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Die Erfindung betrifft eine Pulverspritzpistole für Beschichtungspulver gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die US 5 759 271 (= EP 0 779 105 A1) zeigt eine Pulverspritzpistole dieser Art für
Beschichtungspulver. Sie hat ein Schaftgehäuse, welches einen Pulverzufuhr-
Rohrkanal eine Hochspannungskammer und weitere Kammern aufweist, die alle in
einer hinteren Stirnseite des Schaftgehäuses offen ausmünden. Das Dokument sagt
nicht, ob die Kammern in der vorderen Stirnseite des Schaftgehäuses offen oder
geschlossen sind. Aus der Praxis bekannte Schaftgehäuse dieser Art sind vorne und
hinten offen. In der Verbindung zwischen der Hochspannungsseite des
Hochspannungserzeugers und dem elektrischen Kontakt befindet sich in der
praktischen Realisierung meistens ein Strombegrenzungswiderstand zur
Begrenzung des Kurzschlußstromes der Hochspannungselektrode. Die bekannte
Pulverspritzpistole kann an einem Roboterarm oder Hubständer oder einer anderen
beweglichen Vorrichtung oder einer unbeweglichen Vorrichtung befestigt sein.
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Eine Spritzpistole ähnlicher Art für Beschichtungspulver ist aus der US 4 993 645
bekannt und enthält einen Handgriff zur manuellen Handhabung.
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Eine als manuelle Pistole oder als maschinell getragene Pistole verwendbare
Pulverspritzpistole für Beschichtungspulver ist aus der US 4 196 465 bekannt. Diese
Schrift offenbart auch Details eines in der Pistole untergebrachten
Hochspannungserzeugers. Ein solcher kann auch extern von der Pistole angeordnet
werden. Er enthält üblicherweise einen Oszillator zur Umwandlung einer niedrigen
Eingangsspannung in eine niedrige Wechselspannung, einen an die
Wechselspannungsseite angeschlossenen Transformator zur Hochtransformierung
der Wechselspannung, und eine Gleichrichter und Kondensatoren oder ähnlich
wirkende Elemente enthaltende Kaskadenschaltung zur weiteren
Hochtransformierung der elektrischen Spannung und zur Umwandlung in eine hohe
Gleichspannung beispielsweise im Bereich zwischen 2000 V und 170 000 V für eine
oder mehrere Hochspannungselektroden der Pistole zur elektrostatischen Aufladung
des Beschichtungspulvers.
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Das Beschichtungspulver enthält nicht nur größere Pulverpartikel, sondern auch
mikrokleine Pulverpartikel. Diese tendieren dazu, in die Kammern auf der vorderen
Stirnseite des Schaftgehäuses einzudringen. Dies kann zu Kriechströmen,
Kurzschluß und Stromüberschlägen von dem Hochspannungsweg zu anderen Teilen
führen, welche ein niedrigeres elektrisches Potential haben, z. B. Erdpotential,
insbesondere wenn das Beschichtungspulver aus elektrisch leitendem Material
besteht oder solches enthält.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Eindringen von
Pulverpartikel des Beschichtungspulvers in das vordere Ende von Kammern, welche
von dem Schaftgehäuse gebildet sind, und dadurch entstehende Nachteile, zu
verhindern oder zumindest weitgehend zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von
Anspruch 1 gelöst.
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Demgemäß betrifft die Erfindung eine Pulverspritzpistole für Beschichtungspulver,
enthaltend ein einteiliges Schaftgehäuse aus Kunststoff, welches eine hinten offene
Stirnseite hat und je von dort ausgehend in Schaftlängsrichtung sich erstreckend
einen Pulverzufuhr-Rohrkanal, welcher in einer vorderen Stirnseite des
Schaftgehäuses ausmündet, und eine Hochspannungskammer bildet, in welche
durch die hintere offene Stirnseite in Schaftlängsrichtung ein
Hochspannungserzeuger einsetzbar ist zur Erzeugung einer Hochspannung für
mindestens eine Hochspannungselektrode zur elektrostatischen Aufladung des
Beschichtungspulvers, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungskammer
am vorderen Ende des Schaftgehäuses durch das Schaftgehäuse verschlossen ist
und mindestens ein elektrischer Anschlußleiter sich druckgasdicht durch dieses
vordere Ende des Schaftgehäuses hindurch erstreckt, wobei der Anschlußleiter
innerhalb der Hochspannungskammer mit der Hochspannungsseite des
Hochspannungserzeugers elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ist und
außerhalb des Schaftgehäuses mit einem elektrisch leitfähigen Elektroden-
Verbindungsleiter verbunden oder verbindbar ist zur Hochspannungszufuhr zur
Hochspannungselektrode.
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Das vordere Ende der Hochspannungskammer ist somit durch das Material des
Schaftgehäuses selbst vollständig verschlossen. Der mindestens eine Elektroden-
Verbindungsleiter auf der Hochspannungsseite des Hochspannungserzeugers ist
druckgasdicht durch das Schaftgehäuse hindurch geführt. Dabei kann er entweder
direkt am Material des Schaftgehäuses druckluftdicht anliegen oder durch
druckluftdichte Dichtungsmasse am Schaftgehäuse abgedichtet sein. Durch die
Erfindung wird die Schnittstelle zwischen der Hochspannungskammer und weiteren
Elementen im Bereich des vorderen Endabschnittes des Schaftgehäuses bis an das
vordere Ende des Schaftgehäuses vorverlegt. Dadurch werden die Gefahren, daß
Kriechströme oder elektrische Spannungsüberschläge entstehen weit besser
vermieden als beim Stand der Technik.
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Weitere Merkmale und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen enthalten.
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Besonders hervorzuheben ist hiervon eine Ausführungsform, bei welcher ein
Hochspannungserzeuger und mindestens ein Hochspannungs-
Strombegrenzungswiderstand in eine schiffsrumpfartige Halbschale aus elektrisch
isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff, eingegossen sind, wobei auch das
Vergußmaterial elektrisch isolierendes Material, je vorzugsweise Kunststoff, ist. Die
gesamte Einheit aus Halbschale und eingegossenen Teilen ist von der hinteren
Stirnseite des Schaftgehäuses in dessen Hochspannungskammer einsetzbar und
austauschbar. Das Schaftgehäuse bildet einen Gleitsitz und dabei eine
Längsführung für diese Einheit in Schaftlängsrichtung. Isolationsmaterial-
Schnittstellen zwischen dem Hochspannungserzeuger und dem mindestens einen
Strombegrenzungswiderstand sind bis zum vorderen Ende des Schaftgehäuses
vollständig vermieden.
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Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von einer
bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pulverspritzpistole nach der Erfindung für
Beschichtungspulver,
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Fig. 2 eine hintere Stirnansicht eines Schaftgehäuses der Pulverspritzpistole von Fig.
1 in der Ebene II-II von Fig. 1 gesehen, mit je von hinten in das
Schaftgehäuse eingesetztem Hochspannungserzeuger, Pulverrohr und
Hohlschraube,
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht in der Ebene III-III von Fig. 1,
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Fig. 4 eine vordere Stirnansicht des Schaftgehäuses in der Ebene IV-IV von Fig. 1
gesehen.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Pulverspritzpistole nach der Erfindung für
Beschichtungspulver enthält ein einteiliges Schaftgehäuse 2 aus elektrisch
isolierendem Kunststoff, welches vorzugsweise im Spritzgußverfahren hergestellt ist.
Das Schaftgehäuse 2 bildet in einem ununterbrochenen Materialstück einen
Pulverzufuhr-Rohrkanal 4, welcher sich in Schaftlängsrichtung erstreckt und in einer
vorderen Stirnseite 6 des Schaftgehäuses 2 ausmündet, und eine
Hochspannungskammer 8, die sich in Schaftlängsrichtung durch das Schaftgehäuse
erstreckt und zum Einsetzen eines Hochspannungserzeugers 10 eine
Zugangsöffnung 12 in der hinteren Stirnseite 14 aufweist.
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Die Hochspannungskammer 8 ist an ihrem gesamten Umfang und an der vorderen
Stirnseite 6 des Schaftgehäuses 2 durch das Schaftgehäuse 2 selbst druckgasdicht
verschlossen. Ein elektrischer Anschlußleiter 16 erstreckt sich durch das
Schaftgehäuse 2 hindurch und ist innerhalb der Hochspannungskammer 8 mit der
Hochspannungsseite 18 des Hochspannungserzeugers 10 elektrisch leitend
verbunden oder verbindbar und außerhalb des Schaftgehäuses 2 mit einem
elektrisch leitfähigen Elektroden-Verbindungsleiter 20 verbunden oder verbindbar,
um mindestens einer Hochspannungselektrode 22 Hochspannung zur
elektrostatischen Aufladung des Beschichtungspulvers zuzuführen.
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Der elektrische Anschlußleiter 16 und der Elektroden-Verbindungsleiter 20 können
miteinander verlötet oder steckverbunden oder auf andere Art verbunden sein.
Vorzugsweise sind jedoch beides Kontakte, die miteinander kontaktierbar sind. Der
Elektroden-Verbindungsleiter 20 kann beispielsweise einen Kontaktring aufweisen,
so daß er unabhängig von seiner Drehposition mit dem Anschlußleiter 16
kontaktierbar ist. Der Elektroden-Verbindungsleiter 20 und die mindestens eine
Hochspannungselektrode 22 können auf verschiedene Arten in Teilen der
Pulverspritzpistole untergebracht sein.
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Lediglich als Beispiel für viele verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zeigt Fig. 1
eine Sprühdüse 24, welche den Elektroden-Verbindungsleiter 20 und die mindestens
eine Hochspannungselektrode 22 trägt. Die Sprühdüse 24 ist beispielsweise durch
eine Überwurfmutter 26, die auf den vorderen Schaftabschnitt des Schaftgehäuses 2
aufschraubbar ist, an dem Schaftgehäuse 2 befestigt.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform bildet das Schaftgehäuse 2 an seinem
vorderen Endabschnitt auf der vorderen Stirnseite eine mit ihm einstückig gebildete
vordere Stirnwand 28, welche die Hochspannungskammer 8 auf der vorderen
Stirnseite 6 druckgasdicht begrenzt und durch welche der elektrische Anschlußleiter
16 sich druckgasdicht hindurch erstreckt.
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Die Hochspannungsseite 18 des Hochspannungserzeugers 10 ist durch einen
Hochspannungs-Leitungsweg 30, welcher nacheinander einen
Strombegrenzungswiderstand 32, oder mehrere Strombegrenzungswiderstände, und
eine auf die Innenseite des elektrischen Anschlußleiters 16 drückende, elektrisch
leitende Feder 34, vorzugsweise eine Druckfeder aufweist, mit diesem Anschlußleiter
16 elektrisch leitend verbunden.
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Der Hochspannungserzeuger 10 besteht beispielsweise aus einem Oszillator 36 zur
Umwandlung einer niedrigen Eingangs-Gleichspannung in eine Wechselspannung,
einem Transformator 38 zur Hochtransformierung dieser Wechselspannung, und
einer Kaskadenschaltung 40 oder einer anderen elektrischen Schaltung zur
Erzeugung der Gleichspannungs-Hochspannung für die mindestens eine
Hochspannungselektrode 22 aus der Wechselspannung des Transformators 38. Die
Kaskadenschaltung 40 kann in bekannter Weise in Kaskade geschaltete
Gleichrichter und Widerstände enthalten.
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Der Strombegrenzungswiderstand 32 und Hochspannungserzeuger 10 sind in einen
Block 42 aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff eingegossen,
welcher sich bis nahe zur Feder 34 bzw. nahe zu der vorderen Stirnwand 28
erstreckt.
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Der mindestens eine Strombegrenzungswiderstand 32 befindet sich in einem
vorderen Endabschnitt 2-2 des Schaftgehäuses 2, welcher einen wesentlich
kleineren Querschnitt hat als ein mittlerer Gehäuseabschnitt 2-4, in welchem die
Kaskadenschaltung 40 untergebracht ist. Der hintere Gehäuseabschnitt 2-6, in
welchem der Transformator 38 und der Oszillator 36 untergebracht sind, kann
erforderlichenfalls einen größeren Querschnitt als der mittlere Gehäuseabschnitt 2-4
haben. Auf diese Weise wird die erforderliche Masse an Kunststoff für das
Schaftgehäuse 2 und für die Vergußmasse, welche den Block 42 bildet, in jedem
Abschnitt auf ein Kleinstmaß reduziert. Damit wird auch das Gewicht der gesamten
Pulverspritzpistole auf ein Mindestmaß reduziert. Fig. 1 ist eine maßstäblich
vergrößerte Darstellung einer aktuellen Pulverspritzpistole nach der Erfindung.
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Zwischen dem Block 42 aus Kunststoff und der vorderen Stirnwand 28 des
Schaftgehäuses befindet sich nur die so kurz wie möglich gehaltene, z. B. nur 0,5 cm
lange, Druckfeder 34, die zwischen den Anschlußleiter 16 und einen elektrisch
leitenden Kontaktkopf 48 in Schaftlängsrichtung eingespannt ist, mit welchem ein
stromabwärtiger Anschluß des Strombegrenzungswiderstandes 32 elektrisch
verbunden ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine schiffsrumpfartige
Halbschale 50 aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff
vorgesehen, in welcher der mindestens eine Strombegrenzungswiderstand 32 und
vorzugsweise der gesamte Hochspannungserzeuger 10 in den Kunststoff des Blocks
42 eingegossen sind. Dies ist insbesondere die Kaskadenschaltung 40,
vorzugsweise jedoch auch der Transformator 38 und vorzugsweise auch der
Oszillator 36. Der Kunststoff-Gußblock 42 ist in die schiffsrumpfartige Halbschale 50
eingegossen.
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Ebenfalls gemäß bevorzugter Ausführungsform ist die Halbschale 50 an ihrem
vorderen Endabschnitt, vorderhalb des mindestens einen
Strombegrenzungswiderstandes 32, als Rohrkanal 52 ausgebildet, in welchen die
Druckfeder 34 von vorne teilweise eingesetzt ist und in welcher der Kontaktkopf 48
an einer nach vorne zeigenden Kanalabsatzfläche 54 anliegt zur axialen
Einspannung der Druckfeder 34 zwischen den Kontaktkopf 48 und den
Anschlußleiter 16.
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Die schiffsrumpfartige Halbschale bildet an ihrem hinteren Ende eine Querwand 55,
welche sich zusammen mit dem Schalenboden und den Schalenseitenwänden über
den gesamten Querschnitt der Hochspannungskammer 8 erstreckt und an deren
Innenumfangsfläche über den gesamten Umfang dichtend anliegt, und vorzugsweise
über mindestens ein Dichtungselement 56 zusätzlich abgedichtet ist.
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Durch die Querwand 55 der schiffsrumpfartigen Halbschale 50 sind elektrische
Anschlußelemente 58, 59, 60, z. B. Anschlußstifte für den
Niederspannungsanschluß eines externen Kabels an den Oszillator 36
druckgasdicht hindurch geführt.
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Das unterbrechungsfrei einstückig gebildete Schaftgehäuse 2 bildet zusätzlich zur
Hochspannungskammer 8 mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei oder
entsprechend den Zeichnungen drei Zusatzkammern 62, 64 und 66 und diese
voneinander trennende Trennwände 68, 69, 70 und 71, die um den Pulverzufuhr-
Rohrkanal 4 herum verteilt angeordnet sind und sich je von der offenen hinteren
Stirnseite 14 des Schaftgehäuses 2 bis zu einer vorderen Querwand des
Schaftgehäuses 2 erstrecken, welche vorzugsweise die Querwand 28 ist, die sich
über alle Kammern erstreckt und diese dicht verschließt.
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Mindestens eine der Zusatzkammern, bei der gezeigten Ausführungsform die beiden
links und rechts neben dem Pulverzufuhr-Rohrkanal 4 angeordneten
Zusatzkammern 62 und 64, sind Druckgaskanäle zur Zufuhr von Druckgas, z. B.
Druckluft vom hinteren Ende des Schaftgehäuses 2 durch Durchgangsöffnungen 72
bzw. 74 in der vorderen Stirnwand 28 zu einem sich druckluftdicht daran
anschließenden Druckluftkanal 76, durch welchen Druckluft über die mindestens
eine Hochspannungselektrode 22 strömt, um diese von Pulverpartikel freizuhalten
und um deren elektrische Ladungen auf die Pulverpartikel zu übertragen.
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Bei einigen Anwendungsfällen ist es auch erwünscht, den von der Spritzpistole
versprühten Pulverstrahl oder Pulverwolke zu einem Flachstrahl oder in eine andere
Form zu formen. Zu diesem oder für einen anderen Zweck kann ein anderer
Zusatzkanal 64 als Druckgaskanal verwendet werden, dessen Druckgas, z. B.
Druckluft über eine Öffnung 74 in der Stirnwand 28 zu einem oder mehreren
Druckluftkanälen 78 führt, aus welchem dann Druckluft das Druckgas auf den
ersprühten Beschichtungspulverstrahl strömt.
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Die Druckgaskanäle 76 und/oder 78 können entsprechend Fig. 1 in der Düse 24
gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen können sie in einem anderen Element
der Pulverspritzpistole gebildet sein. Ferner kann die mindestens eine
Hochspannungselektrode 22 radial anstelle axial in der Düse 24 oder in einem
anderen Teil angeordnet sein, beispielsweise auch im vorderen Endabschnitt des
Schaftgehäuses 2 im oder am Rand des Pulverzufuhr-Rohrkanals 4.
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Der in den Zeichnungen untere Zusatzkanal 66 kann ebenfalls für eine
Druckgaszufuhr oder für die Zufuhr eines anderen Fluides dienen oder unbenutzt
bleiben. In allen Fällen bilden die Zusatzkammern 62, 64, 66 und die Trennwände
68, 69, 70, 71 zwischen allen Kammern 8, 62, 64, 66 radial zur Schaftlängsrichtung
eine elektrische Isolationsstrecke zur Vermeidung von elektrischen Kriechströmen
oder elektrischen Überschlägen. Ferner haben sie den Vorteil, daß die Trennwände
und auch der Außenmantel des Schaftgehäuses 2 mit wenig Material sehr dünn
ausgebildet werden können und trotzdem eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und
elektrische Isolationswirkung haben. Die Kammern 8, 62, 64 und 66 sind
vorzugsweise um den gesamten Umfang des Pulverzufuhr-Rohrkanals 4 herum
verteilt angeordnet.
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Der Pulverzufuhr-Rohrkanal 4 kann direkt als Pulverführungskanal verwendet
werden. Gemäß bevorzugter Ausführungsform wird jedoch in ihn ein Pulverrohr 84
austauschbar eingesetzt. Dieses kann bei Abnutzung durch die Pulverpartikel des
Beschichtungspulvers oder zu Reinigungszwecken ausgetauscht werden. Ferner
kann es aus einem abriebfesteren Kunststoff oder abriebfesterem anderen,
elektrisch isolierendem Material bestehen als das Schaftgehäuse 2. Ferner kann das
Pulverrohr 84 zur Erzeugung von Reibungselektrizität durch die an ihm entlang
reibenden Pulverpartikel des Beschichtungspulvers ausgebildet sein. Auf diese
Weise und auch durch die Austauschbarkeit des Hochspannungserzeugers 10 bzw.
der ausgegossenen Halbschale 50 kann die Pulverspritzpistole unter Verwendung
des gleichen Schaftgehäuses 2 an verschiedene Bedürfnisse beim
Pulverbeschichtungbetrieb angepaßt werden.
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Das Pulverrohr 84 kann auf beliebige Weise befestigt werden, beispielsweise durch
eine Hohlschraube 86, welche in ein Innengewinde 88 am hinteren Ende des
Pulverzufuhr-Rohrkanals 4 des Schaftgehäuses 2 eingeschraubt ist und durch
welche sich das Pulverrohr 84 mit axialem Gleitsitz hindurch erstreckt. Das
Pulverrohr 84 kann an seinem hinteren Ende mit einem Anschlußelement 90 zur
Befestigung eines Pulverschlauches versehen sein.
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Ferner ist am hinteren Ende des Schaftgehäuses 2 ein Anschlußstück 92 zum
Anschluß eines nicht gezeigten Niederspannungskabels befestigbar, durch welches
eine elektrische Niederspannung über die Anschlußstifte 58, 59 und 60 dem
Hochspannungserzeuger 10 zuführbar ist. Das Anschlußstück 92 kann ebenfalls
durch die Hohlschraube 86, oder durch andere Mittel, an der hinteren Stirnseite 14
des Schaftgehäuses 2 befestigt sein, beispielsweise durch die Hohlschraube 86
gegen die Hinterstirnseite 14 gespannt werden. Zwischen dem Anschlußstück 92
und der hinteren Stirnseite 14 des Schaftgehäuses 2 kann eine Dichtungsplatte 94
und ein Übergangsstück 96 angeordnet werden, welches die äußere Form des
Schaftgehäuses 2 der äußeren Form des Anschlußstückes 92 anpaßt.