专利名称：喷射碗、包括所述碗的旋转喷射器以及包括所述喷射器的喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于喷射涂敷产品的旋转喷射器的喷射碗。本发明还涉及一种包括这样的碗的涂敷产品喷射器以及一种用于结合了这样的喷射器的喷射涂敷产品的系统。
背景技术：
在涂敷产品喷射系统中，公知借助提供有涂敷产品并且以通常在2,000至120,000转/分之间的速度旋转的旋转元件来喷射涂敷产品，该旋转元件称为碗或者盘。以所讨论的速度，该碗必须尽可能轻且平衡，以便尽可能避免失衡，尤其是在用于旋转驱动的装置包括空气和/或磁轴承涡轮机的情况下。
例如从WO-A-94/12286公知，借助能够径向膨胀的安装环把碗连接到转子。例如从WO-A-01/62396也公知，碗与涡轮机的转子之间使用磁耦合装置。这些耦合装置包括永磁体，而该永磁体在所述碗上或者所述涡轮机转子上装配较为复杂，尤其是为了避免这些磁体在离心力的作用下爆裂。这样的组装经常防碍磁耦合磁体的迅速更换。此外，旋转部分的平衡必须尽可能理想，以便限制离心力的作用。因此，所使用的这个或者每个磁体必须在旋转中保持平衡，这不易实现，这是因为组成磁体的材料不具有各向同性的密度，并且因为这样的材料是易碎的，由此很难机加工。
发明内容
本发明的具体目的在于，通过提供一种喷射碗来克服这些缺陷，该喷射碗由于有效的磁耦合而可由设置于其端部的转子容易地进行驱动，而无需在喷射器的旋转部分上装配永磁体。
在这样的思路中，本发明涉及一种用于喷射涂敷产品的旋转喷射器的喷射碗，其特征在于，该喷射碗装配有第一磁耦合装置，该第一磁耦合装置适于与固定在该喷射器的非旋转部分上的第二互补磁耦合装置相配合，该第一和第二耦合装置适于相对于该碗的旋转轴线施加至少部分轴向的力，该力促使该碗与对应的驱动元件旋转耦合。
由于本发明，由所述磁耦合产生的力使得可将所述碗与该碗的驱动装置-具体是涡轮机的转子相连接，即使旋转的碗与该喷射器的非旋转部分之间出现磁耦合的情况也是如此。因此，可设置为将所述的或者每个耦合磁体安装在该非旋转部分上，所述磁体在这样的情况下不必保持平衡。
根据有利的但是非强制性的方面，喷射碗可结合一个或多个下列特征-由所述碗支承的耦合装置设置为使得耦合力是基本上轴向的。
-凸形部件，其外形整体上是截锥形的，适于接合到中央壳体中，该中央壳体具有制成在用于旋转驱动的元件中的对应形状，所述碗能在旋转中通过上述凸形部件和壳体之间的附着-即由耦合装置所产生的轴向力-与该元件连接。在一种变化形式中，所述碗形成整体上截锥形的壳体，而与所述驱动元件固定在一起的对应形状的凸形部分设置为接合在该壳体中，并且由于上述轴向力可通过粘附而将碗与驱动元件旋转连接。
-第一磁耦合装置形成环形或者截锥形的表面，该表面限定所述磁耦合装置之间的气隙的界限，而该表面的径向宽度比第二耦合装置的整个径向宽度更大。由于本发明的此方面，该气隙中的磁耦合力基本上保持为轴向，包括在耦合装置之间径向偏置的情况下也是如此，这避免了磁耦合力在所述碗上施加可能导致喷射器的旋转部分与非旋转部分之间相接触的不平衡力。
-第一磁耦合装置由绕碗的主体安装或者旋紧的磁性材料制成的环形元件构成，并且形成环形或者截锥形的表面，该表面与第二耦合装置一起限定了所述气隙。
本发明还涉及一种喷射涂敷产品的旋转喷射器，该旋转喷射器包括碗和用于在旋转中驱动该碗的元件，该喷射器的特征在于，该喷射器还包括用于在喷射器的碗与非旋转部分之间磁耦合的装置，这些装置适于相对于碗的旋转轴线施加至少部分轴向的力，该力促使前述碗与元件的旋转耦合。
根据有利但非强制的方面，这样的喷射器可结合更多的或者下列特征中的多个特征，采用任何技术上允许的组合-所述耦合装置设置为使得所获得的耦合力基本上是轴向的。
-前述的碗和元件分别设置有用于通过粘附而旋转耦合的互补形状的部分。
-该磁耦合装置包括至少一个以环形方式绕碗的旋转轴线设置并固定在非旋转部分上的磁体，而由碗支承的耦合装置具有环形或者截锥形的表面，该表面限定了由该碗支承的耦合装置与该磁体之间的气隙的界限，并且该表面的径向宽度比该磁体的径向宽度大。由于本发明的这个方面且具体来说在前述表面是环形时，磁耦合力基本上保持轴向，包括环形相互作用表面相对于磁体径向偏置的情况也是如此。在该情况下，该表面的平均半径可设置为基本上等于该磁体的平均半径，和/或该磁体设置成通过两个非磁性的或者具有低导磁率的材料体而在内部和在外部径向作为边界，而前述表面的径向宽度比由这些材料体的径向宽度增加的磁体的径向宽度大。非磁性或者具有低导磁率的材料体可由空气、由基于合金的铝制成的环形环或在与喷射器的非旋转部分固定在一起的容纳体中填充有用于固定该磁体或每个磁体的粘胶剂的环形环构成。每个材料体的径向宽度优选比限定在前述表面与所述磁体之间的气隙大，优选至少三倍于该气隙，并且更优选五倍于该气隙。此外，前述表面可设置成以相对于所述磁体和非磁性材料体径向地向内和向外突出，使得突伸部至少大于该表面与该磁体之间的气隙，优选至少三倍于该气隙，并且更优选是该气隙的五倍大小。
-磁耦合装置的一部分集成在添加到喷射器的体部上并且轴向延伸的环形支架中。本发明的这个方面使得可为现有涡轮机配备所讨论的环形支架，这使得现有喷射器可升级成根据本发明的喷射器。
-那些分别与碗和非旋转部分固定在一起的磁耦合装置部分之间的气隙为使得这些轴向力具有5daN至20daN的强度。
-所述碗和/或驱动元件设置有用于装配/拆卸的间隙，在这些元件之间的接触面处出现污物的情况下，这避免了碗在驱动元件上的楔入。
-在磁耦合装置之间的气隙中提供空气流，这避免了在这些气隙中积聚污物，这样的污物例如由于来自由碗所喷射的涂敷产品云状物的固体或液体颗粒的到达而产生。
最后，本发明涉及一种用于喷射涂敷产品的系统，该系统包括至少一个以上所述的喷射器。这样的系统比现有技术的系统更容易操作和维护，具体来说，对于将碗装配在涡轮机上以及将其拆卸来说是容易的。
参照附图阅读下述仅以示例方式给出的、包括根据本发明的碗的喷射器的两个实施方式形式的描述，将更容易理解本发明，附图中图1示出依据本发明实施方式的第一形式的涂敷产品喷射器的纵向截面，该喷射器结合了根据本发明的碗并且构成根据本发明的系统的一部分；图2示出放大的图1的细节II的视图。
图2A类似于图2，但是仅示出偏置构造中的磁耦合元件，为了更清晰地反映该图而夸大了该偏置。
图3示出类似于图1的截面，碗从喷射器的体部移开。
图4示出了具有图1至图3的喷射器且部分剖开的立体图。
图5示意性地示出作为气隙函数的磁耦合力的变化，以及图6示出根据本发明的实施方式的第二形式的喷射器和碗的类似于图2的截面。
具体实施例方式
图1至图4中所示的喷射器P从一个或多个源S供应以涂敷产品，并且例如通过由双箭头F1所示的基本上垂直的运动而相对于对面的位于系统I内的待喷涂物体O移位，以对这些物体进行喷涂。该喷射器P包括仅仅示出前端1——即朝着待涂敷物体O的部分——的空气涡轮机。该端1由保护罩2包围并且支撑绕涡轮机的转子11的轴线X-X’旋转的碗3。
转子11能够以每分钟数万转——例如80000转/分的速度驱动碗3，从而经喷射管18来自于源S的涂敷产品沿物体O的方向进行喷射，如箭头F2所表示的。
根据本发明未示出的有利方面，所述喷射器P可以是静电型的，即包括用于在涂敷产品从碗3的边缘31释放之前或之后对该涂敷产品进行静电充电的装置。如在这些图中部分示出的，碗3可设置有切口32。
碗3包括两件式的毂33与构成盘并形成表面35的体部34，所述表面用于涂敷产品沿边缘31的方向的流动和分配。毂33是空心的并且形成纵向通道36，在碗3安装在转子11上时，该纵向通道居中于与轴线X-X’重合的轴线X3-X3’。所述轴线X3-X3’是体部34的对称轴线，该体部例如由钛制成。
由例如磁性不锈钢的铁磁材料制成的环4绕体部34安装。该环4是一件式的并且包括环形边缘41，该环形边缘41设置有内螺纹，使得可通过旋拧而将环4固定在体部34的外螺纹37上。在一种变化形式中，环4可绕碗3用力装配。根据另一变化形式，该环4可与体部34为一件式的。
环4包括整体上垂直于边缘41的部分42且该部分42具有垂直于轴线X3-X3’的环形表面S42。l42表示表面S42的径向宽度，该宽度是在轴线X3-X3’的径向上测量的。
体部34形成用于穿入转子11的中央壳体12中的凸形部分38。该部分38的外表面38a整体上是截锥形的并且朝碗3的后面(即背对边缘31)会聚。壳体12的表面12a也是截锥形的并且沿转子11的前面13的方向发散。α表示部分38的半顶角而β表示壳体12的半顶角。角度α和β基本相等，这使得表面38a与12a可表面接合。这样的表面接合使得可通过粘附而将元件11和3旋转连接。
根据本发明的变化形式(未示出)，碗可设置有与壳体12相似的整体上截锥形的壳体，而转子同样配备有类似于部分38的截锥形凸形部分，明显地，这些元件也使得可通过粘附而连接元件11和3。
为了避免部分38楔入壳体12中，在表面38a与用于将体部34连接到表面S42的表面34b的接合处形成第一间隙38b。以径向凹槽的形式在壳体12的底部设置第二间隙12b。在碗3安装在转子11上时，分别在壳体12的入口斜面12c和部分38的端缘38c的对面布置间隙38b和12b。这些间隙避免了部分38楔入到壳体12中时的污物。
涡轮机的体部15环绕转子11并且实际上构成涡轮机的定子。该体部15不能旋转运动。由例如磁性不锈钢的磁性材料制成的支架5安装在体部15的前面16上，该支架设置有中心为轴线X-X’的环形凹槽51并且在环形凹槽中同样设置环形磁体52。磁体52由两个粘胶剂层53和54保持在凹槽51的适当位置中，这两个粘胶剂层在该磁体52两侧的每一侧上径向延伸。因而，粘胶剂层53和54形成两个设置在该磁体52的每一侧上的大致呈环形的垫圈。考虑到可基于环氧树脂胶合的粘胶剂的特性，这些垫圈是非磁性的。
代替一个单独的磁体52，可将多个磁体设置在槽51中而共同形成一个环。所述磁体或者每个磁体可由铁磁金属或由装载铁磁金属颗粒的合成树脂制成，其中铁磁金属颗粒注入为使得这些颗粒在相同总体方向上定向。
代替粘胶剂层53和54，可使用非磁性的或者具有低导磁率的金属——特别是铝——的垫圈。同样，只要磁体用另外的装置固定在凹槽51中，可适用充满空气的材料体。
l52表示磁体52的径向宽度。
l52和l54表示粘胶剂层或垫圈53和54的径向宽度或相应厚度。
R52表示磁体52的平均半径。R42表示表面42的平均半径。半径R42和R52基本上相等，这对应于以下事实，即在碗3安装在转子11上时，表面S42对着磁体52的外露表面S52并居中地设置在其上。因此，由磁体52形成的磁场通过环4的部分42重新封闭，如从图2中的磁力线L的表示显而易见的。
该磁场使得可在环4上平行于轴线X-X’——即轴向地施加作用力F3，并且用于将碗3牢固地作用在转子11上，即将表面38a作用在表面12a上。由于此作用力，接触的表面38a与12a旋转连接，这使得碗3可由转子11驱动。
应注意的是，作用力F3平行于图2的平面中的轴线X-X’，在包含轴线X-X’的截面的任意平面中都是这样，这是由于表面S42和S52垂直于轴线X-X’的缘故。
由于宽度l42大于宽度l52，并且实际上大于宽度于l52与宽度l53和l54的总和l‘52，由磁体52的偏置而引起的磁场通过环4的部分42重新封闭，即使环4的部分42相对于磁体52略微径向偏移也是如此，如图2A中所示。该图对应于碗设置在转子上的适当位置时碗3的轴线X3-X3’没有与转子11的轴线X-X’对正的情况。如果那样的话，作用力F3基本上保持轴向，这不会招致碗3相对于转子11沿径向方向移动的风险，这样的移动会导致这些部分之间的接触区域12和38的损坏或者会导致转子11的横向移动，该转子的横向移动能够损坏转子自身的驱动装置——例如气轮机情况下的转子鳍片。
只要宽度l42相对于宽度l52，l53和l54具有足够大的值，半径R42和R52不必相等。
e表示表面S52和S42之间产生的气隙的值。d1表示表面S42相对于层53径向朝外突出的距离。d2表示表面S42相对于层54径向朝内突出的距离。突出量d1和d2是不同的。但是它们可以相等。突出量d1和d2均大于气隙e的值。实际上，这些突出量至少三倍于气隙e且优选是该气隙五倍大小，这提供了力F3的良好稳定性，包括在碗3相对于转子11发生略微径向移动的情况下也是如此。
此外，厚度l53和l54大于气隙e，优选是至少三倍于该气隙。实际上，选择基本上等于该气隙的五倍的厚度l53和l54使磁力线可良好地分布。
所示支架5借助三个螺钉6固定在体部15的前面16上，这些螺钉的铣削头61支承在层53上并且可支承在磁体52上，这有助于将耦合装置52至54固定在凹槽51中。支架5轴向朝前——即物体O的方向——延伸体部15。
磁体52和54集成在支架5中使得可在传统涡轮机的体部15上增加这样的支架，在该传统的涡轮机中由于在其中设置有管18的转子11的中心孔11a中设置了螺纹17从而使得该碗一般通过旋拧而固定在转子11上。以此方式，将支架5安装在涡轮机上使得可将其中碗旋拧在转子上的传统喷射器改造成根据本发明的喷射器。本发明的这个方面使得可构思升级现有设备。
根据本发明的变化形式(未示出)，磁耦合装置52、53和54可直接集成在体部15上而不用附加的支架。
如在图5中能更详细可见的，力F3基本上与气隙e的平方值成反比。气隙e选择为使得力F3比对应于碗3在转子11上的适当保持力的5daN量级的最小值F3min大。气隙e也选择为使得力F3小于20daN量级的最大值F3max，进而这避免了碗3在没有涡轮机的空气轴承的加压情况下作用于支架5而使得碗和转子可分开。实际上存在力F3将转子11推向图1至图3的左边的危险，这会具有牢固地固定碗3的作用。因此，构思为获得强度在图5中的非阴影线区域内的力F3。在这个区域中，力F3的值相对于气隙e的值的变化的变化比位于值F3max上方的阴影区域中小。以此方式，加工公差和装配公差对作用力F3的值没有太大的影响，或者至少比在上述阴影区域中小。
实际上，选择力F3使其具有等于大约12daN的值，这使得可从图5的曲线确定气隙e的值。该值可在图5可见的且取决于值F3min和F3max的区域Δe上变化。该值实际上取决于碗的惯量，因此取决于碗的几何尺寸。作为所用的碗类型的函数其可以是不同的。
为了避免在磁体52的部分42的相对表面之间积累污物，空气流E设置在这些耦合装置之间的气隙中。
在图6所示的本发明的实施方式的第二形式中，与第一实施方式的元件类似的元件具有相同的参考标号。此实施方式中的碗3装备有用力装配在该碗的体部34上的环4。该环4包括环状边缘41以及截锥形部分32，该截锥形部分朝碗3的后面会聚且中心为该碗的旋转轴线X-X’。添加在第一实施方式的体部15类型的涡轮机体部上的支架5装备有磁体52，该磁体52通过两个由非磁性材料制成的垫圈53和54作为边界。元件52至54布置在支架5中，使得其外露表面是截锥形的且朝涡轮机的后面会聚，且具有等于面对元件52至54的部分42的表面S42的半顶角δ的半顶角γ。S52表示元件52的外露表面。因此，表面S42和S52是平行的并在其间限定形成厚度基本恒定的气隙e，该气隙也是具有等于γ和δ的半顶角的截锥形的。R42和R52分别表示表面S42和S52的平均半径，这些平均半径基本上相等。
当碗3位于涡轮机的前端1上的适当位置时，施加磁耦合力F3，该力在图6的截面平面中基本上垂直于表面S42和S52，从而具有平行于轴线X-X’的轴向分量。对于绕轴线X-X’的单个力F3的合力来说，其基本上是轴向的。
l42表示表面42的径向宽度。L52同样表示表面S52的径向宽度，l53和l54表示环53和54的径向宽度。l’52表示宽度l52、l53和l54的和。正如在第一实施例中的那样，宽度l42大于宽度l’52，表面42相对于环53和54径向向外和径向向内突出的突出量d1或d2，实际上该突出量是气隙e的厚度的五倍量级。
磁力线L通过环4的部分42重新闭合，这确保将碗相对于涡轮机的端1而有效地保持在适当位置。
碗3设置有凸形部分38，该凸形部分用于容纳在由涡轮机的转子11形成的壳体中，通过附着而实现的连接在力F3的作用下发生在部分38的外截锥形的表面38a和限定形成由转子11所形成的壳体的截锥形表面12a之间。
在这个实施方式中，空气流E也可设置在气隙e中，从而具有以下十分有利之处，即该碗的转动使得空气从气隙e内“抽吸”到该气隙外的效果。
权利要求
1.一种用于喷射涂敷产品的旋转喷射器的喷射碗，其特征在于，其装备有第一磁耦合装置(4)，该第一磁耦合装置(4)适于与固定在所述喷射器(P)的非旋转部分(5，15)上的第二互补磁耦合装置(52)配合，所述第一和第二耦合装置适于相对于所述碗(3)的旋转轴线(X-X’)施加至少部分轴向的力(F3)，所述力促使所述碗(3)与对应的驱动元件(11)一起旋转耦合。
2.根据权利要求1所述的碗，其特征在于，所述第一耦合装置(4)布置为使得所述力(F3)是大致轴向的。
3.根据上述权利要求其中之一所述的碗，其特征在于，所述碗包括凸形部分(38)，该凸形部分的外形是整体截锥形的(α)，适于接合在制成在所述元件(11)中的对应形状(β)的中央壳体(12)中，由于所述轴向力(F3)，所述碗(3)适于通过所述凸形部分与所述壳体之间的粘附而与所述元件旋转连接。
4.根据权利要求1或2所述的碗，其特征在于，所述碗设有整体上截锥形的壳体，该壳体适于容纳对应形状的凸形部分，且与所述驱动元件固定在一起，由于轴向力，所述碗适于通过所述壳体与所述凸形部分之间的粘附而与所述元件旋转连接。
5.根据上述权利要求其中之一所述的碗，其特征在于，所述第一磁耦合装置(4)形成环形或者截锥形表面(S42)，该表面限定所述第一磁耦合装置(4)与第二磁耦合装置(52至54)之间的气隙(e)的边界，并且所述表面的径向宽度大于所述第二耦合装置的总的径向宽度(l’52)。
6.根据上述权利要求其中之一所述的碗，其特征在于，所述第一磁耦合装置通过由磁性材料制成的环形元件(4)形成，该环形元件(4)绕所述碗(3)的主体(34)装配或者拧紧(37)并且形成环形或者截锥形的表面(S42)，该表面与所述第二耦合装置(52至54)一起限定的气隙(e)。
7.喷射涂敷产品的旋转喷射器，其包括碗和用于驱动该碗旋转的元件，其特征在于，该喷射器包括用于所述碗(3)与所述喷射器(P)的非旋转部分之间的磁耦合的装置(4，52至54)，该装置适于相对于所述碗的旋转轴线(X-X’)施加至少部分轴向的力(F3)，所述力促使所述碗(3)与所述元件(11)旋转耦合。
8.根据权利要求7所述的喷射器，其特征在于，所述耦合装置(4，52至54)布置为使得所述耦合力(F3)是大致轴向的。
9.根据权利要求7或8所述的喷射器，其特征在于，所述碗(3)和所述元件(11)分别设置有具有互补形状(38a，12a)的部分(38，12)，用于通过粘附而旋转耦合。
10.根据权利要求7至9所述的喷射器，其特征在于，所述耦合装置包括至少一个磁体(52)，该磁体以环形方式绕所述碗(3)的轴线(X-X’)布置并且固定在所述非旋转部分(5，15)上，而由所述碗支承的耦合装置(4)形成环形或截锥形的表面(S42)，该表面限定由所述碗和所述磁体支承的耦合装置(4)之间的气隙(e)的边界，并且所述表面的径向宽度(l42)大于所述磁体的径向宽度(l52)。
11.根据权利要求10所述的喷射器，其特征在于，所述表面(42)的平均半径(R42)基本上等于所述磁体(52)的平均半径(R52)。
12.根据权利要求10或11所述的喷射器，其特征在于，所述磁体(52)由两个非磁性的或者具有低导磁率的材料体(53，54)在内部和外部径向邻接，而所述表面(S42)的径向宽度(l42)大于由所述材料体的径向宽度(l53，l54)增加的所述磁体的径向宽度(l52)。
13.根据权利要求12所述的喷射器，其特征在于，每个所述材料体(53，54)的径向宽度(l53，l54)均大于所述表面(S42)与所述磁体(52)之间的气隙(e)，优选至少三倍于所述气隙，并且更优选的是所述气隙的五倍大小。
14.根据权利要求12或13所述的喷射器，其特征在于，所述表面(S42)相对于所述磁体(52)和所述材料体(53，54)径向地向内或向外突出，其突出量(d1，d2)至少大于所述表面与所述磁体之间的气隙(e)，优选至少三倍于所述气隙，并且更优选是所述气隙的五倍大小。
15.根据权利要求7至14所述的喷射器，其特征在于，所述磁耦合装置(4，52至54)的一部分(52至54)集成在环状支架(5)中，且该环状支架加在所述喷射器(P)的体部(15)上并且轴向延伸。
16.根据权利要求7至15所述的喷射器，其特征在于，所述磁耦合装置(4，52至54)分别固定于所述碗(3)的那些部分(4，52)与所述非旋转部分(5，15)之间的气隙(e)为使得所述轴向的力(F3)具有5到20daN的强度。
17.根据权利要求7至16所述的喷射器，其特征在于，所述碗(3)和/或所述驱动元件(11)设置有至少一个用于装配/拆卸的间隙(38b，12b)。
18.根据权利要求7至17所述的喷射器，其特征在于，空气流(E)提供在所述磁耦合装置(4，52至54)之间的气隙(e)中。
19.用于喷射喷涂物的系统，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求7至18所述的喷射器(P)。
全文摘要
本发明的碗设置有第一磁耦合装置(4)，该第一磁耦合装置(4)与另一固定在喷射器的非旋转部分(5)上的第二磁耦合装置(52至54)配合，所述第一耦合装置(4)和第二耦合装置(52至54)施加至少部分轴向的力(F
文档编号B05B5/04GK1913972SQ200580003914
公开日2007年2月14日 申请日期2005年2月4日 优先权日2004年2月6日
发明者卡里尔·托梅, 帕特里克·巴吕, 埃里克·普鲁斯, 洛朗特·吉劳德 申请人:萨姆斯技术公司