Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um einzelnen
Tropfen eines Beschichtungsmittels eine elektrische Ladung zu erteilen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekenn zeichnet, dass sie folgende Bestandteile aufweist: Einen langgestreckten plattenförmigen Teil aus dielektrischem Werkstoff, Mittel, um in demselben eine Reihe von im regelmässi gen Abstand angeordneten, durchgehenden Öffnungen zu be grenzen, um jede derselben einen entsprechend geformten Teil aus elektrisch leitendem Werkstoff und je einen elektrischen Leiter, der sich vom letztgenannten Teil bis zu einer
Quelle elektrischer Energie erstreckt.
Im folgenden werden als Beispiele Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläu tert. Es zeigen:
Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung eine Ausführungsform der Vorrichtung an einem schichtweise aufgebauten Be schi chtungskopf mit auseinandergezogenen Einzelteilen,
Fig. 2 ausschnittweise und in grösserem Massstabe einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Beschichtungskopfes längs der Linie A-A der Fig. 3,
Fig. 3 ausschnittsweise eine Draufsicht auf eine Einlassplatte des Beschichtungskopfes der Fig. 2,
Fig. 4 ausschnittsweise eine Draufsicht auf die obere Fläche einer Klammerpiatte,
Fig. 5 ausschnittsweise und in grösserem Massstabe einen Längsschnitt durch einen Teil des Beschichtungskopfes der Fig. 2 und
Fig. 6 ausschnittsweise eine Draufsicht auf eine Auflade Ringplatte.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte schichtweise aufgebaute Beschichtungskopf weist eine Baugruppe 10 mit einer Kammer 11 auf; diese erstreckt sich innerhalb der Baugruppe in Längsrichtung und öffnet sich an der Stelle 12 nach aussen, und zwar längs eines Abschnittes der Baugruppe; ferner weist die Kammer 11 eine Leitung 13 auf, um Beschichtungsmaterial zur Kammer 11 zuzuführen. Eine Filterplatte 20 mit einem, eine Reihe von sehr feinen durchgehenden Bohrungen aufweisenden Mittelabschnitt 21 ist so angeordnet, dass der Mittelabschnitt über der Öffnung 12 liegt; zwischen der unteren Fläche der Baugruppe 10 und der oberen Fläche der Filterplatte 20 ist eine Dichtung 23 angebracht.
Unterhalb der Filterplatte 20 ist eine zweite Dichtung 24 und eine Einlassplatte 30 angeordnet; wie man am besten aus Fig. 3 erkennt, weist die Einlassplatte 30 einen langgestreckten, in einer Fläche derselben ausgebildeten Schlitz 31 auf, der sich in Längsrichtung der Einlassplatte 30 erstreckt und der Öffnung 12 der Baugruppe 10 gegenüberliegt. In der Einlassplatte 30 befindet sich eine Reihe von in regelmässigem Abstand voneinander befindlichen Durchlässen 32, die sich von der Bodenwand 33 des Schlitzes 31 zur unteren Fläche 34 der Einlassplatte 30 erstreckt Dicht an einem Ende der Einlassplatte 30 ist ein Reinigungsauslass 35 ausgebildet, der sich von einer Seite der Einlassplatte 30 in den Schlitz 31 hineinerstreckt; oberhalb des Reinigungsauslasses 35 sind eine Deckplatte 36 und eine Dichtung 37 mittels Bolzen 38 od. dgl. befestigt.
Unmittelbar unterhalb der Einlassplatte 30 ist eine Lochplatte 40 angeordnet, die eine Reihe von Löchern 41 hat; diese sind darin in regelmässigen Abständen ausgebildet und sind im wesentlichen gleichachsig mit den Bohrungen 32 der Einlassplatte 30. Unterhalb der Lochplatte 40 ist eine Distanzplatte 42 angebracht, in der eine Reihe von Öffnungen 43 ausgebildet ist; diese sind mit den Öffnungen 41 ausgerichtet; die Distanzplatte 42 dient dazu, um eine Aufladeringplatte von der Lochplatte 40 in einem vorwählbaren Abstand zu halten, und zwar für einen im folgenden beschriebenen Zweck.
Unterhalb der Distanzplatte 42 ist eine Aufladeringplatte 50 aus dielektrischem Werkstoff angeordnet und mit einer Reihe von durchgehenden Öffnungen 51 versehen; diese weisen einen merklich grösseren Durchmesser als die Öffnungen 41 auf und sind mit diesen im wesentlichen gleichachsig. Jede Öffnung 51 wird von einem entsprechend geformten elektrisch leitenden Beschichtungswerkstoff umgeben, der einen im wesentlichen kreisförmigen Umriss aufweist und die Wand jeder Öffnung 51 so bedeckt, dass ein Aufladering 52 gebildet wird (Fig. 5).
An der Platte 50 ist auch eine Reihe von einzelnen Leitungen aus elektrischem leitendem Beschichtungswerkstoff vorgesehen; diese bilden elektrische Leiter 53, die sich von jedem Aufladering 52 zu einem Anschluss 54 erstrecken; letzterer ist dicht an jedem Ende einer Klammer- platte 60 an der Aufiaderingplatte 50 befestigt. Die Anschlüsse 54 stehen mit entsprechend geformten Steckern 55 in Eingriff, die ihrerseits mittels Kabeln 57 mit einer Steuereinheit 56 elektrisch verbunden sind. Die Aufladeringe 52 und die Leiter 53 können auf bekannte Weise mit Hilfe von bekannter Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen hergestellt werden; es ist jedoch zu betonen, dass hierbei ein etwas höherer Genauigkeitsgrad erforderlich ist, als er sonst bei gedruckten Schaltungen üblich ist.
Ähnlich wie die Platten 30, 40, 50 weist auch die Klammerplatte 60 eine Reihe von durchgehenden Öffnungen 61 auf, die im wesentlichen mit den Öffnungen 32, 41, 51 gleichachsig verlaufen.
An der unteren Fläche 63 der Klammerplatte 60 sind zwei Elektroden 70 befestigt, und zwar mittels zweier Zapfen 71 mit vergrösserten Abschnitten 72; diese sind an den beiden Elektroden 70 befestigt und stossen an die untere Fläche 63 mittels einer Schulter 73 an, die durch den vergrösserten Abschnitt 72 gebildet wird. Jede der Elektroden kann auf bekannte Weise aus einem Glasfaserkunststoff gefertigt werden und mit einer Beschichtung aus elektrisch leitendem Werkstoff 74 längs ihrer gegenüberliegenden Flächen versehen werden. Für einen weiter unten noch erläuterten Zweck ist jede Elektrode 70 über einem grösseren Abschnitt ihrer Gesamtlänge mit einem Abschnitt 75 mit dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet; dagegen weisen die peripheren Abschnitte 76 jeder Elektrode einen rechteckigen Querschnitt auf und nehmen die unteren Enden der Zapfen 72 auf.
Es ist auch ZU bemerken, dass die am weitesten unten befindliche Ecke der beiden Elektroden an der Stelle 77 abgeschrägt ist und dass an die elektrisch leitenden Schichten 74 Leitungen 78 angebracht sind, die sie mit einer Quelle elektrischer Energie 79 verbinden.
Der unteren Fläche 63 der Klammerplatte 60 sind auch zwei Klammern 80 hinzugefügt, die sich nach unten erstrekken, um das Sammelsystem 81 abzustützen; dieses hat eine nach aussen und unter einem kleinen Winkel zur Waagrechten abstehende Schneide 82. Mindestens die obere Fläche, vorzugsweise aber beide Flächen der Schneide 82 sind mit einem porösen Werkstoff bedeckt, wie z. B. einem Maschensieb, um allen Tropfen des Beschichtungswerkstoffes, die die Schneide 82 streifen, einwärts in das Innere des Sammelsystems 81 eintreten zu lassen, von wo sie durch Evakuierung mittels der Vakuumpumpe 83 entfernt werden. Die Klammer 80 wird vorzugsweise mit Verstellmitteln versehen, um das Sammelsystem 81 zum Beschichtungskopf quer in gewissen Grenzen verstellen zu können.
Wie man am besten aus Fig. 2 erkennt, sind die Baugruppe 10 und die Platten 30, 40, 50, 60 mit einer Reihe von ausgerichteten Bolzenlöchern 90 versehen, und zwar längs ihrer Kanten, um auf diese Weise eine Reihe von ununterbrochenen Durchgängen 91 zu liefern, die sich durch alle Bestandteile des Beschichtungskopfes hindurch erstrecken und zur Aufnahme der Montagebolzen 92 dienen. Diese haben angewendete Enden, wogegen die Klammerplatte 60 mit Öffnungen 94 mit Innengewinde versehen ist.
Während des Betriebes wirdzBeschichtungswerkstoff durch die Leitung 13 in die Kammer 11 der Baugruppe 10 geleitet; von da gelangt er durch die Öffnung 12 und die Filterplatte 20 wieder nach aussen. Die Filterplatte 20 dient zum Aussieben von allen Teilchen, die gross genug sind, um während ihres Durchganges die Löcher 41 zu verstopfen. Dadurch, dass die Filterplatte 20 in der Nähe der Lochplatte angeordnet wird, verringert sich die Gefahr, dass Beschichtungsmaterial mit darin enthaltenen Fremdkörpern die Löcher der Platte 30 erreicht und verstopft, auf ein Mindestmass. Vom Standpunkt der Filtertechnik ist es wünschenswert, dass sich die Filterplatte 20 stromaufwärts der Löcher 41 befindet; es ist aber einzusehen, dass ein flächiger Kontakt zwischen der Filterplatte 20 und der Lochplatte 40 zu einer teilweisen Versperrung der Öffnungen 41 führt.
Daher ist die Einlassplatte 30 mit der mit dem Schlitz 31 versehenen Kammer zwischen Filterplatte und Lochplatte angeordnet. Ausserdem wird das Beschichtungsmaterial vom Schlitz 31 zu den Löchern 41 mittels der Durchlässe 32 zugeführt, um den Strom vom Schlitz 31 zu begrenzen und die Bildung von Überkreuzungen zu vermeiden.
Wenn das Beschichtungsmaterial durch die Löcher 41 geht, hat jeder Strahl das Bestreben, in eine Reihe von feinen Tropfen zu zerfallen. Diese Tropfen werden jedoch nicht auf natürliche Weise in regelmässigem Abstand gebildet und sie weisen normalerweise auch keine gleichförmige Grösse auf.
Um diese Gleichförmigkeit sicherzustellen, ist an den Beschichtungskopf eine äussere Regung angebracht worden. Wie man aus Fig. 1 erkennt, kann diese durch einen Schallvibrator 100 bewirkt werden, der an der Baugruppe 10 befestigt ist und ein Schallsignal vorwählbarer Frequenz dem System erteilt.
Wahlweise kann den Flüssigkeitsstrahlen auch ein elektrisches Signal zugeführt werden, sobald sie die Löcher 41 verlassen, und zwàr mittels einer elektrohydrodynamischen Platte 101 (Fig. 2); diese kann als Ersatz für die Distanzplatte 42 (Fig. 1) dienen und eine Reihe durchgehender Öffnungen 102 aufweisen. Die elektrohydrodynamische Platte 101 ist vorzugsweise an ihrer oberen Fläche mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen, über der sich eine elektrisch isolierende Beschichtung befindet. Die Erregung wird dadurch bewirkt, dass die elektrisch leitende Schicht mit einer eine Oszillationsspannung liefernden Quelle verbunden wird, wobei an der Oberfläche der zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahlen Kräfte auftreten, die eine Zusammenziehung bewirken.
In jedem Fall wird von jeder Öffnung 41 eine Reihe gleich grosser Tropfen mit gleichförmiger Geschwindigkeit abgeschleudert, die darauf durch die Aufladeringe 52 in der Aufladeringplatte 50 hindurchgehen. Ein Steuergerät 56 steuert die Aufladeringe 52 und bewirkt, dass ein durch einen Aufladering 52 hindurchgehender Tropfen, je nach Bedarf, entweder aufgeladen wird oder nicht. Wenn ein Tropfen aufgeladen wird, während er zwischen den Elektroden 70 hindurchgeht, wird er aus seiner normalerweise senkrechten Bahn um einen geringen Betrag abgelenkt (in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts), wonach er mittels der Schneide 82 des Abfangsystems 81 abgefangen wird. Wenn anderseits ein Aufladering 52 einen Tropfen nicht auflädt, setzt er seinen im wesentlichen nach unten gerichteten Weg fort und beaufschlagt darauf das bahnförmige Gut W od. dgl.
Es ist auch zu bemerken, dass es sehr erwünscht ist, die Tropfen vor ihrer Entstehung aus den ihnen zugeordneten Flüssigkeitsstrahlen aufzuladen. Selbstverständlich wird aber die Stelle, an denen der Zerfall der Flüssigkeitsstrahlen auftritt, unter verschiedenen Arbeitsbedingungen von Fall zu Fall variieren; der Zerfall wird aber im allgemeinen in einem kurzen Abstand stromabwärts der Auslässe der Löcher 41 auftreten. Daher wird die Dicke der Distanzplatte 42 bzw. der elektrohydrodynamischen Platte 101 so gewählt, dass sich die Aufladeringplatte 50 dicht am Zerfallspunkt des Flüssigkeitsstrahles befindet. Kleinere Abweichungen dieser Stelle lassen sich dadurch ausgleichen, dass jeder Aufladering 52 so bemessen wird, dass er die gesamte Wandung seiner zugeordneten Öffnung 51 bedeckt.
Bei einer bewährten Ausführungsform beträgt die Dicke der Filterplatte 20 0,025 mm; der Mittelabschnitt derselben ist mit 41000 Löchern von 12,7 Micron Durchmesser versehen, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Einlassplatte 30 weist eine Dicke von 6,25 mm auf und hat 50 Löcher 32, von denen jedes einen Durchmesser von 1,613 mm hat und deren Mittelpunkte sich im Abstand von 2,54 mm voneinander befinden. Die Lochplatte 40 weist eine Dicke von 0,279 mm auf und ist mit 50 Löchern 41 versehen, deren Durchmesser 38,1 Micron beträgt. Wenn eine elektrohydrodynamische Platte 101 benutzt wird, so weist sie eine Dicke von 2,67 mm auf und hat eine Reihe von 50 durchgehenden Öffnungen von 1,016 mm Durchmesser. Die Aufladeringplatte 50 hat eine Dicke von 2,36 mm und 50 durchgehende Öffnungen 51 von je 0,625 mm Durchmesser.
Die Klammerplatte 60 dient auch als Isolationsschirm zwischen Aufladeringplatte 50 und den Elektroden 70; sie weist eine Dicke von 2,78 mm auf und hat 50 durchgehende Öffnungen von 1,613 mm. Die Elektroden 70 können eine Dicke von 12,5 mm haben und einen gegenseitigen Abstand von 1,65 mm aufweisen.
Wie man am besten aus Fig. 2 erkennt, wird die Papier- bahn W od. dgl. an dem Beschichtungskopf unter einem beträchtlichen Winkel zur Waagrechten vorbeigezogen. Diese Vorrichtung vermindert die Gefahr, dass die auf die Bahn geschleuderten Tropfen eine nicht kreisförmige Gestalt annehmen und liefert eine symmetrischere Bedruckung. Für diesen Zweck sind die Ecken der Elektroden 70 an den Stellen 77 abgeschrägt, damit der Beschichtungskopf sehr dicht an der zu beschichtenden Bahn angeordnet werden kann. Das Abschrägen der in Fig. 2 auf der rechten Seite befindlichen Elektrode 70 hat zwar keine Wirkung in bezug auf den Abstand des Beschichtungskopfs von der Bahn; es ist aber leicht einzusehen, dass eine Herstellung aller Elektroden auf die gleiche Weise die Notwendigkeit beseitigt, zwei verschieden ausgebildete Elektroden auf Lager zu halten.
Beim Zusammenbau des Beschichtungskopfes werden Filterplatte 20, Einlassplatte 30 und Lochplatte 40 mit Hilfe einer Schablone in der geeigneten gegenseitigen Stellung zueinander verbunden. Darauf wird ein fluides Reinigungsmittel durch die Filterplatte 20 in den Schlitz 31 gepumpt. Ferner wird Druckluft durch die Löcher 41 der Lochplatte 40 gepumpt. Druckluft und fluides Reinigungsmittel verlassen die Einlassplatte 30 durch den Reinigungsauslass 35. Wenn die drei Bestandteile auf diese Weise gereinigt worden sind, wird die Deckplatte 36 mit der Einlassplatte 30 verbunden; ferner werden die übrigen Bestandteile des Beschichtungskopfes mittels einer Schablone in ihrer richtigen Stellung zueinander zusammengefügt.
Darauf werden in den Durchlässen 91 die Bolzen 92 eingesetzt, wobei die mit Gewinde versehenen unteren Enden 93 je mit einem entsprechenden Innengewinde 94 in den Öffnungen der Klammerplatte 60 in Eingriff kommen. Schliesslich werden die Elektroden der ganzen Anordnung hinzugefügt, indem die mit einem elastischen Werkstoff überzogenen Zapfen 71 in die Öffnungen an der unteren Fläche der Klammerplatte eingesetzt werden, wo sie infolge Reibeingriffs mit den Wänden der Öffnungen in Eingriff kommen. Das Abfangsystem 81 wird dann mit der Klammerplatte 60 verbunden und genau ausgerichtet; das Ausrichten erfolgt mittels der glammefn 80 auf der einen Seite (in der Darstel lungsweise der Fig. 2 auf der rechten Seite); das ist der Weg, den die nicht abgelenkten Tropfen von dem Loch 41 aus einschlagen.
Es ist zu bemerken, dass der Zwischenraum zwischen den Elektroden 70 und dem Boden der Klammerplatte 60 auf einfache Weise gereinigt wird, wenn die Elektroden über den grössten Teil ihrer Gesamtlänge mit einem dreieckförmigen Querschnitt versehen werden.
Ein Vorteil der beschriebenen Ausftlhrungsform der Vorrichtung besteht darin, dass sie auf einfache Weise hergestellt, eingebaut und gewartet werden kann und sich auch bei ununterbrochenem Einsatz als sehr robust und zuverlässig erweist.