屏蔽电极 【技术领域】
本发明涉及静电辅助雾化以及用带电微粒进行物品涂覆。在本文中公开了一些种类的涂覆材料施放器。但是，应该相信，它也能够用在更广范围的涂覆层施放应用中。
背景技术
如在本申请中所采用的，诸如“电导通的”和“非电绝缘的”的术语都指的是一个宽范围的导电性，这种导电性在电气上的导通性优于以“非电导通的”和“电绝缘的”来形容的材料。诸如“前”、“后”、“顶”、“底”等术语，仅仅是为了便于对本发明进行说明和理解而使用的，并无意进行限制、也不应当被看作是用于进行限制。
众所周知，已经有各种类型的自动的和手持的涂覆材料施放装置。例如，美国专利3,169,882；3,169,883；4,002,777；以及4,285,446中所述的喷枪。还有Ransburg式的REA 3、REA 4、REA70、REA90、REM以及M-90型喷枪，它们都可从俄亥俄州Toledo市Phillips大街320号邮编43612-1493地ITW Ransburg公司获得。这个列表并不意在表示已经对现有技术中的所有材料进行了彻底的检索，也不表示所列的物品是可以授予专利的材料。也不应推断出类似的表达。
各个国家的好几家测试公司都已发布了用于测试静电辅助涂覆材料雾化的标准以及施放设备的标准。这种标准的一例是由厂商研究交流协会(Factory Mutual Research Corporation)发布的静电表面加工设备许可标准，分类号7260(FM标准)。
该FM标准包括一些协议，用于测试手动设备(例如，手持的涂覆雾化和施放枪—FM标准第5章)以及自动设备(例如安装在机器人手臂上的喷雾器—FM标准第6章)。在这两种情况下的测试中，使用直径为一英寸(约2.5cm)的接地金属球对处于工作电压下的设备进行探测。该测试在丙烷气的爆炸性气体环境中进行。发生爆炸则测试失败。要获得FM许可，在其它条件之外，设备还必须通过这一测试。FM标准已经引起了对静电涂覆系统进行的相当可观的研究和改进。
【发明内容】
根据本发明的一个方面，涂覆材料施放装置包括：输出口，涂覆材料通过输出口施放；以及从施放装置伸出的电极，该电极邻近输出口，用于将电荷传递给通过输出口施放的涂覆材料。涂覆材料施放装置还包括屏蔽件，用于屏蔽该电极的一部分，该被屏蔽的部分邻近电极与施放装置的连接位置。
示例性地，根据本发明的这个方面，输出口包括一轴线。上述电极偏离该轴线。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，该电极包括金属的或其它非绝缘性材料的针状电极。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，屏蔽件包括绝缘材料制成的套管。该套管在第一端与施放装置相连。电极从该套管的远离第一端的第二端伸出。
根据本发明的另一方面，用于施放涂覆材料的方法包括：提供施放装置、在施放装置上提供输出口、以及通过输出口施放涂覆材料。在邻近输出口处提供电极，用于将电荷传递给通过输出口施放的涂覆材料。将电极的与施放装置相邻的一部分屏蔽。
示例性地，根据本发明的这个方面，提供输出口的步骤包括提供具有轴线的输出口。提供电极的步骤包括提供偏离该轴线的电极。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，提供电极的步骤包括提供金属的或其它非绝缘材料的针状电极。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，屏蔽电极的一部分的步骤包括提供绝缘材料制成的套管、将该套管在第一端处连接到施放装置、以及使电极能够从套管的远离第一端的第二端处伸出。
根据本发明的另外一个方面，涂覆材料施放系统包括：具有输出口的装置，涂覆材料通过该输出口施放；从施放装置伸出的电极，该电极与输出口相邻。电源连接到该电极。该电极将电荷传递给通过输出口施放的涂覆材料。提供屏蔽件，用于屏蔽电极的一部分，该被屏蔽的部分相邻于电极与施放装置的连接位置。
示例性地，根据本发明的这个方面，输出口包括一轴线。电极偏离该轴线。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，该电极包括金属的或其它非绝缘性材料的针状电极。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，屏蔽件包括绝缘材料制成的套管。该套管在第一端与施放装置相连。电极从该套管的远离第一端的第二端伸出。
示例性地，根据本发明的这个方面，电源包括较高电压的直流电压源。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，电源包括较低电压的直流电压源。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，电源包括较低电压的交流电压源。
根据本发明的另一个方面，用于施放涂覆材料的方法包括：提供具有输出口的装置，涂覆材料通过该输出口施放；提供电源；提供与输出口相邻的电极；将该电极连接到电源；将电荷传递给通过输出口施放的涂覆材料；以及屏蔽电极的一部分，该被屏蔽的部分相邻于电极与施放装置的连接位置。
示例性地，根据本发明的这个方面，提供输出口的步骤包括提供具有轴线的输出口。提供电极的步骤包括提供偏离该轴线的电极。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，提供电极的步骤包括提供金属或其它非绝缘材料的针状电极。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，屏蔽电极的一部分的步骤包括提供绝缘材料制成的套管。该方法还包括将该套管在第一端处连接到施放装置并使电极能够从套管的远离第一端的第二端处伸出。
示例性地，根据本发明的这个方面，提供电源的步骤包括提供较高电压的直流电压源。
此外，示例性地，根据本发明的这个方面，提供电源的步骤包括提供较低电压的直流电压源。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，提供电源的步骤包括提供较低电压的交流电压源。
根据本发明的另外一个方面，提供一种方法，用于制备涂覆材料施放装置以进行测试，在测试中，令一导体接近电极以促使在电极和导体之间产生放电。涂覆材料施放装置具有输出口，涂覆材料将通过该输出口从涂覆材料施放装置中施放。在邻近输出口处，电极从涂覆材料施放装置伸出。该方法包括：将绝缘材料制成的屏蔽件围绕电极放置，并在电极与导体之间形成电势差。
示例性地，根据本发明的这个方面，上述电极包括针状电极。将绝缘材料制成的屏蔽件围绕电极放置的步骤包括将绝缘材料制成的套管围绕电极放置并将套管的端部连接到施放装置。
还是示例性地，根据本发明的这个方面，将绝缘材料制成的套管围绕电极放置并将套管的端部连接到施放装置的步骤包括留下一个不屏蔽的区域，该区域远离电极与施放装置的连接位置。
【附图说明】
通过参考以下对本发明进行说明的说明书和附图，能够最佳地理解本发明。在附图中：
图1示出一种能够包含本发明的喷雾器的侧视图，还示意性地示出了包含该喷雾器的系统的其它部件；
图2示出图1所示系统的细节放大视图；
图3示出大致沿图2中3-3线截取的图1-2中所示细节的主视图；
图4示出大致沿图2中4-4线截取的图1-3中所示细节的后视图；以及
图5示出大致沿图4中5-5线截取的图1-4中所示细节的剖视图。
【具体实施方式】
参考图1，在典型的实施例中，涂覆材料施放装置(下文某些地方称为“喷枪”)22示意性地是一种通用型号，如Ransburg式的REA3、REA4、REA70、REA90、REM以及M-90型喷枪，它们都可从俄亥俄州Toledo市Phillips大街320号邮编43612-1493的ITW Ransburg公司获得。从供给源24将要雾化和施放的涂覆材料供给到位于喷枪22前部的由扳机30操控的阀门(未示出)。
操作喷枪22所需的其它配套装置包括，例如，来自一个或多个来源的：较高的(例如，-85KV)直流电压，较低的(例如，+或-12V或者+或-24V)交流或直流电压，较高压力的(例如，100p.s.i.)压缩空气，以及较低压力的(例如，20p.s.i.)压缩空气。图中示出了两个这样的供给源29和31。示意性地，供给源29为所需压力的压缩空气的供给源。示意性地，供给源31为较低交流电压的供给源，该交流电压供给到，例如，安装在喷枪22上的升压变压器和Cockcroft-Walton倍压电源(multiplier power supply)33。可将较低电压的直流电压供给到喷枪22，但必须将换流器结合到电源33中，以便将低直流电压转化为用于升压变压和倍压的交流电压。电源33的例子包括在REA-90、和REA-90L型喷枪中实施的系统，这些喷枪都可从俄亥俄州Toledo市Phillips大街320号邮编43612-1493的ITW Ransburg公司获得。也可以使用其它类型的电源。例如，已经有了喷枪内置的电源，包括压缩气体驱动的涡轮，该涡轮驱动发电机或交流发电机，在喷枪内置的直流发电机的例子中，将其输出直接供给到升压变压器和Cockcroft-Walton倍压器。在扳机30的控制下，将涂覆材料通过喷枪22的喷嘴34施放，液体在喷嘴处被雾化并施放。
电源33的输入通过喷枪22中的电路连接到安装在喷枪22前部的气孔36上的针状带电电极(下文中有时称“针电极”)40。气孔36容纳喷嘴34。从而在针电极40与附近的接地体之间建立电场，接地体例如，要用喷枪22中施放出的涂覆材料涂覆的接地物品42。从针电极40流出的电子将涂覆材料的雾化微粒充电，并使电场向下迁移到物品42，并沉积在物品42上，这些都是根据现有的原理。
在根据FM标准进行测试的过程中，在将高压静电电压供给到针电极40的同时，用接地的直径一英寸(约2.5cm)的球43对喷嘴34周围的区域进行探测。当球43移动时，例如，当从喷枪22后部朝着气孔36向前移动、并进入针电极40附近的区域时，在球43与针电极40之间的电晕放电会很明显。在没有包含以下所述的本发明的情况下，在如图所示地构造的现有技术的组件中，在针电极40的基部区域中，即，在针电极40从气孔36的前表面向前伸出处，将有明显的高能电晕放电。这种放电的端子将是球43以及针电极40基部的表面的很小的区域。在这样的现有技术中的高能放电通常足以引燃FM标准所规定的气体混合物中的丙烷。当然，这会导致不能通过FM标准。
然而，根据本发明，围绕针电极40提供绝缘材料制成的套管46，在某种程度上针对高能放电从针电极40的基部开始向着接地金属球43的方向屏蔽了针电极，在这样的测试过程中，金属球从任意角度接近喷枪22的前部。从这样的带有屏蔽的针电极40产生的放电来源于针电极40的未屏蔽区域48，该未屏蔽区域处于并相邻于电极40的尖端。带有这样的被上述套管46所屏蔽的针电极40的喷枪22经受较少次数的高能放电，从而改善了如FM标准所规定的测试的测试结果。
在所示的实施例中，针电极40为直径0.016英寸(约0.4mm)的钛针电极，它从气孔36的前部伸出约0.25英寸(约6.4mm)的距离。气孔本身由黑色类型的150E Delrin牌乙缩醛树脂制成。套管46是一段任意合适长度的绝缘材料，例如聚醚醚酮(PEEK)树脂、乙缩醛树脂，例如Delrin牌乙缩醛树脂、聚四氟乙烯(PTFE)，例如Teflon牌PTFE、聚酰胺，例如尼龙、等等。套管46的内径为大约0.020英寸(约0.5mm)，且外径为大约0.0625英寸(约1.6mm)。将套管46切成一个长度，该长度使针电极40能露出约0.05英寸(约1.27mm)的一段暴露部分48。采用任何合适厚度的、例如0.001英寸(约0.03mm)的材料(例如，保形涂料)对针电极40的长度上的相同部分(或全部)进行涂覆，也能够产生可以接受的效果。如果涂覆了全部的针电极40，则将被涂覆的针电极的端部截断，暴露出针电极的尖端以作为能够进行充电的点。
可以用粘合剂将套管46围绕电极40的基部粘到气孔36上，该粘合剂适用于形成套管46时所用的材料。例如，当套管46由PEEK树脂形成时，可以在套管46外部施加氰基丙烯酸盐粘合剂，例如，ZipGrip 4495粘合剂，该粘合剂可从马萨诸塞州Danvers市Endicott街30号的ITW Devcon公司获得。不将套管46粘到气孔36上，或者，除去将套管46粘到气孔36上之外，还可以将套管46按压配合到针电极40上并且/或者配合到气孔36上的围绕针电极40的基部的凹陷(未示出)中。
尽管所示的针电极40安装在偏离气孔36的轴线处，但应该理解，本发明还能够用在基本从气孔36的中心处伸出的针电极上，即，用在从喷枪22的枪筒的轴线处伸出的针电极上。
应该相信，根据本发明构造的系统在接受根据FM标准的测试时的成功应至少部分地归功于高压放电沿着有效表面释放的趋势。套管46所提供的绝缘屏蔽件意味着，放电必须途经更大的距离，从针电极40的暴露尖端48到任何附近的接地物，例如球43，否则，放电将必须克服套管46的绝缘强度才能与没有套管46出现的情况下经过相同的距离。