專利名稱：噴霧設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到通過將高電壓加給在噴嘴出口射出的液體上以形成電場(chǎng)從而對(duì)液體進(jìn)行靜電噴霧，所述電場(chǎng)能有效地使液體形成直徑比噴嘴出口還小的細(xì)線并分裂從而形成噴霧。在我們先前的專利EP-A-441501和501725中公開過以這種方式進(jìn)行靜電噴霧的設(shè)備。
雖然這種設(shè)備適于噴射具有可變電阻率和可變粘滯度的液體，有些液體較之其它一些液體更不適于用這種靜電設(shè)備加以噴射，特別當(dāng)要按高達(dá)4cc/分或更高的流速來對(duì)具有很窄的微滴大小分布且具有體積平均直徑(VMD)為100微米或更小的微滴進(jìn)行擴(kuò)散噴射時(shí)更是如此，具有大約5×106歐姆·厘米電阻率和大約1泊的粘滯度的液體就是這種液體的代表，該液體就很少適合于能滿足這樣微滴大小及流速要求的噴霧。而這樣大小的電阻率和粘滯度是標(biāo)準(zhǔn)的噴漆配方。
控制噴射微滴體積平均直徑的重要參數(shù)是作用于噴嘴出口射出的液體上的電位。所加電位越高，脫離噴嘴的細(xì)線的加速度就越大且形成的細(xì)線的直徑越小。然而，對(duì)具有電阻率約為5×106歐姆·厘米的液體來說，當(dāng)所加電位增加時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)紊亂的噴霧現(xiàn)象，這很可能至少部分地歸因于在噴嘴出口附近電場(chǎng)增強(qiáng)而發(fā)生的電暈放電。上述現(xiàn)象的特性可因噴嘴而異，但通常噴射變成很弱的擴(kuò)散和雜散形式并且完全不能滿足許多噴霧應(yīng)用，特別是在基底上噴漆時(shí)更是如此。
通過強(qiáng)行將液體供給噴嘴出口可以達(dá)到大約為4cc/分鐘或更高的流速(與例如EP-A-120633中所公開的諸如重力供給或毛細(xì)管作用之類的被動(dòng)供給相反)。有多種方式可以獲得強(qiáng)行供給，例如在EP-A-441501中公開的使用所謂勢(shì)壘包(carrierpack)的推進(jìn)劑氣體方式，或是在EP-A-482814中公開的用戶加壓方式。
從EP-A-441501知道，為了讓噴射聚焦，要在噴嘴出口附近提供電絕緣材料做的聚焦管套。從EP-A-501725也知道為了調(diào)整噴嘴出口鄰近處的電位梯度，要提供由電絕緣材料做的環(huán)繞噴嘴的管套部件，以便噴射其電阻率低于1×106歐姆·厘米的液體。在上述兩種情況中，噴霧過程中都在管套部件上產(chǎn)生電壓。此電壓與噴嘴出口處產(chǎn)生的電壓有相同極性，該電壓是由在噴霧操作期間聚積在管套上的電荷所形成的。
從先前美國(guó)專利NO.4854506中已知提供了一種靜電噴霧設(shè)備，其中，一個(gè)電極安裝在噴嘴附近，并且在該電極上加載電位以便提高從噴嘴射出的液體與電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。所述電極包括一由導(dǎo)電的或包封在半絕緣材料中的半導(dǎo)體材料做成的心板，上述半絕緣材料的體電阻率為5×1011至5×1013歐姆·厘米且絕緣強(qiáng)度大于15千伏/毫米，為的是允許在噴嘴與電極之間保持較高的電位。加載于電極上的電位可與加載給從噴嘴射出的液體上的電位有相同極性，其大小則是后者電位與噴射目標(biāo)上的電位之間的中間值。在特定的實(shí)施例中，加給液體的電位為40千伏，并且，為了加強(qiáng)電場(chǎng)，所說的電極保持在大約25千伏的電位，要噴射的液體具有106至1011歐姆·厘米范圍內(nèi)的體電阻率。
按照本發(fā)明，提供了一種靜電噴霧設(shè)備，它能夠按高達(dá)至少4cc/分的噴射速率對(duì)電阻率為5×106歐姆·厘米和粘滯度約為1泊的液體進(jìn)行噴霧。所述設(shè)備包括帶有出口的噴嘴裝置；將要被噴射的液體強(qiáng)制地供給所述噴嘴裝置的裝置；高壓發(fā)生器；連接到高壓發(fā)生器上用于將電位加載于上述噴嘴裝置出口處射出的液體的裝置；位于噴嘴裝置附近的電極，它用以減弱噴嘴裝置出口附近的場(chǎng)強(qiáng)，上述電極包括一種半絕緣材料；以及用于把上述電極電連接于高壓發(fā)生器上以便在該電極上形成一個(gè)電位的裝置，所述電位有著與從噴嘴出口射出的液體相同的極性和大小，從而使在噴嘴裝置出口鄰近處的電位梯度減小下來。
所謂“半絕緣材料”，我們指可看做是絕緣體而不是導(dǎo)體的材料，例如，該材料具有至少為1×107歐姆·厘米的電阻率，但足以導(dǎo)電，從而在一定時(shí)間間隔內(nèi)在管套的前端基本上形成充足的控制電位，以便確保在噴嘴出口上聚積起足夠液體之前在管套的前端建立充足的控制電位以維持線狀噴霧，從而避免紊亂噴霧，所述紊亂噴霧是指例如在噴霧的起始階段出現(xiàn)的液體噴濺，這在噴漆應(yīng)用中是特別不希望出現(xiàn)的。同樣，用半絕緣材料構(gòu)成的電極可以減少由電極的缺陷或類似毛病而引起的電暈放電的危險(xiǎn)。具有體電阻率約為1011至1012歐姆·厘米的材料特別適合于用作本發(fā)明在這方面所用的半絕緣材料。
與US-A-4854506相反，電極的存在是為減弱噴嘴附近的電位梯度，而US-A-4854506則說明了利用電極去加強(qiáng)電場(chǎng)。
液體的電阻率一般在5×105至5×107歐姆·厘米范圍內(nèi)，通常多數(shù)為2×106至1×107歐姆·厘米。
加載于在噴嘴裝置出口處射出的液體上的電位通常會(huì)超過25千伏，一般可高達(dá)40千伏，而最好是28至35千伏。
加載于電極的電位最好大體上與加載于從噴嘴裝置出口處射出的液體上的電位有同樣大小，實(shí)踐中，這可以通過使電極和液體電連接于一電壓發(fā)生器的共用高壓輸出端上來實(shí)現(xiàn)。
加載于液體的電壓可通過與噴嘴裝置的出口相鄰的連接件來提供，或者可以通過與一盛裝液體的儲(chǔ)液筒相連接的連接件來提供。在儲(chǔ)液筒包括諸如金屬筒或金屬閥之類的導(dǎo)電部件的情況下，電壓可借助于這種導(dǎo)電部件加載給液體。
在一適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，儲(chǔ)液筒包括一金屬筒，借助于該金屬筒從所述發(fā)生器中提供加載于液體和電極上的電壓。
具體地說，在所述電極是由半絕緣材料制成的情況下，噴嘴裝置最好由比構(gòu)成電極的材料絕緣度更高的材料制成，并且，噴嘴裝置一般具有向噴嘴出口方向會(huì)聚的圓錐形狀。
噴嘴出口可以是通常為圓孔，液體從孔中以一單線狀噴出，在這種情況下，電極通常具有圓環(huán)形形狀，例如是由前述半絕緣材料構(gòu)成的管套或套環(huán)。
最佳的是，上述設(shè)備適合于手持使用，并且，將液體供給噴嘴裝置出口的裝置一般包括一用戶可操作的啟動(dòng)件，這樣，供給液體的速率就可由加于啟動(dòng)件的作用力來調(diào)整。最佳的是，上述結(jié)構(gòu)還能使得通過供給裝置的啟動(dòng)件的操作去啟動(dòng)電壓發(fā)生器，最好用這樣的方式啟動(dòng)電壓發(fā)生器在有任何液體從噴嘴裝置的出口裝置中噴出之前就將電壓加到該液體上，從而避免了液體從設(shè)備中以非受控方式噴出的危險(xiǎn)，并且還能確保在噴霧開始前電極上可形成必要的控制電壓。
對(duì)于粘滯的液體來說，尤其是對(duì)適用于噴涂汽車車體板面上的噴漆配方來說，上述噴嘴裝置出口的直徑較好地是至少500微米(最好至少600微米)，以便在不需用戶做過多工作的情況下獲得所需的噴霧/流動(dòng)速率并減少被懸浮在液體配方中的顆粒阻塞的可能性。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，就確保具有很窄的微滴大小分布的微滴擴(kuò)散噴射而言，電極相對(duì)于出口裝置的位置特別地重要。所說的位置一般取決于電極上形成的電壓的大小。
本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中使用了一被環(huán)形電極包圍著的單線式的噴嘴裝置，而所說的電極則加載有大體上與液體相同大小的電壓，在該實(shí)施例中，最好使電極按下列方式定位，即在噴嘴裝置的前端與正相對(duì)的環(huán)形電極的前端之間延伸的假想線間的角度在140至195°的范圍內(nèi)，最好是在150至180°之間。
最佳的是，本發(fā)明的設(shè)備裝有包括電子開關(guān)裝置的電路，該開關(guān)裝置與發(fā)生器的高壓輸出相聯(lián)以便控制所述設(shè)備的電流和/或電壓的開關(guān)操作。
上述電子開關(guān)裝置通常包括一系列對(duì)輻射敏感的半導(dǎo)體接點(diǎn)，這些接點(diǎn)共同具有至少為1千伏的最大直流反向電壓；接頭裝置，該裝置用于將高壓加載于接點(diǎn)，從而使上述接點(diǎn)只有在被所加載的電壓正向偏置時(shí)才讓電流沿一個(gè)方向流動(dòng)；以及，可以有選擇地進(jìn)行操作的輻射形成裝置，該裝置與前述接點(diǎn)相聯(lián)從而有選擇地照射該接點(diǎn)，以便在接點(diǎn)被所加載的電壓反向偏置時(shí)使電流反向流動(dòng)；所述接點(diǎn)和輻射形成裝置按固定的預(yù)定關(guān)系支承在一大塊能夠透過從輻射形成裝置中發(fā)射出的輻射的密封材料內(nèi)。
各所述接點(diǎn)最好共同具有至少5千伏、而更好為至少10千伏的最大直流反向電壓。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)所述接點(diǎn)群被反向偏置但末暴露于來自輻射形成裝置的輻射時(shí)，就有可能像普通二極管那樣存在著小電流(暗電流)，但與振幅相同而極性相反的電壓使接點(diǎn)正向偏置時(shí)所產(chǎn)生的電流相比，反向電流可以忽略不計(jì)。相反，當(dāng)接點(diǎn)被反向偏置并接受照射時(shí)，電流則明顯地大于未被照射時(shí)出現(xiàn)的電流。
上述密封材料還可以在接點(diǎn)附近提供反射面，從而使不直接入射到接點(diǎn)上的輻射被反射掉，從而提高了照射接點(diǎn)的效率。上述反射面可由一特殊的涂層或多個(gè)特殊涂層構(gòu)成，而所述涂層則由能對(duì)輻射形成裝置所發(fā)射的某一波長(zhǎng)或多種波長(zhǎng)的輻射進(jìn)行反射的材料構(gòu)成；或者，可通過改變上述密封材料中的折射率而獲得所說的反射性。
眾所周知，有一種pn結(jié)的硅二極管是光敏的，并且，當(dāng)反向偏置并接受近紅外輻射時(shí)，這種二極管就具有導(dǎo)電性并能使電流大大超過暗電流。這就是光電二極管的工作原理。與具有能有效利用入射光結(jié)構(gòu)或外形的普通二極管相比，依照本發(fā)明上述方面的開關(guān)裝置設(shè)計(jì)成能在顯著大于普通光電二極管工作電壓的電壓下進(jìn)行工作。因此，普通光電二極管是按最大直流反向電壓在600伏以下范圍內(nèi)來設(shè)計(jì)的〔見D.A.T.A.1992年編的“光電子學(xué)”(第25版)，美國(guó)科羅拉多·Englewood D.A.TA.商務(wù)出版社出版，613頁(yè)，“光電二極管”〕，而本發(fā)明這方面的開關(guān)裝置則可用于需要至少為1千伏(通常至少為5千伏)并直到高達(dá)例如50千伏的高壓的應(yīng)用。
在本發(fā)明一個(gè)最佳實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體接點(diǎn)群構(gòu)成了一種高壓半導(dǎo)體二極管，最好構(gòu)成一種具有多疊層的pn結(jié)的高壓硅二極管。
輻射形成裝置通常包括一發(fā)光二極管。這里所用的“光”一詞應(yīng)理解為包括有位于光譜可見部分之外及可見光譜以內(nèi)的電磁波長(zhǎng)。例如，適當(dāng)形式的發(fā)光二極管可以產(chǎn)生近紅外輸出，而接點(diǎn)群所形成的高壓二極管則對(duì)這種輻射敏感。
雖然形成開關(guān)裝置的元件可以制造成大規(guī)模集成電路，但本發(fā)明也包括由分立式元件所制成的開關(guān)裝置。
制造電子開關(guān)裝置的方法一般包括按預(yù)定關(guān)系裝配高壓半導(dǎo)體二極管和固態(tài)光發(fā)射源，這樣，二極管的接點(diǎn)群就可暴露于所述發(fā)射源發(fā)射的光；以及，用上述發(fā)射源射出的光所能透過的密封材料將具有上述關(guān)系的二極管和發(fā)射源密封起來。
上述預(yù)定的關(guān)系通常包括按下列方式使發(fā)射源緊靠二極管接點(diǎn)定位即，使得發(fā)射源發(fā)出的大部分光可入射到二極管接點(diǎn)上。
本發(fā)明的這一方面可以用市售的分立元件來實(shí)現(xiàn)。市售高壓二極管有一定的結(jié)構(gòu)或外形，也就是多層pn結(jié)(一般超過10個(gè)這樣的pN結(jié)，常常為20個(gè)或更多些)，它們適合于高電位下使用，而且，是用密封材料在未考慮光致效應(yīng)的情況下制造出來的，所述密封材料并不特別宜于讓接點(diǎn)暴露于外部輻射的照射，確實(shí)，通常這是十分不希望的。
因此，按照本發(fā)明的這一方面，二極管可包括普通市售的密封在電絕緣材料中的高壓二極管，在此情況下，所選的二極管可以是一種帶有密封材料的二極管，所說的密封材料則業(yè)已具有相對(duì)于從發(fā)射源發(fā)出的光的波長(zhǎng)的顯著的透射率，或另一個(gè)辦法是，可以依據(jù)密封材料相對(duì)于發(fā)射源發(fā)出的光的波長(zhǎng)的透射率來選擇適合于二極管密封材料的光源。
在市售的二極管是這樣一種二極管的情況下，即這種二極管具有不透明的或者相對(duì)于發(fā)射源發(fā)出的光有較低透射率的密封材料，本發(fā)明的方法包括對(duì)二極管密封材料進(jìn)行改進(jìn)以便形成或提高光源和二極管接點(diǎn)群之間的有效光耦合。
上述改進(jìn)可包含至少部分地除去二極管密封材料或?qū)υ摬牧线M(jìn)行某種形式的處理，以提高密封材料的透光率。例如，有一種廣泛應(yīng)用的高壓二極管是將其密封在玻璃材料內(nèi)，其透射率通過熱處理可以改進(jìn)。
上述電子開關(guān)裝置特別適用于本發(fā)明所涉及的這種類型的靜電噴霧設(shè)備，尤其是在其電流損耗很小(一般不大于10微安，某些情況下不大于2微安)，并且諸如小型化、價(jià)錢便宜等因素很受青睞的情況下。普通的光電二極管是完全不適用的，因?yàn)樗鼈冎荒苡糜诘碗妷翰⑶以谌魏吻闆r下一般只考慮到涉及信號(hào)控制的應(yīng)用，而不是用于涉及電流控制的應(yīng)用。大多數(shù)市售高壓開關(guān)適用于高電流應(yīng)用(例如配電裝置)且其性質(zhì)上是機(jī)械式的、笨重、昂貴，從而完全不適宜于上述類型的噴霧設(shè)備。舌簧繼電器廣泛地適用于低電流開關(guān)應(yīng)用，但相當(dāng)貴，且性質(zhì)上是機(jī)電式的，且有較高的輸入要求，壽命短而上限電壓大約12千伏。任何基于機(jī)械式的開關(guān)設(shè)備由于在高壓下要使元件分隔開而受到尺寸上的限制。
在上述噴霧設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)裝置是可控的，以根據(jù)高壓發(fā)生器的斷電而提供電流放電通路。在這種情況下，在設(shè)備進(jìn)行噴霧作業(yè)過程中，開關(guān)裝置可被高電壓反向偏置，并且，該裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)根據(jù)發(fā)生器的斷電而使輻射形成裝置進(jìn)行操作以啟動(dòng)開關(guān)裝置，從而使后者導(dǎo)電以便在發(fā)生器高壓輸出端上提供用于對(duì)電容儲(chǔ)存電荷所形成的電流進(jìn)行放電的通路。電容元件可由與高壓發(fā)生器相連的電容器和/或與電路的輸出電壓加在其上的承載件相連的電容器構(gòu)成，所說的承載件例如是一種能盛放所要噴射的諸如油漆之類液體的金屬容器。
在按上述方式使用開關(guān)裝置時(shí)，該開關(guān)裝置就可排除掉需要在發(fā)生器輸出端上有一個(gè)用于對(duì)電容儲(chǔ)存的電荷進(jìn)行放電的電阻元件，假如在高壓發(fā)生器斷電時(shí)不進(jìn)行放電，上述電荷就會(huì)增加用戶遭受電擊的危險(xiǎn)。使用這種電阻元件在噴霧過程中可形成漏電。因此，高壓電路在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到這種漏電，據(jù)此，發(fā)生器必須要產(chǎn)生超過噴霧所嚴(yán)格要求的電流輸出。
為了小型化及降低價(jià)格，最好能避免這類漏電。特別是對(duì)靠低壓電池電源供電的手提式或便攜式獨(dú)立噴霧設(shè)備如噴漆用的手持設(shè)備來說，情況更是如此。在使用低電壓電池電源的情況下，為了延長(zhǎng)電池的壽命必須盡可能顯著地消除不必要的功耗。同樣，為經(jīng)濟(jì)起見，最好使高壓電路結(jié)構(gòu)的輸出要求達(dá)到最低限度，以便采用價(jià)格不貴的電路結(jié)構(gòu)。當(dāng)把開關(guān)裝置包括在本發(fā)明的設(shè)備中時(shí)，該開關(guān)裝置特別合適于有上述限制的情況，因?yàn)?，漏電被限制到暗電流成分?實(shí)際可忽略不計(jì))，并且，當(dāng)高壓發(fā)生器不起作用時(shí)，開關(guān)裝置就會(huì)沿反向偏置的方向?qū)щ?，從而能?duì)儲(chǔ)存電荷進(jìn)行放電。
本發(fā)明的這一實(shí)施例中，開關(guān)裝置可以響應(yīng)一個(gè)用戶可啟動(dòng)開關(guān)的操作而自動(dòng)地導(dǎo)電，而上述用戶可啟動(dòng)開關(guān)則用于使高壓發(fā)生器斷電和停止噴霧。因此，所述設(shè)備通常包含有用戶可啟動(dòng)裝置，它用于有選擇地使高壓發(fā)生器進(jìn)行通電和斷電；以及，控制裝置，它用于根據(jù)用戶可啟動(dòng)裝置使高壓發(fā)生器斷電的操作而啟動(dòng)輻射形成裝置所進(jìn)行的發(fā)射，從而使開關(guān)裝置導(dǎo)通。
已被設(shè)置成能為電容儲(chǔ)存電荷的放電提供通路的開關(guān)裝置可以按能進(jìn)行整流的方式適當(dāng)?shù)剡B接到或連接進(jìn)高壓發(fā)生器。在此情況下，例如，高壓發(fā)生器可包含一升壓變壓器，該變壓器次級(jí)線圈的一端提供交流高壓輸出，而另一端則連接到一低電位諸如接地，并且，開關(guān)裝置可以和次級(jí)線圈串聯(lián)以便對(duì)交流電壓進(jìn)行整流，從而產(chǎn)生單向高壓輸出，此高壓輸出經(jīng)電容性的平滑作用以除去或至少明顯地衰減掉高壓峰值。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電路斷電時(shí)，電容平滑元件所儲(chǔ)存的電荷通過使開關(guān)裝置沿反向偏置方向?qū)щ姸蛩龅碗娢?如接地)放電，并且，開關(guān)裝置可根據(jù)高壓發(fā)生器的斷電而自動(dòng)地進(jìn)入這種狀態(tài)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一靜電噴霧設(shè)備，它包含有護(hù)套；噴嘴裝置；用于將要噴射的物質(zhì)提供給噴嘴裝置的裝置；具有輸出端的高壓發(fā)生電路，通過所述輸出端將高壓加到所述物質(zhì)以便對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行靜電噴霧；由半絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形元件，它包圍著噴嘴裝置并可與前述電路相連，因此，在噴霧過程中會(huì)形成與加到所述物質(zhì)上的電壓有相同極性的高電壓，從而能改變緊鄰噴嘴出口處的場(chǎng)強(qiáng)；以及，可在停止噴霧時(shí)進(jìn)行操作以使所述設(shè)備的電容元件在噴霧過程中儲(chǔ)存起來的電荷放電的裝置。
所述放電裝置最好包括上述開關(guān)裝置，并且上述電壓發(fā)生電路最好能產(chǎn)生至少25千伏的輸出電壓。當(dāng)要噴射的液體相當(dāng)粘稠和/或要求流速有一很寬范圍時(shí)，這樣大小的電壓是必要的，該電壓一般要超過在不會(huì)引起紊亂噴霧現(xiàn)象的情況下所能使用的數(shù)值，而所說的紊亂噴霧現(xiàn)象據(jù)信是至少部分地歸因于電暈放電效應(yīng)。而且，以這樣大小的電壓進(jìn)行操作會(huì)導(dǎo)致電容儲(chǔ)存大量的電荷，這些電荷在某些情況下能使用戶受到不愉快的電擊的可能性升高。構(gòu)成本發(fā)明最后所述方面的一些特點(diǎn)的組合體允許使用高壓，同時(shí)又能保證令人滿意地噴射諸如油漆配方之類的較為粘稠并具有低電阻率的液體，并且能保護(hù)用戶免受電容儲(chǔ)存電荷的放電的影響。
以下僅以舉例方式參照附圖來說明本發(fā)明，附圖中

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的一種噴槍的示意圖；圖2是圖1中說明的那種噴槍中所使用的光敏高壓電子開關(guān)裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3是一種靜電噴霧設(shè)備的概略圖，該噴霧設(shè)備包括圖1所示的電子開關(guān)裝置的高壓發(fā)生電路；圖4是圖3所示實(shí)施例的一種改進(jìn)形式的概略圖；以及圖5是用以發(fā)生雙極性高壓輸出的電路的概略圖，所說的電路可例如用于一種靜電噴霧設(shè)備，該設(shè)備要求雙極性輸出以抑制電擊和/或能噴射通常很難噴射的目標(biāo)，例如，由電絕緣材料構(gòu)成的目標(biāo)。
所示的噴槍是手持式的，且適用于按高達(dá)至少4cc/分鐘的流速來噴射諸如油漆之類相當(dāng)粘稠并具有低電阻率的液體配方。要噴射的常用配方有約為1泊的粘滯度和約為5×106歐姆·厘米的電阻率。上述噴槍包括機(jī)身部件102和手柄104。機(jī)身部分102是由例如高度絕緣材料如聚丙烯等絕緣塑料材料構(gòu)成的管狀體。在遠(yuǎn)離手柄104的端部處，機(jī)身部件裝有套環(huán)106，此套環(huán)也是由高度絕緣的材料諸如聚丙烯做成的并以螺旋或其它方式可拆卸地接合于機(jī)身部件102，從而能快速釋放和接近液體容器。套環(huán)106將部件108固定在機(jī)身部件102端部的適當(dāng)位置處，部件108包括一基體110以及一成整體的環(huán)形管套112，此管套向前突出于噴槍。
基體110有一中心孔，噴嘴114穿過這個(gè)中心孔伸出，噴嘴114尾端形成有凸緣115，凸緣115貼靠在基體110的后表面上。噴嘴114由高絕緣的材料諸如聚醛樹脂(如“Delrin”)制成，通常具有約為1015歐姆·厘米的體電阻率。機(jī)身部件102容納有一可更換的儲(chǔ)液筒116，該筒用以把要噴射的液體輸送給噴嘴114。在要使噴槍按高達(dá)至少4cc/分的流速來輸送液體時(shí)，就需要將液體強(qiáng)制輸送給噴嘴114，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，用一種叫做勢(shì)壘包(barrier pack)的儲(chǔ)液筒將液體強(qiáng)制地輸送給噴嘴114，所述勢(shì)壘包式的儲(chǔ)液筒包括一由液化發(fā)射劑例如碳氟化合物134A所加壓的金屬容器118，要噴射的液體封裝在軟金屬箔袋120中，該軟金屬箔袋將液體和發(fā)射劑分隔開。軟金屬箔袋120的內(nèi)部通過一閥門124與噴嘴內(nèi)的軸向通道122通連，所述閥門以與普通的按鈕式容器的閥門相同的方式進(jìn)行操作，即該閥門相對(duì)容器118的向后位移可使閥門124打開，從而強(qiáng)制液體流入通道122(依靠發(fā)射劑產(chǎn)生的力量)。通道122的前端形成了一具有縮小直徑的腔孔，該腔孔構(gòu)成了噴嘴出口。噴嘴114的前端終止于接近包含管套112前端的平面位置處或終止于該平面內(nèi)。
機(jī)身部件102在儲(chǔ)液筒(116)的后方包含有高壓發(fā)生器126，該發(fā)生器是裝在一管狀裝載器128內(nèi)，安裝裝載器128是為了使機(jī)身部件102能作有限的軸向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。拉簧130使裝載器128向后偏置。高壓發(fā)生器126是這樣類型的發(fā)生器，它先產(chǎn)生脈沖輸出，然后對(duì)該輸出進(jìn)行整流和平滑，以提供一高壓直流輸出。這種類型的適當(dāng)發(fā)生器126在EP-A-163390中說明過。該發(fā)生器有一高壓輸出極132，它通過導(dǎo)線133連接于接頭134，此接頭則固定在所述裝載器128上并設(shè)置成與金屬容器118的尾部相接合。發(fā)生器的第二個(gè)輸出極135設(shè)置成通過導(dǎo)線136、電阻138和固定在手柄104外表面上的接觸片140而接地，這樣，當(dāng)用戶握住噴槍時(shí)，就可通過用戶提供一條接地的通路。一低壓直流電源對(duì)發(fā)生器供電，所說的直流電源包括裝于手柄104內(nèi)的電池組142，并構(gòu)成了低壓電路的一部分，該低壓電路包括導(dǎo)線136，該導(dǎo)線通過電阻138及用戶接地；以及，導(dǎo)線144，它把電池組142通過微動(dòng)開關(guān)146接到發(fā)生器126的輸入端。
在使用過程中，通過儲(chǔ)液筒116和機(jī)身部件102之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)打開閥門124，噴嘴114則相對(duì)于機(jī)身部件保持固定。使閥門124操作的運(yùn)動(dòng)通過發(fā)生器/裝載器組合體的運(yùn)動(dòng)作用而加到儲(chǔ)液筒116上，組合體因與手柄104相聯(lián)的扳機(jī)148的操作而運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擠壓扳機(jī)時(shí)，它就使杠桿150繞著它的樞軸節(jié)點(diǎn)152轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使另一杠桿154作樞軸運(yùn)動(dòng)，杠桿154繞標(biāo)號(hào)156的位置作樞軸運(yùn)動(dòng)并通過連桿158連接到杠桿150。杠桿154貼靠在裝載器128的尾端上，這樣，杠桿154的樞軸運(yùn)動(dòng)就能使裝載器移動(dòng)，從而使儲(chǔ)液筒116向前移動(dòng)，由此而打開閥門124。一旦釋放了扳機(jī)148，各種部件就因包括拉簧130的適當(dāng)偏置裝置的作用而恢復(fù)到它們?nèi)鐖D所示的起始位置。擠壓扳機(jī)148時(shí)還伴隨有連桿160的運(yùn)動(dòng)，連桿160與微動(dòng)開關(guān)146相連，這樣，扳機(jī)的操作會(huì)伴隨有微動(dòng)開關(guān)的操作，從而將低壓電供給發(fā)生器126。
對(duì)設(shè)計(jì)成能按高達(dá)至少4cc/分(例如高達(dá)6cc/分甚至更高)的流速來噴射較粘稠并具有低電阻率的液體的設(shè)備來說，所述發(fā)生器產(chǎn)生的通常超過25kv的高壓通過接頭134、金屬容器118以及通道112內(nèi)的液體而與噴嘴114的出口相連，從而在噴嘴尖與接地電位的周圍環(huán)境之間形成一電場(chǎng)。所述電場(chǎng)的建立是為了把在噴嘴出口射出的液體變成細(xì)線，此細(xì)線再分散成適合于淀積成均勻薄膜的、由大小較均勻且荷電的微滴構(gòu)成的發(fā)散噴射流。由于要噴射的配方具有相當(dāng)粘稠的特性(例如約為1泊)，為了達(dá)到可高達(dá)至少4cc/分鐘的流速，噴嘴出口的直徑必須做得相當(dāng)大(一般至少600微米)。同樣，就相當(dāng)粘稠的物質(zhì)來說，要在這一量級(jí)的流速上獲得令人滿意的線狀形狀(特別是單一的、軸向線狀形狀)，就需要按比具有較低粘滯度的液體所需的電壓更高的電壓去進(jìn)行操作，因?yàn)?，由粘稠物質(zhì)構(gòu)成的線狀形狀需要有增加了的電場(chǎng)強(qiáng)度。
為此，所用的發(fā)生器126有25千伏或更高的輸出電壓，這是把發(fā)生器的高壓輸出接到內(nèi)阻為30千兆歐姆的Brandenburg 139D高壓計(jì)上測(cè)得的。然而，使用這樣量級(jí)的電壓一般很可能導(dǎo)致由于電暈放電效應(yīng)而產(chǎn)生的紊亂噴霧，因?yàn)?，在噴嘴出口鄰近處的?chǎng)強(qiáng)很可能會(huì)超過空氣的擊穿電位。上述紊亂噴霧例如可能會(huì)形成由從線狀及弱發(fā)散的粗滴近軸噴流中分裂出的極細(xì)微滴所構(gòu)成的呈現(xiàn)霧狀的高度多分散的微滴。
在有25千伏或更高電壓存在的情況下，令人滿意的線狀成形及分裂是靠部件108(特別是環(huán)形管套部分112)獲得的。部件108由例如可從杜邦公司買到的“Hytrel”牌號(hào)4778的半絕緣材料(一般體電阻率可高達(dá)1011-1012歐姆·厘米)構(gòu)成并且?guī)в邢蚝笸钩龅沫h(huán)形部分162，此部分與金屬容器118相接觸，這樣，通過接頭134加載的電壓就會(huì)形成在管套112的前端且與在噴嘴114的出口處產(chǎn)生的電壓值極性相同、大小也基本上相同，環(huán)形部分162夾在機(jī)身部件102的前端和環(huán)套106上的凸緣164之間，因此部件108相對(duì)機(jī)身部件102是固定的。扳機(jī)148的操作會(huì)導(dǎo)致容器118相對(duì)于部件108位移，但電路連續(xù)性則通過容器118的前端和環(huán)狀部分162的內(nèi)邊緣之間的滑動(dòng)接觸而得以維持。
不用說，高壓發(fā)生器與管套之間的接觸除了所示的滑動(dòng)接觸結(jié)構(gòu)以外，還可用別的方式實(shí)現(xiàn)，例如可由一彈簧接頭來實(shí)現(xiàn)。所說的接觸結(jié)構(gòu)通常應(yīng)能保證在噴霧之前或與噴霧同步地于管套上形成一定的電壓，此電壓基本上等于形成在噴嘴尖處的電壓，因此，管套直接影響噴霧的進(jìn)行。
通過使管套前端相對(duì)于噴嘴尖適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，可明顯減弱噴嘴尖鄰近處的場(chǎng)強(qiáng)，以產(chǎn)生能分裂成大小較均勻的微滴的單線形狀。通過反復(fù)試驗(yàn)，即用具有一軸向可調(diào)管套的噴槍試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍芎苋菀椎匕压芴锥瞬康淖罴盐恢么_定下來。這樣，在觀察噴射特性的同時(shí)，管套可從縮進(jìn)位置向前調(diào)整。開始時(shí)，在管套縮進(jìn)的情況下，可觀察到上述紊亂噴霧效應(yīng)，隨著當(dāng)管套的向前移動(dòng)，會(huì)到達(dá)噴射質(zhì)量有明顯改進(jìn)并能得到大小較均勻的微滴的位置。在這一位置旁邊調(diào)整就不再會(huì)影響開始時(shí)的噴霧質(zhì)量但傾向有聚焦效應(yīng)。實(shí)際上，形成在管套端部的電壓同噴嘴尖上的電壓有著基本上相同的大小。我們已發(fā)現(xiàn)，最佳位置是這樣一種位置，在該位置處，噴嘴尖或多或少地與包含管套前端在內(nèi)的平面相重疊。在一具有代表性的結(jié)構(gòu)中，使用了內(nèi)徑為16毫米、外徑為20毫米的管套，噴嘴尖大約突出上述平面1毫米。上述結(jié)構(gòu)通常要這樣安排即在噴嘴前端和管套正相對(duì)的前端之間延伸的假想象線間的角度在140至195°范圍內(nèi)，最好是150至180°(小于180°的角度相當(dāng)于噴嘴前端位于管套之前，而大于180°的角度則相當(dāng)于管套位于噴嘴前端的前面)。
通過用同一種液體在相同條件下使兩個(gè)噴嘴進(jìn)行操作，可以證明線狀分裂特性的明顯差別，其中一個(gè)噴嘴是在沒有管套的情況下進(jìn)行操作的，而另一個(gè)則是在帶著處于最佳位置的管套的情況下進(jìn)行操作的。在沒有管套存在的情況下，典型的分裂狀態(tài)會(huì)在噴嘴出口一小段距離處形成由極細(xì)微滴構(gòu)成的霧，隨后將線狀中心線分裂成由弱發(fā)散的粗滴所構(gòu)成的流線。此例中產(chǎn)生的噴射完全不適合于在要噴射的表面上形成均勻的液體薄膜(如噴漆)。與此相反，在具有位于最佳位置的管套并按大體上與噴嘴尖上所具有的電壓相同的電壓進(jìn)行操作的情況下可以觀察到這樣的線狀噴射，它在分裂成由具有很窄尺度分布的微滴所構(gòu)成的發(fā)散流之前相對(duì)噴嘴出口位移很長(zhǎng)一段距離。當(dāng)噴嘴在有處于最佳位置的管套的情況下進(jìn)行操作時(shí)，可以很容易地獲得帶有微滴的噴射流，所說的微滴具有平均直徑小于100微米的體積。
與加在噴嘴尖上相當(dāng)高的電壓(即通常大于25千伏)相連的金屬容器118的存在會(huì)在噴霧過程中導(dǎo)致聚積起大量的電容存儲(chǔ)電荷，從而使用戶在中斷噴霧、試圖接近設(shè)備內(nèi)部(例如想更換儲(chǔ)液時(shí))有經(jīng)受不愉快的電擊的可能。這種可能性可以通過裝上一種隨噴霧的停止而對(duì)電容儲(chǔ)存電荷進(jìn)行放電的裝置來加以避免。這種裝置可由諸如參考圖2所述那樣的高壓開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
參照?qǐng)D2，高壓開關(guān)包含一超高壓二極管210，該二極管通常由元件號(hào)為No.BY 713菲利浦EHT二極管(可從RS零件有限公司買到，零件號(hào)No.RS 262-780)構(gòu)成。上述二極管是硅二極管，它由封裝在大量密封材料P1中(這里稱為一級(jí)密封材料)的多層pn結(jié)點(diǎn)形成，并設(shè)計(jì)成能用于高壓應(yīng)用。該二極管的最大直流反向電壓為24千伏。作為發(fā)光二極管(發(fā)光二極管)212的光源也被封裝在大量密封材料P2中(一級(jí)密封材料，但不必要與P1是同一種材料)，此光源裝在緊靠近EHT二極管210處，以便在通電時(shí)發(fā)光二極管212發(fā)射的光能入射到EHT二極管210上。一般地說，發(fā)光二極管212由諸如從RS零件有限公司可買到的零件號(hào)為RS 635-296的那種高功率紅外發(fā)射發(fā)光二極管構(gòu)成。如所出售的那樣，EHT二極管和發(fā)光二極管二者皆為密封件。在所述開關(guān)是由如圖1所示的分立部件組成的情況下，最好對(duì)具有密封材料的EHT二極管進(jìn)行選擇，而所說的密封材料則具有對(duì)發(fā)光二極管產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)有某種程度的透射性。因此，我們已發(fā)現(xiàn)，上述部件的組合是最佳的，因?yàn)?，所出售的菲利蒲BY 713 EHT二極管帶有玻璃密封材料，該密封材料能透過RS 635-296發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外光的波長(zhǎng)。
在裝配過程中，注意到二極管210的結(jié)構(gòu)旨在高壓使用而不是光的匯集(像光電二極管那樣)這樣的事實(shí)，按光學(xué)對(duì)齊的方式組裝EHT二極管210和發(fā)光二極管212以保證發(fā)光二極管212發(fā)射的紅外光能全部有效地照射到二極管210的pn結(jié)上。EHT二極管和發(fā)光二極管212在適當(dāng)對(duì)齊之后均密封進(jìn)一種對(duì)發(fā)光二極管發(fā)出的波長(zhǎng)有適當(dāng)透光度的材料(二極密封材料S)214之中。密封物質(zhì)214按能避免在相應(yīng)交界面處產(chǎn)生起反射界面作用的氣隙的方式注塑在二極管210和發(fā)光二極管212的周圍。這能較容易地通過采用這樣一種注塑技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，所述注塑技術(shù)能確保在密封材料固化過程中使物質(zhì)214外圍表面產(chǎn)生收縮而不使該物質(zhì)在二極管210和發(fā)光二極管212的交界面處有收縮。為避免有害的邊界效應(yīng)，要對(duì)構(gòu)成物質(zhì)214的密封材料進(jìn)行選擇以便能至少提供與二極管210和發(fā)光二極管212的密封材料相匹配的合理折射率。就特定的部件(BY 713二極管和RS 635-296發(fā)光二極管)而言，合適的密封材料是光固化樹脂LUXTRAK LCR 000(LUXTRAK是帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司集團(tuán)的RTM)以及可從RS零件公司得到的UV固化樹脂RS 505-202。二級(jí)密封材料S還在低電壓下的二極管212和高電壓下的EHT二極管210之間提供高度的電絕緣。
如上指出，重要的是按能確保有效利用二極管212所發(fā)出的射線的方式來執(zhí)行把二極管210和212密封在二級(jí)密封材料S中的注塑程序。特別是，必須注意避免在一級(jí)和二級(jí)密封材料之間形成的層間空隙。這種空隙起源于固化時(shí)因二級(jí)密封材料收縮而形成的內(nèi)應(yīng)力。通過下述方式可達(dá)到前述目的將脫模劑涂到注塑模上以免二級(jí)密封材料粘固于塑模邊上，因此，固化的二級(jí)密封材料在收縮過程中會(huì)粘固于一級(jí)密封材料上而不粘固于塑模表面上。另外，代之以使用脫模劑，塑?？裳b嵌一撓性薄膜襯，以防二級(jí)密封材料粘固于塑模表面上。
如前所述，普通的高壓二極管的結(jié)構(gòu)不適于有效地利用入射光。實(shí)際上，一些高壓二極管密封在能有效地遮擋pn結(jié)受光照射的材料中。相反，利用已知的效應(yīng)即光已照在pn結(jié)上，在開關(guān)是市售的分立高壓二極管組成并假定二極管的結(jié)構(gòu)對(duì)光的匯集來說不是最佳的情況下，最好能使光照最強(qiáng)，而不是把二極管與光照隔開。因此，在需要增強(qiáng)光照的情況下，除了使發(fā)光二極管212按相對(duì)于EHT二極管210的最佳方向定位于靠近該EHT二極管210以外，還提供一反射表面或使不直接入射到EHT二極管上的光線改變方向的表面。
在已說明的實(shí)施例中，這是用一層材料216來實(shí)現(xiàn)的，所述材料可將EHT二極管210和發(fā)光二極管212包圍起來并用于將光反射到EHT二極管上需要光照的位置。層/涂層216的至少一部分通常具有接近于球形的外形。舉例來說，層/涂層216可由氧化鎂(MgO)構(gòu)成。
由EHT二極管210、發(fā)光二極管212和密封物214構(gòu)成的組件封裝在一大塊封裝復(fù)合物18中(三級(jí)密封材料)，所述封裝復(fù)合物有很好的電絕緣特性且按這樣的方式來封裝所說的組件即讓EHT二極管210的引線220和發(fā)光二極管212的電極222外露以便與外電路連接，同時(shí)又能將二極管210與外界光線分隔開。如果適當(dāng)?shù)剡x定三級(jí)密封材料，就可省去單個(gè)的反射層216，例如，三級(jí)密封材料18可以是諸如可從RS零件公司得到的零件號(hào)為No.RS552-668的白色反射材料。
上述組件的形狀和大小是這樣來選定的要在二極管212工作的低電壓和EHT二極管210工作的很高的電壓之間提供適當(dāng)?shù)碾娊^緣。在例如僅使用二級(jí)密封材料(有或沒有反射層216)的情況下，選擇二級(jí)密封材料的形狀和大小以使高、低壓引線220和222之間的距離在按橫跨二級(jí)密封材料暴光面進(jìn)行測(cè)量時(shí)對(duì)加給EHT二極管210的每1千伏電壓來說至少是3毫米。然而，如果組件(例如和其它共同形成一包括由二極管210和212組成的組件體在內(nèi)的電路的部件一道)封裝進(jìn)一封裝復(fù)合物中，二級(jí)密封材料的外表面就不會(huì)暴露于空氣，在此情況下，其形狀和大小允許引線220、222之間的距離在跨過二級(jí)密封材料外表面進(jìn)行測(cè)量時(shí)對(duì)加于二極管210的每1千伏電壓來說至少是1毫米。
就RS635-296發(fā)光二極管而言，必須要有超過大約1.3伏的閥值電壓才能產(chǎn)生使高壓二極管反向?qū)щ娝匦璧墓狻０l(fā)光二極管一般只要1毫安就能打開開關(guān)，但是，特別是在用于形成如以下參考圖4所說明的雙向輸出時(shí)，流向發(fā)光二極管的固有峰值電流最好可高達(dá)約300毫安以提供最大電流承載能力，然后是5-30毫安(最好是5-10毫安)的電流，以便維持足夠的EHT輸出電流，該電流可用于諸如下文所述的靜電噴霧之類的典型應(yīng)用。
如以上參照?qǐng)D2及圖1中設(shè)備所述的高電壓低電流開關(guān)的一個(gè)應(yīng)用在圖3中有所說明，圖3顯示了圖1中設(shè)備的電壓形成電路結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3所示，一包含電池組142和接地的用戶可控開關(guān)146的低壓電路332對(duì)高壓發(fā)生器126供電。
圖1設(shè)備中扳機(jī)148的操作可使開關(guān)146操作并加壓給盛有液體的儲(chǔ)液箱120，以便將液體供給噴嘴114，在使用過程中液體從噴嘴中進(jìn)行靜電噴射。
發(fā)生器126的高輸出電壓(在所述的實(shí)施例中以正號(hào)表示“+”)加到一輸出接頭344，該輸出接頭在使用過程中按某種適當(dāng)方式加以連接，以便使在噴嘴114出口處射出的液體帶電。在圖3中，所示接頭部344和一設(shè)置在貫穿噴嘴114的液體供給通路內(nèi)的電極相連接；在另一種結(jié)構(gòu)中，接頭344例如可在噴嘴出口上游的位置處電連接于所說的液體。例如，假如儲(chǔ)液箱是絕緣材料制作的話，則通過穿過儲(chǔ)液箱120壁面的一個(gè)接頭來形成上述電氣連接；或者假如儲(chǔ)液箱是導(dǎo)體材料制作的話，則通過儲(chǔ)液箱壁面形成上述電氣連接。接頭344還連接于所述設(shè)備的管套上(圖中未示出)。
高壓發(fā)生器126以是這樣類型的高壓發(fā)生器，它使用了一振蕩器，該振蕩器與直流低壓電路332相連并用于產(chǎn)生大體上交流方波輸出，此輸出供給一升壓變壓器，從所述變壓器的次級(jí)繞組供出高輸出電壓(一般具有大約20赫頻率的脈沖序列)并通過整流器和電容電路供給輸出接頭344，以便提供一單極性的高電壓，在通過將發(fā)生器的高壓輸出接到一具有內(nèi)阻為30千兆歐姆的Brandenburg 139D高壓計(jì)上而進(jìn)行測(cè)量時(shí)，上述單極性高壓一般約為10至30千伏。所述電容器對(duì)脈沖序列進(jìn)行平滑并用于消除次級(jí)輸出中極高電壓的峰值，該峰值電壓可高達(dá)約100千伏。
在噴射的液體和低電位(此低電位例如由一特定的目標(biāo)、周圍的介質(zhì)或裝在所述設(shè)備的噴嘴附近的低電位電極所形成)之間形成的靜電場(chǎng)能有效地使液體形成一個(gè)或多個(gè)細(xì)線，然后，該細(xì)線分裂以產(chǎn)生荷電的微滴噴射流。一般在有足夠的壓力下提供所說的液體以便按弱噴射流的方式對(duì)該液體進(jìn)行放電，并且，靜電場(chǎng)可有效地使上述噴射流頸縮成比進(jìn)行噴射的開口還要小得多的直徑，從而形成細(xì)線，該細(xì)線分裂以產(chǎn)生出帶電的微滴噴射流。
一旦因例如松開扳機(jī)并打開開關(guān)146而停止噴霧時(shí)，雖然發(fā)生器126斷電，但還可能具有儲(chǔ)存于系統(tǒng)中的殘余電荷，例如由與承載件(例如，諸如構(gòu)成儲(chǔ)液箱的金屬容器之類的金屬部件或位于發(fā)生器126的高壓端上的金屬部件)相連的電容器所儲(chǔ)存的電荷。除非采用了適當(dāng)?shù)拇胧?，?duì)使用者而言，例如假定使用者一停止噴霧就試圖更換容器而接近該容器，這種存儲(chǔ)的電荷就具有導(dǎo)致產(chǎn)生電擊的潛在危險(xiǎn)。
在工業(yè)用的由獨(dú)立于噴霧設(shè)備的交流電源來加以供電的重載荷噴霧設(shè)備中，通常所用的解決方案是使發(fā)生器的高壓輸出通過一漏電電阻而接地，因而，在噴霧停止時(shí)，殘余電荷很快就通過漏電電阻對(duì)地放電。要確保快速放電，漏電電阻的阻值要相當(dāng)?shù)汀Ｒ虼?，所述設(shè)備的電源應(yīng)設(shè)置成能提供足夠的電力以補(bǔ)償被低值漏電阻強(qiáng)行排放的持續(xù)的漏電流。對(duì)于由單獨(dú)的交流電源供電工業(yè)設(shè)備來說，這不會(huì)有特別的問題。然而，對(duì)于噴射消耗品(如噴漆及其它類似物)的小型且廉價(jià)的噴霧設(shè)備而言，電源是裝在設(shè)備內(nèi)部的直流電池電源，使用在噴霧過程中會(huì)引起大量電流消耗的漏電電阻在商業(yè)上是不可行的。
如圖3所示，要在發(fā)生器126斷電時(shí)為殘留的電容儲(chǔ)存電荷提供一放電通路，參照?qǐng)D2所述的開關(guān)146應(yīng)連接在正高電壓輸出接頭344和接地端之間，EHT二極管210則被加載了反向偏壓。在正常噴霧操作過程中，發(fā)光二極管212不起作用，而二極管210除了可略而不計(jì)的暗電流以外是不導(dǎo)電的。當(dāng)發(fā)生器126斷電時(shí)，發(fā)光二極管212就暫時(shí)啟動(dòng)，從而使EHT二極管反向?qū)щ娨员銥闅埓骐姾商峁┙拥氐耐贰?br> 發(fā)光二極管212隨用戶松開扳機(jī)而自動(dòng)啟動(dòng)。扳機(jī)的松開伴隨著開關(guān)146從電極352到電極354的運(yùn)動(dòng)，從而把電阻分壓器R1、R2接到發(fā)生器126輸入端的輸入上。結(jié)果，位于發(fā)生器126輸入端的、用參考數(shù)356表示的內(nèi)部電容器通過分壓器R1、R2對(duì)地放電。這種電流會(huì)在晶體管開關(guān)358的基極上形成一控制電壓，上述晶體管開關(guān)會(huì)轉(zhuǎn)換成“通”態(tài)，以便通過限流電阻360將發(fā)光二極管212連接到電池電源142。這樣，發(fā)光二極管就會(huì)啟動(dòng)，從而使EHT二極管210導(dǎo)電以消除殘存的電荷。
來自內(nèi)部電容器356的控制電流僅在一定時(shí)間間隔內(nèi)有效，這個(gè)時(shí)間間隔是由元件356、R1和R2形成的電阻/電容網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)決定的。一旦控制電流消失，晶體管開關(guān)358就回到“斷”的狀態(tài)，因而發(fā)光二極管212被截止。實(shí)際上，將所說的電路設(shè)計(jì)成能保證充分(通常是完全)而快速地在發(fā)生器126輸出端處對(duì)殘留電荷進(jìn)行放電，以防止電擊用戶的危險(xiǎn)。
圖3中僅顯示出一個(gè)開關(guān)，然而，在許多場(chǎng)合中，尤其當(dāng)發(fā)生器高壓輸出特別大(例如為30千伏或更大)時(shí)，可以有兩個(gè)開關(guān)或甚至更多，雖然兩個(gè)開關(guān)對(duì)滿足多數(shù)用途來說足夠用了，這些開關(guān)中設(shè)置有EHT二極管210，EHT二極管串聯(lián)在輸出接頭344和地線之間。在此情況下，電路就要相應(yīng)地修改成能對(duì)兩個(gè)發(fā)光二極管212加電。
圖3中，按照與加載在接頭210上的高壓輸出呈反向偏置的關(guān)系來設(shè)置EHT二極管210。在另一種結(jié)構(gòu)中，該二極管可設(shè)置成能提供雙重功能，這就是當(dāng)噴霧停止時(shí)，對(duì)殘余電荷進(jìn)行放電以及對(duì)在發(fā)生器126的升壓變壓器次級(jí)上產(chǎn)生的輸出進(jìn)行整流。參看圖4，由于這個(gè)實(shí)施例在總體上類似于圖3的實(shí)施例，所以，以框圖的形式顯示了低壓電路332，但是顯然它具有和圖3相同的形式。圖4中類似的部件也均用與圖3中相同的參照數(shù)碼表示。圖4實(shí)施例工作方式除下面要說的幾方面外一般都與圖3相同。在此情況下，EHT二極管210是以正向偏置方式接在升壓變壓器的次級(jí)繞組400和輸出接頭344之間。電容器462(可以是分立電路元件或可以是上述承載件所呈現(xiàn)出的電容器)用于消除高壓峰值并如圖3所述那樣提供平滑功能。在發(fā)生器126運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，EHT二極管210對(duì)次級(jí)輸出加以整流以向接頭344提供一單極性輸出。當(dāng)噴霧停止且發(fā)生器126斷電時(shí)，發(fā)光二極管212按圖3所述的方式暫時(shí)地啟動(dòng)以使EHT二極管210沿反向偏置方向?qū)щ?，從而通過次級(jí)400提供使電容器462以及與承載件相聯(lián)的電容所儲(chǔ)存的殘余電荷對(duì)地放電的通路。
圖5說明了這樣一個(gè)實(shí)施例，它使用了參照?qǐng)D2所述的開關(guān)，該開關(guān)用于在圖1所示設(shè)備的輸出端處產(chǎn)生雙極性輸出。產(chǎn)生雙極性輸出的設(shè)備可如EP-A-468736所公開的那樣用以抑制電擊或如EP-A-468735所公開的那樣用于對(duì)通常難以進(jìn)行靜電噴射的目標(biāo)(如由電絕緣材料構(gòu)成的目標(biāo))進(jìn)行噴射。本文中引用了EP-A-468735和468736所公開的內(nèi)容。
圖5中，高壓發(fā)生器126的低壓輸入端與構(gòu)成低壓電路部分568的直流電池組142及用戶可啟動(dòng)開關(guān)146相連，包含在高壓發(fā)生器126中的升壓變壓器次級(jí)繞組500的高壓端產(chǎn)生交流脈沖序列(一般具有大約20赫的頻率)形式的高壓，該交流脈沖序列連接到一對(duì)常規(guī)的、并置但相反偏置的高壓二極管574、576上。次級(jí)繞組500中感應(yīng)的交流電動(dòng)勢(shì)(EMF)因而被整流，二極管574通過電壓的正周期，而二極管576則通過其負(fù)周期。電容器578、580和二極管574、576相連以消除電壓的峰值并平滑脈沖。開關(guān)元件582A、582B控制著發(fā)生器的電壓與輸出端580的連接，輸出端580又以任何適當(dāng)形式連接到噴嘴上以將高壓加載到在噴嘴出口處射出的液體上。各個(gè)開關(guān)582A、582B均包含有一高壓二極管210及相應(yīng)的發(fā)光二極管212并設(shè)置成能按前述方式那樣發(fā)揮作用。
每個(gè)二極管210都和相應(yīng)的常規(guī)二極管574、576背對(duì)背地串聯(lián)起來，發(fā)光二極管210的啟動(dòng)是由控制電路588以這樣的方式控制的即二極管210可沿反向偏置方向交替并周期性地導(dǎo)電，控制電路588隨著用戶可啟動(dòng)開關(guān)146的閉合而啟動(dòng)(例如隨著按壓與設(shè)備手柄部分相連的扳機(jī)而啟動(dòng))?？刂齐娐?88設(shè)計(jì)成能使二極管210以借助雙極性輸出所達(dá)到的(例如像在EP-A-468736和468735中公開的)電擊抑制或噴射絕緣目標(biāo)的效果的相應(yīng)頻率相交替地導(dǎo)電。因此，舉例來說，控制電路588可以按下列方式控制二極管210的導(dǎo)通，即在580端部產(chǎn)生通常大約高達(dá)10赫(一般為1至2赫)的雙極性輸出，該輸出具有通常的方波形式。
圖1所述噴槍(包括圖2到圖5所示改進(jìn)型)特別適合于高達(dá)至少4cc/分鐘(最佳可高達(dá)6cc/分鐘)的噴射/流動(dòng)速率來噴射粘滯度在0.5和10泊之間(特別在1至8泊之間)和電阻率在5×105和5×107歐姆·厘米之間(特別在2×106和1×107歐姆·厘米之間)的液體。噴嘴出口的直徑和電壓發(fā)生器126的電壓輸出則按要噴射的液體的粘滯度及電阻率來選定。一般來說，噴嘴出口直徑至少為500微米，較通用的為至少600微米，以避免被懸浮在相當(dāng)粘稠的液體(例如噴漆配方)中的顆粒堵塞住以及可按容器118所使用的發(fā)射劑的適當(dāng)壓力達(dá)到期望的噴霧流速。發(fā)生器126的直流輸出電壓在用內(nèi)阻30千兆歐姆的Brandenburg 1390高壓計(jì)測(cè)量時(shí)一般是在25和40千伏之間，更通用地是在28和35千伏之間。雖然把管套112接到發(fā)生器126的輸出端以在管套上形成大體上與在噴嘴尖上的電壓有同樣大小電壓是很簡(jiǎn)單的，但我們不排除管套電壓與噴嘴尖上的電壓有顯著差異的可能性。在此情況下，電壓間的差別可以通過使管套相對(duì)于噴嘴尖適當(dāng)定位來加以補(bǔ)償，以確保按預(yù)定的發(fā)散方式噴射具有很窄的微滴大小分布的微滴。
權(quán)利要求
1.一種靜電噴霧設(shè)備，它能按高達(dá)至少4cc/分的噴射速率對(duì)電阻率約為5×106歐姆·厘米及粘滯度約為1泊的液體進(jìn)行噴霧，所述設(shè)備包含有一出口的噴嘴裝置；將要被噴射的液體強(qiáng)制地供送給所述噴嘴裝置的裝置；高壓發(fā)生器；與高壓發(fā)生器相連，用于將電位加載給噴嘴裝置出口處射出的液體的裝置；位于噴嘴裝置鄰近的電極，它用以改變噴嘴裝置出口附近的場(chǎng)強(qiáng)，該電極包括一種半絕緣材料；以及用于把上述電極電連接于所述高壓發(fā)生器上去以便在電極上形成一個(gè)電位的裝置，此電位與從噴嘴出口射出的液體有相同的極性和大小，從而使在噴嘴裝置出口的鄰近處的電位梯度減小。
2.按權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述半絕緣材料具有至少為1×107歐姆·厘米的電阻率。
3.按權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述半絕緣材料具有大約為1011至1012歐姆·厘米的電阻率。
4.按權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，加載于噴嘴裝置出口射出的液體上的電位超過25千伏。
5.按權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，加載于上述電極上的電位大體與加于所述液體上的大小相同。
6.按權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述用于把液體供給噴嘴裝置出口的裝置包含一用戶可操作的啟動(dòng)件，該啟動(dòng)件設(shè)置成能通過加于該啟動(dòng)件上的作用力調(diào)整所說的供給速率。
7.按權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)能使得供給裝置的啟動(dòng)件的操作還按這樣一種方式啟動(dòng)電壓發(fā)生器即電壓在液體從噴嘴裝置的出口裝置噴出之前加載到液體上的。
8.按權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，噴嘴裝置的出口直徑至少是500微米。
9.按權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述電極一般為圓環(huán)形并加載有與液體有大體相同大小的電壓，該電極如此來定位延伸于噴嘴裝置出口與環(huán)形電極的正相對(duì)的前端之間的假想線間的角度在140至195°范圍內(nèi)。
10.按權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所述角度在150和180°之間。
11.按權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，它還包括與發(fā)生器的高壓輸出相聯(lián)的電子開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用以控制所述設(shè)備的電流和/或電壓的開關(guān)操作。
12.按權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置是可進(jìn)行控制操作以便隨著高壓發(fā)生器的斷電而為電容儲(chǔ)存的電荷提供一電流放電通路。
13.按權(quán)利要求12的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置能根據(jù)用戶可啟動(dòng)開關(guān)的操作而自動(dòng)地操作以便使高壓發(fā)生器斷電并停止噴霧。
14.按權(quán)利要求12或13的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置以能提供整流的方式與高壓發(fā)生器的一部分相連或構(gòu)成高壓發(fā)生器的一部分。
15.按權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于，所述電子開關(guān)裝置包括對(duì)輻射響應(yīng)的電子開關(guān)元件和輻射形成裝置，該裝置設(shè)置成能控制開關(guān)元件的操作以便產(chǎn)生預(yù)定頻率的雙極性輸出電壓。
16.一種靜電噴霧設(shè)備，它包含有護(hù)套；噴嘴裝置；用于給噴嘴裝置供應(yīng)要噴射的物質(zhì)的裝置；帶有一輸出端的高壓發(fā)生電路，高壓通過上述輸出端加載到前述物質(zhì)上以便對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行靜電噴霧；一由半絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形元件，它包圍著噴嘴裝置并電連接于或可接到所述電路上，從而在噴霧過程中會(huì)形成與加到所述物質(zhì)上電壓極性相同的高壓，以減弱噴嘴出口鄰近處的場(chǎng)強(qiáng)；以及在停止噴霧時(shí)進(jìn)行操作以便對(duì)噴霧過程中由上述設(shè)備的電容元件所儲(chǔ)存的電荷進(jìn)行放電的裝置。
17.按權(quán)利要求16的設(shè)備，其特征在于，它包括用戶可操作裝置，用于控制電壓電路的啟動(dòng)和截止，并且，所述放電裝置能根據(jù)高壓電路的截止而自動(dòng)操作。
18.按權(quán)利要求16或17的設(shè)備，其特征在于，所述放電裝置包括電子開關(guān)裝置。
19.按權(quán)利要求18的設(shè)備，其特征在于，所述電子開關(guān)裝置包括對(duì)輻射敏感的電子開關(guān)以及用于控制電子開關(guān)操作的輻射形成裝置。
20.按權(quán)利要求1-19中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述高壓經(jīng)過該液體的整體部分而加載于在噴嘴處射出的液體。
全文摘要
一種用于按高達(dá)至少4cc/分鐘的噴霧速率來噴射液體(主要是噴漆配方)的靜電噴霧設(shè)備，液體具有約5×10
文檔編號(hào)B05B5/053GK1139394SQ9419464
公開日1997年1月1日 申請(qǐng)日期1994年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月16日
發(fā)明者T.J.諾基斯, M.L.格林, A.杰弗里斯, M.J.普倫達(dá)加斯特 申請(qǐng)人:帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司