用于清洁喷涂设备的装置或方法及针对其改装的系统

本公开总体上涉及一种用于与自动或手动喷涂设备一起使用的雾化器的清洁装置、以及一种结合有这种清洁装置的系统、以及一种用该清洁装置进行清洁的方法。

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息而不能构成现有技术。

许多公司将一种或多种涂层施加在其产品或用于形成其产品的各种部件的表面上，以提供美观品质或比如对环境暴露或磨损的耐受性等功能属性。这些涂层的涂覆通常是在配备有一个或多个自动或手动涂料喷涂管线的涂料喷涂操作中完成的。每条涂料喷涂管线通常需要定期清洁喷涂设备，以便高效地改变涂料的颜色和/或减少缺陷的发生。因此，每条涂料管线可以配备一个或多个清洁装置或系统以及用于收集产生的任何废溶剂/材料的装置，该一个或多个清洁装置或系统能够对喷涂设备进行外部清洁(例如，钟形杯、成形风环、涂覆器护罩、喷枪风帽等)并且能够在清洁后对喷涂设备进行干燥。

然而，制造过程中的生产和人力需求经常妨碍清洁装置的正确操作或维护。向生产设施中引入的新涂层配方也可能给喷涂设备的正确清洁带来挑战。以糟糕的方式设置和/或维护的清洁装置或系统可能会防止了多少缺陷就会带来等量的其它缺陷。这些缺陷可能是由于喷涂设备上的涂料堆积、与从清洁系统中去除废溶剂/材料相关的排水管堵塞和/或使用过大的溶剂压力造成的。

发明内容

本公开总体上提供一种用于雾化器的清洁装置、一种结合有这种清洁装置的涂料喷涂系统、一种包括组装好的清洁装置用于改装或更换常规清洁装置的套件以及一种使用该清洁装置的方法。该清洁装置包括内表面和外表面，其中，这些表面中的一个或两个表面的至少一部分涂覆有导电涂层。替代性地，该清洁装置的内表面或外表面的至少75％涂覆有该导电涂层。

根据本公开的一个方面，该导电涂层可以包含一种或多种含氟聚合物。替代性地，该一种或多种含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)或者其混合物或共聚物。该导电涂层具有静电耗散性，其表面电阻大于1×10

根据本公开的另一个方面，该清洁装置包括出口，所述出口位于该护罩内与接纳该雾化器的开口相对并且靠近该护罩的底部角落的位置。该出口包括内径在约2.54cm(1英寸)到约7.62cm(3英寸)范围内的孔。

根据本公开的又一个方面，提供了一种套件，该套件可以用于改装现有涂料喷涂系统或者在新涂料喷涂系统的构造期间使用。该套件通常包括组装好的清洁装置。附加地，该套件可以可选地包括：第一连接件，该第一连接件用于与清洁流体管线联接；第二连接件，该第二连接件用于与排放口或再循环管线联接，以在使用后清除该清洁流体；以及第三连接件，该第三连接件用于与向该气体干燥环供应气体的管线联接。如果需要，该套件可以进一步包括调节器组件，该调节器组件用于安装在该喷涂柜的外部，该调节器组件能够控制输送到该清洁装置的入口的清洁流体的压力。

根据本公开的又一个方面，该涂料喷涂系统可以包括该清洁装置以及如上所述和在此进一步定义的调节器组件。该调节器组件能够将该清洁流体所表现出的压力降低并保持在约80psi，并且可以被安装在该喷涂柜的外部。

从本文中提供的描述中，进一步的适用范围将变得明显。应当理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图，描述通过示例的方式给出的其各种形式，在附图中：

图1是自动涂料喷涂系统的示意图，该自动涂料喷涂系统结合有多个雾化器和清洁装置；

图2是根据本公开的教导所构造的清洁装置的立体图；

图3是图2的清洁装置的自上而下的视图；

图4是图2的清洁装置的自下而上的视图；

图5是改装套件的立体图，该套件包括根据本公开的教导的组装好的清洁装置；

图6A是调节器组件的立体图，该调节器组件用于控制供应到根据本公开的教导的图2的清洁装置的清洁流体的压力；

图6B是安装在喷涂柜的外壁上的图6A的调节器组件的示意图；

图6C是图6B的调节器组件的示意图，展示了清洁流体的流过调节器组件的方向；

图7是根据本公开的教导的使用图2的清洁装置来清洁雾化器的方法的流程图；以及

图8是根据时间绘制的已涂有涂料的零件中观察到的缺陷数量的图形表示。

本文描述的附图仅用于说明目的，而并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，而并不旨在限制本公开或其应用或用途。例如，在整个本公开中结合使用旋转式雾化器或涂料钟形雾化器的汽车涂层的机器人涂覆描述了根据本文所包含的教导制造和使用的清洁装置，以便更充分地说明清洁装置及其用途。在包括使用任何形式的喷涂(包括静电喷涂、旋转雾化、空气喷涂、无空气喷涂、空气辅助的无空气喷涂、大容量低压(HVLP)喷涂等)对金属件或塑料件手动或自动施加涂料或涂层的其他应用中，使用和纳入这种清洁装置应被考虑为在本公开的范围内。应当理解的是，在整个说明书中，对应的附图标记表示相同或对应的部分和特征。

本公开总体上提供一种用于在如图1所示的涂料喷涂系统1中使用的雾化器的清洁装置。此清洁装置5通常安装在喷涂柜10内并且位于用于向零件或部件20(例如，汽车车体等)涂料喷涂的喷涂装置或雾化器15(例如，钟形涂料雾化器)附近。喷涂装置或雾化器15可以是用于手动涂覆涂料的单独喷枪或者联接到机械臂25以自动涂覆涂料的自动涂覆器。

结合本公开的教导的清洁装置5可以由多于一个的制造商制造。换言之，不同的制造商可以在制造本公开的清洁装置5期间纳入与该装置相关联的特征或者清洁装置5可以被改装为包括本文中教导的这种特征。因此，每个清洁装置5的整体几何结构可以是相同的或者不同的，这取决于每个制造商的偏好、与涂覆器相关的尺寸以及应用所需的规格。在图1所示的清洁装置5中描绘了几何形状的这种差异，清洁装置被安装在涂料喷涂系统1的左侧(L)和右侧(R)。清洁装置的制造商的几个示例包括但不限于Crystal Cap Cleaners股份有限公司(加拿大安大略省)；Circle Dynamics股份有限公司(加拿大，安大略省)、HappyDynamics有限公司(加拿大安大略省)；发那科机器人美国公司(美国密歇根州)、

现在参考图2，清洁装置5通常包括护罩50，该护罩具有能够打开或关闭的入口55和出口60。当入口55被打开时，入口55允许清洁流体流过，使得可以通过清洁喷嘴57分配清洁流体(如图2B所示)。当出口60处于打开位置时，出口允许收集在或容纳在护罩50内的所分配的清洁流体被清除。保护罩50可以与一个或多个支撑支架65(a，b)联接，其中至少一个支撑支架65b附接到喷涂柜的格栅或底板上，以确保清洁装置5保持固定。如果需要，支架65(a，b)可以具有一定重量，使得这些支架无需附接到喷涂柜就能使清洁装置5保持固定。

出于本公开的目的，术语“至少一个”和“一个或多个”要素可互换使用并且可以具有相同的含义。这些提及包括单个要素或多个要素的术语也可以用要素末尾的后缀“(s)”表示。例如，“至少一个清洁喷嘴”、“一个或多个清洁喷嘴”和“清洁喷嘴”可以互换使用并且旨在具有相同的含义。

现在参考图3，清洁装置5进一步包括能够接纳雾化器的开口70，其中当接纳雾化器后，开口70被密封，使得所分配的清洁流体被容纳在护罩50内。这种密封动作可以通过在涂覆器与护罩之间在开口附近位置的接触或者与定位于开口处的气体干燥环75(图5中最佳示出)相结合来完成。气体干燥环75被构造成使得允许空气或另一种气态介质流入护罩50，以便蒸发留在护罩50内或存在于涂覆器表面上的任何残留清洁流体。因此，气体干燥环75在完成雾化器的清洁后提供干燥功能。

仍然参考图3，清洁装置包括多个清洁喷嘴80，这些清洁喷嘴具有通过其分配清洁流体的孔。多个清洁喷嘴80中的至少一个清洁喷嘴位于可移动构件85上，以便在操作期间改变喷嘴的位置并且帮助清洁涂覆器的所有零件(例如，钟形杯、成形风环、涂覆器护罩、喷枪风帽等)。在图3中所示的具体示例中，四个清洁喷嘴80位于构件85上，该构件被构造成使得其以圆周运动方式旋转。在这种情况下，通过喷嘴分配的清洁流体使构件85在清洁循环期间旋转。因此，除了产生清洁动作以清除雾化器上的涂料残留物和污染物之外，旋转的喷嘴也湿润了护罩的内表面90b。护罩的内表面90b的这种湿润确保涂料残留物或污染物在清洁循环期间不会附着在内表面90b上。

仍然参考图2和图3，清洁装置5具有外表面90a和内表面90b，其中一个或两个表面的至少一部分涂覆有导电涂层95。导电涂层通常包含一种或多种含氟聚合物。含氟聚合物被定义为包括作为包含元素氟(F)的热塑性材料族的一部分的聚合物。含氟聚合物通常由其性质表征，这些性质包括极好的热稳定性、耐化学性和/或低摩擦。

存在于导电涂层95中的含氟聚合物可以包括聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯代三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、全氟弹性体(FFPM/FFKM)、偏氟乙烯与三氟氯乙烯(FPM/FKM)、四氟乙烯丙烯(FEPM)或全氟聚醚(PFPE)(仅列举几个材料)中的一种或多种。替代性地，含氟聚合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)或者其混合物或共聚物。几种可购买到的特定含氟聚合物包括但不限于

如本文所使用的，术语“聚合物”是指具有一种或多种单元结构的聚合单元的分子。术语“聚合物”应被理解为包括均聚物和共聚物。术语“共聚物”是指具有两种或更多种单元结构的聚合单元的聚合物，并且应被理解为包括三元共聚物。如本文所使用的，提到“一种”聚合物或其他化合物是指聚合物或化合物的一个或多个分子，而不是仅限于聚合物或化合物的单个分子。此外，一个或多个分子可以相同或可以不相同，只要它们落在化合物的范畴内即可。因此，例如，“一种”氟聚合物应被理解为包括氟聚合物的一个或多个聚合物分子，其中聚合物分子可以相同或可以不相同(例如，不同的分子量、结构等)。

导电涂层95具有静电耗散性，在于该导电涂层的表面电阻大于1×10

导电涂层95可以包括降低涂层的电阻率(例如，提高导电性)的一种或多种添加剂，比如炭黑、陶瓷(无机)填料或金属填料。除了提高涂层的导电性外，这些填料还可以改善耐磨损性、以及改善导电涂层95所表现出的其他特性。例如，当加入比如M0S2(二硫化钼)和石墨的固体润滑剂时可以改善润滑，而加入金属粉末(例如，镍、铝等)也可以提供优越的耐磨性。

导电添加剂可以以粉末(例如，颗粒)、纤维或其组合形式结合到导电涂层95中。导电添加剂可以具有的特征是其直径范围在1纳米或10,000微米之间；替代性地，小于1,000微米；替代性地，小于500微米；替代性地，介于5纳米与约100微米之间。如果需要，导电添加剂可以是炭黑、石墨、陶瓷和/或金属纳米粒子或碳纳米纤维(CNF)。

可以使用任何已知的涂覆技术(包括但不限于浸入涂覆、喷射涂覆和流式涂覆)将导电涂层95涂覆到护罩50的外表面90a和/或内表面90b上。替代性地，使用常规喷涂方法来涂覆导电涂层95，例如在该常规喷涂方法中，通过空气和/或通过使涂层配方和护罩50的表面具有相反极性的电荷的静电方式引起雾化。导电涂层95可以作为液体涂料配方或粉末涂料配方来加以涂覆。

再次参考图3，该涂层还可以涂覆于位于护罩50内的清洁装置5的各种元件，比如可移动构件85、入口、出口等。最低限度地，外表面90a、内表面90b或其组合的至少一部分涂覆有导电涂层95。替代性地，护罩50的内表面90a或外表面90b的至少75％可以涂覆有导电涂层95。替代性地，如图2和图3所描绘的，基本上所有(例如，>95％)的内表面和外表面90(a，b)可以涂覆有导电涂层95。

出于本公开的目的，本文中术语“大约”和“基本上”是相对于可测量的值和范围来使用的，这是由于本领域技术人员已知的预期变化(例如测量的限制条件和变化)而引起的。

将导电涂层95以约15微米到约100微米的范围内的厚度涂覆到护罩50的内表面和外表面90(a，b)上。所涂覆的涂层的厚度可以通过将一个层或多个层涂覆到护罩50的表面上来加以调整。替代性地，为了达到最佳功效，所涂覆的涂层的厚度至少为25微米(0.001英寸)。厚度小于25微米的涂层往往是不连续的，这可能会影响其所期望的电气特性。

导电涂层95通常在约180℃与约420℃的温度之间固化。与固化相关的温度/时间可以被改变以适应正在固化的涂层的厚度和/或改变涂层所表现出的具体特性。替代性地，导电涂层95在高于300℃的温度下固化。

除了导电性之外，导电涂层95还提供增强的耐化学性和耐磨性、以及在高温下的热稳定性。导电涂层95可以在暴露于260℃的最高工作温度下的清洁装置中使用。这些特性允许清洁装置可以与涂覆各种涂料配方的喷涂设备结合使用，包括但不限于溶剂型底涂料、水性底涂层和溶剂型透涂层。

清洁流体可以是任何能够溶解、增溶或以其他方式从雾化器清除涂料配方的有机溶剂、水或其组合。清洁流体可以在环境温度(例如，约25℃)或高温下被分配到清洁装置中，以增强清洁流体从雾化器清除涂料配方的能力。如果需要，清洁流体还可以包括比如空气、氮气等气体，该气体与有机溶剂和/或水一起连续或间歇地(例如，脉冲式)分配以进一步加强雾化器的清洁。在这后一种情况下，清洁流体被认为不仅仅是清洗雾化器的表面；而是将溶剂和/或水雾化，由此将更高能量的混合物输送到雾化器表面。

现在参考图4，出口60位于护罩50内，该出口位于与接纳雾化器的开口70相对的位置。出口60通常不位于护罩50的底部53a的中心，而是位于靠近底部53的外侧部分或角落的位置，例如靠近护罩50的侧壁53b。出口60包括内径在约2.54cm(1英寸)到约7.62cm(3英寸)范围内的孔。替代性地，出口60的孔的内径是约5.08cm(2英寸)。出口60可以联接至与溶剂/涂料回收或废物系统连接的管道或软管98。

如上所述和本文进一步定义的清洁装置5符合大多数工业(包括但不限于汽车和航空航天工业)设定的规范，本公开的清洁装置5及其导电涂层的使用提高了与大多数涂料喷涂系统相关的生产率。这种生产率的提高通常是因为：提高了装置5的清洁性能，从而允许减少与必须每天清洁和每周拆卸该装置相关的停机时间。通常，涂料喷涂系统的操作可以延长至每个月的检查和维护间隔。

清洁装置5的出口60的大小和定位也改善了废清洁流体和涂料残留物的排放，并且减少了在清洁循环期间发生出口60堵塞或在雾化器上形成向后飞溅物的可能性。本公开的清洁装置5可以通过使用快速断开配件115(如图5所示)将溶剂和气体管线连接至入口55来进一步减少维护所需的人力支持。

现在参考图5，提供了一种用于对现有涂料喷涂系统改装上本公开的清洁装置的套件100。套件100通常包括本文定义的组装好的清洁装置5。使用此套件减少了与用具有本文所述的各种特征的清洁装置替换现有的常规清洁装置相关的时间和成本。附加地，套件中的组装好的清洁装置5还可以提供：第一连接件105，该第一连接件用于与清洁流体供应管线联接；以及第二连接件110，该第二连接件用于与排放漏斗或再循环管线联接，该排放漏斗或再循环管线用于在清洁流体在现有涂料喷涂系统中使用之后清除清洁流体。如果需要，改装套件100还可以用于在构造新的涂料喷涂系统期间纳入清洁装置5。

组装好的清洁装置5可以进一步包括第三连接件120，该第三连接件联接至向气体干燥环75供应气体(比如空气等)的管线，以便在清洁循环完成后提供干燥动作。如果需要，第三连接件120也可以包括快速断开配件(未示出)。与第一连接件105或第三连接件120相关的任何管或管线106、121可以由任何类型的耐化学或耐磨损材料组成，包括但不限于不锈钢。

仍然参考图5，如果需要，改装套件100可以进一步包括调节器组件125，该调节器组件可以远程安装在清洁装置5和喷涂设备所位于的喷涂柜的外侧。使用本文中进一步定义的远程安装的调节器组件125允许访问和调整清洁装置的操作，而操作员无须停工并进入喷涂柜区域。使用此调节器组件125还减少了损坏和从清洁装置和/或雾化器上清除堆积的涂料的需要。

调节器组件125能够有效地将清洁流体的压力控制在约80psi，以加强清洁和干燥过程。在清洁循环期间使用过大的溶剂压力(例如，>80psi)可能会迫使清洁流体和/或涂料残留物或污染物进入雾化器护罩、涡轮壳体或成形风环中。发生清洁流体或涂料残留物进入雾化器部件妨碍充分干燥，随后可能产生液滴、凹坑和成为夹杂物的干薄片/固体、以及其他涂料缺陷。

现在参考图6A和图6B，调节器组件125更详细地显示为包括各种配件以及调节器130和测量仪135。调节器组件125可以通过连接件安装在喷涂柜壁的外侧，该连接件开始于清洁流体供应管线和联接至的清洁装置的入口上的管线并且位于喷涂柜的边界内。

现在参考图6C，当在喷涂操作期间改变颜色时，清洁流体可以用于清洗与机器人涂覆器或雾化器相关联的热交换器140和变色阀145。机器人供应管线150中的处于高压(例如，>100psi)和高温(例如高于环境温度)下的清洁流体的一部分可以被送到调节器组件125。调节器组件125有效地将压力降低到约80psi，然后允许清洁流体继续进入清洁装置5，其中清洁流体的一部分再循环回到回流管线155。调节器组件125的使用允许设计一种系统，该系统减少任何死端管线或管道出现的概率，由此使加热后的清洁流体循环到使用点。

根据本公开的另一个方面，提供了一种用于将涂料涂覆到部件表面上的涂料喷涂系统。再次参考图1至图4，涂料喷涂系统1通常包括一个或多个喷涂装置或雾化器15，其被配置用于将涂料输送至部件20的表面、以及一个或多个如前所述或本文进一步定义的清洁装置5。涂料喷涂装置或雾化器15位于喷涂柜10内。如果需要，涂料喷涂系统可以进一步包括一个或多个机械臂25，该一个或多个机械臂能够将雾化器从部件20的表面可逆地移动到清洁装置5的护罩50上的开口70。

再次参考图6A至图6C，涂料喷涂系统还可以包括安装在喷涂柜10的壁上的调节器组件125，使得调节器位于喷涂柜的外侧或外部。从清洁流体供应管线到调节器组件125的连接件以及从调节器组件125到联接至清洁装置的入口的管线的连接件可以位于喷涂柜的边界内。

根据本公开的又一个方面，提供了一种清洁在涂料喷涂系统中使用以将涂料涂覆到喷涂柜中的部件的表面上的雾化器的方法。此方法200通常包括：在将涂料涂覆到部件的表面上后移动雾化器210到如上所述和本文中进一步定义的清洁装置的开口处；将清洁流体输送220至清洁装置；允许清洁流体通过清洁喷嘴的孔被分配230，使得清洁流体与雾化器接触以便清洁雾化器；通过出口排出240收集在护罩内的清洁流体；对雾化器进行干燥250；以及从清洁装置移除260已清洁的雾化器。如果需要，该方法可以进一步包括使用调节器组件270将清洁流体所表现出的压力降低至约80psi，其中调节器组件位于喷涂柜的外部。

下面给出的具体示例是为了说明根据本发明的教导形成的清洁装置的性能，而不应被解释为限制本公开的范围。根据本公开，本领域技术人员应了解的是，可以在本文中公开的具体实施例中进行许多改变，并且仍然获得相同或类似的结果，而不偏离或超出本公开的精神或范围。本领域技术人员应进一步理解的是，本文中所报告的任何特性代表常规测量的特性，并且可以通过多种不同的方法获得。本文描述的方法代表可以在不超过本发明的范围的情况下使用的这样一种方法和其他方法。

示例1-清洁装置性能

如图8所示，在将溶剂型底涂料涂覆到部件的制造流水线中对液滴和用于清洁自动涂覆的清洁循环造成的凹坑数量进行持续数月(1月到6月)的监测。涂料喷涂系统于7月被升级为安装上本公开的具有导电涂层和扩大且重新定位的出口的清洁装置。如图8所示，在安装之后，观察到从7月到9月由清洁循环引起的凹坑数量显著减少。图8中所示的每个数据点代表了涂覆在1,000个部件上的涂料中测量到的凹坑(C’s)数量。

此示例表明，本公开中定义的清洁装置有效地减少了被涂覆涂料部件中由清洁循环引起的缺陷的数量。总的来说，本公开的清洁装置从喷涂装置或雾化器上清除残留涂料的能力代表了对常规清洁装置的清洁能力的显著改进。

在本说明书内，已经以使得能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施例，但是旨在了解并且应了解的是，在不背离本发明的情况下，可以对实施例进行各种组合或分割。例如，应理解的是，本文所描述的所有优选特征均适用于本文所描述的本发明的所有方面。

出于说明和描述的目的，前面已经给出了对本发明的各种形式的描述。并非旨在是穷举的或将本发明局限于所公开的精确形式。根据以上教导，许多修改或变化是可能的。所讨论的形式被选择和描述以提供对本发明的原理及其实践应用的最佳说明，由此使本领域的普通技术人员能够按照各种形式并且以适合于所考虑的具体用途的各种修改的方式利用本发明。当根据公平、合法和公平享有的尺度进行解释时，所有这些修改和变化都在所附权利要求所确定的本发明的范围内。