EP0245849B1 - Zerstäuber zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an atomizer according to the preamble of claim 1.
- Known rotary atomizers e.g. serve for electrostatic coating of vehicle bodies, are contaminated in operation by the sprayed coating material.
- the bell-plate jacket, the area of the drive shaft between the spray bell and the front housing part containing the shaft bearing, and the outer surfaces of this housing part itself are particularly at risk.
- the undesired precipitation is not only lost for the object to be coated, but can in part be released during operation and only later hike to the object, which then eg becomes significantly dirty when changing colors.
- the known atomizers therefore have to be cleaned frequently and regularly in a relatively laborious and time-consuming manner, which means long periods of non-operation and a corresponding impairment, especially of the large-scale coating.
- the invention has for its object to provide an atomizer, the outer areas containing the drive and / or the storage of the spray head tend less to fogging by coating material than before and, if necessary, can be cleaned more easily.
- the rotating cover which can expediently be an extension of the bell plate or the like via the front housing end, could in itself be cleaned much more easily than fixed housing surfaces, for example by spraying a solvent onto the cover. Surprisingly, it has been shown that there is almost no self-contamination of the rotating parts (cover and spray head). This may be due to the air currents generated by the rotation.
- a rotary atomizer is known per se, the rotating spray head of which has an axially projecting cylindrical projection at its end facing away from the object to be coated, which closely encloses and also rotates around a cylindrical projection of the housing part containing the bearing (EP-A 0120648).
- the purpose of this construction is to seal an ink chamber formed between the housing and the spray head to the outside.
- the sprayed-off paint particles are charged by a bell electrode located inside the spray head and an additional electrode arranged outside with a small radial distance, which is surrounded by a further outer electrode serving to repel the paint particles.
- the cylindrical housing attachment surrounded by the spray head attachment does not lie in an area in which there is a particular risk of contamination from the sprayed coating material.
- This exemplary embodiment is an atomizer device which is particularly suitable for coating vehicle bodies with so-called water-based paints and has a rotary atomizer whose spray head 2, which is provided with a bell cup 3, can be mounted on a hollow shaft construction 4 containing a paint supply line, which is known in the front part 5 the housing of the atomizer is mounted.
- the spray head 2 is grounded during operation, so it is at the same potential as the body to be coated.
- a plurality of outer electrodes 6 are used, which are inserted at their rear end into an annular body 7 of insulating material surrounding the atomizer housing at a distance, in which an electrical conductor 8, which connects the electrodes to one another and is connected to a high-voltage line, against them the face of the ring body facing the body is arranged isolated.
- the arrangement and the mutual spacing of the electrodes are selected so that no significant deposit of coating material occurs on the end face of the ring body 7 during operation.
- the electrodes can be expediently arranged in pins 9 made of insulating material and projecting axially from the end face of the ring body 7.
- outer electrodes distributed radially around the spray head could also be used be provided, which are each arranged on their own radially projecting holders from the housing, as is known from DE-A 34 29 075.
- the invention is also suitable for spray devices in which the spray head itself is placed at high voltage potential.
- a rotating cover 10 is provided for the front part 5 of the atomizer housing, the outer surfaces of which, including the end face, lie in an area where there is a risk of contamination from the coating material sprayed from the bell cup 3.
- the generally cup-shaped cover 10 can consist of metal, sits coaxially on the shaft construction 4 with a central opening of its bottom part 11 and is connected to it by e.g. two axial drive pins 12 connected in a rotationally secured manner.
- the pins 12 of the cover 10 can easily be inserted into axial bores in a corresponding end face of the shaft construction 4 without tools.
- the cover 10 is then fastened in a nut-like manner by means of a thread on the bell plate 3 screwed onto the shaft construction 4.
- the cover could also be integrally formed on the bell plate. Due to the described construction of the cover 10 and the bell plate 3 as two separate components, these may be Much easier to assemble on the drive shaft than a one-piece component (because you can hold the shaft with the cover when screwing on the bell cup).
- the generally sleeve-shaped part 14 of the cover 10 concentrically surrounds the cylindrical with a certain play Outer surface of the housing part 5 and extends to a radially projecting housing part 20, the end face facing the spray head contains an annular slot 21 into which the annular rear edge of the sleeve-shaped cover part 14 engages all around.
- This arrangement which forms a type of labyrinth seal, prevents the penetration of coating material into the space between the cover 10 and the housing part 5, especially if compressed air is conducted into the slot 21.
- the bell plate 3 of the spray head 2 has, as shown, a sleeve-shaped outer wall 15, the outer surface of which is to be flush with the outer surface of the cover 10. Even better than with a cylindrical cover with a radially constant outer diameter, the deposition of coating material on the cover is avoided if its outer diameter is steadily smaller towards the rear, which is probably due to the corresponding changing peripheral speeds. The conical widening of the outer diameter continues forward on the outer wall 15 of the bell cup 3 up to the vicinity of the spraying edge 16.
- outlet openings 22 of the housing part 20 open. Air can escape through these openings, which on the one hand can serve as guiding air for supporting and shaping the spray jets in the direction of the object to be coated. On the other hand, the air emerging at this point can also contribute to the support and stabilization of the pollution-preventing air flows on and around the rotating cover 10, or may even be required.
- At least one outlet opening for a liquid or gaseous cleaning agent for the cover opens at the rear end of the cover 10.
- This can be the aforementioned air outlet openings 22 or separate openings 23.
- a separate cleaning device (not shown) which can be moved along its outer surface can be arranged for cleaning the cover 10.
- the cover 10 could also be rotatably supported and driven separately from the spray bell.
- One possibility for driving the cover enclosing the housing part 5 would be, for example, air nozzles arranged at its rear end.
- the housing part enclosed by the rotating cover 10 is the part containing the bearings of the spray head 2.
- the axial length of the cover i.e. the length of the covered part of the housing is at least as large as half (maximum) outer diameter of the spray head 2.
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- Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bekannte Rotationszerstäuber , die z.B. zum elektrostatischen Beschichten von Fahrzeugkarossen dienen, werden im Betrieb durch das eigene abgesprühte Beschichtungsmaterial verschmutzt. Gefährdet sind insbesondere der Glockentellermantel, der Bereich der Antriebswelle zwischen der Sprühglocke und dem die Wellenlagerung enthaltenden vorderen Gehäuseteil und die Außenflächen dieses Gehäuseteils selbst. Der unerwünschte Niederschlag geht nicht nur für den zu beschichtenden Gegenstand verloren, sondern kann sich im Betrieb teilweise von selbst wieder lösen und erst später zu dem Gegenstand wandern, der dann z.B. bei einem Farbwechsel erheblich verschmutzt wird. Die bekannten Zerstäuber müssen deshalb häufig und regelmäßig in relativ mühsamer und zeitraubender Weise gereinigt werden, was lange Betriebszwangspausen und eine entsprechende Beeinträchtigung vor allem der Großserienbeschichtung bedeutet.
- Diese Eigenverschmutzung ist nicht nur bei den konventionellen Rotationszerstäubern festzustellen (vgl. EP-PS 0032391), in denen das die Farbpartikel aufladende elektrostatische Feld zwischen der auf Hochspannung liegenden Sprühglocke und der geerdeten Karosse od. dgl. erzeugt wird, sondern in noch stärkerem Maße auch bei Vorrichtungen mit geerdetem Sprühkopf und Außenelektroden zur Erzeugung des elektrischen Feldes, bei denen kein der Verschmutzungsgefahr entgegenwirkender Potentialgradient zwischen dem Sprühkopf und dem zu beschichtenden Gegenstand vorhanden ist (vgl. DE-A 34 29075). Die Vorrichtungen mit Außenelektroden haben den Vorteil, sich für umweltfreundliche Lackmaterialien mit weniger organischen Bestandteilen zu eignen, die relativ stark leitfähig sind. Das Eigenverschmutzungsproblem bei Vorrichtungen mit Außenelektroden war aber bisher ein wesentliches Hindernis für die Verwendung von umweltfreundlichen Lackmaterialien.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zerstäuber zu schaffen, dessen den Antrieb und/oder die Lagerung des Sprühkopfes enthaltende Außenbereiche weniger zum Beschlagen durch Beschichtungsmaterial neigen als bisher und, falls erforderlich, einfacher gereinigt werden können.
- Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Zerstäuber gelöst.
- Die rotierende Abdeckung , bei der es sich zweckmäßig um eine Verlängerung des Glockentellers od. dgl. über das vordere Gehäuseende handeln kann, könnte an sich wesentlich einfacher gereinigt werden als feststehende Gehäuseflächen, beispielsweise durch Aufsprühen eines Lösungsmittels auf die Abdeckung. Überraschend hat sich aber gezeigt, daß fast überhaupt keine Eigenverschmutzung der rotierenden Teile (Abdeckung und Sprühkopf) auftritt. Dies liegt möglicherweise an den aufgrund der Rotation erzeugten Luftströmungen.
- Es ist an sich schon ein Rotationszerstäuber bekannt, dessen rotierender Sprühkopf an seinem dem zu beschichtenden Gegenstand abgewandten Ende einen axial vorspringenden zylindrischen Ansatz hat, welcher einen ebenfalls zylindrischen Ansatz des die Lagerung enthaltenden Gehäuseteils eng umschließt und um diesen rotiert (EP-A 0120648). Der Zweck dieser Konstruktion besteht aber im Unterschied zur Erfindung darin, eine zwischen dem Gehäuse und dem Sprühkopf gebildete Farbkammer nach außen abzudichten. Die Aufladung der abgesprühten Farbpartikel erfolgt bei dem bekannten Rotationszerstäuber durch eine innerhalb des Sprühkopfes befindliche Glockenelektrode und eine mit geringem radialen Abstand außerhalb angeordnete Zusatzelektrode, die von einer weiteren, zur Abstoßung der Farbpartikel dienenden Außenelektrode umgeben ist. Bei dieser Anordnung liegt der von dem Sprühkopfansatz umgebene zylindrische Gehäuseansatz nicht in einem Bereich, bei dem eine besondere Gefahr der Verschmutzung durch das abgesprühte Beschichtungsmaterial besteht.
- An dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen mit einer rotierenden Abdeckung versehenen Sprühkopf; und
- Fig. 2
- eine schematische Gesamtansicht des Zerstäubers mit Außenelektroden.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine insbesondere für die Beschichtung von Fahrzeugkarossen mit sogenannten Wasserlacken geeignete Zerstäubervorrichtung mit einem Rotationszerstäuber , dessen mit einem Glockenteller 3 versehener Sprühkopf 2 auf einer eine Farbzuführleitung enthaltenden Hohlwellenkonstruktion 4 montiert sein kann, die in bekannter Weise im vorderen Teil 5 des Gehäuses des Zerstäubers gelagert ist. Der Sprühkopf 2 wird im Betrieb geerdet, liegt also auf demselben Potential wie die zu beschichtende Karosse. Zum Erzeugen des erforderlichen elektrostatischen Feldes dienen eine Vielzahl von Außenelektroden 6, die an ihrem hinteren Ende in einen das Zerstäubergehäuse mit Abstand umgebenden Ringkörper 7 aus Isoliermaterial eingesetzt sind, in welchem ein die Elektroden ringartig miteinander verbindender , an eine Hochspannungsleitung angeschlossener elektrischer Leiter 8 gegen die der Karosse zugewandte Stirnfläche des Ringkörpers isoliert angeordnet ist. Die Anordnung und der gegenseitige Abstand der Elektroden sind so gewählt, daß im Betrieb kein wesentlicher Niederschlag von Beschichtungsmaterial auf der Stirnfläche des Ringkörpers 7 erfolgt. Die Elektroden können zweckmässig in fingerartig axial von der Stirnseite des Ringkörpers 7 vorspringenden Zapfen 9 aus Isoliermaterial angeordnet sein.
- Statt der dargestellten Ringelektrodenanordnung , die genauer in der deutschen Patentanmeldung P 36 09 240.1 beschrieben ist, könnten auch radial um den Sprühkopf verteilte Außenelektroden vorgesehen sein, die jeweils an eigenen radial vom Gehäuse abstehenden Haltern angeordnet sind, wie dies aus der DE-A 34 29 075 bekannt ist. Die Erfindung eignet sich aber auch für Sprühvorrichtungen, bei denen der Sprühkopf selbst auf Hochspannungspotential gelegt wird.
- Gemäß der Erfindung ist eine rotierende Abdeckung 10 für den vorderen Teil 5 des Zerstäubergehäuses vorgesehen, dessen Außenflächen einschließlich der Stirnfläche in einem Bereich der Gefahr der Verschmutzung durch das vom Glockenteller 3 abgesprühte Beschichtungsmaterial liegt. Die darstellungsgemäß allgemein becherförmige Abdeckung 10 kann aus Metall bestehen, sitzt mit einer Mittelöffnung ihres Bodenteils 11 koaxial auf der Wellenkonstruktion 4 und ist mit dieser durch z.B. zwei axiale Mitnehmerstifte 12 verdrehungsgesichert verbunden. Die Stifte 12 der Abdeckung 10 können ohne Werkzeug einfach in axiale Bohrungen in einer entsprechenden Stirnfläche der Wellenkonstruktion 4 eingesetzt werden. Durch den als gesondertes Bauteil z.B. mutterartig mittels eines Gewindes auf die Wellenkonstruktion 4 geschraubten Glockenteller 3 wird die Abdeckung 10 dann befestigt.
- Stattdessen könnte die Abdeckung auch dem Glockenteller einstückig angeformt sein. Durch die beschriebene Konstruktion der Abdeckung 10 und des Glockentellers 3 als zwei getrennte Bauteile sind diese aber u.U. wesentlich einfacher an der Antriebswelle montierbar als ein einstückiges Bauteil (weil man beim Aufschrauben des Glockentellers die Welle mit der Abdeckung festhalten kann).
- Der allgemein hülsenförmige Teil 14 der Abdeckung 10 umschließt mit einem gewissen Spiel konzentrisch die zylindrische Außenfläche des Gehäuseteils 5 und reicht bis zu einem radial weiter vorspringenden Gehäuseteil 20, dessen dem Sprühkopf zugewandte Stirnfläche einen ringförmigen Schlitz 21 enthält, in den der ringförmige hintere Rand des hülsenförmigen Abdeckungsteils 14 umlaufend eingreift. Durch diese eine Art von Labyrinthdichtung bildende Anordnung wird das Eindringen von Beschichtungsmaterial in den Zwischenraum zwischen der Abdeckung 10 und dem Gehäuseteil 5 vermieden, vor allem, wenn man Druckluft in den Schlitz 21 leitet.
- Der Glockenteller 3 des Sprühkopfes 2 hat darstellungsgemäß eine hülsenförmige Außenwand 15, deren Außenfläche lückenlos mit der Außenfläche der Abdeckung 10 fluchten soll. Noch besser als durch eine zylindrische Abdeckung mit radial gleichbleibendem Außendurchmesser wird die Ablagerung von Beschichtungsmaterial auf der Abdeckung vermieden, wenn ihr Außendurchmesser darstellungsgemäß nach hinten stetig kleiner wird, was vermutlich an den sich entsprechend ändernden Umfangsgeschwindigkeiten liegt. Die konische Erweiterung des Außendurchmessers setzt sich nach vorne auf der Außenwand 15 des Glockentellers 3 bis in die Nähe der Absprühkante 16 fort.
- Radial außerhalb, aber in der Nähe der Außenfläche der Abdeckung 10 münden Austrittsöffnungen 22 des Gehäuseteils 20. Durch diese Öffnungen kann Luft austreten, die einerseits als Lenkluft zur Unterstützung und Formung der Sprühstrahlen in Richtung zum zu beschichtenden Gegenstand dienen kann. Andererseits kann die an dieser Stelle austretende Luft aber auch zur Unterstützung und Stabilisierung der die Verschmutzung verhindernden Luftströmungen an und um die rotierende Abdeckung 10 beitragen oder sogar erforderlich sein.
- Es kann auch zweckmässig sein, daß am hinteren Ende der Abdeckung 10 mindestens eine Austrittsöffnung für ein flüssiges oder gasförmiges Reinigungsmittel für die Abdeckung mündet. Hierbei kann es sich um die erwähnten Luftaustrittsöffnungen 22 oder um gesonderte Öffnungen 23 handeln. Ferner kann zum Reinigen der Abdeckung 10 eine längs ihrer Außenfläche bewegbare gesonderte Reinigungsvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet werden.
- U.U. ist es nicht notwendig, daß die Abdeckung 10 mit derselben relativ hohen Drehzahl rotiert wie die Sprühglocke. Statt der oben beschriebenen Ausführungsform könnte man in solchen Fällen die Abdeckung auch getrennt von der Sprühglocke drehbar lagern und antreiben. Eine Möglichkeit zum Antrieb der den Gehäuseteil 5 umschließenden Abdeckung wären beispielsweise an ihrem hinteren Ende angeordnete Luftdüsen.
- Da durch die ggf. mit dem Sprühkopf verbundene Abdeckung 10 die Lager der Wellenkonstruktion 4 etwas stärker belastet werden als bisher, kann eine besondere Kühlung der Lager, vorzugsweise durch Druckluft erforderlich sein.
- Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem von der rotierenden Abdeckung 10 umschlossenen Gehäuseteil um den die Lager des Sprühkopfes 2 enthaltenden Teil. Es kann aber in anderen Fällen auch zweckmäßig sein, andere Gehäuseteile erfindungsgemäß abzudecken, die in einem Bereich der Gefahr einer Verschmutzung durch das abgesprühte Beschichtungsmaterial liegen. In der Regel ist die axiale Länge der Abdeckung, d.h. die Länge des abgedeckten Teils des Gehäuses mindestens so groß wie der halbe (maximale) Außendurchmesser des Sprühkopfes 2.
Claims (16)
- Zerstäuber zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen, mit einem Sprühkopf (2), der drehbar an oder in einem Gehäuseteil (5) gelagert ist, dessen Außenfläche in einem Bereich der Gefahr einer Verschmutzung durch das abgesprühte Beschichtungsmaterial liegt,
insbesondere mit einem Sprühkopf (2), der im Betrieb auf demselben niedrigen Potential liegt wie der zu beschichtende Gegenstand, und radial außerhalb des Sprühkopfes (2) angeordneten Elektroden (6) zum Aufladen der abgesprühten Partikel,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine rotierende Abdeckung (10) für den in dem Verschmutzungsbereich liegenden Gehäuseteil (5) vorgesehen ist. - Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet,daß die rotierende Abdeckung (10) den die Lager des Sprühkopfes (2) enthaltenden Gehäuseteil (5) umschließt.
- Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet,daß die Abdeckung (10) fest mit dem Sprühkopf (2) verbunden ist.
- Zerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10) ein von dem Glockenteller (3) des Sprühkopfes (2) gesondertes Bauteil ist.
- Zerstäuber nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet,daß die Abdeckung (10) durch Mitnehmerstifte (12) oder auf andere Weise verdrehungsgesichert auf die Antriebswellenkonstruktion (4) des Sprühkopfes (2) aufgesetzt und durch den aufgeschraubten Glockenteller (3) befestigt ist.
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Abdeckung (10) in der vom zu beschichtenden Gegenstand abgewandten Richtung stetig kleiner wird.
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Abdeckung (10) und des Sprühkopfes (2) miteinander stetig verlaufen.
- Zerstäuber nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet,daß der Glockenteller (3) des Sprühkopfes (2) eine hülsenförmige Außenwand (15) hat, deren Außenfläche einen in Richtung zum zu beschichtenden Gegenstand konisch zunehmenden Durchmesser hat und lückenlos an die Außenfläche der Abdeckung (10) anschließt.
- Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet,daß die Abdeckung relativ zu dem Sprühkopf drehbar ist.
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am vom zu beschichtenden Gegenstand abgewandten Ende der Abdeckung (10) mindestens eine Luftaustrittsöffnung (22) mündet.
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am vom zu beschichtenden Gegenstand abgewandten Ende der Abdeckung (10) mindestens eine Austrittsöffnung (23) für ein flüssiges oder gasförmiges Reinigungsmittel mündet.
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10) mit dem vom zu beschichtenden Gegenstand abgewandten ringförmigen Ende ihres den Gehäuseteil (5) umschließenden hülsenförmigen Teils (14) in einer ringförmigen Ausnehmung (21) des Gehäuses umläuft.
- Zerstäuber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmige Ausnehmung (21) Druckluft geleitet wird.
- Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager der rotierenden Abdeckung (10) bzw. des Sprühkopfes durch Druckluft gekühlt werden.
- Zerstäber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Abdeckung (10) mindestens so groß ist wie der halbe Durchmesser des Sprühkopfes (2).
- Zerstäuber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Anordnung aus Abdeckung (10) und Sprühkopf (2) mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Sprühkopfes (2).
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