CH673412A5

CH673412A5 -

Info

Publication number: CH673412A5
Application number: CH3924/87A
Authority: CH
Inventors: Gyoergy Dipl-Ing Benedek
Original assignee: Benedek Gyoergy
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1990-03-15
Also published as: GB8726548D0; SU1708146A3; HUT47048A; DD262817A5; GB2197600A; DE3731530A1; GB2197600B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Lackspritzpistole mit einem Isolierkörper, in dem Lack- und Luftkanäle vorhanden sind, 35 einem an dem Isolierkörper befestigten, die Lackströmung ermöglichenden Einsatz und einem Nadelventil mit einer Ventilstange aus Kunststoff in dem sich durch den Isolierkörper erstreckenden Lackkanal, in dem eine mit der Hochspannungsstromquelle über ein Kabel verbundene und mit dem Lackstrom in Berührung stehende 40 Elektrode angeordnet ist.

In den Lackierereien von industriellen Unternehmen kommt es oft vor, dass grossflächige Gegenstände, dünne Rohrkonstruktionen und Drähte abwechselnd zu lackieren sind. Die wirtschaftliche Durchführung solcher unterschiedlichen Arbeiten beanspruchten 45 bisher zwei auf unterschiedlichen Systemen beruhende elektrostatische Lackspritzvorrichtungen. In der Mehrzahl der Fälle werden grossflächige Gegenstände mit pneumatisch zerstäubten Mitteln bespritzt; in der elektrostatischen Lackiertechnik hatte sich dieses System am meisten verbreitet. Die Gestaltung, Betätigung und Be- 50 dienung weicht bei der elektrostatischen Ausführung kaum von dem traditionellen, ausschliesslich pneumatischen System ab; alles in allem ist das Rohr der Spritzpistole länger und ist aus Kunststoff gefertigt, wodurch die elektrische Ladung des zerstäubten Lacknebels ermöglicht und die damit verbundene Wirkung gewährleistet werden 55 kann. Bei flachen Flächen und den Spritzraum gut ausfüllenden Werkstücken mit durchschnittlicher Kompliziertheit kann das erwähnte System mit einer bedeutenden Einsparung an Lack erfolgreich angewendet werden.

Wenn hingegen Werkstücke mit geringer Raumausnützung zu 60 lackieren sind, z. B. aus in Abständen voneinander angeordneten dünnen Rohren bestehende Rahmen, Gitter, Drahtnetze usw., kann das System die gestellte Aufgabe nur mit einem hohen Lackverlust lösen, obwohl auch die Rückfläche der erwähnten Werkstücke mit Lack überzogen wird. Der Grund dafür besteht in dem die Zerstäu- 65 bung mit Luftdruck ausführenden System.

In diesem Fall zerstäubt nämlich der Luftstrom den Lack so,

dass er an der Ausströmungsstelle des Lackes den leichten Lacktröpfchen eine kinetische Energie übergibt, die die Tröpfchen neben das Werkstück fortzureissen bestrebt ist, obgleich die elektrostatische Anziehungskraft die Tröpfchen an die Oberfläche des Werkstücks anzuziehen bestrebt ist. Wenn aber die kinetische Energie zu gross ist oder die Farbstofftröpfchen sich in grosser Entfernung von dem Gegenstand befinden, wird höchstens die Flugbahn modifiziert, nicht aber werden die Tröpfchen auf das Werkstück gelenkt; sie fliegen daran vorbei, wodurch ein bedeutender Verlust an Lack entstehen kann. Es sind auch spezielle Zerstäubungsdüsen bekannt, die mit einem geringen Luftstrom und niedriger Luftgeschwindigkeit zerstäuben, und obwohl mit diesen eine grössere Lackmenge von der Oberfläche angezogen wird, ist der Verlust noch immer bedeutend.

Aus der Praxis des elektrostatischen Lackspritzens ist es wohl bekannt, dass der kleinste Verlust mit elektrostatischen Spritzsystemen ohne Luftzerstäubung, wie Spritzen von der stationären Kante (AEG-Pinsel), sich drehender Kreiskante, oder einer Drehglocke realisiert werden kann. Solche Spritzvorrichtungen — in manueller und automatisierter Ausführung — sind seit langem bekannt, ja sogar begann die Einführung des elektrostatischen Lackspritzens auch unter Anwendung des Systems mit einer Drehglocke (Rans-burg). Strukturelle Ausführungen der auf der Drehglocke beruhenden Systeme bildeten selbständige, komplette Einheiten; als solche wollen wir die Vorrichtung Ransburg Nr. 2 (USA), Sames (Frankreich), Colorstat (DDR) und Handspray (Ungarn) erwähnen. Die erwähnten Vorrichtungen arbeiten mit einem hohen Prozentanteil an Lackausnützung (80 bis 95%), hingegen ist die ausgespritzte Lackmenge mit dem Wert von 300-800 cm3/min bedeutend geringer als bei pneumatischen Systemen, wo sie etwa 50-150 cm3/min beträgt. Als Ergebnis waren die Spritzvorrichtungen mit einer Drehglocke nur zum Beschichten von kleinflächigen Werkstücken geeignet; auf diesem Gebiet konnten sie recht erfolgreich verwendet werden.

Am Anfang der Gestaltung der Spritzvorrichtungen mit einer Drehglocke wurde die Glocke aus Metall gefertigt.. Diese Lösung hatte sich gut bewährt, die Zerstäubung war befriedigend. Später aber entstanden sicherheitstechnische Probleme bei der praktischen Anwendung. Die Verbreitung dieser Apparate erforderte die Überprüfung der Voraussetzungen hinsichtlich der Sicherheitstechnik und des Brandschutzes im Hinblick darauf, dass leicht entzündbare Lacke und entflammbare Lösungsmittel im elektrostatischen System ausgespritzt werden, wo die Gefahr der Funkenbildung bestand. So bestand die aus dem Gesichtspunkt des Brandschutzes äusserst wichtige Aufgabe, die Funkenbildung zu verhindern bzw. die Zündungsgrenzwerte zu beschränken. Als Erfolg der wissenschaftlich-praktischen Forschungstätigkeit gestaltete sich die Brandschutzvorschrift, im Sinne deren bei Lacken mit Lösungsmitteln unter einem Entflammungspunkt von 21° C die Funkenenergie keinesfalls den Wert von 0,25 mJ überschreiten darf. Das bedeutet, dass in dem System, in der gefährdeten Spritzumgebung, unter den gefährlichsten und ungünstigsten Umständen keine so starke Funkenentladung entstehen darf, die das Entflammen oder den Brand der verwendeten Materialien verursachen könnte.

Die Stärke des Funkens hängt davon ab, wie gross die elektrische Entladung ist, deren Grösse nach den physikalischen Gesetzen durch Berechnung bestimmt werden kann. Die auf einem Metallkörper vorhandene elektrische Ladung ist zu der Körperkapazität und dem Quadrat der Spannung proportional, genauer gesagt, Q = lA ■ U2 • C, wobei die Entladung Q in Joule, die Spannung U in Volt, die Kapazität C in Farad angegeben sind. Nach praktischen Messungen beträgt die Eigenkapazität der erwähnten Spritzglocke aus Metall etwa 5 bis 10 pF, die bereits bei einer Betriebsspannung von 60 kV Q = Vi- (60 • 103)2 • 5 • 10"12 = 9 • 10~3 = 9 mJ ergibt, was das Vielfache des zugelassenen Wertes darstellt. Wenn nun die Metallglocken mit der Hand oder mit einem geerdeten Gegenstand berührt werden, entsteht eine Entladung hoher Energie, die bereits zu dem Entflammen der Lösungsmitteldämpfe führen kann.

Aus diesem Grunde werden diejenigen Drehglocken, die mit der Hand oder mit einem Gegenstand berührt werden können, neuer

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dings aus Kunststoffen hergestellt, um infolge von deren Isolierfähigkeit die Entstehung hoher Aufladungen auf der Oberfläche sowie die plötzliche Entladung verhindern.

Bei einer Glocke aus Isolierstoff wird die für das Zerstäuben erforderliche Ladung von dem Lack selbst weitergeleitet. Die elektrische Spannung wird von einer Metallelektrode in den Lack eingeleitet, in dem die Elektrode in dem Lackkanal vor dem Einlauf des Lackes in die Glocke angeordnet ist und dort mit dem Lack in Berührung gebracht wird. Von dieser Stelle aus genügt bereits die eigene Leitfähigkeit des Lackes zur Weiterleitung der Ladung. Die Länge des Strömungsweges von der Elektrode bis zu der Zerstäubungskante der Glocke kann aber mehrere Zentimeter betragen und da der spezifische Widerstand der einzelnen Lacke hoch ist, so z. B. 108 Q. • cm (100 Mfl), tritt auf dieser Strömungsstrecke ein bedeutender Spannungsabfall auf, so dass die auf der zerstäubenden Glok-kenkante herrschende Spannung zum wirkungsvollen Aufladen des Lackes nicht genügt. Um diesen Mangel beseitigen zu können, pflegt man in der Praxis mit erhöhter Spannung •— etwa 80-100 kV — zu arbeiten, oder wird der Widerstand des zu spritzenden Lackes unter Anwendung bekannter chemischer Methoden herabgesetzt.

Die Erfindung hat zum Ziel, die erwähnten Mängel der bekannten Apparate zu vermeiden, gleichzeitig aber deren vorteilhafte Eigenschaften zu vereinigen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das gesetzte Ziel erreicht werden kann, wenn die elektrostatische Lackspritzpistole eingangs erwähnter Art mit einer Drehglocke kombiniert wird.

Demnach bezieht sich die Erfindung auf eine elektrostatische Spritzpistole, die eine mit Lack- und Luftkanälen versehene Spritzvorrichtung, ein den Weg des Lackes öffnendes bzw. verschliessen-des Nadelventil — das in einem im Kunststoffkörper befestigten, die Lackströmung zulassenden Einsatz angeordnet ist — und eine in dem durch den Isolierkörper verlaufenden Lackkanal angeordnete Ventilstange aufweist und mit einer in dem Lackkanal angeordneten, mit dem Lackstrom in Berührung stehenden Hochspannungselektrode versehen ist.

Das Wesen der Erfindung zeigt sich insbesondere darin, dass an die Spritzvorrichtung der Lackspritzpistole ein Vorsatzgerät aus Isoliermaterial mit einer Drehglocke und deren Antrieb über einen lösbaren Befestigungsring angeschlossen ist.

Vorzugsweise ist die Drehglocke aus einem Isoliermaterial gefertigt und sind, an der Innenfläche des Mantels gegen die Zerstäubungskante versetzt, eine oder mehrere gegeneinander versetzte zylindrische Ringelelektroden angeordnet.

Es wird weiter als vorteilhaft betrachtet, wenn in den Mantel der aus einem Isoliermaterial gefertigten Drehglocke dicht aneinander liegende Drahtelektroden eingebaut sind. Das eine Ende dieser Elektroden steht in dem Verteilerringraum der Glocke, das andere Ende am Innenmantel der Glocke in der Nähe der Zerstäubungskante mit dem Lack in Berührung. Bevorzugt sind die in der Drehglocke angeordneten, den Widerstand herabsetzenden Elektroden aus einem Halbleitermaterial gefertigt.

Dementsprechend vereinigt die Erfindung im wesentlichen zwei Spritzsysteme unter Anwendung eines Vorsatzgerätes. Es besteht die Möglichkeit, eine Drehglocke anstelle der Spritzkappe jedwelches bereits vorhandenen pneumatisch-elektrostatischen Apparats einzusetzen, wodurch der Apparat durch die Umgestaltung zum wirtschaftlichen Lackieren von Drähten, Netzen und äusserst dünnen Rohren geeignet wird. Das die Drehglocke und deren Antrieb enthaltende Vorsatzgerät kann mit derselben Uberwurfmutter befestigt werden, die ursprünglich die Spritzkappe hielt. Die Glocke wird mit Hilfe der in den Düseneinsatz der Spritzvorrichtung eingeleiteten und ursprünglich nur zu Zerstäubungszwecken dienenden Druckluft in Drehbewegung gesetzt. Zu diesem Zwecke wird irgendeine Konstruktion verwendet, die die Strömungsenergie der Druckluft in eine Drehbewegung umwandelt. Bei einer ursprünglich flachen Spritzkappe kann unter Zuhilfenahme der die Verflachung des Spritzbildes des Farbstoffnebels gewährleistenden Stellschraube auch die Drehzahl der Glocke geregelt werden. Die in der Drehglocke eingebaute^) eine oder mehrere Elektrode(n) verringert (verringern) den Widerstand des Lackfilms von der Stelle, an der der Lack in die Glocke einfliesst, bis zu der Zerstäubungskante, dermassen, dass kein bedeutender Spannungsabfall auftritt; gleichzeitig geht von der zugängli-5 chen bzw. berührbaren Fläche der Glocke keine Energieentladung aus, die den Sollwert überschreiten würde.

Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

10 Figur 1 den Längsschnitt des Ausführungsbeispiels der erfin-dungsgemässen Lackspritzpistole,

Figur 2 den Schnitt einer für die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendbaren Drehglocke, und

Figur 3 eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Drehglocke.

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Figur 1 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Spritzpistole dar. In einem Metallhandgriff 1 ist ein Luftventil 2 angeordnet, das über eine Ventilstange 3 mittels eines Betätigungshebels 4 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die zur Betätigung 20 erforderliche Druckluft gelangt über einen Stutzen 5 in den Handgriff 1 ; von hier gelangt sie in einen in dem Isolierkörper 8 ausgebildeten Kanal 9, der hinter dem Ventil 2 sowie hinter einem konischen Regelventil 10 angeordnet ist, das sich am Ende des Kanals 7 befindet und auf der Verlängerung der Stellschraube 11 angeordnet ist. 25 Von dem Kanal 9 strömt die Luft in einen Kanal 14, der in dem mit einer Überwurfmutter 12 befestigten und anstelle einer Spritzkappe 42 des Grundapparats eingesetzten Vorsatzgerätkörper 13 ausgebildet ist. Der Kanal 14 führt die Luft zu dem Antrieb 15 der Glocke, der unter Anwendung einer in der Technik wohlbekannten Methode 30 die Energie der Druckluft in eine Drehbewegung umwandelt und mit Hilfe einer Welle 16 die Kunststoff-Glocke 17 in Drehbewegung versetzt. Der Lack gelangt aus einem Behälter 18 über einen Schlauch 19, einen Anschlussstutzen 20 und ein kurzes Kunststoffrohr 21 sowie einen Stutzen 22 in einen Lackkanal 23, der in der 35 Ausströmrichtung von dem konischen Ende der Kunststoff-Ventilstange 25 abgeschlossen wird, mit dem die verjüngte Bohrung des Einsatzes 24 als Ventilsitz zusammenwirkt. Wenn nun der Betätigungshebel 4 gezogen wird, werden das Luftventil 2 geöffnet und die Stange 26 mit Hilfe des Federtellers 27 gegen die Kraft der Feder 28 40 aus dem Ventilsitz gezogen, wodurch das Strömen des Lackes nach vorne ermöglicht wird. Die Stange 26 wird bei ihrer Bewegung von der Stopfbüchse 29 und der Dichtung 30 druckdicht abgedichtet. Beim Öffnen des Lackventils fliesst der Lack über die in dem Vorsatzgerätekörper 13 ausgebildete und die Fortsetzung des Kanals 23 45 bildende Bohrung 31 sowie über den Austrittsstutzen 32 in die Verteilerringkammer 33 an der Rückseite der Drehglocke 17 hinein, von wo aus der Lack durch die Spalten 34 auf die innere Mantelfläche der Glocke gelangt und dort zu der Kreiskante 35 fliesst, wo der Lack zerstäubt, abgespritzt wird. Der Hochspannungsgenerator 36 50 liefert die für die elektrostatische Aufladung des Lackes erforderliche Spannung über das Hochspannungskabel 37 zu der in dem Lack angeordneten Elektrode 38, die mit dem Lackstrom in Berührung steht.

Figur 2 stellt eine mögliche Ausführungsform der Zerstäubungs-55 glocke der erfindungsgemässen Spritzpistole dar. Die miteinander nicht in einer metallischen Verbindung stehenden, in der sich auf der Welle 16 befindenden Kunststoff-Drehglocke 17 so angeordneten Elektroden 39, dass diese während des Betriebs weder mit der Hand noch mit dem zu lackierenden Gegenstand in Berührung gebracht 60 werden können, verringern den elektrischen Widerstand des Lackfilms, der sich zwischen dem Verteilerringraum 33 über die Spalten 34 und die innere Glockenmantelfläche 41 bis zu der zerstäubenden Kreiskante 35 erstreckt.

Figur 3 stellt eine weitere mögliche Ausführungsform der Zer-65 stäubungsglocke der erfindungsgemässen Spritzpistole dar. Bei dieser Ausführungsform verringern die in dem Mantel der Kunststoff-Glocke 17 dicht nebeneinander angeordneten Drahtelektroden 40 den Widerstand des Lackfilms zwischen der Verteilerringkammer

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33 und der zerstäubenden Kreiskante 35 dadurch, dass das eine Ende der Drahtelektroden 40 an dem Mantel der Verteilerringkammer 33 und ihr anderes Ende an der konischen Innenmantelfläche 41 der Glocke in der Nähe der zerstäubenden Kreiskante 35 mit dem Lackfilm in Berührung kommt. Auch diese Metalldrähte sind so angeordnet, dass sie weder für die Hand noch den zu lackierenden Gegenstand zugänglich sind; übrigens ist ihre individuelle Kapazität so niedrig, dass sie die zur Bildung eines feuergefährlichen Funkens erforderliche Minimalladung bei der gegebenen Betriebsspannung zu 5 speichern nicht fähig sind.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrostatische Lackspritzpistole mit einem Isolierkörper, in dem Lack- und Luftkanäle vorhanden sind, einem an dem Isolierkörper befestigten, die Lackströmung ermöglichenden Einsatz und 5 einem Nadelventil mit einer Ventilstange aus Kunststoff in dem sich durch den Isolierkörper erstreckenden Lackkanal, in dem eine mit der Hochspannungsstromquelle über ein Kabel verbundene, mit dem Lackstrom in Berührung stehende Elektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolierkörper ein mit einer io Drehglocke (17) und deren Antrieb (15) versehenes Vorsatzgerät (13) aus einem Isoliermaterial mittels eines lösbaren Befestigungsringes (12) befestigt ist.
2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehglocke (17) aus einem Isoliermaterial gefertigt ist und an der 15 Innenfläche ihres Mantels, gegen die Zerstäubungskante (35) versetzt, eine oder mehrere gegeneinander versetzte Ringelektroden (39) angeordnet sind.
3. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mantel der aus einem Isoliermaterial gefertigten Drehglocke 20 (17) dicht nebeneinander liegende Drahtelektroden (40) eingebaut sind, deren eines Ende in der Verteilerringkammer (33) der Drehglocke und deren anderes Ende auf dem inneren Mantel (41) der Glocke, in der Nähe der Zerstäubungskante (35), mit dem Lack in Berührung stehen. 25
4. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Drehglocke (17) angeordneten, den Widerstand herabsetzenden Elektroden (39, 40) aus einem Halbleitermaterial gefertigt sind.

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