DE3718154A1 - Sprueheinheit mit einem rotationsspruehorgan - Google Patents
Sprueheinheit mit einem rotationsspruehorganInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sprüheinheit mit einem
Rotationssprühorgan, einem dieses antreibenden Motor, und
einem Hochspannungserzeuger zur Erzeugung einer,
Beschichtungsmaterial elektrisch aufladenden, Hochspannung,
die zusammen eine Baueinheit bilden.
Eine Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan, welches
von einem durch Druckluft angetriebenen Gasturbinenmotor
(Luftmotor) angetrieben wird, ist aus der US-PS 32 81 076
bekannt. Das Rotationssprühorgan kann die Form einer
Glocke, Tasse, Scheibe oder dgl. haben. Zur
elektrostatischen Aufladung des von ihr versprühten
Beschichtungsmaterials ist sie an eine Hochspannungsquelle
angeschlossen. Die Hochspannungsquelle bildet jedoch mit
der Sprüheinheit keine Baueinheit, sondern ist extern von
ihr getrennt angeordnet. Eine Beschichtungsanlage enthält
normalerweise mehrere Sprüheinheiten, die alle an diese
gleiche Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Dies hat
den Nachteil, daß die Hochspannungsquelle sehr groß und
leistungsfähig sein muß, daß die Sprüheinheiten nicht
einzeln steuerbar sind, und daß die elektrischen
Verbindungen von der zentralen Hochspannungsquelle zu den
Sprüheinheiten teuere Hochspannungskabel sein müssen.
Der Erfinder hat auch bereits vorgeschlagen, jeder
Sprüheinheit eine eigene Hochspannungsquelle zuzuordnen. ln
der Praxis wurde jedoch diese Zuordnung noch nicht
durchgeführt.
Bei Sprüheinheiten, welche kein Rotationssprühorgan haben,
sondern das Beschichtungsmaterial über eine Düse
zerstäuben, ist es seit längerer Zeit bekannt, den
Hochspannungserzeuger in die Sprüheinheit zu integrieren.
Dadurch können die Hochspannungen dieser Sprüheinheiten
einzeln gesteuert werden und die elektrische Zuleitung
braucht keine Hochspannungsisolation aufzuweisen, so daß
sie wesentlich billiger als ein Hochspannungskabel ist.
Eine solche Sprüheinheit mit einer Sprühdüse ist aus der
DE-PS 20 65 699 bekannt. Sie beschreibt auch die
Konstruktion von Hochspannungserzeugern. Demgemäß besteht
ein Hochspannungserzeuger mindestens aus einer
Spannungsvervielfacherschaltung, welche eine aus
Kondensatoren und Gleichrichtern gebildete
Kaskadenschaltung oder eine Spannungsteilerschaltung mit
ohmschen Widerständen sein kann. Sie transformiert eine
niedrige Wechselspannung von beispielsweise 4000 V auf
beispielsweise 140 000 V. In vielen Fällen besteht der
Hochspannungserzeuger zusätzlich aus einem Transformator,
welcher eine noch niedrigere Wechselspannung von
beispielsweise 10 V auf die genannten 4000 V transformiert.
Dadurch kann ein noch dünneres und billigeres elektrisches
Zuleitungskabel verwendet werden. Außerdem gibt es Fälle,
bei denen der Hochspannungserzeuger einen Gleichstrom-
Wechselstrom-Umformer, normalerweise ein Oszillator,
enthält, welcher aus einer Gleichspannung die genannten
10 V Wechselspannung erzeugt, so daß die Zuleitung ein
einfaches Gleichstromkabel sein kann. Diese Möglichkeiten
der Konstruktion eines Hochspannungserzeugers können auch
bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Da diese
Möglichkeiten aus der genannten DE-PS 20 65 699 bereits
bekannt sind, werden sie hier nicht nochmals im einzelnen
beschrieben, sondern dieser Stand der Technik gilt als Teil
der Offenbarung vorliegender Erfindung. Die DE-PS 20 65 699
entspricht der US-PS 36 08 823.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei
einer Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan einen
Hochspannungserzeuger vorzusehen, der mit der Sprüheinheit
eine Baueinheit in der Weise bildet, daß sich folgende
Vorteile ergeben: Eine räumlich kleine Baueinheit, welche
insbesondere eine im Durchmesser kleine, längliche Form
hat; der Hochspannungserzeuger nicht verschmutzen kann,
insbesondere auch nicht durch Partikel von versprühtem
Beschichtungsmaterial; die Strömungsmittelleitungen für
Beschichtungsmaterial, Lösungsmittel und Luft zur Reinigung
und gegebenenfalls Luft für andere Zwecke durch die
Sprüheinheit in axialer Richtung bis zum
Rotationssprühorgan hindurchgeführt sind, derart, daß sie
ebenfalls nicht verschmutzen können und derart, daß sie
auch mechanisch geschützt in der Baueinheit untergebracht
sind; die Sprüheinheit insgesamt konstruktiv einfach
gestaltet ist; Einzelteile zugänglich sind; bei Verwendung
von mehreren Sprüheinheiten jede Sprüheinheit elektrisch
getrennt ansteuerbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die
kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung
beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung als Beispiel zeigt.
Die in der Zeichnung dargestellte Sprüheinheit nach der
Erfindung enthält ein als Träger dienendes Rohr 2, an
dessen einem Ende 4 ein durch Druckluft angetriebener
Druckluftmotor axial angeordnet und befestigt ist. Der
Druckluftmotor hat in bekannter Weise ein Turbinenrad,
welches von Druckluft angetrieben wird. Der Druckluftmotor
6 treibt ein axial zu ihm angeordnetes Rotationssprühorgan
8 an. Dieses kann die Form einer Glocke, einer Tasse, einer
Scheibe oder dgl. haben. Das Rotationssprühorgan 8 ist in
einem Strömungsmittel-Anschlußstück 10 drehbar gelagert.
Das Strömungsmittel-Anschlußstück ist mit mindestens einer
Leitung 12 für die Zufuhr von flüssigem
Beschichtungsmaterial, insbesondere Farbe oder Lack, mit
mindestens einer Leitung 14 für Lösungsmittel, mit
mindestens einer Leitung 16 zur Zufuhr von Luft zur
Reinigung, jeweils zum Rotationssprühorgan 8, und mit
mindestens einer Leitung 18 zur Zufuhr von Luft versehen,
welche beim Austreten aus dem Strömungsmittel-Anschlußstück
10 einen im Querschnitt ringförmigen Luftvorhang 20 bildet.
Der Luftvorhang 20 dient zur Begrenzung und Formung des
Sprühstrahles des vom Rotationssprühorgan 8 zerstäubten
Beschichtungsmaterials.
Der Druckluftmotor 6 ist mit einer Druckgasleitung 22
versehen, durch deren Druckluft der Druckluftmotor 6
angetrieben wird. Die Druckluft strömt von der Leitung 22
durch den Druckluftmotor 6 und dann über Leitungen 24
wieder aus dem Druckluftmotor 6 heraus.
Um das Rohr 2 sind, unmittelbar vor seinem Ende 4, zwei
Hochspannungserzeuger 30 und 32 angeordnet. Hochspannungs
erzeuger dieser Art erzeugen Spannungen bis über 140 000 V.
Die Ausgänge 34 der beiden Hochspannungserzeuger 30, 32
sind über Leitungen 36 elektrisch mit dem Rotationssprüh
organ 8 verbunden, so daß dieses mit der Spannung von
beispielsweise 140 000 V geladen wird. Je nach der
elektrischen Leitfähigkeit oder Menge je Zeiteinheit des zu
beschichtenden Beschichtungsmaterials und der geometrischen
Form des zu beschichtenden Gegenstandes wird eine kleinere
oder größere Spannung und/oder Stromstärke benötigt. In
Abhängigkeit hiervon kann ein einziger Hochspannungs
erzeuger 30 ausreichen, oder es können zwei oder mehr
Hochspannungserzeuger 30, 32 wahlweise seriell oder
parallel zueinander geschaltet werden. Um das Rohr 2 herum
ist ausreichend Raum für mehrere Hochspannungserzeuger 30,
32. Die Hochspannungserzeuger bestehen bei diesem
Ausführungsbeispiel jeweils aus einem Transformator 38 und
einer nachgeschalteten Spannungsvervielfacherschaltung 40.
An den Eingängen 42 ist über ein Niederspannungskabel 44
jeweils eine niedrige Wechselspannung von beispielsweise
10 V, 16 kHz. Diese Spannung wird vom Transformator 38
jeweils auf eine etwas höhere Spannung transformiert,
beipsielsweise auf 4000 V. Diese transformierte Spannung
wird dann von der Spannungsvervielfacherschaltung 40 auf
die gewünschte Hochspannung zwischen ungefähr 30 000 V und
140 000 V hochtransformiert und gleichzeitig in eine
Gleichspannung umgewandelt. Die Spannungsvervielfacher
schaltung 40 besteht aus einer Kaskadenschaltung aus
Kondensatoren und Gleichrichtern.
In abgewandelter Ausführung ist es auch möglich, daß die
Spannungsvervielfacherschaltung auch einen Gleichstrom
Wechselstrom-Umwandler, vorzugsweise eine Oszillator
schaltung, enthält. In diesem Falle kann über die
Niederspannungsleitungen 44 eine niedrige Gleichspannung
von beispielsweise 10 V zugeführt werden, die zunächst vom
Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandler in eine
Wechselspannung von 10 V umgewandelt wird, bevor sie dann
von dem Transformator 38 auf eine höhere Spannung
transformiert wird, die ihrerseits beispielsweise 4000 V
Wechselspannung ist und die Eingangsspannung für die
Spannungsvervielfacherschaltung 40 darstellt. Da die für das
Rotationssprühorgan 8 erforderliche Hochspannung eine
Gleichspannung ist, kann es auch zweckmäßig sein, eine am
Eingang 42 vorhandene Gleichspannung durch eine
Spannungsvervielfacherschaltung stufenweise
hochzutransformieren, welche aus einer Vielzahl von
ohmschen Spannungsteilern besteht. Beiden Arten von
Spannungsvervielfacherschaltungen 40 ist gemeinsam, daß die
Spannung in mehreren Stufen erhöht wird.
Hochspannungserzeuger dieser Art sind aus der DE-PS
20 65 699 und der im wesentlichen gleichlautenden US-PS
36 08 823 bekannt. Ein Rotationssprühorgan und ein
Druckluftmotor dazu sind aus der US-PS 32 81 076 bekannt.
Deshalb werden hier nicht weitere Einzelheiten
beschrieben.
Ein im wesentlichen zylindrischer Schutzmantel 50 umgibt
den Endabschnitt 52 mit dem Ende 4 des rohrförmigen Trägers
2 koaxial mit radialem Abstand und bildet in seinem Inneren
eine Gasüberdruckkammer 54. Der Schutzmantel 50 erstreckt
sich vom Eingang 42 der Transformatoren axial bis zum
Strömungsmittel-Anschlußstück 10, wobei der dem
Strömungsmittel-Anschlußstück 10 zugewandte Endabschnitt 56
des Schutzmantels 50 kegelstumpfförmig verengt ist und an
seinem verengten Ende 58 eine Öffnung 60 aufweist, durch
welche sich das Strömungsmittel-Anschlußstück 10 erstreckt.
Der Öffnungsrand 62 der Öffnung 60 bildet zusammen mit dem
Strömungsmittelanschlußstück 10 einen Ringspalt 63, über
welchen aus der Gasüberdruckkammer 54 Luft 64 entweichen
kann. Der Öffnungsrand 62 bildet somit zusammen mit dem
Strömungsmittel-Anschlußstück 10 eine Dichtung. Außerdem
wird durch die über den Ringspalt 63 austretende Luft 64
verhindert, daß versprühte Partikel von
Beschichtungsmaterial von der Vorderseite des
Rotationssprühorgans 8 nach hinten auf den Schutzmantel 50
gelangen. In der Gasüberdruckkammer 54, welche durch den
Schutzmantel 50 gebildet ist, sind die
Hochspannungserzeuger 30, 32, deren elektrische
Ausgangsleitungen 36, der Druckluftmotor 6 und dessen Zu-
und Ableitungen 22, 24, der rückwärtige Abschnitt des
Strömungsmittelanschlußstückes 10 und dessen Leitungen 12,
14, 16 und 18 untergebracht. Die Hochspannungserzeuger 30
und 32 befinden sich im Zwischenraum zwischen dem
rohrförmigen Träger 2 und dem Schutzmantel 50 in
Umfangsrichtung nebeneinander. Sie werden von Flanschen 66
und 68 gehalten, mit welchen auch der Schutzmantel 50 am
Träger 2 befestigt ist. Der Druckluftmotor 6 befindet sich
räumlich zwischen den Hochspannungserzeugern 30, 32 und dem
Rotationssprühorgan 8, wobei der Druckluftmotor 6 und das
Rotationssprühorgan 8 axial stirnseitig am Träger 2
angebracht sind. Dadurch wird eine sehr kleine Baueinheit
geschaffen, welche auch dann nicht größer ist, wenn
anstelle eines einzigen oder anstelle von zwei eine
Vielzahl von Hochspannungserzeugern 30, 32 um den Umfang
des Trägers 2 herum innerhalb des Schutzmantels 50
angeordnet werden.
Das rückwärtige Ende 70 des Schutzmantels 50 ist offen und
bildet einen Auslaß, über welchen Luft aus der
Gasüberdruckkammer 54 entweichen kann, zusätzlich zu dem
Ringspalt 63 am vorderen Ende 58, welcher ebenfalls einen
Auslaß bildet, über welchen Luft in der genannten Weise in
die Atmosphäre entweichen kann. Die Luft strömt auf ihrem
Weg zum hinteren Auslaß 70 an den Hochspannungserzeugern
30, 32 vorbei und kühlt diese. Außerdem kühlt die in der
Gasüberdruckkammer 54 über den Druckluftmotor 6 und das
Strömungmittelanschlußstück 10 zum Ringspalt 63 strömende
Luft diese beiden Teile und die darin untergebrachten Lager
des Druckluftmotors 6 und des Rotationssprühorgangs 8.
In die Gasüberdruckkammer 54 kann über eine getrennte
Leitung Luft zugeführt werden. Bei der in der Zeichnung
dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird jedoch die
Abluft des Druckluftmotors 6 in die Gasüberdruckkammer 54
geleitet, indem die Abluftleitungen 24 des Druckluftmotors
6 in die Gasüberdruckkammer 54 münden und dadurch
Gaseinlässe für diese Gasüberdruckkammer bilden.
Die Verwendung eines Rohres als Träger 2 hat den Vorteil,
daß die Strömungsmittelleitungen und auch die elektrischen
Leitungen durch den Rohrkanal 72 hindurchgeführt werden
können, zu welchem Zwecke in der Zeichnung im Rohr
gebildete Bohrungen 74 dargestellt sind. Dadurch brauchen
diese Strömungsmittelleitungen und elektrischen Leitungen
keinen zusätzlichen Raum zwischen den anderen Elementen,
und sie können auch außerhalb des Schutzmantels 50, soweit
sie im Rohr 2 verlaufen, nicht verschmutzen. Weitere
Ausführungsformen der Erfindung können darin bestehen, daß
nur ein einziger Hochspannungserzeuger 30 oder 32
vorgesehen ist. Ferner kann anstelle eines Druckluftmotors
6 ein Elektromotor verwendet werden, falls mit diesem die
erforderliche hohe Drehzahl erreicht werden kann. Heute
werden Rotationssprühorgane 8 bereits mit Drehzahlen bis
über 40 000 Umdrehungen pro Minute angetrieben.
Claims (10)
1. Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan (8), einem
dieses antreibenden Motor (6), und einem
Hochspannungserzeuger (30, 32) zur Erzeugung einer,
Beschichtungsmaterial elektrisch aufladenden,
Hochspannung, die zusammen eine Baueinheit bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hochspannungserzeuger (30, 32) in einer
Gasüberdruckkammer (54) angeordnet ist, und daß
mindestens ein Einlaß (24) zum Einbringen von Luft in
die Gasüberdruckkammer (54) vorgesehen ist, um aus
dieser entweichende Luft zu ersetzen.
2. Sprüheinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasüberdruckkammer (54) durch einen
Schutzmantel (50) gebildet ist, der mindestens eine
Öffnung (63) aufweist, durch welche sich ein zwischen
dem Hochspannungserzeuger (30, 32) und dem
Rotationssprühorgang (8) angeordnetes Bauelement (10)
erstreckt, und daß der Rand (62) der Öffnung (60)
zusammen mit diesem Bauelement eine Dichtung bildet.
3. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch der Motor (6) in der Gasüberdruckkammer (54)
angeordnet ist.
4. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Motor (6) ein Druckluftmotor ist, und daß
mindestens ein Teil von dessen Abluft über mindestens
einen Einlaß (24) in die Gasüberdruckkammer (54)
geführt ist, und daß die Gasüberdruckkammer mindestens
einen Auslaß (63, 70) zum Entweichen von Luft in die
Atmosphäre aufweist.
5. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Motor (6) zwischen dem Rotationssprühorgan (8)
und dem Hochspannungserzeuger (30, 32) angeordnet ist.
6. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rotationssprühorgan (8) und der Motor (6)
axial hintereinander und axial zu einem rohrförmigen
Träger an dessen einem Ende (4) angeordnet sind, und
daß der Hochspannungserzeuger (30, 32) am Außenumfang
des Trägers (2) angeordnet ist.
7. Sprüheinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Hochspannungserzeuger (30, 32) um
den Träger herum nebeneinander angeordnet sind, und
daß diese Hochspannungserzeuger wahlweise seriell oder
parallel zueinander schaltbar sind.
8. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der, in der Gasüberdruckkammer (54)
untergebrachte, Hochspannungserzeuger (30, 32)
mindestens aus einem Transformator (38) und einer
Spannungsvervielfacherschaltung (40) besteht.
9. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung gasdurchlässig ist, indem zwischen
dem Rand (62) der Öffnung (60) und dem Bauelement (10)
ein Ringspalt (63) gebildet ist, über welchen Luft aus
der Gasüberdruckkammer (54) in die Atmosphäre
entweichen kann.
10. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauelement (10) ein zwischen dem Motor (6) und
dem Rotationssprühorgan (8) angeordnetes
Strömungsmittel-Anschlußstück zur Zufuhr von
Beschichtungsmaterial zum Rotationssprühorgan (8) ist.
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