CH625976A5

CH625976A5 - Device for electrostatic application of coating material to objects

Info

Publication number: CH625976A5
Application number: CH1438077A
Authority: CH
Inventors: Ernst Lehmann; Karl Buschor
Original assignee: Gema Ag
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1977-11-24
Publication date: 1981-10-30
Also published as: DE2713328A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Auftragen von Beschichtungsmaterial auf Gegenstände, mit einer an der Austrittsöffnung einer elektrisch isolierenden Material-Zuleitung angeordneten Düse zur Zerstäubung des zugeführten Beschichtungsmaterials und einer an Hochspannung liegenden Elektrodenanordnung zum elektrischen Aufladen des Beschichtungsmaterials und zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes für den Transport der geladenen Materialpartikeln zum zu beschichtenden Gegenstand. The invention relates to a device for the electrostatic application of coating material to objects, with a nozzle arranged at the outlet opening of an electrically insulating material feed line for atomizing the supplied coating material and a high-voltage electrode arrangement for electrically charging the coating material and for maintaining an electrical field for the Transport of the loaded material particles to the object to be coated.

Beschichtungsvorrichtungen dieser Art, die beispielsweise in Pistolenform ausgebildet sein können, sind aus der CH-PS 579 951 bekannt. Coating devices of this type, which can be designed, for example, in gun form, are known from CH-PS 579 951.

Um mittels derartiger Beschichtungsvorrichtungen eine gleichmässige Beschichtung der jeweiligen Gegenstände mit in Form einer Flüssigkeit oder in Pulverform vorliegendem Beschichtungsmaterial zu erhalten, ist neben einem bestimmten Mindestabstand des Gegenstandes von der Beschichtungsvor-richtung für die Führung der geladenen Materialpartikeln ein ausreichend starkes Transportfeld nötig, das das Anlegen einer relativ hohen Hochspannung, von z.B. 70 kV und mehr, an die Elektrodenanordnung erfordert. In order to obtain a uniform coating of the respective objects with coating material present in the form of a liquid or in powder form by means of such coating devices, in addition to a certain minimum distance of the object from the coating device, a sufficiently strong transport field is necessary for guiding the charged material particles, which the application a relatively high high voltage, e.g. 70 kV and more, required on the electrode arrangement.

Diese hohen Spannungen können zu Schwierigkeiten bei dem für die Aufladung massgebenden Rückfeld führen, wobei das Erreichen einer besseren Aufladung durch ein gegenüber dem Transportfeld stärkeres Rückfeld schon aus Gründen der Sicherheit für die Bedienungsperson der Beschichtungsvorrich-tung problematisch ist. Die im allgemeinen bestehenden diesbezüglichen Vorschriften für einzuhaltende Mindestabstände lassen Rückfelder einer für eine optimale Aufladung des Materials erforderlichen Stärke nicht zu. Mittels der in der CH-PS 579 951 beschriebenen Verwendung eines die Düsenöffnung überdeckenden elektrischen Querfeldes ist es möglich, die Stärke des Querfeldes ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit bis nahe an der Durchbruchfeldstärke zu wählen, wobei der Abstand von letzterer aus Gründen der Sicherheit entsprechend der Entzündbarkeit des Beschichtungsmaterials gewählt werden kann. These high voltages can lead to difficulties in the rear field which is decisive for the charging, the achievement of better charging by a rear field which is stronger than the transport field being problematic for the operator of the coating device, for reasons of safety alone. The generally existing regulations in this regard for the minimum distances to be observed do not allow backfields of a strength required for optimal charging of the material. By means of the use of an electrical transverse field covering the nozzle opening described in CH-PS 579 951, it is possible to choose the strength of the transverse field without affecting operational safety up to close to the breakdown field strength, the distance from the latter for reasons of safety in accordance with the flammability of the Coating material can be selected.

Eine gewisse Problematik kann jedoch im Zusammenhang mit der vorteilhaft arbeitenden bekannten Beschichtungsvor-richtung dadurch entstehen, dass grundsätzlich und insbesondere auch wegen bestehender Vorschriften diese Beschichtungsvorrichtungen bzw. elektrostatischen Sprühpistolen keine für Lösungsmitteldämpfe zündfähigen Funken erzeugen dürfen. Das Entstehen derartiger Funken im Bereich der Elektroden kann durch die Verwendung von Querfeldern gemäss CH-PS 579 951 verhindert werden, da auf diese Weise eine Entladungsenergie der Elektroden erreicht werden kann, die deutlich unter den vorgeschriebenen Werten liegt, aber die Gefahr des Entstehens derartiger für Lösungsmitteldämpfe zündfähiger Funken ist nicht auf den Elektrodenbereich beschränkt, sondern solche Funken können sich auch ausgehend von der Oberfläche der Beschichtungsvorrichtung, insbesondere des Pistolenkörpers bilden. However, a certain problem can arise in connection with the known coating device which works advantageously in that, in principle and in particular also because of existing regulations, these coating devices or electrostatic spray guns must not generate sparks capable of igniting solvent vapors. The generation of such sparks in the area of the electrodes can be prevented by using transverse fields in accordance with CH-PS 579 951, since in this way a discharge energy of the electrodes can be achieved which is significantly below the prescribed values, but the risk of such sparks Solvent vapors of ignitable sparks are not limited to the electrode area, but such sparks can also form from the surface of the coating device, in particular the gun body.

Es ist demgemäss Aufgabe der vorliegenden Erfindung, It is accordingly an object of the present invention

eine Beschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der jegliche Gefahr der Ausbildung zündfähiger Funken, insbesondere der Ausbildung zündfähiger Entladungen im Bereich des Gehäuses, bzw. des Pistolenkörpers ausgeschaltet ist. to create a coating device of the type mentioned at the outset in which any risk of the formation of ignitable sparks, in particular the formation of ignitable discharges in the region of the housing or of the gun body, is eliminated.

Die Lösung der Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass dem die Material-Zuleitung umgebenden Kunst5 According to the invention, the object is achieved by the art 5 surrounding the material supply line

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

625 976 625 976

stoffgehäuse der Auftragsvorrichtung eine das Gehäuse zumindest teilweise umschliessende, sich zumindest über den mündungsseitig gelegenen Bereich erstreckende Hüllfläche zur Unterdrückung zündfähiger Funken zugeordnet ist. The housing of the applicator is assigned an enveloping surface which at least partially surrounds the housing and extends at least over the region on the mouth side to suppress ignitable sparks.

Diese Hüllfläche besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus einer Hülse aus Isoliermaterial, die sich ausgehend vom Mündungsbereich über wenigstens ein Drittel der Länge des Kunststoffgehäuses bzw. des Pistolenkörpers erstreckt. Durch die Verwendung einer das aus Kunststoff bestehende Pistolengehäuse auf einem wesentlichen Teil seiner Länge um-schliessenden Hülse aus Isoliermaterial wird auf überraschend einfache, die Handhabung der Pistole in keiner Weise beeinträchtigende oder den Spritzvorgang erschwerende Weise jegliches Auftreten zündfähiger Entladungen vermieden. In the preferred embodiment, this enveloping surface consists of a sleeve made of insulating material which, starting from the mouth region, extends over at least one third of the length of the plastic housing or the gun body. The use of a sleeve made of insulating material, which surrounds the plastic gun housing over a substantial part of its length, prevents any occurrence of ignitable discharges in a surprisingly simple manner, which does not impair the handling of the gun in any way or complicates the spraying process.

Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Hochspannungserzeugung, d.h. im allgemeinen eine Hochspannungskaskade, im Kunststoffgehäuse des Pistolenkörpers angeordnet, und in diesem Falle erstreckt sich die Hülse aus Isoliermaterial zumindest über einen wesentlichen Teil dieser Einrichtung zur Hochspannungserzeugung. Preferably the means for generating high voltage, i.e. generally a high-voltage cascade arranged in the plastic housing of the gun body, and in this case the sleeve made of insulating material extends at least over a substantial part of this device for high-voltage generation.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, dass die Hülse zumindest in Teilbereichen ihrer Länge bezüglich des Kunststoffgehäuses einen geringen Abstand aufweist. Another advantageous feature is that the sleeve is at a small distance from the plastic housing at least in some areas of its length.

Eine sich durch Mehrfachfunktionen auszeichnende Ausführungsform besteht darin, dass der mündungsseitige Bereich der Hülse als Überwurfmutter ausgebildet und an diese Überwurfmutter der restliche Hülsenteil angeformt ist. Eine derartige Überwurfmutter wird nämlich im allgemeinen auch ohne die die Bildung zündfähiger Funken unterbindende Hülse zum Halten einer Frontplatte benötigt, so dass durch Verlängerung dieser Verhinderung von Funkenbildungen übernimmt. An embodiment which is distinguished by multiple functions consists in that the mouth-side region of the sleeve is designed as a union nut and the remaining sleeve part is molded onto this union nut. Such a union nut is in fact generally required even without the sleeve preventing the formation of ignitable sparks for holding a front plate, so that this prevents sparking by extending this.

Gemäss spezieller Ausgestaltungen kann die Oberfläche der Hülse mit aneinandergrenzenden Unebenheiten vorgebbarer Tiefe versehen sein, die rillenförmig ausgebildet oder auch beispielsweise durch Sandstrahlen oder chemisches Aufrauhen erhalten werden können. In diese Vertiefungen wird zweckmässigerweise hochohmiges Widerstandsmaterial eingelagert. According to special configurations, the surface of the sleeve can be provided with adjoining unevenness of a predeterminable depth, which can be groove-shaped or can also be obtained, for example, by sandblasting or chemical roughening. High-resistance material is expediently embedded in these depressions.

Nach einer weiteren, sich für bestimmte Anwendungen eignenden Ausführungsform wird die Hüllfläche unmittelbar von der mit aneinandergrenzenden Unebenheiten vorgebbarer Tiefe versehenen Oberfläche des Kunststoffgehäuses bzw. Pistolenkörpers gebildet. Diese spezielle Behandlung der Oberfläche des Pistolengehäuses erfordert nur einen vergleichsweise geringen Aufwand und ermöglicht es durch Wahl bestimmter Formen der Unebenheiten einer Funkenbildung in einer für eine Reihe praktischer Fälle ausreichenden Weise entgegenzuwirken. According to a further embodiment, which is suitable for certain applications, the envelope surface is formed directly by the surface of the plastic housing or gun body, which is provided with adjoining unevenness. This special treatment of the surface of the gun housing requires only comparatively little effort and makes it possible to counteract spark formation in a manner which is sufficient for a number of practical cases by selecting certain forms of unevenness.

Als Werkstoffe für die Hüllfläche, sei sie nun in Form einer Hülse mit oder ohne den Pistolenkörper überdeckende Verlängerung oder in Form der Überwurfmutter haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen: Fluoräthylenpropylen (FEP), Po-lychlortrifluoräthylen (PCTFE) oder Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder aber auch Mischpolimerisate aus den genannten Stoffen. The materials for the envelope surface, whether in the form of a sleeve with or without an extension covering the gun body or in the form of the union nut, have proven to be particularly advantageous: fluorethylene propylene (FEP), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) or polytetrafluoroethylene (PTFE) or else also mixed polymerizates made from the substances mentioned.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing; in the drawing shows:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnitten dargestellte Ausführungsform einer Spritzpistole von der Seite gesehen, 1 is a schematic, partially sectioned embodiment of a spray gun seen from the side,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Spritzpistole und Fig. 2 shows another embodiment of a spray gun and

Fig. 2a vergrösserte Detail-Schnittansichten der Einzelheit A bis 2d in Fig. 2. 2a enlarged detail sectional views of the detail A to 2d in Fig. 2nd

Die in Fig. 1 gezeigte Spritzpistole besitzt im Bereich des sich an einen Pistolenkörper 1 anschliessenden Handgriffes 2 einen Anschluss für das zu verspritzende Beschichtungsmate-rial sowie einen elektrischen Anschluss für eine im vorderen The spray gun shown in FIG. 1 has a connection for the coating material to be sprayed and an electrical connection for one in the front in the area of the handle 2 adjoining a gun body 1

Bereich des Pistolenkörpers 1 angeordnete Kaskade 3 zur Hochspannungserzeugung. Area of the gun body 1 arranged cascade 3 for high voltage generation.

An der Stirnseite des Pistolenkörpers 1 befindet sich eine Frontplatte 4 aus Kunststoff, in die koaxial mit einem nicht dargestellten Zufuhrrohr eine Zerstäubungsdüse 5 eingesetzt ist. Aus der Frontplatte 4 ragen zwei nadeiförmige Elektroden 6a, 6b, heraus, die einander diametral gegenüberliegend von der Düse 5 gleichen Abstand haben. Die Elektroden 6a, 6b sind über Anschlüsse 7 mit den Ausgängen der Hochspannungskaskade 3 verbunden, von der an die eine Elektrode 6a ein hohes Potential von z.B. - 72 kV und an die andere Elektrode 6b ein niedrigeres Potential von z. B. - 64 kV angelegt ist. Das durch die Potentialdifferenz der beiden Elektroden bedingte elektrische Feld erstreckt sich quer über die Öffnung der Düse 5. On the front side of the gun body 1 there is a front plate 4 made of plastic, into which an atomizing nozzle 5 is inserted coaxially with a feed pipe, not shown. Two needle-shaped electrodes 6a, 6b, protrude from the front plate 4 and have the same distance from the nozzle 5 diametrically opposite one another. The electrodes 6a, 6b are connected via connections 7 to the outputs of the high-voltage cascade 3, from which one electrode 6a has a high potential of e.g. - 72 kV and to the other electrode 6b a lower potential of z. B. - 64 kV is applied. The electric field caused by the potential difference between the two electrodes extends across the opening of the nozzle 5.

Eine auf ein Gewinde 8 schraubbare Überwurfmutter 9, die bezüglich der Frontplatte 4 eine Haltefunktion besitzt, ist in Richtung des Handgriffes durch eine Hülse 10 aus Isoliermaterial verlängert. Diese Hülse 10, deren günstigste Länge beispielsweise durch Versuche ermittelt werden kann, erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Kaskade 3. A screw nut 9 which can be screwed onto a thread 8 and which has a holding function with respect to the front plate 4 is extended in the direction of the handle by a sleeve 10 made of insulating material. This sleeve 10, the most favorable length of which can be determined, for example, by experiments, extends over the cascade 3 in the illustrated embodiment.

Bevorzugt besitzt die Hülse 10 bezüglich des Pistolenkörpers 1 einen geringen Abstand, wobei aufgrund der Verbindung dieser Hülse 10 mit der Überwurfmutter 9 ein genau de-finiertert zylindrischer Luftspalt gegeben ist. The sleeve 10 is preferably at a short distance from the gun body 1, and because of the connection of this sleeve 10 to the union nut 9, there is a precisely defined cylindrical air gap.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass durch die eine Verlängerung der Überwurfmutter 9 darstellende Hülse 10 jegliche Ausbildung zündfähiger Funken verhindert wird, so dass eine entsprechend den Massnahmen nach der Erfindung aufgebaute Spritzpistole die in einer Reihe von Ländern bestehenden, teilweise sehr strengen Prüfvorschriften ohne weiteres erfüllt. Dies besonders dann, wenn die Überwurfmutter 9 mit Hülse 10 aus FEP, PCTEF oder PTFE ist. Practical tests have shown that the sleeve 10, which represents an extension of the union nut 9, prevents any formation of ignitable sparks, so that a spray gun constructed in accordance with the measures according to the invention easily meets the, in some cases, very strict test regulations which exist in a number of countries. This is particularly the case if the union nut 9 with sleeve 10 is made of FEP, PCTEF or PTFE.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer elektrostatischen Sprühpistole unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass die die Bildung von Entladungen verhindernde Hülle unmittelbar auf der Oberfläche des Pistolenkörpers 1 ausgebildet ist. Die Uberwurfmutter 9 muss dabei nicht mittels einer Hülse verlängert sein, ist jedoch vorzugsweise aus einem der vorstehend erwähnten Kunststoffe. The embodiment of an electrostatic spray gun shown in FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 essentially in that the sleeve preventing the formation of discharges is formed directly on the surface of the gun body 1. The union nut 9 does not have to be extended by means of a sleeve, but is preferably made of one of the plastics mentioned above.

Verschiedene Möglichkeiten der Realisierung der entla-dungshemmenden Oberfläche des Pistolenkörpers 1 aus Kunststoff sind in den Fig. 2a bis 2d dargestellt, die vergrösserte Schnittansichten der Einzelheit A der Fig. 2 zeigen. Different possibilities for realizing the discharge-inhibiting surface of the gun body 1 made of plastic are shown in FIGS. 2a to 2d, which show enlarged sectional views of detail A of FIG. 2.

Nach Fig. 2a ist die Oberfläche des Pistolenkörpers 1 mit gewindeähnlichen Rillen 11 versehen, und bei der Ausführungsform nach Fig. 2b wird eine ähnliche Lösung verwendet, bei der jedoch die Rillen ähnlich einem Trapezgewinde ausgebildet sind. 2a, the surface of the gun body 1 is provided with thread-like grooves 11, and a similar solution is used in the embodiment according to FIG. 2b, but in which the grooves are designed like a trapezoidal thread.

Die jeweilige Wahl der Rillenform hängt von den Gegebenheiten ab, die im praktischen Einsatz zu erwarten sind. The particular choice of groove shape depends on the conditions that can be expected in practical use.

Vorteilhaft ist es, entsprechend der in Fig.. 2c dargestellten Variante in den Vertiefungen 12 hochohmiges Material abzulagern, wobei beispielsweise halbleitender oder metallhaltiger Lack Verwendung finden kann. It is advantageous, according to the variant shown in FIG. 2c, to deposit high-resistance material in the depressions 12, it being possible, for example, to use semiconducting or metal-containing lacquer.

Fig. 2d zeigt, dass die nach der Erfindung erforderlichen Unebenheiten auch durch chemisches oder mechanisches Aufrauhen der Oberfläche, z.B. durch Sandstrahlen, erhalten werden können. Figure 2d shows that the bumps required by the invention can also be achieved by chemical or mechanical roughening of the surface, e.g. can be obtained by sandblasting.

Prinzipiell ist es auch möglich, die anhand der Fig. 2a bis 2d erläuterten Oberflächen-Ausgestaltungen in Verbindung mit der Hülse 10 nach Fig. 1 zu verwenden, wobei der Einsatz dieser Massnahme vom jeweiligen Anwendungsfall bzw. Einsatzgebiet der elektrostatischen Sprühpistole abhängig sein wird. In principle, it is also possible to use the surface configurations explained with reference to FIGS. 2a to 2d in connection with the sleeve 10 according to FIG. 1, the use of this measure being dependent on the respective application or field of application of the electrostatic spray gun.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

625 976

1. Device for electrostatically applying coating material to objects, with a nozzle arranged at the outlet opening of an electrically insulating material feed line for atomizing the supplied coating material and a high-voltage electrode arrangement for electrically charging the coating material and for maintaining one Electric field for the transport of the charged material particles to the object to be coated, characterized in that the plastic housing (1) of the application device surrounding the material supply line is assigned an enveloping surface at least partially surrounding the housing and extending at least over the region on the mouth side to suppress ignitable sparks is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the envelope surface is formed by a sleeve (10) made of insulating material which extends from the mouth region over at least one third of the length of the plastic housing (1).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 2, characterized in that a device (3) for generating high voltage is arranged in the plastic housing (1), and that the sleeve (10) made of insulating material extends at least over part of this device for generating high voltage.

4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the sleeve (10) is at least in some areas of its length with respect to the plastic housing (1) a distance.

5. The device according to claim 2, characterized in that the sleeve (10) has an increased wall thickness in its mouth-side region.

6. The device according to claim 5, characterized in that the mouth-side region of the sleeve (10) is designed as a union nut (9) and the remaining sleeve part is molded onto this union nut.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the mouth-side region (9) of the sleeve (10) abuts the plastic housing (1), in particular is screwed to the plastic housing, and that the remaining part of the sleeve (10) with respect to Plastic housing (1) has a distance.

8. The device according to claim 2, characterized in that the surface of the sleeve (10) is provided with adjacent unevenness.

9. The device according to claim 8, characterized in that high-resistance material is embedded in the recesses.

10. The device according to claim 1, characterized in that at least part of the envelope surface is formed by a surface of the plastic housing (1) provided with adjoining unevenness (11, 12).

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the depressions consist of thread-like grooves (11).

12. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the depressions are designed as trapezoidal threads (12).

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that in the grooves (11, 12) high-resistance material (13) is embedded.

14. The device according to claim 1, characterized in that at least part of the envelope surface consists of a high-resistance layer.

15. The apparatus according to claim 1, characterized in that the envelope surface consists of a semiconducting lacquer layer.

16. The apparatus according to claim 2 or 5, characterized in that the sleeve (10) consists of a polymer of one or more fluorocarbons.