Boquilla de carga de pulverización electrostática, que comprende:

un tapón de la boquilla (110) que tiene una salida; un cuerpo de la boquilla (60) que tiene un primer orificio (70); un conjunto de una punta de fluido (10) que se extiende al menos parcialmente a través del primer orificio (70), y que tiene una entrada de líquido adaptada para conectarse a una fuente de líquido, y una salida de líquido adaptada para dispensar el líquido a través de la salida del cuerpo de la boquilla (60); y un mecanismo de ajuste (50) operable para mover el conjunto de la punta de fluido (10) dentro del primer orificio (70) para ajustar una distancia longitudinal entre la salida de líquido del conjunto de la punta de fluido (10) y la salida del tapón de la boquilla (110); en la que el conjunto de la punta de fluido (10) comprende: un conector de entrada de líquido (30) que tiene un primer extremo adaptado para acoplarse a un segundo lado del cuerpo de la boquilla (60), y un segundo extremo adaptado para conectarse a la fuente de líquido; y una punta de fluido que tiene una entrada de la punta de líquido adaptada para acoplarse al primer extremo del conector de entrada de líquido (30), y una salida de la punta de líquido adaptada para dispensar el líquido a través de la salida del tapón de la boquilla (110); caracterizada porque: el primer extremo del conector de entrada de líquido (30) incluye roscas de ajuste (50) que acoplan el primer extremo del conector de entrada de líquido (30) con el segundo lado del cuerpo de la boquilla (60), y las roscas de ajuste (50) están adaptadas para ajustar la distancia longitudinal entre la salida del líquido de la punta de fluido y la salida del tapón de la boquilla (110) mediante la rotación del conector de entrada de líquido (30)

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica la prioridad de e incorpora por referencia toda la descripción de la solicitud provisional US No. 60/627,191, presentada el 12 de noviembre de 2004 y que tiene el Expediente Nº 32.272-00153USPL y el provisional US Nº 60/627,480 presentado el 12 de noviembre de 2004 y que tiene el Expediente No. 32272-00152USPL.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO TÉCNICO

Esta invención se refiere a boquillas de pulverización electrostática. Específicamente se refiere a sistemas de boquillas de pulverización electrostática que utilizan procedimientos de carga por inducción o de carga por contacto para aplicar una carga estática a líquidos atomizados que operan en entornos con operadores inexpertos.

ANTECEDENTES

Las boquillas de carga electroestática son bien conocidas y de uso generalizado en una serie de aplicaciones comerciales. Casi todos los vehículos fabricados en todo el mundo se pintan electrostáticamente. La mayoría de estos sistemas de pulverización electrostática industriales cargan el pulverizador mediante ionización y dispensan polvo o líquidos no conductores. Hay una necesidad de dispositivos de pulverización electrostática que puedan cargar eléctricamente de manera fiable formulaciones conductoras, tal como aquellos con base de agua. Se han desarrollado varios tipos boquillas de carga por inducción para producir pulverizadores de agua cargados electrostáticamente. La patente US 4.004.733 de Law muestra una boquilla de carga por inducción que tiene un anillo conductor que rodea un chorro de líquido dentro de un canal, donde aire a alta velocidad impacta con la corriente de líquido, creando así una pulverización fina. Las versiones comerciales de la boquilla que se describe en la patente de Law se han fabricado con desviaciones que incluyen una punta de líquidos hecha a partir de un material aislante, conectando a tierra el líquido aguas arriba, y alargando el electrodo a cerca de la longitud total del canal de atomización. Estas modificaciones han hecho fiable la boquilla de la patente US 4.004.733 para su uso con materiales con base de agua en la mayoría de ambientes donde las superficies de las boquillas no se cubren excesivamente con residuos conductores de la pulverización durante una operación de pulverización. Los recubrimientos conductores sobre las superficies de la boquilla pueden causar fugas de corriente que reducen la tensión de alimentación de energía, dañan las superficies, y reducen el campo de carga interno al elevar la tensión de la corriente de líquido.

Otras patentes de Cooper y Law, patentes US 5.704.554 y US 5.765.761, utilizan una punta de fluido que es integral con el cuerpo de la boquilla, y utilizan formas de la superficie externa de la boquilla únicas para intentar resolver algunos de los problemas de las corrientes eléctricas desviadas debido a la contaminación de la superficie interna y externa de la boquilla. La punta fija requiere que todo el cuerpo de la boquilla sea reemplazado en caso de errores de fabricación, daños o desgaste, aumentando así el coste y el esfuerzo de mantenimiento de la boquilla. La porción del electrodo de estas boquillas se presiona permanentemente en la cubierta de retención. Esto no permite el reemplazo del electrodo solamente – todo el conjunto de la cubierta debe reemplazarse. La patente US 4.343.433 de Sickles describe una boquilla de carga por inducción con una punta fija que utiliza chorros de aire colocados alrededor del chorro de pulverización principal para evitar que las superficies de la boquilla queden recubiertas mediante la pulverización. Este procedimiento requiere una cantidad significativa de energía de aire adicional, y la punta fija y el electrodo fijo no permiten el ajuste para el desgaste, la tolerancia de mecanizado, o el reemplazo de piezas individuales.

Una serie de patentes de boquillas electrostáticas, las patentes US 6.003.794, US 6.138.922 y US 6.227.466, de Hartman utilizan un principio de carga por inducción y una punta de líquido y una geometría del canal de aire que son similares a las patentes mencionadas anteriormente de Law, Cooper y Sickles. La patente US 6.003.794 describe boquillas que tienen muchos componentes con tolerancias apiladas. Estas boquillas tienen un electrodo reemplazable, pero no permiten el ajuste. Las boquillas mencionadas en las patentes identificadas anteriormente se cargan bien cuando se hacen con precisas tolerancias de mecanizado, pero caras, utilizando componentes coincidentes y que se hacen funcionar dentro de un estrecho rango de viscosidades del líquido y velocidades de flujo del líquido y del aire para un espacio interno dado de componentes.

Las variaciones en la geometría de los componentes provocan variaciones de carga que se deben a un tamaño inadecuado de las gotas o el contacto del líquido de pulverización con las paredes del canal del electrodo de inducción. Se han observado muy pequeñas desviaciones en el espacio interior y en las dimensiones del canal de atomización y en la longitud de la punta de líquido, que disminuyen en gran medida la carga a menos que los flujos de aire y de líquido estén dentro de una tolerancia estrecha. Estas desviaciones se producen debido a la fabricación de la boquilla, a los daños de los componentes, y al desgaste normal de los componentes durante el uso. Las desviaciones de fabricación de la boquilla requieren que los componentes de la boquilla coincidan para un rendimiento inicial óptimo. Esto presenta un problema, ya que los componentes individuales de la boquilla se desgastan por el uso y toda la boquilla a menudo necesita ser reemplazada por componentes coincidentes. Las mediciones de la carga del pulverizador de las versiones comerciales de algunas boquillas típicas con tolerancias de mecanizado con un coste efectivo, pero sin utilizar componentes coincidentes, muestran más de un 30% de variación en la misma extensión de fabricación.

Todas las boquillas mencionadas anteriormente utilizan principios de carga por inducción de atomización de aire. Con estas boquillas, el pulverizador se carga en la polaridad opuesta a la del electrodo. Ni el líquido emitido desde la punta ni la pulverización atomizada tienen la intención de contactar con el electrodo. La ventaja de este sistema es que produce una alta carga de pulverización con una tensión y una potencia del electrodo muy bajas. La desventaja es que la pulverización es atraída de vuelta a las superficies de la boquilla. Las superficies mojadas se vuelven conductoras y alcanzan la misma polaridad del electrodo, atrayendo también las gotas de pulverización del líquido. Los depósitos de humedad sobre la superficie de la boquilla forman formas puntiagudas en respuesta a la carga del espacio de la nube de pulverización. Los puntos afilados formados en estas gotas de agua emiten iones de aire que descargan grandes porciones de la carga de pulverización en la nube. Este efecto se puede minimizar mediante el ajuste del chorro de pulverización a una columna estrecha, utilizando la energía del aire para forzar la pulverización a una distancia alejada de la boquilla. Otra solución cuando esto se convierte en un problema es utilizar principios de carga por contacto. Con los tipos de carga por contacto de las boquillas, la corriente de líquido se eleva a una alta tensión. Esto hace que las superficies de la boquilla tengan la misma polaridad que la carga del espacio de la nube de pulverización y las gotas son repelidas eléctricamente de la boquilla. La desventaja es que el contenedor de líquido que contiene el líquido de pulverización también aumenta a alta tensión, y como resultado, deben utilizarse pequeños contenedores o deben utilizarse sistemas de aislamiento.

El funcionamiento de las boquillas de carga electrostática en situaciones donde el contacto con la boquilla por parte de personas es posible, tal como en aplicaciones de cabinas de pulverización utilizadas para bronceado sin sol, presenta consideraciones adicionales de seguridad en su diseño. Una consideración es la limitación de la exposición para las personas del propio electrodo durante el funcionamiento. Otra consideración es la reducción de la cantidad de corriente de fuga de cualquier porción de la boquilla donde podría realizarse contacto humano. Las boquillas mencionadas anteriormente de Law y Cooper utilizan un electrodo que está integrado entre capas de plástico o de cerámica. Este es un procedimiento efectivo para reducir la posibilidad de contacto directo con el electrodo. Sin embargo, las versiones comerciales de la boquilla...

1. Boquilla de carga de pulverización electrostática, que comprende: un tapón de la boquilla (110) que tiene una salida; un cuerpo de la boquilla (60) que tiene un primer orificio (70); un conjunto de una punta de fluido (10) que se extiende al menos

parcialmente a través del primer orificio (70), y que tiene una entrada de líquido adaptada para conectarse a una fuente de líquido, y una salida de líquido adaptada para dispensar el líquido a través de la salida del cuerpo de la boquilla (60); y

un mecanismo de ajuste (50) operable para mover el conjunto de la punta de fluido (10) dentro del primer orificio (70) para ajustar una distancia longitudinal entre la salida de líquido del conjunto de la punta de fluido (10) y la salida del tapón de la boquilla (110);

en la que el conjunto de la punta de fluido (10) comprende:

un conector de entrada de líquido (30) que tiene un primer extremo adaptado para acoplarse a un segundo lado del cuerpo de la boquilla (60), y un segundo extremo adaptado para conectarse a la fuente de líquido; y

una punta de fluido que tiene una entrada de la punta de líquido adaptada para acoplarse al primer extremo del conector de entrada de líquido (30), y una salida de la punta de líquido adaptada para dispensar el líquido a través de la salida del tapón de la boquilla (110);

caracterizada porque:

el primer extremo del conector de entrada de líquido (30) incluye roscas de ajuste (50) que acoplan el primer extremo del conector de entrada de líquido (30) con el segundo lado del cuerpo de la boquilla (60), y

las roscas de ajuste (50) están adaptadas para ajustar la distancia longitudinal entre la salida del líquido de la punta de fluido y la salida del tapón de la boquilla (110) mediante la rotación del conector de entrada de líquido (30).

2. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que el cuerpo de la boquilla (60) incluye un primer lado adaptado para acoplarse al tapón de la boquilla (110), y en la que el tapón de la boquilla (110) está adaptado para el desacoplamiento amovible del primer lado de la boquilla del cuerpo de la boquilla (60).

3. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que también comprende:

un tapón de aire (90) que tiene un segundo orificio alineado con el primer orificio (70), y colocado entre el tapón de la boquilla y el cuerpo de la boquilla (60) de

manera que la salida de líquido se aloja en el interior del segundo orificio; y

en la que el tapón de la boquilla (110) incluye una abertura adaptada para recibir de manera amovible el tapón de aire (90).

4. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 3, que también comprende: un elemento de disco sustancialmente no conductor (200) colocado entre el tapón de la boquilla (110) y el tapón de aire (90), incluyendo el elemento sustancialmente no conductor un orificio de salida del chorro (210).

5. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 4, en la que un diámetro del orificio de salida del chorro (210) es mayor que el diámetro de la salida del tapón de aire (90).

6. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 3, en la que el tapón de aire (90) está formado de un material sustancialmente no conductor.

7. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 4, en la que el tapón de aire (90) está formado de un material sustancialmente conductor, y comprende un electrodo adaptado para inducir una carga electrostática al líquido.

8. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 3, en la que el tapón de aire (90) está adaptado para su montaje en el interior de una cavidad anular (190) del cuerpo de la boquilla (60), y que también comprende:

un contactor del electrodo rebajado en el interior de la cavidad de anillo (190), teniendo el contactor del electrodo una almohadilla de contacto (180) adaptada para hacer contacto eléctrico con una primera superficie del tapón de aire (90).

9. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 8, en la que la almohadilla de contacto (180) comprende una almohadilla de contacto cargada con resorte (180).

10. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que el cuerpo de la boquilla (60) incluye una entrada de aire acoplada con el primer orificio (70).

11. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que el tapón de la boquilla (110) comprende un tapón de la boquilla semiesférica (110).

12. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que la punta de fluido comprende una punta de fluido dual.

13. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que la punta de fluido está adaptada para la retirada del primer lado del cuerpo de la boquilla (60).

14. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que la punta de fluido está adaptada para la retirada del segundo lado del cuerpo de la boquilla (60).

15. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que

el primer orificio (70) comprende un orificio de canal de aire central y la punta de fluido está adaptada para colocarse y mantenerse concéntrica con el orificio de canal de aire central del cuerpo de la boquilla (60), y en la que

la punta de fluido también incluye al menos un canal de aire a lo largo de una longitud de la punta de fluido, estando el al menos un canal de aire adaptado para permitir que el aire fluya a lo largo de la longitud de la punta de fluido en el orificio de canal de aire central.

16. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que el mecanismo de ajuste (50) está adaptado para el ajuste de la distancia longitudinal entre la salida de líquido de la punta de fluido y la salida del tapón de la boquilla (110) dentro de un rango predeterminado.

17. Boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1, en la que el mecanismo de ajuste (50) está adaptado para un ajuste por pasos de la distancia longitudinal entre la salida de líquido de la punta de fluido y la salida del tapón de la boquilla (110).

18. Sistema de boquilla de carga de pulverización electrostática:

- una boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1; y

- un panel eléctricamente aislante (360);

en el que la boquilla de carga de pulverización electrostática está adaptada para montarse en el panel eléctricamente aislante (360) colocado entre el cuerpo de la boquilla (60) y el tapón de la boquilla (110).

19. Sistema de boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 18, en el que el panel eléctricamente aislante (360) comprende una superficie de montaje de la boquilla de un tambor de la boquilla (410).

20. Sistema de boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 19, en el que el tambor de la boquilla (410) está adaptado para su movimiento oscilatorio alrededor de un eje de pivote.

21. Sistema de boquilla de carga de pulverización electrostática:

- una boquilla de carga de pulverización electrostática según la reivindicación 1; y

- un panel eléctricamente aislante (360);

en el que el cuerpo de la boquilla (60) está montado de manera pivotante en el panel eléctricamente aislante (360).