DE3220796A1

DE3220796A1 - Zerstaeubervorrichtung zum beschichten mit pulver

Info

Publication number: DE3220796A1
Application number: DE19823220796
Authority: DE
Inventors: Kurt Wil Moos
Original assignee: Gema Switzerland GmbH
Current assignee: Gema Switzerland GmbH
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1982-06-03
Publication date: 1983-12-08
Also published as: GB2121320A; GB2121320B; JPS58214370A; US4580727A; FR2527943B1; GB8313391D0; DE3220796C2; CH663731A5; FR2527943A1

Description

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EUROPEAN PATENT ATTORNEY Q 0 9 Π 7 Q β

PATENTANWALT DIPL-INS. (FH) O Z. Z. U / vj Q

Philippine-Welser-Straße 14
D-8900 Augsburg, West-Germany

Telefon (0821) 57004 91, 517148, 542909 η
Telex 533 202 patol d 7

Unser Az.: PA 220 DE
6. Mai 19 82

Zerstäubervorrichtung zum Beschichten mit Pulver

Die Erfindung betrifft eine Zerstäubervorrichtung zum Beschichten mit Pulver gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 30 14 133 bekannt. Bei dieser besteht die Einrichtung zur Erzeugung einer spiralförmig verlaufenden Rotationsbewegung der Partikel des Gas-Pulver-Gemisches aus einem Zusatzgaskanal, welcher im wesentlichen tangential Zusatzgas in den Zufuhrkanal des Gas-Pulver-Gemisches einleitet. Die zyklonartige Rotationsbewegung des Gas-Pulver-Gemisches um die Mittelachse des dieses Gemisch führenden Zufuhrkanals erfolgt verhältnismäßig sehr weit, beispielsweise im Bereich zwischen 4 cm und 40 cm stromaufwärts

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einer am Ende des Zufuhrkanals angeordneten Zerstäuberdüse, an welcher die Zerstäubung des Pulvers durch im wesentlichen tangential eingebrachtes Zerstäubergas erfolgt. Die Zerstäuberdüse ist ein offener Trichter ohne Prallkörper, so daß die Zerstäubung ausschließlich durch die gleichzeitige Wirkung des Zerstäubergases und die Diffuserwirkung der Zerstäuberdüse erfolgt. Die verhältnismäßig weit stromaufwärts bewirkte zyklonenartige Strömung des Gemisches hat den Zweck, den Geinischstrom zu verlangsamen und die Partikelkonzentration des Gemisches radial nach außen zu verlagern, wo die Partikel von der Zerstäuberluft besser erfaßt und wolkenartig zerstäubt werden. Zu der genannten Verlangsamung des Gemischstromes in Axialrichtung des Zufuhrkanals soll gleichzeitig erreicht werden, daß sich in der zerstäubten Pulverwolke keine "zungenartige" Partikelkonzentration ergibt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die zyklonartige Wirbelbewegung des Gemisches um die Achse des Zufuhrkanals ohne zusätzliches Gas zu erzeugen, da Zusatzgas nicht nur einen zusätzlichen Energiebedarf erfordert, sondern auch in unerwünschter Weise die Pulverkonzentration in dem Gas-Pulver-Gemisch verringert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

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Damit erhält man eine zyklonartige Strömung des Gemisches mit der gewünschten, radial nach außen zunehmenden Konzentration an Pulverteilchen in dem Gemischstrom, jedoch ohne die Gefahr, daß sich im Strömungsweg Pulver ablagert. Gleichzeitig wird die gewünschte Verlangsamung der Pulverströmung erzielt, damit die Pulverpartikel nicht zu schnell auf die zu beschichtenden Gegenstände auftreffen und dadurch wieder abprallen. Ferner wird in der Mitte der zerstäubten Pulverwolke eine zungenartige Pulverkonzentration vermieden, ohne daß im Strömungsweg der Zerstäuberdüse Prallkörper oder Leitflächen erforderlich werden.

Zerstäubervorrichtungen zum Beschichten mit Pulver durch Zerstäuberdüsen ohne Prallplatten sind beispielsweise auch aus den DE-OS 28 52 412, 17 77 284, 14 27 642 bekannt. Bei einer anderen bekannten Zerstäubervorrichtung nach der DE-OS 18 14 809 findet eine Zerstäubung in der Zerstäuberdüse dadurch statt, daß der Zerstäuberdüse unmittelbar Leitschaufeln vorgeschaltet sind, welche das Gas-Pulver-Gemisch zyklonartig in die Zerstäuberdüse einleiten. Im Gegensatz dazu findet beim Gegenstand der Erfindung die Zerstäubung durch Zerstäubergas statt und die Leitschaufeln befinden sich in einem wesentlichen Abstand stromaufwärts des Zerstäubergases, so daß die Zerstäubung durch das Zerstäubergas, nicht jedoch durch die Leitschaufeln bewirkt wi rd.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Eine Ausfuhrungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, einer Zerstäubervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Leitschaufelkörpers von Fig. 1 in Strömungsrichtung gesehen, und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Leitschaufelkörpers von Fig. 2 mit einer im Schnitt dargestellten öffnung, wobei der Schnitt in
der Ebene III-III von Fig. 2 parallel
zur geradlinigen Zylinderachse der
zylindrischen öffnung verläuft.

Die in Fig. 1 gezeigte Zerstäubervorrichtung besteht aus einer Baueinheit 2 und einer daran angeschraubten Baueinheit 4. Die Baueinheit 2 wird in der Praxis auch als Spritzpistole bezeichnet. Sie enthält einen zentralen Zufuhrkanal 6 für ein Gas-Pulver-Gemisch, der in einer Zerstäuberdüse 8 mündet. Das Gemisch ergibt sich dadurch, weil das zur Beschichtung dienende
Pulver mit einem Gas gefördert werden muß. Die Zerstäuberdüse 8 bildet eine trichterförmige öffnung mit in Strömungsrichtung zunehmend größer werdendem Öffnungswinkel. In der Zerstäuberdüse sind keine Prallplatten und keine Leitflächen untergebracht. Die Zerstäubung des Pulvers erfolgt dadurch, daß über einen Zerstäubergaskanals TO Zerstäubergas am stromaufwartigen

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Anfang 12 in die Zerstäuberdüse in Richtung gegen die trichterförmige Düsenwand im wesentlichen tangential dazu mit einer solchen Stärke eingebracht wird, daß das Pulver radial gegen die Trichterwand der Zerstäuberdüse 8 getrieben wird, so stark, daß zwischen dem Pulver und der Trichterwand ein Unterdruck und damit eine Diffusorwirkung entsteht, durch welche der Pulverstrahl radial aufgerissen und im wesentlichen ohne Umkehrwirbel an der Trichterwand der Zerstäuberdüse entlanggezogen wird. Der Zerstäubergaskanal 10 kann über einen gewindeartig verlaufenden Kanalabschnitt 13 in Form einer Ringschlitzdüse 14 in die Trichtermündung der Zerstäuberdüse ausmünden. Abweichend hiervon können anstelle des Gewindeabschnittes 13 und der Ringschlitzdüse 14 auch einzelne Bohrungen vom Zerstäubergaskanal 10 in die Zerstäuberdüse 8 ausmünden.

Unmittelbar stromaufwärts vor der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 ragen in den Zufuhrkanal 6 Elektroden zur elektrostatischen Aufladung des Pulvers.

Die Zerstäuberdüse 8 ist von einer koaxialen Ringschlitzdüse 20 umgeben, die von einem Gaskanal 22 mit Gas versorgt wird und dazu dient, das wolkenartig zerstäubte Pulver zu umhüllen, um dadurch der Pulverwolke eine bestimmte Form und Strömungsrichtung zu geben.

Die weitere Baueinheit 4 bildet ein Verlängerungsstück des Zufuhrkanals 6. Das Kanalverlängerungsstück 24 ist mit einem im Durchmesser erweiterten Kanalabschnitt versehen, in welchem ein Leitkörper 28 untergebracht ist. Der Kanalabschnitt 26 ist unter einem Winkel OC von ungefähr 25 zur Längsachse vor dem Leitkörper

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erweitert und nach dem Leitkörper 28 unter dem gleichen Winkel Oi von 25 wieder auf den normalen Kanaldurchmesser verkleinert. Die Erweiterung und Verengung kann im Bereich zwischen 5° und 45° liegen, hat jedoch vorzugsweise den genannten Wert von 25°. Dadurch ergibt sich stromaufwärts und stromabwärts des Leitkörpers 28 jeweils ein trichterartiger Kanalabschnitt 30 bzw. 32. Der Leitkörper 28 ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit einem kegelförmigen Ansatz 34 mit entgegen der Strömungsrichtung weisender Kegelspitze 36 versehen.

Fig. 2 zeigt den Leitkörper 28 in Richtung des Pfeiles II von Fig. 1. Ferner zeigt Fig. 3 eine Seitenansicht des Leitkörpers 28 mit einem schräg über die Mantelfläche verlaufenden Ausschnitt längs der Ebene III-III von Fig. 2 zur Darstellung eines von mehreren durch den Leitkörper 28 hindurchführenden geradlinigen Bohrungen, durch welche das Verlängerungsstück 24 des Zufuhrkanals in eine Vielzahl von Einzelkanälen 38 aufgeteilt ist. Jeder der Einzelkanäle 38 verläuft geradlinig in einer Ebene, die den zylindrischen Leitkörper 28 sehnenartig schneidet. Dadurch können die Einzelkanäle 38 auf einfache Weise durch Bohren hergestellt werden. Die Einzelkanäle 38 verlaufen geradlinig schräg zur Längsrichtung 40 des Zufuhrkanals 6 bzw. 24 unter einem Winkel &£ von 25°. Dieser Winkel der Einzelkanäle 38 sollte im Bereich zwischen 20° und 30° liegen. Die zylindrischen Einzelkanäle 38 haben eine lichte Querschnittsweite im Bereich zwischen 6 mm und 10 mm, wobei die lichte Querschnittsweite vorzugsweise 7 mm beträgt.

Die Einzelkanäle 38 sind um den kegelförmigen Ansatz herum gleichmäßig verteilt und schließen sich unmittelbar an diesen kegelförmigen Ansatz 34 an. Der Abstand

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zwischen den Einzelkanälen 38 und die Materialdicke 44 zwischen den Einzelkanälen 38 und der Mantelwand 46 des Leitkörpers 28 ist sehr klein, damit sich an diesen Stellen keine Pulverteilchen ablagern können.

Der Abstand zwischen dem Leitkörper 2 8 und der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 cm und 25 cm. Der Abstand sollte nicht kleiner als 2 cm sein, da sich sonst in den Zufuhrkanal 6 stromaufwärts der Zerstäuberdüse 8 nicht die gewünschte zyklonartige Pulverströmung mit einer radial von innen nach außen zunehmenden größeren Pulverkonzentration ausbilden kann. In jedem Falle muß der Leitkörper 28 stromaufwärts der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 und auch stromaufwärts der im Zufuhrkanal 6 vorgesehenen Elektroden 18 zur elektrostatischen Pulveraufladung angeordnet sein. Der maximale Abstand des Leitkörpers 28 von der Trichterwand 16 sollte nicht größer als 40 cm sein, weil sonst die zyklonartige Pulverströmung im Zufuhrkanal 6 wieder aufgehoben wird.

Die Wände der Einzelkanäle 38 bilden Leitschaufeln für das Gas-Pulver-Gemisch und leiten dieses Gemisch mit einer wirbelartigen Drallbewegung in den trichterartigen Kanalabschnitt 3 2 des Zufuhrkanal-Verlängerungsstücks ein. Somit bilden die Stege 48 zwischen den Einzelkanälen 38 Leitschaufeln und die Wände der Einzelkanäle 38 bilden die Leitschaufelwände. Daraus ist ersichtlich, daß die Einzelkanäle auch eine von der zylindrischen Form abweichende Form haben können. Auch können die Einzelkanäle sich radial nach außen bis zur Mantelwand 46 erstrecken, womit die genannte Materialdicke 44 vollständig entfällt.

Claims

Ewald o. ^

Philippine-Welser-Straße 14
D-8900 Augsburg, West-Germany

Telefon (08 21) 5 70 04 91, 517148, 54 29 09
Telex 533 202 patol d

Unser Az.: PA 220 DE Ransburg-Gema AG

6. Mai 1982 St.Gallen,Schweiz

PATENTANSPRÜCHE

Zerstäubervorrichtung zum Beschichten mit Pulver, mit einem Zufuhrkanal für ein Gas-Pulver-Gemisch, mit einer Zerstäuberdüse am Ende des Zufuhrkanals, mit mindestens einem, Zerstäubergas in die Zerstäuberdüse abgebenden Zerstäubergasauslaß, und mit einer im Zufuhrkanal stromaufwärts des Zerstäubergaskanals angeordneten Einrichtung zur Erzeugung einer spiralförmig verlaufenden Rotationsbewegung der Partikel des Gemisches um die Mittelachse des Zufuhrkanals,

dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannte Einrichtung (4,28) um die Mittelachse des Zufuhrkanals (6,24) herum verteilt angeordnete Leitschaufeln (48) aufweist, die unter einem Winkel (<£) zwischen 5° und 45° schräg zur Längsrichtung (40) des Zufuhrkanals in Umfangsrichtung verlaufen und zwischen sich Einzelkanäle (38) mit einer lichten Querschnittsweite (42) von mindestens

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4 mm in allen Richtungen innerhalb der Querschnittsebene bilden»

2. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Winkel zwischen 22 und 28 , vorzugsweise bei 25 liegt.

3. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die genannte lichte Querschnittsweite der Einzelkanäle (38) im Bereich zwischen 6 mm und 10 mm, vorzugsweise bei ungefähr 7 mm liegt.

4. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einzelkanäle (38) zylindrische öffnungen mit geradlinigen Zylinderachsen sind und daß die zylindrischen Öffnungswände die genannten Leitschaufeln (48) bilden.

5. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (48) und die durch sie gebildeten Einzeikanäle (38) in radialem Abstand um die Längsachse des Zufuhrkanals (6,24) herum verteilt angeordnet sind, daß am stromaufwärtigen Anfang der Leitschaufeln (48) zwischen deren Einzelkanäle (38) ein kegelförmiges Element (34) mit entgegen der Strömungsrichtung weisender Kegelspitze (36) koaxial im Zufuhrkanal angeordnet ist, und daß die stromabwärtigen Enden der Einzelkanäle in einen entgegen

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der Strömungsrichtung trichterartig erweiterten Abschnitt (32) des Zufuhrkanals (6/24) münden.

6. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterartige Abschnitt (32) des Zufuhrkanals einen Öffnungswinkel im Bereich zwischen

10° und 90°, vorzugsweise von ungefähr 50° hat.

7. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet ,

daß der Abstand zwischen dem stromabwärtigen Ende der Leitschaufeln (48) und der Mündung (14) des Zerstäubergaskanals (10) am Anfang der Zerstäuberdüse (8) im Bereich zwischen 2 cm und 40 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm und 25 cm liegt.

8. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (8), der Zerstäubergaskanal (10) und der Zufuhrkanal (6) des Gas-Pulver-Gemisches als eine Baueinheit (2) ausgebildet sind und daß die genannte Einrichtung (4,28) mit den Leitschaufeln (48) in einem Verlängerungsstück (24) des Zufuhrkanals (6) als eine weitere Baueinheit (4) ausgeführt ist, die an der einen Baueinheit (2) lösbar befestigt ist.