專利名稱：超高速旋杯式靜電噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是超高速旋杯式靜電噴漆機(jī)上的一個部件。噴漆包括涂料的霧化和附著兩個過程。本實用新型主要是針對霧化而進(jìn)行的。
高速靜電噴漆機(jī)主要由噴頭將涂料霧化，而旋杯又是噴頭完成霧化的主要部件。旋杯結(jié)構(gòu)的設(shè)計和轉(zhuǎn)速的高低直接影響霧化程度，旋杯結(jié)構(gòu)設(shè)計得合理可簡化結(jié)構(gòu)，便于制造，霧化完全。旋杯轉(zhuǎn)速越高，涂料霧化越徹底，粒度越小。這樣噴漆質(zhì)量才能越好。首先，要提高旋杯轉(zhuǎn)速，就要采取恰當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)軸支撐類型，在現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用機(jī)械軸承支撐結(jié)構(gòu)，極限轉(zhuǎn)速一般只有20000rpm，涂料粒度較大，噴漆質(zhì)量不佳。另外這種結(jié)構(gòu)壽命也較低。要提高這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，只有改善潤滑系統(tǒng)，如采用噴射潤滑，但是這將消耗大量優(yōu)質(zhì)潤滑油，同時結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)復(fù)雜，如需設(shè)有噴射機(jī)構(gòu)，采取密封措施等。在現(xiàn)有技術(shù)中還有一種，即美國專利US4373672，旋杯轉(zhuǎn)軸的支撐為空氣支撐結(jié)構(gòu)。這種支撐無接觸，轉(zhuǎn)速很高，壽命很長。但是，由于空氣軸承的工作氣隙很小，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零部件的加工精度、位置精度要求很嚴(yán)，制造、裝配難度較大，同時必須要有一套高質(zhì)量氣源供給系統(tǒng)。這種噴頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。關(guān)于旋杯的設(shè)計，在現(xiàn)有技術(shù)中有美國專利US4373672，見


圖1，其中有旋杯主體1、連接螺母2、件3、件4、輸漆管5、轉(zhuǎn)軸6和噴孔7。涂料自噴孔7噴出，沿切向飛濺到旋杯主體1內(nèi)壁上，隨著旋杯的高速旋轉(zhuǎn)，涂料飛離旋杯主體1而霧化。在這種設(shè)計中，當(dāng)涂料自噴孔7噴出后，不可避免地有少量沿軸向直接飛出施杯主體，沒有霧化或霧化程度很低，影響噴漆質(zhì)量。另外噴孔7是由件3、件4預(yù)先加工，裝配后復(fù)合而成，孔的精度不高，影響霧化效果。制造、裝配工序多。再者這種旋杯結(jié)構(gòu)整體性差，組成部分較多，如件3、件4以及旋杯主體1各自為獨立零件。
為了能夠使高速靜電噴頭結(jié)構(gòu)簡化，降低制造成本，取得高速度、長壽命，涂料霧化完全徹底，我們設(shè)計了本實用新型之超高速旋杯式靜電噴頭。
本實用新型的內(nèi)容如下。首先，支撐結(jié)構(gòu)由磁懸浮軸承和機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)構(gòu)成。徑向支撐系統(tǒng)由徑向永磁軸承和機(jī)械安全軸承組成。徑向永磁軸承的轉(zhuǎn)子和定子分別由多個軸向充磁的永久磁環(huán)沿軸向按同性磁極相對排列而成。轉(zhuǎn)子磁環(huán)(內(nèi)磁環(huán))和定子磁環(huán)(外磁環(huán))接徑向極性對正，利用永久磁環(huán)產(chǎn)生的磁場力支撐轉(zhuǎn)軸。無論是定子磁環(huán)還是轉(zhuǎn)子磁環(huán)，在磁環(huán)之間均隔有軟磁墊片，其作用是減小磁阻，增大工作氣隙處的磁通密度。定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)分別由多個單獨磁環(huán)并列組合而成，這樣可增加徑向剛度。徑向支撐系統(tǒng)中的機(jī)械安全軸承采用普通的高速球軸承。軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸配合裝配，外圈與軸承座留有一定的徑向間隙，其大小取徑向永磁軸承工作氣隙的二分之一左右。機(jī)械安全軸承主要起安全保護(hù)作用，噴頭處于正常工作狀態(tài)時，由徑向永磁軸承支撐轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)噴頭處于非正常工作狀態(tài)時，如調(diào)整等，為了避免轉(zhuǎn)子磁環(huán)和定子磁環(huán)之間發(fā)生直接摩擦碰撞而損壞磁環(huán)，由機(jī)械安全軸承支撐轉(zhuǎn)軸。軸向支撐系統(tǒng)由磁推力軸承和機(jī)械輔助限位機(jī)構(gòu)組成。主要起軸向穩(wěn)定作用。由于徑向永磁軸承在軸向產(chǎn)生軸向不穩(wěn)定力，它將直接影響系統(tǒng)的正常工作。軸向支撐系統(tǒng)有兩個功能，一是限制轉(zhuǎn)軸軸向平移自由度，二是消除軸向不穩(wěn)定力，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。在軸向支撐系統(tǒng)中，磁推力軸承采用兩個軸向充磁的永久磁環(huán)構(gòu)成，分別裝在轉(zhuǎn)子和定子上，分別稱為轉(zhuǎn)子推力磁環(huán)和定子推力磁環(huán)，二者同性磁極相對，利用其產(chǎn)生的排斥力消除軸向不穩(wěn)定力。磁推力軸承的工作氣隙可調(diào)，通過調(diào)整該氣隙，可得到所需要的軸向穩(wěn)定力，以抵消軸向不穩(wěn)定力。機(jī)械輔助限位機(jī)構(gòu)主要由鋼球和機(jī)械擋塊組成。機(jī)械擋塊可在軸向上調(diào)整。鋼球由轉(zhuǎn)軸的一端和機(jī)械擋塊來夾持。另外在定子磁環(huán)的一側(cè)裝有調(diào)整環(huán)。軸向不穩(wěn)定力的大小和方向是通過調(diào)整定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)的軸向相對位置來改變的，定子磁環(huán)的位置由調(diào)整環(huán)來確定，轉(zhuǎn)子磁環(huán)的位置由機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)來調(diào)整。當(dāng)軸向不穩(wěn)定力的大小和方向確定后，調(diào)整磁推力軸承工作氣隙，使軸向穩(wěn)定力大于軸向不穩(wěn)定力，其合力大于零且接近于零，方向指向機(jī)械擋塊。這樣即消除了軸向不穩(wěn)定力，又限制了轉(zhuǎn)軸的軸向平移，同時又使作用于機(jī)械擋塊上的力降為最小。本實用新型之旋杯是這樣設(shè)計的，該旋杯主要由旋杯主體和擋板二部分組成，由連接螺釘將其固定在轉(zhuǎn)軸上。在旋杯主體內(nèi)側(cè)底部直接加工出一圈噴孔。擋板位于噴孔前，距噴孔一定距離并將其擋住。擋板與旋杯主體內(nèi)壁之間留有一圈縫隙。涂料由涂料供給裝置送入，通過噴孔后大部分沿切向甩至旋杯主體內(nèi)壁上，一小部分沿軸向落在擋板上，擋板與旋杯主體同步高速旋轉(zhuǎn)，這一部分涂料最終也被甩至旋杯主體內(nèi)壁上，最后全被甩離旋杯而霧化。
本實用新型由于采用徑向永磁軸承支撐，采用磁推力軸承和鋼球定位，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時摩擦力極小，所以轉(zhuǎn)速可達(dá)到80000rpm，并且噴頭的壽命得到延長，如此高的轉(zhuǎn)速可使涂料霧化到粒子直徑只有20～50μm。徑向永磁軸承和磁推力軸承均采用永久磁環(huán)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡單，而且不需要潤滑和密封等。也不需空氣軸承所需的高質(zhì)量氣源、各處工作氣隙的要求遠(yuǎn)不如空氣軸承氣隙那樣嚴(yán)格，所以零部件的加工和裝配均較容易，致使成本降低。軸向支掌系統(tǒng)有效限制了轉(zhuǎn)軸的軸向平移自由度，消除了軸向不穩(wěn)定力，保證噴頭的工作可靠性。旋杯的設(shè)計使旋杯的組成部分減少到二大部分，即旋杯主體和擋板，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。并且還實現(xiàn)了在本實用新型之旋杯主體內(nèi)側(cè)底部直接加工噴孔，保證了噴孔的加工精度和位置精度，從而也進(jìn)一步保證了霧化質(zhì)量。擋板將涂料的軸向分量全部截住，使得涂料能夠被完全徹底地霧化。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的旋杯剖示圖。圖2是本實用新型的剖視示意圖。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本實用新型。見圖2，旋杯主體8和擋板10通過螺釘9固定在轉(zhuǎn)軸11上，涂料供給裝置14將涂料供給到位置41，旋杯高速旋轉(zhuǎn)，涂料通過噴孔42被甩到旋杯主體8內(nèi)壁上，少部分軸向分量落在擋板10內(nèi)側(cè)，之后也被甩至旋杯主體8內(nèi)壁，隨著旋杯的繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，最后被拋出旋杯而霧化。若干個定子磁環(huán)15和軟磁墊片16，若干個轉(zhuǎn)子磁環(huán)18和軟磁墊片17共同組成徑向永磁軸承，它們分別裝在由件32和件35、件31和件34構(gòu)成的磁軸承套內(nèi)。在徑向永磁軸承兩端各有一只機(jī)械安全軸承20，它們與轉(zhuǎn)子磁環(huán)18同軸，其外圈與軸承座21留有一定的間隙。磁推力軸承由轉(zhuǎn)子推力磁環(huán)37和定子推力磁環(huán)38組成，其工作氣隙的大小調(diào)整通過件39完成。件39通過外螺紋固定在端蓋13上。在轉(zhuǎn)軸11與旋杯相對的一端裝有鋼球28和機(jī)械擋塊27，它們構(gòu)成機(jī)械輔助限位機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)軸(包括轉(zhuǎn)子磁環(huán)18)的軸向位置可通過可移動的機(jī)構(gòu)擋塊27來調(diào)整，定子磁環(huán)15的軸向位置通過調(diào)整環(huán)19確定。轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動是由渦輪系統(tǒng)驅(qū)動的。氣源26通過進(jìn)氣系統(tǒng)24供氣驅(qū)動葉輪22，之后氣流經(jīng)排氣系統(tǒng)23排出。葉輪22與轉(zhuǎn)軸11同軸，當(dāng)轉(zhuǎn)軸11被葉輪22驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)時，其徑向的支撐由徑向永磁軸承完成，當(dāng)轉(zhuǎn)軸非正常工作時，由機(jī)械安全軸承20來支撐。其軸向的穩(wěn)定和限位由磁推力軸承和機(jī)械限位機(jī)構(gòu)完成。氣源36供氣給件12產(chǎn)生氣幕，防止漆霧向周圍擴(kuò)散。高壓靜電發(fā)生裝置40將高壓靜電通過轉(zhuǎn)軸11加到旋杯止，使涂料粒子帶有電荷。另外在圖2中，有定位套筒29、30，外殼體33，絕緣套25。
權(quán)利要求1.一種旋杯式靜電噴頭，主要由旋杯、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸的支撐結(jié)構(gòu)組成，旋杯安裝在轉(zhuǎn)軸的一端，轉(zhuǎn)軸由支撐結(jié)構(gòu)支撐，固定在噴頭殼體內(nèi)，其特征在于，旋杯由旋杯主體8和擋板10組成，擋板10扣在旋杯內(nèi)側(cè)底部，支撐結(jié)構(gòu)由磁懸浮軸承和機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)構(gòu)成，同時又分為徑向支撐系統(tǒng)和軸向支撐系統(tǒng)，徑向支撐系統(tǒng)位于轉(zhuǎn)軸11中部偏右，軸向支撐系統(tǒng)位于徑向支撐系統(tǒng)兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其特征在于，擋板10遮住噴孔42，但距噴孔42一定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其特征在于，噴孔42直接在旋杯主體8底部加工出來，為完整孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其特征在于，徑向支撐系統(tǒng)由徑向永磁軸承和機(jī)械安全軸承20組成，在徑向永磁軸承兩側(cè)各有一機(jī)械安全軸承20，并彼此同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的噴頭，其特征在于，機(jī)械安全軸承20的外圈與軸承座21之間的徑向氣隙為徑向永磁軸承工作氣隙的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的噴頭，其特征在于，徑向永磁軸承的定子和轉(zhuǎn)子分別由多個軸向充磁的永久磁環(huán)沿軸向按同性磁極相對排列而成，轉(zhuǎn)子磁環(huán)18和定子磁環(huán)15按徑向極性對正，在轉(zhuǎn)子磁環(huán)18之間以及在定子磁環(huán)15之間均隔有軟磁墊片17和16。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其特征在于，軸向支撐系統(tǒng)由磁推力軸承和機(jī)械輔助限住機(jī)構(gòu)組成，磁推力軸承位于旋杯和徑向永磁軸承之間，機(jī)械輔助限位機(jī)構(gòu)位于轉(zhuǎn)軸11與旋杯相對的一端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的噴頭，其特征在于，磁推力軸承由轉(zhuǎn)子推力磁環(huán)37和定子推力磁環(huán)38組成，二者按同性磁極相對排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的噴頭，其特征在于，機(jī)械輔助限位機(jī)構(gòu)由鋼球28和機(jī)械擋塊27組成，鋼球28由轉(zhuǎn)軸11的一端和機(jī)械擋塊27夾持。
專利摘要超高速旋杯式靜電噴頭是高速靜電噴漆機(jī)上的一個部件?，F(xiàn)有的靜電噴漆機(jī)噴頭轉(zhuǎn)速低、涂料霧化程度低、噴頭壽命短、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造裝配難。本實用新型之旋杯結(jié)構(gòu)簡單、整體性強(qiáng)，并且有軸向分量擋板，霧化完全徹底，粒度達(dá)20～50μm。其轉(zhuǎn)軸支撐結(jié)構(gòu)為磁懸浮軸承和機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)的結(jié)合，可以80000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并且制造裝配容易，不需嚴(yán)格的潤滑和密封等裝置。本實用新型可用于各種高速靜電噴漆機(jī)上。
文檔編號B05B5/00GK2191712SQ93224279
公開日1995年3月15日 申請日期1993年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月16日
發(fā)明者呂峰 申請人:長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院