Рабочее колесо для электростатического распылительного пистолета
Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий, предназначенным для распыления жидкостей. Генератор переменного тока, применяемый в электростатическом распылительном пистолете, содержит электромагнитный генератор переменного тока, корпус и рабочее колесо. Электромагнитный генератор переменного тока содержит вал. Электромагнитный генератор переменного тока расположен в корпусе. Корпус имеет отверстие для воздуха. Рабочее колесо установлено на валу внутри корпуса, при этом на одной линии с отверстием для воздуха. Рабочее колесо содержит лопасти с изогнутой передней и задней кромками. Согласно одному варианту осуществления каждая лопасть характеризуется кривизной, благодаря которой она перпендикулярна отверстию для воздуха по всей дуге, по которой каждая лопасть рабочего колеса имеет линию прямой видимости с отверстием для воздуха. Изобретение позволяет извлекать из сжатого воздуха больше энергии. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится в целом к устройствам для нанесения покрытий, предназначенным для распыления жидкостей, таких как краска, герметиков, покровных материалов, эмалей, адгезивов, порошков и подобных материалов. Более конкретно, изобретение относится к электростатическим распылительным пистолетам.
В электростатических распылительных системах в области между распылительным пистолетом и мишенью или покрываемым изделием образуется электростатическое поле. Распыляемые частицы движутся через это поле, и при прохождении через поле соответствующие частицы получают электрические заряды. Таким образом, заряженные частицы притягиваются к покрываемому изделию. В ходе такого процесса на само покрываемое изделие можно направить большее процентное содержание распыляемых частиц, тем самым значительно повышая эффективность распыления по сравнению с традиционными способами. Электростатические распылительные пистолеты особенно удобны при нанесении непроводящих жидкостей и порошков, хотя также их можно использовать при распылении проводящих жидкостей.
В стандартной электростатической распылительной системе коронирующий электрод расположен рядом с распылительным соплом распылительного пистолета, окрашиваемое изделие удерживается на нулевом потенциале и между коронирующим электродом и изделием создается электростатическое поле. Расстояние между электродом и землей может составлять порядка приблизительно 0,5 метров или менее; поэтому напряжение, подаваемое на электрод распылительного пистолета, обязательно должно быть достаточно высоким для создания электростатического поля достаточной интенсивности с целью образования большого количества взаимодействий ионов и частиц для того, чтобы создать достаточную силу притяжения между частицами краски и мишенью. Как правило, для достижения соответствующего уровня эффективности операции распыления на электрод распылительного пистолета подают электростатическое напряжение порядка 20000-100000 вольт (20-100 кВ). Обычно из электрода распылительного пистолета выходит ток ионизации порядка 50 микроампер.
Электростатические распылительные пистолеты могут быть ручными распылительными пистолетами или автоматическими распылительными пистолетами, управляемыми посредством дистанционных управляющих соединений. Мелкодисперсное распыление распыляемой жидкости может быть достигнуто за счет разных основных сил мелкодисперсного распыления, например воздухом под давлением, гидравлическими усилиями или центробежными силами. Мощность электростатического напряжения можно получить различными способами. Во многих системах внешний источник питания соединен с электростатическим распылительным пистолетом. Однако в других конструкциях мощность может быть получена с помощью генератора переменного тока, расположенного в электростатическом распылительном пистолете. Например, в патентах США №№ 4554622, 4462061, 4290091, 4377838, 4491276 и 7226004 описаны электростатические распылительные пистолеты с пневматической турбиной, которая приводит в действие генератор переменного тока, который, в свою очередь, подает питание на умножитель напряжения для создания зарядного напряжения.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Генератор переменного тока, например, применяемый в электростатическом распылительном пистолете, содержит электромагнитный генератор переменного тока, корпус и рабочее колесо. Электромагнитный генератор переменного тока содержит вал. Электромагнитный генератор переменного тока расположен в корпусе. Корпус имеет отверстие для воздуха. Рабочее колесо установлено на валу внутри корпуса, при этом на одной линии с отверстием для воздуха. Рабочее колесо содержит лопасти с изогнутой передней и задней кромками.
Согласно другому варианту осуществления генератор переменного тока в сборе содержит корпус, генератор переменного тока, вал и рабочее колесо. Корпус имеет впускное отверстие. Генератор переменного тока расположен в корпусе. Генератор переменного тока содержит статор, расположенный вокруг ротора. Вал выходит из ротора. Рабочее колесо содержит ступицу, устанавливаемую на вал, и несколько лопастей, проходящих из ступицы. Каждая лопасть характеризуется кривизной, благодаря которой она перпендикулярна впускному отверстию по всей дуге, по которой каждая лопасть имеет линию прямой видимости вместе с впускным отверстием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 показан схематический вид электростатической распылительной системы, на котором показан электростатический распылительный пистолет, соединенный с источником жидкости и обеспечивающий выпуск на мишень.
На фиг. 2 показан вид в перспективе электростатического распылительного пистолета согласно фиг. 1, на котором показан ствол пистолета, соединенный с телом рукоятки и распылительным наконечником в сборе.
На фиг. 3 показан поэлементный вид электростатического распылительного пистолета согласно фиг. 2, на котором показан генератор переменного тока и источник питания, устанавливаемый внутри тела пистолета.
На фиг. 4A показан поэлементный вид генератора переменного тока согласно фиг. 3, на котором показано рабочее колесо и ротор, устанавливаемые в статоре в сборе.
На фиг. 4B показан вид в поперечном сечении генератора переменного тока согласно фиг. 3, на котором показаны подшипники и рабочее колесо, соединенное с ротором.
На фиг. 5A-5C рабочее колесо показано в различных положениях относительно отверстия впускного отверстия для воздуха в корпусе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения электростатический распылительный пистолет содержит генератор переменного тока в сборе, содержащий рабочее колесо с изогнутыми лопастями. Электростатический распылительный пистолет вырабатывает бортовое питание с помощью пневматической турбины, которая приводит в действие ротор внутри статора электромагнитного генератора переменного тока. Лопасти рабочего колеса изогнуты для оптимизации улавливания сжатого воздуха, который ударяет о лопасти для вращения. В частности, задние кромки лопастей изогнуты перпендикулярно струе сжатого воздуха, направленной на лопасти из корпуса генератора переменного тока. На фиг. 1-3 настоящего раскрытия описан электростатический распылительный пистолет, в котором могут быть использованы изогнутые лопасти рабочего колеса. На фиг. 4A-5B описаны различные аспекты, варианты осуществления и благоприятные эффекты опорного кожуха.
На фиг. 1 показан схематический вид электростатической распылительной системы 10, на котором показан электростатический распылительный пистолет 12, соединенный с источником 14 жидкости и обеспечивающий выпуск на мишень 16. Насос 18 соединен с источником 14 жидкости и нагнетает жидкость под давлением в распылительный пистолет 12 по шлангу 20. Распылительный пистолет 12 также подключен к источнику воздуха под давлением (не показан) посредством шланга 22. Мишень 16 заземлена, например, посредством подвешивания на стойке 24. Электростатическая распылительная система 10 описана со ссылкой на распылительную систему для жидкости, но в настоящем изобретении можно использовать другие материалы покрытия, такие как порошки и т.п. Хотя фиг. 1-3 описаны с использованием пневматической системы, настоящее изобретение также можно использовать вместе с аэрозольной системой.
Оператор 26 располагает распылительный пистолет 12 в непосредственной близости от мишени 16, приблизительно 0,5 метров или менее. После приведения в действие спускового крючка на распылительном пистолете 12 воздух под давлением подается в турбину внутри распылительного пистолета 12, которая приводит в действие генератор переменного тока для выработки электрической энергии. Электрическая энергия подается на электрод возле распылительного наконечника распылительного пистолета 12. Таким образом, между электродом и мишенью 16 образуется электрическое поле EF. Электростатическая распылительная система 10 заземлена в разных точках. Например, заземляющий провод 28 и/или проводящий пневматический шланг 22 может обеспечивать заземление распылительного пистолета 12. Для обеспечения заземления в электростатической распылительной системе 10 можно использовать другие заземляющие провода и проводящие материалы. Одновременно приведение в действие спускового крючка обеспечивает подачу жидкости под давлением из насоса 18 через распылительный наконечник, за счет чего мелкодисперсные частицы жидкости заряжаются в электрическом поле EF. Следовательно, заряженные частицы притягиваются к мишени 16, которая заземлена. Мишень 16 подвешена на стойке 24, и электрически заряженные частицы жидкости окружают мишень 16, тем самым существенно снижая избыточное распыление.
На фиг. 2 показан вид в перспективе электростатического распылительного пистолета 12 согласно фиг. 1, на котором показан ствол 30 пистолета, соединенный с телом 32 рукоятки и распылительным наконечником в сборе 34. Рукоятка 36 тела 32 рукоятки соединена с впускным патрубком 38 для воздуха, выпускным патрубком 40 для воздуха и впускным патрубком 42 для жидкости. Корпус 44 тела 32 рукоятки соединен со стволом 30 пистолета. Воздушный регулировочный клапан 46 соединен с двухпозиционным клапаном (см. иглу 66 для впуска воздуха на фиг. 3) внутри корпуса 44 и осуществляет регулирование потока сжатого воздуха из впускного патрубка 38 для воздуха к компонентам распылительного пистолета 12. Регуляторы 47A и 47B подачи воздуха осуществляют регулирование потока воздуха от указанного двухпозиционного клапана к распылительному наконечнику в сборе 34. Спусковой крючок 48 соединен с гидравлическим клапаном (см. иглу 74 для впуска жидкости на фиг. 3) внутри ствола 30 пистолета и предназначен для регулирования потока жидкости под давлением от впускного патрубка 42 для жидкости через распылительный наконечник в сборе 34 по гидравлической трубке 50. Воздушный регулировочный клапан 46 осуществляет регулирование потока воздуха к генератору переменного тока. Затем воздух выходит из распылительного пистолета 12 через выпускной патрубок 40.
Приведение спускового крючка 48 в действие одновременно обеспечивает подачу сжатого воздуха и жидкости под давлением в распылительный наконечник в сборе 34. Некоторая часть сжатого воздуха используется для воздействия на поток жидкости от распылительного наконечника в сборе 34 и поэтому она выходит из распылительного пистолета 12 через отверстия 52A и 52B или другие аналогичные отверстия. В аэрозольных системах некоторую часть сжатого воздуха также используют для непосредственного мелкодисперсного распыления жидкости на выходе из распылительного сопла. Как в аэрозольной, так и в пневматической системах некоторую часть сжатого воздуха также используют для вращения генератора переменного тока, который подает питание на электрод 54, а затем она выходит из распылительного пистолета 12 через выпускной патрубок 40. Генератор переменного тока и связанный источник питания для электрода 54 показаны на фиг. 3.
На фиг. 3 показан поэлементный вид электростатического распылительного пистолета 12 согласно фиг. 2, на котором показан генератор 56 переменного тока и источник 58 питания, выполненный с возможностью размещения внутри тела 32 рукоятки и ствола 30 пистолета. Генератор 56 переменного тока соединен с источником 58 питания посредством ленточного кабеля 60. Генератор 56 переменного тока подключают к источнику 58 питания, а после сборки генератор 56 переменного тока вставляют в корпус 44, и источник 58 питания вставляют в ствол 30 пистолета. Электрический ток, созданный генератором 56 переменного тока, передается на источник 58 питания. В пневматических системах электрический контур, содержащий пружину 62 и проводящее кольцо 64, передает электрический заряд от источника 58 питания на электрод 54 внутри распылительного наконечника в сборе 34. В аэрозольных системах могут содержаться другие электрические контуры, соединяющие генератор переменного тока с электродом.
Игла 66 для впуска воздуха и уплотнение 68 содержат двухпозиционный клапан для регулирования прохождения сжатого воздуха через распылительный пистолет 12. Воздушный регулировочный клапан 46 содержит иглу 66 для впуска воздуха, которая проходит через корпус 44 к спусковому крючку 48, который может быть приведен в действие для перемещения уплотнения 68 и регулирования потока сжатого воздуха от впускного патрубка 38 для воздуха по каналам внутри тела 32 рукоятки. Пружина 70 перемещает уплотнение 68 и спусковой крючок 48 в закрытое положение, в то время как ручка 72 может быть отрегулирована для управления клапаном 46. Когда уплотнение 68 открыто, воздух из впускного патрубка 38 протекает через каналы внутри тела 32 рукоятки к генератору 56 переменного тока или распылительному наконечнику в сборе 34.
Игла 74 для впуска жидкости содержит часть гидравлического клапана для регулирования прохождения жидкости под давлением через распылительный пистолет 12. Приведение спускового крючка 48 в действие также приводит к непосредственному перемещению иглы 74 для впуска жидкости, которая соединена со спусковым крючком 48 через колпачок 76. Пружина 78 расположена между колпачком 76 и спусковым крючком 48 для смещения иглы 74 в закрытое положение. Игла 74 проходит через ствол 30 пистолета в распылительный наконечник в сборе 34.
Распылительный наконечник в сборе 34 содержит корпус 80 с гнездом, прокладку 81, наконечник 82, воздушную головку 84 и фиксирующее кольцо 86. В пневматических системах игла 74 для впуска жидкости входит в зацепление с корпусом 80 с гнездом для регулирования потока жидкости под давлением от гидравлической трубки 50 в распылительный наконечник в сборе 34. Прокладка 81 уплотняет пространство между корпусом 80 с гнездом и наконечником 82. Наконечник 82 содержит распылительное сопло 87, через которое из корпуса 80 с гнездом выходит жидкость под давлением. Электрод 54 проходит от воздушной головки 84. В пневматических системах жидкость под высоким давлением подается через распылительное сопло 87, от которого смещается электрод 54. Мелкодисперсное распыление обеспечивается за счет пропускания жидкости под высоким давлением через небольшое сопло. В аэрозольных системах электрод проходит от распылительного сопла, так что электрод и распылительное сопло являются концентричными. Жидкость под низким давлением проходит через большое распылительное сопло и мелкодисперсно распыляется, сталкиваясь с потоком воздуха, выходящим из воздушной головки 34. В любой из систем воздушная головка 84 содержит отверстия, например отверстия 52A и 52B (фиг. 2), в которые поступает воздух под давлением для мелкодисперсного распыления и формирования потока жидкости из наконечника 82 на основании настроек регуляторов 47A и 47B. В других вариантах осуществления пистолет 12 может работать без отверстий 52A и 52B или может работать только с одним из отверстий 52A и 52B.
Работа генератора 56 переменного тока под действием воздуха под давлением обеспечивает подачу электрической энергии на источник 58 питания, который, в свою очередь, подает напряжение на электрод 54. Электрод 54 создает электрическое поле EF (фиг. 1), которое образует заряд для мелкодисперсного распыления жидкости, выходящей из наконечника 82. Эффект короны, созданный электрическим полем EF, обеспечивает перенос заряженных частиц жидкости к мишени, которая должна быть покрыта жидкостью. Фиксирующее кольцо 86 удерживает воздушную головку 84 и наконечник 82, собранные со стволом 30 пистолета, тогда как корпус 80 с гнездом навинчен на ствол 30 пистолета.
На фиг. 4A показан поэлементный вид генератора 56 переменного тока согласно фиг. 3, на котором показан электромагнитный генератор переменного тока и рабочее колесо. В частности, генератор 56 переменного тока содержит корпус 88, рабочее колесо 90, подшипник 92A, подшипник 92B, ротор 94, вал 96, статор в сборе 98, ленточный кабель 60, торцевую крышку 102, фиксирующий зажим 104 и уплотнение 106. На фиг. 4B показан вид в поперечном сечении генератора 56 переменного тока согласно фиг. 3, на котором показан статор в сборе 98. Статор в сборе 98 содержит сердечник 108 статора, обмотки 110, оболочку 112 и кожух 114. Фиг. 4A и 4B будут описаны совместно.
Торцевая крышка 102 соединена с корпусом 88 с образованием контейнера, в котором расположены компоненты генератора 56 переменного тока. Вал 96 проходит через внутреннее рассверленное отверстие внутри ротора 94, так что противоположные дальние концы выходят из ротора 94. Подшипники 92A и 92B установлены на вал 96 и соединены с кожухом 114. В частности, ступицы 116A и 116B расположены на концах вала 96 с противоположных сторон ротора 94, при этом зубцы 118A и 118B проходят к кожуху 114. Как видно на фиг. 4B, зубцы 118A и 118B входят в зацепление с пазами 120A и 120B в кожухе 114. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения подшипники 92A и 92B представляют собой пропитанные маслом подшипники из спеченной бронзы. Согласно другим вариантам осуществления подшипники 92A и 92B покрыты стойким к растворителям покрытием, таким как фторполимер. Такие покрытия подшипников описаны в патенте США №7226004, переуступленном компании "Graco Minnesota Inc.". Рабочее колесо 90 установлено на вал 96 посредством ближнего подшипника 92A. В частности, ступица 121 установлена на вал 96, а лопасти 122 проходят в целом в радиальном направлении наружу из ступицы 121 к корпусу 88.
Рабочее колесо 90, ротор 94 и статор в сборе 98 установлены в корпус 88. Кожух 114 статора в сборе 98 установлен в корпус 88 посредством плотной или прессовой посадки для надежной фиксации статора в сборе 98 внутри корпуса 88. Кожух 114 упирается в заплечик 124 (фиг. 4B) для правильного позиционирования рабочего колеса 90 относительно отверстий 128. Благодаря такой установке рабочее колесо 90 располагается в пространстве между статором в сборе 98 и торцевой крышкой 102. Вал 96 свободно вращается в подшипниках 92A и 92B, так что рабочее колесо 90 может вращаться в корпусе 88. Фиксирующий зажим 104 вставлен в корпус 88 и выступы 125 (фиг. 4A) входят в вырезы 126 (фиг. 4A) в корпусе 88. Фиксирующий зажим 104 предотвращает выход подшипника 92B из пазов 120B. Фиксирующий зажим 104 также способствует удержанию статора в сборе 98 внутри корпуса 88 за счет прижатия статора в сборе 98 к заплечику 124.
Сжатый воздух направляется в корпус 88 через отверстия 128 для приведения рабочего колеса 90 во вращение. Сжатый воздух ударяет о лопасти 122, вызывая вращение рабочего колеса 90, что приводит к вращению вала 96 и ротора 94 в пределах обмоток 110 статора в сборе 98. Согласно описанному варианту осуществления оболочка 112 содержит эпоксидное покрытие вокруг обмоток 110. Согласно другим вариантам осуществления покрытие может быть выполнено вокруг сердечника 108 между обмотками 110 и сердечником 108. Ротор 94 и обмотки 110 образуют электромагнитный генератор переменного тока, который вырабатывает электрический ток, подаваемый на ленточный кабель 60. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения ротор 94 содержит неодимовый магнит, а обмотки 110 содержат медные провода. Неодимовые магниты характеризуются более высокой плотностью энергии по сравнению с традиционными магнитами, например магнитами на основе сплава Al-Ni. Большая плотность энергии позволяет уменьшить размер и массу ротора 94. Согласно одному варианту осуществления за счет использования неодимовых магнитов размер генератора 56 переменного тока уменьшен на 40% по сравнению с генераторами переменного тока электростатических распылительных пистолетов, известных из уровня техники. Уменьшенный размер ротора 94 позволяет уменьшить момент инерции и увеличить ускорение ротора 94 под действием сжатого воздуха, что обеспечивает более высокую скорость срабатывания для оператора 26 (фиг. 1) и позволяет использовать меньший объем сжатого воздуха для работы генератора 56 переменного тока.
Как было указано, лопасти 122 предназначены для улавливания воздуха, выходящего из отверстий 128 в корпусе 88. Как форму, так и количество лопастей 122 выбирают для максимального увеличения извлечения мощности из потока сжатого воздуха. В частности, лопасти 122 расположены с шагом вокруг ступицы 121, так что за один раз сжатый воздух из каждого отверстия 128 попадает, по существу, только на одну лопасть, и за счет формы лопастей 122 сжатый воздух всегда ударяет о каждую лопасть, по существу, под прямым углом.
На фиг. 5A-5C показано рабочее колесо 90 в различных положениях относительно впускных отверстий 128A-128D для воздуха в корпусе 88. Рабочее колесо 90 содержит лопасти 122A – 122H, которые выходят из ступицы 121. Каждое из впускных отверстий 128A-128D для воздуха выполнено таким образом, чтобы в него входила струя сжатого воздуха, выходящая из впускного патрубка 38 для воздуха (фиг. 2). Например, впускное отверстие 128A выполнено таким образом, чтобы в него входила струя JA воздуха.
В описанном варианте осуществления рабочее колесо 90 содержит восемь лопастей 122, а корпус 88 содержит четыре впускных отверстия 128. Лопасти 122A-122H и впускные отверстия 128A-128D расположены с шагом, так что постоянно со струями воздуха, выходящими из впускных отверстий 128A-128D, взаимодействуют, по существу, только четыре лопасти. Таким образом, постоянно со струями воздуха, по существу, не взаимодействуют четыре лопасти.
Корпус 88 образует, по существу, цилиндрическое тело, которое концентрично с осью A. Аналогично ступица 121 рабочего колеса 90 расположена концентрично относительно оси A. Впускные отверстия 128 расположены на корпусе 88 с равным шагом. Таким образом, впускные отверстия 128A-128D расположены относительно оси А с шагом приблизительно девяносто градусов. Четыре впускных отверстия 128A-128D расположены относительно друг друга вдоль осей, которые пересекаются с образованием прямоугольного тела, центрированного относительно оси A. Каждое из впускных отверстий 128A-128D проходит параллельно линии, которая делит пополам корпус 88 по оси A. Таким образом, в показанном варианте осуществления оси впускных отверстий 128A-128D образуют квадратную форму.
Каждая лопасть 122A-122H является изогнутой. В частности, каждая лопасть 122A-122H имеет изогнутую переднюю кромку LE и изогнутую заднюю кромку TE, как показано со ссылкой на лопасть 122A. Лопасти 122A-122H расположены на ступице 121 с равным шагом. Таким образом, лопасти 122A-122H расположены с шагом приблизительно сорок пять градусов относительно оси A.
Форма передних кромок и задних кромок обеспечивает максимальное увеличение крутящего момента, создаваемого струей JA воздуха. В частности, каждая задняя кромка выполнена таким образом, чтобы всегда располагаться, по существу, перпендикулярно струе воздуха. На фиг. 5A показано, как вершина лопасти 122A соприкасается со струей JA воздуха. При вращении рабочего колеса 90 вокруг оси A часть задней кромки лопасти 122A, которая соприкасается со струей JA воздуха, меняется. В частности, струя JA воздуха ударяет немного ближе к ступице 121. На фиг. 5B показана лопасть 122A, повернутая на десять градусов дальше от впускного отверстия 128A относительно оси A, по сравнению с фиг. 5A. Когда струя JA воздуха толкает лопасть 122A дальше от впускного отверстия 128A, за счет кривизны TE лопасть 122A всегда располагается, по существу, перпендикулярно струе JA воздуха. На фиг. 5С показана лопасть 122A, повернутая на двадцать градусов дальше от впускного отверстия 128A относительно оси A, по сравнению с фиг. 5A. В некоторых вариантах осуществления струя воздуха JA ударяет о заднюю кромку TE в пределах десяти градусов от перпендикулярного положения. Согласно предпочтительным вариантам осуществления струя JA воздуха ударяет о заднюю кромку TE в пределах пяти градусов от перпендикулярного положения.
Струя воздуха JA обеспечивает действие на ступицу 121 максимальной величины крутящего момента, которая обеспечивается за счет того, что струя JA воздуха ударяет, по существу, только об одну лопасть за один раз и непрерывно соприкасается с лопастью во все моменты времени. С помощью рабочих колес настоящего изобретения максимальный крутящий момент достигается за счет того, что вектор струи JA воздуха воздействует на плечо рычага рабочего колеса 90 (расстояние между центральной осью рабочего колеса вокруг ступицы 121 и областью удара струи JA вдоль лопасти) максимально перпендикулярно на основании расположения впускного отверстия 128A для повышения крутящего момента (вектор струи воздуха * плечо рычага = крутящий момент) на ступице лопасти. Согласно одному варианту осуществления задняя кромка TE лопасти 122A проходит вдоль дуги, длина которой больше по сравнению с дугой, по которой проходит передняя кромка. Форма передней кромки LE лопасти 122A позволяет уменьшить размер и массу лопасти 122A, поскольку передняя кромка не предназначена для взаимодействия со струей JA воздуха. Кривизна и длина задних кромок и передних кромок придает передней кромке и задней кромке смежных лопастей форму плавника акулы.
Лопасти рабочего колеса согласно настоящему изобретению обеспечивают более эффективное извлечение мощности по сравнению с лопастями генератора переменного тока из уровня техники. В турбинах генераторов переменного тока из уровня техники с электростатическими распылительными пистолетами использовались рабочие колеса с лопастями треугольной формы или зубчатой формы, которые имели плоские передние и задние кромки. Таким образом, плоские поверхности рабочих колес создавали со струей воздуха углы, который снижали эффективность удара со струей воздуха. В частности, струя воздуха ударяла о поверхность плоской лопасти под углом меньше девяноста градусов, таким как тридцать градусов. Таким образом, усилие удара струи воздуха о поверхность лопасти, которое создает крутящий момент на ступице лопасти, становилось вектором, длина которого меньше полного усилия струи воздуха, тем самым приводя к неэффективному извлечению мощности. Изогнутые лопасти рабочего колеса, описанные в настоящем документе, позволяют извлекать из сжатого воздуха больше энергии. В частности, струя воздуха ударяет о поверхность рабочего колеса приблизительно под углом девяносто градусов для максимального увеличения длины вектора, создающего крутящий момент на ступице лопасти. Благодаря настоящему изобретению вектор струи воздуха, который, по существу, перпендикулярен поверхности лопасти (и который создает на ступице лопасти крутящий момент), приблизительно равен суммарной величине усилия, создаваемого струей воздуха. Более эффективное извлечение мощности с помощью рабочего колеса 90 позволяет уменьшить потребление воздуха для получения той же мощности, тем самым повышая общую эффективность системы.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в форму и детали могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы сути и объема настоящего изобретения.
1. Генератор переменного тока в сборе, содержащий:
корпус с впускным отверстием;
генератор переменного тока, расположенный в корпусе, причем генератор переменного тока содержит статор, расположенный вокруг ротора;
вал, выходящий из ротора;
рабочее колесо, содержащее:
ступицу, установленную на вал; и
несколько лопастей, проходящих из ступицы, причем каждая лопасть характеризуется кривизной, благодаря которой она, по существу, перпендикулярна впускному отверстию по всей дуге, по которой каждая лопасть имеет линию прямой видимости с впускным отверстием.
2. Генератор переменного тока в сборе по п. 1, отличающийся тем, что рабочее колесо дополнительно содержит:
кольцевую ступицу, расположенную на оси ступицы; и
лопасти, имеющие изогнутые поверхности передней кромки и задней кромки.
3. Генератор переменного тока в сборе по п. 2, отличающийся тем, что передняя кромка и задняя кромка смежных лопастей имеют форму плавника акулы.
4. Генератор переменного тока в сборе по п. 2, отличающийся тем, что впускное отверстие проходит параллельно линии, которая делит пополам корпус по оси ступицы.
5. Генератор переменного тока в сборе по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит: несколько впускных отверстий, проходящих через корпус.
6. Генератор переменного тока в сборе по п. 5, отличающийся тем, что рабочее колесо содержит восемь лопастей, а корпус содержит четыре впускных отверстия.
7. Генератор переменного тока в сборе по п. 6, отличающийся тем, что несколько впускных отверстий проходят вдоль осей, которые пересекаются с образованием прямоугольной формы, центрированной относительно оси ступицы.
8. Генератор переменного тока в сборе по п. 6, отличающийся тем, что четыре лопасти расположены на линии прямой видимости вместе с четырьмя впускными отверстиями соответственно, независимо от углового положения ступицы относительно оси ступицы.
9. Генератор переменного тока в сборе по п. 1, отличающийся тем, что каждая лопасть расположена таким образом, что линия прямой видимости впускного отверстия получена поворотом рабочего колеса приблизительно на 45 градусов.
10. Генератор переменного тока в сборе по п. 1, отличающийся тем, что ротор содержит неодимовый магнит.
11. Генератор переменного тока в сборе по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
источник питания, соединенный с генератором переменного тока; и
электрод, электрически соединенный с источником питания.
12. Генератор переменного тока, содержащий:
электромагнитный генератор переменного тока с валом;
корпус, в котором расположен электромагнитный генератор, причем корпус имеет отверстие для воздуха; и рабочее колесо, установленное на валу внутри корпуса таким образом, что оно находится на одной линии с отверстием для воздуха, при этом рабочее колесо содержит лопасти с изогнутыми передними и задними кромками;
причем каждая лопасть характеризуется кривизной, благодаря которой она, по существу, перпендикулярна впускному отверстию по всей дуге, по которой каждая лопасть имеет линию прямой видимости с впускным отверстием.
13. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что каждая задняя кромка имеет форму, а отверстие для воздуха расположено таким образом, что воздух, выходящий из отверстия для воздуха, ударяет о заднюю кромку только под прямым углом.
14. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что отверстие для воздуха проходит вдоль оси, которая одновременно имеет линию прямой видимости, по существу, только с одной задней кромкой лопасти рабочего колеса.
15. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что передняя кромка и задняя кромка смежных лопастей рабочего колеса имеют форму плавника акулы.
16. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что задняя кромка каждой лопасти проходит вдоль кривой линии, длина которой больше длины кривой линии, образованной передней кромкой той же лопасти.
17. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
несколько отверстий для воздуха, проходящих через корпус.
18. Генератор переменного тока по п. 12, отличающийся тем, что:
рабочее колесо содержит восемь лопастей, расположенных на ступице рабочего колеса с равным шагом; и корпус содержит четыре впускных отверстия, расположенных в корпусе с равным шагом.
19. Электростатический распылительный пистолет, содержащий:
корпус распылительного пистолета, соединенный с впускным патрубком для воздуха и впускным патрубком для жидкости;
распылительный наконечник в сборе;
клапан, гидравлически установленный между впускным патрубком для жидкости и распылительным наконечником в сборе;
источник питания, расположенный внутри корпуса распылительного пистолета;
электрод, установленный на распылительном наконечнике в сборе и электрически соединенный с источником питания; и
генератор переменного тока, расположенный внутри корпуса распылительного пистолета для подачи питания на источник питания, при этом генератор переменного тока содержит:
электромагнитный генератор переменного тока; и
рабочее колесо, установленное внутри корпуса распылительного пистолета и соединенное по текучей среде с впускным патрубком для воздуха, причем рабочее колесо содержит изогнутые лопасти;
причем каждая лопасть характеризуется кривизной, благодаря которой она, по существу, перпендикулярна впускному отверстию по всей дуге, по которой каждая лопасть имеет линию прямой видимости с впускным отверстием.
20. Электростатический распылительный пистолет по п. 19, отличающийся тем, что дополнительно содержит: корпус генератора переменного тока, содержащий отверстие для воздуха, расположенное таким образом, чтобы направлять воздух по задним кромкам лопастей; и
при этом задняя кромка каждой лопасти изогнута таким образом, что она всегда перпендикулярна струе воздуха, выходящей из отверстия для воздуха, для взаимодействия с задней кромкой.
21. Электростатический распылительный пистолет по п. 19, отличающийся тем, что передняя кромка и задняя кромка смежных лопастей рабочего колеса имеют форму плавника акулы.
