DE962590C - Device for the production of lacquer, colored or metal coatings using an electrostatic field - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175) (WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. APRIL 1957ISSUED APRIL 25, 1957

K 3941 IVc f 75 cK 3941 IVc f 75 c

(Ges. v. 15, 7.1951)(Ges. V. 15, 7.1951)

Die Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes ist bereits um die Jahrhundertwende bekanntgeworden (vgl. USA.-Patentschriften 692 631, 705 691 und 745 276). Als Flüssigkeit für eine derartige elektrostatische Zerstäubung ist damals eine Kollodiumlösung zur Herstellung von Spinnfasern vorgeschlagen worden. Dabei kann nach einem Ausführungsbeispiel eine sich drehende trompetenförmig gestaltete Austrittsöffnung für die Flüssigkeit an einem Pol der Hochspannung liegen und die Gegenelektrode zur Aufrechterhaltung des elektrostatischen Feldes an dem entgegengesetzten Pol der Hochspannung, so daß die Wirkung eintritt, daß die Flüssigkeit durch das gleiche Feld elektrostatisch zerstaubt wird, durch das die Niederschlagung der Flüssigkeitsteilchen auf der Gegenelektrode in Form von Fasern bewirkt wird. Etwa ein viertel Jahrhundert später ist die Anwendung der um diese Zeit in der industriellen Entstaubung eingeführten elektrostatischen Gasreinigung von Siemens für die Herstellung von Lacküberzügen empfohlen worden (deutsche Patentschriften 508305 und 571004), Bei diesen Vorschlägen wird das elektrostatische Feld nach dem Vorbild der elektrostatischen Niederschlagskammern von Sprühdrähten gebildet. Wenige Jahre später (1932) ist wieder ein amerikanischer Vorschlag bekanntgeworden, der dieThe atomization of liquids with the help of an electrostatic field is already around Became known at the turn of the century (see USA patents 692 631, 705 691 and 745 276). as Liquid for such an electrostatic atomization was then a collodion solution for Manufacture of staple fibers has been proposed. According to one embodiment a rotating, trumpet-shaped outlet opening for the liquid at one pole the high voltage and the counter electrode to maintain the electrostatic field at the opposite pole of the high voltage, so that the effect occurs that the liquid is electrostatically atomized by the same field by which the precipitation of the liquid particles is effected on the counter electrode in the form of fibers. About a quarter of a century later is the application of the electrostatic, introduced around this time in industrial dedusting Gas cleaning has been recommended by Siemens for the production of paint coatings (German patents 508305 and 571004), In these proposals, the electrostatic field is modeled on the electrostatic Precipitation chambers formed by spray wires. A few years later (1932) is again an American one Proposal has become known to the

Elektrolackierung durch Anlegen der Hochspannung an eine Zerstäubereinrichtung empfiehlt. Um die gleiche Zeit sind zahlreiche Vorschläge für die Anwendung der elektrostatischen Zerstäubung von Flüssigkeiten auf den verschiedensten Gebieten der Technik gemacht worden, insbesondere die elektrostatische Eindampfung und Eindickung von Flüssigkeiten bei der bekannten Krause-Verdampfung (Deutsche Patentschrift 414593), die elektrostatische Zerstäubung von Motortreibstoff (Deutsche Patentschrift 483 912) und die elektrostatische Zerstäubung von Flüssigkeiten für die Schädlingsbekämpfung mit Hilfe von pistolenartig ausgebildeten Spritzvorrichtungen, deren Düsenkopf zugleich den Ansatzpunkt für die bekannte Koronaentladung zur elektrischen Aufladung der Flüssigkeitsteilchen bildet und deshalb als Spitze ausgebildet ist (USA.-Patentschriften 1 958 406 und 2 302 289).
Die Erfindung betrifft eine solche Einrichtung zur Herstellung von Lack-, Färb- oder Metallüberzügen, bei der der Düsenkopf der Spritzpistole oder Zerstäubungsanordnung derart schlank und sich nach der Austrittsstelle verjüngend ausgebildet ist, daß er im elektrischen Sinne die Form einer Spitze hat, die als Ansatzpunkt einer die Aufladung des zerstäubten Spritzgutes bewirkenden Koronaentladung dient. Nach der Erfindung ist außer den beiden von dem Düsenkopf und dem zu spritzenden Gegenstand gebildeten Elektroden eine dritte Elektrode (Zwischenelektrode) vorgesehen, die auf einem zwischen den Potentialen der beiden anderen Elektroden liegenden Potential gehalten wird. Diese Zwischenelektrode nach der Erfindung bringt für das Elektrolaekieren usw. je nach ihrer Stellung verschiedenartige Vorteile mit sich. Bei der in Abb. 2 der Zeichnung gewählten Stellung der mit R bezeichneten Zwischenelektrode um die an dem Düsenkopf D auftretende Koronaentladung K herum wird außer dem zwischen der Düsenmündung der dem zu lackierenden Gegenstand A aufrechterhaltenen elektrostatischen Feld ein zweites elektrostatisches Feld zwischen der Elektrode R und dem Gegenstand A aufrechterhalten. Dieses zweite elektrostatische Feld umschließt konzentrisch das erstgenannte bekannte elektrostatische Feld und bewirkt dadurch eine noch schärfere Zusammenfassung (Lenkung) des zerstäubten, elektrisch aufgeladenen Sprühstrahles nach dem Gegenstand A hin. Für den Fall, daß insbesondere bei sperrigen zu lackierenden Gegenständen A die Entfernung zwischen dem Düsenkopf D und dem zu spritzenden Gegenstand A so groß gemacht werden muß, daß eine Koronaentladung am Düsenkopf nicht mehr eintritt, bewirkt die Anordnung der Zwischenelektrode eine Koronaentladung im wesentlichen zwischen dem Düsenkopf D und der Zwischenelektrode R, so daß die Entfernung des zu spritzenden Gegenstandes von dem Düsenkopf und der Zwischenelektrode praktisch keinen Einfluß mehr auf das Einsetzen der Koronaentladung hat.Electro-painting by applying high voltage to an atomizer is recommended. Around the same time, numerous proposals for the use of electrostatic atomization of liquids were made in the most diverse fields of technology, in particular the electrostatic evaporation and thickening of liquids in the well-known Krause evaporation (German patent 414593), the electrostatic atomization of motor fuel ( German patent specification 483 912) and the electrostatic atomization of liquids for pest control with the help of gun-like spraying devices, the nozzle head of which also forms the starting point for the known corona discharge for electrically charging the liquid particles and is therefore designed as a tip (U.S. Patents 1 958 406 and 2 302 289).
The invention relates to such a device for the production of paint, color or metal coatings, in which the nozzle head of the spray gun or atomizing arrangement is so slim and tapered towards the exit point that it has the shape of a tip in the electrical sense, which acts as a starting point a corona discharge causing the atomized spray material to be charged. According to the invention, in addition to the two electrodes formed by the nozzle head and the object to be sprayed, a third electrode (intermediate electrode) is provided, which is held at a potential lying between the potentials of the two other electrodes. This intermediate electrode according to the invention has various advantages for electrical painting etc. depending on its position. In the position selected in Fig. 2 of the drawing of the intermediate electrode labeled R around the corona discharge K occurring at the nozzle head D , in addition to the electrostatic field maintained between the nozzle mouth of the object A to be painted, a second electrostatic field between the electrode R and the Maintain item A. This second electrostatic field concentrically surrounds the first-mentioned known electrostatic field and thereby brings about an even sharper combination (steering) of the atomized, electrically charged spray jet towards the object A. In the event that, especially in the case of bulky objects A to be painted, the distance between the nozzle head D and the object A to be sprayed must be made so large that a corona discharge no longer occurs at the nozzle head, the arrangement of the intermediate electrode causes a corona discharge essentially between the Nozzle head D and the intermediate electrode R, so that the distance of the object to be sprayed from the nozzle head and the intermediate electrode practically no longer has any influence on the onset of the corona discharge.

Damit die Koronaentladung jederzeit zustande kommt, muß der Abstand zwischen dem Düsenkopf und der Zwischenelektrode nach der Erfindung festgelegt sein. Zu diesem Zweck wird die Zwischenelektrode mittels eines Isolators an der Spritzelektrode oder Zerstäubungsanordnung befestigt. In der Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. An dem mit D bezeichneten Düsenkopf der Spritzpistole ist mittels eines Isolators B eine ringförmige ausgebildete Zwischenelektrode R befestigt. Der Ionisationsbereich der an dem Düsenkopf einsetzenden Koronaentladung ist durch einen gestrichelt gezeichneten Kreis K angedeutet, der in Abb. 1 in vergrößertem Maßstab mit einem Querschnitt durch die Düse dargestellt ist. In beiden Abbildungen ist der durch das Ionisationsgebiet der Koronaentladung hindurchgehende, aus dem Düsenmund austretende zersprühte Strahl mit S bezeichnet. Der Düsenkopf liegt an Erdpotential, die Zwischenelektrode R ist dagegen durch die Leitung C über einen Widerstand R₁ an eine Spannungsquelle U₁ und der zu spritzende Gegenstand A mittels einer Leitung E über einen Widerstand R₂ an eine Spannungsquelle U₂ angeschlossen. Der Widerstand R₁ ist so groß bemessen, daß die Zwischenelektrode gefahrlos berührt werden und eine etwa stattfindende Funkenentladung den zersprühten Strahl nicht zünden kann, weil ein gegebenenfalls auftretender Entladungsfunke infolge des hohen Widerstandes zu energiearm sein würde, um die zersprühte Spritzflüssigkeit — falls sie überhaupt brennbar ist — zünden zu können. Der in der Spannungszuleitung zu dem zu spritzenden Gegenstand A liegende Widerstand R₂ hat die gleiche Aufgabe wie der Widerstand R₁. So that the corona discharge occurs at any time, the distance between the nozzle head and the intermediate electrode must be fixed according to the invention. For this purpose, the intermediate electrode is attached to the spray electrode or atomizing arrangement by means of an insulator. In Fig. 2, an embodiment of the invention is shown schematically. An annular intermediate electrode R is attached to the nozzle head of the spray gun labeled D by means of an insulator B. The ionization area of the corona discharge starting at the nozzle head is indicated by a dashed circle K , which is shown in Fig. 1 on an enlarged scale with a cross section through the nozzle. In both figures, the atomized jet which passes through the ionization area of the corona discharge and emerges from the nozzle mouth is denoted by S. The nozzle head is connected to earth potential, whereas the intermediate electrode R is connected to a voltage source U ₁ via the line C via a resistor R ₁ and the object A to be sprayed to a voltage source U ₂ via a line E via a resistor R ₂ . The resistance R ₁ is dimensioned so large that the intermediate electrode can be touched without risk and any spark discharge that may take place cannot ignite the atomized jet, because a discharge spark that might occur would be too low in energy as a result of the high resistance to remove the atomized spray liquid - if it is flammable at all is - to be able to ignite. Resistor R ₂ in the voltage supply line to object A to be sprayed has the same task as resistor R ₁ .

Man kann den Düsenkopf (statt wie in Abb. 2 an Erde) auch an Hochspannung legen und alsdann den zu spritzenden Gegenstand A an Erde; die Zwischenelektrode müßte auch in diesem Falle ein Potential erhalten, das zwischen dem Potential des Düsenkopfes und dem Erdpotential des zu spritzenden Gegenstandes liegt.The nozzle head can also be connected to high voltage (instead of to earth as in Fig. 2) and then the object A to be sprayed to earth; In this case too, the intermediate electrode would have to have a potential which lies between the potential of the nozzle head and the earth potential of the object to be sprayed.

Eine konstruktiv besonders günstige Anordnung ergibt sich aber, wenn man die Zwischenelektrode erdet und sowohl den Düsenkopf als auch den zu spritzenden Gegenstand an von Erde abweichende Potentiale legt. Dann kann man nämlich die Zwischenelektrode gleichzeitig als den Düsenkopf umhüllenden geerdeten Mantel ausbilden. Die Einrichtung ist dann also vollständig berührungssicher, da beim Berühren der von der Zwischenelektrode gebildeten geerdeten Hülle auch nicht einmal ein energiearmer Funke auftreten kann. Der 1x5 Düsenkopf würde beispielsweise ein Potential von —10 kV gegen Erde und der zu spritzende Gegenstand ein Potential von + 40 kV gegen Erde erhalten. In die Spannungszuleitung zum Düsenkopf wird dann zweckmäßig ein Schutzwiderstand geschaltet. A particularly favorable arrangement in terms of construction results, however, if the intermediate electrode is used earths and both the nozzle head and the object to be sprayed to other than earth Lays potential. The intermediate electrode can then be used as the nozzle head at the same time Form an enveloping earthed sheath. The device is then completely safe to touch, neither when touching the earthed shell formed by the intermediate electrode once a low-energy spark can occur. The 1x5 nozzle head, for example, would have a potential of -10 kV to earth and the object to be sprayed has a potential of + 40 kV to earth. A protective resistor is then expediently connected in the voltage supply line to the nozzle head.

Die in Abb. 1 im Querschnitt dargestellte Ausbildung des Düsenkopfes der Spritzpistole ist an sich bekannt und besteht aus der von dem Mantel L umgebenden Farbdüse F, die die Farbnadel JV enthält. Die mit M bezeichnete Düsenmündung istThe configuration of the nozzle head of the spray gun shown in cross section in Fig. 1 is known per se and consists of the paint nozzle F which is surrounded by the jacket L and which contains the paint needle JV. The nozzle orifice marked M is

ebenfalls in an sich bekannter Weise derart schlank ausgebildet, daß sie im elektrischen Sinne eine Spitze bzw. den Ansatzpunkt für die Koronaentladung K bildet, die den austretenden Strahl S in dem mit Z bezeichneten Bereich ionisiert.also designed in a manner known per se so slim that it forms a tip or the starting point for the corona discharge K in the electrical sense, which ionizes the exiting beam S in the area denoted by Z.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Einrichtung zur Herstellung von Lack-, Färb- oder Metallüberzügen, bei der der Düsenkopf der Spritzpistole oder Zerstäubungsanordnung derart schlank und sich nach der Austrittsstelle verjüngend ausgebildet ist, daß er im elektrischen Sinne die Form einer Spitze hat, die als Ansatzpunkt einer die Aufladung des zerstäubten Spritzgutes bewirkenden Koronaentladung dient, dadurch gekennzeichnet, daß außer den beiden von dem Düsenkopf und dem zu spritzenden Gegenstand gebildeten Elektroden eine dritte Elektrode (Zwischenelektrode) vorgesehen ist, die auf einem zwischen den Potentialen der beiden anderen Elektroden liegenden Potential gehalten wird.1. Device for the production of lacquer, dye or metal coatings, in which the nozzle head the spray gun or atomizing arrangement is so slim and tapered towards the exit point that in the electrical sense it has the shape of a tip, which is the starting point of the charge the corona discharge causing the atomized spray material, characterized in that that in addition to the two electrodes formed by the nozzle head and the object to be sprayed, a third electrode (Intermediate electrode) is provided which is at one between the potentials of the two other electrodes lying potential is maintained. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode mittels eines Isolators an der Zerstäubungsanordnung befestigt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that that the intermediate electrode is attached to the sputtering arrangement by means of an insulator. 3· Einrichtung nach Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode über einen so hohen Widerstand mit der Stromquelle verbunden ist, daß die Zwischenelektrode gefahrlos berührt werden und eine etwa stattfindende Funkenentladung den zersprühten Strahl nicht zünden kann.3 device according to claims ι and 2, characterized in that the intermediate electrode has such a high resistance the power source is connected so that the intermediate electrode can be touched safely and a possible spark discharge cannot ignite the atomized jet. 4. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode als die Zerstäubungsanordnung umhüllender Mantel ausgebildet und an Erdpotential angeschlossen ist, während die Zerstäubungsanordnung und der zu spritzende Gegenstand an von Erde abweichende Potentiale gelegt sind, wobei zweckmäßig in der Spannungszuleitung zur Zerstäubungsanordnung ein Schutzwiderstand angeordnet ist.4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the intermediate electrode designed as a jacket enveloping the atomizing arrangement and at ground potential is connected, while the atomizing arrangement and the object to be sprayed at potentials other than earth are placed, it being useful in the voltage supply line to the atomizing arrangement a protective resistor is arranged. 5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf der Spritzpistole die von dem Mantel (L) umgebene Farbdüse (F) und die Farbnadel (N) enthält.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the nozzle head of the spray gun contains the paint nozzle (F) surrounded by the jacket (L) and the paint needle (N) . In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 414 593;
USA.-Patentschriften Nr. 1 855 869, 1 958 406, 2097233,2302289.Considered publications:
German Patent No. 414 593;
U.S. Patent Nos. 1,855,869, 1,958,406, 2097233,2302289. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 609 864 4.© 609 864 4.