DE2065699B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial - Google Patents
Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigem BeschichtungsmaterialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit
pulverförmigem Beschichtungsmaterial, bestehend aus einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material, durch
das eine vom Rohrquerschnitt bestimmte Strömung eines Treibgas-Beschichtungsmaterial-Gemisches von
einer Einlaßöffnung zu einem an der Auslaßöffnung angeordneten Zerstäuber geführt wird, und aus mehr als
einer darin angeordneten, auf unterschiedlichem Potential liegenden und zur elektrostatischen Aufladung des
Pulvers dienenden Elektroden.
Eine derartige Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen ist durch die FR-PS
23 451 bekannt. Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung ist eine ringförmig ausgebildete
Elektrode mit ihrer in das Rohrinnere vorstehenden Fläche schräg zur Achsrichtung gegen eine an der Düse
als Ringkörper ausgebildete und auf Erdpotential gelegte Gegenelektrode gerichtet. Um ein ausreichend
starkes Transportfeld zu erhalten, ist an der Stirnseite des diese Elektrode tragenden Rohrs aus isolierendem
Material eine weitere ringförmige Sprühelektrode vorgesehen, die auf höheres Potential als die erstgenannte
Ringelektrode gelegt werden kann, jedoch nicht in das Rohrinnere hineinragt, sondern auf das zu
beschichtende Objekt gerichtet ist.
Der Transport des elektrostatisch aufgeladenen Pulvers zum Objekt wird durch das elektrostatische
Feld dieser Hilfselektrode zwar unterstützt, es besteht aber die Gefahr, daß es bei einer ungewollten
Unterschreitung des je nach zu beschichtender Objektgröße einzustellenden Abstandes zwischen der Hilfselektrode
und dem Objekt zu Funkenüberschlägen und hierdurch hervorgerufene Verpuffungen kommen kann,
wobei zu berücksichtigen ist, daß sich die Funkenüberschlagsstrecke
durch die Pulverströmung im Vergleich zu der in freier Atmosphäre verringert
Durch die Anordnung nur einer in das Rohrinnere hineinragenden Elektrode und der zur Erhaltung des
Transportfeldes dienenden, gegen das Objekt gerichteten Hilfselektrode wird bei der durch die FR-PS
12 23 451 bekannten Vorrichtung das Pulver nicht in dein Maße aufgeladen, daß ein hoher Abscheidungsgrad
des Pulvers am Objekt zu erwarten ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Treibgas-Beschichtungsmaterial-Gemisch
pro Wegeinheit zwischen zwei Elektroden nur eine begrenzte elektrostatische Ladung aufzunehmen
vermag. Eine zu gringe Aufladung führt zu einer Minderung der Haftfähigkeit des Pulvers an dem zu
beschichtenden Objekt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hohe, durch die Anlage optimale elektrostatische
Aufladung des Beschichtungsmaterials zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektroden als radial in das Rohrinnere ragende
Spitzsnelektroden ausgebildet, jeweils in Ein- oder Mehrfachanordnung eine Ebene gleichen Potentials
bildend, über die gesamte Rohrlänge verteilt angeordnet sind, daß die in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden
Elektrodenebenen zunehmendes Potential aufweisen, und daß die Elektroden der einzelnen Ebenen
jeweils an eine das unterschiedliche Potential erzeugende, räumlich an das Rohr angepaßte Schaltungsanordnung
angeschlossen sind.
Durch die Ausbildung der Elektroden als Spitzenelektroden wird erreicht, daß diese gute Sprüheigenschaften
besitzen und an ihnen starke Koronaentladungen auftreten, daß aber auch andererseits dieser Elektrodentyp
für die Strömung eine kleine Querschnittsfläche aufweist, so daß zu Pulverablagerungen führende
Toträume weitgehend vermieden werden.
Dadurch, daß die in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Elektrodenebenen zunehmendes Potential
aufweisen, wird ein über die gesamte Elektrodenstrecke im wesentlichen gleichmäßiger Fildverlauf erzielt.
Durch die Verteilung der Elektroden über die gesamte Rohrlänge nimmt das Beschichtungsmaterial zwischen
jeweils zwei Elektroden nur soviel elektrostatische Ladung auf, wie es aufzunehmen vermag, ist am Ende
der Elektrodenstrecke insgesamt aber so hoch aufgeladen, daß sich der gewünschte hohe Abscheidungsgrad
des Pulvers am Objekt einstellt. Durch die in Strömungsrichtung zunehmende Aufladung der Pulverpartikel
werden an diesen Raumladungseffekte herbeigeführt, die bei Zusammenstößen zwischen unterschiedlich
stark aufgeladenen Pulverpartikeln Ladungsum-Schichtungen zur Folge haben, wobei die stark
geladenen Partikel Ladung an weniger stark geladene oder neutrale Partikel verlieren. Derartige Zusammenstöße,
die, verbunden mit Richtungsänderungen, durch eine gewisse Turbulenz der Strömung begünstigt
werden, haben zur Folge, daß auf dem verhältnismäßig langen Weg zwischen Einlaßöffnungen und Zerstäuber
alle Pulverpartikel in die engen wirksamen Bereiche der Spitzenelektroden gelangen, wobei die Wahrscheinlich-
keil, daß schwächer aufgeladene Partikel beim Passieren
einer Spitzenelektrode aufgeladen werden, mit der Anzahl der verwendeten Spitzenelektroden wächst.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden der verschiedenen Ebenen in Umfangsrichtung
um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt angeordnet Hierdurch wird der Abstand zwischen zwei
Elektroden unterschiedlichen Potentials vergrößert, ohne die Elektrodenebenen weiter auseinander legen zu
müssen. Durch diese Abstandsvergrößerung wird wiederum so viel Zeit gewonnen, daß zwischen den
einzelnen aufeinanderfolgenden Elektrodenebenen Ladungsumschichtungen und Ausgleichsvorgänge in ausreichendem
Maße stattfinden können.
Um eine gedrängte Bauweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zu erreichen, ist die Schaltungsanordnung, welche die unterschiedlichen Potentiale erzeugt und an
die die Elektroden der einzelnen Ebenen angeschlossen sind, räumlich an das Rohr angepaß», indem diese
Schaltungsanordnung entweder eine Spannungsvervielfacherkaskade oder ein ohmscher Spannungsteiler ist.
Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum elektrostatischen
Beschichten nach der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 eine Handspritzpistole im Längsschnitt;
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Handspritzpistole nach Fig. 1;
Fig. 3 die räumlich an das Rohr angepaßte Schaltungsanordnung als Spannungsvervielfacherkaskade
mit transistoriertem Spannungswandler;
Fig. 4 die räumlich an das Rohr angepaßte Schaltungsanordnung als Spannungsteiler;
F i g. 5 schematisch eine Handspritzpistole mit angebautem Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial.
Wie F i g. 1 und 2 zeigt, sind in ein Rohr 7 aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff,
zwei Reihen spitzenförmiger Elektroden 1 ... 6 und la ... 6a so eingesetzt, daß ihre Spitzen radial zur
Rohrachse weisen und etwas über die Innenwand vorstehen. Die Elektroden jeder Reihe sind auf einer
sich um den Rohrmantel windenden Schraubenlinie angeordnet. Jede Elektrode ist an einer Stufe einer
Spannungsvervielfacherkaskade aus Dioden 8 und Kondensatoren 9 angeschlossen. Die Dioden und
Kondensatoren der Kaskade sind außen am Isolationsrohr angeordnet. Die Vervielfacherkaskade mit den
Elektroden ist schematisch in Fig.3 gezeigt. Die erste
Elektrode 1 der einen Reihe ist über eine Leitung 10 mit einem Übertrager 11 verbunden, welcher in Ringform
ausgebildet und am einem Ende des Rohres koaxial angeordnet ist. An dieses Rohrende kann ein Schlauch
33 zur Zuführung eines Treibgas-Beschiohtungsmaterial-Gemisches
angeschlossen werden. Das Rohr 7 mit den Dioden 8 und den Kondensatoren 9 ist zu einem
pistolenförmigen Körper 20 aus elektrisch isolierendem Kunststoff vergossen, so daß kein spannungsführender
Teil von außen berührt werden kann. Am Pistolenkörper 20 ist ein aus einem elektrisch leitenden Material,
z. B. Aluminium, bestehendes und in Form eines Pistolengriffes 17 ausgebildeten Gehäuses befestigt.
Wie Fig. 3 zeigt, ist an den Übertrager 11 ein transistorisierter Spannungswandler bekannter Bauart
angeschlossen. Die Schaltungselemente dieses Spannungswandlers, d. h. die Transistoren 12, 13, die
Festwiderstände 14 und 15 und der Regelwiderstand 16 sind im Pistolengriff 17 angeordnet, welcher zudem über
einen über einen Abzugshebel 18 betätigbaren Schalter 19 zum Ein- und Ausschalten des Spannungswandlers
enthält. Dem Spannungswandler ist über ein Niederspannungskabel 34 und dem Schalter 19 Gleichspannung
aus einer 12-Volt-Batterie zugeführt
An das vordere Ende des Pistolenkörpers 20 ist ein Zerstäuber 35 angesetzt Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Zerstäuber 35 aus einem Rohr 36
aus elektrisch isolierendem Material und einem vor dessen Austrittsöffnung 21 angeordneten und auf einer
Stange 24 befestigten Prallkörper 23. Die Stange 24 und der Prallkörper 23 bestehen aus elektrisch isolierendem
Material wie Kunststoff, und können als ein Teil hergestellt sein. Die Stange 24 ist auf Führungen 25 und
26 abgestützt. An der einen Führung 26 ist eine Saite 27 befestigt, die mit einer Schubstange 28 verbunden ist.
Die Saite 27 und die Schubstange 28 sind in entsprechenden Kanälen bzw. Bohrungen im Pistolenkörper
20 untergebracht. Durch Verschieben der Schubstange 28 kann der Prallkörper 23 in bezug auf die
Austrittsöffnung 21 des Zerstäuberrohres 36 in axialer Richtung verschoben werden, wodurch der öffnungswinkel
des Sprühkegels vergrößert bzw. verkleinert wird.
Im Bereich der Austrittsöffnung 21 ist im Zerstäuberrohr
36 eine ringförmige Feldelektrode 22 z. B. aus einem dünnen Draht so eingebettet, daß sie allseitig von
Isolation:material umgeben ist. Die Feldelektrode 22 ist durch einen Leiter 37 mit der letzten Stufe der
Vervielfacherkaskade verbunden. Statt dieser ringförmigen Feldelektrode können beispielsweise auch
Spitzenelektroden verwendet werden, oder es kann an der Stirnseite des Prallkörpers eine beispielsweise in
Form einer Spitze ausgebildete Feldelektrode vorgesehen sein, welche über einen in der Stange 24 liegenden
Leiter und eine der Führungen 24 oder 26 mit dem Leiter 37 verbunden ist. Teile der Feldelektrode,
vorzugsweise punkt- oder linienförmige Bereiche derselben können auch nach außen hin frei liegen. Durch
diese Feldelektrode wird ein zusätzliches elektrostatisches Hochspannungsfeld zwischen Zerstäuber 35 und
zu beschichtendem Gegenstand aufrechterhalten, wodurch die Leistungsfähigkeit der Spritzpistole erhöht
wird.
Anstelle dieses Prallkörperzerstäubers können auch Zerstäuberdüsen aus Kunststoff mit verschieden geformter
Austrittsöffnung verwendet werden. Zweckmäßig ist, einen Satz solcher verschiedener Zerstäuber
vorzusehen und diese Zerstäuber auswechselbar zu gestalten, so daß die Spritzpistole dem jeweils
benutzten Beschichtungsmaterial optimal angepaßt werden kann. Für leicht brennbares Material werden
dann Zerstäuber verwendet, die überhaupt keine Feldelektrode tragen, für weniger leicht brennbares
Material Zerstäuber, deren Feldelektrode zur Gänze in Isolationsmaterial eingebettet ist und für schwer
brennbares Material Zerstäuber mit zum Teil frei liegender Feldelektrode.
Anstelle einer Spannungsvervielfacherkaskade kann auch, wie in Fig. 4 schematisch gezeigt, ein aus einer
Kette von Widerständen 29 bestehender ohmscher Spannungsteiler verwendet werden, welcher an einem
Ende geerdet und am anderen Ende an einen Pol eines außerhalb der Pistole angeordneten Hochspannungsgenerator
38 angeschlossen ist. Die Widerstände 29 des Spannungsteilers sind wiederum am Mantel des
Isolationsrohres 7 angeordnet und vergossen.
Die Spannungsteiler-Widerstände können auch als Ringe ausgebildet sein, welche auf das Isolationsrohr
aufgeschoben werden.
Stau der einzelnen Widerstandsringe kann auch ein
rohrförmiger hochohmiger Widerstand benutzt werden, in welchen die Elektrodenspitzen 1 ... 6a eingesetzt
sind.
Eine besonders bewegliche Handspritzpistole zeigt schematisch Fig. 5. Auf der Pistole der F i g. 1 ist
zusätzlich ein Vorratsbehälter 30 für das Beschichtungsmaterial befestigt, dessen unterer Teil trichterförmig
ausgebildet ist und in eine regelbare pneumatische Fördereinrichtung 32 mit einem Diffusor 31 bekannter
Bauart mündet. Die Fördereinrichtung 32 ist über einen Schlauch 39 mit einer Preßluftflasche verbunden, und
der im Pistolengriff befindliche Spannungswandler ist durch das Niederspannungskabel 34 an eine Batterie
angeschlossen. Die Preßluftflasche und die Batterie können vom Benutzer der Handspritzpistole selbst
getragen werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigen Beschichtungsmaterial,
bestehend aus einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material, durch das eine vom
Rohrquerschnitt bestimmte Strömung eines Treibgas-Beschichtungsmaterial-Gemisches
von einer Einlaßöffnung zu einem an der Auslaßöffnung angeordneten Zerstäuber geführt wird, und aus
mehr als einer darin angeordneten, auf unterschiedlichem Potential liegenden und zur elektrostatischen
Aufladung des Pulvers dienenden Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
(I1 la, 2, 2a ... 6a) als radial in das Rohrinnere
ragende Spitzenelektroden ausgebildet, jeweils in Ein- oder Mehrfachanordnung eine Ebene gleichen
Potentials bildend, über di*; gesamte Rohrlänge verteilt angeordnet sind, daß die in Strömungsrichtung
aufeinanderfolgenden Elektrodenebenen zunehmendes Potential aufweisen, und daß die
Elektroden der einzelnen Ebenen jeweils an eine das unterschiedliche Potential erzeugende, räumlich an
das Rohr angepaßte Schaltungsanordnung angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der verschiedenen
Ebenen in Umfangsrichtung um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich an das Rohr
angepaßte Schaltungsanordnung eine Spannungsvervielfacherkaskade ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich an das Rohr
angepaßte Schaltungsanordnung ein ohmscher Spannungsteiler ist.
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Date | Code | Title | Description |
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