DE2156419A1

DE2156419A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen von werkstuecken mit partikeln

Info

Publication number: DE2156419A1
Application number: DE19712156419
Authority: DE
Inventors: Manfred Luderer; Karlheinz Stahlschmidt
Original assignee: MUELLER ERNST KG
Current assignee: MUELLER ERNST KG
Priority date: 1971-11-13
Filing date: 1971-11-13
Publication date: 1973-05-17
Also published as: IT970399B; FR2162931A5; JPS4859136A

Description

4. November 1971 Aktζ.: K 21

Anmelder: tfirma ^rnst Mueller KG, 7057 Winnenden

"Verfahren und Vorrichtung zum überziehen von »,erketüoken

mit Partikeln"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum überziehen von Werketücken mit Partikeln unter Anwendung eines elektrischen Feldes zur Zerstäubung und Niederschlagen durch ein anderes elektrisches ü'eld, wie diese beispielsweise zum Auftragen von Pulver oder Flüssigkeitanebel auf «verksbücke Verwendung finden können.

man verwendet bisher zum Zerstäuben noch weitgehend mit ireßluft betriebene Spritzpistolen der verschiedensten Bauarten· Mechanisch beschleunigte ftebeltröpfchen, die von einer | aolchen Spritzpistole erzeugt werden, treffen über nur zum Teil ?iuf die ..erkatücke auf, ein groüer 'L'eil der i'iüssigkei te tröpfchen geht verloren, da diese das werkstück nicht umfassen können, sondern nur auf die vordere Oberfläche auftreffen. Uu dLo ^9ckv«rluütö harabziiöotaan, büdient man sich oeit elnifi-iii· /nitt aogaaamitar ?>lokt;fO£jbabLüchsi· -iprlbZV^cfahren, boL donan ιί.α.ι z»ratf<ubte ^bsrsugiimutorLal tuLvar oder !.«'Üiselgkuifc IaLt Uut.u'jjtübaung alokbL'LjohüL* -aizLshimuUicPüfta auf dL« zu

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überziehenden Oberflächen niedergeschlagen werden·

Man hat sum auftragen von Pulver beispielsweise auch bereite ein starkes elektrisches Gleichspannungsfeld "verwendet. Damit war es möglich, ι ulverpartikel beispielsweise auf Körper aufzutragen, wobei das Pulver auch um den Körper herumgriff und somit ein gleichmäßiger .fulverauftrag auf der ganzen Oberfläche des Körpers au erzielen war.

Der Vorteil der rein elektrischen Zerstäubung besteht unter anderem darin, daß keine Irägergasströmung, beispielsweise Luft oder Gras, das Niederschlagen der ^artikel auf dl· Oberflächen behindert·

Man hat aber auch bereits Verfahren zum elektrostatischen Zerstäuben und Niederschlagen τοη Partikeln vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß die Zerstäubung mittels hoher elektrischer wechsel— bzw· Hochfrequenzapannung, oder pulsierender Gleichspannung erfolgt und daß der erzeugte α Nebel oder Staub durch ein gegebenenfalls pulsierendes, elektrisches Gleichspannungsfeld niedergeschlagen wird·

weiterhin hab man aber auch bereits Verfahren zum überziehen von Gegenständen mit Partikeln im elektrischen- Feld vorgeschlagen, bei denen durch hjchfrequense. mechanische öchwlngungen trägernbromlos zerstäubt wird und die feinverbeilten flüssigen oder tijubjn obotfa durch Jrujchfreiiuaiile, muohaiilachs schwingungen, dl« nur die freie Oberfläche θ Inas mit den fliioülgan oder fujbdn ..»boffun. gaftillben Behälfeera ausgeübt; »οrtlan, PartIki>L aus desi Vorrababahälbar? harausgorlsseii

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und dann nach Verlassen der Oberfläche und Überwindung der Oberflächenspannung durch das angelegte hohe Gleichspannungefeld auf das werkstück transportiert werden.

All diesen Verfahren hängen Kachteile an, die bisher nicht überwunden werden konnten. Ein großer Nachteil 1st dabei, daß es bisher nicht gelungen ist, die Zufuhr der Partikel gleichmäßig zu bewerkstelligen, wobei auch größere Flächen oder langgestreckte werkstücke gleichmäßig überziehbar sind.

Die Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, die I ungleichmäßige und sum Teil ungeeignete Zufuhr von Partikeln, für rein elektrisch arbeitende iiberzugsverfahren abzustellen und es su ermöglichen, daß auch großflächige oder aber relatlr lange werkstücke gleichmäßig überziehbar sind. Dabei besteht noch der Vorteil, daß auch werkstücke, beispielsweise in Bandoder Drahtform auch mit hoher Geschwindigkeit Überziehbar sind«

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß dl· Partikel dem zerstäubenden, elektrischen *'eld vermittels eines in diesem als Dielektrikum wirkenden !Teiles zugeführt werden, f derart, daß letzteres mindestens teilweise als Dielektrikum eines Kondensators wirkt, dessen Beläge die Feldeketroden des zerstäubenden leides bilden und die Partikel mit Hilfe des Gradienteneffektes durch die Maschen der einen dem werkstoff zugewandten 3?eldeketrode geschleudert werden, mit der Maßgabe, daß die Partikel dann unter Ausnutzung des Wasserfalleffektes, in ein das Niederschlagen bewirkendes tfeld gelangen, welches zwischen der letztgenannten 4'eldelektrode und dem werkstück wirksam ist.

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Der große Vorteil des Verfahrens ist der, daß das Dielektrikum beispielsweise als Band ausgebildet sein kann und somit eine gleichmäßige Förderung der Partikel in die Nähe der FeIdelektroden möglich ist.

Man kann dabei natürlich auch so vorgehen, daß das Niederschlagen bewirkende Feld weggelassen werden kann, weil die Gegenstände beispielsweise im räumlichen Umfang so klein sind, daß bereite der Wasserfalleffekt vollauf genügt, um die Partike£^uaae werkstück aufbringen zu können. Dies wird beispielsweise der Fall sein, wenn Drähte mit Partikeln zu überziehen sind.

Jedoch Werkstücke, welohe einen größeren Umgriff verlangen, Bussen alt einem getrennten Feld, welohe das Niederschlagen bewirkt, beaufschlagt sein·

Die Erfindung bedient sich dabei des sogenannten Gradient eneffektes, welcher auftritt, wenn an zwei Elektroden Wechselspannung gelegt wird und ein dazwischen liegendes ψ Dielektrikum Partikel enthält, Es ensteht dabei der Effekt, daß die Teilchen durch die Elektroden geworfen werden, wenn die teilchen aus einer Masse mit höhere DielektAsitätskonstante bestehen als diejenige des umgebenden Gases.

Weiterhin bedient sich dfe Erfindung des sogenannten Wasserfalleffektes, welcher auftritt, wenn die Dielektrizitätskonstante und die Seilchengröße der zerstäubten überzugsmasse so günstig liegen, daß infolge dieses Effektes der Iflüssigkeitsnebel gegenüber der zurückbleibenden flüssigen oder pulverförmi-

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gen Phase eine elekrische Ladung besitzt, die genügt, um die !Teilchen auf das .',erketück zu befördern. In solchen Fällen braucht nur dafür gesorgt zu werden, daß die zu überziehenden Gegenstände das gleichePotential haben wie die nicht zerstäubten Partikelchen* Die Abstände zum ..erkstück und die Umgriffaentferaungen dürfen dabei nicht groß sein.

Es besteht durchaus die Möglichkeit, daß anstelle eines festen Dielektrikums auch ein solches von gasförmiger gestalt Anwendung findet· Jedoch wird die Geschwindigkeit des gasförmigen Dielektrikums relativ niedrig sein·

Man kann bei dem Verfahren nach der Erfindung zusätzlich

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auch das zuführende !Cell, das Dielektrikum, mechanischen Schwingungen beaufschlagen, wobei die Schwingungen entweder quer zur elektrischen Feldriohtung wirken oder aber längs der elektri schen Feldrichtung einwirken·

Damit kann eventuell bei bestimmten Partikeln, welche schwer zerstäubbar sind und bei denen die Elektraitätskonstante g zum umgebenden Medium ungünstig liegt, eine Verbesserung der zerstäubenden Wirkung herbeigeführt werden·

Die Erfindung bedient sich zur Durchführung des Verfahrens einer Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet 1st, daß das Dielektrikum als Fördervorrichtung ausgebildet ist, derart, daß aus einem Vorratsbehälter Partikel zwischen die Feldelektroden des zerstäubenden ^eldes förderbar sind· Der Vorteil dieser Vorrichtung 1st der, daß eine gleichmäßige Förderung der Partikel hinsioht-

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lieh der Flache und der Länge des /erkstückes gegeben ist. Man kann durchaus pulver!Örmige und auch flüssig· Partikel fördern«

Der große Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung 1st der, daß nur so viel Partikel zu fördern sind, wie an der zu bestäubenden stelle auch benötigt werden. Dies hat xur Folge, daß die an die Partikel angreifenden Kräfte nur geringe Oberflächenspannungen überwinden müssen, um die Partikel durch die Maschen der ülektrod· su schleudern· Auf diese Welse wird verhindert, daß mehr Pulver oder Partikel flüssiger Art umgewälst werden, als am Werkstück wirklich notwendig sind·

Man kann die Fördervorrichtung sweokmäßigerweise als Bandförderer ausbilden und dabei auch die Oberfläche strukturieren, so daß geeignete Mengen Von Partikeln förderbtr sind«

In einem besonderen Aueführungsbeispiel kann dl· Fördervorrichtung auch als trommel ausgebildet sein, deren Oberfläche die eine Goldelektrode und darüber das Dielektrikum trägt·

Das Dielektrikum kann auch als Fördervorrichtung platten·» förmig ausgebildet sein, wobei beispielsweise vom Vorratsbehälter in Hichtung »um »erstäubenden Feld, eine Neigung vorhanden 1st und somit die Partikel durch natürliches Gefälle der Vorrichtung zugeführt werden. Man kann aber ebensogut die plattenförmige Fördervorrichtung auch mit Schwingungen beaufschlagen und die Partikel an einer oder an beiden leiten der Platte zuführen. Durch die Zuführung und Verteilung durch angeregte Schwingungen wird ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung der

Partikel auf dom Dielektrikum erzielt;·

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Das Dielektrikum kann mindestens mit einer -oxidelektrode des zerstäubenden Feldes kraft- oder formechlüBsig -verbunden sein.

Man kann "bei der Vorrichtung den .»asserfalleff ekt allein anwenden, wenn die werkstücke einenrelativ geringen .abstand von der feldelektrode besitzen oder aber wenn die Werkstücke in ihrer Gestalt geringe Umgriffswege aufweisen. Im anderen Falle können Hilfeelektroden Anwendung finden, welche diese Schwierigkeiten überwinden. I

Die Erfindung iet in den beiliegenden Figuren schematiach dargestellt, ^s Beigen:

Figur 1 eine Vorrichtung mit Dielektrikum in Bandform ohne zusätzliche ulelchspannungseloktrode,

Figur 2 eine Vorrichtung wie Fig. 1 mit zusätzlicher Gleichspannungeelektrode ,

Figur 3 eine Vorrichtung ohne Gleichspannungsgenerator, sonst vie Fig. 1,

Figur 4 eine Vorrichtung bei der das Dielektrikum in Form " einer Troimel ausgebildet ist,

Figur 5 eine Vorrichtung bei der das Dielektrikum plattenförmig ausgebildet ist und die Partikel mit Hilfe eines Vibrators gefördert werden·

In Fig. 1 ist ein Dielektrikum in Form eines Bandes 1, welches über die Rollen 4 und 5 läuft, dargeetellt. Die Uollen 4 und 5 sind auf den Achsen 2 und 3 gelagert. Jas Dielektrikum läuft durch eine ..anne 6, in welcher die o-artikel 7 beispiels-

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»voise in ^orai von xulver im vox'ra.t gehalten worden· ..enn aich aas Jiand in x'feilrichtung 1j> "bewegt» werden Partikel mit nach oben genommen und zwischen die elektrode 3 und die elektrode 9 genommen, Jie Elektrode 8 ist ßeerdöt, während die elektrode 9 über die Leitung 14· mit dem *echselsparinun£S£enerator 11 verbunden ist, welcher auf der einen ^>eite bei 15 geerdet ist· jomit liegt ,echselspannung an den Elektroden 8 und 9· JJie Partikel werden vom Band 1 durch dio Waschen der elektrode 9 W nach oben gerissen und gelangen in den Bereich der ..erkstücke 10, welche geerdet sind. Die .erkstücke laufen über die Elektrode 9 hinweg, wobei die Partikel in das G-I eichapannungs feld eines Generators 12 gelangen, der über die Leitung 16 mit der Elektrode 9 verbunden ist. Der Generator 12 ist auf der gegenüberliegenden oeite bei 17 geerdet, so daß au den «erkstücken 10 die Gleichspannung des Generatorβ 12 anliegt«

Zweckmäßigerweise wird man die spannung des Wechselspannungsgener&tore 11 und die Spannung des Gleichspannungsgeneratora 12 regelbar gestalten, damit man auf die verschiedenen Eigenheiten der verwendeten Partikel in form von Pulver oder flüssigkeitteilchen einstellen kann.

In Fig. 2 ist die gleiche Vorrichtung beschrieben wie in tfig· 1, nur mit dem Unterschied, daß eine Hilfselektrode 18 eingeführt ist, welche mit der Leitung 17 mit dem Grleichepannungsgenerator 12 verbunden ist. Diese ausführungsform eignet sich ganz besonders für /erkstücke, welche eine größere Umschlingunp;satrecke aufweisen, dia die Partikel zurücklegen

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müssen.

In i?ig. 2 ißt eine Vorrichtung beschrieben» bei der die !'artikel mit Hilfe des Gradienteneffektes durch die Maschen der Elektrode 9 gerissen werden und somit auf das Varkstüek 10 gelangen. Diese Ausführungsform eignet sich ganz besonders für /erkstücke geringen Durchmessers und geringer Umachlingungswege. Hier genügt die »/irkung des Gradienteneffektes, um die geerdeten Werkstücke 10 zu beschichten» ^in Gleichspannungsgenerator kann entfallen· *

Xn Fig. 4- ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der auf einer üJrommel 19 die «jeohselspannungselektrode 20 aufgebracht ist, welche bei 22 über die .achse 28 der trommel geerdet ist· Auf der Elektrode 20 ist das Dielektrikum 21 aufgebracht, welches aue dem Vorratsbehälter 6 die Partikel 7 heraustransportiert, wenn sich die Trommel 19 in Pfeilriohtung 29 dreht· Die Partikel 7 gelangen dann unter die Elektrode 9· ^i* Partikel werden dann durch das angelegte v«echselspannungs£aiid des Generators 11 durch !taschen der Elektrode 9 hindurohgeschleudert und gelangen in das Gleichspannungsfeld des Generators 12 und somit auf das werkstück 23· Bei diesem üusführungsbeispiel ist auch di· Hilfselektrode 18 mit vorgesehen«

In 9ig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das Dielektrikum 30 plattenförmig ausgebildet ist und aus dem Trichter 25 mit Partikeln 7 gespeist wird, welche durch Bewegung des Dielektrikums 30, durch den Vibrator 24 in Pfeilrichtung 26 unter die illektrod· 9 gelangen. Am inde des Dielek-

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trikums 30 kann eine Auffangrinne 27 für überschüssiges Pulver angeordnet sein. Die Vorrichtung arbeitet sonst genau wie die vorbeschriebenen "Vorrichtungen.

_iß lassen sich noch andere Seetaltungen des Dielektrikums darstellen, wobei die Vorrichtung Jedoch nach dem gleichen Prinzip arbeitet wie vorbeschrieben.

Der große Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung ist der, daß ein !Dragerstrom τοη Luft oder Gas, der die Partikel auf das Werkstück treibt, nicht erforderlich ist. Ein solcher Trägeretrom behindert die gleichmäßige Verteilung des Pulvers durch das elektrische tfeld· weiterhin wird durch einen Trägerstrom viel mehr Pulver zum .erkstück befördert, als erforderlich ist. Dieses Pulver muß dann muß dann wieder rückgeführt werden·

Es besteht Jedoch zusätzlich durchaus die Möglichkeit, die Partikel in dem Vorratsbehälter 6 teilweise durch einen leichten Luftstrom oder aber durch an den Wänden angebrachte i'luidisierungskörper aufzulockern, was Jedoch nicht bedeutet, daß die Partikel durch einen !Erägergasstrom in Richtung auf das werkstück befördert werden·

Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet, bandförmige Materlallen mit Partikeln zu versehen, wobei relativ nohe Bandgeschwindigkeiten möglich sind, da nur rein elektrische Kräfte für die Beförderung der Partikel auf das ./erketück Anwendung finden·

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l'ig. 6 zeigt eine Vorrichtung, bei der die .. er kstückf lachen vertikal angeordnet sind. Das Dielektrikum ist als Band ausgebildet und besitzt eine .3trukturierung₄ die geeignet ist Pulver mit nach oben bu nehmen, i.ian kann z.B. Taschen oder ivippen anordnen, die auch etwas hinterschnitten sein können, ^s kann aber auch lediglich ein rauhfaserig gewebtes Band .anwendung finden, bei dem »wischen den i'aeern das Pulver mitgenommen wird.

Die Vorrichtung arbeitet sonst genau wie die nach Figuren 1-3, nur daß das Dielektrikum vertikal als Band nach oben I läuft und zwischen den .elektroden 8 und 9 hindurchläuft·

Hilfe der Regelung der Geschwindigkeit des Bandes und/ oder dessen Griffigkeit in der ötrukturierung kann die vom Band mitgenommene klenge des Pulvere verändert werden.

Bei zusätzlicher Beaufschlagung mit Schwingungen kann ebenfalls durch Regulierung der Amplitude und der Frequenz eine i.engenbeeinflussung erfolgen.

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Claims

Patentansprüche

IJ Verfahren zum Überziehen von Werkstücken mit Partikeln unter Anwendung eines elektrischen Feldes zur Zerstäubung und Niederschlagen durch ein anderes elektrisches Feld, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel dem zerstäubenden elektrischen Feld vermittele eines In diesem als Dielektrikum wirkenden Teile· zugeführt werden, derart, daß letzteres mindestens teilweise als Dielektrikum eines Kondensators wirkt, dessen Beläge die Feldelektroden des zerstäubenden Feldes bilden und die Partikel mit Hilfe des Gradienteneffektea durch die Maschen der einen dem Werkstück zugewandten Feldelektrode geschleudert werden, mit der Maßgabe, daß die Partikel dann unter Ausnutzung des .vasserfalleffektes in ein das Niederschlagen bewirkendes Feld gelangen, welches zwischen der letztgenannten Feldelektrode und dem werkstück wirksam ist·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zuführende Teil zusätzlich mechanisch mit Schwingungen beaufschlagt ist.

J. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schwingungen quer zur elektrischen Feldrichtung wirken.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen längs der elektrischen Feldrichtung wirken.

5. Vorrichtung sur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum als Fördervorrichtung ausgebildet ist, derart, daß aus einem Vorrats-

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behälter Partikel »wischen die Feldelektroden dee zerstäubenden Felde« förderbar sind.

6· Vorrichtung nach Anepruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung als Bandförderer ausgebildet ist.

7« Vorrichtung nach Anepruch 6, dadurch gekennzebttnet, daß das Band auf der Überfläche strukturiert ist·

8. Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung als trommel ausgebildet ist, deren Oberfläche die eine Feldelektrode und darüber das Dielektri- I kum trägt«

9· Vorrichtung nach Anspruch 5ι dadurch gekenneelehnet, daß das Dielektrikum als Fördervorrichtung plattenförmig ausgebildet 1st.

10. Vorrichtung nach iüispruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmige Fördervorrichtung vom Vorratsbehälter in dichtung zum zerstäubenden feld geneigt angeordnet lab»

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

dLe plattenförmige Fördervorrichtung in Förderrichtung mit ä oohwlngungen beaufschlagbar ist·

12. Vorrichtung nach iUispruoh 4 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum mindestens mit ainer der Fsldekekt roden des ζ era täubenden b'eides kraft- und formschlüssig verbunden ist·

13. Vorrichtung nach nnspruoh 5 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Niederschlag bewirkenden Feld Hilfselektroden Anwendung finden.

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