EP4215281A1 - Powder spray nozzle for spraying coating powder, combination of electrode holder and powder spray nozzle, and spray applicator with powder spray nozzle - Google Patents

Powder spray nozzle for spraying coating powder, combination of electrode holder and powder spray nozzle, and spray applicator with powder spray nozzle Download PDF

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Publication number
EP4215281A1
EP4215281A1 EP22152324.4A EP22152324A EP4215281A1 EP 4215281 A1 EP4215281 A1 EP 4215281A1 EP 22152324 A EP22152324 A EP 22152324A EP 4215281 A1 EP4215281 A1 EP 4215281A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
spray nozzle
nozzle
powder spray
channel
Prior art date
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Pending
Application number
EP22152324.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eugen Loos
Thomas Donati
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wagner International AG
Original Assignee
Wagner International AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wagner International AG filed Critical Wagner International AG
Priority to EP22152324.4A priority Critical patent/EP4215281A1/en
Publication of EP4215281A1 publication Critical patent/EP4215281A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0533—Electrodes specially adapted therefor; Arrangements of electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/03—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying
    • B05B5/032—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying for spraying particulate materials

Definitions

  • the invention relates to a powder spray nozzle for spraying coating powder, a combination of electrode holder and powder spray nozzle, and a spray applicator with the powder spray nozzle.
  • the workpiece to be coated is covered with a layer of powder using a powder spray applicator.
  • the powder-coated workpiece is then heated until the powder melts and forms a closed layer. After the layer has cooled, it forms a closed protective layer that adheres firmly to the workpiece.
  • a powder spray applicator suitable for this has a powder-carrying line that opens out into a powder spray nozzle on the outlet side. The coating powder to be sprayed is sprayed through the powder spray nozzle.
  • spitting can occur during the powder spraying process. Spitters occur when powder accumulates to a certain size in the powder spray nozzle and then comes off as a lump. When such spits hit the workpiece to be coated, they cause Disturbances on the surface of the coating. The surface then no longer meets the quality requirements.
  • the spray coating device which is also referred to as a spray gun, has a barrel which is followed at the downstream end by an electrode holder and a nozzle body.
  • the electrode holder has a powder channel in which there is a bar with a high-voltage electrode.
  • the high voltage electrode protrudes from the downstream end of the ridge.
  • the web in turn protrudes into the nozzle body.
  • the coating powder flows through the barrel and the electrode holder and then above and below the web along through the nozzle body to the spray nozzle opening.
  • the nozzle body has a constant cross-section over its entire length up to the mouth.
  • One object of the invention is to specify a powder spray nozzle for spraying coating powder and a combination of electrode holder and powder spray nozzle with which an even more homogeneous powder spray cloud can be generated.
  • the powder spray cloud is also more symmetrically shaped and more stable. This allows an even more uniform coating of the workpiece to be achieved.
  • a consistent layer thickness can help reduce powder consumption.
  • the powder spray nozzle according to the invention for spraying coating powder has a nozzle powder channel and an orifice adjoining it with a nozzle opening, from which the powder can emerge from the powder spray nozzle.
  • the nozzle powder channel and the mouth are made in one piece.
  • the powder spray nozzle is connected to an electrode holder, which has an electrode holder powder channel and a holding web arranged therein for holding a high-voltage electrode.
  • the cross section of the electrode holder powder channel is divided into circular segments by the holding web, which together form a first cross-sectional area. Because of the retaining web projecting into it, the nozzle powder channel has an annular cross section with a second cross-sectional area. The first cross-sectional area and the second cross-sectional area are of the same size.
  • the holding web of the electrode holder has a downstream wedge which tapers in the downstream direction.
  • the end of the downstream wedge defines the location of the transition from the circular segments to the annular cross-section.
  • the nozzle powder channel has a conical section in which the transition from the circular segments to the annular cross section takes place.
  • the nozzle powder channel has a channel section which is arranged directly in front of the orifice and is shaped in such a way that it forms a diffuser. This creates an even more homogeneous powder cloud.
  • the diffuser widens with an opening angle that is in the range from 20° to 70°.
  • the opening angle is related to the longitudinal axis of the nozzle powder channel. This reduces the flow rate of the powder-air mixture in the nozzle and also makes the powder-air mixture even more homogeneous. The larger the opening angle, the easier it is for the flow to break off and the wider the flow of the powder-air mixture. However, this only applies within a certain range. From an opening angle of more than 70°, the flow of the powder-air mixture does not become even wider. Whether this critical angle is actually 70° also depends on the type and composition (grain size) of the powder.
  • the critical angle is smaller in the case of very coarse-grained powder.
  • the opening angle is greater than 80°, there may be a dead space in which powder can accumulate. Again, this value depends on the type and nature of the used powder off.
  • the nozzle is as short as possible, where short refers to the axial length of the nozzle. If the opening angle is in the range from 20° to 70°, the desired stall in the nozzle according to the invention occurs so well that the nozzle can be particularly short.
  • the powder spray nozzle according to the invention is made from an air-impermeable material.
  • the nozzle powder channel has a radius in the range of 0.5 mm to 2 mm where the diffuser merges into the mouth. This has the advantage that less powder is deposited in the diffuser and the mouth.
  • the upstream end of the nozzle opening is close to the largest diameter of the diffuser.
  • the upstream end of the nozzle opening has an opening width in the range from 3 mm to 4 mm.
  • the downstream end of the nozzle opening has an opening width in the range from 1 mm to 3 mm.
  • the opening width of the upstream nozzle opening (3 - 4 mm) and the downstream nozzle opening (1 - 3 mm) are designed in such a way that the powder distribution in the powder-air mixture is aligned homogeneously over the entire opening width of the nozzle.
  • Such a configuration of the opening widths prevents more powder from exiting at the lateral edges of the nozzle than in the middle.
  • the opposite effect in which more powder emerges in the middle of the nozzle than on the sides, leads to a punctiform cloud of powder, which should also be avoided.
  • the nozzle powder channel in the powder spray nozzle according to the invention advantageously tapers in the mouth at an angle which is in the range from 120° to 160°, preferably in the range from 130° to 150° and particularly preferably at 135°. Extensive tests have shown that an optimal powder cloud pattern is created at an angle of 135°. In addition, this angle has the advantage that no powder sticks to the inside wall of the muzzle and at the same time a stable powder cloud is achieved.
  • the powder spray nozzle according to the invention can be designed in such a way that, in the installed state, an electrode protruding from the electrode holder ends within the powder spray nozzle. As a result, the powder inside the nozzle becomes electrostatically charged.
  • a powder spray nozzle thus follows the principle of internal charging.
  • the arrangement of the electrode inside the powder spray nozzle leads to a particularly efficient electrostatic charging of the powder-air mixture compared to the arrangement of the electrodes outside powder spray nozzle. However, such an external charge cannot be ruled out.
  • a combination of electrode holder and powder spray nozzle which comprises the powder spray nozzle described above and in which the downstream wedge of the electrode holder tapers in the downstream direction in such a way that it fits into the conical section of the nozzle powder channel.
  • the downstream wedge can be shaped in such a way that it rests against the wall of the nozzle powder channel in the conical section of the nozzle powder channel.
  • the electrode holder and the powder spray nozzle are designed in such a way that the powder spray nozzle can be plugged onto the electrode holder.
  • a powder applicator for coating a workpiece with coating powder which has the powder spray nozzle described above.
  • FIG 1 shows a possible embodiment of the downstream section of a powder applicator 60 according to the invention in longitudinal section in the assembled state.
  • the powder applicator 60 can be, for example, a manually operable powder spray gun or an automatic spray gun.
  • the powder spray gun is also referred to as a spray gun or pistol for short.
  • the powder applicator 60 has a powder connection on the input side (not shown in the figures), via which it can be supplied with coating powder, which is also referred to below as powder for short.
  • the powder applicator 60 has an electrical connection (not shown in the figures) via which a high-frequency low voltage can be routed to the powder applicator.
  • a high-voltage generator is preferably arranged in the powder applicator, which generates a high voltage from the high-frequency low voltage. It can be provided that control and information signals are also routed from a control device, not shown in the figures, to the powder applicator via the electrical connection. In addition, control and information signals can also be transmitted from the powder applicator to the control unit.
  • the powder applicator 60 comprises an elongate housing 41 into which an electrode holder 5 can be plugged.
  • a powder spray nozzle 1 can in turn be plugged onto the electrode holder 5 .
  • the housing 41 is designed in such a way that a sleeve-shaped union nut 40 can be pushed over the housing and screwed to it.
  • the housing 41 has an external thread 41.1 at its downstream end and the union nut 40 has a corresponding internal thread.
  • the electrode holder 5 and the powder spray nozzle 1 are fixed by means of the union nut 40 when the union nut 40 is screwed onto the housing 41.
  • the union nut 40 tapers conically towards the downstream end.
  • annular web 40.1 which is arranged concentrically to a longitudinal axis LA.
  • a powder channel 30 is provided in the powder applicator 60, which opens into a powder channel 5.1 of the electrode holder 5 on the downstream side.
  • the powder channel 5.1 in turn opens into a powder channel 1.1 of the powder spray nozzle 1.
  • the powder spray nozzle 1 is also referred to below as a spray nozzle or, for short, as a nozzle.
  • the powder channels 30, 5.1 and 1.1 are preferably arranged concentrically to the longitudinal axis LA. At the downstream end of the powder channel 1.1 of the nozzle there is a nozzle opening 1.4.
  • the powder channel 30 can have a receptacle 30.1 at its downstream end, which is designed in such a way that the powder channel 30 can be plugged into the powder channel 5.1 of the electrode holder 5.
  • the Recording 30.1 can, for example, be designed as a sleeve with a depth stop on the inside of the sleeve.
  • a powder/air mixture flows through the powder channel 30 of the applicator, reaches the powder channel 1.1 of the powder spray nozzle 1 via the powder channel 5.1 of the electrode holder 5 and is finally sprayed as a powder cloud via the nozzle opening 1.4.
  • the electrode holder 5 is based on the Figures 2 , 3 and 7 to 11 explained further.
  • the electrode holder 5 has a holding web 5.3, which is arranged inside the powder channel 5.1 and attached to the wall of the powder channel 5.1. On its upstream side, the holding web 5.3 carries an upstream powder wedge 7 and on its downstream side it has an electrode channel 5.4. Inside the electrode channel 5.4 there is a high-voltage electrode 6, which is also referred to below as an electrode for short.
  • the geometry of the retaining bar 5.3 is optimized in such a way that the powder can flow through the powder channel 5.1 as unhindered as possible and sintering of the powder on the retaining bar 5.3 and the formation of powder lumps are avoided.
  • the retaining bar 5.3 is designed in such a way that the upstream powder wedge 7 or, in short, the wedge, can be placed on the retaining bar 5.3 and also removed again. In the embodiment shown, the wedge 7 is optimized with regard to wear.
  • the electrode holder powder channel 5.1 has a cross section A0 in the area upstream of the wedge 7. In FIG. 3, this is identified as an example on the x-axis as position x0.
  • the holding web 5.3 divides the cross section of the electrode holder powder channel 5.1 into two circle segments 8.1, 8.2 with the wedge 7.
  • the upstream end of the wedge 7 thus defines the location of the transition from the circular cross-sectional area A0 to the two circle segments 8.1 and 8.2.
  • One part of the powder P flowing through the powder channel 5.1 therefore passes through one circle segment 8.1 and the other part of the powder P passes through the other circle segment 8.2.
  • Both circle segments 8.1 and 8.2 together have a first cross-sectional area A1. In figure 3 this is marked as position x1, for example.
  • the electrode holder 5 can also have an outer ring 5.10 concentric to the longitudinal axis LA.
  • the outer ring 5.10 serves, among other things, to center the electrode holder 5 in the housing 41 and seals the interior space of the spray applicator 60 downstream.
  • the outer ring 5.10 has a stop, which is adjoined by an elastic O-ring 47 on its upstream side. The O-ring 47 and the stop form an axial seal.
  • the electrode holder 5 can have, on the upstream side, a shoulder 5.11 carrying a contact ring 46 made of a conductive material.
  • the contact ring 46 is one or more series-connected electrical resistors 43 with the Electrode 6 connected.
  • the resistors 43 and the electrode 6 are arranged in an electrode channel 5.4, which passes through the shoulder 5.11, the wall of the powder channel 5.1 and the retaining bar 5.3 and ends at the downstream end of the retaining bar 5.3, the electrode 6 protruding there from the electrode channel 5.4.
  • a high-voltage line running inside the spray applicator is routed to a contact pin 45 at the downstream end of the gun housing 41 .
  • the contact pin 45 is pressed onto the contact ring 46 of the electrode holder 5 by means of a spring 44. This ensures that the high voltage is securely applied to the contact ring 46 .
  • the orientation of the electrode holder 5 is irrelevant. The electrode holder 5 can therefore be rotated as desired about its longitudinal axis LA, while reliable and error-free electrical contacting is nevertheless guaranteed.
  • the powder P flowing past the electrode 6 is electrostatically charged.
  • the high voltage applied to the electrode is usually between 20 kV and 80 kV.
  • annular web 40.1 of the cap nut 40 protrudes into the groove 13 of the electrode holder 5.
  • the geometry of the ring Web 40.1 and the groove 13 are chosen so that there is a first air gap between the outer ring 5.10 and the annular web 40.1 and a second air gap between the inner ring 5.9 and the annular web 40.1.
  • the web 40.1 and the groove 13 are also selected in depth in such a way that there is an air gap. This creates a labyrinth for the high voltage between the high-voltage electrode 6 and the outside of the union nut 40, ie an extension of the distance or clearance.
  • the electrode holder 5 as shown in FIGS figures 2 and 11 as can be seen, on its downstream side there are two pins 5.7 extending parallel to the longitudinal axis LA. In the mounted state, the two pins 5.7 engage in the slots 1.7 of the spray nozzle 1. This ensures that the nozzle slot 1.4 of the spray nozzle 1 always has the same orientation in relation to the holding web 5.3 and the wedge 7. If the electrode holder 5 is rotated about the longitudinal axis LA, the spray nozzle 1 and the nozzle slot 1.4 consequently also rotate, so that the orientation of the nozzle slot 1.4 relative to the wedge 7 always remains the same. This has the advantage that--regardless of the orientation of the nozzle slot 1.4--the powder jet is of consistent quality and a reproducible powder jet is ensured.
  • the powder spray nozzle 1 has the nozzle powder channel 1.1 and an adjoining one on the inside Mouth 1.3 with a nozzle opening 1.4, from which the powder P can exit from the powder spray nozzle 1.
  • the nozzle powder channel 1.1 can have a receptacle 1.8 on its upstream side. This is intended to accommodate the powder channel 5.1 of the electrode holder 5.
  • the receptacle 1.8 preferably has a stop 1.81, which serves to define the insertion depth for the powder channel 5.1.
  • the receptacle 1.8 is preferably designed in such a way that the inside of the powder channel 5.1—when it is in the receptacle—forms a smooth transition with the inside of the powder channel 1.1. This is to ensure that the powder flowing through the powder channels 5.1 and 1.1 is not deposited at the transition point.
  • a conical section 1.5 connects downstream to the receptacle 1.8.
  • Section 1.5 has a first diameter D1 at its upstream end and a second diameter D2 at its downstream end.
  • a cylindrical section 1.9 with the diameter D2 adjoins the conical section 1.5 of the powder channel 1.1.
  • the powder channel widens with an opening angle ⁇ 1 up to a third diameter D3.
  • This section of the powder channel 1.1 forms a diffuser 1.2.
  • the diffuser 1.2 in turn is followed by the nozzle opening 1.3 and finally the nozzle opening 1.4, through which the powder can emerge from the nozzle 1.
  • the nozzle powder channel 1.1 can have a radius R in the range of 0.5 mm to 2 mm where the diffuser 1.2 merges into the mouth 1.3. This has the advantage that less or even no powder is deposited in the diffuser 1.2 and the mouth 1.3.
  • the transition area from the diffuser 1.2 to the mouth 1.3 a particularly high level of accuracy and a particularly precise (flowing) transition is required in order to be able to ensure the particularly high degree of homogeneity of the powder cloud. Therefore, at least the two sections of the nozzle powder channel 1.1, which form the diffuser 1.2 and the mouth 1.3, are made in one piece.
  • the nozzle 1 can be made of plastic, for example, preferably made of PTFE.
  • FIG 3 illustrates this.
  • the nozzle powder channel 1.1 has an annular cross-section 9 with a cross-sectional area A2, which is referred to below as the second cross-sectional area A2, due to the retaining web 5.3 protruding into it, which is round in this area. In figure 3 this is marked on the x-axis by the point x2, for example.
  • the first cross-sectional area A1 and the second cross-sectional area A2 of the powder channel are of the same size.
  • the cross-sectional area through which the powder passes is important.
  • the continuous change in the cross-sectional area of the holding web 5.3 is compensated for by the conical course of the powder channel in section 1.5.
  • the cross-sectional area available for the powder in the powder channel 1.1 remains constant. This has the advantage that the powder flow is even less influenced by the holding web 5.3.
  • the powder spray nozzle 1 is to have a conical section 1.5, it is advantageous to coordinate the conical section 1.5 and the downstream wedge 5.2 of the holding web 5.3.
  • the wedge 5.2 as in figure 11 shown, be trained.
  • the wedge 5.2 tapers in the downstream direction at an angle ⁇ 4.
  • the angle ⁇ 3 is preferably in the range from 1° to 25°. Basically, the angle ⁇ 3 results from an interaction of the diameters D1, D2 and the length L1. It is particularly advantageous to design the conical wall (area 1.5) of the powder channel 1.1 in such a way that it rests against the outer flanks of the wedge 5.2 in the assembled state (ie when the nozzle 1 is in the electrode holder 5).
  • the two angles ⁇ 3 and ⁇ 4 are preferably of equal size.
  • a gap between the wedge 5.2 and the inner wall of the conical section 1.5 of the nozzle and thus the deposit of powder is avoided in this way.
  • the holding web 5.3 is advantageously designed and arranged in the electrode holder 5 in such a way that the two circle segments 8.1 and 8.2 are of the same size.
  • the part of the holding web 5.3 that protrudes into the powder spray nozzle 1 is designed and arranged in such a way that the cross-sectional area A2 of the nozzle powder channel 1.1 forms a circular ring that is arranged concentrically to the longitudinal axis LA.
  • a diffuser 1.2 can be provided in the powder spray nozzle 1.
  • the diffuser 1.2 ensures that the flow rate of the powder-air mixture slows down.
  • the preferably angular transition from the cylindrical section 1.9 of the powder channel 1.1 to the diffuser 1.2 at the point x3 ensures a stall.
  • the powder-air mixture is fanned out and swirled.
  • the mouth 1.3 ensures that the powder-air mixture is bundled.
  • the opening angle ⁇ 1 in the diffuser 1.2 is advantageously in the range from 20° to 70°. In a preferred embodiment, the opening angle ⁇ 1 is in the range from 50° to 70°. It is optimal if the opening angle ⁇ 1 is 67.5°.
  • the nozzle powder channel 1.1 tapers in the mouth 1.3 with an angle ⁇ 2.
  • the angle ⁇ 2 which is also known as the muzzle angle, is - as in figure 4 shown - on the inside of the muzzle 1.3. It is preferably between 120° and 160°. It is even better if the angle ⁇ 2 is in the range from 130° to 150° and particularly preferably 135°. The closer the angle ⁇ 2 is to 135°, the more optimal the powder cloud is. In addition, this angle is the best way to prevent powder from caking on the inside of the mouth 1.3 and to create a stable cloud of powder at the same time.
  • the nozzle opening 1.4 can, for example, have an opening width of between 1 and 3 mm in the vicinity of the longitudinal axis LA and can preferably be 2 mm. At the upstream end 1.6, the opening width is between 3 and 4 mm, preferably 4 mm.
  • the nozzle slot 1.4 creates a flat spray jet.
  • the nozzle 1 is also referred to as a flat jet nozzle.
  • the diameter D2 11 mm
  • the diameter D3 13 mm.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

Die erfindungsgemässe Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver weist einen Düsen-Pulverkanal (1.1) und eine sich daran anschliessende Mündung (1.3) mit einer Mündungsöffnung (1.4) auf, aus der das Pulver aus der Pulversprühdüse (1) austreten kann. Der Düsen-Pulverkanal (1.1) und die Mündung (1.3) sind aus einem Stück hergestellt. Im montierten Zustand ist die Pulversprühdüse (1) mit einem Elektrodenhalter (5) verbunden, der einen Elektrodenhalter-Pulverkanal (5.1) und einen darin angeordneten Haltesteg (5.3) zum Halten einer Hochspannungselektrode (6) aufweist. Der Querschnitt des Elektrodenhalter-Pulverkanals (5.1) ist durch den Haltesteg (5.3) in Kreissegmente (8.1, 8.2) aufgeteilt, die zusammen eine erste Querschnittsfläche (A1) bilden. Der Düsen-Pulverkanal (1.1) weist aufgrund des in ihn hineinragenden Haltestegs (5.3) einen ringförmigen Querschnitt (9) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A2) auf. Die erste Querschnittsfläche (A1) und die zweite Querschnittsfläche (A2) sind gleich gross.The powder spray nozzle according to the invention for spraying coating powder has a nozzle powder channel (1.1) and a mouth (1.3) adjoining it with a mouth opening (1.4) from which the powder can emerge from the powder spray nozzle (1). The nozzle powder channel (1.1) and the mouth (1.3) are made in one piece. In the assembled state, the powder spray nozzle (1) is connected to an electrode holder (5) which has an electrode holder powder channel (5.1) and a holding web (5.3) arranged therein for holding a high-voltage electrode (6). The cross section of the electrode holder powder channel (5.1) is divided into circular segments (8.1, 8.2) by the holding web (5.3), which together form a first cross-sectional area (A1). The nozzle powder channel (1.1) has an annular cross-section (9) with a second cross-sectional area (A2) due to the retaining web (5.3) protruding into it. The first cross-sectional area (A1) and the second cross-sectional area (A2) are of the same size.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft eine Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver, eine Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse sowie einen Sprühapplikator mit der Pulversprühdüse.The invention relates to a powder spray nozzle for spraying coating powder, a combination of electrode holder and powder spray nozzle, and a spray applicator with the powder spray nozzle.

Bei der Pulverbeschichtung wird das zu beschichtende Werkstück mit Hilfe eines Pulversprühapplikators mit einer Pulverschicht überzogen. Anschliessend wird das mit Pulver beschichtete Werkstück erwärmt bis das Pulver schmilzt und eine geschlossene Schicht bildet. Nachdem die Schicht abgekühlt ist, bildet sie eine geschlossene, fest auf dem Werkstück haftende Schutzschicht. Ein dafür geeigneter Pulversprühapplikator weist eine pulverführende Leitung auf, die auslassseitig in eine Pulversprühdüse mündet. Das zu versprühende Beschichtungspulver wird durch die Pulversprühdüse versprüht.With powder coating, the workpiece to be coated is covered with a layer of powder using a powder spray applicator. The powder-coated workpiece is then heated until the powder melts and forms a closed layer. After the layer has cooled, it forms a closed protective layer that adheres firmly to the workpiece. A powder spray applicator suitable for this has a powder-carrying line that opens out into a powder spray nozzle on the outlet side. The coating powder to be sprayed is sprayed through the powder spray nozzle.

Insbesondere beim Beschichten mit Metallic-Pulvern, aber auch bei anderen speziellen Beschichtungspulvern kann es während des Pulversprühvorgangs zu sogenannten Spuckern kommen. Spucker entstehen, wenn sich Pulver in der Pulversprühdüse bis zu einer gewissen Grösse ansammelt und anschliessend als Klumpen ablöst. Wenn solche Spucker auf das zu beschichtende Werkstück treffen, verursachen sie Störungen an der Oberfläche der Beschichtung. Die Oberfläche entspricht dann nicht mehr den Qualitätsanforderungen.Especially when coating with metallic powders, but also with other special coating powders, so-called spitting can occur during the powder spraying process. Spitters occur when powder accumulates to a certain size in the powder spray nozzle and then comes off as a lump. When such spits hit the workpiece to be coated, they cause Disturbances on the surface of the coating. The surface then no longer meets the quality requirements.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik DE 299 24 481 U1 ist eine Sprühbeschichtungsvorrichtung für Beschichtungspulver bekannt. Die Sprühbeschichtungsvorrichtung, die auch als Sprühpistole bezeichnet wird, weist einen Lauf auf, an den sich am stromabwärtigen Ende ein Elektrodenhalter und ein Düsenkörper anschliessen. Der Elektrodenhalter weist einen Pulverkanal auf, in dem sich ein Steg mit einer Hochspannungselektrode befindet. Die Hochspannungselektrode ragt aus dem stromabwärtigen Ende des Stegs heraus. Der Steg wiederum ragt in den Düsenkörper hinein. Das Beschichtungspulver strömt durch den Lauf und den Elektrodenhalter und anschliessend oberhalb und unterhalb des Stegs entlang durch den Düsenkörper hindurch bis zur Sprühdüsenöffnung. Der Düsenkörper hat über seine gesamte Länge bis zur Mündung einen konstanten Querschnitt. Bei einer derartigen Kombination aus Elektrodenhalter und Düsenkörper kommt es im Pulverkanal des Elektrodenhalters und Düsenkörpers zu einer Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemisches. Dies wiederum kann zu einer ungünstigen Verwirbelung des Gemisches führen, wodurch sich dann Pulver zum Beispiel an Kanten ansammeln kann, welche sich im Pulverkanal befinden. Solche Kanten entstehen beispielsweise durch Einbauteile im Pulverkanal.State of the art DE 299 24 481 U1 a spray coating device for coating powder is known. The spray coating device, which is also referred to as a spray gun, has a barrel which is followed at the downstream end by an electrode holder and a nozzle body. The electrode holder has a powder channel in which there is a bar with a high-voltage electrode. The high voltage electrode protrudes from the downstream end of the ridge. The web in turn protrudes into the nozzle body. The coating powder flows through the barrel and the electrode holder and then above and below the web along through the nozzle body to the spray nozzle opening. The nozzle body has a constant cross-section over its entire length up to the mouth. With such a combination of electrode holder and nozzle body, there is a delay in the flow rate of the powder-air mixture in the powder channel of the electrode holder and nozzle body. This in turn can lead to unfavorable turbulence of the mixture, as a result of which powder can then accumulate, for example, on edges that are located in the powder channel. Such edges are created, for example, by built-in parts in the powder channel.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver sowie eine Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse anzugeben, mit der eine noch homogenere Pulversprühwolke erzeugt werden kann.One object of the invention is to specify a powder spray nozzle for spraying coating powder and a combination of electrode holder and powder spray nozzle with which an even more homogeneous powder spray cloud can be generated.

Vorteilhafter Weise ist die Pulversprühwolke auch symmetrischer geformt und stabiler. Damit lässt sich eine noch gleichmässigere Beschichtung des Werkstücks erreichen.Advantageously, the powder spray cloud is also more symmetrically shaped and more stable. This allows an even more uniform coating of the workpiece to be achieved.

Durch die besonders homogene Verteilung der Pulverpartikel in der Pulversprühwolke kann zudem erreicht werden, dass die Schwankung der Pulverschichtstärke auf dem Werkstück verringert werden kann. Eine gleichbleibende Schichtdicke kann dazu beitragen, den Pulververbrauch zu reduzieren.Due to the particularly homogeneous distribution of the powder particles in the powder spray cloud, it can also be achieved that the fluctuation in the powder layer thickness on the workpiece can be reduced. A consistent layer thickness can help reduce powder consumption.

Dieser Vorteil macht sich insbesondere bei Effektlacken, wie zum Beispiel Metallics, bemerkbar. Durch die besonders homogene Verteilung der Metallic-Plättchen auf der Oberfläche des Werkstückes kann ein noch gleichbleibenderer Farbeffekt erzielt werden.This advantage is particularly noticeable with effect paints such as metallics. Due to the particularly homogeneous distribution of the metallic flakes on the surface of the workpiece, an even more consistent color effect can be achieved.

Zudem kann damit Energie eingespart werden, weil weniger Druckluft und insgesamt weniger Luft benötigt wird.In addition, energy can be saved because less compressed air and less air overall is required.

Die Aufgabe wird durch eine Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved by a powder spray nozzle for spraying coating powder with the features specified in patent claim 1.

Die erfindungsgemässe Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver weist einen Düsen-Pulverkanal und eine sich daran anschliessende Mündung mit einer Düsenöffnung auf, aus der das Pulver aus der Pulversprühdüse austreten kann. Der Düsen-Pulverkanal und die Mündung sind aus einem Stück hergestellt. Im montierten Zustand ist die Pulversprühdüse mit einem Elektrodenhalter verbunden, der einen Elektrodenhalter-Pulverkanal und einen darin angeordneten Haltesteg zum Halten einer Hochspannungselektrode aufweist. Der Querschnitt des Elektrodenhalter-Pulverkanals ist durch den Haltesteg in Kreissegmente aufgeteilt, die zusammen eine erste Querschnittsfläche bilden. Der Düsen-Pulverkanal weist aufgrund des in ihn hineinragenden Haltestegs einen ringförmigen Querschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche auf. Die erste Querschnittsfläche und die zweite Querschnittsfläche sind gleich gross.The powder spray nozzle according to the invention for spraying coating powder has a nozzle powder channel and an orifice adjoining it with a nozzle opening, from which the powder can emerge from the powder spray nozzle. The nozzle powder channel and the mouth are made in one piece. In the installed state, the powder spray nozzle is connected to an electrode holder, which has an electrode holder powder channel and a holding web arranged therein for holding a high-voltage electrode. The cross section of the electrode holder powder channel is divided into circular segments by the holding web, which together form a first cross-sectional area. Because of the retaining web projecting into it, the nozzle powder channel has an annular cross section with a second cross-sectional area. The first cross-sectional area and the second cross-sectional area are of the same size.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen.Advantageous developments of the invention result from the features specified in the dependent patent claims.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Pulversprühdüse weist der Haltesteg des Elektrodenhalters einen stromabwärtigen Keil auf, der sich in stromabwärtiger Richtung verjüngt. Im montierten Zustand definiert das Ende des stromabwärtigen Keils den Ort des Übergangs von den Kreissegmenten zum ringförmigen Querschnitt.In one embodiment of the powder spray nozzle according to the invention, the holding web of the electrode holder has a downstream wedge which tapers in the downstream direction. When assembled, the end of the downstream wedge defines the location of the transition from the circular segments to the annular cross-section.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Pulversprühdüse weist der Düsen-Pulverkanal einen konischen Abschnitt auf, in dem der Übergang von den Kreissegmenten zum ringförmigen Querschnitt stattfindet. Durch den konischen Verlauf des Pulverkanals wird die kontinuierliche Verkleinerung der Querschnittsfläche des Haltestegs kompensiert. Dadurch bleibt die dem Pulver zur Verfügung stehende Querschnittsfläche im Pulverkanal konstant. Dies hat den Vorteil, dass der Pulverstrom durch den Haltesteg noch weniger beeinflusst wird.In another embodiment of the powder spray nozzle according to the invention, the nozzle powder channel has a conical section in which the transition from the circular segments to the annular cross section takes place. Through The conical shape of the powder channel compensates for the continuous reduction in the cross-sectional area of the holding web. As a result, the cross-sectional area available for the powder in the powder channel remains constant. The advantage of this is that the powder flow is even less affected by the retaining bar.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Pulversprühdüse weist der Düsen-Pulverkanal einen unmittelbar vor der Mündung angeordneten Kanalabschnitt auf, der so geformt ist, dass er einen Diffusor bildet. Dadurch wird eine noch homogenere Pulverwolke erzeugt.In a further embodiment of the powder spray nozzle according to the invention, the nozzle powder channel has a channel section which is arranged directly in front of the orifice and is shaped in such a way that it forms a diffuser. This creates an even more homogeneous powder cloud.

Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der erfindungsgemässen Pulversprühdüse weitet sich der Diffusor mit einem Öffnungswinkel auf, der im Bereich von 20° bis 70° liegt. Der Öffnungswinkel ist auf die Längsachse des Düsen-Pulverkanals bezogen. Dadurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemisches in der Düse und zudem wird das Pulver-Luft-Gemisch noch homogener. Je grösser der Öffnungswinkel ist, desto besser reisst die Strömung ab und desto breiter wird der Strom des Pulver-Luft-Gemisches. Dies gilt jedoch nur innerhalb eines bestimmten Bereichs. Ab einem Öffnungswinkel von grösser als 70° wird der Strom des Pulver-Luft-Gemisches nicht noch breiter. Ob dieser Grenzwinkel tatsächlich bei 70° liegt, hängt auch von der Art und Beschaffenheit (Korngrösse) des Pulvers ab. So kann es sein, dass bei sehr grobkörnigem Pulver der Grenzwinkel kleiner ist. Zudem kann es bei einem Öffnungswinkel von grösser als 80° zu einem Totraum kommen, in dem sich Pulver ablagern kann. Auch dieser Wert hängt von der Art und Beschaffenheit des verwendeten Pulvers ab. Zudem ist es von Vorteil, wenn die Düse möglichst kurz ist, wobei kurz sich auf die axiale Länge der Düse bezieht. Wenn der Öffnungswinkel im Bereich von 20° bis 70° liegt, erfolgt der gewünschte Strömungsabriss bei der erfindungsgemässen Düse so gut, dass die Düse besonders kurz sein kann.In an additional embodiment of the powder spray nozzle according to the invention, the diffuser widens with an opening angle that is in the range from 20° to 70°. The opening angle is related to the longitudinal axis of the nozzle powder channel. This reduces the flow rate of the powder-air mixture in the nozzle and also makes the powder-air mixture even more homogeneous. The larger the opening angle, the easier it is for the flow to break off and the wider the flow of the powder-air mixture. However, this only applies within a certain range. From an opening angle of more than 70°, the flow of the powder-air mixture does not become even wider. Whether this critical angle is actually 70° also depends on the type and composition (grain size) of the powder. It is possible that the critical angle is smaller in the case of very coarse-grained powder. In addition, if the opening angle is greater than 80°, there may be a dead space in which powder can accumulate. Again, this value depends on the type and nature of the used powder off. In addition, it is advantageous if the nozzle is as short as possible, where short refers to the axial length of the nozzle. If the opening angle is in the range from 20° to 70°, the desired stall in the nozzle according to the invention occurs so well that the nozzle can be particularly short.

Bei einer Weiterbildung ist die erfindungsgemässe Pulversprühdüse aus einem luftundurchlässigen Material hergestellt.In a further development, the powder spray nozzle according to the invention is made from an air-impermeable material.

Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemässen Pulversprühdüse weist der Düsen-Pulverkanal dort, wo der Diffusor in die Mündung übergeht, einen Radius im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm auf. Dies hat den Vorteil, dass sich im Diffusor und der Mündung weniger Pulver ablagert.In another development of the powder spray nozzle according to the invention, the nozzle powder channel has a radius in the range of 0.5 mm to 2 mm where the diffuser merges into the mouth. This has the advantage that less powder is deposited in the diffuser and the mouth.

Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemässen Pulversprühdüse liegt das stromaufwärtige Ende der Düsenöffnung in der Nähe des grössten Durchmessers des Diffusors.In another development of the powder spray nozzle according to the invention, the upstream end of the nozzle opening is close to the largest diameter of the diffuser.

Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemässen Pulversprühdüse hat das stromaufwärtige Ende der Düsenöffnung eine Öffnungsweite im Bereich von 3 mm bis 4 mm.In another development of the powder spray nozzle according to the invention, the upstream end of the nozzle opening has an opening width in the range from 3 mm to 4 mm.

Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemässen Pulversprühdüse hat das stromabwärtige Ende der Düsenöffnung eine Öffnungsweite im Bereich von 1 mm bis 3 mm.In another development of the powder spray nozzle according to the invention, the downstream end of the nozzle opening has an opening width in the range from 1 mm to 3 mm.

Die Öffnung im Bereich des grössten Querschnittes zu setzten hat zur Folge, dass die Pulverwolke langsamer wird. In diesem Bereich ist die Strömungsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemisches somit am niedrigsten. Die Öffnungsweite der stromaufwärtigen Düsenöffnung (3 - 4 mm) und der stromabwärtigen Düsenöffnung (1 - 3 mm) sind dabei derart ausgelegt, dass die Pulververteilung im Pulver-Luft-Gemisch über die gesamte Öffnungsbreite der Düse homogen ausgerichtet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung der Öffnungsweiten wird vermieden, dass an den seitlichen Rändern der Düse mehr Pulver austritt als mittig. Der gegenteilige Effekt, bei dem mittig der Düse mehr Pulver austritt als seitlich, führt zu einer punktierten Pulverwolke, was ebenfalls vermieden werden soll.Placing the opening in the area of the largest cross-section results in the powder cloud slowing down. In this range is the flow rate of the powder-air mixture is therefore the lowest. The opening width of the upstream nozzle opening (3 - 4 mm) and the downstream nozzle opening (1 - 3 mm) are designed in such a way that the powder distribution in the powder-air mixture is aligned homogeneously over the entire opening width of the nozzle. Such a configuration of the opening widths prevents more powder from exiting at the lateral edges of the nozzle than in the middle. The opposite effect, in which more powder emerges in the middle of the nozzle than on the sides, leads to a punctiform cloud of powder, which should also be avoided.

Vorteilhafterweise verjüngt sich der Düsen-Pulverkanal bei der erfindungsgemässen Pulversprühdüse in der Mündung mit einem Winkel, der im Bereich von 120° bis 160°, bevorzugt im Bereich von 130° bis 150° und besonders bevorzugt bei 135° liegt. Mit Hilfe von aufwändigen Versuchen hat sich gezeigt, dass bei einem Winkel von 135° ein optimales Pulverwolkenbild entsteht. Zudem hat dieser Winkel den Vorteil, dass kein Pulver an der Mündungsinnenwand anbackt und gleichzeitig eine stabile Pulverwolke erreicht wird.The nozzle powder channel in the powder spray nozzle according to the invention advantageously tapers in the mouth at an angle which is in the range from 120° to 160°, preferably in the range from 130° to 150° and particularly preferably at 135°. Extensive tests have shown that an optimal powder cloud pattern is created at an angle of 135°. In addition, this angle has the advantage that no powder sticks to the inside wall of the muzzle and at the same time a stable powder cloud is achieved.

Zudem kann die erfindungsgemässe Pulversprühdüse so ausgebildet sein, dass im montierten Zustand eine aus dem Elektrodenhalter herausragende Elektrode innerhalb der Pulversprühdüse endet. Dies hat zur Folge, dass das Pulver innerhalb der Düse elektrostatisch aufgeladen wird. Eine derartige Pulversprühdüse verfolgt somit das Prinzip der Innenaufladung. Die Anordnung der Elektrode innerhalb der Pulversprühdüse führt zu einer besonders effizienten elektrostatischen Aufladung des Pulver-Luft-Gemisches im Vergleich zur Anordnung der Elektroden ausserhalb der Pulversprühdüse. Eine derartige Aussenaufladung ist jedoch nicht ausgeschlossen.In addition, the powder spray nozzle according to the invention can be designed in such a way that, in the installed state, an electrode protruding from the electrode holder ends within the powder spray nozzle. As a result, the powder inside the nozzle becomes electrostatically charged. Such a powder spray nozzle thus follows the principle of internal charging. The arrangement of the electrode inside the powder spray nozzle leads to a particularly efficient electrostatic charging of the powder-air mixture compared to the arrangement of the electrodes outside powder spray nozzle. However, such an external charge cannot be ruled out.

Darüber hinaus wird eine Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse vorgeschlagen, die die oben beschriebene Pulversprühdüse umfasst und bei der der stromabwärtige Keil des Elektrodenhalters sich in stromabwärtiger Richtung derart verjüngt, dass er im konischen Abschnitt des Düsen-Pulverkanals Platz findet.In addition, a combination of electrode holder and powder spray nozzle is proposed which comprises the powder spray nozzle described above and in which the downstream wedge of the electrode holder tapers in the downstream direction in such a way that it fits into the conical section of the nozzle powder channel.

Bei der erfindungsgemässen Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse kann der stromabwärtige Keil derart geformt sein, dass er im konischen Abschnitt des Düsen-Pulverkanals an der Wandung des Düsen-Pulverkanals anliegt.In the combination of electrode holder and powder spray nozzle according to the invention, the downstream wedge can be shaped in such a way that it rests against the wall of the nozzle powder channel in the conical section of the nozzle powder channel.

Bei einer Weiterbildung der Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse sind der Elektrodenhalter und die Pulversprühdüse derart ausgebildet, dass die Pulversprühdüse auf den Elektrodenhalter steckbar ist.In a development of the combination of electrode holder and powder spray nozzle, the electrode holder and the powder spray nozzle are designed in such a way that the powder spray nozzle can be plugged onto the electrode holder.

Zudem wird ein Pulverapplikator zum Beschichten eines Werkstücks mit Beschichtungspulver vorgeschlagen, der die oben beschriebene Pulversprühdüse aufweist.In addition, a powder applicator for coating a workpiece with coating powder is proposed, which has the powder spray nozzle described above.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von elf Figuren weiter erläutert.

Figur 1
zeigt den stromabwärtigen Abschnitt einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Pulversprühapplikators im Längsschnitt.
Figur 2
zeigt eine Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse in einer dreidimensionalen Explosionsansicht.
Figur 3
zeigt die Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse im Längsschnitt im montierten Zustand.
Figur 4
zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Pulversprühdüse im Längsschnitt.
Figur 5
zeigt die erfindungsgemässe Pulversprühdüse von vorne, also von der stromabwärtigen Seite aus betrachtet.
Figur 6
zeigt die erfindungsgemässe Pulversprühdüse von hinten, also von der stromaufwärtigen Seite aus betrachtet.
Figur 7
zeigt eine mögliche Ausführungsform des Elektrodenhalters in einer dreidimensionalen Ansicht.
Figur 8
zeigt den Elektrodenhalter von hinten beziehungsweise dessen stromaufwärtige Seite.
Figur 9
zeigt den Elektrodenhalter von vorne beziehungsweise dessen stromabwärtige Seite.
Figur 10
zeigt den Elektrodenhalter im Längsschnitt.
Figur 11
zeigt den Elektrodenhalter um 90 Grad gedreht im Längsschnitt.
The invention is explained in more detail below with several exemplary embodiments based on eleven figures.
figure 1
shows the downstream section of a possible embodiment of the powder spray applicator according to the invention in longitudinal section.
figure 2
shows a combination of electrode holder and powder spray nozzle in a three-dimensional exploded view.
figure 3
shows the combination of electrode holder and powder spray nozzle in longitudinal section when assembled.
figure 4
shows a possible embodiment of the powder spray nozzle according to the invention in longitudinal section.
figure 5
shows the powder spray nozzle according to the invention from the front, ie viewed from the downstream side.
figure 6
shows the powder spray nozzle according to the invention from behind, ie viewed from the upstream side.
figure 7
shows a possible embodiment of the electrode holder in a three-dimensional view.
figure 8
shows the electrode holder from behind or its upstream side.
figure 9
shows the electrode holder from the front or its downstream side.
figure 10
shows the electrode holder in longitudinal section.
figure 11
shows the electrode holder rotated 90 degrees in longitudinal section.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des stromabwärtigen Abschnitts eines erfindungsgemässen Pulverapplikators 60 im Längsschnitt im zusammengebauten Zustand. Der Pulverapplikator 60 kann zum Beispiel eine manuell betreibbare Pulversprühpistole oder eine Automatiksprühpistole sein. Im Folgenden wird die Pulversprühpistole kurzum auch als Sprühpistole oder Pistole bezeichnet. figure 1 shows a possible embodiment of the downstream section of a powder applicator 60 according to the invention in longitudinal section in the assembled state. The powder applicator 60 can be, for example, a manually operable powder spray gun or an automatic spray gun. In the following, the powder spray gun is also referred to as a spray gun or pistol for short.

Der Pulverapplikator 60 weist eingangsseitig einen Pulveranschluss auf (in den Figuren nicht gezeigt), über den er mit Beschichtungspulver, das im Folgenden auch kurzum als Pulver bezeichnet wird, versorgbar ist. Zudem weist der Pulverapplikator 60 einen Elektroanschluss auf (in den Figuren nicht gezeigt), über den eine hochfrequente Niederspannung zum Pulverapplikator geführt werden kann. Vorzugsweise im Pulverapplikator ist ein Hochspannungserzeuger angeordnet, der aus der hochfrequenten Niederspannung eine Hochspannung erzeugt. Es kann vorgesehen sein, dass über den Elektroanschluss auch Steuer- und Informationssignale von einem in den Figuren nicht gezeigten Steuergerät zum Pulverapplikator geführt werden. Zudem können auch Steuer- und Informationssignale vom Pulverapplikator zum Steuergerät übertragen werden.The powder applicator 60 has a powder connection on the input side (not shown in the figures), via which it can be supplied with coating powder, which is also referred to below as powder for short. In addition, the powder applicator 60 has an electrical connection (not shown in the figures) via which a high-frequency low voltage can be routed to the powder applicator. A high-voltage generator is preferably arranged in the powder applicator, which generates a high voltage from the high-frequency low voltage. It can be provided that control and information signals are also routed from a control device, not shown in the figures, to the powder applicator via the electrical connection. In addition, control and information signals can also be transmitted from the powder applicator to the control unit.

Der Pulverapplikator 60 umfasst auf der stromabwärtigen Seite ein längliches Gehäuse 41, in das ein Elektrodenhalter 5 steckbar ist. Auf den Elektrodenhalter 5 wiederum ist eine Pulversprühdüse 1 steckbar. Das Gehäuse 41 ist so ausgebildet, dass eine hülsenförmige Überwurfmutter 40 über das Gehäuse geschoben und mit ihm verschraubt werden kann. Dazu weist das Gehäuse 41 an seinem stromabwärtigen Ende ein Aussengewinde 41.1 und die Überwurfmutter 40 ein entsprechendes Innengewinde auf. Der Elektrodenhalter 5 und die Pulversprühdüse 1 werden mittels der Überwurfmutter 40 fixiert, wenn die Überwurfmutter 40 auf das Gehäuse 41 geschraubt ist.On the downstream side, the powder applicator 60 comprises an elongate housing 41 into which an electrode holder 5 can be plugged. A powder spray nozzle 1 can in turn be plugged onto the electrode holder 5 . The housing 41 is designed in such a way that a sleeve-shaped union nut 40 can be pushed over the housing and screwed to it. For this purpose, the housing 41 has an external thread 41.1 at its downstream end and the union nut 40 has a corresponding internal thread. The electrode holder 5 and the powder spray nozzle 1 are fixed by means of the union nut 40 when the union nut 40 is screwed onto the housing 41.

Zum stromabwärtigen Ende hin verjüngt sich die Überwurfmutter 40 konisch. In diesem Abschnitt befindet sich im Inneren der Überwurfmutter 40 ein ringförmiger Steg 40.1, der konzentrisch zu einer Längsachse LA angeordnet ist.The union nut 40 tapers conically towards the downstream end. In this section, inside the union nut 40, there is an annular web 40.1, which is arranged concentrically to a longitudinal axis LA.

Des weiteren ist im Pulverapplikator 60 ein Pulverkanal 30 vorgesehen, der auf der stromabwärtigen Seite in einen Pulverkanal 5.1 des Elektrodenhalters 5 mündet. Der Pulverkanal 5.1 wiederum mündet in einen Pulverkanal 1.1 der Pulversprühdüse 1. Die Pulversprühdüse 1 wird im Folgenden auch als Sprühdüse oder kurzum als Düse bezeichnet. Vorzugsweise sind die Pulverkanäle 30, 5.1 und 1.1 konzentrisch zur Längsachse LA angeordnet. Am stromabwärtigen Ende des Pulverkanals 1.1 der Düse befindet sich eine Düsenöffnung 1.4.Furthermore, a powder channel 30 is provided in the powder applicator 60, which opens into a powder channel 5.1 of the electrode holder 5 on the downstream side. The powder channel 5.1 in turn opens into a powder channel 1.1 of the powder spray nozzle 1. The powder spray nozzle 1 is also referred to below as a spray nozzle or, for short, as a nozzle. The powder channels 30, 5.1 and 1.1 are preferably arranged concentrically to the longitudinal axis LA. At the downstream end of the powder channel 1.1 of the nozzle there is a nozzle opening 1.4.

Der Pulverkanal 30 kann an seinem stromabwärtigen Ende eine Aufnahme 30.1 aufweisen, die so ausgebildet ist, dass der Pulverkanal 30 mit dem Pulverkanal 5.1 des Elektrodenhalters 5 steckbar verbunden werden kann. Die Aufnahme 30.1 kann zum Beispiel als Muffe mit einem Tiefenanschlag auf der Innenseite der Muffe ausgebildet sein.The powder channel 30 can have a receptacle 30.1 at its downstream end, which is designed in such a way that the powder channel 30 can be plugged into the powder channel 5.1 of the electrode holder 5. The Recording 30.1 can, for example, be designed as a sleeve with a depth stop on the inside of the sleeve.

Sobald der Abzug der Sprühpistole betätigt worden ist beziehungsweise die Steuerung einen entsprechenden Befehl ausgibt, strömt ein Pulver-Luftgemisch durch den Pulverkanal 30 des Applikators, gelangt über den Pulverkanal 5.1 des Elektrodenhalters 5 in den Pulverkanal 1.1 der Pulversprühdüse 1 und wird schliesslich über die Düsenöffnung 1.4 als Pulverwolke versprüht.As soon as the trigger of the spray gun has been actuated or the controller issues a corresponding command, a powder/air mixture flows through the powder channel 30 of the applicator, reaches the powder channel 1.1 of the powder spray nozzle 1 via the powder channel 5.1 of the electrode holder 5 and is finally sprayed as a powder cloud via the nozzle opening 1.4.

Im Folgenden wird der Elektrodenhalter 5 anhand der Figu- ren 2, 3 und 7 bis 11 weiter erläutert.In the following, the electrode holder 5 is based on the Figures 2 , 3 and 7 to 11 explained further.

Der Elektrodenhalter 5 weist einen Haltesteg 5.3 auf, der innerhalb des Pulverkanals 5.1 angeordnet und an der Wandung des Pulverkanals 5.1 befestigt ist. Auf seiner stromaufwärtigen Seite trägt der Haltesteg 5.3 einen stromaufwärtigen Pulverkeil 7 und auf seiner stromabwärtigen Seite weist er einen Elektrodenkanal 5.4 auf. Innerhalb des Elektrodenkanals 5.4 befindet sich eine Hochspannungselektrode 6, welche im Folgenden auch kurzum als Elektrode bezeichnet wird. Die Geometrie des Haltestegs 5.3 ist dahingehend optimiert, dass das Pulver möglichst ungehindert durch den Pulverkanal 5.1 strömen kann und Ansinterungen des Pulvers am Haltesteg 5.3 und die Bildung von Pulverklumpen vermieden werden. Der Haltesteg 5.3 ist so ausgebildet, dass der stromaufwärtige Pulverkeil 7 oder kurzum der Keil auf den Haltesteg 5.3 aufgesteckt und auch wieder abgezogen werden kann. Der Keil 7 ist in der gezeigten Ausführungsform in Bezug auf den Verschleiss optimiert.The electrode holder 5 has a holding web 5.3, which is arranged inside the powder channel 5.1 and attached to the wall of the powder channel 5.1. On its upstream side, the holding web 5.3 carries an upstream powder wedge 7 and on its downstream side it has an electrode channel 5.4. Inside the electrode channel 5.4 there is a high-voltage electrode 6, which is also referred to below as an electrode for short. The geometry of the retaining bar 5.3 is optimized in such a way that the powder can flow through the powder channel 5.1 as unhindered as possible and sintering of the powder on the retaining bar 5.3 and the formation of powder lumps are avoided. The retaining bar 5.3 is designed in such a way that the upstream powder wedge 7 or, in short, the wedge, can be placed on the retaining bar 5.3 and also removed again. In the embodiment shown, the wedge 7 is optimized with regard to wear.

Der Elektrodenhalter-Pulverkanal 5.1 weist im Bereich stromaufwärts vom Keil 7 einen Querschnitt A0 auf. In Figur 3 ist dies auf der x-Achse beispielhaft als Stelle x0 gekennzeichnet. Der Haltesteg 5.3 teilt mit dem Keil 7 den Querschnitt des Elektrodenhalter-Pulverkanals 5.1 in zwei Kreissegmente 8.1, 8.2 auf. Das stromaufwärtige Ende des Keils 7 definiert damit den Ort des Übergangs von der kreisförmigen Querschnittsfläche A0 zu den beiden Kreissegmenten 8.1 und 8.2. Der eine Teil des durch den Pulverkanal 5.1 strömenden Pulvers P passiert also das eine Kreissegment 8.1 und der andere Teil des Pulvers P passiert das andere Kreissegment 8.2. Beide Kreissegmente 8.1 und 8.2 haben zusammen eine erste Querschnittsfläche A1. In Figur 3 ist dies beispielhaft als Stelle x1 gekennzeichnet.The electrode holder powder channel 5.1 has a cross section A0 in the area upstream of the wedge 7. In FIG. 3, this is identified as an example on the x-axis as position x0. The holding web 5.3 divides the cross section of the electrode holder powder channel 5.1 into two circle segments 8.1, 8.2 with the wedge 7. The upstream end of the wedge 7 thus defines the location of the transition from the circular cross-sectional area A0 to the two circle segments 8.1 and 8.2. One part of the powder P flowing through the powder channel 5.1 therefore passes through one circle segment 8.1 and the other part of the powder P passes through the other circle segment 8.2. Both circle segments 8.1 and 8.2 together have a first cross-sectional area A1. In figure 3 this is marked as position x1, for example.

Der Elektrodenhalter 5 kann zudem einen zur Längsachse LA konzentrischen äusseren Ring 5.10 aufweisen. Der äussere Ring 5.10 dient unter anderem zur Zentrierung des Elektrodenhalters 5 im Gehäuse 41 und dichtet den Innenraum des Sprühapplikators 60 stromabwärts hin ab. Der äussere Ring 5.10 weist dazu einen Anschlag auf, an den sich auf dessen stromaufwärtiger Seite ein elastischer O-Ring 47 anschliesst. Der O-Ring 47 und der Anschlag bilden eine Axialdichtung.The electrode holder 5 can also have an outer ring 5.10 concentric to the longitudinal axis LA. The outer ring 5.10 serves, among other things, to center the electrode holder 5 in the housing 41 and seals the interior space of the spray applicator 60 downstream. For this purpose, the outer ring 5.10 has a stop, which is adjoined by an elastic O-ring 47 on its upstream side. The O-ring 47 and the stop form an axial seal.

Der Elektrodenhalter 5 kann auf der stromaufwärtigen Seite eine Schulter 5.11 aufweisen, die einen Kontaktring 46 aus einem leitfähigen Material trägt. Hierfür ist beispielsweise Metall, ein leitfähiger Kunststoff oder Gummi geeignet. Der Kontaktring 46 ist über einen oder mehrere in Reihe geschaltete elektrische Widerstände 43 mit der Elektrode 6 verbunden. Die Widerstände 43 und die Elektrode 6 sind in einem Elektrodenkanal 5.4 angeordnet, der durch die Schulter 5.11, die Wandung des Pulverkanals 5.1 und den Haltesteg 5.3 hindurchgeht und am stromabwärtigen Ende des Haltestegs 5.3 endet, wobei die Elektrode 6 dort aus dem Elektrodenkanal 5.4 herausragt. Eine im Inneren des Sprühapplikators verlaufende Hochspannungsleitung ist am stromabwärtigen Ende des Pistolengehäuses 41 auf einen Kontaktstift 45 geführt. Ist der Elektrodenhalter 5 in den Sprühapplikator 60 eingebaut, wird der Kontaktstift 45 mittels einer Feder 44 auf den Kontaktring 46 des Elektrodenhalters 5 gedrückt. Damit wird erreicht, dass die Hochspannung sicher am Kontaktring 46 anliegt. Die Ausrichtung des Elektrodenhalters 5 spielt dabei keine Rolle. Man kann also den Elektrodenhalter 5 beliebig um seine Längsachse LA drehen, eine sichere und fehlerfreie elektrische Kontaktierung ist dabei dennoch gewährleistet.The electrode holder 5 can have, on the upstream side, a shoulder 5.11 carrying a contact ring 46 made of a conductive material. For example, metal, a conductive plastic or rubber is suitable for this. The contact ring 46 is one or more series-connected electrical resistors 43 with the Electrode 6 connected. The resistors 43 and the electrode 6 are arranged in an electrode channel 5.4, which passes through the shoulder 5.11, the wall of the powder channel 5.1 and the retaining bar 5.3 and ends at the downstream end of the retaining bar 5.3, the electrode 6 protruding there from the electrode channel 5.4. A high-voltage line running inside the spray applicator is routed to a contact pin 45 at the downstream end of the gun housing 41 . If the electrode holder 5 is installed in the spray applicator 60, the contact pin 45 is pressed onto the contact ring 46 of the electrode holder 5 by means of a spring 44. This ensures that the high voltage is securely applied to the contact ring 46 . The orientation of the electrode holder 5 is irrelevant. The electrode holder 5 can therefore be rotated as desired about its longitudinal axis LA, while reliable and error-free electrical contacting is nevertheless guaranteed.

Wenn an der Elektrode 6 eine Hochspannung anliegt, wird das an der Elektrode 6 vorbeiströmende Pulver P elektrostatisch aufgeladen. Die an der Elektrode anliegende Hochspannung beträgt in der Regel zwischen 20 kV und 80 kV.When a high voltage is applied to the electrode 6, the powder P flowing past the electrode 6 is electrostatically charged. The high voltage applied to the electrode is usually between 20 kV and 80 kV.

Auf der stromabwärtigen Seite des Elektrodenhalters 5 befindet sich ein konzentrisch zur Längsachse LA verlaufender innerer Ring 5.9. Dieser bildet zusammen mit dem äusseren Ring 5.10 eine ringförmige Nut 13. Wenn der Sprühapplikator 60 zusammengebaut ist, ragt der ringförmige Steg 40.1 der Überwurfmutter 40 in die Nut 13 des Elektrodenhalters 5 hinein. Die Geometrie des ringförmigen Stegs 40.1 und der Nut 13 sind so gewählt, dass zwischen dem äusseren Ring 5.10 und dem ringförmigen Steg 40.1 ein erster Luftspalt und zwischen dem inneren Ring 5.9 und dem ringförmigen Steg 40.1 ein zweiter Luftspalt besteht. Auch in der Tiefe sind der Steg 40.1 und die Nut 13 so gewählt, dass ein Luftspalt besteht. Dadurch entsteht für die Hochspannung ein Labyrinth zwischen der Hochspannungselektrode 6 und der Aussenseite der Überwurfmutter 40, also eine Verlängerung der Distanz bzw. der Luftstrecke.On the downstream side of the electrode holder 5 there is an inner ring 5.9 running concentrically to the longitudinal axis LA. Together with the outer ring 5.10, this forms an annular groove 13. When the spray applicator 60 is assembled, the annular web 40.1 of the cap nut 40 protrudes into the groove 13 of the electrode holder 5. The geometry of the ring Web 40.1 and the groove 13 are chosen so that there is a first air gap between the outer ring 5.10 and the annular web 40.1 and a second air gap between the inner ring 5.9 and the annular web 40.1. The web 40.1 and the groove 13 are also selected in depth in such a way that there is an air gap. This creates a labyrinth for the high voltage between the high-voltage electrode 6 and the outside of the union nut 40, ie an extension of the distance or clearance.

In einer Ausführungsform weist der Elektrodenhalter 5, wie in den Figuren 2 und 11 zu erkennen ist, auf seiner stromabwärtigen Seite zwei sich parallel zur Längsachse LA erstreckende Zapfen 5.7 auf. Im montierten Zustand greifen die beiden Zapfen 5.7 in die Schlitze 1.7 der Sprühdüse 1. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Düsenschlitz 1.4 der Sprühdüse 1 in Bezug auf den Haltesteg 5.3 und den Keil 7 immer dieselbe Orientierung aufweist. Wird der Elektrodenhalter 5 um die Längsachse LA gedreht, drehen sich folglich auch die Sprühdüse 1 und der Düsenschlitz 1.4 mit, sodass die Orientierung des Düsenschlitzes 1.4 gegenüber dem Keil 7 stets dieselbe bleibt. Dies hat den Vorteil, dass - unabhängig von der Orientierung des Düsenschlitzes 1.4 - der Pulverstrahl von gleichbleibender Qualität ist und ein reproduzierbarer Pulverstrahl gewährleistet ist.In one embodiment, the electrode holder 5, as shown in FIGS figures 2 and 11 as can be seen, on its downstream side there are two pins 5.7 extending parallel to the longitudinal axis LA. In the mounted state, the two pins 5.7 engage in the slots 1.7 of the spray nozzle 1. This ensures that the nozzle slot 1.4 of the spray nozzle 1 always has the same orientation in relation to the holding web 5.3 and the wedge 7. If the electrode holder 5 is rotated about the longitudinal axis LA, the spray nozzle 1 and the nozzle slot 1.4 consequently also rotate, so that the orientation of the nozzle slot 1.4 relative to the wedge 7 always remains the same. This has the advantage that--regardless of the orientation of the nozzle slot 1.4--the powder jet is of consistent quality and a reproducible powder jet is ensured.

Im Folgenden wird die Pulversprühdüse anhand der Figuren 3 bis 6 weiter erläutert.In the following, the powder spray nozzle is described using the Figures 3 to 6 explained further.

Die erfindungsgemässe Pulversprühdüse 1 weist innen den Düsen-Pulverkanal 1.1 und eine sich daran anschliessende Mündung 1.3 mit einer Düsenöffnung 1.4 auf, aus der das Pulver P aus der Pulversprühdüse 1 austreten kann. Der Düsen-Pulverkanal 1.1 kann auf seiner stromaufwärtigen Seite eine Aufnahme 1.8 aufweisen. Diese ist dazu vorgesehen den Pulverkanal 5.1 des Elektrodenhalters 5 aufzunehmen. Vorzugsweise weist die Aufnahme 1.8 einen Anschlag 1.81 auf, der dazu dient die Einstecktiefe für den Pulverkanal 5.1 zu definieren. Die Aufnahme 1.8 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Innenseite des Pulverkanals 5.1 - wenn er in der Aufnahme steckt, mit der Innenseite des Pulverkanals 1.1 einen glatten Übergang bildet. Damit soll erreicht werden, dass das durch die Pulverkanäle 5.1 und 1.1 strömende Pulver sich nicht an der Übergangsstelle ablagert.The powder spray nozzle 1 according to the invention has the nozzle powder channel 1.1 and an adjoining one on the inside Mouth 1.3 with a nozzle opening 1.4, from which the powder P can exit from the powder spray nozzle 1. The nozzle powder channel 1.1 can have a receptacle 1.8 on its upstream side. This is intended to accommodate the powder channel 5.1 of the electrode holder 5. The receptacle 1.8 preferably has a stop 1.81, which serves to define the insertion depth for the powder channel 5.1. The receptacle 1.8 is preferably designed in such a way that the inside of the powder channel 5.1—when it is in the receptacle—forms a smooth transition with the inside of the powder channel 1.1. This is to ensure that the powder flowing through the powder channels 5.1 and 1.1 is not deposited at the transition point.

An die Aufnahme 1.8 schliesst sich stromabwärts ein konischer Abschnitt 1.5 an. Der Abschnitt 1.5 hat an seinem stromaufwärtigen Ende einen ersten Durchmesser D1 und an seinem stromabwärtigen Ende einen zweiten Durchmesser D2. An den konischen Abschnitt 1.5 des Pulverkanals 1.1 schliesst sich ein zylindrischer Abschnitt 1.9 mit dem Durchmesser D2 an. Am Ende des zylindrischen Abschnitts 1.9 des Pulverkanals 1.1 weitet sich der Pulverkanal mit einem Öffnungswinkel α1 bis zu einem dritten Durchmesser D3 auf. Dieser Abschnitt des Pulverkanals 1.1 bildet einen Diffusor 1.2. Auf den Diffusor 1.2 wiederum folgt die Düsenmündung 1.3 und schliesslich die Düsenöffnung 1.4, durch die das Pulver aus der Düse 1 austreten kann.A conical section 1.5 connects downstream to the receptacle 1.8. Section 1.5 has a first diameter D1 at its upstream end and a second diameter D2 at its downstream end. A cylindrical section 1.9 with the diameter D2 adjoins the conical section 1.5 of the powder channel 1.1. At the end of the cylindrical section 1.9 of the powder channel 1.1, the powder channel widens with an opening angle α1 up to a third diameter D3. This section of the powder channel 1.1 forms a diffuser 1.2. The diffuser 1.2 in turn is followed by the nozzle opening 1.3 and finally the nozzle opening 1.4, through which the powder can emerge from the nozzle 1.

Der Düsen-Pulverkanal 1.1 kann dort, wo der Diffusor 1.2 in die Mündung 1.3 übergeht, einen Radius R im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass sich im Diffusor 1.2 und der Mündung 1.3 weniger oder sogar gar kein Pulver ablagert.The nozzle powder channel 1.1 can have a radius R in the range of 0.5 mm to 2 mm where the diffuser 1.2 merges into the mouth 1.3. This has the advantage that less or even no powder is deposited in the diffuser 1.2 and the mouth 1.3.

Im Übergangsbereich vom Diffusor 1.2 zur Mündung 1.3 ist eine besonders hohe Genauigkeit und ein besonders präzisier (fliessender) Übergang erforderlich, um die besonders hohe Homogenität der Pulverwolke gewährleisten zu können. Daher werden zumindest die beiden Abschnitte des Düsen-Pulverkanals 1.1, die den Diffusor 1.2 und die Mündung 1.3 bilden, aus einem Stück hergestellt.In the transition area from the diffuser 1.2 to the mouth 1.3, a particularly high level of accuracy and a particularly precise (flowing) transition is required in order to be able to ensure the particularly high degree of homogeneity of the powder cloud. Therefore, at least the two sections of the nozzle powder channel 1.1, which form the diffuser 1.2 and the mouth 1.3, are made in one piece.

Die Düse 1 kann zum Beispiel aus Kunststoff, vorzugsweise aus PTFE hergestellt sein.The nozzle 1 can be made of plastic, for example, preferably made of PTFE.

Es wurde erkannt, dass das Pulver sich meistens in strömungsfreien oder beinahe strömungsfreien Gebieten des Pulverkanals ansammelt. Ein Ort für solche Pulveransammlungen befindet sich zum Beispiel hinter dem stromabwärtigen Keil des Haltestegs. Sinkt dort die Strömungsgeschwindigkeit des Pulvers, weil sich der Kanalquerschnitt vergrössert hat, steigt das Risiko für Pulverablagerungen deutlich. Diese Erkenntnis wird bei der erfindungsgemässen Pulversprühdüse 1 berücksichtigt.It has been recognized that the powder accumulates mostly in flow-free or almost flow-free areas of the powder channel. One location for such powder accumulation is, for example, behind the downstream wedge of the tie bar. If the flow rate of the powder drops there because the channel cross-section has increased, the risk of powder deposits increases significantly. This finding is taken into account in the powder spray nozzle 1 according to the invention.

Im montierten Zustand ist die Pulversprühdüse 1 mit dem Elektrodenhalter 5 verbunden. Figur 3 veranschaulicht dies. Der Düsen-Pulverkanal 1.1 weist aufgrund des in ihn hineinragenden Haltestegs 5.3, der in diesem Bereich rund ist, einen ringförmigen Querschnitt 9 mit einer Querschnittsfläche A2 auf, die im Folgenden als zweite Querschnittsfläche A2 bezeichnet wird. In Figur 3 ist dies auf der x-Achse beispielhaft durch die Stelle x2 gekennzeichnet.In the installed state, the powder spray nozzle 1 is connected to the electrode holder 5. figure 3 illustrates this. The nozzle powder channel 1.1 has an annular cross-section 9 with a cross-sectional area A2, which is referred to below as the second cross-sectional area A2, due to the retaining web 5.3 protruding into it, which is round in this area. In figure 3 this is marked on the x-axis by the point x2, for example.

Um nun eine besonders homogene Pulverwolke zu erzielen, ist es wichtig, dass die erste Querschnittsfläche A1 und die zweite Querschnittsfläche A2 des Pulverkanals gleich gross sind. Einer der Gründe warum dies so sein soll, ist, dass der Pulverstrom, wie oben erwähnt - nachdem er den Keil 7 passiert hat - möglichst wenig oder am besten gar nicht beeinflusst wird. Dabei ist die Querschnittsfläche, durch die das Pulver hindurchtritt, von Bedeutung. Indem dafür gesorgt wird, dass die Querschnittsflächen A1 und A2 gleich gross sind, bleibt die Strömungsgeschwindigkeit des Pulvers im Abschnitt x1 bis x2 konstant, obwohl der Querschnitt des Haltestegs 5.3 sich in diesem Abschnitt ändert. Während er an der Stelle x1 rechteckig ist, ist er an der Stelle x2 rund.In order to achieve a particularly homogeneous powder cloud, it is important that the first cross-sectional area A1 and the second cross-sectional area A2 of the powder channel are of the same size. One of the reasons why this should be so is that the powder flow, as mentioned above - after it has passed the wedge 7 - is affected as little as possible or, ideally, not at all. The cross-sectional area through which the powder passes is important. By ensuring that the cross-sectional areas A1 and A2 are of the same size, the flow speed of the powder remains constant in section x1 to x2, although the cross-section of the holding web 5.3 changes in this section. While it is rectangular at x1, it is round at x2.

Durch den konischen Verlauf des Pulverkanals im Abschnitt 1.5 wird die kontinuierliche Veränderung der Querschnittsfläche des Haltestegs 5.3 kompensiert. Dadurch bleibt die dem Pulver zur Verfügung stehende Querschnittsfläche im Pulverkanal 1.1 konstant. Dies hat den Vorteil, dass der Pulverstrom durch den Haltesteg 5.3 noch weniger beeinflusst wird.The continuous change in the cross-sectional area of the holding web 5.3 is compensated for by the conical course of the powder channel in section 1.5. As a result, the cross-sectional area available for the powder in the powder channel 1.1 remains constant. This has the advantage that the powder flow is even less influenced by the holding web 5.3.

Wenn die Pulversprühdüse 1 einen konischen Abschnitt 1.5 aufweisen soll, ist es von Vorteil den konischen Abschnitt 1.5 und den stromabwärtigen Keil 5.2 des Haltestegs 5.3 aufeinander abzustimmen. In diesem Fall kann der Keil 5.2, wie in Figur 11 gezeigt, ausgebildet sein. Dabei verjüngt sich der Keil 5.2 in stromabwärtiger Richtung in einem Winkel α4.If the powder spray nozzle 1 is to have a conical section 1.5, it is advantageous to coordinate the conical section 1.5 and the downstream wedge 5.2 of the holding web 5.3. In this case the wedge 5.2, as in figure 11 shown, be trained. The wedge 5.2 tapers in the downstream direction at an angle α4.

Der Winkel α3 liegt vorzugsweise im Bereich von 1° bis 25°. Grundsätzlich ergibt sich der Winkel α3 aus einem Zusammenspiel der Durchmesser D1, D2 und der Länge L1. Es ist insbesondere von Vorteil, die konisch verlaufende Wandung (Bereich 1.5) des Pulverkanals 1.1 so auszubilden, dass sie im montierten Zustand (also wenn die Düse 1 im Elektrodenhalter 5 steckt) an den Aussenflanken des Keils 5.2 anliegt. Die beiden Winkel α3 und α4 sind vorzugsweise gleich gross. Vorteilhafter Weise wird so ein Spalt zwischen dem Keil 5.2 und der Innenwand des konischen Abschnitts 1.5 der Düse und damit die Ablagerung von Pulver vermieden.The angle α3 is preferably in the range from 1° to 25°. Basically, the angle α3 results from an interaction of the diameters D1, D2 and the length L1. It is particularly advantageous to design the conical wall (area 1.5) of the powder channel 1.1 in such a way that it rests against the outer flanks of the wedge 5.2 in the assembled state (ie when the nozzle 1 is in the electrode holder 5). The two angles α3 and α4 are preferably of equal size. Advantageously, a gap between the wedge 5.2 and the inner wall of the conical section 1.5 of the nozzle and thus the deposit of powder is avoided in this way.

Vorteilhafterweise ist der Haltesteg 5.3 im Elektrodenhalter 5 so ausgebildet und angeordnet, dass die beiden Kreissegmente 8.1 und 8.2 gleich gross sind.The holding web 5.3 is advantageously designed and arranged in the electrode holder 5 in such a way that the two circle segments 8.1 and 8.2 are of the same size.

Zudem ist es von Vorteil, wenn der Teil des Haltestegs 5.3, der in die Pulversprühdüse 1 ragt, so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Querschnittsfläche A2 des Düsen-Pulverkanals 1.1 einen Kreisring bildet, der konzentrisch zur Längsachse LA angeordnet ist.It is also advantageous if the part of the holding web 5.3 that protrudes into the powder spray nozzle 1 is designed and arranged in such a way that the cross-sectional area A2 of the nozzle powder channel 1.1 forms a circular ring that is arranged concentrically to the longitudinal axis LA.

Durch die oben beschriebene geometrische Ausbildung der Pulversprühdüse 1 kann es dazu kommen, dass die Pulverwolke schneller und schmaler wird. Um die Pulverwolke langsamer und breiter zu machen, kann in der Pulversprühdüse 1 ein Diffusor 1.2 vorgesehen sein. Der Diffusor 1.2 sorgt dafür, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemischs verlangsamt. Der vorzugsweise kantige Übergang vom zylindrischen Abschnitt 1.9 des Pulverkanals 1.1 zum Diffusor 1.2 an der Stelle x3 sorgt für einen Strömungsabriss. Dadurch wird das Pulver-Luft-Gemisch aufgefächert und verwirbelt. Die Mündung 1.3 sorgt dafür, dass das Pulver-Luft-Gemisch gebündelt wird.Due to the geometric design of the powder spray nozzle 1 described above, the powder cloud can become faster and narrower. In order to make the powder cloud slower and wider, a diffuser 1.2 can be provided in the powder spray nozzle 1. The diffuser 1.2 ensures that the flow rate of the powder-air mixture slows down. The preferably angular transition from the cylindrical section 1.9 of the powder channel 1.1 to the diffuser 1.2 at the point x3 ensures a stall. As a result, the powder-air mixture is fanned out and swirled. The mouth 1.3 ensures that the powder-air mixture is bundled.

Der Öffnungswinkel α1 im Diffusor 1.2 liegt vorteilhafterweise im Bereich von 20° bis 70°. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Öffnungswinkel α1 im Bereich von 50° bis 70°. Optimal ist es, wenn der Öffnungswinkel α1 67,5° beträgt.The opening angle α1 in the diffuser 1.2 is advantageously in the range from 20° to 70°. In a preferred embodiment, the opening angle α1 is in the range from 50° to 70°. It is optimal if the opening angle α1 is 67.5°.

Der Düsen-Pulverkanal 1.1 verjüngt sich in der Mündung 1.3 mit einem Winkel α2. Der Winkel α2, der auch als Mündungswinkel bezeichnet wird, befindet sich - wie in Figur 4 gezeigt - auf der Innenseite der Mündung 1.3. Er liegt vorzugsweise zwischen 120° und 160°. Noch besser ist es, wenn der Winkel α2 im Bereich von 130° bis 150° und besonders bevorzugt bei 135° liegt. Je näher der Winkel α2 bei 135° liegt, desto optimaler ist die Pulverwolke. Zudem wird bei diesem Winkel zum einen am besten vermieden, dass Pulver an der Innenseite Mündung 1.3 anbackt und zum anderen gleichzeitig eine stabile Pulverwolke erzeugt.The nozzle powder channel 1.1 tapers in the mouth 1.3 with an angle α2. The angle α2, which is also known as the muzzle angle, is - as in figure 4 shown - on the inside of the muzzle 1.3. It is preferably between 120° and 160°. It is even better if the angle α2 is in the range from 130° to 150° and particularly preferably 135°. The closer the angle α2 is to 135°, the more optimal the powder cloud is. In addition, this angle is the best way to prevent powder from caking on the inside of the mouth 1.3 and to create a stable cloud of powder at the same time.

Zudem ist es von Vorteil, wenn sich die Düsenöffnung 1.4 radial nach aussen aufweitet. Ein Beispiel dafür ist den Figuren 3 bis 6 gezeigt. Die Düsenöffnung 1.4 kann zum Beispiel in der Nähe der Längsachse LA eine Öffnungsweite zwischen 1 und 3 mm aufweisen und bevorzugt 2 mm betragen. Am stromaufwärtigen Ende 1.6 beträgt die Öffnungsweite zwischen 3 und 4 mm, bevorzugt 4 mm.In addition, it is advantageous if the nozzle opening 1.4 widens radially outwards. An example of this is the Figures 3 to 6 shown. The nozzle opening 1.4 can, for example, have an opening width of between 1 and 3 mm in the vicinity of the longitudinal axis LA and can preferably be 2 mm. At the upstream end 1.6, the opening width is between 3 and 4 mm, preferably 4 mm.

Der Düsenschlitz 1.4 erzeugt einen flachen Sprühstrahl. Aus diesem Grund wird die Düse 1 auch als Flachstrahldüse bezeichnet.The nozzle slot 1.4 creates a flat spray jet. For this reason, the nozzle 1 is also referred to as a flat jet nozzle.

Bei einer möglichen, besonders gut funktionierenden Ausführungsform der Sprühdüse 1 beträgt der Öffnungswinkel α1 = 42°, der Durchmesser D2 = 11 mm und der Durchmesser D3 = 13 mm. Diese Ausführungsform der Sprühdüse 1 ist zum Beispiel für epoxid- oder polyesterhaltiges Pulver mit einem Mediandurchmesser der Pulverkörnung von D50 = 35µm geeignet.In a possible embodiment of the spray nozzle 1 that works particularly well, the opening angle is α1=42°, the diameter D2=11 mm and the diameter D3=13 mm. This embodiment of the spray nozzle 1 is suitable, for example, for powder containing epoxy or polyester with a median diameter of the powder grain size of D50=35 μm.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäss der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich. So sind beispielsweise die verschiedenen in den Figuren 2 bis 11 gezeigten Komponenten auch in einen anderen als den in Figur 1 gezeigten Pulversprühapplikator einbaubar.The foregoing description of the embodiments according to the present invention is for illustrative purposes only. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention. For example, the various in the Figures 2 to 11 shown components also in a different one than those in figure 1 powder spray applicator shown can be installed.

BezugszeichenlisteReference List

11
Pulversprühdüsepowder spray nozzle
1.11.1
Düsen-PulverkanalNozzle powder channel
1.21.2
Diffusordiffuser
1.31.3
Mündungmouth
1.41.4
Düsenöffnungnozzle opening
1.51.5
konischer Abschnitt des Düsen-Pulverkanalsconical section of the nozzle powder channel
1.61.6
stromaufwärtiges Ende der Düsenöffnungupstream end of the nozzle orifice
1.71.7
Schlitzslot
1.81.8
AufnahmeRecording
1.811.81
Anschlagattack
1.91.9
zylindrischer Abschnitt des Düsen-Pulverkanalscylindrical section of the nozzle powder channel
55
Elektrodenhalterelectrode holder
5.15.1
Pulverkanal im ElektrodenhalterPowder channel in the electrode holder
5.25.2
stromabwärtiger Keildownstream wedge
5.35.3
Haltestegdock
5.45.4
Elektrodenkanalelectrode channel
5.75.7
Zapfencones
5.95.9
innerer Ringinner ring
5.105.10
äusserer Ringouter ring
5.115.11
Schultershoulder
66
Hochspannungselektrodehigh voltage electrode
77
stromaufwärtiger Keilupstream wedge
8.18.1
Kreissegmentcircle segment
8.28.2
Kreissegmentcircle segment
99
ringförmige Querschnittsflächeannular cross-sectional area
1010
Querschnitt des Düsen-Pulverkanals im DiffusorCross section of the nozzle powder channel in the diffuser
1313
Nutgroove
3030
Pulverkanalpowder channel
30.130.1
Muffesleeve
4040
Überwurfmutterunion nut
40.140.1
ringförmiger Stegannular bridge
4141
GehäuseHousing
41.141.1
Aussengewindeexternal thread
4242
Hochspannungsleitunghigh voltage line
4343
WiderstandResistance
4444
FederFeather
4545
Kontaktstiftcontact pin
4646
Kontaktring am ElektrodenhalterContact ring on the electrode holder
4747
O-Ringo ring
5050
Labyrinthlabyrinth
6060
Pulverapplikatorpowder applicator
A0A0
QuerschnittsflächeCross sectional area
A1A1
Querschnittsfläche an der Stelle x1Cross-sectional area at location x1
A2A2
Querschnittsfläche an der Stelle x2Cross-sectional area at location x2
D1D1
Durchmesserdiameter
D2D2
Durchmesserdiameter
D3D3
Durchmesserdiameter
LAL.A
Längsachselongitudinal axis
L1L1
Längelength
L2L2
Längelength
L3L3
Längelength
RR
Radiusradius
α1α1
Öffnungswinkelopening angle
α2α2
Winkelangle
α3α3
Winkelangle
α4α4
Winkelangle
xx
x-AchseX axis
x0x0
StelleJob
x1x1
erste Stellefirst place
x2x2
zweite Stellesecond place
x3x3
dritte Stellethird digit
yy
y-Achsey-axis

Claims (15)

Pulversprühdüse zum Versprühen von Beschichtungspulver, - die einen Düsen-Pulverkanal (1.1) und eine sich daran anschliessende Mündung (1.3) mit einer Mündungsöffnung (1.4) aufweist, aus der das Pulver aus der Düse (1) austreten kann, - wobei der Düsen-Pulverkanal (1.1) und die Mündung (1.3) aus einem Stück sind, - wobei im montierten Zustand die Düse (1) mit einem Elektrodenhalter (5) verbunden ist, der einen Elektrodenhalter-Pulverkanal (5.1) und einen darin angeordneten Haltesteg (5.3) zum Halten einer Hochspannungselektrode (6) aufweist, - wobei der Querschnitt des Elektrodenhalter-Pulverkanals (5.1) durch den Haltesteg (5.3) in Kreissegmente (8.1, 8.2) aufgeteilt ist, die zusammen eine erste Querschnittsfläche (A1) bilden, - wobei der Düsen-Pulverkanal (1.1) aufgrund des in ihn hineinragenden Haltestegs (5.3) einen ringförmigen Querschnitt (9) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A2) aufweist, und - wobei die erste Querschnittsfläche (A1) und die zweite Querschnittsfläche (A2) gleich gross sind. Powder spray nozzle for spraying coating powder, - which has a nozzle powder channel (1.1) and an orifice (1.3) adjoining it with an orifice (1.4) from which the powder can emerge from the nozzle (1), - the nozzle powder channel (1.1) and the mouth (1.3) being in one piece, - wherein in the assembled state the nozzle (1) is connected to an electrode holder (5) which has an electrode holder powder channel (5.1) and a holding web (5.3) arranged therein for holding a high-voltage electrode (6), - the cross section of the electrode holder powder channel (5.1) being divided into circular segments (8.1, 8.2) by the holding web (5.3) which together form a first cross-sectional area (A1), - wherein the nozzle powder channel (1.1) has an annular cross-section (9) with a second cross-sectional area (A2) due to the retaining web (5.3) protruding into it, and - wherein the first cross-sectional area (A1) and the second cross-sectional area (A2) are of equal size. Pulversprühdüse nach Anspruch 1, - wobei der Haltesteg (5.3) des Elektrodenhalters (5) einen stromabwärtigen Keil (5.2) aufweist, der sich in stromabwärtiger Richtung verjüngt, und - wobei im montierten Zustand das Ende des stromabwärtigen Keils (5.2) den Ort des Übergangs von den Kreissegmenten (8.1, 8.2) zum ringförmigen Querschnitt (9) definiert. Powder spray nozzle according to claim 1, - wherein the holding web (5.3) of the electrode holder (5) has a downstream wedge (5.2) which tapers in the downstream direction, and - wherein in the assembled state the end of the downstream wedge (5.2) defines the location of the transition from the circle segments (8.1, 8.2) to the annular cross-section (9). Pulversprühdüse nach Anspruch 1 oder 2,
bei der der Düsen-Pulverkanal (1.1) einen konischen Abschnitt (1.5) aufweist, in dem der Übergang von den Kreissegmenten (8.1, 8.2) zum ringförmigen Querschnitt (9) stattfindet.Powder spray nozzle according to claim 1 or 2,
in which the nozzle powder channel (1.1) has a conical Has section (1.5) in which the transition from the circular segments (8.1, 8.2) to the annular cross-section (9) takes place. Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Düsen-Pulverkanal (1.1) einen unmittelbar vor der Mündung (1.3) angeordneten Kanalabschnitt aufweist, der so geformt ist, dass er einen Diffusor (1.2) bildet.Powder spray nozzle according to one of Claims 1 to 3, in which the nozzle powder channel (1.1) has a channel section which is arranged immediately in front of the orifice (1.3) and is shaped in such a way that it forms a diffuser (1.2). Pulversprühdüse nach Anspruch 4,
bei der der Diffusor (1.2) sich mit einem Öffnungswinkel (α1) aufweitet, der, auf die Längsachse (LA) des Düsen-Pulverkanals (1.1) bezogen, im Bereich von 20° bis 70° liegt.Powder spray nozzle according to claim 4,
in which the diffuser (1.2) widens with an opening angle (α1) which, in relation to the longitudinal axis (LA) of the nozzle powder channel (1.1), is in the range from 20° to 70°. Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die aus einem luftundurchlässigen Material hergestellt ist.A powder spray nozzle according to any one of claims 1 to 5 made of an air impermeable material. Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der der Düsen-Pulverkanal (1.1) dort, wo der Diffusor (1.2) in die Mündung (1.3) übergeht, einen Radius (R) im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm aufweist.Powder spray nozzle according to one of Claims 4 to 6, in which the nozzle powder channel (1.1) has a radius (R) in the range from 0.5 mm to 2 mm where the diffuser (1.2) merges into the mouth (1.3). Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der das stromaufwärtige Ende der Düsenöffnung (1.6) im Bereich des grössten Durchmessers (D3) des Diffusors (1.2) liegt.Powder spray nozzle according to one of Claims 4 to 7, in which the upstream end of the nozzle opening (1.6) lies in the region of the largest diameter (D3) of the diffuser (1.2). Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das stromaufwärtige Ende des Düsenöffnung (1.6) eine Öffnungsweite im Bereich von 3 mm bis 4 mm hat.A powder spray nozzle according to any one of claims 1 to 8, wherein the upstream end of the nozzle orifice (1.6) has an opening width in the range 3mm to 4mm. Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Düsen-Pulverkanal (1.1) in der Mündung (1.3) sich mit einem Winkel (α2) verjüngt, der im Bereich von 120° - 160° liegt.Powder spray nozzle according to one of Claims 1 to 9, in which the nozzle powder channel (1.1) in the orifice (1.3) tapers at an angle (α2) which is in the range of 120° - 160°. Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die so ausgebildet ist, dass im montierten Zustand eine aus dem Elektrodenhalter (5) herausragende Elektrode (6) innerhalb der Pulversprühdüse (1) endet.Powder spray nozzle according to one of Claims 1 to 10, which is designed in such a way that, in the assembled state, an electrode (6) protruding from the electrode holder (5) ends within the powder spray nozzle (1). Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse mit einer Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
bei der stromabwärtige Keil (5.2) des Elektrodenhalters (5) sich in stromabwärtiger Richtung derart verjüngt, dass er im konischen Abschnitt (1.5) des Düsen-Pulverkanals (1.1) Platz findet.Combination of electrode holder and powder spray nozzle with a powder spray nozzle according to one of claims 2 to 11,
the downstream wedge (5.2) of the electrode holder (5) tapers in the downstream direction in such a way that it finds space in the conical section (1.5) of the nozzle powder channel (1.1). Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse mit einer Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
bei der stromabwärtige Keil (5.2) derart geformt ist, dass er im konischen Abschnitt (1.5) des Düsen-Pulverkanals (1.1) an der Wandung des Düsen-Pulverkanals (1.1) anliegt.Combination of electrode holder and powder spray nozzle with a powder spray nozzle according to one of claims 2 to 12,
in which the downstream wedge (5.2) is shaped in such a way that it bears against the wall of the nozzle powder channel (1.1) in the conical section (1.5) of the nozzle powder channel (1.1). Kombination aus Elektrodenhalter und Pulversprühdüse mit einer Pulversprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 13,
bei der der Elektrodenhalter (5) und die Pulversprühdüse (1) derart ausgebildet sind, dass die Pulversprühdüse (1) auf den Elektrodenhalter (5) steckbar ist.Combination of electrode holder and powder spray nozzle with a powder spray nozzle according to one of claims 2 to 13,
in which the electrode holder (5) and the powder spray nozzle (1) are designed in such a way that the powder spray nozzle (1) can be plugged onto the electrode holder (5). Pulversprühpistole zum Beschichten eines Werkstücks mit Beschichtungspulver,
die eine Pulversprühdüse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.Powder spray gun for coating a workpiece with coating powder,
which has a powder spray nozzle (1) according to any one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE29924481U1 (en) 1998-08-22 2003-06-12 Itw Gema Ag Spray coating arrangement for coating powder has contact arrangement on rearward facing fitting between two tube sections of powder channel least 1.5 cm. from rear end of rear tube section
US9616440B2 (en) * 2012-03-14 2017-04-11 J. Wagner Ag Electrode holder and jet nozzle for a powder spray gun operable at high voltage

Patent Citations (2)

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DE29924481U1 (en) 1998-08-22 2003-06-12 Itw Gema Ag Spray coating arrangement for coating powder has contact arrangement on rearward facing fitting between two tube sections of powder channel least 1.5 cm. from rear end of rear tube section
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