DE10159588A1 - Bell plate construction for powder atomizers - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Glockentellerkonstruktion für Pulverzerstäuber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um elektrostatische Hochrotationszerstäuber für die Serienbeschichtung von Werkstücken wie Fahrzeugkarossen. The invention relates to a bell plate construction for Powder atomizer according to the preamble of claim 1. In particular, they are electrostatic High-speed rotary atomizer for the serial coating of workpieces such as Vehicle bodies.
Die Glockenteller bekannter Pulverlackzerstäuber (Dürr/Behr Typ N 34040001; DE 101 11 209) werden aus Aluminium hergestellt, weil dieses Metall sowohl gute mechanische Eigenschaften wie Formstabilität und relativ geringes Gewicht als auch gute elektrostatische Eigenschaften insbesondere hinsichtlich des für die Aufladung des Pulverlacks wichtigen Ionisierungsvermögens an scharfen Kanten hat. The bell plates of well-known powder paint atomizers (Dürr / Behr type N 34040001; DE 101 11 209) are made of aluminum, because this metal has both good mechanical properties Dimensional stability and relatively light weight as well electrostatic properties especially with regard to the for the charging of the powder coating important ionizing ability has sharp edges.
In der Praxis tritt jedoch das Problem auf, dass sich auf den Aluminiumflächen Ablagerungen des Beschichtungspulvers bilden können. Insbesondere Pulverablagerungen auf den Begrenzungsflächen des den axialen Pulvereingangskanal mit der Absprühkante verbindenden Ringspaltes können den Ringspalt mehr oder weniger verstopfen und dadurch den Beschichtungswirkungsgrad bis zur Unterbrechung des Betriebes reduzieren. Störungen und Unterbrechungen des Beschichtungsbetriebes und die entsprechenden Produktionsausfälle sind beispielsweise in der Fahrzeugindustrie äußerst unerwünscht. Davon abgesehen wird durch die Pulverablagerungen auch erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand für häufiges Reinigen der Glockenteller erforderlich. In practice, however, there is the problem that the Aluminum surfaces form deposits of the coating powder can. In particular powder deposits on the Boundary surfaces of the axial powder inlet channel with the spray edge connecting annular gap can more or less the annular gap clog and thereby the coating efficiency up to Reduce interruption of operations. Disorders and Interruptions in the coating operation and the corresponding Production losses are, for example, in the automotive industry extremely undesirable. That being said, the Powder deposits also require considerable time and effort for frequent Cleaning the bell plate required.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer für die Praxis geeigneten Glockentellerkonstruktion, die Ablagerungen des Beschichtungsmaterials im Glockenteller weitgehend vermeidet. The object of the invention is to create a for practice suitable bell plate construction, the deposits of the Coating material in the bell plate largely avoided.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst. This object is achieved by the in the claims characterized invention solved.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass der Glockenteller weit weniger zum Verstopfen neigt als bisher, wenn für die mit dem Beschichtungspulver in Berührung kommenden Flächen zumindest im Bereich des Ringspaltes nicht wie bisher Aluminium verwendet wird, sondern ein geeigneter Kunststoff, wobei sich PTFE als ganz besonders gut geeignet erweist. Der Kunststoff ist bei bestimmten Ausführungsformen vorzugsweise elektrisch leitfähig (z. B. Rußpartikel enthaltend), kann in anderen Fällen aber auch nichtleitend sein. According to the invention it was found that the bell plate was wide less prone to clogging than before, if for those with the Coating powder coming into contact with surfaces at least in the Area of the annular gap is not used as previously aluminum is, but a suitable plastic, with PTFE as proves particularly well suited. The plastic is with certain embodiments preferably electrically conductive (e.g. containing soot particles), but can also in other cases be non-conductive.
Wenn man den Glockenteller allerdings ganz oder sehr weitgehend aus PTFE herstellt, können sich im Vergleich mit den bisher üblichen Aluminium-Glockentellern nicht unerhebliche Nachteile hinsichtlich geringer Formstabilität und hohem Gewicht ergeben, wodurch das Dynamikverhalten beeinträchtigt und auch die Lebensdauer der Antriebsturbine des Zerstäubers herabgesetzt wird. Diese Nachteile werden in Weiterbildung der Erfindung weitgehend dadurch vermieden, dass PTFE nur als Werkstoff für die hinsichtlich der Verstopfungsgefahr kritischen Flächen des Pulverweges verwendet wird, die wesentlichen übrigen Bauteile des Glockentellers dagegen aus formstabilem Metall wie z. B. Aluminium gefertigt werden. Die Metallteile können mit den Kunststoffteilen zu einer kompakten und stabilen Verbundkonstruktion zusammengefügt werden, die aufgrund eines trotz der Kunststoffteile relativ geringen Gewichtes problemlos Drehzahlen bis 20.000/min ermöglicht. Zugleich lassen sich mit einer solchen Verbundkonstruktion Glockenteller mit ebenso guten elektrostatischen Eigenschaften hinsichtlich des Aufladungsvermögens realisieren wie bei einem reinen Aluminium- Glockenteller. If you look at the bell plate completely or very largely made of PTFE, can be compared to the previous usual aluminum bell plates not insignificant disadvantages result in low dimensional stability and high weight, which affects the dynamic behavior and also the Atomizer drive turbine life is reduced becomes. These disadvantages are further developed in the invention largely avoided by the fact that PTFE is only used as a material for the critical areas of the Powder route is used, the essential remaining components the bell plate, however, made of dimensionally stable metal such. B. Aluminum. The metal parts can with the Plastic parts into a compact and stable Composite construction to be put together due to a despite Plastic parts of relatively low weight without problems Speeds up to 20,000 rpm possible. At the same time, with one such composite construction bell plate with equally good electrostatic properties regarding the Realize charging capacity like a pure aluminum Bell cup.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. On the embodiment shown in the drawing the invention explained in more detail.
Der dargestellte Glockenteller kann mit seinem mit einem Außengewinde versehenen metallischen Nabenteil 10 in die (nicht dargestellte) Hohlwelle der Turbine eines Hochrationszerstäubers geschraubt werden und bildet den Eingangskanal 11 für das dem Glockenteller in bekannter Weise zugeführte Gemisch aus Lackpulver und Transportluft. Im Inneren des Glockentellers mündet der Eingangskanal 11 an dem ebenfalls an sich üblichen allgemein trichterförmigen, darstellungsgemäß axial nach vorn geneigten und radial nach außen zu dem Absprührand 12 des Glockentellers verlaufenden Ringspalt 14. The bell plate shown with its externally threaded metallic hub part 10 can be screwed into the hollow shaft (not shown) of the turbine of a high-ration atomizer and forms the inlet channel 11 for the mixture of paint powder and transport air supplied to the bell plate in a known manner. In the interior of the bell cup, the inlet channel 11 opens out at the generally funnel-shaped, generally axially forward-sloping annular gap 14, which extends radially outwards to the spray rim 12 of the bell cup.
Der Ringspalt 14 wird auf seiner der Stirnfläche des Glockentellers zugewandten Seite von einem ringförmigen vorderen Begrenzungsteil 16 begrenzt, dessen Oberfläche stufenlos in die Außenfläche eines von dem Begrenzungsteil 16 umschlossenen zentralen Bauteils 17 übergeht, das darstellungsgemäß eine sich verjüngend in den zentralen Eingangskanal 11 ragende, mit der Rotationsachse achsgleiche Spitze bildet. Auf seiner entgegengesetzten, der Stirnfläche des Glockentellers abgewandten Seite wird der Ringspalt 14 von einem ringförmigen hinteren Begrenzungsteil 18 begrenzt, das auf seiner dem Ringspalt 14 abgewandten Rückseite fest mit einem gesonderten Gehäusekörper 20 der dargestellten Form verbunden ist. Die trichterförmige relativ dünne Außenwand des Gehäusekörpers 20 verläuft ausgehend von dem radial äußeren Randbereich des Glockentellers mit einem gegenüber dem ebenfalls relativ dünnwandigen Spaltbegrenzungsteil 18 etwas flacheren Winkel gegen die Rotationsachse, so dass zwischen ihnen ein Hohlraum 22 gebildet ist, der auch radial innen durch die ringförmigen Nabenteile 24 bzw. 25 des Begrenzungsteils 18 bzw. des Gehäusekörpers 20 geschlossen ist und der Gewichtsreduzierung dient. Der Gehäusekörper 20 ist mit einem Innengewinde seines Nabenteils 25 auf das Nabenteil 10 des Glockentellers geschraubt. The annular gap 14 is delimited on its side facing the end face of the bell cup by an annular front delimiting part 16 , the surface of which continuously passes into the outer surface of a central component 17 enclosed by the delimiting part 16 , which, according to the illustration, projects into the central inlet channel 11 with a taper the axis of rotation forms the same axis tip. On its opposite side, facing away from the end face of the bell cup, the annular gap 14 is delimited by an annular rear boundary part 18 , which on its rear side facing away from the annular gap 14 is firmly connected to a separate housing body 20 of the shape shown. The funnel-shaped, relatively thin outer wall of the housing body 20 , starting from the radially outer edge region of the bell cup, runs at a somewhat flatter angle with respect to the axis of rotation relative to the likewise relatively thin-walled gap limiting part 18 , so that a cavity 22 is formed between them, which is also radially inward through the annular ones Hub parts 24 or 25 of the limiting part 18 or the housing body 20 is closed and serves to reduce the weight. The housing body 20 is screwed onto the hub part 10 of the bell cup with an internal thread of its hub part 25 .
Das hintere Spaltbegrenzungsteil 18 ist form- und kraftschlüssig an dem Gehäusekörper 20 und dem Nabenteil 10 befestigt. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Nabenteil 24 des Begrenzungsteils 18 zwischen dem Nabenteil 25 des Gehäusekörpers 20 und dem mit ihm verschraubten Nabenteil 10 eingeklemmt, wobei der Nabenteil 24 darstellungsgemäß mit seiner radial äußeren Ringfläche an der zylindrischen Innenfläche eins hülsenartigen axialen Vorsprungs des Nabenteils 25 und mit seiner axialen Stirnfläche an einer ihr zugewandten Stirnfläche des Nabenteils 25 anliegt und mit einem radial nach innen vorspringenden Rand zwischen der Stirnfläche des Nabenteils 25 und einem radial nach außen vorspringenden Rand des Nabenteils 10 sitzt. Für stufenlosen Flächenübergang zwischen dem Ringspalt 14 und dem Eingangskanal 11 sorgt ein abgewinkelter Kanalbegrenzungsring 28, dessen dem Pulverweg zugewandte gerundete Oberfläche am radial äußeren Ende mit der den Ringspalt 14 begrenzenden Oberfläche des Begrenzungsteils 18 und am anderen Ende mit der zylindrischen Innenwand des Nabenteils 10 fluchtet, und der an seiner Rückseite an dem erwähnten, den Nabenteil 24 festklemmenden Rand des Nabenteils 10 anliegt. In der Nähe des radial äußeren Endes sind das Begrenzungsteil 18 und die Wand des Gehäusekörpers 20 durch eine Rastverbindung 26 aneinander befestigt. The rear gap limiting part 18 is fastened to the housing body 20 and the hub part 10 in a positive and non-positive manner. In the example shown, the hub part 24 of the limiting part 18 is clamped between the hub part 25 of the housing body 20 and the hub part 10 screwed to it, the hub part 24 being shown with its radially outer ring surface on the cylindrical inner surface of a sleeve-like axial projection of the hub part 25 and with its axial end face rests against an end face of the hub part 25 facing it and is seated with a radially inwardly projecting edge between the end face of the hub part 25 and a radially outwardly projecting edge of the hub part 10 . An angled channel limiting ring 28 ensures a continuous surface transition between the annular gap 14 and the input channel 11 , the rounded surface thereof facing the powder path at the radially outer end being aligned with the surface of the limiting part 18 delimiting the annular gap 14 and at the other end with the cylindrical inner wall of the hub part 10 . and which bears on its rear side against the mentioned edge of the hub part 10 which clamps the hub part 24 . In the vicinity of the radially outer end, the limiting part 18 and the wall of the housing body 20 are fastened to one another by a snap connection 26 .
Das vordere Spaltbegrenzungsteil 16 ist an dem hinteren Begrenzungsteil 18 und an dem mit ihm in der beschriebenen Weise verbundenen Gehäusekörper 20 mit beispielsweise drei gleichmäßig um die Rotationsachse verteilten axialen Verbindungsbolzen 30 befestigt, die die beiden Begrenzungsteile 16, 18 und den zwischen ihnen gebildeten Ringspalt 14 durchsetzen und an ihrem hinteren Ende in den Nabenteil 25 des Gehäusekörpers 20 geschraubt sind. The front gap limiting part 16 is fastened to the rear limiting part 18 and to the housing body 20 connected to it in the manner described with, for example, three axial connecting bolts 30 evenly distributed around the axis of rotation, which pass through the two limiting parts 16 , 18 and the annular gap 14 formed between them and are screwed at their rear end into the hub part 25 of the housing body 20 .
Das Spaltbegrenzungsteil 16 enthält in seiner dem Zerstäuber abgewandten Stirnseite gewichtssparende Hohlräume, die durch eine zweiteilige Deckel- oder Abdeckanordnung mit ebener Stirnfläche abgedeckt sind. Die Deckelanordnung verhindert Ablagerungen von Pulver auf der Stirnseite des Glockentellers und enthält eine radial äußere Abdeckscheibe 32 mit einem axial nach innen abgesetzten Mittelteil, der an dem Spaltbegrenzungsteil 16 anliegt und von dem Verbindungsbolzen 30 durchsetzt wird. Eine vordere Befestigungsschraube 30' des Verbindungsbolzens 30 stützt sich an dem radial vorspringenden Flansch eines Halterings 34 ab, dessen zylindrischer Teil 34' koaxial zur Rotationsachse in das vordere Spaltbegrenzungsteil 16 eingesetzt ist. Der Innenteil der Deckelanordnung wird durch das schon erwähnte Bauteil 17 gebildet, das in den zylindrischen Teil 34' eingesetzt ist und mit einem ringförmigen, radial bis zu der Abdeckscheibe 32 vorspringenden Rand 17' die Befestigungsschraube 30' abdeckt. The gap-limiting part 16 contains weight-saving cavities in its end face facing away from the atomizer, which cavities are covered by a two-part cover or cover arrangement with a flat end face. The cover arrangement prevents deposits of powder on the end face of the bell plate and contains a radially outer cover plate 32 with an axially inwardly offset middle part, which bears against the gap limiting part 16 and is penetrated by the connecting bolt 30 . A front fixing bolt 30 'of the connecting pin 30 is supported at the radially projecting flange of a retaining ring 34 from whose cylindrical part 34' is inserted coaxially to the rotation axis in the front gap-defining member sixteenth The inner part of the cover arrangement is formed by the already mentioned component 17 , which is inserted into the cylindrical part 34 'and covers the fastening screw 30 ' with an annular edge 17 'which projects radially up to the cover plate 32 .
In die vordere Stirnfläche des Bauteils 17 kann ein Einsatzkörper 36 mit einer mit der Rotationsachse achsgleichen zentralen Elektrodennadel 37 mit in einer Einsenkung freiliegender Spitze und einem bis in das Bauteil 17 ragenden Schaftteil eingesetzt sein. Der oben erwähnte Haltering 34 hat u. a. den Zweck, eine elektrisch leitende Verbindung von der Elektrodennadel 37 einerseits über eine Kontaktfeder 38 und andererseits über den Verbindungsbolzen 30 und den Gehäusekörper 20 zu dem im Betrieb auf Hochspannung liegenden Nabenteil 10 herzustellen. Ein achsgleich mit der Feder 38 auf der entgegengesetzten Seite in einer radialen Bohrung des Bauteils 17 sitzender Stöpsel 40, der aus Kunststoff bestehen kann, dient zur Zentrierung der Elektrodennadel 37 und zum Massenausgleich. An insert body 36 can be inserted into the front end face of component 17 with a central electrode needle 37 that is axially aligned with the axis of rotation, with a tip exposed in a depression and a shaft part that projects into component 17 . The above-mentioned retaining ring 34 has the purpose, inter alia, of establishing an electrically conductive connection from the electrode needle 37 on the one hand via a contact spring 38 and on the other hand via the connecting bolt 30 and the housing body 20 to the hub part 10 which is in high voltage during operation. A plug 40 , which may be made of plastic, is located coaxially with the spring 38 on the opposite side in a radial bore of the component 17 and is used to center the electrode needle 37 and to balance the mass.
Aus den eingangs erläuterten Gründen bestehen die Spaltbegrenzungsteile 16 und 18 und vorzugsweise auch der Kanalbegrenzungsring 28 aus elektrisch leitfähigem PTFE-Werkstoff. Das zentrale Bauteil 17 und die Deckelanordnung mit dem vorderen Rand 17' und der äußeren Abdeckscheibe 32 bestehen bei dem dargestellten Beispiel aus isolierendem Kunststoff wie PTFE, doch könnte der spitze Innenteil des Bauteils 17 auch aus leitfähigem PTFE bestehen und ggf. mit dem Spaltbegrenzungsteil 18 einstückig sein. PTFE wird wegen der besonders günstigen Oberflächeneigenschaften (Oberflächenspannung) des Werkstoffs bevorzugt. Auch der Einsatzkörper 36 für die Elektrodennadel 37 besteht aus isolierendem PTFE. Ferner wird der Verbindungsbolzen 30 innerhalb des Ringspalts 14 von einer rohrförmigen Hülse 42 umschlossen, die sich bis in die Begrenzungsteile 16 und 18 erstreckt und aus leitfähigem oder isolierendem PTFE besteht, so dass sich auch an den Bolzen kein Pulver absetzt. For the reasons explained at the beginning, the gap-limiting parts 16 and 18 and preferably also the channel-limiting ring 28 are made of an electrically conductive PTFE material. The central component 17 and the cover arrangement with the front edge 17 'and the outer cover plate 32 are made of insulating plastic such as PTFE in the example shown, but the pointed inner part of the component 17 could also consist of conductive PTFE and, if necessary, in one piece with the gap limiting part 18 his. PTFE is preferred because of the particularly favorable surface properties (surface tension) of the material. The insert body 36 for the electrode needle 37 is also made of insulating PTFE. Furthermore, the connecting bolt 30 is enclosed within the annular gap 14 by a tubular sleeve 42 , which extends into the delimiting parts 16 and 18 and consists of conductive or insulating PTFE, so that no powder settles on the bolts.
Alle übrigen Bestandteile der beschriebenen Glockentellerkonstruktion, insbesondere also der Nabenteil 10, der Gehäusekörper 20, die Verbindungsbolzen 30 sowie der Haltering 34 bestehen dagegen aus formstabilem und elektrisch gut leitfähigem Metall. Zumindest der Gehäusekörper 20 kann insbesondere aus Aluminium bestehen. In contrast, all other components of the bell plate construction described, in particular thus the hub part 10 , the housing body 20 , the connecting bolts 30 and the retaining ring 34 , are made of dimensionally stable and electrically highly conductive metal. At least the housing body 20 can in particular consist of aluminum.
Die erforderliche elektrostatische Aufladung des Beschichtungspulvers erfolgt zunächst im Inneren des Glockentellers, also im Eingangskanal 11 des auf Hochspannung liegenden Nabenteils 10 und in den mit ihm elektrisch leitend verbundenen Spaltbegrenzungsteilen 16 und 18 aus leitendem PTFE. Außerhalb des Glockentellers wird das am Absprührand 16 austretende Beschichtungspulver vor allem durch den bekannten Ionisierungseffekt der scharfen metallischen Kante 42 aufgeladen, die bei dem dargestellten Beispiel an dem radial äußersten Ende des Gehäusekörpers 20 zwischen dessen Außenfläche, die mit der benachbarten konischen Außenfläche des Spaltbegrenzungsteils 18 stufenlos fluchten kann, und der angrenzenden radial verlaufenden Stirnfläche des Gehäusekörpers 20 gebildet ist. Für zusätzliche Ionisierung sorgt die zentrale Frontelektrodennadel 37. Insbesondere bei ausreichender Außenaufladung muss der verwendete PTFE-Werkstoff auch am Ringspalt 14 nicht unbedingt leitend sein. The required electrostatic charging of the coating powder takes place first in the interior of the bell cup, that is to say in the input channel 11 of the high-voltage hub part 10 and in the gap-limiting parts 16 and 18 made of conductive PTFE, which are electrically conductively connected to it. Outside the bell plate, the coating powder emerging at the spray edge 16 is charged primarily by the known ionization effect of the sharp metallic edge 42 , which in the example shown is steplessly at the radially outermost end of the housing body 20 between the outer surface thereof and the adjacent conical outer surface of the gap limiting part 18 can align, and the adjacent radially extending end face of the housing body 20 is formed. The central front electrode needle 37 provides additional ionization. In particular with sufficient external charging, the PTFE material used does not necessarily have to be conductive even at the annular gap 14 .
Claims (14)
mit einem Nabenteil (10), das einen das Beschichtungsmaterial axial in den Glockenteller leitenden zentralen Eingangskanal (11) enthält,
und mit zwei Spaltbegrenzungsteilen (16, 18), die einen von dem zentralen Eingangskanal (11) radial nach außen zu dem Absprührand (12) des Glockentellers führenden Ringspalt (14) für das Beschichtungsmaterial begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die den Ringspalt (14) begrenzenden Flächen der beiden Spaltbegrenzungsteile (16, 18) aus Kunststoff bestehen. 1. Bell plate construction for powder atomizers for the serial coating of workpieces with powdered coating material
with a hub part ( 10 ) which contains a central input channel ( 11 ) which conducts the coating material axially into the bell cup,
and with two gap-limiting parts ( 16 , 18 ) which delimit an annular gap ( 14 ) for the coating material leading from the central inlet channel ( 11 ) radially outwards to the spray edge ( 12 ) of the bell cup, characterized in that at least the annular gap ( 14 ) delimiting surfaces of the two gap limiting parts ( 16 , 18 ) consist of plastic.
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