專利名稱：具有拋物線狀流動表面的噴涂裝置的制作方法
具有拋物線狀流動表面的噴涂裝置
背景技術：
本部分旨在給讀者介紹與本發(fā)明的各方面相關的本領域各方面，本發(fā)明將在下面描述和要求權利范圍。本討論被認為有助于給讀者提供背景信息，以利于更好地理解本發(fā)明的各方面。因此，應理解，這些說明應以該角度來閱讀，并且不作為對現有技術的認可。
通常描述為噴槍的噴涂裝置用于在多種工作產品上噴涂涂層。另外，存在多種不同類型的噴涂裝置。
一些噴涂裝置為手動操作，而另一些為自動操作。噴涂裝置的一個示例是旋轉噴霧器。旋轉噴霧器利用轉盤或旋杯通過離心作用來霧化涂料，例如油漆。靜電荷可通過少量的整形空氣施加到霧化的油漆微粒，以將微粒向前射向正在涂覆的物體。旋轉的霧化器通常可具有防濺板，用于將流體引導朝向旋杯表面，其中流體在其流到旋杯邊緣時脫水。在一些情況下，不充分的脫水可能造成噴涂顏色的改變。另外，流體和/或微粒物質可能進入防濺板和旋杯杯體之間，造成噴涂涂層凸凹不平，并且難于清洗噴涂裝置。

發(fā)明內容
下面提出在原始要求的發(fā)明范圍中的一些方面。應可理解，這些方面僅描述用于給讀者提供本發(fā)明可能采取的 一 些形式的筒要概括，并且這些方面不旨在限制本發(fā)明的范圍。實際上，本發(fā)明可包括可能沒有在下面提出的多個方面。
在一個實施例中，噴涂裝置包括具有通常拋物線狀流動表面的旋杯。在另一個實施例中，噴涂系統(tǒng)包括具有中心孔的旋杯、從所述中心孔向下游方向的外邊緣和在所述中心孔和外邊緣之間的流動表面。所述流體表面相對于旋杯的中心軸具有流動角，并且所述流動角在沿所述流動表面的流動^各徑中減小。在另 一個實施例中，用于施行噴涂的方法包括使流體從旋杯中的中心孔至少部分沿通常拋物線狀路徑流到旋杯的外邊緣。


本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將在參照附圖閱讀下面的詳細描述
3時變得更好理解，附圖中從頭至尾相同的特征代表相同的部件，附圖中
圖1是示出具有噴涂裝置的噴涂系統(tǒng)的一個實施例的示意圖，所述噴涂裝
置具有拋物線狀流動表面；
圖2是示出使用具有拋物線狀流動表面的噴涂裝置的噴涂工序實施例的
流程圖3是具有拋物線狀流動表面的噴涂裝置實施例的立體視圖；圖4是圖3的噴涂裝置實施例的前視圖；圖5是圖3的噴涂裝置實施例的側視圖；圖6是圖4的噴涂裝置實施例沿線6-6的剖—見圖；圖7是圖6的噴涂裝置實施例沿線7-7的局部剖一見圖；圖8是圖7的噴涂裝置實施例沿線8-8的鋸齒形邊緣的局部視圖；圖9是與噴涂裝置一起使用的具有拋物線狀流動表面的旋杯實施例的剖視圖IO是與噴涂裝置一起使用的防濺板的剖視圖；圖11-13是與多種噴涂裝置一起使用的旋杯實施例的剖視圖。
具體實施例方式
下面將描述本發(fā)明的一個或多個特定實施例。為了提供這些實施例的筒明的描述，沒有將實際實現方式的所有特征都描述在說明書中。應意識到，在任何這樣的實際實現方式的開發(fā)中，如在任何工程和設計項目中，必須做出多個特定實現方式的決定，以實現開發(fā)者的特定目的，例如遵從系統(tǒng)相關和商業(yè)相關的限制，所述限制可能從一種實現方式到另一種各不相同。而且，應意識到，這樣的開發(fā)成果可能復雜并且費時，但也可能對于獲知本^Hf有益效果的普通技術人員只是設計、加工和制造的慣常工作。
在一些實施例中，旋轉霧化器噴涂裝置具有旋杯，所述旋杯在流動路徑中具有彎曲的流動表面，例如通常為拋物線狀流動表面，用于流體順流而下流動來形成噴霧。換句話說，流動表面的切向角沿流動路徑例如以完全連續(xù)的方式、小的分段方式或以復合曲線的方式逐漸變化。彎曲的流動表面，例如通常為拋物線狀或具有近似拋物曲線的曲線，在與流體流動、噴涂特性、顏色匹配和清潔等相關的功能、方式和結果方面與圓錐形流動表面顯著不同。例如，通常拋物線狀流動表面提供用于涂料流體脫水的附加表面積，由此與傳統(tǒng)旋杯相比較，例如通過提供更高的濕固體含量的能力來改進顏色匹配。另外，涂料流體沿通常拋物線狀的流動表面加速，導致流體以大于在傳統(tǒng)旋杯中的速度離開旋杯。而且，在一些實施例中與旋杯相鄰布置的防賊板設計成使流體加速通過防濺板和通常拋物線狀流動表面之間的環(huán)形區(qū)域。這樣的加速可顯著減小或消除流體和/或微粒物質可能陷入其中的低壓力空洞，與傳統(tǒng)旋杯相比較使得涂料流體均勻涂敷并且旋杯更有效清洗。
圖1是示出示例性噴涂系統(tǒng)10的流程圖，所述噴涂系統(tǒng)IO通常包括具有彎曲流動表面(例如通常為拋物線狀流動表面)的噴涂裝置12,用于將期望的涂層涂敷到目標物體14。而且，如上所述和下面進一步詳細討論的，噴涂裝置12的彎曲流動表面比現有圓錐形流動表面具有顯著的優(yōu)點。例如，彎曲流動表面的功能可包括增強流體的脫水、當流體順流而下流動時加速流體流動和當流體順流而下時逐漸增加作用在流體上的力。與圓錐形幾何形狀相比較，增強的脫水通過因彎曲的幾何形狀增加的表面積來提供。另外，流經彎曲流動表面的流體層的厚度從表面中心向外減小。與圓錐形幾何形狀相比較，加速的流體流動通過因彎曲的幾何形狀造成的流體流動角的逐漸變化來提供。與圓錐形幾何形狀相比較，逐漸增加的力也通過因彎曲的幾何形狀造成的流體流動角的逐漸變化來提供。流體層離開彎曲流動表面邊緣時的流體層厚度可能大于傳統(tǒng)圓錐形旋杯的流體層厚度，但是與傳統(tǒng)的圓錐形旋杯相比較，沿旋杯流動并且離開旋杯的流體的更大的力和/或更大的加速度提供改進的顏色匹配、改進的霧化和減少的堵塞(例如系統(tǒng)更清潔)。
噴涂裝置12可結合到多種供給和控制系統(tǒng)，例如流體供給16、空氣供給18和控制系統(tǒng)20?？刂葡到y(tǒng)20便于流體供給16和空氣供給18的控制，并且確保噴涂裝置12在目標物體14上提供可接受質量的噴涂。例如，控制系統(tǒng)20可包括霧化系統(tǒng)22、定位系統(tǒng)24、流體供給控制器26、空氣供給控制器28、計算機系統(tǒng)30和用戶界面32?？刂葡到y(tǒng)20還可連接到定位系統(tǒng)34，所述定位系統(tǒng)34便于目標物體14相對于噴涂裝置12移動。因此，噴涂系統(tǒng)IO可提供涂料流體速率、氣流速率和噴涂模式的同步計算機控制。而且，定位系統(tǒng)34可包括通過控制系統(tǒng)20控制的機械手，以使噴涂裝置12以均勻和有效
5的方式覆蓋目標物體14的整個表面。在一個實施例中，目標物體14可接地， 以吸引來自噴涂裝置12的帶電的涂層樣t粒。
圖1的噴涂系統(tǒng)IO適合多種應用、流體、目標物和噴涂裝置12的類型/ 結構。例如，使用者可從多種不同的物體38中選擇期望物體36,所述不同的 物體38例如為不同的材料和產品類型。使用者還可從多種不同的涂料流體42 選擇期望流體40，所述不同的涂料流體42可包括不同的涂料類型、顏色、紋 理和用于多種材料的特性，所述多種材料例如為金屬和木材。如在下面進一步 討論的，噴涂裝置12還可包括多種不同的組件和噴涂形成機理，以適應由使 用者選擇的目標物體14和流體供給16。例如，噴涂裝置12可包括空氣霧化 器、旋轉霧化器、靜電霧化器或任何其他適當的噴涂形成機理。
噴涂系統(tǒng)10可4艮據圖2中所示的用于將期望的噴涂涂層涂敷到目標物體 14的示例性工序100來應用。工序100以識別用于涂敷期望流體的物體14(框 102)開始。然后工序IOO進行選擇用于涂敷目標物體14的噴涂表面的期望流 體40 (框104 )。噴涂裝置12可構造用于識別的目標物體14和選擇的流體40 (框106 )。當接合噴涂裝置12時，形成所選流體40的霧化噴霧(框108 )。 噴涂裝置12然后可將一層霧化的噴霧涂敷到目標物體14的期望表面(框110 )。 然后涂敷的涂層固化和/或干燥(框112)。如果在詢問框114處請求所選流體 40的另一個涂層，則工序IOO通過框108、 110和112進行，以提供所選流體 40的另一個涂層。如果在詢問框114處沒有請求所選流體的另一個涂層，則 工序100進行到詢問框116，以確定是否需要新的流體涂層。如果在詢問框116 處請求新的流體涂層，則工序IOO通過框104、 106、 108、 110、 112和114進 行，使用新的所選流體來進行噴涂。如果在詢問框116處沒有請求新的流體涂 層，則工序100結束(框118)。
圖3中示出用于系統(tǒng)IO和工序100中的噴涂裝置200的示例性實施例的 立體視圖。噴涂裝置200包括旋轉霧化器202和靜電荷發(fā)生器204。旋轉霧化 器202在其前部包括旋杯206,所述旋杯206具有霧化邊緣208和流動表面210。 如上所述和下面詳細討論的，流動表面210有利地包括彎曲流動表面，例如通 常為拋物線狀流動表面，與大體上或全部圓錐形流動表面相反。防賊板212 布置在旋杯206內。靜電荷發(fā)生器204包括高壓環(huán)214、高壓電極216和用于
6連接到電源的連接器218。噴涂裝置200的頸部220在其遠端包括空氣和流體 入口管和高壓電纜入口 。圖4和5分別為圖3的噴涂裝置200實施例的前和側 視圖。
圖6是噴涂裝置200的實施例沿圖4的線6-6的剖視圖。旋轉霧化器202 包括霧化器閥針222和閥針軸224?？諝鉁u輪使閥針軸224在閥針222內旋轉。 旋杯206結合到閥針軸224的近端，以使閥針軸224的旋轉還使旋杯206旋轉。 當流體進入旋轉的旋杯206時，流體沿流動表面210 (例如彎曲的拋物線狀或 基本上連續(xù)變化的彎曲表面)移動，并且當其離開霧化邊緣208時霧化為流體 微粒。
流體管226布置在閥針軸224中，用于將例如期望的涂料流體40的流體 供到旋杯206。示出的流體管226不結合到閥針軸224，并且不關于噴涂裝置 200旋轉。 一個或多個流體通道228可布置在流體管226內，并且可延伸到一 個或多個流體供給。在一些例子中，可能期望清洗旋杯206而不清洗系統(tǒng)。因 此，流體通道226可包括用于涂料流體40和溶劑的單獨的通道。另外，溶劑 噴嘴230與旋杯206相鄰設置，并且構造用于將清洗溶劑的噴霧引導到旋杯 206外部。流體閥232布置在涂料流體通道228內，并且構造用于選擇地在空 氣供到空氣渦輪時使涂料流體40能夠流動。即，當閥針軸224和旋杯206的 旋轉致動時，閥232打開。
空氣通過一個或多個空氣通道234供到渦輪?？諝馔ǖ?34還將空氣供到 整形空氣噴嘴236。整形空氣噴嘴236構造用于當流體孩￡粒離開旋杯206的霧 化邊緣208時將流體微粒引導朝向目標物體14。另外，高壓電極216構造用 于圍繞旋杯206產生強靜電場。該靜電場使霧化的流體微粒帶電，以使所述微 粒被吸引到接地的目標物體14。高壓電極216通過高壓環(huán)214供電。連接器 218構造用于將高壓環(huán)214連接到高壓電纜。高壓電纜可在孔240處從頸部220 伸出，以與連接器218連接。
圖7是噴涂裝置200的實施例沿圖6的線7-7的放大剖視圖。流體端頭242 連接到流體管226的近端。流體端頭242中的一個或多個流體入口 224連接到 流體管226中的一個或多個流體通道228。流體在流體出口 246處離開端頭 242,并且撞擊防、減板212的后表面248。防'賊板212的后表面248將流體徑向向外朝向流體表面210引導。當旋杯206旋轉時，流體沿流體表面210移動 到霧化邊緣208。如下面進一步討論的，防濺板212的后表面248和流動表面 210 (例如彎曲的拋物線狀或基本上連續(xù)變化的流動表面)之間的流動路徑可 將朝向邊緣208流動的流體流匯合，由此減小〗氐壓區(qū)、堵塞等的可能。因而， 匯合流可確保噴涂裝置200保持清潔，由此縮短由于碎屑堆積造成的用于清洗 或維修的故障時間。
在一個實施例中，霧化邊緣208可包括鋸齒形突起250,如圖8中所示。 當旋杯206旋轉時，流體沿流動表面210通常在箭頭252方向移動。當流體到 達鋸齒形突起250的錐形端254時，分開的流體路徑256形成在鋸齒形突起 250之間。鋸齒形突起250可沿背離錐形端254方向增加寬度和高度，以減小 流體路徑256的寬度。由于鋸齒形突起250，流體可傾向于通常在沿流體路徑 256的方向移動離開旋杯206的邊緣208。也可使用其他結構，例如脊或凹槽。 而且，如上所述，流體表面210的彎曲的幾何形狀(例如通常拋物線狀)可加 速流體流動，并且增加施加到朝向邊緣208的路徑中的流體的力。結果，流體 流上增加的加速度和力可增進鋸齒形突起250的有效性，這于是改善霧化、顏 色匹配等。
現在參照圖9，如果旋杯206不具有足夠的旋轉速度，則流體可能在比其 可能散開的速率大的速率下進入旋杯206。因此提供具有孔260的流動腔室 258,所述孔260與旋_杯206的外部通過通道262流體連通。離開流體出口 246 的過多的流體可移動到流體腔室258，并且從旋杯206流出，而不是阻塞在流 體管226中。
在圖9中示出的示例性實施例中，旋杯206的流動表面210從中心孔263 延伸到霧化邊緣208。示出的流動表面210具有彎曲形狀，所述彎曲形狀通常 為拋物線狀。即，流動表面210可由圍繞中心軸264旋轉的拋物線曲線限定。 但是，多種其他彎曲表面也可用于旋杯206的流動表面210。應注意到，流動 表面210至少部分或大體上或全部彎曲，但大體上或全部不是圓錐形。例如， 流動表面210可以在延伸在中心孔263和邊緣208之間的路徑中彎曲10%、 20%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%、 80%、 90%、 95%或100%。彎曲的幾何 形狀，例如拋物線狀，可限定為單調連續(xù)曲線、復合曲線、 一個接一個的一系
8列分段曲線(例如階梯曲線)等。例如，每一段可小于孔263和邊緣208之間 的距離的1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9%、 10%或可能更大。
在一些實施例中，流動表面210相對于中心軸264的角度從旋杯206中心 到霧化邊緣208逐漸減小。該角度減小可以由直線266和268分別關于中心軸 264限定的角,變a 、 |3示出。直線266與靠近防濺板212的流動表面210相切， 直線268與靠近霧化邊緣208的流動表面210相切。與給定旋杯直徑的傳統(tǒng)旋 杯(例如圓錐形)相比較，流動表面210的彎曲的幾何形狀(例如拋物線狀) 提供更大的表面積。該增加的表面積提供附加的脫水表面，以通過提供更高的 濕固體含量的能力來進行水基涂料的顏色匹配。另外，拋物線流動表面210 導致流體移動到霧化邊緣208時流體上的力增大。該增大的力能夠使流體以比 傳統(tǒng)旋杯更大的速度離開霧化邊緣208。另外，在或靠近霧化邊緣208處具有 鋸齒形突起250的旋杯中，增大的力能夠使流體以更大的速度流動經過鋸齒形 突起250。彎曲的流動表面210還可導致霧化邊緣208處更厚的涂料層，因此 拋物線的曲線可通過平衡期望的層厚與脫水及流體速度要求來確定。拋物線狀 流動表面210可以階梯式制造，以使每一個臺階相對于之前的臺階傾斜。即t 流動表面210可以是具有關于中心軸264可變角度的多個臺階式表面。
另夕卜，防濺板212和旋杯206設計成使得后表面248和流動表面210之間 具有會聚環(huán)形通道269。在噴涂裝置的各實施例中，流體流的會聚可以是恒定 的會聚率，或其可以是增大的會聚率。如所示出的，靠近中心軸264并在后表 面248和流動表面210之間的距離270大于遠離中心軸264并在后表面248 和流動表面210之間的距離272。該會聚導致加速流體流動通過環(huán)形通道。加 速度可以是恒定加速度或其可以是增大的加速度。另外，在示出的實施例中， 在流動表面210或后表面248上沒有平直部分，以使得沒有流體和/或微粒物 質陷入其中的低壓空洞。結果，涂料流體可以通常均勻的速度涂敷，并且旋杯 206可比傳統(tǒng)旋杯更有效地清洗。防'減板212進一步包括小孔274，流體可通 過所述小孔274流動。少量流體可通過孔274滲出，以潤濕防'減板212的前表 面276，以使涂料流體的斑點在防濺板212上不會變干和污染涂敷的涂層。
圖10中示出防賊板212的更詳細的^L圖。防賊板212包括兩個部分，圓 盤部分278和插入部分280。部分278和280通過連接器282固定在一起。連接器282可包括例如銷或螺釘。插入部分280構造用于插入旋杯206中的中心 孔263內。鎖定環(huán)284將防濺板212固定到旋杯206。
圖11中示出旋杯的相似實施例。旋杯286中，通常拋物線狀流動表面210 延伸到翻轉邊緣288,翻轉邊緣288延伸到霧化邊緣208。接合區(qū)289將流動 表面210連接到翻轉邊緣288。角度y由與翻轉邊緣288相切的直線290和中 心軸264限定。如圖ll中所示，角度Y顯著小于角度P。另外，角度P和Y 之間的差值比角度a和P之間的差值大得多。這是由于接合區(qū)289中比流動表 面210中具有更大的曲率。翻轉邊緣288可關于中心軸264具有恒定角度，或 類似于流動表面210具有逐漸增大的角度。與流體表面210相比較，當流體到 達接合區(qū)289時，增大的曲率使流體加速到更大的速度。因此，當存在翻轉邊 緣288時，如在旋杯286中，流體可以比翻轉邊緣不存在時，如在圖9的旋杯 206中，以更大的速率離開霧化邊緣208。
圖12和13示出旋杯和防濺板的可替代實施例。圖12中示出旋杯292和 防'減板294的剖^見圖。旋杯292具有通常拋物線狀流動表面296。防'減板294 的后表面298從中心點300到邊緣302具有通常凹入形狀。如圖9中示出的實 施例，防濺板294和旋杯292構造成后表面298和流動表面296在遠離防賊板 294的中心點300的流動路徑中會聚。另外，防濺板294的邊緣302和流動表 面296之間的距離304大于圖9中的距離272，以允許流體更大的流動速率。 在圖13中示出的旋杯的類似實施例中，旋杯306具有翻轉邊緣308。
雖然本文僅示出和描述了本發(fā)明的一些特征，但是本領域普通技術人員可 進行多種修改和改變。因此應理解，所附權利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明精神內 的所有這樣的修改和改變。
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權利要求
1.一種噴涂裝置，包括通常具有拋物線狀流動表面的旋杯。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述通常拋物線狀流動表面構造用于改iil貞色匹配。
3. 根據權利要求1所述的裝置，包括具有所述旋杯的旋轉霧化器。
4. 根據權利要求1所述的裝置，包括與所述通常拋物線狀流動表面相鄰布置的防'踐^1。
5. 才艮據權利要求4所述的裝置，其中，所述防賊板和所述通常拋物線狀流動表面限定會聚流體通道。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其中，所述會聚流體通道構造用于加速流體流從其通過。
7. 根據權利要求4所述的裝置，其中，所述防濺板的后表面和通常拋物線狀的流動表面在所述防賊板和所述通常拋物線狀流動表面之間的空間中不包括平直表面。
8. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述通常拋物線狀流動表面包括多個臺階式表面，所述臺階式表面關于所述旋杯的中心軸具有可變角度。
9. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述通常拋物線狀流動表面包括通過拋物線曲線圍繞所述旋杯的中心軸的旋轉所限定的表面。
10. 根據權利要求1所述的裝置，包括在所述旋杯的通常拋物線狀流動表面和外邊緣之間的翻轉邊緣，其中，所述翻轉邊緣關于所述通常拋物線狀表面具有不連續(xù)的角度。
11. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述通常拋物線狀流動表面包括比通常圓錐形流動表面更大的表面積。
12. 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述通常拋物線狀流動表面構造用于加速其上的流體流動速率。
全文摘要
一種旋轉霧化器噴涂裝置(202)，在一些實施例中，具有旋杯(206)，所述旋杯(206)具有通常拋物線狀流動表面(210)。該通常拋物線狀流動表面(210)提供用于涂料流體脫水的附加表面積，由此與傳統(tǒng)的旋杯相比較，例如通過提供更高的濕固體含量的能力來改進顏色匹配。另外，涂料流體沿通常拋物線狀流動表面加速，使得流體以比在傳統(tǒng)旋杯中更大的速度離開旋杯。而且，在一些實施例中，與旋杯相鄰布置的防濺板(212)設計成使流體加速通過所述防濺板和所述通常拋物線狀流動表面之間的環(huán)形區(qū)域。該加速可顯著減少或消除流體和/或微粒物質可能陷入其中的低壓空洞，使得與傳統(tǒng)的旋杯相比較涂料流體均勻涂敷并且旋杯更有效清洗。
文檔編號B05B12/08GK101678374SQ200880019863
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權日2007年7月3日
發(fā)明者戴維·M.·塞茨, 羅杰·T.·錫奧茲 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司