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Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit
flüssigem oder pulverförmigem Material Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit flüssigem oder pulverförmigem
Material, mit einem Pistolenrohr, einer an der Rohrmündung befindlichen, von einer
im Pistolenrohr verlaufenden Zuführungsleitung mit Überzugsmaterial gespeisten Zerstäuberdüse
und einer das zerstäubte Material aufladenden Elektrode, die über einen hochohmigen
Strombegrenzungswiderstand und ein im oder am Pistolenrohr verlaufendes Hochspannungskabel
an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen ist.
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Derartige Sprühvorrichtungen zum Versprühen von insbesondere Farben
und Lacken sind in großer Zahl auf dem Markt, wobei die Hochspannungselektrode,
etwa eine Metallnadel, in der
Zerstäuberdüse oder unmittelbar benachbart
davon angeordnet ist. Eine elektrische Rückleitung von der Erlektrode über die Farb-
bzw. Lackzuführung mit der Folge einer starken Verminderung der an der Elektrode
verfügbaren Ladespannung ist dabei im allgemeinen nicht zu befürchten, weil die
zu versprühenden Lacke und Farben oder auch Pulver einen derart hohen elektrischen
Widerstandswert besitzen, daß sie nahezu als Isolatoren bezeichnet werden können.
Dies gilt sogar für die bekannten Metallacke, weil bei diesen die einzelnen Metallpartickel
in den isolierenden Lack eingehüllt sind. Neuerdings sind jedoch sogenannte Wasserlacke
auf den Markt gekommen, also Kunststofflacke, welche mit Wasser verdünnbar sind,
wobei diese Lacke dann im durch Wasser verdünnten Zustand eine derartige elektrische
Leitfähigkeit besitzen, daß sie mit den erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht
mehr elektrostatisch versprüht werden können, vielmehr ein derartiger elektrischer
Verluststrom über dem Lack auftritt, daß die an der Elektrode zur Verfügung stehende
Spannung nicht mehr genügt, eine intensive elektrostatische Aufladung der Lackpartikel
zu gewährleisten.
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Anders ausgedrückt, beim Versprühen derartiger Wasserlacke bricht
das erforderliche elektrostatische Hochspannungsfeld zwischen Elektrode und zu besprühendem
Gegenstand zusammen. Außerdem besteht die Gefahr von elektrischen Überbrckungen
bei dem in Betrieb zwangsläufig erfolgenden Verschmutzungen der Sprühvorrichtungen
durch
den Wasserlack, was nicht nur die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung herabsetzt
sondern darüber hinaus auch die Bedinungsperson gefährdet.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb die bekannten Sprühvorrichtungen
der eingangserwähnten Art derart zu verbessern, daß mit diesen auch Materialien
beträchtlicher Leitfähigkeit, insbesondere auch Wasserlacke, einwandfrei und gefahrlos
elektrostatisch versprüht werden können. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe
im wesentlichen dadurch gelöst, daß am Pistolenrohr ein langgestreckter im wesentlicher
parallel zur Pistolenrohr-Längsachse verlaufender Isolierstoffkörper befestigt ist,
an dessen freiem, mit Abstand vor der Pistolenrohrmündung befindlichem, freiem Ende
die Elektrode, vorzugsweise eine Metallnadel, angeordnet ist und daß in den Isolierstoffkörper
ein elektrischer Leiter eingebettet ist, der die Elektrode mit einem am Pistolenrohr
befindlichen, vom Isolierstoffkörper abgedeckten elektrischen Kontakt verbindet,
welcher seinerseits an das Hochspannungskabel angeschlossen ist, wobei der Abstand
zwischen Zerstäuberdüse und Elektrode derart gewählt ist, daß auch bei Zuführen
von Überzugsmaterial beträchtlicher Leitfähigkeit zur Zerstäuberdüse der Spannungsabfall
am Strombegrenzungswiderstand infolge Verluststromes von der Zerstäuberdüse über
die zerstäubten Materialpartikel zur Elektrode auf einem eine
intensive
elektrostatische Aufladung des Uberzugsmaterials gesährleistenden niedrigen Wert
bleibt. Auf diese Weise wird eine einfache und sichere Isolation der Hochspannungszuführung
bis zur Elektrode gewährleistet und außerdem durch den beträchtlichen Abstand zwischen
Elektrode und Zerstauberdüse, also Lackaustritt, verhindert, daß über den Lack ein
wesentlicher Verluststrom fließen kann.
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Besondere Schwierigkeiten bezüglich der elektrischen Isolation ergeben
sich jedoch dann, wenn der Lack in Form eines Flachstrahls abgesprüht wird, und
die Flachstrhalebene um die Längsachse des Pistolenrohres verdrehbar ist, was allgemein
erwünscht wird. Um hier nun sicherzustellen, daß die Elektrode de stets außerhalb
der Flachstrahlebene bleibt, wird erfindungsgemäß der die Elektrode tragende Isolierstoffkörper
ebenfalls verdrehbar angeordnet, derart, daß die Elektrode immer in eine Ebene gebracht
werden kann, die senkrecht auf der Mittelachse des Flachstrahls liegt. Erfindungsgemäß
kann dabei so vorgegangen werden, daß der Isolierstoffkörper einen ringförmigen
Fuß aufweist, der auf dem Pistolenrohr verdrehbar ist, wobei besondere Maßnahmen
getroffen sind, um die Verbindung zwischen der ortsfesten Kontaktstelle am Pistolenrohr
und der verdrehbaren Kontaktstelle des Isolierstoffkörpers einwandfrei abzuschirmen.
Eine andere erfindungsgemäße Lösung dieses Problems
der Flachstrhalversprühung
besteht darin, daß das Pistolenrohr einen vom Rohrmantel abstehenden Flansch aus
Isolierstoff aufweist, der die Form eines Ringes oder Teilringes hat und mit mehreren,
zur Pistolenrohrlängsachse im wesentlichen parallelen Aufnahmebohrungen zum wahlweisen
Einstecken des die Elektrode tragenden Isolierstoffkörpers versehen ist.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt den
vorderen Bereich einer Handspritzpistole nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig.1 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
pig. 3 eine Draufsicht auf die Pistolenmündung der Sprühpistole von Fig.2, Fig.
4 eine Abwandlungsform der Pistole von Fig.2, Fig. 5 eine weitere Abwandlungsform
der Pistole von Fig.2, und Fig. 6 eine weitere Abwandlungsform der Pistole von Fig.2.
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Bei der Sprühvorrichtung nach Fig. 1 handelt es sich um eine solche,
bei welcher die Zerstäubung mit Hilfe von Druckluft erfolgt und ein Flachstrahl
durch bekannte Lufthörner gebildet wird. Selbstverständlich ist die Erfindung aber
auch auf
Sprühvorrichtungen anwandbar, bei welchen die Zerstäubung
mittels hydrostatischem Druck erfolgt und die Zerstäuberdüse eine Schlitzdüse ist.
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Das aus Isolierstoff bestehende Pistolenrohr ist mit 10 bezeichnet.
An der Pistolenrohrmündung befindet sich eine Düse 11, aus welcher beim Betrieb
die Farbe ausgestoßen wird.
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Die Hochspannungselektrode ist mit 12 bezeichnet, die im Pistolenrohr
10 verlaufende einen hochohmigen Strombegrenzungswiderstand 13a aufweisende Hochspannungszuführung
mit 1). Ein erfindungsgemäßer Isolierstoffkörper 14 besteht aus einem langgestreckten,
etwa zylindrischen Teil 14a und einem damit einstückigen Fuß 14b in Form eines Ringes.
Der Isolierstoffkörper 14 ist auf das Rohr 10 aufgesteckt und um dessen Längsachse
verdrehbar. Im Körper 14 verläuft ein mit der Elektrode 12 verbundener Leiter 15,
der im Ringfuß 14b an eine federbelastete Kontaktschraube 16 angeschlossen ist.
Die Kontaktschraube 16 berührt mittels Federdruck einen in den Mantel des Pistolenrohres
10 eingelassenen Schleifring 17, der seinerseits mit der Hochspannungszuführung
15 verbunden ist. Beiderseits des Schleifringes 17 sind in den Pistolenrohrmantel
Ringnuten 18a und 18b eingeformt, welche zusammen mit einer Ringausfräsung 19 im
Fuß 14b eine Ringkammer 20 bilden. Dir Ringkammer 20 ist mit verseiftem Transformatorenöl
gefüllt. Zur Abdichtung der Kammer
20 sind außerdem noch zwei Ringnuten
21a und 21b im Pistolenrohrmantel versehen, in welche Dichtungsringe eingesetzt
sind.
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Wie erwähnt, handelt es sich bei der dargestellten Vorrichtung um
eine solche, bei welcher zur Zerstäubung des Lackes Druckluft Verwendung findet.
Zur Erzielung des Flachstrahles dient der die Düse 11 umgebende Düsenkopf 22, dessen
beide Hörner 22a und 22b den austretenden Lackstrahl flach zusammendrükken. In der
Stellung gemäß der Zeichnung liegt dann der Flachstrahl in einer Ebene senkrecht
zur Papierebene. Die Elektrode 12 befindet sich dann, wie erwünscht, außerhalb der
Flachstrahlebene, genauer gesagt in einer durch die Düse 11 hindurchgehenden, zur
Flachstrahlebene senkrechten Ebene. Wird nun aber der Kopf 22 gegenüber dem Pistolenrohr
10 verdreht, beispielsweise um 900, so würde die Elektrode 12 in die Ebene des Flachstrahls
gelangen, was nicht nur eine starke Verschmutzung der Elektrode und des Körpers
14a zur Folge hätte sondern auch die Gefahr eines beträchtlichen Stromflusses durch
das Überzugsmaterial zur Elektrode erhöht, wenn die Farbe stark leitfähig ist. Gemäß
der Erfindung kann nun aber der Isolierstoffkörper 14 und damit die Elektrode 12
ebenfalls verdreht werden, und zwar in eine solche Stellung, iß die Elektrode 12
wiederum außerhalb der Flachstrahlebene liegt. Wird also beispielsweise der Kopf
22, wie erwähnt, um 900 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird der Isolierstoffkörper
14
ebenfalls um 900 verdreht, wobei es im Belieben der Bedienungsperson liegt, ob die
Verdrehung des Isolierstoffkörpers ebenfalls im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
erfolgt. Die elektrische Verbindung der Elektrode über den Leiter 15, die Schrauben
16 und den Schleifring 17 zum Hochspannungskabel 15 bleibt bei dieser Verdrehung
erhalten, weil die Kontaktschraube 16 auf dem Ring 17 gleitet. Trotz dieser Verdrehmöglichkeit
zwischen Pistolenrohr 10 und Isolierstoffkörper 14 ist eine ausgezeichnete Isolierung
gewährleistet, weil die mit verseiftem Transformatorenöl gefüllte Ringkammer 20
den Schleifkontakt vollständig umgibt und nach außen abschirmt. Die Isolation ist
derart, daß die Pistole bei eingeschaltet er Hochspannung ohne weiteres zum Zwecke
der Reinigung in ein Wasserbad eingetaucht werden kann, ohne daß Überschläge auftreten.
Selbstverständlich kann anstelle des verseiften Transformatorenöls auch ein anderes
flüssiges oder halbfestes Isoliermaterial in die Ringkammer 20 eingefüllt werden.
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Die Fig. 2 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung,
wobei der einfachheithalber nur die vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 abweichenden
Teile mit anderen Bezugszeichen versehen sind und nachfolgend beschrieben werden.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist das Pistolenrohr 10 einen von seinem
Mantel abstehenden Flansch 50 auf, der mit dem Pistolenrohr
10
einstückig ist, also ebenfalls aus Isolierstoff besteht und die Form eines halbringes
hat. Im Flansch 30 befinden sich drei parallel zur Pistolenrohrlängsachse verlaufende
Sackbohrungen 31, 32 und 55. Diese Sackbohrungen dienen zum Einstecken eines langgestreckten,
im wesentlichen zylindrischen Isolierstoffkörpers 34, welcher in seiner Funktion
dem Isolierstoffkörper 14 von Fig. 1 entspricht und an seinem vorderen freien Ende
die Elektrode 12 trägt. Die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 12 und
der Hochspannungszuführung 13 erfolgt bei dieser Ausführungsform über-den in den
Isolierstoffkörper 34 eingebetteten Leiter 15, eine am hinteren Ende des Körpers
34 abstehende Kontaktfeder 35 und ein am Boden jeder Sacklochbohrung vorgesehenes
Kontaktplättchen 36, das über einen Anschlußdraht 37 zur Hochspannungszuführung
15 führt. Eine flüssigkeitsdichte Ringdichtung 38 an jeder Sacklochbohrung 31, 32,
33 sorgt für einen festen und dichten Sitz des Körpers 34 in der Sacklochbohrung;
zusätzlich kann in die Sacklochbohrung eine Isoliermasse eingefüllt sein.
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Bei der in Fig. 2 gezeichneten Stellung des Zerstäuberkopfes 22 steht
die Flachstrahlebene wiederum senkrecht zur Papierebene, während der Isolierstoffkörper
34 und damit die Elektrode 12 dazu senkrecht in der Papierebene liegen. Gemäß Fig.
3 steckt somit der Isolierstoffkörper 34 in der Sakclochbohrung
31.
Wird nun der Zerstäuberkopf 22 um 450 verdreht, so wird, um eine Beibehaltung der
Elektrode 12 in einer Ebene senkrecht zur Flachstrahlebene, der Isolierstoffkörper
34 aus der Sacklochbohrung 31 herausgezogen und in die Sacklochbohrung 52 eingesteckt.
Bei einer weiteren Drehung des Zerstäuberkopf es 22 um 450 steckt man dann den Isolierstoffkörper
54 in die Sacklochbohrung 33. Um die jeweils freien Sacklochbohrungen zu schützen,
werden auf diese Abdeckkappen 39 auf gesteckt. Selbstverstndlich kann auch diese
Ausführungsform zahlreiche Abwandlungen erfahren, insbesondere bezüglich der Zahl
und Ausbildung der Sacklochbohrungen sowie der GestaBang des Isolierstoffkörpers
58. So ist beispielsweise in Fig. 2 der Isolierstoffkörper 54 ein Röhrchen, das
an seinem freien Ende durch eine Kappe 40 abgedeckt ist, wobei dann die Elektrode
12 seitlich herausgeführt ist. Weiterhin ist bei dem gezeichneten Beispiel der rsolierstoffkörper
34 an seiner Oberfläche mit einer Profilierung versehen, um das Auftreten von Kriechströmen,
insbesondere bei einer Verschmutzung mit Farbe, zu unterdrücken, schließlich ist
noch darauf hinzuweisen, daß die Kontaktfeder 35 auch am Boden der Sacklochbohrung
und nicht am Körper 34 befestigt sein könnte.
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Eine Abwandlungsform der Vorrichtung von Fig. 2 ist in Fig. 4 dargestellt.
Dabei besteht die Abwandlung lediglich darin, daß der die Elektrode 12 tragende
Isolierstoffkörper 34
aus plastisch verformbaren Material besteht,
derart, daß die Bedienungsperson durch Verbiegen des Körpers 54 die ihr geeignete
Entfernung zwischen Elektrode 12 und Zerstäuberdüse einstellen bzw. verstellen kann.
Eine weitere Abwandlungsform der Vorrichtung von Fig. 2 ist in Fig. 5 dargestellt.
Dabei besteht die Abwandlung lediglich darin, daß in den Sacklochbohrungen 31 bis
33 jeweils ein Schutzwiderstand 41 untergebracht ist, wobei dieser Schutzwiderstand
zusätzlich zum Strombegrenzungswiderstand 15a für eine Verminderung der Elektrodenkapazität
sorgt. Dieser zusätzliche Schutzwiderstand 41 kann aber auch im Isolierstoffkörper
34 untergebracht sein.
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Fig. 6 schließlich zeigt eine weitere Abwandlungsform der Vorrichtung
nach Fig. 2 wobei die Abwandlung darin besteht, daß zusätzlich eine geerdete Gegenelektrode
42 vorgesehen ist. Diese Gegenelektrode 42 wird mn einem IsolierstoS-rohr 43 getragen,
das, ähnlich wie bei Isolierstoffkörper 34 in eine von mehreren, zur Pistolenrohrlängsachse
parallelen Sacklochbohrungen 44 des Flansches 30 eingesteckt ist. Am Boden der Sacklochbohrungen
44 befinden sich Kontaktfedern 45 zum Verbindung der Gegenelektrode 42 mit einer
Erdungsleitung 46.
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Die Zahl der Sackbohrungen 44 für das mit der Gegenelektrode 49 versehene
Isolierstoffröhrchen 45 entspricht im allgemeinen der Zahl der Sacklochbohrungen
31, 32,33 für den die Elektrode 12 tragenden Isolierstoffkörper 34, wobei die Bohrungen
sich diametral gegenüber stehen. Bei einem Verdreh-en des Zerstäuberkopfes 22 wird
dann nicht nur der Isolierstoffkörper 34 sondern auch das Isolierrohr 45 umgesteckt,
derart, daß Elektrode 12 und Gegenelektrode 42 wiederum zueinander diametral sind.
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Selbstverständlich können die einzelenen Merkmale der verschienen
AusfüW ungs- und Abwandlungsformen miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise
auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eine Gegenelektrode vorgesehen werden,
wobei dann die Gegenelektrode diametral zur Elektrode 12 am Ringfuß 14b befestigt
wird. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß, wie bereits im Zusammenhang
mit der Ausführungsform von Fig. 1 dargelegt die Erfindung auf die verschiedensten
Arten von Zerstäuberköpfen mit Vorteil angewendet werden kann, etwa auch bei Zerstäuberköpfen
mit einer geerdeten Metalldüse.