专利名称：用于流体喷射器的压力控制的制作方法
用于流体喷射器的压力控制相关申请的交叉引用本申请要求于2010年1月四日递交的美国临时专利申请序列号No. 61/299, 733 的权益，通过引用将其全部内容结合于此。
背景技术：
流体喷射器包括用于形成加压流体材料和/或雾化空气的源的机构。例如，无空 气流体喷射器通常包括流体泵组件，该流体泵组件操作以对将要从输出喷嘴或尖端喷射的 流体材料(如，油漆)加压。动力源(如，电机、汽油机等)构造为驱动流体泵组件。在一 特定的例子中，内燃机可以被采用，用来驱动对将要喷射的流体加压的往复移动式活塞泵。上述讨论仅仅被提供用于通常的背景信息，且不是要用于帮助确定所要求保护的 主题的范围。
发明内容
在一个示例性实施例中，提供了一种流体喷射器，且包括流体泵组件，具有出口 路径；马达组件，构造为驱动所述流体泵组件以对流体进行加压。所述马达组件由节流装置 机构控制。流体喷射器还包括流体压力控制组件，包括构造为根据所述出口路径中的流体 压力进行移位的机械压力变换器。所述流体压力控制组件构造为根据所述机械压力变换器 的位移控制所述节流装置机构。在一种示例性实施例中，提供了一种流体喷射器，且包括流体泵，构造为产生来 自流体泵出口的加压流体流；和马达，构造为驱动所述流体泵。流体喷射器还包括流体压力 控制机构，包括压力变换器，所述压力变换器构造为根据流体压力移位并通过至少一个机 械联接组件机械地连接至所述马达。通过阅读下述的具体描述，将明白这些和各种其它特征和优点。该发明内容和摘 要既不是要区别所要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不是要求用作帮助确定所要 求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决在背景技术中提到的任何或所有不足 的实施方式。
图1为一个实施例中的动力流体喷射器的透视图。图2为示出一个实施例中的动力流体喷射器的部件的示意图。图3-5为示出一个实施例中的用于动力流体喷射器的压力控制机构的透视图。图6为一个实施例中的包括压力变换器的流体泵组件的一部分的剖视图。图7为一个实施例中的用户调节机构的剖视图。图8为一个实施例中的用户调节机构的分解图。图9和10示出了机械联接组件的一个实施例。图11和12示出了机械联接组件的一个实施例。
图13为一个实施例中的流体泵组件的剖视图。
具体实施例方式本公开整体上涉及流体泵，且更具体地，但非限制性地涉及用于动力流体喷射 器的压力控制机构。动力流体喷射器的例子包括但不限于利用马达(如，电机、内燃机 等)加压和喷射流体材料的系统和装置。一些特定的例子包括喷漆器、染色喷射器、纹理 (texture)喷射器、划线器(line striper)、压力洗碗机等。如在此使用的，“流体”或“流 体材料”涉及用于喷射涂覆的液体，例如但不限于油漆、清漆、着色剂、墨、纹理材料、水等。图1为一个实施例中的动力流体喷射器100的透视图。流体喷射器100示例性地 包括便携式车载的喷漆器，该喷漆器被构造为将雾化油漆喷射到各种表面上。流体喷射器 100包括流体泵组件102，该流体泵组件102被安装在推车101上并被构造为对由吸入装置 105从油漆容器(未示出)供给的油漆加压。吸入装置105包括将油漆流从容器供给到流 体泵组件102的进口吸入管和将油漆返回流从流体泵组件102提供至容器的返流管，例如 在流体泵组件102涂底漆的期间。流体泵组件102产生加压流体流，在用户致动触发机构109时该加压流体流被从 输出装置104排出。输出装置104示例性地包括具有触发机构109的喷枪，触发机构109 打开喷枪的喷射阀并将加压流体传输至被构造为产生特定喷射图案的喷嘴或尖端。喷枪软 管107连接至连接器103，并将喷枪流体地连接至流体泵组件102的输出端口。马达组件108可操作地连接至流体泵组件102，以驱动往复运动式活塞组件。在一 个实施例中，马达组件108包括旋转输出轴，该旋转输出轴被可操作地连接(例如通过一个 或多个齿轮机构组件)，以驱动泵组件102的输出轴113(图4中示出)。参照图4，其中为 了图示已经将泵组件102的盖119移除，输出轴113包括偏心输出轴，其中中心线115被与 赋予旋转到输出轴113上的驱动齿轮机构组件的旋转中心偏离。以这种方式，由驱动齿轮 机构组件赋予的旋转，产生偏心输出轴113的轨道旋转。因此，偏心输出轴113具有旋转运 动和轨道运动。偏心输出轴113的轨道运动被赋予给偏心组件111，而偏心输出轴113的旋 转运动不被赋予给偏心组件111。图13为在图4中示出的线13-13处截取的剖视图。如图所示，活塞组件121连接 至偏心组件111并在汽缸123内往复运动，以对通过吸入装置105提供至汽缸的流体加压。 加压流体被通过输出端口 122输出(例如输出至连接至连接器103的喷枪软管)。涂漆通 道1 被提供至涂漆组件131。用户可以选择涂漆组件131上的涂漆位置，例如通过旋转旋 钮，该旋钮打开从泵组件102通过返流管133的低流阻路径。图2为示出一个实施例中的流体喷射器100的部件的示意图200。马达组件108 示例性地包括构造为用汽油开动的内燃机，例如，且包括离心式离合器和在打开和关闭位 置之间可选择性调节的节流装置110。节流装置110包括常规机构，通过该常规机构调节进 入气体流，以增加或降低内燃机的速度。离心式离合器在已经达到预定马达速度时进行致 动。与更复杂的马达组件(例如，采用电磁离合器的马达组件)相比，具有离心式离合器的 内燃机通常被认为成本低。在其它实施例中，马达组件108可以包括其它类型的马达，例如 但不限于电机或用其它合适的燃料类型开动的其它类型的内燃机。由于至少几个原因，控制流体喷射系统(如流体喷射器100)内的流体压力是重要的。以举例的方式，系统中的在期望或最佳流体压力之上或之下的流体压力变化可能影响 喷射图案的尺寸和形状和/或喷射量。这例如会引起不期望的喷射不足或过喷射。而且， 在未喷射流体(即，用户未致动喷枪触发装置)时的时间段期间，马达通常继续以高或相当 大的节流水平运转。例如，马达可以继续以全节流或非常大的节流运转，导致马达燃料的浪 费，对马达和/或泵的过渡磨损，超过阈值的流体压力，和/或要求从该系统释放流体压力。根据一个实施例，为流体喷射器100提供有效的、有成本效益的压力控制机构，并 且该压力控制机构构造为控制马达组件108的速度，因此控制由流体泵组件102产生的流 体压力。示例性地，压力控制机构116包括用于检测由泵组件102加压的流体材料的压力 (整体上由附图标记106表示)的压力传感器部件。这种检测的压力106表示喷枪软管107 中的流体的压力。在示出的实施例中，基于采用压力变换器112检测的流体压力控制节流 装置110，压力变换器112流体连接至来自流体泵组件102的出口路径中的加压流流体。压力变换器112包括构造为表示流体压力输入的输出或其它合适的响应的装置。 压力变换器112可以包括构造为将流体压力转化成机械位移的机械压力变换器和/或构造 为基于检测的压力产生电子输出信号的电子压力变换器。在下文讨论的实施例中，压力变 换器112可操作地连接(例如，通过一个或多个机械联接组件部件)至节流装置110，以响 应于来自泵组件102的流体压力106的变化机械地致动和调节节流装置110的位置，因此 致动和调节马达组件108的操作。注意到，虽然压力变换器112在下文被显示为采用缆索 机械地连接至马达组件108，但其它机构也可以用来控制节流装置位置。例如，可以使用液 压或气压连接器。在一个实施例中，可以基于检测的压力(即，压力变换器112的位移)产 生电子控制信号，该电子控制信号可以传输至马达组件108，并用来控制节流装置位置。图3-6示出了压力控制机构116的一个实施例。图3和4分别为马达组件108和 流体泵组件102的侧面和顶部透视图。图5示出了马达组件108，为了显示目的，省略了盖 117。图6为流体泵组件102的一部分的剖视图(沿图3中示出的线6-6截取的)。如图3-5所示，马达组件108示例性地包括汽油机，该汽油机构造为驱动流体泵组 件102并包括可操作以控制该汽油机的速度的节流装置机构(整体上由箭头118显示)。 在示出的实施例中，压力控制机构116包括可操作地将泵组件102的压力传感器(即，压力 变换器11 连接至节流装置118的一个或多个机械联接组件部件。如下文进一步详细描 述的那样，压力控制机构116构造为根据泵组件102的输出端口中的流体压力控制马达组 件108的操作。如图6所示，压力变换器112与输出端口 122中的加压流体流体连通。压力变换 器112包括柱塞124，该柱塞IM在腔125内是可移动并构造为根据输出端口 122中的流体 压力线性地移位。为了显示，当端口 122中的流体压力增加时，作用到柱塞IM近端1 上 的力克服压缩弹簧130的偏压沿由箭头1 表示的方向移动柱塞124，压缩弹簧130沿相反 的方向132提供作用到柱塞IM上的力。弹簧130的第一端接合柱塞124的径向延伸板或 肩部134，弹簧130的第二端接合形成腔125的壳体138的插塞或端壁136。柱塞124突出 穿过形成在插塞或端壁136中的孔。密封件140设置在柱塞124的一部分的周围(示出在 近端126)，以防止流体沿着柱塞IM泄漏和进入腔125。在流体喷射器操作期间，压力变换器112的柱塞124的位移为输出端口 122中的 特定流体压力的函数。压力控制机构116包括可操作地将压力变换器112连接至节流装置118的机械联接组件149。在显示的实施例中，柱塞IM通过组件149机械连接至节流装置 118，使得柱塞IM响应于流体压力变化沿方向1 和132的运动引起节流装置位置的相应 调整，以增加或降低马达组件的速度。包括压力变换器112和联接组件149的压力控制机 构116在输出端口 122中的压力增加时降低节流，在输出端口 122中的压力降低时增加节 流。压力控制机构116构造为控制马达的速度，以将输出流体压力维持在期望的压力范围 内。机械联接组件149包括缆索142和/或可操作地连接至柱塞IM的其它适合的联 接部件。缆索142的第一端由柱塞帽144连接至柱塞124，缆索142的第二端连接至节流 装置118。帽144固定至柱塞124，并包括形成在其中容纳缆索142的孔。缆索142的第一 端(示例性地，球146)比孔大，并防止缆索142被穿过帽144拔出。缆索142容纳在包括 第一导管148的导管组件内，该第一导管148固定至泵组件102的一部分。虽然单条缆索 142被显示为连接柱塞IM和节流装置118，但注意到在其它实施例中，两条或多条缆索，或 其它合适的联接部件可以用来机械连接压力变换器112和节流装置118。再次参照图3-5，联接组件149包括第一导管148和第二导管150，每个导管都在 其中容纳缆索142的一部分。联接组件149还包括构造使得用户能够根据需要调节或调整 流体喷射器100的性能的用户调节机构114。通过采用机构114进行调节，用户可以对于压 力变换器112的相同位移改变节流装置110的位置。用户可以利用机构114在现场进行节 流装置调节(例如，在喷雾涂敷期间)，以限制喷射不足或过喷射。通过举例的方式，在一些 情况中，用户可能期望基于期望的涂覆、正被喷射的流体媒介的类型、喷射器的性能等调节 节流装置设定。用户调节机构114示例性地连接至导管148和150。导管148在泵组件102和用 户调节机构114之间延伸，导管150在用户调节机构114和节流装置118之间延伸。用户 调节机构114以及导管148和150形成在泵组件102和马达组件108之间延伸并容纳缆索 142的导管组件。图7和8示出了用户调节机构114的一个实施例。图7为在图5中显示的线7_7 处截取的剖视图。图8为用户调节机构114的分解视图。为了显示目的，在图7和8中省 略了缆索142。用户调节机构114包括由壳体154的一部分形成的支架152。紧固件主体156包 括螺纹部157，该螺纹部157被插入穿过形成在支架152中的孔158并由锁紧螺母160固 定至支架152。设置在导管150的末端165上的螺纹部件162被螺纹地接纳在螺纹部157 内。采用螺母164将末端165固定至主体156。以这种方式，导管150的末端165被相对于 支架152固定。采用紧固件168将可调节旋钮166连接至导管148的末端167，使得旋钮166在末 端167上是可旋转的。旋钮166被螺纹地接纳在主体156的第二螺纹端170上。当用户相 对于固定地连接至支架152的主体156沿第一方向(即，顺时针)旋转可调节旋钮166时， 对应的螺纹交互作用将旋钮166拉向主体156。这使得导管148和150的末端165和167 更靠近地移动在一起，因此有效地缩短容纳缆索142的导管组件的长度。反过来，这使得缆 索142允许对于给定的压力变换器位移使节流装置118降低。换句话说，当用户沿第一方 向旋转旋钮166时，节流装置以更大的程度关闭(对于相同的压力变换器位移)。
同样地，当用户相对于主体156沿第二的相反的方向(即，逆时针方向)旋转旋钮 166时，旋钮166被移动离开主体156。这使得导管148和150的末端165和167进一步移 动离开，由此有效地加长容纳缆索142的导管组件。反过来，这使得缆索142对于给定的压 力变换器位移增加节流装置118的位置。换句话说，当用户沿第二方向旋转旋钮166时，节 流装置敞开至更大的程度(对于相同的压力变换器位移)。在一个实施例中，压缩弹簧172 设置在旋钮166和主体156之间，并阻止例如由振动引起的旋钮166的不经意的或不希望 的旋转。在一个实施例中，节流装置118的运动与压力变换器112的位移成正比。例如，在 特定的实施例中，压力变换器112的位移引起缆索142的相同的或至少基本上相同的运动， 且因此引起节流装置机构118的相同或至少基本上相同的运动(例如，如果压力变换器移 动约0. 25英寸，则节流装置118被移动约0. 25英寸)。可以提供一种或多种机械有利的机构，以放大(或可替换地，降低)节流装置118 相对于压力变换器112的位移的运动。例如，节流装置118可以构造为在压力变换器112 移动约0. 25英寸时移动约0. 5英寸。可以利用的部件的例子包括但不限于，凸轮、轮子、杠 杆、齿轮机构、滑轮和/或链轮齿，仅举几个例子。图9和10示出了用于机械联接组件的双杠杆机构900的一个实施例，该双杠杆机 构900构造为在响应于压力变换器的位移致动节流装置时提供机械优势。图10为在图9 中显示的线10-10截取的剖视图。机械联接组件包括可操作地连接机构900和节流装置(如节流装置118)的缆索 904。缆索904示例性地类似于缆索142。机构900包括连接至缆索904的第一臂906和连 接至臂908的第二臂908。臂908的末端910定位在压力变换器918的一对隔开的盘914 和916之间的间隙912中。当压力变换器918(响应于流体压力变化)沿方向920或922 移动时，臂906和908围绕轴线拟4移动，使得沿方向拟6或拟8移动缆索904用于控制节 流装置。弹簧930施加偏压力到压力变换器918上。可以基于用于缆索904的移动的期望的力和距离选择臂906和908的对应长度以 及臂906和908之间的角度。通过举例的方式，选择臂906和908的长度，使得压力变换器 918的0. 25英寸的移动引起节流装置0. 5英寸的调整。注意到，这是机构900的一个例子， 并且不是要限制在此描述的观念的范围。机构900可以构造为通过以任何期望的比例放大 (或降低)缆索904的移动，和因此放大(或降低)节流装置的移动。图11为示出包括双杠杆机构1100的机械联接组件的一个实施例的侧视图。机构 1100包括第一臂1106和第二臂1108，第一臂1106和第二臂1108示例性地以相对于彼此 的小于90度的角度定向。在其它实施例中，臂1106和1108之间的其它角度也可以利用。 压力变换器1112响应于流体压力变化的移动致动机构1100。弹簧1110施加偏压力到压力 变换器1112上。机构1100的臂1106通过辅助或次要的子组件1104可操作地连接至机械联接组 件的缆索1102。如下文进一步详细描述的那样，子组件1104与压力变换器1112分开，并构 造为施加与压力变换器1112分开的次要的力到机械联接组件，用于对于一些节流装置位 置致动节流装置。在示出的实施例中，子组件1104构造为将节流装置致动到低于第一阈值 (如，全节流的5%，全节流的10%等)的“低档”节流装置位置和高于第二阈值(如，全节流的90%，全节流的95%等)的“高档”节流装置位置。通过举例的方式，当流体压力增加至节流装置低于第一阈值位置的点时，子组件 1104操作用于沿由图12中的箭头1113表示的第一方向推进机械联接组件1102，以进一步 减慢马达的速度。这对于采用离心式离合器的马达组件会特别有利的，用于延长流体喷射 器部件的寿命。例如，子组件1104可以防止马达低速运转，其中离心式离合器不能被充分 接合且经历滑动，这会导致离合器和/或其它马达部件的过度劣化。类似地，当流体压力降低至节流装置位置位于第二范围内(即，节流装置超过第 二阈值)的点时，子组件1104操作用于沿由图12中的箭头1114表示的第二方向推进机械 联接组件1102，以进一步增加速度或加快马达的转速，这会降低喷雾时出现显著的流体压 力降的可能性。图12为一个实施例中的机构1100和子组件1104的透视图。为了显示，在图12中 示出子组件1104的剖视图。子组件1104包括构件1107，该构件1107在安装体或块1132 的第一腔1134内是可移动的并包括圆形凸出表面1136。构件1107采用诸如销或夹子的 紧固件(图12中未示出)固定至缆索1109，缆索1109定位在形成在构件1107中的凹陷 1111内。子组件1104采用块1132固定在泵组件内。构件1107采用诸如销的紧固件1118连接至柱塞构件1116的第一端。构件1116 的第二端保持在形成在部件1122和IlM之间的腔1120内，部件1122和IlM通过螺纹连 接件11 连接在一起。在一个实施例中，构件1116的第二端悬浮在部件1122的表面与部 件IlM的突出11 之间的腔1120内。在另一个实施例中，构件1116的第二端可以固定 地连接至部件1122和IlM中的一个或多个。部件IlM采用诸如销的紧固件1130连接至 机构1100。子组件1104还包括球状件1138，通过采用定位在形成在安装块1132中的第二腔 1142中的弹簧1140迫使球状件1138抵靠构件1107。弹簧1140的第一端接合球状件1138， 弹簧1140的第二端接合连接至块1132的插塞1144。通过举例的方式，当节流装置位置在 上述第一和第二阈值之间时，球状件1138接合靠近顶点1150的圆形凸出1136。以这种方 式，球状件1138沿方向1113或1114施加小(如果有的话)的力到构件1107上。然而，当 节流装置位置下降至低于第一阈值(或超过第二阈值)时，顶点1150被定位成进一步远离 球状件1138，球状件1138抵靠凸出表面1136的弯曲部1146或1148的力进一步降低或增 加节流装置位置。注意到，虽然子组件1104在图11和12显示有双杠杆机构1100，但可以采用具有 其它类型的机械有利机构或不具有机械有利机构的子组件1104。例如，在一个实施例中，子 组件1104可以直接连接至压力变换器，如图6中显示的压力变换器112。虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但应当理解，在 随附的权利要求中限定的主题没有必要受限于上述的特定特征或动作。更确切地说，上述 的特定特征和动作被公开作为实施权利要求的示例性形式。
权利要求
1. 一种流体喷射器，包括流体泵组件，具有出口路径；马达组件，构造为驱动所述流体泵组件以对流体进行加压，所述马达组件由节流装置 机构控制；和流体压力控制组件，包括构造为根据所述出口路径中的流体压力进行移位的机械压力 变换器，所述流体压力控制组件构造为根据所述机械压力变换器的位移控制所述节流装置 机构。
2.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中所述马达组件包括内燃机，所述内燃机具 有可操作地连接所述内燃机和流体泵组件的离心式离合器。
3.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中所述节流装置机构和压力变换器被可操作 地连接。
4.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中所述流体压力控制组件包括构造为响应于 所述压力变换器的位移致动所述节流装置机构的至少一种机构联接组件。
5.根据权利要求4所述的流体喷射器，其中所述机构联接组件包括用户调节机构。
6.根据权利要求5所述的流体喷射器，其中所述用户调节机构构造为对于所述机械压 力变换器的同一位置调节所述节流装置的位置。
7.根据权利要求5所述的流体喷射器，其中所述机构联接组件包括至少部分地容纳在 导管组件内的缆索。
8.根据权利要求7所述的流体喷射器，其中所述导管组件包括容纳所述缆索的第一部 分的第一导管和容纳所述缆索的第二部分的第二导管，所述用户调节机构连接至所述第一 导管和第二导管。
9.根据权利要求8所述的流体喷射器，其中所述用户调节机构包括构造为相对彼此移 动所述第一和第二导管的末端的可调节部件。
10.根据权利要求4所述的流体喷射器，其中所述机械联接组件包括构造为对于选定 的节流装置位置范围致动节流装置机构的子组件。
11.根据权利要求1所述的流体喷射器，其中所述压力变换器被流体地连接至所述出 口路径中的所述加压流体。
12.根据权利要求11所述的流体喷射器，其中所述压力变换器包括柱塞，所述柱塞具 有流体地连接至所述加压流体的第一端和可操作地连接至构造为控制所述节流装置机构 的机构联接组件的第二端。
13.根据权利要求12所述的流体喷射器，其中所述机械联接组件包括连接至所述节流 装置机构的缆索。
14.一种流体喷射器，包括流体泵，构造为产生来自流体泵出口的加压流体流；马达，构造为驱动所述流体泵；和流体压力控制机构，包括压力变换器，所述压力变换器构造为根据流体压力移位并通 过至少一个机械联接组件机械地连接至所述马达。
15.根据权利要求14所述的流体喷射器，其中所述马达组件包括内燃机，所述内燃机 具有可操作地连接所述内燃机和所述流体泵的离心式离合器。
16.根据权利要求14所述的流体喷射器，其中所述机械联接组件包括用户调节机构。
17.根据权利要求14所述的流体喷射器，其中所述机械联接组件包括缆索。
18.根据权利要求12所述的流体喷射器，其中所述压力变换器被流体地连接至来自所 述流体泵出口的所述加压流体流。
19.根据权利要求18所述的流体喷射器，其中所述压力变换器包括柱塞机构，所述柱 塞机构具有流体地连接至所述加压流体流的第一端和可操作地连接至所述机构联接组件 的第二端。
20.根据权利要求19所述的流体喷射器，其中所述机械联接组件包括连接至所述节流 装置机构的缆索。
全文摘要
提供了一种流体喷射器，该流体喷射器包括具有出口路径的流体泵组件和构造为驱动流体泵组件以对流体进行加压的马达组件。马达组件由节流装置机构控制。流体喷射器还包括流体压力控制组件，该流体压力控制组件包括构造为根据出口路径中的流体压力进行移位的机械压力变换器。该流体压力控制组件构造为根据机械压力变换器的位移控制节流装置机构。
文档编号F02M51/06GK102140984SQ20111003264
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年1月29日
发明者乔舒亚·詹姆斯·哈克里德, 弗兰克·格雷戈里·米拉齐塔 申请人:瓦格纳喷涂技术有限公司