专利名称：具有矩形横截面的粉末分配喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来分配如悬浮在气流中的粉末状涂料(在下文中有时为“粉末涂料”或“粉末”)的涂料分配器，所述气流，例如，空气流，来自，例如，流化粉末床。本文中公开了一种用来分配涂料粉末的分配器(在下文中有时称为“枪”)。然而，可认为该分配器也可使用在其它应用中。
背景技术：
用来分配涂料的系统已众所周知。例如在美国专利3536514、3575344、3698636、3843054、3913523、3964683、4037561、4039145、4114564、4135667、4169560、4216915、4360155、4381079、4447008、4450785、Re.31867、4520754、4580727、4598870、4685620、4788933、4798340、4802625、4825807、4921172、5353995、5358182、5433387、5720436、5853126和6328224中图示和描述的系统。还有在美国专利2759763、2955565、3102062、3233655、3578997、3589607、3610528、3684174、4066041、4171100、4214708、4215818、4323197、4350304、4402991、4422577、Re.31590、4505430、4518119、4726521、4779805、4785995、4879137、4890190和4896384，英国专利说明书1209653，日本公布的专利申请62-140660、1-315361、3-169361、3-221166、60-151554、60-94166、63-116776、58-124560和1972年的331823，和法国专利1274814中图示和描述的装置。还有在“AerobellTMPowder applicator ITW Automatic Division”和“AerobellTM& Aerobell PlusTMRotary Atomizer，DeVilbiss Ransburg IndustrialLiquid System.”中图示和描述的装置。由此这些参考的公开通过引用并入本文中。上面所列并不意味着代表所有已做出的相关技术的完整的检索，或没有其它不包括在所列出的相关技术的存在，或列出的技术为具有专利性的材料。也不应有任伺这样的陈述的推论。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用来分配粉末状涂料的分配器，包括将粉末状材料喷出的开口和从材料源传输粉末状材料的导管，导管的靠近开口的第一部分具有横切粉末状材料流通过第一部分的方向的横截面，第一部分的横截面通常为矩形。
示例地，根据本发明的该方面，第一部分包括第一渐增管部分。
根据本发明的该方面进一步所示，导管包括位于从第一渐增管部分流出的粉末状材料流中的上游的第一渐缩管部分。
根据本发明的该方面所示，第一渐增管部分的管腔包括位于其入口端部的第一横截面面积和位于其出口端部的第二横截面面积，位于第一渐增管部分中的管腔的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀增加。
根据本发明的该方面所示，第一渐缩管部分包括横切粉末状材料流流经第一渐缩管部分的方向的横截面，第一渐缩管部分的横截面也通常为矩形。
根据本发明的该方面所示，第一渐缩管部分的管腔包括位于其入口端部的第三横截面面积和位于其出口端部的第四横截面面积，位于第一渐缩管部分中的管腔的横截面面积从第三横截面面积到第四横截面面积均匀减小。
根据本发明的该方面所示，导管还包括具有管腔的第二渐缩管部分和具有管腔的第二渐增管部分。
根据本发明的该方面所示，第二渐缩管部分设置在第一结构部件中，第二渐增管部分设置在第二结构部件中，所述第二结构部件适于可选择地与第一结构部件结合。该设备还包括密封元件，所述密封元件用于将位于第一和第二结构部件之间的可选择的结合部分密封。
根据本发明的该方面所示，第二渐缩管部分的管腔包括位于其出口端部的第二横截面，第二渐增管部分的管腔包括位于其入口端部的第三横截面，并且密封元件的管腔设置在从第二横截面到第三横截面的过渡处。
根据本发明的另一个方面，一种用来分配粉末状涂料的分配器，包括将粉末状材料喷出的开口和从材料源将粉末状材料传输到开口的导管。导管包括第一渐缩管部分和第一渐增管部分。穿过第一渐缩管部分和第一渐增管部分中的至少一个的横截面通常为矩形，所述横截面常横切流经第一渐增管部分和第一渐缩管部分中的至少一个的粉末状材料流的方向。
根据本发明的该方面所示，同时穿过第一渐缩管部分和第一渐增管部分的横截面通常为矩形，所述横截面通常横切流经第一渐增管部分和第一渐缩管部分的粉末状材料流的方向。
根据本发明的该方面所示，第一渐缩管部分包括位于其入口端部的第一横截面面积和位于其出口端部的第二横截面面积。第一渐缩管部分的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀增加。
根据本发明的该方面进一步所示，第一渐增管部分包括位于其入口端部的第三横截面面积和位于其出口端部的第四横截面面积。第一渐增管部分的横截面面积从第三横截面面积到第四横截面面积均匀增加。
根据本发明的该方面进一步所示，该设备包括第二渐缩管部分，该第二渐缩管部分具有位于其入口端部的第五横截面面积和位于其出口端部的第六横截面面积。第二渐缩管部分的横截面面积从第五横截面面积到第六横截面面积均匀减小。
根据本发明的该方面进一步所示，该设备包括第二渐增管部分，该第二渐增管部分具有位于其入口端部的第七横截面面积和位于其出口端部的第八横截面面积。第二渐增管部分的横截面面积从第七横截面面积到第八横截面面积均匀增加。
本发明可通过参考下列详细的描述和示出本发明的附图更好地理解。附图中图1示出了结合本发明的系统的局部纵向剖面侧视图、局部结构视图；图2示出了图1中示出的系统的细部纵向剖面侧视图；图3示出了图2中示出的通常沿图2中的剖面线3-3剖开的细部端部视图；图4示出了在图1中示出的系统的细部纵向剖面侧视图；图5示出了图4中示出的通常沿图4中的剖面线5-5剖开的细部端部视图；
图6示出了图1中示出的系统的细部纵向剖面侧视图；图7示出了图6中示出的通常沿图6中的剖面线7-7剖开的细部端部视图；图8示出了图1中示出的系统的细部纵向剖面侧视图；图9示出了图8中示出的通常沿图8中的剖面线9-9剖开的细部端部视图；图10示出了图1中示出的系统的细部纵向剖面侧视图；图11示出了图10中示出的通常沿图10中的剖面线11-11剖开的细部端部视图；图12示出了图10-11中的细部的备选细部的纵向剖面侧视图；具体实施方式
在该申请中使用的术语如“电传导的”和“非电绝缘的”指电传导的广义传导性的，而不是指描述为“非电传导的”和“电绝缘的”材料。术语如“电半传导的”指介于电传导的和非电传导之间的广义传导性。术语如“前”、“后”、“上”、“下”和类似术语，仅用于描述图示的实施例，并且不用于限制。
附图示出了通常类型的粉末枪10，例如从ITW GEMA AutomotiveSystems，ITW Automotice Finishing Group，48152 West Road，Wixom，Michigan48393获得的RPG-2双头自动机械粉末枪模型78772。参考图1，枪10包括两个并排的喷嘴12，每个喷嘴通过各自的粉末输送管14与各自的在枪10内部的粉末软管有倒刺的接头16(见图2-3)结合，所述接头16安装在因而设置于自动机械粉末枪的后盘18中的通路中。自动机械粉末枪的后盘18通过带有螺纹的自动机械盘保持环19与自动机械粉末枪适配盘20结合到一起，自动机械粉末枪适配盘20具有凸出的通道，该通过设置有两个自动机械盘粉末软管倒钩接头22(见图4-5)。每个自动机械盘粉末软管倒钩接头22同各自的粉末软管倒钩接头16一起来限定了用来容纳各自粉末软管接头密封部分26(见图6-7)的凹槽24。
示例地，每个自动机械盘粉末软管倒钩接头22包括管腔，管腔为圆形横截面，横切从其中通过的粉末流的方向。圆形横截面的直径在大约1.06英寸(大约2.7cm)的整个长度上从大约0.375英寸(大约9.5mm)的直径线性减少到大约0.319英寸(大约8mm)。示例地，每个粉末软管倒钩接头16包括圆形横截面的管腔。圆形横截面的直径在大约1.06英寸(大约2.7cm)的整个长度上从大约0.319英寸(大约8mm)的直径线性增加到大约0.375英寸(大约9.5mm)的直径。示例地，接头16，22由15-20％玻璃填充的Delrin570牌缩醛树脂构成。示例地，管腔穿过密封部分26具有大约0.319英寸(大约8mm)的不变的内径。示例地，密封部分26由低密度聚乙烯构成。
该结构提供了低轮廓外形的密封组件22、26和16，其结果为减小了粉末在密封部分26上和周围的积聚。密封部分26嵌套在两个倒钩接头16、22之间。接头16、22一起限定了容纳密封26部分的凹槽24。密封部分26具有适应性。当密封部分26定位在两个倒钩接头16，22之间并且由结合在一起的自动机械粉末枪后盘18和自动机械粉末枪适配盘20压缩时，在粉末输送管14的管腔28中，密封部分26表现为相对低的轮廓外形，这减少了粉末的累积。同时，两个倒钩接头16、22之间的密封部分26的压缩，结合接头16，22的内腔结构及密封部分26的内部尺寸，在起始于粉末材料源32的粉末流径中形成了第一集中/分支部分。材料源32可为是多个已知类型中的任何一个，例如，在美国专利5768800中图示和描述的普通类型的流化床。粉末供应软管46从粉末材料源32穿过自动机械手(没有显示)延伸到安装有自动机械粉末枪适配盘20的端部。粉末输送管14的近端部47与粉末软管倒钩接头16结合。
参考图8-9，第二限流器38连接在粉末输送管14的远端部40和喷嘴12之间。第二限流器38包括渐缩部分42和渐增部分44。示例地，渐缩部分42的内腔为圆形横截面。示例地，渐缩部分42的管腔直径在大约1英寸(大约2.5cm)的长度上从大约0.391英寸(大约1cm)的直径线性减小为大约0.312英寸(大约8mm)的直径。示例地，渐增部分44的管腔为圆形横截面。示例地，渐增部分44的管腔的直径在大约2.834英寸(大约7.2cm)的长度上从大约0.312英寸(大约8mm)的直径线性增加为大约0.503英寸(大约1.3cm)的直径。
参考图10-11，第三限流器138合并在喷嘴12中。第三限流器138包括渐缩部分142和渐增部分144。渐缩部分142和渐增部分144的管腔通常为矩形横截面。示例地，渐缩部分142的管腔的尺寸在大约0.6英寸(大约1.5cm)的长度上从大约0.5英寸(大约1.25cm)×大约0.424英寸(大约1cm)线性减小到大约0.5英寸(大约1.25cm)×大约0.299英寸(大约0.75cm)。示例地，渐增部分144的管腔在大约1英寸(大约2.5cm)的长度上从大约0.5英寸(大约1.25cm)×大约0.299英寸(大约0.75cm)线性增加到大约0.5英寸(大约1.25cm)×大约0.406英寸(大约1cm)，渐缩部分142的大约0.5英寸(大约1.25cm)的尺寸和渐增部分144的大约0.5英寸(大约1.25cm)的尺寸取向相同。参考图12，渐缩管部分142和渐增管部分144可由如聚四氟乙烯等树脂制成，套筒150插入喷嘴12’的外壳152中，并且使用两个定位销154固定在适当的位置。枪10能够进一步在导流片156中设置有充电电极，导流片156插入到由此设置在套筒150的侧壁中的缝160中。
渐缩管22、42及142和渐增管部分16、44及144被认为能够在喷嘴12内部提供减少粉末积聚的流动曲线。在粉末分配系统中通常要避免粉末积聚，因为累积的粉末具有脱落或剥落的趋势，并且可在运载气体(通常为压缩空气)流中被输送到由粉末来涂覆的物体上。这可在粉末涂覆到物体上的过程中产生缺陷。通常矩形横截面的渐增管部分44和渐缩管部分42也被认为增强了气体携带粉末的载体的层流。这被认为将使运载气体流中的粉末的分配更均匀。
在粉末供应软管46和粉末输送管14中的扭曲和扭转可对在传输气体中的悬浮粉末颗粒流的参数具有不利的影响。第一和第二集中/分支部分22、26及16和42及44首先压缩流体，接着使流体以控制的速率扩张，从而减轻对流体参数的不利影响。示例地，粉末输送管14具有大约10.25英寸(大约26cm)的长度和大约0.375英寸(大约1cm)的内径。示例地，粉末输送管14由Tygothane牌聚氨酯制成。示例地，限流器38由15-20％玻璃填充的Delrin牌缩醛树脂制成。
当示例的限流器16，22，26，38和138具有线性减少和增加部分的横截面时，其它结构当然也可行。例如侧壁的一个或多个减少和/或增加部分的纵向横截面可以不是直线。例如侧壁的一个或多个减少和/或增加部分的纵向横截面可为指数曲线、抛物线、双曲线、椭圆曲线、圆环曲等等。
在粉末气流中有两个会聚/分级部分22，26，16和42，44。可认为两个会聚/分级部分22，26，16和42，44使粉末颗粒重新排列，所以粉末云能够在会聚/分级部分22，26，16和42，44的下游更均匀些。然后粉末出现在喷嘴12，12’中。可认为喷嘴12，12’的通常为矩形的横截面形状144使粉末流形成更均匀、通常为矩形的形状。喷嘴的通常为矩形的横截面形状144被认为可增强流动性。可认为，在圆形横截面结构的导管中，导管壁附近的粉末分布比在矩形横截面结构144中少。在圆形横截面结构中，大多数粉末将靠近导管中心，少数靠近壁。可认为在矩形横截面144中，粉末更均一地分布在矩形横截面144中。在喷嘴12’中接合有导流片156，在喷嘴12’的出口处，当两个粉末流相遇时，当它们趋于在出口处填充导流片156的阴影时，它们碰撞在一起。如果在导流片156的两侧的粉末密度不同，则喷出喷嘴12’的粉末可能不均一。喷出喷嘴12’的粉末流密度的任何变化可对获得在被涂覆基底上形成均匀薄膜的能力有不利的影响。涂覆分配系统的重要特性是能够提供均一的、可控制的薄膜厚度。涂覆太厚可导致涂覆缺陷，当然也导致浪费材料，增加涂覆成本。涂覆太薄可对涂覆的外观和功能不利。
权利要求
1.一种分配粉末状涂料的分配器，该分配器包括将粉末状材料喷出的开口和从材料源传输粉末状材料的导管，导管的靠近开口的第一部分具有横切通过第一部分的粉末状材料流动方向的横截面，该第一部分的横截面通常为矩形。
2.根据权利要求1所述的设备，其中第一部分包括第一渐增管部分。
3.根据权利要求2所述的设备，还包括第一渐缩管部分，位于自第一渐增管部分的粉末状材料流的上游。
4.根据权利要求2所述的设备，其中第一渐增管部分的管腔包括位于其入口端部的第一横截面面积和位于其出口端部的第二横截面面积，位于第一渐增管部分中的管腔的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀增加。
5.根据权利要求3所述的设备，其中第一渐缩管部分包括横切通过第一渐缩管部分的粉末状材料流动方向的横截面，第一渐缩管部分的横截面也通常为矩形。
6.根据权利要求5所述的设备，其中第一渐缩管部分的管腔包括位于其入口端部的第三横截面面积和位于其出口端部的第四横截面面积，位于第一渐缩管部分中的管腔的横截面面积从第三横截面面积到第四横截面面积均匀减小。
7.根据权利要求3所述的设备，其中第一渐缩管部分包括横切通过第一渐缩管部分的粉末状材料流动方向的横截面，第一渐缩管部分的横截面也通常为矩形。
8.根据权利要求1所述的设备，其中导管包括具有管腔的密封元件、第一元件和第二元件，第一元件包括具有管腔和第一特征的第二渐缩管部分，第二元件包括具有管腔和第二特征的第二渐增管部分，第一和第二特征一起形成了将密封元件容纳在第二渐缩管部分和第二渐增管部分之间的空间。
9.根据权利要求1所述的设备，其中导管还包括具有管腔的第二渐缩管部分和具有管腔的第二渐增管部分。
10.根据权利要求9所述的设备，其中第二渐缩管部分设置在第一结构部件中，第二渐增管部分设置在第二结构部件中，所述第二结构部件适于可选择地与第一结构部件接合；并且还包括密封元件，将选择性接合部分密封在第一和第二结构部件之间。
11.根据权利要求10所述的设备，其中第二渐缩管部分的管腔包括位于其出口端部的第二横截面，第二渐增管部分的管腔包括位于其入口端部的第三横截面，并且密封元件的管腔提供从第二横截面到第三横截面的过渡。
12.一种分配粉末状涂料的分配器，包括将粉末状材料喷出的开口和从材料源将粉末状材料传输到开口的导管，导管包括第一渐缩管部分和第一渐增管部分，通过第一渐缩管部分和第一渐增管部分中的至少一个的横截面通常为矩形，并通常横切通过第一渐缩管部分和第一渐增管部分中至少一个的粉末状材料的流动方向。
13.根据权利要求12所述的设备，其中第一渐缩管部分包括位于其入口端部的第一横截面面积和位于其出口端部的第二横截面面积，第一渐缩管部分的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀减小。
14.根据权利要求13所述的设备，其中第一渐增管部分包括位于其入口端部的第三横截面面积和位于其出口端部的第四横截面面积，第一渐增管部分的横截面面积从第三横截面面积到第四横截面面积均匀增加。
15.根据权利要求12所述的设备，其中第一渐增管部分包括位于其入口端部的第一横截面面积和位于其出口端部的第二横截面面积，第一渐增管部分的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀增加。
16.根据权利要求12所述的设备，还包括在其入口端部具有第一横截面面积和在其出口端部具有第二横截面面积的第二渐缩管部分，第二渐缩管部分的横截面面积从第一横截面面积到第二横截面面积均匀减小。
17.根据权利要求16所述的设备，还包括在其入口端部具有第三横截面面积和在其出口端部具有第四横截面面积的第二渐增管部分，第二渐增管部分的横截面面积从第三横截面面积到第四横截面面积均匀增加。
18.根据权利要求12所述的设备，其中同时通过第一渐缩管部分和第一渐增管部分的横截面通常为矩形，所述横截面通常横切通过第一渐缩管部分和第一渐增管部分的粉末状材料的流动方向。
全文摘要
一种用来分配粉末状涂料的分配器，包括将粉末状材料喷出的开口和将粉末状材料由材料源传输到开口的导管。导管包括通常为矩形的横截面，所述横截面横切通过导管的粉末状材料的流动方向。
文档编号B05B7/14GK1909969SQ200480041188
公开日2007年2月7日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年2月9日
发明者郭钜钊, 约翰·F·肖普 申请人:伊利诺斯器械工程公司