CN1051033C - 摩擦电式粉末喷枪 - Google Patents

Abstract

一种摩擦电式粉末喷枪包括扩散器、充电部、和喷头，充电部分包括一个可拆卸地装在空心外圆柱体内的内侧芯件，在外圆柱体和内侧芯件之间形成一个用于为粉末提供充电流动通道的环形间隙。内侧芯件和外圆柱体具有由电绝缘材料制成的波浪形或波纹形充电表面，因此环形间隙为粉末提供了一个曲折的通道，由电绝缘接触材料的导电表面并通过接地环实现了接地，接地环位于枪体充电部分入口处的粉末通道外侧。

Description

摩擦电式粉末喷枪

本发明涉及静电粉末喷涂，更确切地说是一种改进的摩擦电式粉末喷枪。

在静电粉末喷涂中，粉末料斗中的干的喷涂颗粒由高速流动的气流输送并通过一个软管被抽到喷枪中，喷枪将粉末喷至需要涂覆的物品上。通常喷枪以两种方式之一使粉末充电，这两种方式是或者使枪具有高电压充电电极，或者使枪带有通过摩擦使粉末带电的装置，即摩擦电装置。本发明涉及摩擦电式粉末喷枪。

通常，在摩擦电式粉末喷枪中，粉末是以环氧树脂为主要成分的，而枪内侧的表面一般由聚四氟乙烯(PTFE)构成的，粉末与表面多次撞出而使颗粒摩擦生电。当将粉末颗粒从枪的前部喷出时，粉末与需喷涂的物品电性相吸，需喷涂的物品通常是电接地的并悬挂在高架运输机上。当这些静电充电粉末颗粒沉积到物品上之后，它们通过静电吸引附着在物品上直到物品被送至炉子里，在炉中粉末颗粒被熔化并流到一起并在物品上形成连续的涂层。可以发现，粉末涂层可以在很多场合下提供坚实耐用的表面，例如庭园家具、草地割草机、和其它物品的表面。

美国专利4,399,945中提供了一种商业上可得到的摩擦电式粉末喷枪。这种枪是可以从诺德森公司(Nordson Corporation，Amherst，Ohio)得到的Tribomatic牌枪。在这种枪中，粉末在一组围在芯件周围的弯曲PTFE管中被充电。当粉末流过管子时，粉末多次撞出管子内壁并在接触时产生电荷。管束的外层由导电材料覆盖以便在喷枪工作期间将向大地放电。将带电管接地能增强粉末充电并且通过控制喷枪储存的电荷量使其不达到能使操作者震颤或产生引起火灾或操作的电火花的量。

向粉末中传送的电荷量的重要因素之一是粉末穿过枪体的速度；粉末的速度越高，粉末的充电量越大。因此，使粉末以高速度流过枪体能够增加粉末的带电量。然而，粉末的速度也对粉末喷枪部件的耐磨寿命有不利的影响。部件的磨损也是速度的函数；速度越高，磨损越大。粉末使枪体充电部分上的充电管的整个管壁受磨损，从而导致必须定期地将整个枪体送回制造厂进行修复，在返厂期间需用全新的喷枪或已经修复的喷枪来替代受损枪。

在摩擦电式粉末喷枪的操作中的另一个重要因素是喷枪的静电接地。美国专利4,399,945中所示的公知喷枪的接地涉及一个非常费时和复杂的生产过程。将充电管在特定的模具中加热将其制成加旋形。然后将管子布置在铝芯的外周上并用黑色石墨型导电涂料喷涂。再将导电包层施于整个管束的四周。接地导线从芯件延伸到控制单元的面板上。

对比文件WO88/08332公开了一种粉末喷枪，在维护时同样具有上面所述的困难。

本发明的目的在于提出一种使用成本低、维护方便的粉末喷枪。

本发明提出这样一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于将粉末与传输气体相混合的装置；

混合装置后部的充电区域，该充电区域包含在粉末流过时使粉末充电的装置，充电装置包括一个固定在空心外圆柱体内的内侧芯体，外圆柱体的内部尺寸和内侧芯件的外部尺寸使得在外圆柱体和内侧芯件之间形成了构成粉末摩擦生电通道的环形间隙，内侧芯件的外部尺寸和外圆柱体的内部尺寸构成了多个增大和缩小的呈波浪形的充电表面，通常在相同的纵向位置上，内侧芯件的外部尺寸增加而外圆柱体内部的尺寸则增加，而当内侧芯件的外部尺寸减小时，则在相同纵向位置上的外圆柱体的内部尺寸则减小，内侧芯件和外圆柱体和充电表面都是由电绝缘材料制成的，因此，当粉末流过环形间隙时，由于不断地与圆柱体和芯件接触而形成摩擦生电；其中，

所述喷枪还包括在充电区域的出口处用于分配带电粉末的喷头；

而且，所述内侧芯件可以从外圆柱体上拆下，而且内侧芯件的最大外部尺寸小于外圆柱体的最小内部尺寸以便使内侧芯件能纵向地从外圆柱体上卸下。

本发明还提出一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于混合粉末和传输气体的装置；

位于混合装置后部的充电区域，该充电区域包括当粉末流过时用于使粉末充电的装置，充电装置包括位于空心外圆柱体内的内侧芯件，在外圆柱体和内侧芯件之间形成的用于为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，内侧芯件和外圆柱体中至少一个通过位于粉末流动通道外部的接地电极电性接地，因此，粉末在流过环形间隙时，由于不断地与接地外圆柱体或内侧芯件相接触而摩擦生电；和

将接地电极固定在充电区的入口处；其中，

所述喷枪还包括位于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

而且，在形成粉末流动通道部分的部件之间存在一个间隙，该间隙的位置靠近接地电极。

本发明又提出一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于混合粉末和传输气体的装置；

位于混合装置后部的充电区，该充电区包括当粉末流过时使粉末充电的装置，该充电装置包括一个位于带有外充电表面的空心外圆柱体内的带有内充电表面的内侧芯件，在外带电表面和内带电表面之间形成一个为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，因此，粉末在流过环形间隙时因不断地与带电表面接触而摩擦生电；其中，

所述喷枪还包括位于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

外圆柱体包括一个由加强部件构成的外侧易磨损圆柱体，加强部件带有形成外带电表面的接触层，内侧芯件包括一个由加强部件构成的内侧易磨损圆柱体，该加强部件带有形成内带电表面的接触层。

本发明再提出一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

安装在枪体上用于混合粉末和传输气体的装置；

可拆卸地装在枪体上的混合装置后部的充电区，该充电区包括当粉末流过时使粉末充电的装置，该充电装置包括位于空心外圆柱体内部的内侧芯件，通过至少一个位于内侧芯件和外圆柱体之间的圈使内侧芯件相对于外圆柱体固定，在外圆柱体和内侧芯件之间形成一个用于为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，因此，在粉末流过环形间隙时，由于粉末不断地与圆柱体或芯件接触而形成摩擦电；其中，

处于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

所述喷枪还包括一个管形延伸件，该延伸件套到外圆柱体上以便将内侧芯件和外圆柱体可拆卸地固定到枪体上。

本发明提供一种摩擦电式粉末喷枪，其具有改进的粉末流动通道，该通道是将芯件置于一个套筒或圆柱体内而形成的，其中通道设在芯件外表面和圆柱体内表面之间。具体地说，圆柱体的内表面和芯件的外表面是波浪形或波纹形表面，由此在枪体内构成一个环形波纹状的粉末流动通道。芯件的外表面和圆柱体的外表面都是PTFE表面。当粉末通过枪的充电部分时，芯件和圆柱体的波纹形表面使粉末改变方向并与PTFE带电表面产生多次接触，在每次接触时使粉末颗粒上产生电荷。芯件的外表面和圆柱体的内表面之间保持很小的间隙以便使粉末流动通道非常窄，从而进一步增加每个粉末颗粒撞击带电表面的次数。

本发明还提供一种改进的枪体静电接地方式。本发明设置了改进的和简单的接地通道，其能避免例如美国专利4,399,945号所述的已有喷枪所需的费时和复杂的生产过程。本发明通过在粉末通道的始端外侧上设置接地环而改进了已有技术的设计。

本发明使用与外接地环相结合的″波纹″形芯件和圆柱体充电设计。由于接地环放在粉末流动通道的外侧，所以接地环能保持清洁。此外，通过将接地环放在枪体充电部分的入口处，而使接地环处于能产生最大电荷量的位置上，该位置是放电的理想位置。

本发明的枪体充电部分上的接触表面是由电绝缘材料例如PTFE制成的，该表面能提供良好的摩擦电充电特性。虽然该材料是电绝缘的，但是利用从接触表面到接地环的表面放电或表面导电可以接地。由于充电部分是由分离部件构成的，所以在这些部件之间形成了间隙。根据本发明，将该间隙的表面作表面导电通道的一部分，而且该间隙位于靠近接地环的位置上。

本发明还提供一种改进的芯件和圆柱体设计，其中带有波浪形外表面的芯件能够插入带有波浪形内表面的圆柱体中或从该圆柱体中卸下。这种可拆卸性是通过使内侧芯件上波峰和波谷处的直径尺寸小于或最多是等于外圆柱体上的波峰或波谷处的直径尺寸来实现的。这种设计提供了比已有技术优越的重要优点，因为当两个充电表面磨损时，很容易就地装上新的芯件和/或圆柱体，而不必将整个枪体送回制造厂去修复。这样，节省了时间和费用。

内侧芯件和外圆柱体均包括易于拆卸和更换的易磨损套筒。每个易磨损套筒都由加强部件形成，加强部件由电绝缘的尺寸稳定的材料例如，NEMA牌的G-10材料制成，加强件上具有电绝缘接触材料，例如PTFE的接触层。

此外，内侧芯件和外圆柱体上的易磨损套筒都是纵向对称的，因此可以先将易磨损件的任一端插入来重新安装枪体。由此简化了枪体的安装并防止了因疏忽而将一个易磨损套筒装反的不合适安装。

本发明还在枪体后部上设置了一个扩散器以便通过驱使粉末以预定的速度穿过充电部分来控制粉末上的电荷。在设有粉末充电环形间隙的已有喷枪中使用了位于充电部分背部处的空气喷嘴，该喷嘴仅仅用于使电极保持清洁。

本发明的粉末喷枪提供了这些和其它的优点，该喷枪包括，用于混合粉末和传输气体的扩散器，设在扩散器后部的充电部分，位于充电部分的出口处并用于分配充电粉末的喷头。充电部分包括当粉末流过时用于向粉末电性充电的装置。该充电装置包括可拆卸地装在空心外圆柱体内的内侧芯件。外圆柱体具有内部尺寸，而内侧芯件具有外部尺寸。在构成粉末充电流动通道的外圆柱体和内侧芯件之间形成一个环形间隙。通常，在相同的纵向位置上，如果内侧芯件的外部尺寸增加，则外圆柱体的内部尺寸就减小。如果内侧芯件的外部尺寸减小，那么通常在相同的纵向位置上的外圆柱体的内部尺寸就增加。环形间隙的宽度在外圆柱体和内侧芯件的整个长度上基本上保持不变。在内侧芯件和外圆柱体表面上产生的摩擦电荷沿这些表面流到位于粉末流动通道外侧的接地环上。粉末在流过通道期间因为不断地与表面接触而充电。

图1是本发明的喷枪侧视图，其中有一部分枪体被切掉以表示插脚截面从枪体伸到延伸管切口中形成卡口型锁紧机构。

图2是沿图6中的线2-2剖开的图1所示喷枪的侧面剖视图。

图3是图2中一部分的局部放大剖视图。

图4是图2中另一部分的局部放大剖视图。

图5是图2中另一部分的局部放大剖视图。

图6是沿图1中的线6-6剖开的喷枪侧面剖视图。

图7是沿图3中的线7-7剖开的剖视图。

图8是沿图7中的线8-8剖开的局部剖视图。

图9是沿图4中的线9-9剖开的剖视图。

图10是沿图9的线10-10剖开的局部剖视图。

参照附图并且特别是首先参照图1和图2，其表示本发明的摩擦电式粉末喷枪。枪10包括枪体11，枪体11上具有在其上延伸的中心孔。枪的安装组件12通过固定装置13和14固定到枪体11上。枪10包括入口处的扩散部分15、中间位置上的充电部分16和出口处的喷头部分17。

枪的扩散部分15包括具有轴通道22的扩散体21。扩散体21装在枪体11中的中心孔入口端上，在围绕扩散体21外表面且位于扩散体和枪体11中心孔入口端的内表面之间的槽中设有O型密封圈23和24。

压缩空气从枪控制舱(未示出)通过连接器27进入扩散部分15。连接器27与插在通道22前端的扩散喷管28相连。来自料斗的粉末通过流动空气送到扩散15，所说的流动空气出自美国专利4,615,649中所示的泵。粉末和来自泵的输送空气通过与枪的入口连接器29相连的送料软管进入枪内，连接器29朝着通道22的方向径向伸进扩散体21中。随着粉末从连接器29进入扩散部分15，粉末与来自扩散喷管28的扩散空气相混合。扩散空气流过粉末入口连接器29在粉末入口处产生负压，这有助于泵将粉末从粉末输送软管送入扩散区。将扩散区中喷管28上的孔的尺寸设计成能流过低压大体积空气。

扩散器中的低压导致了泵出口处较低的出口压力，这反过来又可导致从泵中输出较大的粉末流。大量的扩散空气使得粉末通过充电部分16以能使粉末大量充电的高速度输送。由于传至粉末的电荷量与通过枪体的粉末速度有直接关系，所以扩散空气的体积是调节粉末带电量的最基本的方式：较高的扩散空气量产生较大的粉末带电量，较低的扩散空气量产生较低以粉末带电量。本发明在枪的后部设置了一个扩散器以便通过驱使粉末以预定速度穿过充电部分16来控制粉末的带电量。

枪的充电部分16位于外延伸管31的内部，管31可拆卸地安装到枪体11上并从枪体的前端延伸。充电部分16包括一个安装在外部柱形组件33内的内侧芯件32。

如图2所示，内侧芯件32包括中心螺杆35，螺杆的一端上旋有一个通常为锥形的入口分配器36，而另一端上旋有一个通常为截头锥形的出口分配器37。在入口分配器36和出口分配器37之间锁有一个一般为柱形的内侧易磨损套筒38。

外柱形组件33装在延伸管31内并包括一个外侧易磨损套筒40，外侧易磨损套筒锁在入口易磨损套筒41和出口易磨损套筒42之间。入口易磨损套筒41对着凸肩39固定在枪体11中的中心孔出口端上。出口易磨损套筒42的外周上具有凸肩43，而延伸管31的出口端有一个凸缘44，该凸缘径向向内延伸并通过可压缩垫圈45与凸肩43相啮合，并将出口易磨损套筒固定在应有的位置上。

这样，入口易磨损套筒41固定在入口分配器36外周附近，外侧易磨损套筒40固定在内侧易磨损套筒38的外周附近，而出口易磨损套筒42则固定在出口分配器37的外周附近。

在内侧和外侧易磨损套筒38和40之间形成一个环形间隙46。内侧易磨损套筒38的外表面和外侧易磨损套筒40的内表面是波浪形的，所以环形间隙46为通过充电部分16的粉末提供了曲折的通道。具体地说，通常在相同的纵向位置上，如果内侧易磨损套筒38的外径增加，那么外侧易磨损套筒40的内径就增加，而如果内侧易磨损套筒38的外径减小，那么在相同纵向位置上的外侧易磨损套筒40的内径就减小，这样，通过套筒38和40之间的环形间隙46建立一条窄″波浪″形的粉末流动通道。尽管环形间隙46的直径是变化的，但环形间隙46的宽度在内侧和外侧易磨损套筒38和40的长度方向上保持基本恒定。

粉末从扩散区15进入枪的充电区16并且通过入口易磨损套筒41和入口分配器36的传输表面被引入内侧和外侧易磨损套筒38和40之间的环形间隙46中。固定在枪体11中的入口套筒41从外侧易磨损套筒40延伸到扩散体21并确定枪体扩散区排出粉末的通道。

然后粉末流过窄的″波浪形″环形间隙46并且接着通过由出口分配器37和出口易磨损套筒42构成的表面确定的加宽的环形间隙，通过该间隙将粉末送至喷头部分17。

为了使粉末流动通道密封，而在枪的各部件之间设置了多个O型密封圈。入口易磨损套筒41相对于枪体11的密封是通过O型密封圈48(图3)实现的，该O型密封圈设在枪体和位于充电部分16前面的入口易磨损套筒之间。另一个O型密封圈49也位于入口易磨损套筒41的外周上。O型密封圈50和51位于外侧易磨损套筒40的外周上，O型密封圈50固定在外侧易磨损套筒40入口端的附近(图3)，而O型密封圈51固定在外侧易磨损套筒40和位于易磨损套筒(图4)出口端处的延伸管31之间。

延伸管31通过包括插脚52的卡口式锁紧机构可拆卸地装在枪体11上，插脚52从枪体11延伸到在延伸管31中形成的切口53中，这样可以在使用期间使充电部分16固定地保持在枪体上而在需要对枪进行清洁或更换某个易磨损套筒时又能容易地将充电部分16卸下。在通过卡口机构将延伸管31固定地装到枪体11上同时，借助于位于延伸管31的外凸缘44和出口易磨损套筒42的凸肩43之间的泡沫氯丁橡胶垫圈45(图1和图5)将外侧易磨损套筒40向后推入枪体11的中心孔。垫圈45是可压缩的和具有弹性的，而且它形成了在外侧易磨损套筒40上并向枪体11施加作用力的弹性体。当通过垫圈45将外侧易磨损套筒推入枪体11中时，装在外侧易磨损套筒40端部上的O型密封圈50与接地环(后面将描述)相配合。

如图5详细表示的，内侧易磨损套筒38包括一个在套筒55或内侧加强件的外径上形成的内侧聚四氟乙烯(PTFE)接触层54。外侧易磨损套筒40同样也包括一个在套筒57或外侧加强件的内径上形成的外侧聚四氟乙烯(PTFE)接触层56。加强套筒55和57是用电绝缘的、尺寸稳定的材料制成的，而且最好是用NEMA牌的G-10(注入环氧树脂的连续丝织玻璃纤维)的材料或类似材料。接触层54和56沿粉末流动通道提供了一个电绝缘材料层，同时也为接地提供了一个导电表面。加强件55和57作为套筒的加强筋并且帮助″波浪形″聚四氟乙烯(PTFE)套筒在加工期间和其它时间里保持其径向和纵向形状以维持沿环形间隙46方向上的尺寸一致性。

参照图2，内侧芯件32相对于外侧柱形件33的位置是由定位圈60和间隔圈61保持的。定位圈60用于使内侧易磨损套筒38径向对准充电部分16入口处的入口分配器36和使内侧易磨损套筒38以及分配器36和37轴向对准外侧易磨损套筒40以及易磨损套筒41和42。间隙圈61仅用于使内侧易磨损套筒38和出口分配器37径向对准易磨损套筒40和充电部分16出口处的出口易磨损套筒42。定位圈60和间隔圈61均由具有表面导电性的电绝缘材料，例如迭尔林(聚甲醛树脂)制成。

如图3所示，定位圈60位于入口易磨损套筒41和外侧易磨损套筒40之间以及入口分配器36和内侧易磨损套筒38之间。在与外侧易磨损套筒40相邻的入口易磨损套筒41的内表面周围形成一条小凹槽63以便放置定位圈60。同样地，在靠近入口易磨损套筒41的外侧易磨损套筒40的内表面周围形成凹槽64以旋转定位圈60。在入口分配器36和内侧易磨损套筒38的外表面上分别形成用于放置定位圈60的相应凹槽65和66。最好用图7中所示的方式将定位圈锁在凹槽63、64、65和66中。

图7中更详细地表示了定位圈60的结构。定位圈60包括一个锁在入口易磨损套筒41和外侧易磨损套筒40之间的凹槽中的外圈部分69和一个锁在入口分配器36和内侧易磨损套筒38之间的凹槽65和66中的内圈部分70。内圈部分70和外圈部分69通过四个相互隔开90°的筋部71相连接。筋部71延伸穿过粉末通道，并且特别是如图8所示，该筋部具有锥形的或流线形的截面以便减小粉末在筋部上的聚集，该聚集也会因粉末的瞬间汇合而形成。

外侧易磨损套筒40上的凹槽64完全延伸穿过外聚四氟乙烯(PTFE)接触层56并进入外加强套筒57。同样，内侧易磨损套筒38上的凹槽66完全延伸通过内聚四氟乙烯(PTFE)接触层54并进入内侧加强套筒55。加强套筒55和57的材料要比较软的接触层54和56的PTFE材料硬，而且深入到加强套筒中的凹槽深度为圈60的定位提供稳定的尺寸。凹槽63、64、65和66使得定位圈60能相对于外侧柱形件33和内侧芯件32进行精确的轴向位移。

间隔圈61位于外侧易磨损套筒40和出口易磨损套筒42之间。如图4所示，在外侧易磨损套筒40的出口边缘处形成凹槽73，而在出口易磨损套筒42上形成相应的凹槽74。间隔圈61装在由凹槽73和74形成的槽内。如图9所示，间隔圈61包括装在由凹槽73和74形成的槽中的外圈部分75和四个从外圈部分75径向向内延伸的突起隔离件部分76。隔离件部分76位于相互成90°的位置上。隔离件部分76的顶端与出口分配器37的外壁相啮合以便使外侧柱形体33相对于内侧芯件32形成径向固定。如图10所示，隔离件部分76也具有与筋部71或定位圈60相类似的锥形或流线形截面，以防止因瞬间汇合而引起的粉末聚集。

在与凹槽66相对的内侧易磨损套筒38的另一端上还设有凹槽78(图4)。该凹槽78并不用于间隔圈61的定位，因为间隔圈不安装在内侧芯件上。然而，设置凹槽78可以使内侧易磨损套筒38纵向对称，即可以正反两方向使用。因此凹槽78相对于凹槽66对称地位于内侧易磨损套筒38的另一端上。如图4所示，由于凹槽78对间隔圈61来说是不必要的，所以在出口分配器37上设置了一个能装入凹槽78中的小凸缘79。

根据摩擦电式粉末喷枪的传统设计，将充电部分16接地以提高粉末的装填量并且通过避免枪内存储能使操作者感到震动或产生能引起火灾或爆炸的电火花的容量来提高喷枪的安全性。然而，在本发明中采用了一种改进的接地结构。在输送最大量粉末的充电部分16的入口附近，设置了位于枪体11内部并围绕在入口易磨损套筒41和外侧易磨损套筒40外部的接地环81形式的接地电极。接地环81固定在离开粉末流动通道一定距离的位置上，因此它能保持清洁并由此导致良好的电接地。O型密封圈49位于接地环81和入口易磨损套筒41之间，而O型密封圈50位于接地环81和外侧易磨损套筒40之间。

外侧易磨损套筒40是与入口易磨损套筒41分离的部件，它们之间形成间隙82。间隙82的尺寸不很重要，而形成间隙的部件40和41实际上可以相互接触或靠近。既使是部件40和41靠在一起相互接触，在这些部件之间也还是存在间隙82，该间隙足以形成通向接地环81的通道。间隙82是环形的而且其代表设在外侧易磨损套筒40和内侧易磨损套筒41之间的外表面，因此沿着这些作为接地通道的一部分的表面能够产生表面传导。

喷枪充电部分16上的部件的电接地是通过沿内侧易磨损套筒38、外侧易磨损套筒40、入口易磨损套筒41、入口分配器36、出口分配器37和出口易磨损套筒42的外表面上的表面传导而完成的。如上所述，至少这些形成部分粉末流通通道的部分表面是由具有好的填充特性的绝缘材料构成的，例如PTFE。PTFE材料可以进行表面放电，由此而形成了用于接地的导电通道。入口易磨损套筒41、外侧易磨损套筒40和出口易磨损套筒42的表面上的电荷沿着这些表面通过设在入口侧易磨损套筒41和外侧易磨损套筒40之间的间隙82流到接地环81上。入口分配器36、内侧易磨损套筒38和出口分配器37的表面上的电荷沿着这些表面并穿过定位圈60的表面再通过间隙82流到接地环81上。来自这些表面的一些电荷很可能在沿间隙82通过之前穿过间隙圈61流到外侧易磨损套筒40上。由于圈60和61也是由具有足够表面导电性的电绝缘材料，例如迭尔林(聚甲醛树脂)制成的，所以它们在从内侧芯件36、37和38传输到接地环81时具有不同的放电电流。

电流从接地环81通过接地螺栓84流到由旋钮85保持在接地螺栓84上的地线(未示)上，地线将电流引回到枪体控制舱并在此借助于一个安培计进行显示，然后电流流入大地。PTFE的表面导电性，通道与接地环81之间的长度以及粉末接触表面上电荷的电垫差都可以根据所设计的合适的接地形式和最佳的充电式而改变。

将枪体的充电部分16的出口端设计成能接受各种传统喷头的形式。如图4所示，喷头部分17包括一个传统的喷头88，该图表示喷头安装到充电部分16的出口端上的状态。将喷头88紧靠延伸管31的出口端上的凸缘44安装到出口易磨抽套筒42上。O型密封圈89和90(图4)位于喷射头88和出口易磨损套筒之间的外侧易磨损套筒42外周上的槽中。

在充电部分16中传给粉末的电荷量是下列参数的函数：(1)粉末的速度，(2)流动通路壁的制作材料，(3)贯穿充电表面的粉末流动通道的几何形状或设计，(4)充电表面的电接地，和(5)涂料粉末的组分。通过考虑上述5个因素可以将本发明的喷枪设计成能最大限度地向粉末传递电荷。

决定传送到粉末中的电荷量的重要因素之一是穿过枪体中充电部分16的粉末速度；粉末的速度越高，粉末中的电荷量的越大。然而，粉末的速度也对粉末喷枪的部件寿命起损害作用。部件的损坏程度也是速度的函数；速度越高，损坏越大。所以，并不希望粉末以任何高于所需充电量的速度流动。

在本发明的最佳实施例中，所有在枪体的充电部分16中能与粉末接触的部件，即内侧易磨损套筒38，外侧易磨损套筒40，入口易磨损套41，入口分配器36，出口分配器37，和出口易磨损套筒42都是由含氟聚合物材料，最好是聚四氟乙烯(PTFE)制成。已经发现这种材料对各种成分的摩擦电式带电粉末喷涂是非常有效的。粉末在每次与PTFE表面相接触时都产生电荷。因此，增大暴露于粉末中的PTFE表面面积可以增加向粉末充电的机会。PTFE是一种具有表面导电性的电绝缘材料，其表面导电性可以使传送到粉末中的电荷接地。

内和外侧易磨损套筒38和40的特殊设计，特别是它们的″波浪形″表面，也起到了增加传输到粉末中的电荷量的作用。内和外侧易磨损套筒38和40的弯曲表面使粉末沿一条曲折的通道穿过环形间隙46，这迫使粉末撞击每个套筒的波峰和波谷或凹槽。套筒38和40的直径的每个变化都迫使粉末改变方向并进一步撞击套筒的PTFE表面，该撞击增加了粉末上的电荷。

利用比较窄的环形间隙46能够进一步提高传输到粉末中的电荷量。在两个易磨损套筒38和40之间的环形间隙比较小，大约在0.032英寸(0.82毫米)数量级。所以，粉末有较高的概率多次接触易磨损套筒38和40的表面而不是象直线流过充电部分那样几乎不与该表面接触。如上所述，在入口易磨损套筒41，出口易磨损套筒42，内侧易磨损套筒38和入口分配器36，出口分配器37，以及外侧易磨损套筒40之间的环形间隙46的较窄度是通过定位圈60和间隔圈61保持的。

由于传至粉末中的电荷是随穿过枪体充电部分16的粉末速度的增加而增加的，而且由于增加粉末的流动速度会加快粉末对枪体部件的磨损，因此最好是将枪体设计成容易替换磨损部件的结构。本发明能够容易地更换两个易磨损套筒38和40。两个易磨损套筒38和40的尺寸是这样确定的，即通过将内侧易磨损套筒从外侧易磨损套筒的两端上推下或拔下而将内侧易磨损套筒38从外侧易磨损套筒40上卸下。这种可折卸性是通过使内侧易磨损套筒38上的波峰或凸起处的直径尺寸小于或最多是等于外侧易磨损套筒40上的波峰或凸起处的直径尺寸实现的。当套筒38和40都磨损时，可以很容易地在该区域上换上新的套筒而不必将整个枪体送加制造厂重新修复，从而节省了时间和费用。

在装配枪体10时，首先要将定位圈60放到内侧易磨损套筒38一端上的凹槽66中。应该注意的是，内侧易磨损套筒38是纵向对称的，所以可以通过将定位圈60放到内侧易磨损套筒的任意一端上开始进行组装。然后将入口分配器36固定在与凹槽65中的定位圈所处的内侧易磨损件的同一端上。然后将螺杆35插入入口分配器36中的相应螺纹孔中。再将出口分配器37拧到螺杆35的另一端上，从而完成了内侧芯件32的装配。

用扩散体21、枪体安装组件12、接地环81、接地螺栓84和旋钮85将枪体11预先安装到位。将O型密封圈48和49固定在入口易磨损套筒41外周上为O型密封圈设置的凹槽内，并将入口易磨损套筒41插到枪体11上的中心孔出口端上。然后将预先装好的内侧芯件32插到入口分配器36和定位圈60上，入口分配器36装在入口易磨损套筒41上而定位圈60装在入口易磨损套筒的凹槽63中。接着，将O型密封圈50固定在外侧易磨损套筒40外周上所设的槽中。然后，将外侧易磨损套筒40插入枪体11的中心孔中直到定位圈60进入外侧易磨损套筒端部上的凹槽64中。应该注意得是，外侧易磨损套筒40是纵向对称的，所以在装配期间可以将外侧易磨损套筒40的任一端插入枪体11中。

然后将间隔圈61置于出口分配器37的外周上并沿外侧易磨损套筒40的向外延伸端将其固定在凹槽73中。在出口易磨损套筒42上预先将O型密封圈89和90装在该出口易磨损套筒外周上所设的凹槽中，然后借助于出口易磨损套筒42的凹槽74中装的间隔圈61将出口易磨损套筒42固定到外侧易磨损套筒40的向外延伸端上。将氯丁橡胶垫圈45放在紧靠出口易磨损套筒42的凸肩43处，并将延伸管31放在最外端的组件上。由于延伸管31是可转动的，所以可以将插脚52通过开口放入切口53中，并将延伸管推入外侧易磨损套筒40外周处的枪体11的中心孔中，并使凸缘44与氯丁橡胶垫圈45相啮合同时将其压下。将出口易磨损套筒42、外侧易磨损套筒40、定位圈60和入口易磨损套筒41推向枪体11，从而使入口易磨损套筒41压在枪体11的凸肩39上。这样也使得借助于定位圈60和间隔圈61安装在外侧易磨损套筒40中的内侧芯件32获得了轴向定位。将延伸管转动1/8圈使插脚52与切口53端部的卡销相啮合可以将延伸管锁到枪体11上。然而可以将所需的喷头88装到出口易磨损套筒42的端部上。

在清洁或更换易磨损套筒38和40时枪体很容易拆卸。从枪体上拆卸易磨损套筒38和40时首先要从出口易磨损套筒42上卸下喷头88。接着，转动延伸管使延伸管31与枪体11和卡口机构脱离啮合。此后，卸下出口易磨损套筒42和出口分配器37，并将内侧易磨损套筒38从外侧易磨损套筒40内卸下，或者将出口易磨损套筒42和外侧易磨损套筒40从内侧易磨损套筒38上卸下。由于设置了易磨损套筒38和40而进一步简化了易磨损套筒的预装配和用新的易磨损套筒更换易磨损套筒的过程。易磨损套筒38和40自身是对称的，所以可以将它们的任一端先装入枪体中。这可以防止将易磨损套筒38或40之一错误地插入该区域中的另一个易磨损套筒中并能防止因疏忽而使易磨损套筒无法对准和导致环形间隙46出现错误尺寸。

向粉末输送电荷的另一个重要因素是使枪体获得良好的电接地。接地环81位于离开充电部分16入口附近的粉末流动通道一定距离的位置上。接地环81处于枪体中产生最大充电量的区域中，因此该位置是最佳的放电位置。由于接地环81位于粉末通道的外侧，所以接地环不受粉末聚集的影响而保持清洁，由此而导致了良好的、持续的电接地。

可以对上面所示的和所述的发明作出各种改进和发展。例如，可以改变由套筒38和40的外表面形成的波纹的尺寸和几何形状。同样地，也可设置更多或更少波纹。

套筒38和40的外表面可以由其它更耐磨的和能使粉末以及PTFE产生摩擦充电的材料制成，例如全氟烷氧基(PFA)和Tefzel牌材料，改性的乙基四氟乙烯含氟聚合物。

内侧和外侧易磨损套筒38和40也可以是注模的以便于生产和降低生产成本。为了用注模工艺来制造套筒，可以用例如PFA、FEP或Tefzel来代替PTFE作为注模材料，该材料可以仅通过挤压和压缩成型。如果用NEMA的牌号为G-10(注入环氧树脂的连续丝织玻璃纤维)的材料或类似材料来制造加强套筒55和57，那么可以将PFA注模到G-10管上，然后，如果需要的话，可以在组件的PFA部分上加工制作波纹。

此外，可以使内接触层54与内加强套筒55之间以及外接触层56与外加强套筒57之间摩擦地固定在一起而不使这些材料粘接在一起。为了达到这个目的，可以将内PTFE接触层54加热到使其膨胀，并将其滑移到加强套筒55上，然后使其在套筒55上冷却至收缩。用同样的方式，可以使外接触56在例如液态氮中快速过冷到使其收缩，并将它插入加强套筒57中。然后使外接触层56受热回升到室温以使其膨胀并与套筒57压合。

粉末流过的环形间隙46的宽度可以随其到枪体中线的半径而改变，以便在半径较大的情况下使环形间隙的宽度较小。这样做是为了基本上使粉末通道保持恒定的截面积以便使粉末通过充电部分16时能保持比较均匀的速度。

在此所表面和描述的具体实施例的其它变化和改进对本技术领域的技术人员来说是很明显的，它们都在本发明所概括的构思和范围之内。因此本发明所表示和描述的有关特殊实施例只用于解释该发明而不对其构成限制。因而，专利权将不受本文所示和所述具体实施例的限制和影响，也不受任何其它与本发明所提改进范围不一致的方式的影响。

Claims (6)

1、一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于将粉末与传输气体相混合的装置；

混合装置后部的充电区域，该充电区域包含在粉末流过时使粉末充电的装置，充电装置包括一个固定在空心外圆柱体内的内侧芯体，外圆柱体的内部尺寸和内侧芯件的外部尺寸使得在外圆柱体和内侧芯件之间形成了构成粉末摩擦生电通道的环形间隙，内侧芯件的外部尺寸和外圆柱体的内部尺寸构成了多个增大和缩小的呈波浪形的充电表面，通常在相同的纵向位置上，内侧芯件的外部尺寸增加而外圆柱体内部的尺寸则增加，而当内侧芯件的外部尺寸减小时，则在相同纵向位置上的外圆柱体的内部尺寸则减小，内侧芯件和外圆柱体和充电表面都是由电绝缘材料制成的，因此，当粉末流过环形间隙时，由于不断地与圆柱体和芯件接触而形成摩擦生电；其特征在于，

所述喷枪还包括在充电区域的出口处用于分配带电粉末的喷头；

而且，所述内侧芯件可以从外圆柱体上拆下，而且内侧芯件的最大外部尺寸小于外圆柱体的最小内部尺寸以便使内侧芯件能纵向地从外圆柱体上卸下。

2、一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于混合粉末和传输气体的装置；

位于混合装置后部的充电区域，该充电区域包括当粉末流过时用于使粉末充电的装置，充电装置包括位于空心外圆柱体内的内侧芯件，在外圆柱体和内侧芯件之间形成的用于为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，内侧芯件和外圆柱体中至少一个通过位于粉末流动通道外部的接地电极电性接地，因此，粉末在流过环形间隙时，由于不断地与接地外圆柱体或内侧芯件相接触而摩擦生电；和

将接地电极固定在充电区的入口处；其特征在于，

所述喷枪还包括位于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

而且，在形成粉末流动通道部分的部件之间存在一个间隙，该间隙的位置靠近接地电极。

3、如权利要求2所述的摩擦电式粉末喷枪，其中接地电极包括一个在外圆柱体外周上的接地环。

4、如权利要求2所述的摩擦电式粉末喷枪，其中外圆柱体具有内表面尺寸而内侧芯件具有外表面尺寸，内侧芯件的外尺寸和外侧芯件的内尺寸出现多次增加和减小从而提供了波浪形的内侧带电表面，当内侧芯件的外尺寸增加时，通常在纵向同一位置上的外圆柱体的内尺寸就增大，而当内侧芯件的外尺寸减小时，通常在纵向同一位置上的外圆柱体的内尺寸就减小。

5、一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

用于混合粉末和传输气体的装置；

位于混合装置后部的充电区，该充电区包括当粉末流过时使粉末充电的装置，该充电装置包括一个位于带有外充电表面的空心外圆柱体内的带有内充电表面的内侧芯件，在外带电表面和内带电表面之间形成一个为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，因此，粉末在流过环形间隙时因不断地与带电表面接触而摩擦生电；其特征在于，

所述喷枪还包括位于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

外圆柱体包括一个由加强部件构成的外侧易磨损圆柱体，加强部件带有形成外带电表面的接触层，内侧芯件包括一个由加强部件构成的内侧易磨损圆柱体，该加强部件带有形成内带电表面的接触层。

6、一种摩擦电式粉末喷枪，其包括：

安装在枪体上用于混合粉末和传输气体的装置；

可拆卸地装在枪体上的混合装置后部的充电区，该充电区包括当粉末流过时使粉末充电的装置，该充电装置包括位于空心外圆柱体内部的内侧芯件，通过至少一个位于内侧芯件和外圆柱体之间的圈使内侧芯件相对于外圆柱体固定，在外圆柱体和内侧芯件之间形成一个用于为粉末提供摩擦生电流动通道的环形间隙，因此，在粉末流过环形间隙时，由于粉末不断地与圆柱体或芯件接触而形成摩擦电；其特征在于，

处于充电区出口处用于分配带电粉末的喷头；

所述喷枪还包括一个管形延伸件，该延伸件套到外圆柱体上以便将内侧芯件和外圆柱体可拆卸地固定到枪体上。

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