CH663731A5

CH663731A5 - Zerstaeubervorrichtung zum beschichten mit pulver.

Info

Publication number: CH663731A5
Application number: CH2203/83A
Authority: CH
Inventors: Kurt Moos
Original assignee: Gema Ransburg Ag
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1983-04-25
Publication date: 1988-01-15
Also published as: GB8313391D0; JPS58214370A; DE3220796C2; FR2527943B1; DE3220796A1; FR2527943A1; GB2121320B; GB2121320A; US4580727A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Zerstäubervorrichtung zum Beschichten mit Pulver gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 3 014 133 bekannt. Bei dieser besteht die Einrichtung zur Erzeugung einer spiralförmig verlaufenden Rotationsbewegung der Partikel des Gas-Pulver-Gemisches aus einem Zusatzgaskanal, welcher im wesentlichen tangential Zusatzgas in den Zufuhrkanal des Gas-Pulver-Gemisches einleitet. Die zyklonartige Rotationsbewegung des Gas-Pulver-Gemisches um die Mittelachse des dieses Gemisch führenden Zufuhrkanals erfolgt verhältnismässig sehr weit, beispielsweise im Bereich zwischen 4 cm und 40 cm stromaufwärts einer am Ende des Zufuhrkanals angeordneten Zerstäuberdüse, an welcher die Zerstäubung des Pulvers durch im wesentlichen tangential eingebrachtes Zerstäubergas erfolgt. Die Zerstäuberdüse ist ein offener Trichter ohne Prallkörper, so dass die Zerstäubung ausschliesslich durch die gleichzeitige Wirkung des Zerstäubergases und die Diffuserwirkung der Zerstäuberdüse erfolgt. Die verhältnismässig weit stromaufwärts bewirkte zyklonenartige Strömung des Gemisches hat den Zweck, den Gemischstrom zu verlangsamen und die Partikelkonzentration des Gemisches radial nach aussen zu verlagern, wo die Partikel von der Zerstäuberluft besser erfasst und wolkenartig zerstäubt werden. Zu der genannten Verlangsamung des Gemischstromes in Axialrichtung des Zufuhrkanals soll gleichzeitig erreicht werden, dass sich in der zerstäubten Pulverwolke keine «zungenartige» Partikelkonzentration ergibt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die zyklonartige Wirbelbewegung des Gemisches um die Achse des Zufuhrkanals ohne zusätzliches Gas zu erzeugen, da Zusatzgas nicht nur einen zusätzlichen Energiebedarf erfordert, sondern auch in unerwünschter Weise die Pulverkonzentration in dem Gas-Pulver-Gemisch verringert.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Damit erhält man eine zyklonartige Strömung des Gemisches mit der gewünschten, radial nach aussen zunehmenden Konzentration an Pulverteilchen in dem Gemischstrom, jedoch ohne die Gefahr, dass sich im Strömungsweg Pulver ablagert. Gleichzeitig wird die gewünschte Verlangsamung der Pulverströmung erzielt, damit die Pulverpartikel nicht zu schnell auf die zu beschichtenden Gegenstände auftreffen und dadurch wieder abprallen. Ferner wird in der Mitte der zerstäubten Pulverwolke eine zungenartige Pulverkonzentration vermieden, ohne dass im Strömungsweg der Zerstäuberdüse Prallkörper oder Leitflächen erforderlich werden.

Zerstäubervorrichtungen zum Beschichten mit Pulver durch Zerstäuberdüsen ohne Prallplatten sind beispielsweise auch aus den DE-OS 2 852 412,1 777 284,1 427 642 bekannt. Bei einer anderen bekannten Zerstäubervorrichtung nach der DE-OS 1 814 809 findet eine Zerstäubung in der Zerstäuberdüse dadurch statt, dass der Zerstäuberdüse unmittelbar Leitflächen vorgeschaltet sind, welche das Gas-Pulver-Gemisch zyklonartig in die Zerstäuberdüse einleiten. Im Gegensatz dazu findet beim Gegenstand der Erfindung die Zerstäubung durch Zerstäubergas statt und die Leitflächen befinden sich in einem wesentlichen Abstand stromaufwärts des Zerstäubergases, so dass die Zerstäubung durch das Zerstäubergas, nicht jedoch durch die Leitflächen bewirkt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, einer Zerstäubervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Leitkörpers von Fig. 1 in Strömungsrichtung gesehen, und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Leitkörpers von Fig. 2 mit einem im Schnitt dargestellten zylindrischen Einzelkanal,

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wobei der Schnitt in der Ebene III—III von Fig. 2 parallel zu dessen geradliniger Zylinderachse verläuft.

Die in Fig. 1 gezeigte Zerstäubervorrichtung besteht aus einer Baueinheit 2 und einer daran angeschraubten Baueinheit 4. Die Baueinheit 2 wird in der Praxis auch als Spritzpistole bezeichnet. Sie enthält einen zentralen Zufuhrkanal 6 für ein Gas-Pulver-Gemisch, der in einer Zerstäuberdüse 8 mündet. Das Gemisch ergibt sich dadurch, weil das zur Be-schichtung dienende Pulver mit einem Gas gefördert werden muss. Die Zerstäuberdüse 8 bildet eine trichterförmige Öffnung mit in Strömungsrichtung zunehmend grösser werdendem Öffnungswinkel. In der Zerstäuberdüse sind keine Prallplatten und keine Leitflächen untergebracht. Die Zerstäubung des Pulvers erfolgt dadurch, dass über einen Zerstäubergaskanal 10 Zerstäubergas am stromaufwärtigen Anfang 12 in die Zerstäuberdüse in Richtung gegen die trichterförmige Düsenwand im wesentlichen tangential dazu mit einer solchen Stärke eingebracht wird, dass das Pulver radial gegen die Trichterwand der Zerstäuberdüse 8 getrieben wird, so stark, dass zwischen dem Pulver und der Trichterwand ein Unterdruck und damit eine Diffusorwirkung entsteht, durch welche der Pulverstrahl radial aufgerissen und im wesentlichen ohne Umkehrwirbel an der Trichterwand der Zerstäuberdüse entlanggezogen wird. Der Zerstäubergaskanal 10 kann über einen gewindeartig verlaufenden Kanalabschnitt 13 in Form einer Ringschlitzdüse 14 in die Trichtermündung der Zerstäuberdüse ausmünden". Abweichend hiervon können anstelle des Gewindeabschnittes 13 und der Ringschlitzdüse 14 auch einzelne Bohrungen vom Zerstäubergaskanal 10 in die Zerstäuberdüse 8 ausmünden.

Unmittelbar stromaufwärts vor der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 ragen in den Zufuhrkanal 6 Elektroden 18 zur elektrostatischen Aufladung des Pulvers.

Die Zerstäuberdüse 8 ist von einer koaxialen Ringschlitzdüse 20 umgeben, die von einem Gaskanal 22 mit Gas versorgt wird und dazu dient, das wolkenartig zerstäubte Pulver zu umhüllen, um dadurch der Pulverwolke eine bestimmte Form und Strömungsrichtung zu geben.

Die weitere Baueinheit 4 bildet ein Verlängerungsstück 24 des Zufuhrkanals 6. Das Kanal Verlängerungsstück 24 ist mit einem im Durchmesser erweiterten Kanalabschnitt 26 versehen, in welchem ein Leitkörper 28 untergebracht ist. Der Kanalabschnitt 26 ist unter einem Winkel ß von ungefähr 25° zur Längsachse vor dem Leitkörper 28 erweitert und nach dem Leitkörper 28 unter dem gleichen Winkel ß von 25° wieder auf den normalen Kanaldurchmesser verkleinert. Die Erweiterung und Verengung kann im Bereich zwischen 5° und 45° liegen, hat jedoch vorzugsweise den genannten Wert von 25°. Dadurch ergibt sich stromaufwärts und stromabwärts des Leitkörpers 28 jeweils ein trichterartiger Kanalabschnitt 30 bzw. 32. Der Leitkörper 28 ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit einem kegelförmigen Ansatz 34 mit entgegen der Strömungsrichtung weisender Kegelspitze 36 versehen.

Fig. 2 zeigt den Leitkörper 28 in Richtung des Pfeiles II von Fig. 1. Ferner zeigt Fig. 3 eine Seitenansicht des Leitkörpers 28 mit einem schräg über die Mantelfläche verlaufenden Ausschnitt längs der Ebene III—III von Fig. 2 zur Darstellung eines von mehreren durch den Leitkörper 28 hindurchführenden geradlinigen Bohrungen, durch welche das Verlängerungsstück 24 des Zufuhrkanals 6 in eine Vielzahl von Einzelkanälen 38 aufgeteilt ist. Jeder der Einzelkanäle 38 verläuft geradlinig in einer Ebene, die den zylindrischen Leitkörper 28 sehnenartig schneidet. Dadurch können die Einzelkanäle 38 auf einfache Weise durch Bohren hergestellt werden. Die Einzelkanäle 38 verlaufen geradlinig schräg zur Längsrichtung 40 des Zufuhrkanals 6 bzw. 24 unter einem Winkel a von 25°. Dieser Winkel der Einzelkanäle 38 sollte im Bereich zwischen 20° und 30° liegen. Die zylindrischen Einzelkanäle 38 haben eine lichte Querschnittsweite im Bereich zwischen 6 mm und 10 mm, wobei die lichte Querschnittsweite vorzugsweise 7 mm beträgt.

Die Einzelkanäle 38 sind um den kegelförmigen Ansatz 34 herum gleichmässig verteilt und schliessen sich unmittelbar an diesem kegelförmigen Ansatz 34 an. Der Abstand zwischen den Einzelkanälen 38 und die Materialdicke 44 zwischen den Einzelkanälen 38 und der Mantelwand 46 des Leitkörpers 28 ist sehr klein, damit sich an diesen Stellen keine Pulverteilchen ablagern können.

Der Abstand zwischen dem Leitkörper 28 und der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 cm und 25 cm. Der Abstand sollte nicht kleiner als 2 cm sein, da sich sonst in den Zufuhrkanal 6 stromaufwärts der Zerstäuberdüse 8 nicht die gewünschte zyklonartige Pulverströmung mit einer radial von innen nach aussen zunehmenden grösseren Pulverkonzentration ausbilden kann. In jedem Falle muss der Leitkörper 28 stromaufwärts der Trichterwand 16 der Zerstäuberdüse 8 und auch stromaufwärts der im Zufuhrkanal 6 vorgesehenen Elektroden 18 zur elektrostatischen Pulveraufladung angeordnet sein. Der maximale Abstand des Leitkörpers 28 von der Trichterwand 16 sollte nicht grösser als 40 cm sein, weil sonst die zyklonartige Pulverströmung im Zufuhrkanal 6 wieder aufgehoben wird.

Die Stege 48 zwischen den Einzelkanälen 38 bilden Leitflächen für das Gas-Pulver-Gemisch und leiten dieses Gemisch mit einer wirbelartigen Drallbewegung in den trichterartigen Kanalabschnitt 32 des Zufuhrkanal-Verlängerungsstücks 24. Die Einzelkanäle 38 können auch eine von der zylindrischen Form abweichende Form haben. Auch können die Einzelkanäle sich radial nach aussen bis zur Mantelwand 46 erstrecken, womit die genannte Materialdicke 44 vollständig entfallt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

663 731 PATENTANSPRÜCHE

1. Zerstäubervorrichtung rum Beschichten mit Pulver, mit einem Zufuhrkanal für ein Gas-Pulver-Gemisch, mit einer Zerstäuberdüse am Ende des Zufuhrkanals, mit mindestens einem Zerstäubergas in die Zerstäuberdüse abgebenden, Zerstäubergasauslass, mit einer im Zufuhrkanal stromaufwärts des Zerstäubergaskanals angeordneten Rotations-erzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer spiralförmig verlaufenden Rotationsbewegung der Partikel des Gemisches um die Mittelachse des Zufuhrkanals, und mit mindestens einer in den Strömungsweg des Gemisches ragenden Elektrode zur elektrostatischen Aufladung des Pulvers des Gemisches, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationserzeu-gungseinrichtung (4) einen Leitkörper (28) mit in radialem Abstand um die Mittelachse des Zufuhrkanals (6,24) herum verteilt angeordneten Einzelkanälen (38) aufweist, die unter einem Winkel (a) zwischen 5° und 45° schräg zur Längsrichtung (40) des Zufuhrkanals (6,24) verlaufen und eine lichte Querschnittsweite (42) von mindestens 4 mm in allen Richtungen innerhalb der Querschnittsebene bilden, dass der Leitkörper (28) an seiner stromaufwärtigen Stirnseite zwischen den Einzelkanälen (38) ein kegelförmiges Element (34) mit entgegen der Strömungsrichtung weisender Kegelspitze (36) koaxial im Zufuhrkanal (6,24) aufweist, dass stromaufwärts des Leitkörpers (28) ein zu ihm hin trichterartig erweiterter Kanalabschnitt (30) und stromabwärts des Leitkörpers (28) ein von ihm weg trichterartig verengter Kanalabschnitt (32) des Zufuhrkanals (6,24) Hegt.

2. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) zwischen 22° und 28°, vorzugsweise bei 25° liegt.

3. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Querschnittsweite (42) der Einzelkanäle (38) im Bereich zwischen 6 mm und 10 mm, vorzugsweise bei 7 mm liegt.

4. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkanäle (38) zylindrische Öffnungen mit geradlinigen Zylinderachsen sind.

5. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterartigen Kanalabschnitte (30, 32) des Zufuhrkanals (6,24) einen Öffnungswinkel (ß) im Bereich zwischen 10° und 90°, vorzugsweise von 50° haben.

6. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem stromabwärtigen Ende der Einzelkanäle (38) und der Mündung (14) des Zerstäubergaskanals (10) am Anfang der

' Zerstäuberdüse (8) im Bereich zwischen 2 cm und 40 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm und 25 cm liegt.

7. Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuberdüse (8), der Zerstäubergaskanal (10) und der Zufuhrkanal (6) des Gas-Pulver-Gemisches als eine Baueinheit (2) ausgebildet sind, und dass der Leitkörper (28) und die beiden trichterartigen Kanalabschnitte (30, 32) in einem Verlängerungsstück (24) des Zufuhrkanals (6) gebildet sind, welches als eine weitere Baueinheit (4) ausgeführt ist, die an der einen Baueinheit (2) lösbar befestigt ist.