專利名稱：靜電噴涂設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及為個人使用而設計的一種便攜式靜電噴涂設備。更特別的是，本發(fā)明重點提供了對電子線路和機械設計的改進，這將減少/消除電擊的可能性，從而提高了設備相對于用戶的安全性。
背景技術：
在美國專利4,549,243中，Owen描述了一種噴涂設備，這種設備可以手持，可應用于諸如繪圖等需要精確控制的噴涂工作(第1欄，115-9)。Owen在描述使用時脈沖之間維持所需的噴嘴電梯度所需的高壓電路具有足夠的電容時，承認存儲電容既有利，也帶來風險，但另一方面，它應該具有低的存儲能量，優(yōu)選地小于10mJ，這樣一來，對于用戶不會出現(xiàn)安全風險，例如用戶偶然接觸噴嘴，或者噴嘴接觸接地表面(第5欄，1152-59)。此外，Owen描述了火花放電的發(fā)生情況，并提供了減少此類放電的解決方案，“...當所用的高電壓噴嘴接近接地表面時，從噴嘴到接地表面可能發(fā)生火花放電而不再噴涂；優(yōu)選的選擇噴嘴場強使發(fā)生火花放電時噴嘴離接地表面的最大距離小于5mm”(第6欄，1114-20)。盡管Owen意識到與設備存儲電容有關的危險，但是他沒能提供一種消除所述電容的方法，而是選擇嘗試環(huán)繞其進行設計。環(huán)繞內(nèi)部電容進行設計的方法，限制在10mJ或更小，這種方法限制了電路中電容器的尺寸/數(shù)量，同時也反過來限制了電路穩(wěn)定輸出高電壓的能力。此外，Owen的限制火花放電發(fā)生距離的電梯度設計對于用戶來說不可行，因為在操作設備時或者在設備中存儲電荷消耗后不久時，用戶非常可能與噴嘴區(qū)域直接接觸(即距離小于5mm)。
在美國專利5,222,664中，Noakes提供了一種靜電噴涂設備，它可以通過雙極輸出頻率小于或等于10Hz的高壓電路消除電擊。Noakes描述的系統(tǒng)使用交變極性電源提供高電壓。例如，Noakes承認，在使用完全手握式的直流靜電噴涂設備時(并且除了通過操作者外，不存在其它接地路徑)，如果操作者與地面完全絕緣或變得完全絕緣(例如，站在人造纖維地毯上或者穿上絕緣材料鞋底的鞋子)，噴涂過程中，電荷將聚集在操作者身上，如果操作者隨后接觸了接地導線，他/她將受到電擊(第1欄，1146-56)。Owen通過選擇合適的頻率(高壓電源在相反極性中轉換)提供了解決這種問題的解決方案，有可能消除對操作者的電擊或者至少把電擊降低到這樣的水平由操作者的偶然引起的意外事件的風險減小(第2欄，1126-30)。然而，Noakes提出的解決方案提供了有關交變極性電源轉換頻率的詳細說明，作為通過減少促成用戶積聚電荷然后以電擊的形式釋放電荷電壓的方法。這種方案在某些情況下可行，但是它并不適用于使用單極輸出整流器產(chǎn)生高壓電源的靜電噴涂設備。
在美國專利5,337,963中，Noakes提供了一種用于液體噴涂的靜電噴涂設備，特別是用該設備把液體噴向周圍。Noakes提出的設備一方面是當噴射筒在間隔適當?shù)奈恢蒙喜⑴c發(fā)電機的高壓輸出端相連時，電壓通過管路精密小孔的液柱傳輸產(chǎn)品，并將根據(jù)液體抗阻系數(shù)和管路小孔的橫截面與長度尺寸提供高阻電路(從而消除電擊，否則接觸管嘴將遭受電擊)(第10欄，1122-30)。這種設計，雖然提供了一些消除電擊的方法，但對于用戶并不可行，因為它忽略了一點，即裝料位置和卸料點之間的液柱不會永遠充滿產(chǎn)品，因而不會永遠提供高阻電路。這種情況下用戶很可能遭受來自此類設備的電擊。
發(fā)明概述所配置的靜電噴涂設備采取靜電式充電并把產(chǎn)品從給料處輸送至分散點。靜電噴涂設備有一個經(jīng)配置用以容納產(chǎn)品的存儲器和一個分散產(chǎn)品的噴嘴。噴嘴設置在分散點上，且有一個出口。通道設置在所述容器和所述噴嘴之間，允許對通道中移動的產(chǎn)品充靜電。采用一種正電移動機構將產(chǎn)品從存儲器向噴嘴移動。電源提供電能。也使用高壓電源、高壓觸點和高壓電極。部分設置在存儲器和噴嘴之間的高壓電極用來為通道在充電位置的產(chǎn)品充靜電。充電位置與噴嘴出口孔之間的距離由以下關系決定Vo/d＜100,000，其中Vo＝所述高壓電源的輸出電壓，d＝充電位置與所述噴嘴出口孔的直線距離。當把一次性噴射筒從設備上取下時，可移動的電極罩用來充分遮蓋高壓觸點。當把一次性噴射筒從設備上取下時，高壓電極可能下凹；當一次性噴射筒被插進設備時，高壓電極重新露出。
附圖概述雖然本說明書特別指出和明確地聲明了本發(fā)明的保護范圍，據(jù)信閱讀附圖及隨附的下列材料能更好地理解此發(fā)明，附圖包括

圖1是手握式的獨立靜電噴涂設備的等比例分解視圖，該設備帶有一次性噴射筒；圖2是圖1中設備的等比例裝配視圖；圖3是圖1中一次性噴射筒的等比例分解視圖；圖4是圖1中設備出口部分的剖面視圖；圖5是本發(fā)明的一個實施方案中的靜電噴涂設備電路示意圖；圖6是本發(fā)明的另一個實施方案中的靜電噴涂設備的部分電路示意圖；圖7是本發(fā)明的另一個實施方案中的靜電噴涂設備的部分電路示意圖；圖8是本發(fā)明的另一個實施方案中的靜電噴涂設備的部分電路示意圖9是本發(fā)明的另一個實施方案中的靜電噴涂設備的部分電路示意圖；圖10是圖1中可插套管和附件的立體分解視圖。
優(yōu)選實施方案詳述圖1和2顯示了帶有一次性噴射筒200的手握式獨立型靜電噴涂設備5。一次性噴射筒200可以裝填不同的產(chǎn)品，包括但不限于化妝品、護膚霜和潤膚液。一次性噴射筒200中的產(chǎn)品可以正電移動(見下文)，并且通過變速箱/電動機組件10提供動力。變速箱/電動機組件10可以安裝在左邊或第一個外殼30上。變速箱/電動機組件10可以通過機械方式、粘附方式或者其它任何適當方法安裝到位。變速箱/電動機組件10優(yōu)選包括與變速箱10b連接的精密電動機10a。電源20為設備提供動力。適用的電源2 0的實施例包括但不限于兩節(jié)“AAA”型電池。電源20通過控制電路60、高壓電源40和與一次性噴射筒200連接的高壓觸點50為設備提供動力。高壓電源40由控制電路60(見下文)提供動力并受其控制。通電開關80允許用戶中斷電源20和控制電路60之間的連接。設計通電開關80是為僅當其位于“開”或閉合位置時，才能向電路的其它部分提供電壓。使用開關70允許使用者選擇性地啟動電動機10a，從而啟動產(chǎn)品輸送和噴涂。變速箱/電動機組件10有一個固定在變速箱10b軸(圖1與圖2中未顯示，請參閱圖3)上的驅(qū)動器90，例如可使用定位螺釘固定(未顯示)。驅(qū)動器90具有多個例如3個突出的齒，它能夠和傳動機構240后面的凹槽嚙合。
現(xiàn)在來看圖4，本發(fā)明的首要方面是定義充電位置310(例如，一次性噴射筒200的開放室中一個點也可指靠近高壓電極210的一個點)與噴嘴出口孔280(例如，噴涂出口設備5中的一個點)之間的火花隙300。為了將用戶遭受觸摸放電的電擊風險減至最小，基本的一點是使充電位置310和噴嘴出口孔280之間的距離最大化。據(jù)信，目前的技術還無法確保使電擊風險最小化。
充電位置310和噴嘴出口孔280之間的優(yōu)選距離由以下關系決定
Vo/d＜100,000其中Vo＝高壓電源40的輸出電壓(v)d＝火花隙300[即充電位置310和噴嘴出口孔280之間的直線距離(英寸)]如所示，優(yōu)選的是將系數(shù)(Vo/d)限制在39,370V/cm(100,000V/in)，更優(yōu)選是限制在小于27,559V/cm(70,000V/in)，最優(yōu)選限制在小于19,685V/cm(50,000V/in)。盡管不限制于此，但優(yōu)選的“Vo”范圍為10,000V至20,000，同時“d”范圍為0.3cm至1.3cm(0.1in至0.5in)。只要能維持上述系數(shù)，本領域的技術人員可以把“Vo”和“d”值置于這些范圍之外。
在本發(fā)明的第一個實施方案中，如圖3和4示例，一次性噴射筒200擁有一個導電屏蔽層210，它基本環(huán)繞產(chǎn)品容器220的外周，導電屏蔽層210可以由導電塑料[例如含10％碳纖維的丙烯腈—丁二烯—丙乙烯(ABS)]、金屬(例如，鋁)或其它任何合適的材料構成。導電屏蔽210層可以成為噴射筒絕緣體260的一部分，例如通過整合注入或雙注入成型或其他制造技術。也即導電屏蔽層210可以單獨成形，然后使用任何適用技術(包括但不限于強力裝配)與噴射筒絕緣體260連接。驅(qū)動機構240位于一次性噴射筒200的非放電端。驅(qū)動機構240可能有內(nèi)螺紋(未顯示)通過螺紋軸250的一端和彈簧撐圈245接入產(chǎn)品存儲器220的一個開放端。螺紋軸250的另一端可以有往返運動的活塞230。因而螺紋軸250可以將活塞230和驅(qū)動機構240連接起來，這樣活塞230可以隨著變速箱/電動機組件10附近驅(qū)動機構240的轉動而沿產(chǎn)品存儲器220的內(nèi)表面向噴嘴270滑動。因此通過活塞230的運動，能夠更換產(chǎn)品存儲器220的產(chǎn)品。
當火花隙300內(nèi)沒有產(chǎn)品時，用戶很可能遭受觸摸放電電擊。例如當用戶第一次使用一次性噴射筒200時(也即第一次使用產(chǎn)品時，火花隙300填滿產(chǎn)品之前)，這種情況可能發(fā)生。在這種情況下，當諸如操作者手指等接地物體極其接近噴嘴出口孔280，上面提到的關系應該為最優(yōu)化(也即最小化系數(shù)值)以防止超過空氣的擊穿電壓。
對于導電流體，當產(chǎn)品填滿火花隙300時，用戶很可能遭受觸摸放電電擊。例如，用戶已完全分散一次性噴射筒200中的產(chǎn)品，并且產(chǎn)品通路充滿時，在這種情況下，上述關系可能需要設置系數(shù)值以使其小于100,000，以防止電擊發(fā)生。實際減少的系數(shù)值將取決于導電流體的傳導率(也即較高傳導率的液體需要較低的系數(shù)值)。
本領域的技術人員也要認識到以下情況上述提到的關系值必須同時與維持噴嘴出口孔280一定的電壓相平衡。也就是說，對于流體充電發(fā)生在離噴嘴較遠地方(例如，充電位置310)的靜電噴涂設備，理想情況是流體充電發(fā)生在離上述噴嘴出口孔280最遠的地方，這可以提供最高的安全程度。然而，確實有一定距離，當超過所述距離充電時，所述充電位置310和所述噴嘴出口280之間流體體積內(nèi)電壓降足夠大可以影響噴射形成。當噴嘴出口孔280的電壓低于形成最佳噴射所需電壓時，噴射形成將受影響。因而，必須使此距離最優(yōu)化以避免明顯影響噴射質(zhì)量。
本發(fā)明的另一方面，如圖1和10所示，添加了可移動的電極罩400。從設備5上取下一次性噴射筒200時，電極罩400用來充分遮蓋高壓觸點50。電極罩400可以與插入套管110連接。插入套管110內(nèi)可以放置一次性噴射筒200。電極罩400可以與滑動通道410活動性連接。偏置彈簧420是這樣安置的當插入套管110內(nèi)沒有一次性噴射筒200時，偏置彈簧420把電極罩400滑動到正常關閉位置罩住高壓觸點50。當一次性噴射筒200置于插入套管110內(nèi)時，滑動通道內(nèi)的電極罩400滑回滑動通道410內(nèi)的原位，暴露高壓觸點50，這樣一來它便可與位于一次性噴射筒200上的導電屏蔽層210連接。電極罩400能充分絕緣，以防止高壓觸點50通過電極罩400向用戶放電。
電極保護的另一個實施方案可能是高壓電極在設備中的定位形式，即當取下噴射筒時，所述高壓電極下凹，并且僅當正確安裝噴射筒時(未顯示)，才與噴射筒電極正確接觸。
圖5為一種靜電噴涂設備的實施方案的電原理圖。所示的電源510可以是電池或本領域內(nèi)已知的其他電源。例如，電源可以是一節(jié)或多節(jié)用戶可更換電池(如兩節(jié)標準“AAA”電池)。換句話說，電源也可以是用戶充電電池、無須用戶維修的充電電源組或外部電源(也即“線路”電源)。至少在一種電路排列中，通過電源開關520能夠?qū)㈦娫?10和電路其他部分隔離開。電源開關520能延長自主式電源510(例如電池)的使用壽命。電源開關520也可以增加線性電源的安全系數(shù)，方法是僅當電源開關520關閉時，才向電路的其它部分提供電流。在一個實施方案中，電源開關520可以充當維持裝置觸發(fā)前設置的轉換開關。當開關520旋到“開”的位置，電流供應給DC/DC轉換器530。
DC/DC轉換器530從電源510接收輸入電壓，例如兩節(jié)常規(guī)“AAA”型電池提供3.0伏的額定電壓，并將它轉換為較高的電壓信號(如5.0伏電壓)。例如DC/DC轉換器530可以是線性技術公司(Linear TechnologyCorporation)的3至5V直流轉換器(零件編號LT1317BCMS8-TR)。DC/DC轉換器530也可以用來給指示器540發(fā)送信號，該信號可以是來自電源10的電源信號的一部分或輸出信號的一部分，例如5.0伏電壓。例如，指示器540可以是可見電磁(EM)光譜的橙色范圍內(nèi)發(fā)光的LED。如圖5所示，只有當電源開關520在“開”的位置并且DC/DC轉換器530供給指示器540足夠的電壓，指示器540才可發(fā)出可見光。用戶控制的操作開關545能壓下或旋到“開”的位置，這取決于所使用開關的類型，從而完善電源電路并為穩(wěn)壓器550提供電源。必要時穩(wěn)壓器550能夠控制電動機560的輸入電壓。從穩(wěn)壓器輸出的額定電壓為約3.3伏。穩(wěn)壓器550也可以將信號送到高壓開關570。例如高壓開關570可能是晶體管或二極管元件(如NEC公司，零件編號為2SA812的晶體管)。
高壓開關570依據(jù)來自穩(wěn)壓器550的信號，向其余的高壓產(chǎn)生電路供電。高壓開關570將信號發(fā)送給高壓控制塊580和信號發(fā)生器(例如方波發(fā)生器590)。高壓控制塊580將來自儲能電容器610和限流器670的信號與內(nèi)部設定的基準電壓相比較。根據(jù)來自儲能電容器110和/或限流器670的反饋信號的值，高壓控制塊580將發(fā)送給DC/DC轉換器600一個“開”或“關”信號。例如，高壓控制塊580可以是運算放大器(如東芝公司，零件編號為TC75W57FU)。
DC/DC轉換器600將較低的輸入電壓轉換為較高的輸出電壓。例如DC/DC轉換器600能將大約5.0伏的額定輸入電壓轉換為約25.0伏的較高額定輸出電壓。DC/DC轉換器600的輸出為儲能電容器610充電。儲能電容器610為高壓變壓器620的初級線圈提供輸入電壓。DC/DC轉換器600的高壓輸出的頻率由反饋回路控制(這一點以后將詳細描述)，以此來保證高壓變壓器620從儲能電容器610得到完全恒定的電源(例如大約25.0伏的電壓)。例如，DC/DC轉換器600可以是，，東芝公司生產(chǎn)的DC/DC轉換器(如零件號編為TC75W57FU)。高壓開關570也可以向方波發(fā)生器590發(fā)送“開”信號，也可連接到高壓變壓器620的初級線圈。這將通過高壓變壓器620的初級線圈產(chǎn)生一個大約25.0伏的峰-峰值交流脈沖。例如，該方波發(fā)生器590可以是，東芝公司生產(chǎn)的功率放大器(如零件編號為TC75W57FU)。例如，高壓變壓器620的轉換比率可以是，大約100∶1，那么在初級線圈大約25.0伏的電壓輸入將從次級線圈產(chǎn)生大約2.5KV(2500伏特)的輸出電壓。然后高壓變壓器620的輸出電壓可供給電壓倍增器630。
電壓倍增器630調(diào)整來自高壓變壓器620的輸出信號并將它放大以提供更高的直流輸出電壓。例如，如果高壓變壓器620的輸出電壓大約是交流2.5KV，該電壓倍增器630能夠調(diào)整該信號并將其放大來提供更高的直流輸出電壓(例如14.0KV的直流輸出電壓)。在一個實施方案中，電壓倍增器630可以是六級Cockroft-Walton二極管供給泵。一級Cockroft-Walton二極管供給泵通常被定義為電路內(nèi)一個電容器和一個二極管的組合。本領域的技術人員知道電壓倍增器所需要的級數(shù)是輸入交流電壓源大小的函數(shù)且取決于所需的輸出電壓。在一個實施方案中，高壓變壓器620和電壓倍增器630能夠封入密封材料中，例如硅密封劑[如來自Shin-Etsu化學有限公司的硅密封材料零件編號KE1204(A.B)TLV]。通過將高壓變壓器620和電壓倍增器630封裝入密封材料中，可以減少這些高壓元件的電泄漏和電暈放電從而提高它們的效率。
限流電阻器640位于高壓倍增器630的輸出和高壓電極650之間。限流電阻器640用來限制高壓倍增器630向高壓電極650提供的輸出電流。例如，在特定實施方案中，限流電阻器640可以是大約20兆歐。然而本領域的技術人員公認如果要求較高的輸出電流，那么電阻較低的限流電阻器比較理想。相反，如果要求較低的輸出電流，那么電阻較高的限流電阻器比較理想。高壓電極650可由適當?shù)慕饘倩驅(qū)щ娝芰蟍例如填充10％碳纖維的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)]制成。分壓電阻器660也能夠如圖5所示進行連接(后面將詳細說明)。限流器670也可連接到高壓倍增器630的輸出電路。
接地觸點680也能夠用來建立靜電噴涂設備和使用者之間的公共接地，以減少使用者遭受電擊的危險。此外在人身安全方面，接地觸點680也能夠防止帶電微粒在使用者皮膚上積聚。接地觸點680能夠集成到操作開關545和/或充分地接近操作開關545，使得用戶在同時將它們接地到該設備之前不能為電動機560和高壓電源電路供電。例如操作開關545可由金屬制造和/或接地觸點可以是導電觸點或者接地電極能夠位于操作開關545附近。
本發(fā)明的另一方面是使靜電噴涂設備減少了后噴射。后噴射就是切斷高壓電源供電后的瞬間，靜電噴涂設備繼續(xù)噴涂產(chǎn)品。集成高壓電源的靜電噴涂設備使用電容器-二極管階梯來升高主高壓變壓器的輸出電壓。一種合適的電容器-二極管階梯是Cockroft-Walton類型二極管供給泵。在靜電噴涂電路中也使用電容器來提高高壓輸出的質(zhì)量、減少變動和噪聲。使用者關閉設備后，電容器成為儲電元件并存儲高壓電荷，直至通過如電暈泄漏到空氣中或電火花向較低電勢點放電(例如電擊使用者)等消散。此存儲電荷能夠繼續(xù)為高壓電極650供電，并可能在產(chǎn)品和附近的表面之間造成足夠的電勢差，這使得關閉高壓電源后直至電容器的電荷完全消耗前產(chǎn)品繼續(xù)噴涂。
后噴射狀況很討厭，因為在使用者關閉設備后仍然繼續(xù)噴涂會由于荷質(zhì)比顯著變化而造成噴涂質(zhì)量不穩(wěn)定。因為沒有穩(wěn)定高壓使噴涂產(chǎn)品完全霧化，因而所要求的荷質(zhì)比不能維持。當電荷消耗造成后噴射時，儲存在設備內(nèi)部的電荷能夠在一段時間內(nèi)部分霧化產(chǎn)品。因為用于霧化產(chǎn)品的電壓不恒定，將產(chǎn)生不同的噴涂荷質(zhì)比從而導致產(chǎn)品噴涂質(zhì)量不同。此外，后噴射情況可能在意外的時間和/或地點發(fā)生，例如在使用者已將設備放入包里或存儲盒后繼續(xù)噴涂。這會造成意外和令人討厭的臟亂。
關閉高壓電源的電源后，通過使電容元件快速放電能夠減少或消除后噴射。在本發(fā)明的第一個實施方案中，高壓電阻器(例如圖5所示的分壓電阻器660)可以連接到高壓輸出電極650和設備內(nèi)較低的電勢點之間。分壓電阻器660為設備提供所存儲的過多能量(例如儲存在電壓倍增器630內(nèi)電容器的能量)耗散的通道，在使用者完成噴涂操作后相對較短的時間內(nèi)消耗電能，從而減少了后噴射的發(fā)生。應該選擇電阻足夠大的分壓電阻器660，從而分壓電阻器660的阻抗和輸出限流電阻器及噴涂負載相比明顯較高，以使之在正常使用期間不會明顯影響噴涂質(zhì)量或高壓發(fā)生器的輸出。如果分壓電阻器660的值太低，分壓電阻器660將提供比噴涂操作提供的電阻較小的路徑。在這種情況下分壓電阻器660在正常噴涂操作時將消耗多于要求的電流。如果正常噴涂操作時流過分壓電阻器660的電流過高，那么用于霧化產(chǎn)品和為產(chǎn)品充電的電流將不足。該分壓電阻器能進一步縮短便攜式電源如電池的壽命。但是分壓電阻器660應該具有足夠小的電阻，以便儲存的能量可以在相對較短的時間內(nèi)耗散。通過使用所述電容值與分壓電阻器660阻值的乘積確定RC時間常數(shù)值，可以估計儲存的能量耗散所需時間。關系如下τA＝CD×RB其中τA＝消耗噴涂設備儲能電容器中大約63％能量所需要的時間(秒)
CD＝設備電容(F)RB＝分壓電阻器電阻值(Ω)該RC時間常數(shù)，τA代表了消耗儲能設備大約63％電荷所需要的大概時間。CD項代表了在高壓電源電路內(nèi)部常規(guī)電容和產(chǎn)品存儲器電容及設備內(nèi)部其他雜散電容的總和，因此該關系式只采用了常規(guī)電路的電容，可以理解為實際τA代表的時間內(nèi)可消耗大于63％的儲存電荷。
在一些情況下，τA內(nèi)消耗的電荷足可以將設備內(nèi)的電荷減少到減少或消除后噴射的點。但是某些情況下時間τA可能不足以消耗電荷以減少或完全消除后噴射。在這些情況下，設計者可能希望消耗設備內(nèi)儲存的全部電荷。在這些情況下，可以認為下列關系式估算的時間τB將確保使所有儲存的電荷完全消散。關系如下τB＝5×τA＝5×CD×RB其中τA＝消耗噴涂設備所存儲全部電荷的時間(秒)CD＝設備電容(F)RB＝分壓電阻器電阻值(Ω)典型的分壓電阻器的一個適當范圍為約1MΩ至約100GΩ，另一個合適的范圍為約500MΩ至約50GΩ，還有一個合適的范圍為約1GΩ至約20GΩ。例如在一個實施方案中，在少于約60秒的時間內(nèi)完全地消耗儲存的電荷可能令人滿意，優(yōu)選時間少于約30秒，最優(yōu)選時間少于約5秒。舉實例說明，如果希望在約5秒或更少時間內(nèi)耗散約500pF電容的靜電噴涂設備的至少約63％的儲存電荷(設備的電容可以按照將高壓電源電路內(nèi)電容和產(chǎn)品存儲器電容及設備零散電容的總和估算)，這將要求分壓電阻器的電阻不大干10GΩ。
RB＝5.0秒/500pF＝10GΩ
取決于電容的分布(在電壓倍增器630內(nèi)，產(chǎn)品儲存器電容和其他的分散電容)，10GΩ的電阻器，雖然消散至少63％的儲能電容，但在實際中可能不能夠總是消除后噴射情況。因此，為了保證設備電容在相同的5秒間隔內(nèi)100％地耗盡，分壓電阻器的電容必須不大于2GΩ。
RB＝(5.0Sec/500pF)/5＝2G例如在至少一個實施方案中，分壓電阻器660可以是具有約10GΩ的高壓電阻器，例如NihonHydrajinn公司的高壓電阻器(零件號LM20S-M10G)。
本發(fā)明的另一個實施方案如圖6所示，可配機械開關690來降低后噴射效應。該高壓機械開關690的功能和分壓電阻器660相似，不同的是正常噴涂操作時此高壓機械開關690不是一個有源電路元件。相反，該機械開關這樣布置，在正常噴涂期間，開關在打開位置并不吸收任何電流。但是當使用者希望停止噴涂操作并給設備斷電時，高壓機械開關690從打開位置切換到關閉位置，因而輸出電極和設備電路的直接接地端之間存在一條導電路徑，因而使設備內(nèi)儲存的所有電荷幾乎在瞬間釋放。設計高壓機械開關690的一個優(yōu)點是接地的導電通道不需要包括電阻器并允許較快的放電速率。此外，只有當設備斷電時(即在關閉的位置)該導電通道才可用，并且它不會因消耗來自高壓電極650的能量而干擾正常的噴涂操作，另外它不需要高壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生額外的電能以補償分壓電阻器660有關的能量損失。
然而，在圖7所示另一個實施方案中包括一個高壓電開關700，例如晶體管，來代替圖5中的分壓電阻器660。在正常噴涂期間，該開關在打開位置因而通向電路低電勢點的導電通道不起作用。但是操作者一旦切斷設備電源，該開關就會閉合而使通向電路低電勢點的導電通道可以用來泄漏設備中儲存的電荷。此外高壓電開關700能提供比分壓電阻器660低的電阻，這樣可以較迅速地釋放儲存在設備中的電荷。此外高壓電開關700提供的導電通道只有當設備斷電時(即在關閉的位置)才可用，并且它不會因為消耗來自高壓電極650的能量而干涉正常的噴涂操作，另外它不需要高壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生額外的能量以補償與分壓電阻器660有關的能量損失。
本領域技術人員認為圖6或圖7所示的任一配置也可以包括一個分壓電阻器660，如圖8所示。在一些情況下可能希望控制儲能電容器放電的速率。在這種情況下，分壓電阻器660能夠連接到高壓機械開關690或如圖8所示的高壓電開關700。此外本領域的技術人員也認為分壓電阻器和/或機械或電開關可以安排到其他的配置中。例如圖9顯示了一種可供選擇的配置，其中分壓電阻器660連接到電壓倍增器630和限流電阻器670及一個較低電勢點之間。
本發(fā)明的另一方面，如圖5所示，提供了限流控制電路以控制來自高壓電源的輸出電流。限流器570監(jiān)控電壓倍增器530第一級的輸出電流。限流器可以是運算放大器類的元件，例如，東芝公司生產(chǎn)的，零件編號為TC75W57FU。如圖所示，限流器監(jiān)控電壓倍增器630接地回路的電流。當輸出電流超出預定值(用運算放大器的基準電壓設置所述預定值)時，限流器670向高壓控制塊580發(fā)送過載信號。發(fā)送給高壓控制塊580的過載信號取代來自接地回路630的信號，并把來自DC/DC轉換器600的輸出從“開”換至“關”，因而能防止流經(jīng)電壓倍增器630的電流進一步增加。當反饋回路710的電流降至預定設置點以下，從限流器670發(fā)向高壓控制塊680的信號發(fā)生變化，因而允許高壓控制塊680重新監(jiān)控反饋回路710并向DC/DC轉換器600發(fā)送“開”信號。例如，在使用配有可調(diào)輸出電源的電路時，限流器670非常重要。如描述的那樣，高壓控制塊580用來監(jiān)控設備的輸出電壓，并且如果需要(例如，在高濕度環(huán)境中)時，可增加電壓倍增器630的輸出電流以維持高壓電極650所需電壓。如果沒有限流器670，在極端負載的情況(例如，高濕度)下，電壓倍增器630的輸出電流，會提高到一定的程度，這將增加觸摸放電電擊用戶的不安全性。
在證明和描述了本發(fā)明的具體優(yōu)選實施方案之后，本領域普通技術人員在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可對本文所述發(fā)明作進一步適當修改。說明中已提及幾個可能的修改或可供選擇的改進方法，其它修改或可供選擇的改進方法對于本領域技術人員來說是顯而易見的。例如，為了說明的目的，說明中討論了本發(fā)明的示例性實施方案，應該理解為所描述的組件將根據(jù)技術進步而不斷升級和改良。因此，應根據(jù)下列權利要求的條款考慮本發(fā)明的范圍，且對本發(fā)明的理解不應限于本說明書和附圖中所示和所述的詳細結構、操作或程序步驟。
引入?yún)⒖荚谙铝衅胀ㄞD讓、同時提交的美國專利申請中對相關的靜電噴涂設備和噴射筒作了描述，在此引入以供參考“靜電噴涂設備”，被指定的律師檔案號為8394。
“靜電噴涂設備”，被指定的律師檔案號為8395。
“靜電噴涂設備用的一次性噴射筒”，被指定的律師檔案號為8397。
權利要求
1.一種靜電噴涂設備，所述設備經(jīng)配置和設置用以使產(chǎn)品帶有靜電并將產(chǎn)品從給料處輸送至分散點，所述設備特征在于包括存儲器，所述存儲器經(jīng)配置用以容納產(chǎn)品供應；噴嘴，用以分散產(chǎn)品，所述噴嘴設置在分散點；所述噴嘴有一個出口；通道，所述通道設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，其中所述通道允許對在所述通道中移動的所述產(chǎn)品充靜電；機構，所述機構把產(chǎn)品從所述存儲器移向所述噴嘴；電源，用于供電；高壓電源，所述高壓電源與所述電源電連接；高壓觸點，所述高壓觸點與所述高壓電源電連接；和高壓電極，所述高壓電極與所述高壓電源電連接，所述高壓電極的一部分設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，所述高壓電極在所述通道內(nèi)的充電位置對產(chǎn)品進行靜電式充電；其中充電位置與所述噴嘴出口之間的距離由以下關系決定Vo/d＜100,000其中Vo＝所述高壓電源的輸出電壓d＝充電位置與所述噴嘴出口之間的直線距離。
2.如權利要求1所述的靜電噴涂設備，其中關系式Vo/d優(yōu)選小于70,000。
3.如權利要求1所述的靜電噴涂設備，其中關系式Vo/d更優(yōu)選小于50,000。
4.如權利要求1所述的靜電噴涂設備，其中“Vo”優(yōu)選在10,000伏特至20,000伏特范圍內(nèi)。
5.如權利要求1所述的靜電噴涂設備，其中“d”優(yōu)選在0.1英寸至0.5英寸范圍內(nèi)。
6.一種靜電噴涂設備，所述設備經(jīng)配置和設置用以使產(chǎn)品帶有靜電并將產(chǎn)品從給料處輸送至分散點，所述設備特征在于包括存儲器，所述存儲器被配置用以容納產(chǎn)品供應；噴嘴，用以分散產(chǎn)品，所述噴嘴設置在分散點；所述噴嘴有一個出口；通道，所述通道設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，其中所述通道允許對在所述通道中移動的所述產(chǎn)品充靜電；機構，所述機構把產(chǎn)品從所述存儲器移向所述噴嘴；電源，用于供電；高壓電源，所述高壓電源與所述電源電連接；高壓觸點，所述高壓觸點與所述高壓電源電連接；和高壓電極，所述高壓電極與所述高壓電源電連接，所述高壓電極的一部分設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，所述高壓電極在所述通道內(nèi)的充電位置對產(chǎn)品進行靜電式充電，和可移動電極罩，當從所述設備上取下一次性噴射筒時，所述電極罩完全罩住所述高壓觸點。
7.如權利要求6所述的靜電噴涂設備，其中所述電極罩與插入套管連接并可在其內(nèi)移動。
8.如權利要求7所述的靜電噴涂設備，其中當從所述設備取下所述一次性噴射筒時，至少一個偏置彈簧用于將所述電極罩定位在關閉位置。
9.一種靜電噴涂設備，所述設備經(jīng)配置和設置用以使產(chǎn)品帶有靜電并將產(chǎn)品從給料處輸送至分散點，所述設備特征在于包括存儲器，所述存儲器經(jīng)配置用以容納產(chǎn)品供應；噴嘴，用以分散產(chǎn)品，所述噴嘴設置在分散點；所述噴嘴有一個出口；通道，所述通道設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，其中所述通道允許對在所述通道中移動的所述產(chǎn)品充靜電；機構，所述機構把產(chǎn)品從所述存儲器移向所述噴嘴；電源，用于供電；高壓電源，所述高壓電源與所述電源電連接；高壓觸點，所述高壓觸點與所述高壓電源電連接；和高壓電極，所述高壓電極與所述高壓電源電連接，所述高壓電極的一部分設置在所述存儲器和所述噴嘴之間，所述高壓電極在所述通道內(nèi)的充電位置對產(chǎn)品進行靜電式充電；其中，當從所述設備上取下所述一次性噴射筒時，所述高壓電極下凹；當所述一次性噴射筒插進所述設備時，所述高壓電極重新露出。
全文摘要
靜電噴涂設備(5)經(jīng)配置用以對產(chǎn)品進行靜電式充電，并把產(chǎn)品從給料處輸送至分散點。靜電噴涂設備(5)有一個容納產(chǎn)品的存儲器和一個分散產(chǎn)品的噴嘴。噴嘴設置在分散點上。噴嘴有一個出口。容器和噴嘴之間設置有一條通道，允許對通道中移動的產(chǎn)品進行靜電式充電。一種正電移動機構把產(chǎn)品從存儲器向噴嘴移動。電源(20)提供電能。還配置有高壓電源(42)、高壓觸點和高壓電極。設置在容器和噴嘴之間的一部分高壓電極用來在通道中充電位置對產(chǎn)品進行充電。充電位置與所述噴嘴出口孔的距離由以下關系決定V。/d＜100,000，其中V
文檔編號B05B5/16GK1484549SQ02803549
公開日2004年3月24日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權日2001年1月12日
發(fā)明者布萊恩·邁克爾·凱德魯伯斯基, 戴維·愛德華·威爾森, 杰弗里·基思·萊普拉, 渡広瀬, 義弘脇山, 武志青山, 健也盛, 義人駒田, 執(zhí)住吉, 約瑟夫·邁克爾·克魯勒, 基思 萊普拉, 邁克爾 克魯勒, 山, 布萊恩 邁克爾 凱德魯伯斯基, 愛德華 威爾森, 田 申請人:寶潔公司