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Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit flüssigem
Material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit flüssigem Material, das einem ringförmigen drehbaren Zerstäuber zugeführt und an dessem Rand elektrostatisch aufgeladen und zerstäubt wird, wobei für die Stromversorgung des Zerstäubers eine elektrische Schaltung verwendet wird, die auf Veränderungen des Luftspaltes zwischen dem Zerstäuber und dem nächsten geerdeten Gegenstand so anspricht, dass bei kleiner werdendem Luftspalt auch das Potential des Zerstäubers kleiner wird.
Es ist zwar bei solchen Vorrichtungen schon bekannt, die Elektrode mit einem sie weit überragenden konischen Teil zu umgeben, wobei aber der Zweck verfolgt wird, das elektrische Feld zwischen Elektrode und Gegenstand im Bereich des konischen Teiles zu verdichten, damit das Niederschlagsmuster gleichförmig wird. Durch den notwendigerweise weit nach vorne ragenden Schirm wird diese Vorrichtung aber unhandlich und schwer.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass der drehbare Zerstäuber von einer mit diesem mitrotierenden, aus Isoliermaterial bestehenden ringförmigen Abschirmung umgeben ist, deren den Gegenständen zugewendeter Rand den Zerstäuber in axialer Richtung um ein Stück überragt, das etwas grösser ist als die Länge eines Funkens, der bei voller Spannung zwischen Zerstäuberrand und einem, diesem am nächsten liegenden geerdeten Gegenstand entstehen kann, jedoch wesentlich kleiner ist als die Länge eines Funkens, der zwischen Zerstäuber und Gegenstand auftritt, wenn eine Schaltung ohne potentialherabsetzende Wirkung verwendet wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bleibt trotz Abschirmung leicht und handlich, wobei ein Schutz derElektrode und der Hochspannungszuleitung gegen mechanische Beschädigung erreicht ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit Schaltbild und Fig. 2 die erfindungsgemässe Vorrichtung teilweise im Schnitt.
Eine mit der Hand gehaltene Zerstäubungs- und Aufladeeinrichtung einer derzeit jedoch ohne jede Abschirmung im Handel erhältlichen Art gemäss Fig. 1 weist ein langgestrecktes Gehäuse 75 aus Isoliermaterial auf, das mit einem Griffstück 76 aus Metall und einem Abzug 77 zur Betätigung eines Ventils versehen ist, das den Fluss des flüssigen Überzugsmaterials steuert. Auf dem vorderen Ende des Gehäuses 75 ist ein Zerstäubungsring 78 drehbar gelagert. Dieser besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial und ist mit einer Materialschicht überzogen, die eine sehr geringe Leitfähigkeit bzw. einen hohen elektrischen Widerstand hat.
An diese rotierende Zerstäubungsvorrichtung wird eine Hochspannung von beispielsweise 80 oder 90 kV gelegt, u. zw. über einen Stromkreis von hoher wirksamer Impedanz, die in diesem Fall durch die Widerstände 79 und 80 von einer Grössenordnung von je 500 Megohm geschaffen wird. An die Widerstände wird Hochspannung von einer Stromquelle 81 angelegt, die eine Ausgangsspannung beispielsweise von einer Grössenordnung von 100 kV abgeben kann. Innerhalb des rotierenden Zerstäubungsringes 78 ist eine Innenelektrode 82 aus Isoliermaterial angeordnet, die mit einem Materialfilm überzogen ist, der einen hohen Widerstand und eine geringe Leitfähigkeit besitzt.
Im Betrieb wird dieser Widerstand auf einer Spannung gehalten, die zwischen der der Zerstäubungseinrichtung und Erde liegt, u. zw. dadurch, dass eine Verbindung von dem Zerstäubungsring 78 zur Innenelektrode 82 und einem Widerstand 83 geschaffen wird, der beispielsweise einen Wert von der Grössenordnung von 10000 Megohm haben kann.
Die Verbindung von dem Widerstand 83 zur Erde wird durch den Elektromotor 84 vervollständigt, der die am vorderen Ende der Vorrichtung angeordneten drehbaren Teile in Umdrehung versetzt und über das aus Metall bestehende, geerdete Griffstück 76 geerdet ist. Dem rotierenden Zerstäubungsring 78 ist eine sehr leichte und kompakte Abschirmung 85 zugeordnet. Diese Abschirmung wird nun ausführlich beschrieben.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass der rotierende Zerstäubungsring 78 an seiner Innenfläche zu einer scharfen Aussenkante 78 a verjüngt ist. Durch das Rohr 86 zugeführtes flüssiges Überzugsmaterial fliesst in einem
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dünnen Film auf der Innenfläche des rotierenden Ringes zu dem Rand 78 a, an dem es elektrostatisch zerstäubt wird. Das an diesem Rand vorhandene Zerstäubungs- und Aufladefeld von hohem Potential wird zum Teil durch den Spannungsunterschied zwischen diesem Rand und dem geeideten zu überziehenden Gegenstand und teilweise durch den Potentialabfall zwischen diesem Rand und dem Rand 82 a der inneren Gegenelektrode geschaffen.
Die Betriebsspannung wird über einen kleinen Metallfinger oder eine Bürste 87, die leitende Teile des Ringes während des Umlaufs berührt, an einen einen hohen Widerstand, jedoch eine geringe Leitfähigkeit aufweisenden Belag auf der Aussenfläche des Zerstäubungsorgans 78 angelegt.
Die vorstehend beschriebene elektrische Schaltung ist von der in der australischen PatentschriftNr. 221445 genauer beschriebenen Art. Diese Schaltungen sind so ausgelegt, dass bei normalen Luftspaltbreiten von beispielsweise 20 cm zwischen dem Zerstäubungsrand 78 a der Aufladeelektrode und dem nächstliegenden geerdeten Gegenstand oder andern Objekt ein bestimmtes Potential, beispielsweise von einer Grössenordnung von 80 kV, an dem Zerstäubungsrand aufrecht erhalten wird. Eine Verkleinerung des Luftspalts bewirkt eine beträchtliche Herabsetzung des Potentials an dem Zerstäubungsrand, so dass jeder vom Zerstäuber eventuell ausgehende Funke nur eine Länge von 13 mm hat und so schwach ist, dass er keine Unannehmlichkeit für das Personal und keinen Brand verursachen kann.
Derart ausgelegte elektrische Schaltungen unterscheiden sich von den gewöhnlich in elektrostatischen Überzugsvorrichtungen verwendeten, wie sie in der brit. Patentschrift Nr. 749, 008 beschrieben sind, und im wesentlichen keine potentialherabsetzenden Eigenschaften haben. In derartigen üblichen Schaltungen wird die Zerstäubungseinrichtung an die Hochspannungsklemme einer Stromquelle angeschlossen, so dass die Zerstäubungseinrichtung bei allen über den Funkenbildungsabstand von beispielsweise 10-13 cm hinausgehenden Abständen im wesentlichen auf einer konstanten Spannung gehalten wird.
Die erfindungsgemässe Abschirmung umgibt den Zerstäubungsrand 78 a (die Aufladeelektrode) und überragt diesen ein kleines Stück, das grösser ist als der Funkenbildungsabstand des Zerstäuberrandes bei Verwendung einer potentialherabsetzenden Schaltung, aber wesentlich kleiner als der Funkenbildungsabstand einer Elektrode in einer elektrischen Schaltung, die keinerlei potentialherabsetzende Eigenschaften aufweist. Die Kombination mit der potentialherabsetzenden Schaltung ermöglicht die einwandfreie Verwendung einer viel kürzeren Abschirmung als es sonst möglich wäre, so dass eine viel handlichere Pistole geschaffen wird.
Die ringförmige Abschirmung 85 wird von dem Zerstäubungsring 78 getragen, rotiert mit ihm und ist vorzugsweise darauf verschiebbar angeordnet. Sie besteht aus einem hochspannungsisolierenden, vorzugsweise biegsamen Material, beispielsweise aus Polyäthylen. Der Vorderteil 85 a der Abschirmung kann nahe bei dem Zerstäubungsrand angeordnet sein und muss diesen nur wenig nach vorn überragen. Es wird angenommen, dass das Vorhandensein der Innenelektrode 82 es gestattet, die ringförmige Abschirmung 85 sehr nahe an den Zerstäubungsrand heranzubringen, ohne dass die Qualität der elektrostatischen Zerstäubung beeinträchtigt wird.
Unabhängig von der Richtigkeit dieser Annahme wurde festgestellt, dass bei der mit der Hand gehaltenen Zerstäubungseinrichtung der dargestellten Art die Abschirmung 85 bis auf weniger als 13 mm an den Zerstäubungsrand herangerückt werden kann. Die hier gezeigte Abschirmung übt eine erwünschte verengende Wirkung auf den Aussendurchmesser des Musters aus und setzt den dünnen Randstreifen aus etwas Sprühnebelteilchen, der sonst den gewünschten Teil des Spritzmusters umgeben würde, auf ein Minimum herab, ohne in irgendeiner Weise die Güte der Zerstäubung zu beeinträchtigen.
Ausserdem hat es sich gezeigt, dass dadurch, dass die Abschirmung mit einem sich nach innen erstreckenden hinteren Teil 85 b versehen ist, die Ableitung von dem Metallfinger oder der Bürste 87 stark herabgesetzt wird, und dieser Teil sowie der Zerstäubungsrand wirksam gegen unbeabsichtigtes unerwünschtes Berühren geschützt wird. In einer mit der Hand gehaltenen Zerstäubungsvorrichtung der gezeigten Art, die einen hohen Wechselstromwiderstand besitzt, hat es sich gezeigt, dass das Vorhandensein dieses, den aus Metall bestehenden Verbindungsfinger oder die Bürste 87 umgebenden Teiles der Abschirmung eine Erhöhung der an dem Zerstäubungsrand 78 a vorhandenen Spannung um einige kV bewirkt.
Man erkennt also, dass die Abschirmung 85 besonders in Verbindung mit einer Zerstäubungs- und Beschleunigungseinrichtung der dargestellten und beschriebenen Art einen guten mechanischen Schutz und eine wünschenswerte Verkleinerung des Musters ohne Herabsetzung der Güte der elektrostatischen Zerstäubung ergibt und die Bürstenverbindung in einer solchen Weise schützt, dass das Anlegen der Spannung an den Zerstäubungsrand verbessert wird.