DD262817A5

DD262817A5 - Elektrostatische farbspritzpistole

Info

Publication number: DD262817A5
Application number: DD87309076A
Authority: DD
Inventors: Gyoergy Benedek
Original assignee: Benedek,Gyoergy,Hu
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1988-12-14
Also published as: HUT47048A; GB8726548D0; GB2197600B; DE3731530A1; CH673412A5; GB2197600A; SU1708146A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte elektrostatische Farbspritzpistole, die sowohl zum Lackieren von grossflaechigen Gegenstaenden als auch zum Lackieren von sperrigen Gegenstaenden wie Draht- oder Rohrkonstruktionen wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Spritzpistolen zwei Spritzsysteme in sich vereinigt. Das pneumatische-elektrostatische System dient zum Lackieren von grossflaechigen Gegenstaenden, waehrend bei Gegenstaenden mit kleiner Flaeche anstelle der mit Luftzerstaeubung arbeitenden Kappe ein Vorsatzgeraet montiert wird, das die Drehglocke mit ihrem Druckluftantrieb und Mittel zur Zufuehrung der Farbe in die Glocke enthaelt. In der Kunststoff-Drehglocke sind Halbleiterelektroden angeordnet, die einerseits die Aufrechterhaltung der elektrischen Ladung der Farbe gewaehrleisten und andererseits alle Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit und des Brandschutzes erfuellen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Farbspritzpistole, bestehend aus einem Isolierkörper mit Färb- und Luftzuführungskanäle, einem am Isolierkörper befestigten Einsatz für die Farbzuleitung und einem Nadelventil mit einer Ventilstange, die im Farbband des Isolierkörpers angeordnet ist, in dem sich ebenfalls die Elektrode befindet, die über ein Kabel mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In Lackierereien von industriellen Unternehmen kommt es oft vor, daß großflächige Gegenstände, dünne Rohrkonstruktionen und Drähte zu lackieren sind. Für die wirtschaftliche Durchführung dieser unterschiedlichen Arbeiten sind elektrostatische Farbspritzvorrichtungen mit unterschiedlichen Systemen erforderlich. In der Mehrzahl der Fälle werden großflächige Gegenstände mit pneumatischen Farbspritzeinrichtungen gespritzt. Auch in der elektrostatischen Lackiertechnik haben sich diese Systeme stark verbreitet. Die Gestaltung, Betätigung und Bedienung weicht bei der elektrostatischen Ausführung kaum von den traditionellen, ausschließlich pneumatischen Systemen ab. Die elektrostatische Spritzpistole ist länger und aus Kunststoff gefertigt, um die Farbe elektrostatisch aufzuladen und die damit verbundene Wirkung zu gewährleisten. Bei relativ großflächigen, den Spritzraum gut ausfüllenden Werkstücken mit durchschnittlicher Kompliziertheit, können diese Systeme mit einer bedeutenden Einsparung an Farbe vorteilhaft eingesetzt werden.

Wenn hingegen Werkstücke mit geringer Raumausnutzung zu lackieren sind, z. B. aus dünnen Rohren bestehende Rahmen, Gitter, Drahtnetze usw., können diese Systeme die gestellte Aufgabe nur mit einem hohen Lackverlust lösen, obwohl auch die Rückfläche der erwähnten Werkstücke mit Farbe überzogen wird. Die Ursache hierfür liegt in der pneumatischen Zerstäubung der Farbe.

Die an der Ausgangsdüse austretenden Farbtröpfchen haben durch den pneumatischen Druck eine so hohe kinetische Energie, daß die elektrostatische Aufladung nicht ausreicht, daß sich die Tröpfchen auf der Oberfläche des Werkstückes absetzen. Wenn aber die kinetische Energie zu groß ist oder die Farbstofftröpfchen sich in großer Entfernung zum Werkstück befindet, wird höchstens die Flugbahn modifiziert, nicht aber die Tröpfchen auf das Werkstück geleitet. Sie fliegen praktisch daran vorbei, wodurch bedeutende Farbverluste entstehen. Bekannt sind spezielle Zerstäuberdüsen, die mit einem geringen Luftstrom und niedriger Luftgeschwindigkeit arbeiten. Obwohl mit diesen Düsen eine größere Farbmenge auf die Werkstücke-Oberfläche gebracht werden kann, sind die Verluste dennoch nicht unbedeutend.

Aus der Praxis des elektrostatischen Farbspritzens ist bekannt, daß kleinste Verluste mit elektrostatischen Spritzanlagen ohne Luftzerstäubung —wie z. B. Spritzen mit einer stationären Kante (AEG-Pinsel), einer sich drehenden Kreiskante oder einer Drehglocke realisiert werden können. Solche Spritzanlagen — in manueller und automatisierter Ausführung—sind seit langem bekannt. So waren die ersten elektrostatischen Farbspritzanlagen (Ransburg) mit einer Drehglocke ausgerüstet. Zu den kompletten, mit einer Drehglocke ausgerüsteten elektrostatischen Farbspritzanlagen, gehören die Vorrichtungen von Ransburg Nr.2 (USA), SAMES (Frankreich), COLORSTAT (DDR) und HANDSPRAY (VR Ungarn). Die erwähnten Anlagen arbeiten mit einer hohen Farbausnutzung (80 bis 95%). Die ausbringbare Farbmenge ist jedoch mit etwa 50-150cm³/Minute bedeutend geringer als bei pneumatischen Systemen, wo sie etwa 300-800cm³/Minute beträgt. Daraus resultiert, daß diese Spritzanlagen mit einer Drehglocke nur zum Beschichten von kleinflächigen Werkstücken geeignet waren und auf diesem Gebiet recht erfolgreich eingesetzt wurden.

Bei den ersten Spritzanlagen wurde eine Drehglocke aus Metall verwendet. Diese Lösungen hatten sich gut bewährt; die Zerstäubung war befriedigend. Später aber entstanden sicherheitstechnische Probleme bei der praktischen Anwendung. Der weitere Einsatz dieser Anlagen erforderte eine Überprüfung der Voraussetzungen hinsichtlich der Sicherheitstechnik und des Brandschutzes, da die Gefahr einer Funkenbildung bestand und auch leicht entzündbare Lacke und entflammbare Lösungsmittel mit Hilfe dieser elektrostatischen Anlagen ausgespritzt werden. Es war also notwendig, die Funkenbildung zu verhindern bzw. die Zündungsgrenzwerte zu beschränken. Im Ergebnis wissenschaftlich-praktischer Forschungstätigkeit wurden Brandschutzvorschriften erarbeitet und festgelegt, daß bei Farben mit Lösungsmitteln unter einem Flammpunkt von 21°Cdie Funkenenergie den Wert von 0,25 mJ nicht überschreiten darf. Das bedeutete, daß in der Anlage und in den gefährdeten Bereichen während des Spritzens unter den ungünstigen Bedingungen keine so starke Funkenentladung entstehen darf, die zum Entflammen oder den Brand der verwendeten Farben bzw. des eingesetzten Lösungsmittels führen kann. Die Stärke des Funkens hängt von der Größe der elektrischen Entladung ab, die durch entsprechende Berechnungen ermittelt werden kann. Die in einem Metallkörper vorhandene elektrische Ladung ist zu der Körperkapazität und dem Quadrat der Spannung proportional, genauer gesagt,

Q = U² · C, wobei die Entladung Q in Joule, die Spannung U in Volt, die Kapazität C in Farad angegeben sind. Nach

praktischen Messungen beträgt die Eigenkapazität einer Spritzglocke aus Metall etwa 5 bis 1OpF, die bereits bei einer Betriebsspannung von 6OkV

Q = (60 · 10³)² · 5 · 10~¹² = 9 · 10~³ = 9mJ ergibt, wasein Vielfaches deszulässigen Wertes ist. Wenn nun die Metallglocken

mit der Hand oder mit einem geerdeten Gegenstand berührt werden, entsteht eine Entladung mit hoher Energie, die bereits zu dem Entflammen der Lösungsmitteldämpfe führen kann.

Aus diesem Grunde werden die Drehglocken, die mit der Hand oder mit einem Gegenstand in Kontakt kommen könnten, aus Kunststoffen hergestellt. Durch die Isolierfähigkeit der Kunststoffe wurde das Entstehen hoher Aufladungen auf der Oberfläche und die plötzliche Entladung verhindert.

Bei einer Glocke aus einem isolierenden Material wird die für das Zerstäuben notwendige elektrostatische Aufladung der Farbe selbst weitergeleitet. Die elektrische Spannung wird über eine Metallelektrode in die Farbe eingeleitet, wobei die Elektrode im Farbkanal vordem Einlauf der Farbe in die Glocke angeordnet ist. Von dieser Stelle aus genügt bereits die eigene Leitfähigkeit der Farbe zur Weiterleitung der Ladung. Die Länge des Strömungsweges von der Elektrode bis zur Zerstäuberkante der Glocke kann aber mehrere cm betragen und da der spezifische Widerstand der einzelnen Farben hoch ist, so z. B. 10⁸ Ohm. cm, (100 Megohm), tritt auf diesem Wege ein so hoher Spannungsabfall auf, daß die auf der zerstäubenden Glockenkante herrschende Spannung zum wirkungsvollen Auftragen der Farben nicht mehr ausreicht. Um diesen Mangel zu beseitigen, wird in der Praxis mit höheren Spannungen — etwa 80-100 kV — gearbeitet oder der Widerstand der aufzutragenden Farbe unter Anwendung bekannter chemischer Methoden herabgesetzt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die erwähnten Mängel der bekannten Apparate zu vermeiden, gleichzeitig aber deren vorteilhafte Eigenschaften zu vereinigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Lackspritzpistole der eingangs genannten Art mit einer Drehglocke zu kombinieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Spritzvorrichtung der Farbspritzpistole ein Vorsatzgerät aus Isoliermaterial mit einer Drehglocke und deren Antrieb über einen lösbaren Befestigungsring angeschlossen ist. Vorzugsweise sind an der Innenfläche des Mantels der Drehglocke eine oder mehrere gegen einander versetzte zylindrische Ringelektrode(n) gegen die Zerstäuberkante gerichtet angeordnet.

Es ist vorteilhaft, wenn im Mantel der aus einem Isoliermaterial gefertigten Drehglocke dicht aneinanderliegende, in Richtung der Erzeugenden verlaufende Drahtelektroden eingebaut sind. Das eine Ende dieser Elektroden steht im Verteilerringraum der Glocke, das andere Ende am Innenmantel der Glocke in der Nähe der Zerstäubungskante mit der Farbe in Berührung. Bevorzugt sind die in der Drehglocke angeordneten, den Widerstand herabsetzenden Elektroden aus einem Halbleitermaterial hergestellt.

Durch das erfindungsgemäße Vorsatzgerät werden mit einer Spritzpistole praktisch zwei Spritzsysteme realisiert. Es besteht die Möglichkeit eine Drehglocke anstelle der bei den pneumatischen-elektrostatischen Farbspritzanlagen vorhandenen Spritzkappe einzusetzen, wodurch diese Anlagen ebenfalls zum wirtschaftlichen Lackieren von Drähten, Netzen und äußerst dünnen Rohren verwendet werden können. Das die Drehglocke und deren Antrieb enthaltende Vorsatzgerät wird mit derselben Überwurfmutter befestigt, mit der ursprünglich die Spritzkappe befestigt wurde. Die Glocke wird mit Hilfe der in die Spritzanlage eingeleiteten und ursprünglich nur zur Zerstäubung dienenden Druckluft in Drehbewegung versetzt. Durch geeignete konstruktive Mittel wird die Strömungsenergie der Druckluft in eine Drehbewegung umgewandelt. Mit Hilfe der Stellschraube zur Verflachung des Spritzbildes des Farbstoffnebels einer Spritzkappe kann ebenfalls die Drehzahl der Glocke geregelt werden. Die in der Drehglocke eingebaute bzw. eingebauten Elektroden verringern den Widerstand des Farbfilms von der Stelle an, an der der Lack in die Glocke einfließt, bis zu der Zerstäubungskante dermaßen, daß kein bedeutender Spannungsabfall eintritt. Gleichzeitig geht von der zugänglichen bzw. berührbaren Fläche der Glocke keine Energieentladung aus, die den zulässigen Höchstwert überschreitet.

Ausführungsbeipiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Farbspritzpistole, Fig.2: den Schnitt durch eine Drehglocke nach der Erfindung, Fig. 3: eine weitere Ausführung der Drehglocke.

In einem Metallhandgriff 1 ist ein Luftventil 2 angeordnet, das über eine Ventilstange 3 mittels eines Betätigungshebels 4 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die zur Betätigung erforderliche Druckluft wird über einen Stutzen 5 im Handgriff zugeleitet. Von hier gelangt sie in einen im Isolierkörper 8 ausgebildeten Kanal 9, der hinter dem Ventil 2 und hinter einem konischen Regelventil 10 angeordnet ist. Das Regelventil 10 besitzt eine Verlängerung, die sich im Kanal 7 befindet und mit einer Stellschraube 11 abschließt. Aus dem Kanal 9 strömt die Druckluft in einen Kanal 14 des Vorsatzgerätes 13, der mit einer . Überwurfmutter 12 anstelle einer Spritzkappe 42 am Grundapparat befestigt ist. Der Kanal 14 leitet die Druckluft zum Antrieb 15 der Glocke, derauf bekannte Weise die Energie der Druckluft in eine Drehbewegung umwandelt. Mit Hilfe der Welle 16 wird die Kunststoff-Glocke 17 in Drehbewegung versetzt. Die Farbe gelangt aus einem Behälter 18 über einen Schlauch 19, einen Anschlußstutzen 20, einem kurzen Kunststoffrohr 21 und einen Stutzen 22 in den Farbkanal 23. Der Farbkanal 23 ist in Ausströmrichtung vom konischen Ende der Kunststoff-Ventilstange 25 verschlossen. Die verjüngte Bohrung des Einsatzes 24 dient als Ventilsitzfür die Ventilstange. Wenn nun der Betätigungshebel 4 gezogen wird, werden das Luftventil 2 geöffnet und die Stange 26 mit Hilfe des Federtellers 27 gegen die Kraft der Feder 28 vom Ventilsitz gezogen, wodurch die Farbe nach vom ausfließen kann. Die Stange 26 ist im Pistolengehäuse mittels Stopfbüchse 29 und Dichtung 30 druckdicht angeordnet. Beim Öffnen des Lackventils fließt die Farbe über die im Vorsatzkörper 13 vorhandene, die Fortsetzung des Kanals 23 bildende Bohrung 31 und über den Austrittsstutzen 32 in die Verteilerringkammer 33 an der Rückseite der Drehglocke 17. Von hier gelangt die Farbe durch die Spalten 34 auf die innere Mantelfläche der Glocke und anschließend zur Kreiskante 35, wo die Farbe zerstäubt und abgespritzt wird. Der Hochspannungsgenerator 36 liefert die für die elektrostatische Aufladung der Farbe erforderliche Spannung und ist über das Hochspannungskabel 37 mit der Elektrode 38 verbunden, die mit dem Farbstrom in Kontakt steht. Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen Zerstäuberglocke. Die miteinander nicht in einer metallischen Verbindung stehenden Elektroden 39 derauf der Welle 16 befestigten Kunststoff-Drehglocke 17 sind so angeordnet, daß sie währenddes Betriebs weder mit der Hand noch mit dem zu lackierenden Gegenstand in Kontakt gebracht werden können. Die Elektroden dienen der Verringerung des elektrischen Widerstandes des Farbfilmes, der sich zwischen dem Verteilerringraum 33 über die Spalten 34 und der inneren Glockenmantelfläche 41 bis zur zerstäubenden Kreiskante 35 erstreckt. Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 dienen die im Mantel der Kunststoff-Glocke 17 dicht nebeneinander angeordneten Metalldrähte 40 ebenfalls der Verringerung des Widerstandes des Farbfilmes zwischen der Verteilerringkammer 33 und der zerstäubenden Kreiskante 35, wobei das eine Ende der Drähte am Mantel der Verteilerringkammer 33 und das andere Ende an der konischen Innenmantelfläche 41 der Glocke in der Nähe der zerstäubenden Kreiskante 35 mit dem Farbfilm in Kontakt steht. Auch diese Metalldrähte 40 sind so angeordnet, daß sie weder für die Hand, noch den zu lackierenden Gegenstand zugänglich sind. Die Kapazität dieser Metalldrähte ist so niedrig, daß sie die zur Bildung eines feuergefährlichen Funkens erforderliche Minimalladung bei der gegebenen Betriebsspannung nicht speichern können.

Claims

1. Elektrostatische Farbspritzpistole, bestehend aus einem Isolierkörper mit Färb- und Luftzuführungskanälen, einem am Isolierkörper befestigten Einsatz für die Farbzuleitung und einem Nadelventil mit einer Ventilstange aus Kunststoff, die im Farbkanal des Isolierkörpers angeordnet ist, in den sich ebenfalls die mit der Farbe in Kontakt stehende Elektrode befindet, die über ein Kabel mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Isolierkörper ein mit einer Drehglocke (17) und deren Antrieb (15) versehenes Vorsatzgerät (13) aus einem Isoliermaterial mittels eines lösbaren Befestigungsringes (12) befestigt ist.

2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehglocke (17) aus einem Isoliermaterial gefertigt ist und an der Innenfläche ihres Mantels zur Zerstäuberkante (35) gerichtet, einer oder mehrere gegeneinander versetzte Ringelektroden (39) angeordnet sind.

3. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel der aus einem Isoliermaterial gefertigten Drehglocke (17) dicht nebeneinander liegende, in Richtung der Erzeugenden verlaufende Drahtelektroden (40) eingebaut sind, die mit einem Ende in der Verteilerringkammer (33) der Drehglocke und mit dem anderen Ende am Innenmantel (41) der Glocke, in der Nähe der Zerstäuberkante (35), mit dem Lack in Kontakt sind.

4. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Drehglocke (17) angeordneten, den Widerstand herabsetzenden Elektroden (39,40) aus einem Halbleitermaterial gefertigt sind.