указанном варианте осуществления изобретения электроды 122 могут иметь потенциал -20 кВ, в то время как в процессе эксплуатации распылителя 10 отклоняющий электрод 70 имеет электрический потенциал -80 кВ.

В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения электроды 122 не выступают из передней поверхности 35 корпуса 30 распылителя 10, который ориентирован к покрываемому объекту.

В другом альтернативном варианте осуществления изобретения электроды 122 могут быть расположены снаружи каналов 33, радиально внутрь или наружу от геометрической окружности, центрированной относительно оси Х₃₀, вдоль которой расположены указанные каналы.

Во всех случаях электроды 122 расположены вдоль оси Х₃₀ между электродом 70 и распыляющей кромкой 214.

В указанном варианте осуществления изобретения распылитель также снабжен третьим электродом 90, установленным вдоль оси Х₃₀ между электродами 122 и 70 и имеющим промежуточный потенциал относительно потенциалов указанных электродов. Действие третьего электрода будет описано далее.

В первом и втором вариантах осуществления изобретения корпус 30 снабжен кожухом 31, выполненным из электроизоляционного материала, причем кожух имеет сквозное отверстие, предназначенное для отклоняющего электрода 70. Кожух 31 проходит, в частности, вдоль оси Х₃₀ между электродом 70 и передней стороной корпуса 30, при этом способствует созданию обтекающего воздуха F₂. Точнее говоря, кожух установлен вдоль оси, между ионизирующим зарядным электродом 22 или 122 и отклоняющим электродом 70.

В третьем варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 5, чаша 20 содержит наружный каркас 22, выполненный из электропроводного материала, в частности из металла, а также распределитель 23, выполненный тоже из металла, внутренняя радиальная поверхность которого образует вогнутую поверхность 232 для распределения пленки 1000 покрывающего материала вплоть до распыляющей кромки 234, образованной наружным радиальным краем распределителя 23. На наружной стороне чаши 20 между каркасом 22 и наружной радиальной частью распределителя 23 установлено кольцо 24, выполненное из электроизоляционного материала или полупроводникового материала. Между наружной радиальной поверхностью 235 распределителя 23 и внутренней радиальной поверхностью 225 каркаса 22 образована кольцевая область V₂₀.

Как и в первом варианте осуществления изобретения, согласно указанному варианту осуществления изобретения ротор 42 турбины 40 находится под высоким напряжением. Указанный ротор контактирует с каркасом 22, который, следовательно, также находится под высоким напряжением и образует электрод.

Кроме того, чаша 20 содержит втулку 29, выполненную из электроизоляционного материала и граничащую с ротором 42, причем указанная втулка, имеющая на конце кольцевой выступ 292, установлена радиально между каркасом 22 и распределителем 23, со стороны области V₂₀, ориентированной к ротору 42. Таким образом, кольцо 24, область V₂₀ и кольцевой выступ 292 обеспечивают гальваническую ионизацию между электродом 22 и распределителем 23, которые могут иметь разные электрические потенциалы.

В альтернативном варианте осуществления изобретения кольцо 24 и/или втулка 29 могут быть выполнены из полупроводникового материала.

На наружной окружной поверхности 226 электрода 22 имеется ряд остриев 227, которые проходят радиально наружу относительно оси Х₃₀. В альтернативном варианте осуществления изобретения острия 227 могут быть заменены острой кольцевой кромкой.

Чаша 20 также содержит металлический отражатель 26, аналогичный отражателю согласно первому варианту осуществления изобретения.

В процессе эксплуатации электрод 22 находится под высоким отрицательным напряжением -20 кВ, которое обеспечивает ротор 42. Как и в первом варианте осуществления изобретения, благодаря отрицательному высокому напряжению вблизи остриев 227 создаются отрицательные ионы в результате ионизации окружающего воздуха. Таким образом, электрод 22 выполняет функцию зарядного электрода, заряжая посредством ионизации или коронного разряда формирующиеся в зоне Z₂ капельки 3000.

Следует отметить, что электрический потенциал распределителя 23 и отражателя 26 может быть плавающим, поскольку распределитель 23 и отражатель электроизолированы от электрода 22. Элементы 23 и 26 выполнены из металла, благодаря чему обладают высокой абразивной стойкостью по отношению к покрывающему материалу.

Когда кольцо 24 электрически изолировано, можно поддерживать разность потенциалов между распределителем 23 и электродом 22 на любой из сторон кольца 24.

Кроме того, второй электрод 70, называемый отклоняющим электродом, установлен на корпусе 30 и в процессе эксплуатации распылителя находится под напряжением -80 кВ. Он создает электростатическое поле Е, обеспечивающее перенос капелек 3000 к покрываемому объекту О. Капельки 3000, которые заряжены отрицательно, перемещаются в электростатическом поле, при этом «отклоняются» посредством электрода 70.

Как уже описывалось, поток обтекающего воздуха, показанный стрелками F₂, используется для формирования облака N из капелек, формирующихся в зоне Z₂. Под действием струи обтекающего воздуха непрерывно просушивается наружная радиальная поверхность 226, острия 227 электрода 22, а также наружная радиальная поверхность 245 кольца 24, благодаря чему предотвращается скопление капелек и снижается риск короткого замыкания. Для создания потока обтекающего воздуха используются средства, подобные средствам 33, 35 и 37 согласно первому варианту осуществления изобретения.

Как и в первом варианте осуществления изобретения, корпус 30 снабжен третьим стабилизирующим электродом 90, который расположен вдоль оси Х₃₀ между электродом 70 и кромкой 234 чаши 20. Точнее говоря, стабилизирующий электрод 90 установлен вдоль оси Х₃₀ между электродами 22 и 70 и расположен ближе к электроду 22, чем к отклоняющему электроду 70. Кольцо 92, выполненное из электроизоляционного или полупроводникового материала, установлено вдоль оси Х₃₀ между электродами 70 и 90.

Электроды 70 и 90 соответствующим образом соединены с источниками высокого напряжения при помощи кабелей 81 и 83. На фиг. 1 схематично показан один из указанных источников высокого напряжения в виде генератора, соединенного с кабелем 81. Кабель 83, в свою очередь, соединен с генератором 80 посредством мостового делителя напряжения либо соединен со специальным генератором. Могут быть обеспечены другие способы подачи питания на электрод 90.

В процессе эксплуатации распылителя 10 электрод 90 имеет промежуточный потенциал между потенциалами ионизирующего зарядного электрода 22 и отклоняющего электрода 70. В качестве примера, задают промежуточный потенциал, составляющий приблизительно половину потенциала второго электрода, т.е. -40 кВ. Стабилизирующий электрод 90 позволяет сформировать экран для силовых линий поля, созданного отклоняющим электродом 70, в результате чего исключается замыкание силовых линий на зарядном электроде 22. Таким образом, электростатическое поле, создаваемое отклоняющим электродом 70, защищается от прерывания процесса ионизации капелек 3000 в зоне Z₂.

На практике потенциалы второго и третьего электродов имеют одинаковый знак, а величина потенциала третьего электрода 90 может составлять от 0 до 90% величины потенциала второго электрода 70.

Приведенные выше соображения в равной мере справедливы для первого и второго вариантов осуществления изобретения.

Кожух 31 согласно указанному варианту осуществления изобретения проходит между электродом 90 и передней стороной корпуса 30. Таким образом, он уставлен по оси между электродами 22 и 70, более конкретно между электродами 22 и 90. Указанный кожух, в свою очередь, выполнен из электроизоляционного материала.

В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 5, средства подачи обтекающего воздуха F₂, расположенные за чашей, не показаны. Они могут быть идентичны или отличаться от средств, используемых в первом и втором вариантах осуществления изобретения.

Независимо от варианта осуществления изобретения, ионизирующий зарядный электрод, т.е. каркас 22, в первом варианте осуществления изобретения, электроды 122 во втором варианте осуществления изобретения и электрод 22 в третьем варианте осуществления изобретения проходят вдоль оси Х₃₀, по меньшей мере, частично между распыляющей кромкой 214 и ротором 42 турбины 40. Таким образом, указанный ионизирующий электрод установлен должным образом и эффективно обеспечивает заряд капелек 3000 покрывающего материала, которые проходят через зону Z₂ распыления.

Независимо от варианта осуществления изобретения, первый зарядный электрод, с одной стороны, а также второй и третий электроды для стабилизации процесса и создания поля Е, обеспечивающего перенос, с другой стороны, могут быть подключены к источнику высокого напряжения в разные моменты времени. Другим словами, они могут быть приведены в действие по отдельности. Например, для проникновения в часть, образующую клетку Фарадея, подобную корпусу оптического маяка, можно уменьшить обеспечивающее перенос поле посредством уменьшения или обнуления абсолютного значения питающего напряжения как второго, так и третьего электродов, что способствует заряду первого электрода, вызывающего проникновение капелек 3000 в клетку Фарадея. Указанный принцип основан на активизации первого, второго и третьего электродов независимо друг от друга, исходя из геометрии покрываемого объекта О. Также можно активизировать второй электрод или изменить его потенциал в процессе работы при распылении, поскольку время отклика зарядных средств составляет приблизительно 200 мс, что сравнимо с обычной скоростью перемещения распылителя относительно покрываемого изделия.

Следует отметить, что генераторы 50 и 80 согласно первому варианту осуществления изобретения и средства их управления или аналогичные средства, используемые в других вариантах осуществления изобретения, составляют средства управления и подачи питания, которые являются дифференцированными и не зависят от зарядных электродов 22 или 122 и электродов 70 для создания поля Е, обеспечивающего перенос. Аналогичным образом, генераторы 80 и 84 согласно первому варианту осуществления изобретения и средства их управления, а также аналогичные средства, используемые в других вариантах осуществления изобретения, составляют средства управления и подачи питания, которые являются дифференцированными и не зависят от второго и третьего электродов 70 и 90.

Однако в альтернативном варианте осуществления изобретения на первый, второй и третий электроды могут быть снабжены выходами с разными уровнями одного и того же электростатического генератора.

Изобретение, в частности, применимо для распылителя пистолетного типа, удерживаемого рукой оператора. Изобретение также применимо для автоматических распылителей.

Изобретение описано со ссылкой на варианты его осуществления, в которых потенциал электродов является отрицательным. Однако изобретение может быть осуществлено при положительном потенциале электродов.

Технические особенности рассмотренных выше вариантов осуществления изобретения и альтернативных вариантов в любом сочетании могут быть использованы для создания новых вариантов осуществления изобретения.

Изобретение относится к электростатическому распыляющему устройству для напыления жидкого покрывающего материала. Электростатический распылитель содержит вращающуюся чашу и приводные средства для вращения чаши вокруг оси вращения. Чаша имеет вогнутую поверхность для распределения покрывающего материала и кромку, ограничивающую область распыления покрывающего материала. Распыляющее устройство снабжено по меньшей мере одним первым ионизирующим зарядным электродом для капелек покрывающего материала, расположенным, по отношению к кромке и вдоль оси вращения, напротив зоны распыления и проходящим между краем чаши и приводными средствами чаши.

Кроме того, распылитель снабжен по меньшей мере одним вторым электродом для создания электростатического поля, обеспечивающего перенос капелек к покрываемому объекту, установленным на неподвижном корпусе распылителя. Распылитель также содержит третий электрод, также установленный на неподвижном корпусе и имеющий в процессе эксплуатации распылителя промежуточный электрический потенциал между потенциалами первого и второго электродов. Установка для напыления жидкого покрывающего материала содержит по меньшей мере один распылитель. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности электростатической заряженности капелек покрывающего материала, что позволяет использовать электростатический эффект для направления этих капелек к покрываемому объекту. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электростатический распылитель (10) для напыления жидкого покрывающего материала, содержащий вращающуюся чашу (20) и приводные средства (40), обеспечивающие вращение чаши вокруг оси (Х₃₀) вращения, при этом чаша имеет вогнутую поверхность (212; 232) для распределения покрывающего материала и кромку (234; 244), которая ограничивает зону (Z₂) распыления покрывающего материала, причем распылитель снабжен

- по меньшей мере одним первым ионизирующим зарядным электродом (22; 122) для капелек (3000) покрывающего материала, расположенным, по отношению к кромке (214) и вдоль оси (Х₃₀) вращения, напротив зоны (Z₂) распыления и проходящим между краем чаши и приводными средствами (40) чаши (20),

- по меньшей мере одним вторым электродом (70) для создания электростатического поля (Е), обеспечивающего перенос капелек к покрываемому объекту (О), установленным на неподвижном корпусе (30) распылителя,

отличающийся тем, что содержит третий электрод (90), также установленный на неподвижном корпусе (30) и имеющий в процессе эксплуатации распылителя промежуточный электрический потенциал между потенциалами первого и второго электродов (22, 70; 122, 70).

2. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что первый электрод (22) установлен на чаше (20) радиально вокруг внутренней части (21; 23) чаши, которая определяет вогнутую поверхность (212; 232) для распределения.

3. Распылитель по п. 2, отличающийся тем, что вдоль оси (Х₃₀) вращения между первым электродом (22) и зоной (Z₂) распыления установлено кольцо (24), выполненное из электроизоляционного или полупроводникового материала.

4. Распылитель по п. 3, отличающийся тем, что кольцо (24) образует распыляющую кромку (244).

5. Распылитель по п. 3, отличающийся тем, что кольцо (24), установленное между первым электродом (22) и внутренней частью (23) чаши, образует распыляющую кромку (234).

6. Распылитель по одному из пп. 3-5, отличающийся тем, что кольцо (24) образует часть (245) наружной радиальной поверхности чаши (20) между краем (225) первого электрода (22), повернутого к зоне (Z₂) распыления, и распыляющей кромкой (234; 244).

7. Распылитель по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что внутренняя часть (23) чаши выполнена из металла.

8. Распылитель по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что первый электрод (22) снабжен по меньшей мере одним ионизирующим выступом (227), в частности ионизирующими остриями.

9. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что первый электрод (122) расположен в отверстии канала (33) для выпуска обтекающего воздуха (F₂) к зоне (Z₂) распыления.

10. Распылитель по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что содержит дифференцированные средства (50, 80, 84) управления и средства питания первого ионизирующего зарядного электрода (22; 122), второго электрода (70) и/или третьего электрода (90).

11. Распылитель по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что вдоль оси (Х₃₀) вращения между вторым электродом (70) и третьим электродом (90) установлено кольцо (92), выполненное из электроизоляционного или полупроводникового материала.

12. Распылитель по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что вдоль оси (Х₃₀) вращения между первым и вторым электродами (22, 70; 122, 70), в частности между первым и третьим электродами (22, 90; 122, 90), установлен кожух (31), выполненный из электроизоляционного или полупроводникового материала.

13. Распылитель по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что третий электрод (90) установлен вдоль оси вращения между первым электродом (22; 122) и вторым электродом (70).

14. Распылитель по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в процессе его эксплуатации ко второму и третьему электродам (70, 90) прикладывают электрические потенциалы одного знака.

15. Установка (I) для напыления жидкого покрывающего материала, характеризующаяся тем, что содержит по меньшей мере один распылитель (10) по любому из пп. 1-14.