被动静电CO制造技术

用于产生含有添加剂的静电带电且均一的CO

Passive static Co

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被动静电CO2复合喷雾施加器优先权声明本申请主张2017年4月4日提交的美国临时专利申请No.62481575和2018年4月4日提交的美国专利申请No.15945698的权益，以上专利申请以其全部内容作为参考并入。
技术介绍
本专利技术一般地涉及用于形成和喷射CO2复合喷雾(CleanLogixLLC的商标)的喷雾施加器。更具体地，本专利技术涉及使用空气、固体二氧化碳和添加剂颗粒(如有机溶剂、涂料、颜料、纳米颗粒、微磨料和润滑剂)的被动式静电喷雾喷嘴和喷雾施加器组件。CO2复合喷雾用于清洗、冷却和/或润滑的应用在本领域中是普遍已知的。例如，通常在车削、精确砂带磨削(precisionabrasivegrinding)或划片操作期间需要清洗、选择性热控制和/或润滑的硬机械加工(硬加工)过程期间使用CO2复合喷雾。在这些应用中，CO2复合喷雾用于延长切割工具或磨轮寿命，并改善生产力、尺寸公差和表面光洁度。在本领域中已有几种CO2喷雾施加器的实例，其在制造或工业过程中用于将CO2喷雾导向基材、工件等。这些实例包括美国专利4,389,820、4,806,171和5,725,154。然而，上述实例中的每一种均在喷雾出于清洗、冷却和润滑目的的应用中，更具体地，对于冷却和润滑目的有益的CO2复合喷雾的形成和应用中具有缺点。例如，CO2复合喷雾对机械加工基材的高效且行之有效的应用存在一些挑战。当使用足够高的喷雾速度来提供足够的能量以达到切割区表面时，大部分喷雾往往会偏离所述切割区表面或围绕它们流动，而不是冲击它们。当使用低速喷雾时，则不能有效穿透具有凹口的临界表面(criticalsurfaces)或复杂表面。例如，在CO2-基冷却-润滑喷雾的应用期间，观察到在从喷雾喷嘴至表面的转移期间，油添加剂团聚成非常大的沉淀。这种现象防碍CO2冷却剂颗粒和油-基润滑剂两者在机械加工表面(加工表面，machinedsurface)上的均匀分布，并且如果定位在距离要机械加工的基材过远的位置，则导致大部分雾化喷雾完全错过所述基材，从而浪费了一部分所应用的喷雾。由于润滑添加剂，如油，和冷却组分固体，二氧化碳颗粒具有某些完全相反的物理化学性质——即分别具有高熔点和极低的温度，因此发生了这种现象。CO2颗粒(即，冷却剂)的温度导致流动的润滑剂添加剂在可以在喷雾内建立起均一粒度和喷雾分布之前而过早地固化或凝胶化。这种现象抑制了均一和均匀的分散。当在喷嘴内或喷嘴头(nozzletip)附近发生CO2固体颗粒和添加剂颗粒之间的混合时特别会出现这种情况，其导致产生了不一致的喷雾形状和化学性质，并且喷嘴被冷冻和团聚(结块，agglomerate)的油和添加剂堵塞。现有技术包含几种用于向CO2复合喷雾中引入有益添加剂的CO2喷雾应用技术的实例。实例包括添加有机溶剂添加剂以提高喷雾清洗性能、添加润滑剂添加剂以提高机械加工性能，和添加等离子体添加剂以提高用于粘合(粘接)的表面修饰。现有技术在该方面的实例包括美国专利5,409,418、7,451,941、7,389,941和9,352,355。在上述实例中的每一个中，使用与CO2喷雾喷嘴装置集成的注射装置(方式，means)，将分别包含离子、溶剂、油或等离子体的添加剂流体直接添加至中心(居中，centrally)布置的CO2颗粒喷雾中，并且在一些情况下，上述注射装置包括使用高压和电极使添加剂颗粒主动带电以提高添加剂颗粒吸引力、混合和雾化的装置。然而，如已说明的，这种类型的注射方案引入了对喷雾添加剂的限制，这些喷雾添加剂与形成喷雾的喷嘴处或其附近的CO2喷雾的物理化学性质固有地不相容。例如，CO2颗粒喷嘴体(喷嘴主体、喷嘴本体，nozzlebody)和出口内的高喷雾压力和速度、极低的温度以及被动静电带电为高熔点油引入了流动和混合限制。高分子量天然油，如大豆油和菜籽油(芥花油)为机械加工应用提供了最优良的润滑品质，但是将在比CO2颗粒喷嘴出口内或附近所存在的那些温度显著更高的温度下凝胶化或固化。在喷嘴内和来自喷嘴的CO2颗粒的形成和喷出期间所存在的静电场和电荷加剧了该问题。分别使用高压电极使添加剂和/或CO2颗粒喷雾带电或使其被动带电(摩擦带电)，使得过冷的高熔点油膜在喷嘴头附近或内部静电带电并凝聚成大又粘的凝胶或团块(mass)，其抑制了向CO2颗粒流中的流动和注射。此外，一旦注射到冷CO2颗粒流中并在目标表面喷射(project)时，这些较大的添加剂颗粒团块将抑制向极低表面区域，例如，包含切割工具、工件和切屑裂缝(chipcrevice)的切割区内的表面区域的间隙渗透(gappenetration)。结果是组成随时间变化的喷雾——具有低表面积的大颗粒团块(物质，mass)或者完全缺少润滑的颗粒。此外，现有技术的添加剂注射设备和方法对每个CO2喷雾喷嘴需要单独的添加剂注射方案，其在应用中要求更复杂的多喷雾构造方案，其需要较大的空中(aerial)和径向喷雾密度以提高应用生产力(产率)或实用性。
技术实现思路
产生用于在基材表面上使用的含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾(compositespray)的设备，其包括：可以将多个喷嘴电极围绕添加剂注射喷嘴轴对称定位；所述喷嘴电极可以包括具有喷嘴头的细长体(elongatedbody)，所述喷嘴头具有中心通孔，并且从所述中心通孔伸出，可以存在多个或至少三个轴对称通口(throughport)；所述多个或至少三个通口可以形成三个用于使可调节膨胀管组件定中心(居中，centering)和定位的停落导引(landingguide)或支持部分；所述可调节膨胀管组件可以包括位于第二毛细管内的第一毛细管；所述第一和所述第二毛细管在所述中心通孔内可以是可调节的；所述添加剂注射喷嘴可以包括包含添加剂输送管的通口并接地的添加剂注射喷嘴体(喷嘴本体，nozzlebody)，并且所述接地的添加剂注射喷嘴体可以使空气流动以形成空气-添加剂气溶胶；借此CO2颗粒流动通过所述可调节膨胀管组件以产生静电电荷，其分流至三个停落导引或支持部分以使所述喷嘴电极静电带电，然后所述CO2颗粒与空气混合以形成空气-CO2气溶胶；所述静电带电的喷嘴电极和所述空气-CO2气溶胶可以使所述空气-添加剂气溶胶被动带电；所述空气-添加剂气溶胶和所述空气-CO2气溶胶远离所述喷嘴合并以形成在所述基材表面喷射的静电带电的空气-添加剂-CO2气溶胶，借此所述CO2颗粒和所述添加剂相互作用，从而在所述喷嘴和所述基材表面之间的空间内形成含有添加剂混合物的静电带电且均一的CO2复合喷雾；并且可以在所述基材表面喷射含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾；可以围绕所述添加剂注射喷嘴轴对称布置至少两个喷嘴电极；所述添加剂可以包括可流动的有机和无机液体和固体；所述基材表面可以是切割区；所述添加剂是机械加工润滑剂(mechininglubricant)。产生用于在基材表面上使用的含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾的设备，其包括：围绕添加剂注射喷嘴轴对称定位的多个喷嘴电极；包含具有喷嘴头的细长体的所述喷嘴电极是多个轴对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生用于在基材表面应用的含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾的设备，其包括：/na.围绕添加剂注射喷嘴轴对称定位的多个喷嘴电极；/nb.所述喷嘴电极包含具有含中心通孔的喷嘴头的细长体，至少三个轴对称的通口从所述中心通孔伸出；/nc.所述至少三个通口形成用于使可调节膨胀管组件定中心和定位的三个停落导引；/nd.所述可调节膨胀管组件包含位于第二毛细管内的第一毛细管；/ne.所述第一毛细管和所述第二毛细管在所述中心通孔内是可调节的；/nf.所述添加剂注射喷嘴包括包含添加剂输送管的通口及接地的添加剂注射喷嘴体，且所述接地的添加剂注射喷嘴体使空气流动以形成空气-添加剂气溶胶；/n其中，CO2颗粒流动通过所述可调节膨胀管组件以产生静电电荷，其分流至所述三个停落导引以使所述喷嘴电极静电带电，然后所述CO2颗粒与空气混合以形成空气-CO2气溶胶；/n所述静电带电的喷嘴电极和所述空气-CO2气溶胶使所述空气-添加剂气溶胶被动带电；/n所述空气-添加剂气溶胶和所述空气-CO2气溶胶远离所述喷嘴合并以形成在所述基材表面喷射的静电带电的空气-添加剂-CO2气溶胶，借此所述CO2颗粒和所述添加剂相互作用，从而在所述喷嘴和所述基材表面之间的空间形成含有添加剂混合物的静电带电且均一的CO2复合喷雾；且/n在所述基材表面喷射含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170404 US 62/481,5751.一种产生用于在基材表面应用的含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾的设备，其包括：
a.围绕添加剂注射喷嘴轴对称定位的多个喷嘴电极；
b.所述喷嘴电极包含具有含中心通孔的喷嘴头的细长体，至少三个轴对称的通口从所述中心通孔伸出；
c.所述至少三个通口形成用于使可调节膨胀管组件定中心和定位的三个停落导引；
d.所述可调节膨胀管组件包含位于第二毛细管内的第一毛细管；
e.所述第一毛细管和所述第二毛细管在所述中心通孔内是可调节的；
f.所述添加剂注射喷嘴包括包含添加剂输送管的通口及接地的添加剂注射喷嘴体，且所述接地的添加剂注射喷嘴体使空气流动以形成空气-添加剂气溶胶；
其中，CO2颗粒流动通过所述可调节膨胀管组件以产生静电电荷，其分流至所述三个停落导引以使所述喷嘴电极静电带电，然后所述CO2颗粒与空气混合以形成空气-CO2气溶胶；
所述静电带电的喷嘴电极和所述空气-CO2气溶胶使所述空气-添加剂气溶胶被动带电；
所述空气-添加剂气溶胶和所述空气-CO2气溶胶远离所述喷嘴合并以形成在所述基材表面喷射的静电带电的空气-添加剂-CO2气溶胶，借此所述CO2颗粒和所述添加剂相互作用，从而在所述喷嘴和所述基材表面之间的空间形成含有添加剂混合物的静电带电且均一的CO2复合喷雾；且
在所述基材表面喷射含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾。


2.根据权利要求1所述的设备，其中至少两个喷嘴电极围绕所述添加剂注射喷嘴轴对称布置。


3.根据权利要求1所述的设备，其中所述添加剂包含可流动的有机和无机液体和固体。


4.根据权利要求1所述的设备，其中所述基材表面是切割区。


5.根据权利要求1所述的设备，其中所述添加剂是机械加工润滑剂。


6.一种产生用于在基材表面应用的含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾的设备，其包括：
a.围绕添加剂注射喷嘴轴对称定位的多个喷嘴电极；
b.所述喷嘴电极包含具有含中心通孔的喷嘴头的细长体，多个轴对称的通口从所述中心通孔伸出；
c.用于使可调节膨胀管组件定中心和定位的停落导引邻近所述多个通口；
d.所述可调节膨胀管组件包含位于第二毛细管内的第一毛细管；
e.所述第一毛细管和所述第二毛细管在所述中心通孔内是可调节的；
f.所述添加剂注射喷嘴包括包含添加剂输送管的通口及接地的添加剂注射喷嘴体，并且所述接地的添加剂注射喷嘴体使空气流动以形成空气-添加剂气溶胶；
借此CO2颗粒流动通过所述可调节膨胀管组件以产生静电电荷，其分流至所述停落导引以使所述喷嘴电极静电带电，然后所述CO2颗粒与空气混合以形成空气-CO2气溶胶；
所述静电带电的喷嘴电极和所述空气-CO2气溶胶使所述空气-添加剂气溶胶被动带电；
所述空气-添加剂气溶胶和所述空气-CO2气溶胶远离所述喷嘴合并以形成在所述基材表面喷射的静电带电的空气-添加剂-CO2气溶胶，借此所述CO2颗粒和所述添加剂相互作用，从而在所述喷嘴和所述基材表面之间的空间形成含有添加剂混合物的静电带电且均一的CO2复合喷雾；且
在所述基材表面喷射含有添加剂的静电带电且均一的CO2复合喷雾。


7.根据权利要求6所述的设备，其中至少三个轴对称的通口从所述中心通孔伸出；并且所述至少三个通口形成用于使可调节膨胀管组件定中心和定位的三个停落导引。


8.根据权利要求6所述的设备，其中至少两个喷嘴电极围...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·P·杰克森，麦肯齐·A·杰克森，
申请(专利权)人：克林罗洁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US