DE10155633A1

DE10155633A1 - Triboelektrische Pulversprühpistole und Triboelektrisches Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE10155633A1
Application number: DE2001155633
Authority: DE
Inventors: Ronald Ditmer
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Triboelektrische Pulversprühpistole (10), enthaltend ein Gehäuse (11) mit einem Strömungskanal (2) für mit Fördergas gemischtes Pulver, welcher mit Mitteln zum Mischen eines Pulvers mit einem Fördergas derart verbindbar ist, dass mit Fördergas gemischtes Pulver den Strömungskanal (2) durchströmt und von der Pulversprühpistole (10) abgegeben wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Strömungskanal (2) wenigstens teilweise durch mindestens ein aus keramischem Material bestehendes Keramikelement begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine triboelektrische Pulversprühpistole, enthaltend ein Gehäuse mit einem Strömungskanal für mit Fördergas gemischtes Pulver, welcher mit Mitteln zum Mischen eines Pulvers mit einem Fördergas derart verbindbar ist, dass mit Fördergas gemischtes Pulver den Strömungskanal durchströmt und von der Pulverstrühpistole abgegeben wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein triboelektrisches Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes, insbesondere mit aus Porzellan oder Emaille bestehenden Pulver.

Es ist bekannt, mit Hilfe von triboelektrischen Pulversprühpistolen Pulver zu versprühen und auf zu beschichtende Gegenstände aufzutragen. Bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung werden trockene Farbpartikel in einem Pulverbehälter fluidisiert und durch einen Schlauch zu einer Sprühpistole gepumpt, die das Pulver auf ein zu beschichtendes Produkt sprüht. Die Sprühpistole lädt typischerweise das Pulver in einem von zwei Wegen auf. Entweder weist die Pistole eine Hochspannungs-Aufladungselektrode auf oder die Pistole weist Mittel zum Aufladen des Pulvers durch Reibung, d. h. triboelektrisch auf.

Bei triboelektrischen Pulversprühpistolen ist das Pulver häufig auf Epoxidbasis, und die in der Pistole vorgesehenen Oberflächen sind typischerweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) konstruiert, auf welche die Pulverpartikel mehrfach auftreffen, um die Partikel durch Reibung aufzuladen. Wenn die Pulverpartikel von der Vorderseite der Pistole versprüht werden, werden sie elektrostatisch zu dem anzustreichenden Produkt gezogen, welches im Allgemeinen elektrisch geerdet ist und von einer Überkopf-Fördereinrichtung herunterhängt. Sobald die elektrostatisch aufgeladenen Pulverpartikel aufgetragen sind, haften sie dort an durch elektrostatische Anziehung bis sie in einen Ofen befördert werden, so sie geschmolzen werden, um zusammenzufließen, um eine kontinuierliche Beschichtung auf dem Produkt zu bilden. Eine Pulverbeschichtung stellt generell eine harte und dauerhafte Oberfläche (Finish) bereit, und kann in vielen Anwendungen gefunden werden wie bei Gartenmöbeln, Rasenmähern oder anderen Produkten.

Eine kommerziell erhältliche triboelektrische Pulversprühpistole ist in dem US-Patent mit der Nummer 4,399,945 dargestellt. Diese Pistole ist als Tribomatik® Pistole bei Nordson Corporation, Amherst, Ohio, erhältlich. Bei dieser Pistole wird das Pulver in einem Bündel aus gekrümmten PTFE-Rohren aufgeladen, die um einen Kern gewickelt sind. Wenn das Pulver die Rohre passiert, trifft es mehrfach auf die Innenwände der Rohre auf und nimmt bei jedem Kontakt Ladung auf. Die äußere Schicht des Rohrbündels ist durch ein leitendes Material abgedeckt, um die Aufladung während des Betriebs der Pistole zur Erdung abzuleiten. Die Erdung der Aufladungsrohre verbessert die Aufladung des Pulvers und ist der Sicherheit förderlich, indem verhindert wird, dass die Pistole eine kapazitive Ladung speichert, was einem Betreiber einen Schlag versetzen oder einen Funken produzieren könnte, der Feuer oder eine Explosion verursacht.

Ein wichtiger Faktor für die Höhe der auf das Pulver aufgebrachten Ladung ist die Geschwindigkeit des Pulvers durch die Pistole; je größer die Geschwindigkeit des Pulvers, desto größer ist die Aufladung des Pulvers. Deshalb wird das Pulver dazu gebracht, mit einer hohen Geschwindigkeit durch die Pistole zu strömen, um die Aufladung des Pulvers zu erhöhen. Die Geschwindigkeit des Pulvers hat aber auch einen nachteiligen Effekt auf die Standzeit der Teile der Pulverpistole. Der Verschleiss der Teile ist ebenfalls eine Funktion der Geschwindigkeit; je höher die Geschwindigkeit, desto höher der Verschleiss. Das Pulver reibt an den Wänden der Aufladerohre in dem Aufladeabschnitt der Pistole mit dem Ergebnis, dass die gesamte Pistole periodisch zum Erneuern zu dem Hersteller zurückgebracht werden muss, um dann durch eine komplett neue oder eine erneuerte Pistole ersetzt zu werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine triobelektrische Pulversprühpistole und ein triboelektrisches Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes bereitzustellen, mit denen hohe Standzeiten erreicht werden, selbst bei Verwendung von abrasiven Pulvern, und bei denen eine zuverlässige Hindurchführung des Pulvers durch die Pulversprühpistole erreicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Pulversprühpistole der eingangs genannten Art dadurch, dass der Strömungskanal wenigstens teilweise durch mindestens ein aus keramischem Material bestehendes Keramikelement begrenzt ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe ferner mit einem Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes, insbesondere mit aus Porzellan oder Emaille bestehenden Pulver, bei dem das Pulver aus einem Pulverbehälter einer Pulversprühpistole zugeführt wird, welche einen Aufladeabschnitt zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers sowie einen Sprühkopf zum Abgeben des aufgeladenen Pulvers aufweist, und bei dem das Pulver während des Durchströmens der Pulversprühpistole mit aus Keramik bestehenden Keramikelementen in Kontakt kommen, um das Pulver mindestens teilweise durch die Pulversprühpistole hindurchzuleiten.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Pulversprühpistole und des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens bestehen im Wesentlichen darin, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines oder mehrerer Keramikelemente aus einem keramischen Material das Pulver durch den Strömungskanal der Pulversprühpistole zuverlässig und definiert bei geringem Verschleiß hindurchgeführt wird, insbesondere auch in solchen Fällen, in denen das Pulver abrasive Eigenschaften aufweist. Die erfindungsgemäßen, den Strömungskanal wenigstens teilweise begrenzenden Keramikelemente verringern den Verschleiß der mit dem Pulver in Kontakt kommenden Bauteile erheblich, und die Keramikelemente gewährleisten aufgrund ihrer Festigkeit und starren Gestaltung eine definierte Hindurchführung des Pulvers durch die Pulversprühpistole. Dadurch, dass der Verschleiß verringert ist, können die Standzeiten der Pulversprühpistole deutlich erhöht werden.

Die erfindungsgemäße Pulversprühpistole und das erfindungsgemäße Verfahren sind besonders angepasst an eine Beschichtung eines Gegenstandes mit aus Porzellan oder Emaille oder Glas bestehenden Pulver, welches aufgrund seiner abrasiven Eigenschaften starke Reibung und damit einen relativ hohen Verschleiß auslösen kann. Erfindungsgemäß wird dem begegnet durch die Keramikelemente, die den Strömungskanal teilweise begrenzen. Die Standzeiten der Pulversprühpistole beim Beschichten eines Gegenstandes mit derartigem Pulver können erheblich verlängert werden.

Bei einer Pulversprühpistole zum Sprühen von Porzellan- oder Emaillepulver, bei der der Strömungskanal einen Einlassabschnitt, einen Aufladeabschnitt zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers und einen Auslassabschnitt aufweist, wird vorgeschlagen, dass der Einlassabschnitt und/oder Auslassabschnitt ein Keramikelement aufweist, welches wenigstens teilweise den Strömungskanal begrenzt, da im Einlass- und Auslassabschnitt turbulente Strömungszustände und damit besonders hoher Verschleiß auftreten. Vorzugsweise ist der Einlassabschnitt durch voneinander beabstandete Keramikelemente begrenzt, zwischen denen der Strömungskanal ausgebildet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die im Einlassabschnitt den Strömungskanal begrenzenden Keramikelemente dort einem Verschleiß besonders stark entgegen gewirkt werden kann, denn in diesem Einlassbereich treffen die Pulverpartikel mit relativ hoher Geschwindigkeit auf die Keramikelemente auf und werden von diesen umgelenkt und eingeführt in den Aufladeabschnitt zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers. Versuche mit im Einlassabschnitt angeordneten Keramikelementen haben gezeigt, dass die Standzeiten der Pulversprühpistole substantiell verlängert werden können.

Gemäß einer Weiterbildung der Pulversprühpistole wird vorgeschlagen, dass der Auslassabschnitt durch weitere voneinander beabstandete Keramikelemente begrenzt ist, zwischen denen der Strömungskanal ausgebildet ist. Hierdurch wird gleichermaßen erreicht, dass der Verschleiß der Bauelemente des Auslassabschnitts deutlich verringert wird.

Vorzugsweise weist der Einlassabschnitt einen sich in Strömungsrichtung des Pulvers konisch erweiternden Keramikeinlassverteiler und eine konzentrisch zu dem Keramikeinlassverteiler angeordnete, sich in Strömungsrichtung des Pulvers im Wesentlichen konisch erweiterende Keramikhülse auf, da durch diese Gestaltung eine günstige Überleitung des Pulvers in einen im Wesentlichen ringförmigen Zwischenraum, der einen Teil des Strömungskanals im Bereich des Aufladeabschnitts bildet, erreicht wird und sich diese Bauteile relativ einfach herstellen lassen.

Für eine Überleitung des Pulvers aus einem im Wesentlichen ringförmigen Zwischenraum des Aufladeabschnitts zu einem Sprühkopf wird vorgeschlagen, dass der Auslassabschnitt einen sich in Strömungsrichtung des Pulvers konisch erweiternden Keramikauslassverteiler und eine konzentrisch zu dem Keramikauslassverteiler angeordnete sich in Strömungsrichtung des Pulvers im Wesentlichen konisch verjüngende Keramikhülse aufweist.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Aufladeabschnitt durch mindestens zwei weitere beabstandete Elemente begrenzt ist, zwischen denen ein Zwischenraum ausgebildet ist, durch den das Pulver hindurchströmen kann und dabei durch Reibung elektrostatisch aufgeladen wird, und dass die Elemente des Aufladeabschnitts als im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnete zylindrische Hülsen ausgebildet sind. Auch in dem Aufladeabschnitt wird der Verschleiß durch die Hülsen erheblich reduziert. Zweckmäßigerweise weisen die innere Oberfläche der äußeren Hülse und die äußere Oberfläche der inneren Hülse wellenförmige Oberflächen auf, so dass ein im Wesentlichen wellenförmiger Strömungskanal entsteht. Eine Montageerleichterung im Hinblick auf ein einfaches Austauschen der Hülsen lässt sich dadurch erzielen, dass die äußere Hülse innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Erweiterungsrohres angeordnet ist und die innere Hülse an einem zentralen Kern befestigt ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe gemäß eines weiteren Aspektes mit einer Pumpe zum Fördern von Pulver zu einer Pulversprühpistole. Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich aus durch ein mindestens teilweise mit dem Pulver im Betrieb in Kontakt stehendes, aus keramischem Material bestehendes Keramikteil.

Das erfindungsgemäße Keramikelement innerhalb der Pumpe reduziert bei einer Förderung von abrasivem Pulver, beispielsweise Porzellan- oder Emaillepulver deutlich den Verschleiß innerhalb der Pumpe und erhöht damit die Standzeiten des Pulversprühsystems. Das Keramikteil ist beispielsweise innerhalb der Pumpe angeordnet.

Vorzugsweise ist die Pumpe als Gasstrahlpumpe ausgebildet, deren Strömungskanal innerhalb eines Pumpengehäuses mit einem teilweise verjüngten Strömungsquerschnitt ausgebildet ist, wobei der Strömungskanal mit einem Ansaugrohr zum Ansaugen von Pulver aus einem Pulverbehälter verbunden ist und der Strömungskanal der Pumpe mindestens teilweise durch ein im Betrieb mit dem Pulver in Kontakt stehendes, aus keramischem Material bestehendes Keramikteil begrenzt ist.

Eine Weiterbildung der Pumpe sieht vor, dass in das Pumpengehäuse mindestens eine, vorzugsweise zwei Keramikhülse(n) eingesetzt ist (sind), welche den Strömungskanal mindenstens teilweise begrenzt. In das Pumpengehäuse ist vorzugsweise eine Keramikkappe eingesetzt.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Pulversprühsystem, enthaltend eine erfindungsgemäße Pumpe zum Fördern von Pulver zu einer Pulversprühpistole, und eine erfindungsgemäße Pulversprühpistole.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes, insbesondere mit aus Porzellan oder Emaille bestehenden Pulver wird weitergebildet, indem das Pulver durch mehrfachen Kontakt mit Oberflächen des Aufladeabschnittes elektrostatisch aufgeladen wird, indem an den zu beschichtenden Gegenstand eine elektrische Spannung angelegt wird, wodurch das von dem Sprühkopf abgegebene Pulver durch den zu beschichtenden Gegenstand elektrostatisch angezogen wird.

Die Erfindung ist nachfolgend beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Sprühpistole gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der Sprühpistole aus Fig. 1 entlang Linie 2-2 aus Fig. 6;
Fig. 3 eine detaillierte Querschnittsdarstellung eines Abschnittes 3 aus Fig. 2 in einem größeren Maßstab;
Fig. 4 eine detaillierte Querschnittsdarstellung eines anderen Abschnittes 4 aus Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab;
Fig. 5 eine detaillierte Querschnittsdarstellung eines weiteren Abschnittes aus Fig. 2 in einem größeren Maßstab;
Fig. 6 eine Querschnittsendansicht der Sprühspistole entlang Linie 6-6 aus Fig. 1;
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung entlang Linie 7-7 aus Fig. 3;
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung entlang Linie 8-8 aus Fig. 7;
Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung entlang Linie 9-9 aus Fig. 4;
Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung entlang Linie 10-10 aus Fig. 9;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pumpe zum Fördern von Pulver zu einer Pulversprühpistole und
Fig. 12 wesentliche Teile der Pumpe in einer Explosionsdar stellung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine triboelektrische Pulversprühpistole 10 gemäss der Erfindung dargestellt. Die Pistole 10 enthält ein Pistolengehäuse 11 mit einer sich durch diese hindurcherstreckenden zentralen Öffnung. Eine in Fig. 1 gezeigte Pistolenbefestigungsanordnung 12 ist an dem Pistolengehäuse 11 mittels Befestigungselementen 13 und 14 befestigt. Die Pistole 10 weist an dem Einlass einen Diffusorabschnitt 15, in der Mitte einen Aufladeabschnitt 16 und an dem Auslass einen Sprühkopfabschnitt 17 auf.
Wie Fig. 1 veranschaulicht, weist der Diffusorabschnitt 15 der Pistole einen Diffusorkörper 21 mit einem zentralen axialen Kanal 22 auf. Der Diffusorkörper 21 ist in das Einlassende der zentralen Öffnung in dem Pistolengehäuse 11 eingepasst, und O-Ringe 23 und 24 sind in um die äußere Oberfläche des Diffusorkörpers 21 verlaufenden Nuten vorgesehen zwischen dem Diffusorkörper 21 und der inneren Oberfläche des Einlassendes der zentralen Öffnung in dem Pistolengehäuse 11.
Druckluft als Fördergas oder Förderluft erreicht den Diffusorabschnitt 15 aus einem Pistolensteuerungsmodul (nicht dargestellt) durch ein Verbindungsstück 27. Das Verbindungsstück 27 ist mit einer Diffusordüse 28 verbunden, die in das vordere Ende des Kanals 22 eingesetzt ist. Pulver aus einem Behälter wird zu dem Diffusorabschnitt 15 gefördert durch einen Luftstrom aus einer erfindungsgemäßen Pumpe, wie sie unten näher anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben ist. Die erfindungsgemäße Pumpe und die Pulversprühpistole 10 bilden zusammen ein Pulversprühsystem. Das Pulver und die Förderluft aus der Pumpe erreichen die Pistole durch einen Zuführschlauch, der mit der Pistole an einem Einlassverbindungsstück 29 verbunden ist, welches sich radial in das Diffusorgehäuse 21 in Richtung auf den Kanal 22 erstreckt. Wenn das Pulver den Diffusorabschnitt 15 durch das Verbindungsstück 29 erreicht, wird das Pulver mit der Diffusorluft aus der Diffusordüse 28 vermischt. Durch das Pulvereinlassverbindungsstück 29 strömende Diffusorluft erzeugt einen geringen Druck an dem Pulvereinlass, der die Pumpe dabei unterstützt, Pulver aus dem Pulverzuführschlauch in den Diffusor zu saugen. Das Loch in der Düse 28 in dem Diffusor ist bemessen, um einen hohen Luftvolumenstrom bei geringem Druck bereitzustellen.
Nach dem Durchströmen des Diffusorabschnitts 15 erreicht das mit Fördergas vermischte Pulver einen Strömungskanal 2 (siehe Fig. 2), welcher einen Einlassabschnitt 4, einen Aufladeabschnitt 16 und einen Auslassabschnitt 8 aufweist. Der Strömungskanal 2 ist abschnittsweise, wie nachfolgend näher erläutert ist, durch mehrere aus einem keramischen Material bestehende Keramikelemente begrenzt, die das Pulver definiert durch die Pulverstrühpistole hindurchleiten. Bei den Keramikelementen handelt es sich um einen Keramikeinlassverteiler 36, eine Einlass- Keramikhülse 41, einen Keramikauslassverteiler 37 und eine Auslass-Keramikhülse 42. Ein hoher Volumenstrom von Diffusorluft führt dazu, dass das Pulver durch den Aufladeabschnitt 16 mit hoher Geschwindigkeit gefördert wird und führt zu einer starken elektrostatischen Aufladung des Pulvers. Die Größe der auf das Pulver aufgebrachten Ladung steht in direkter Beziehung zu der Geschwindigkeit des Pulvers durch die Pistole, für welche der Volumenstrom der Diffusorluft maßgeblich ist: Eine größere Menge an Diffusorluft erzeugt eine höhere Aufladung des Pulvers, und eine geringere Diffusorluftmenge erzeugt eine geringere Aufladung.
Der Aufladeabschnitt 16 der Pistole ist innerhalb eines äußeren Verlängerungs- oder Erweiterungsrohres 31 angeordnet, welches lösbar an dem Pistolengehäuse 11 befestigt ist und sich ausgehend von dem vorderen Ende des Gehäuses erstreckt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist weist der Aufladeabschnitt 16 eine innere Kernanordnung 32 auf, die innerhalb einer äußeren Zylinder-Anordnung 33 befestigt ist. Die innere Kernanordnung 32 weist eine zentrale, mit einem Gewinde versehene Stange 35 auf. Die Stange 35 ist mit einem Ende mit dem im wesentlichen konischen Keramikeinlassverteiler 36 und mit einem anderen Ende mit dem im wesentlichen kegelstumpfförmigen Keramikauslassverteiler 37 verschraubt. Eine im wesentlichen zylindrische innere Verschleißhülse 38 ist zwischen dem Keramikeinlassverteiler 36 und dem Keramikauslassverteiler 37 angeordnet.
Die äußere Zylinder-Anordnung 33 ist innerhalb des Erweiterungsrohres 31 befestigt und weist eine äußere Verschleißhülse 40 auf, die zwischen der Einlass- Keramikhülse 41 und der Auslass-Keramikhülse 42 angeordnet ist. Die Einlass- Keramikhülse 41 liegt an einer Schulter 39 des Pistolengehäuses 11 an. Die Auslass-Keramikhülse 42 hat eine um die Außenseite verlaufende Schulter 43, und das Auslassende des Erweiterungsrohres 31 weist einen Flansch 44 auf, der sich radial nach innen erstreckt, um mit der Schulter 43 mittels einer komprimierbaren Dichtung 45 zusammenzuwirken und die äußere Verschleißhülse 40 in Position zu halten. Die Einlass-Keramikhülse 41 ist im wesentlichen konzentrisch um den Keramikeinlassverteiler 36 positioniert, und die äußere Verschleißhülse 40 ist im wesentlichen konzentrisch um die innere Verschleißhülse 38 positioniert, und die Auslass-Keramikhülse 42 ist im wesentlichen konzentrisch um den Keramikauslassverteiler 37 positioniert.
Ein ringförmiger Zwischenraum 46 ist zwischen der inneren und äußeren Verschleißhülse 38 und 40 ausgebildet. Der ringförmige Zwischenraum 46 bildet einen Teil des Strömungskanals 2. Die äußere Oberfläche der inneren Verschleißhülse 38 und die innere Oberfläche der äußeren Verschleißhülse 40 verlaufen wellig, so dass der ringförmige Zwischenraum 46 einen mehrfach gekrümmten Weg für das sich durch den Aufladeabschnitt 16 hindurch bewegende Pulver bereitstellt. Genauer gesagt, erweitert sich der äußere Durchmesser der inneren Verschleißhülse 38 im wesentlichen an derselben longitudinalen Position, an der der innere Durchmesser der äußeren Verschleißhülse 40 sich verkleinert, und der äußere Durchmesser der inneren Verschleißhülse 38 verkleinert sich im wesentlichen an derselben longitudinalen Position, an der der innere Durchmesser der äußeren Verschleißhülse 40 sich erhöht, so dass ein schmaler "welliger" Strömungsweg für das Pulver durch den ringförmigen Zwischenraum 46 zwischen den Hülsen 38 und 40 erzeugt ist. Die Breite des ringförmigen Zwischenraumes 46 bleibt im wesentlichen konstant entlang der Länge der inneren und äußeren Verschleißhülsen 38 und 40, obwohl der Durchmesser des ringförmigen Zwischenraumes 46 variiert. Die Verschleißhülsen 38 und 40 sind vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgebildet, sie könnten auch aus einem anderen Material gebildet sein, welches eine Reibungsaufladung von Pulver ermöglicht.
Pulver gelangt in den Aufladeabschnitt 16 der Pistole aus dem Diffusorabschnitt 15 und wird in den ringförmigen Zwischenraum 46 zwischen der inneren und äußeren Verschleißhülse 38 und 40 geführt durch verschleissarme konvergierende Oberflächen der Einlass-Keramikhülse 41 und dem Keramikeinlassverteiler 36. Die Einlass-Keramikhülse 41, die innerhalb des Pistolengehäuses 11 angeordnet ist, erstreckt sich von der äußeren Verschleißhülse 40 zu dem Diffusorkörper 21 und definiert einen Kanal für das den Diffusorabschnitt 15 (Fig. 1) der Pistole verlassende Pulver. Das Pulver strömt dann durch den schmalen, "welligen" ringförmigen Spalt 46 und anschließend durch einen sich erweiternden ringförmigen Zwischenraum, der durch die divergierenden Oberflächen des Keramikauslassverteiler 37 und die Auslass-Keramikhülse 42 definiert ist, von welcher das Pulver in den Sprühkopfabschnitt 17 (Fig. 1) abgegeben wird.
Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, sind eine Mehrzahl von O-Ringen zwischen verschiedenen Komponenten der Pistole vorgesehen, um den Pulver-Strömungsweg oder Strömungskanal 2 zu dichten. Die Einlass-Keramikhülse 41 ist gegenüber dem Pistolengehäuse 11 durch einen O-Ring 48 (Fig. 2 und 3) abgedichtet, der zwischen dem Pistolengehäuse 11 und der Einlass-Keramikhülse 41 an dem Anfang des Aufladeabschnittes 16 vorgesehen ist. Ein weiterer O-Ring 49 ist um das Äußere der Einlass-Keramikhülse 41 herum angeordnet. O-Ringe 50 und 51 sind um die Außenseite der äußeren Verschleißhülse 40 herum angeordnet, wobei der O-Ring 50 nahe dem Einlassende der äußeren Verschleißhülse 40 (Fig. 3) angeordnet ist, und der O-Ring 51 zwischen der äußeren Verschleißhülse 40 und dem Erweiterungsrohr 31 an dem Auslassende der Verschleißhülse (Fig. 4) angeordnet ist.
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, ist das Erweiterungsrohr 31 lösbar an dem Pistolengehäuse 11 mittels eines bajonettartigen Verriegelungsmechanismus befestigt, der einen Stift 52 aufweist, der sich von dem Pistolengehäuse 11 in einen Schlitz 53 erstreckt, welcher in dem Erweiterungsrohr 31 ausgebildet ist, so dass der Aufladeabschnitt 16 während der Benutzung sicher an dem Pistolengehäuse gehalten ist und einfach entfernt werden kann, wenn es erwünscht ist, die Pistole zu reinigen oder eine der Verschleißhülsen zu ersetzen. Wenn das Erweiterungsrohr 31 sicher an dem Pistolengehäuse 11 mittels des Bajonettmechanismus befestigt ist, wird die äußere Verschleißhülse 40 nach hinten gedrückt in die zentrale Öffnung in dem Gehäuse 11 mittels der Schaum-Neopren-Dichtung 45 (Fig. 2 und 4), die zwischen dem äußeren Flansch 44 des Erweiterungsrohres 31 und der Schulter 43 der Auslass-Keramikhülse 42 angeordnet ist. Die Dichtung 45 ist kompressibel und elastisch, und sie bildet eine Feder, die eine Kraft auf die äußere Verschleißhülse 40 in Richtung auf das Pistolengehäuse 11 ausübt. Der von dem Ende der äußeren Verschleißhülse 40 getragene O-Ring 50 ist in Eingriff mit einem Erdungsring 81 (später beschrieben), wenn die äußere Verschleißhülse von der Dichtung 45 in das Pistolengehäuse 11 gedrückt wird.
Wie im Detail in Fig. 5 gezeigt ist, weist die innere Verschleißhülse 38 eine innere PTFE-Kontaktschicht 54 auf, die auf dem äußeren Durchmesser eines inneren Versteifungselementes oder einer Hülse 55 ausgebildet ist. Die äußere Verschleißhülse 40 weist auf ähnliche Weise eine äußere PTFE-Kontaktschicht 56 auf, die auf dem äußeren Durchmesser eines äußeren Versteifungselementes oder Hülse 57 ausgebildet sind. Die Versteifungshülsen 55 und 57 sind aus einem elektrisch isolierenden, in seinen Ausmaßen stabilen Material und vorzugsweise hergestellt aus einem NEMA Grad G-10 (aus einer kontinuierlichen Faser gewebtes Glas- Erzeugnis, welches mit Epoxidharz imprägniert ist) Material oder einem ähnlichen Material hergestellt. Die Kontaktschichten 54 und 56 stellen eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material entlang dem Pulverströmungsweg bereit, aber stellen auch eine Oberflächenleitfähigkeit für eine Erdung bereit. Die Versteifungshülsen 55 und 57 stellen eine Verstärkung für die Hülsen bereit und unterstützen die "welligen" PTFE-Hülsen dabei, ihre Form radial und longitudinal beizubehalten während der Bearbeitung und über die gesamte Zeit, um eine Maßgenauigkeit entlang dem ringförmigen Zwischenraum 46 aufrechtzuerhalten.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Position der inneren Kernanordnung 32 in Bezug zu der äußeren Zylinder-Anordnung 33 aufrechterhalten durch einen Positionierring 60 und einen Abstandsring 61. Der Positionierring 60 wird verwendet, um die innere Verschleißhülse 38 radial zu dem Keramikeinlassverteiler 36 an dem Einlass des Aufladeabschnittes 16 auszurichten und um die innere Verschleißhülse 38 und die Verteiler 36 und 37 axial zu der äußeren Verschleißhülse 40 und den Verschleißhülsen 41 und Auslass-Keramikhülse 42 auszurichten. Der Abstandsring 61 wird nur verwendet, um die innere Verschleißhülse 38 und den Keramikauslassverteiler 37 radial zu der Verschleißhülse 40 und der Auslass-Keramikhülse 42 an dem Auslass des Aufladeabschnittes 16 auszurichten. Der Positionierring 60 und der Abstandsring 61 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material, welches eine Oberflächenleitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise Delrin.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Positionierring 60 zwischen der Einlass-Keramikhülse 41 und der äußeren Verschleißhülse 40 und zwischen dem Keramikeinlassverteiler 36 und der inneren Verschleißhülse 38 angeordnet. Eine kleine Ausnehmung 63 ist innen an der Einlass-Keramikhülse 41 benachbart zu der äußeren Verschleißhülse 40 ausgebildet, um den Positionierring 60 aufnehmen zu können. Auf ähnliche Weise ist eine Ausnehmung 64 an der inneren Oberfläche der äußeren Verschleißhülse 40 benachbart zu der Einlass-Keramikhülse 41 ausgebildet, um den Positionierring 60 aufnehmen zu können. Entsprechende Ausnehmungen 65 und 66 sind in den äußeren Oberflächen des Keramikeinlassverteilers 36 und der inneren Verschleißhülse 38 ausgebildet, um den Positionierring 60 aufnehmen zu können. Auf diese Weise ist der Positionierring 60, wie am besten in Fig. 7 gezeigt ist, in den Ausnehmungen 63, 64, 65 und 66 aufgenommen.
Fig. 7 zeigt detaillierter die Struktur des Positionierringes 60. Der Positionierring 60 weist einen äußeren Ringabschnitt 69, der in den Ausnehmungen 63 und 64 zwischen der Einlass-Keramikhülse 41 und der äußeren Verschleißhülse 40 aufgenommen ist, und einen inneren Ringabschnitt 70 auf, der in den Ausnehmungen 65 und 66 zwischen dem Keramikeinlassverteiler 36 und der inneren Verschleißhülse 38 aufgenommen ist. Der innere Ringabschnitt 70 und der äußere Ringabschnitt 69 sind mittels vier Stegabschnitten 71 verbunden, welche um 90° beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Stegabschnitte 71 erstrecken sich durch den Weg des Pulvers, und, wie insbesondere in Fig. 8 gezeigt ist, weisen die Stegabschnitte sich verjüngende oder stromlinienförmige Querschnitte auf, um eine Ansammlung von Pulver an den Stegabschnitten zu reduzieren, die allenfalls durch Stoßverschmelzung des Pulvers verursacht werden würde.
Die Ausnehmung 64 in der äußeren Verschleißhülse 40 erstreckt sich vollständig durch die äußere PTFE-Kontaktschicht 56 und in die äußere Versteifungshülse 57. Auf ähnliche Weise erstreckt sich die Ausnehmung 66 in der inneren Verschleißhülse 38 vollständig durch die innere PTFE-Kontaktschicht 54 und in die innere Versteifungshülse 55. Das Material der Versteifungshülsen 55 und 57 ist starrer als das weichere PTFE-Material der Kontaktschichten 54 und 56, und die Tiefe der Ausnehmungen in den Versteifungshülsen gewährleistet eine Maß- oder Formstabilität der Position des Ringes 60. Die Ausnehmungen 63, 64, 65 und 66 gewährleisten somit eine genaue axiale Platzierung des Positionierringes 60 in Bezug auf die äußere Zylinder-Anordnung 33 um die innere Kernanordnung 32.
Der Abstandsring 61 ist zwischen der äußeren Verschleißhülse 40 und der Auslass-Keramikhülse 42 angeordnet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Ausnehmung 73 in der äußeren Verschleißhülse 40 an einem Auslassrand ausgebildet, und eine entsprechende Ausnehmung 74 ist in der Auslass-Keramikhülse 42 ausgebildet. Der Abstandsring 61 passt in die Nut, die durch die Ausnehmungen 73 und 74 gebildet ist. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, weist der Abstandsring 61 einen äußeren Ringabschnitt 75 auf, der in die Nut passt, die durch die Ausnehmungen 73 und 74 gebildet ist, und weist vier vorstehende Abstandsabschnitte 76 auf, die sich radial einwärts von dem äußeren Ringabschnitt 75 erstrecken. Die Abstandsabschnitte 76 sind um 90° zueinander beabstandet. Die Spitzen der Abstandsabschnitte 76 sind in Eingriff mit der äußeren Wand des Keramikauslassverteilers 37, um die äußere Zylinder-Anordnung 33 in Bezug auf die innere Kernanordnung 32 radial zu positionieren. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weisen die Abstandsabschnitte 76 einen sich verjüngenden oder stromlinienförmigen Querschnitt auf ähnlich wie die Stegabschnitte 71 des Positionierringes 60, um eine Anhäufung von Pulver aufgrund von Stoßverschmelzung zu vermeiden.
Eine Ausnehmung 78 (Fig. 4) ist ebenfalls an dem anderen Ende der inneren Verschleißhülse 38 gegenüber der Ausnehmung 66 vorgesehen. Diese Ausnehmung 78 wird nicht gebraucht für die Positionierung des Abstandsringes 61, da der Abstandsring nicht in die innere Kernanordnung montiert ist. Die Ausnehmung 78 ist jedoch vorgesehen, so dass die innere Verschleißhülse 38 in Längsrichtung symmetrisch, das heißt reversibel ist. Die Ausnehmung 78 ist somit symmetrisch in Bezug auf die Ausnehmung 66 an dem anderen Ende der inneren Verschleißhülse 38 angeordnet. Da die Ausnehmung 78, wie in Fig. 4 gezeigt ist, nicht für den Abstandsring 61 benötigt wird, ist der Keramikauslassverteiler 37 mit einem kleinen Flansch 79 ausgebildet, der in die Ausnehmung 78 passt.
Der Aufladeabschnitt 16 ist geerdet, um die Aufladung des Pulvers zu verbessern und die Sicherheit zu erhöhen. Eine Erdungselektrode (siehe Fig. 3) ist in Form eines Erdungsringes 81 vorgesehen, der in dem Pistolengehäuse 11 angeordnet ist und das Äußere der Einlass-Keramikhülse 41 und der äußeren Verschleißhülse 40 nahe dem Einlass des Aufladeabschnittes 16 umgibt, wo der größte Ladungstransfer auf das Pulver auftritt. Der Erdungsring 81 ist weg von dem Pulverströmungskanal 2 angeordnet, so dass er sauber gehalten wird, was zu einer guten und beständigen elektrischen Erdung führt. Der O-Ring 49 ist zwischen dem Erdungsring 81 und der Einlass-Keramikhülse 41 angeordnet, und der O-Ring 50 ist zwischen dem Erdungsring 81 und der äußeren Verschleißhülse 40 angeordnet.
Die äußere Verschleißhülse 40 ist ein von der Einlass-Keramikhülse 41 separates Element, um zu ermöglichen, dass dazwischen ein Zwischenraum 82 ausgebildet ist. Der Zwischenraum 82 mag gering dimensioniert sein, und die Elemente 40 und 41, die den Zwischenraum bilden, können sich berühren oder aneinander angrenzen. Selbst wenn die Elemente 40 und 41 mit Kontakt aneinander angrenzen, besteht ein Zwischenraum 82 zwischen diesen Elementen, der ausreichend ist für einen Ladungstransfer zu dem Erdungsring 81. Der Zwischenraum 82 ist ringförmig und ist dargestellt, um zu zeigen, dass äußere Oberflächen zwischen der äußeren Verschleißhülse 40 und der Einlass-Keramikhülse 41 vorgesehen sind, so dass Oberflächenleitung entlang dieser Oberflächen als ein Teil des Erdungspfades auftreten kann.
Die elektrische Erdung der Elemente des Aufladeabschnittes 16 der Pistole wird erreicht durch Oberflächenleitung entlang der äußeren Oberflächen der inneren Verschleißhülse 38, der äußeren Verschleißhülse 40, der Einlass-Keramikhülse 41, dem Keramikeinlassverteiler 36, dem Keramikauslassverteiler 37 und der Auslass- Keramikhülse 42. Wie zuvor beschrieben ist, sind mindestens die Oberflächen dieser Teile, die einen Teil des Pulverströmungsweges bilden, aus einem elektrisch isolierenden Material mit guten Aufladungseigenschaften, wie beispielsweise PTFE, ausgebildet. Das PTFE-Material ermöglicht auch eine Oberflächenentladung, die einen Leitungspfad für die Erdung bereitstellt. Die Ladung auf den Oberflächen der Einlass-Keramikhülse 41, der äußeren Verschleißhülse 40 und der Auslass-Keramikhülse 42 strömt entlang dieser Oberflächen zu dem Erdungsring 81 durch den Zwischenraum 82 hindurch, der zwischen der Einlass-Keramikhülse 41 und der äußeren Verschleißhülse 40 vorgesehen ist. Die Ladung der Oberflächen des Keramikeinlassverteilers 36, der inneren Verschleißhülse 38 und des Keramikauslassverteilers 37 strömt entlang dieser Oberflächen über die Oberfläche des Positionierringes 60 zu dem Erdungsring 81 durch den Zwischenraum 82. Ein Teil der Ladung von diesen Oberflächen strömt höchstwahrscheinlich auch über den Abstandsring 61 zu der äußeren Verschleißhülse 40, bevor sie den Zwischenraum 82 passiert. Weil die Ringe 60 und 61 auch aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind, welches eine ausreichende Oberflächenleitfähigkeit bereitstellt, wie beispielsweise Delrin, ermöglichen sie einen ausreichenden Entladungsstromtransfer von den inneren Kernelementen 36, 37 und 38 zu dem Erdungsring 81.
Von dem Erdungsring 81 strömt der Strom durch einen Erdungsstift 84 zu einem Erdungskabel (nicht gezeigt), welches an den Erdungsstift 84 mittels eines Knopfes 85 gehalten wird und welches zu dem Pistolensteuerungsmodul zurückführt, wo der Strom mittels eines Strommessers angezeigt und dann zur Erde strömt. Die Oberflächenleitfähigkeit des PTFE, die Länge des Pfades zu dem Erdungsring 81 und das elektrische Potential der Ladung auf den Pulverkontaktoberflächen werden alle als Variable im Hinblick auf die Gestaltung der Pistole betrachtet, um eine gute Erdung und optimale Aufladungseigenschaften zu erreichen.
Das Auslassende des Aufladeabschnittes 16 der Pistole ist gestaltet, um die Aufnahme verschiedener herkömmlicher Sprühköpfe zu ermöglichen. Wie gezeigt ist, weist der Sprühkopfabschnitt 17 einen herkömmlichen Sprühkopf 88 auf, der gezeigt ist, um die Befestigung des Sprühkopfes an dem Auslassende des Aufladeabschnittes 16 darzustellen. Der Sprühkopf 88 ist auf die Auslass-Keramikhülse 42 montiert benachbart zu dem Flansch 44 auf dem Auslassende des Erweiterungsrohres 31. Die O-Ringe 89 und 90 (Fig. 4) sind in Nuten auf der Außenseite der Auslass-Keramikhülse 42 zwischen dem Sprühkopf 88 und der Auslass-Keramikhülse 42 angeordnet.
Die Menge der in dem Aufladeabschnitt 16 auf das Pulver aufgebrachten Ladung ist eine Funktion von (1) der Geschwindigkeit des Pulvers, (2) dem Material, aus dem die Strömungswegwände bestehen, (3) der Geometrie oder der Gestaltung des Pulverströmungsweges durch den Aufladeabschnitt, (4) der elektrischen Erdung der Aufladeoberflächen und (5) der Zusammensetzung des Pulverbeschichtungsmaterials.
Einer der wichtigen Faktoren für die Menge der auf das Pulver aufgebrachten Ladung ist die Geschwindigkeit des Pulvers durch den Aufladeabschnitt 16 der Pistole; je höher die Geschwindigkeit des Pulvers, desto höher ist die Aufladung des Pulvers. Die Geschwindigkeit des Pulvers hat jedoch auch einen nachteiligen Effekt auf die Verschleißzeiten der Pulverpistolenteile. Der Verschleiß der Teile ist ebenfalls eine Funktion der Geschwindigkeit; je höher die Geschwindigkeit, desto höher der Verschleiß. Folglich ist es nicht wünschenswert, das Pulver mit einer höheren Geschwindigkeit strömen zu lassen als für eine angemessene Aufladung erforderlich ist.
Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bestehen, wie oben erläutert ist, einige Teile, die das Pulver in der Pistole kontaktieren kann, aus einem sehr harten, verschleissarmen Material wie Keramik, namentlich die Einlass-Keramikhülse 41, der Keramikeinlassverteiler 36, der Keramikauslassverteiler 37 und die Auslass-Keramikhülse 42. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung die innere Verschleißhülse 38 und die äußere Verschleißhülse 40 auch aus als den Strömungskanal 2 begrenzendes Keramikelement ausgebildet sein, und nicht aus einem Fluorpolymer-Material wie Polytetrafluorethylen (PTFE). Sind auch die innere Verschleißhülse 38 und die äußere Verschleißhülse 40 aus Keramik-Material gebildet, so ist der Verschleiß aufgrund des abrasiven Pulvers reduziert, und die Geschwindigkeit des Pulvers in dem Strömungskanal 2 kann erhöht werden.
Da die auf das Pulver aufgebrachte Ladung erhöht wird durch Erhöhung der Geschwindigkeit des Pulvers durch den Aufladeabschnitt 16 der Pistole, und da die Erhöhung der Geschwindigkeit des Pulvers den Verschleiß der Pulverpistolenteile erhöht, ist es vorteilhaft, für eine einfache Austauschbarkeit von verschlissenen Teilen zu sorgen. Die Verschleißhülsen 38 und 40 sind so dimensioniert, dass die innere Verschleißhülse 38 von der äußeren Verschleißhülse 40 entfernt werden kann durch Herausdrücken oder Herausziehen der inneren Verschleißhülse durch beide Enden der äußeren Verschleißhülse. Diese Austauschbarkeit wird erzielt durch eine Dimensionierung der Durchmesser der Berge oder Täler der inneren Verschleißhülse 38 derart, dass er geringer als oder ungefähr gleich ist wie der Durchmesser der Wellen und Täler der äußeren Verschleißhülse 40. Wenn eine der Hülsen 38 oder 40 verschlissen ist, kann eine neue Hülse vor Ort eingebracht werden ohne die Notwendigkeit einer Versendung der gesamten Pistole zurück zu dem Hersteller, um erneuert zu werden, was zu Zeit- und Kosteneinsparungen führt.
Die Gestaltung der inneren und äußeren Verschleißhülsen 38 und 40, insbesondere deren "wellige" Oberflächen, dienen ebenfalls einer Erhöhung der Menge der auf das Pulver aufgebrachten Ladung. Die gekrümmten Oberflächen der inneren und äußeren Verschleißhülsen 38 und 40 veranlassen das Pulver, in einem gekrümmten Pfad durch den ringförmigen Zwischenraum 46 zu strömen und dadurch wird das Pulver gezwungen, gegen die Berge und Täler oder Vertiefungen jeder der Hülsen zu kommen. Jede Änderung des Durchmessers der Hülsen 38 und 40 zwingen das Pulver, die Richtung zu ändern und bewirken, dass die PTFE-Oberflächen der Hülsen die Ladung auf das Pulver erhöhen.
Die Menge der auf das Pulver aufgebrachten Ladung wird ferner vergrößert durch die relativ geringe Breite des ringförmigen Zwischenraumes 46. Der ringförmige Zwischenraum zwischen den zwei Verschleißhülsen 38 und 40 ist gering im Bereich von 0,032 inch (0,82 mm). Das Pulver wird deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit die Oberflächen der Verschleißhülsen 38 und 40 viele Male berühren anstatt gerade durch den Aufladeabschnitt mit relativ wenigen Berührungen hindurch zu strömen. Wie zuvor beschrieben ist, wird die geringe Breite des ringförmigen Zwischenraumes 46 zwischen der Einlass-Keramikhülse 41, der Auslass- Keramikhülse 42 der inneren Verschleißhülse 38 und dem Keramikeinlassverteiler 36, Keramikauslassverteiler 37 und der äußeren Verschleißhülse 40 durch den Positionierring 60 und den Abstandsring 61 aufrechterhalten.
Die Pistole kann ebenfalls einfach demontiert werden zum Reinigen oder zum Austausch der Verschleißhülsen 38 und 40. Die Verschleißhülsen 38 und 40 werden von der Pistole entfernt durch Entfernung des Sprühkopfes 88 von der Auslass-Keramikhülse 42. Das Erweiterungsrohr 31 wird dann außer Eingriff von dem Pistolengehäuse 11 gebracht durch Drehen des Erweiterungsrohres und außer Eingriff bringen des Bajonettmechanismus. Danach können die Auslass-Keramikhülse 42 und der Keramikauslassverteiler 37 entfernt werden, und die innere Verschleißhülse 38 kann von der äußeren Verschleißhülse 40 entfernt werden, oder die Auslass-Keramikhülse 42 und die äußere Verschleißhülse 40 können von der inneren Verschleißhülse 38 entfernt werden. Die anschließende Montage der Verschleißhülsen und der Austausch einer verschlissenen Hülse durch eine neue Verschleißhülse wird ferner erleichtert durch die Gestaltung der Verschleißhülse 38 und 40. Die Verschleißhülsen 38 und 40 sind jeweils symmetrisch, so dass sie in der Pistole entweder mit einem der jeweiligen Enden montiert werden können. Dies verhindert eine unrichtige Einführung einer der Verschleißhülse 38 oder 40 in die äußere Verschleißhülse am Einsatzort und verhindert eine nachteilige Fehlausrichtung der Verschleißhülsen und einer dazu führenden fehlerhaften Bemaßung des ringförmigen Zwischenraumes 46.
Verschiedene Modifikationen und Verbesserungen können bezüglich der gezeigten und beschriebenen Erfindung vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Größe und Geometrie der Wellen, die durch die äußeren Oberflächen der Hülsen 38 und 40 gebildet werden, modifiziert werden. Auf ähnliche Weise können mehr oder weniger Wellen bereitgestellt werden.
Die äußere Oberfläche der Hülsen 38 und 40 können aus Materialien hergestellt werden, die weniger verschleißen und die Pulver triboelektrisch wie PTFE aufladen, wie beispielsweise Perfluoralkoxy (PFA) oder Tefzel® oder modifiziertes Ethyltetrafluorethylen-Fluorpolymer. Luft aus einer nicht dargestellten Druckluftquelle kann durch einen Schlauchanschluss 114 und einen gekrümmten Rohrabschnitt 116 in den Strömungskanal 108 einströmen und dann zusammen mit angesaugtem Pulver 106 durch den Schlauch 102 von der Pumpe fort zu der Pulversprühpistole 10 strömen.
Fig. 11 und 12 veranschaulichen eine erfindungsgemäße Pumpe 100, die zusammen mit einer erfindungsgemäßen Pulversprühpistole 10 ein Pulversprühsystem bilden. Mittels eines Schlauches 102 kann mit einem Fördergas gemischtes Pulver zu dem Einlassverbindungsstück 29 der Pulversprühpistole 10 (vgl. Fig. 1) gefördert werden aus einem Pulverbehälter 104, der mit Pulver 106 gefüllt ist. Die Pumpe 100 ist als Gasstrahlpumpe mit einem Strömungskanal 108 für Gas, vorzugsweise Luft, ausgebildet, welcher innerhalb eines Pumpengehäuses 110 ausgebildet ist. Das Pumpengehäuse 110 ist lösbar an einem Deckel 112 des Pulverbehälters 104 befestigt. Ein Pulver-Ansaugrohr 112, welches vertikal angeordnet ist, ragt in das in dem Pulverbehälter 104 befindliche Pulver 106 hinein und ist mit seinem oberen Ende abgedichtet mit dem Pumpengehäuse 110 derart gekoppelt, dass Pulver in den Strömungskanal 108 angesaugt wird und hineinströmen kann. Die Ansaugung des Pulvers durch das Ansaugrohr wird bewirkt durch einen Venturi-Effekt, d. h. einer Verjungung des Strömundsquerschnittes des Strömungskanals 108 und einer Druckreduktion in diesem Bereich, der zu einer Ansaugung führt.
Wie auch aus Fig. 12 erkennbar ist, weist die erfindungsgemäße Pumpe 110, wie nachfolgend näher erläutert ist, mindestens ein aus keramischen Material bestehendes Keramikteil auf, welches im Betrieb mit dem Pulver in Kontakt steht, welches die Pumpe 110 durchströmt. Bei diesen Keramikteilen handelt es sich um eine Keramikhülse 118 mit einem Außensechskant 120, und/oder um eine Einschnür- Keramikhülse 122 und/oder eine nicht dargestellte, in das Pumpengehäuse 110 einsetzbare Keramik-Kappe, welche die Innenwand des Pumpengehäuses 110 mindestens teilweise auskleidet. Die Keramikhülse 118 kann auch Venturi-Düse bezeichnet werden, und die Keramikhülse 122 als Venturi-Einschnürung. Beide Bauteile unterstützen die auf dem Venturi-Effekt basierende Ansaugung von Pulver durch das Saugrohr 112 aufgrund einer Verjüngung des Strömungsquerschnittes des Strömungskanals 108 innerhalb der Pumpe 100. Durch die Verjüngung des Strömungsquerschnittes erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases innerhalb des Strömungskanals 108 und verringert sich gleichzeitig der Druck innerhalb des Strömungskanals 108 derart, dass aufgrund des verringerten Drucks Pulver durch das Saugrohr 112 in Richtung der Pfeile 113 nach oben gesaugt wird zu der Pumpe 110. Durch die Ausbildung der Keramikhülse 118 und 122 aus einem keramischen Material ist die Pumpe extrem verschleißfest, insbesondere gegenüber ggf. abrasivem Pulver 106 aus Emaille/Porzellan oder dgl., welches durch die Pumpe 110 gefördert wird. Bei Bedarf könnte sogar das gesamte Pumpengehäuse 110 aus einem keramischen Material gefertigt sein, und in diesem Fall könnte auf einem keramischen Einsatz, beispielsweise in Form einer keramischen Kappe innerhalb des Pumpengehäuses 110, verzichtet werden.
Ein hülsenartiger Saugrohrhalter 124 mit einem Außengewinde 126 wird mittels zweier O-Ring-Dichtungsringe abgedichtet in das Pumpengehäuse 110 eingeschraubt und dient zur Befestigung des Saugrohres 112. Eine weitere Rohrhülse 130 nimmt die keramische Keramikhülse 122 auf und wird mittels eines Außengewindes 132 in das Pumpengehäuse 110 eingeschraubt.
Mit Hilfe von Druckgas, welches durch einen Anschluss-Stutzen 134 in einen unteren Raum 136 des Pulverbehälters 104 einleitbar ist und durch nicht gezeigte Gasdurchlässe in das Pulver 106 einströmen kann, wird das Pulver 106 fluidisiert. Durch einen Auslass-Stutzen 138 kann Luft aus dem Pulverbehälter 104 ausströmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt ausgeführt: Pulver, bei dem es sich um solches aus Glas, Prozellan oder anderen abrasiven Materialien handelt, wird aus dem Pulverbehälter 104 mit Hilfe der Pumpe 100 durch Schlauch 102 (Fig. 11) zu der Pulversprühpistole 10 (Fig. 1) zugeführt und durch Pulvereinlassverbindungsstück 29 in den Strömungskanal des Diffusorabschnitts 15 eingeleitet. Das Pulver durchströmt den Diffusorabschnitt 15 und wird in diesem mit Fördergas vermischt, welches durch das Verbindungstück 27 eingeleitet wird. Das Pulver gelangt dann in den Einlassabschnitt 4 und kommt in Kontakt mit der Oberfläche des Kermamikeinlassverteilers 36 und wird durch Kontakt mit der inneren Oberfläche der Keramikhülse 41 in den Zwischenraum zwischen Keramikeinlassverteiler 36 und Keramikhülse 41 definiert eingeleitet. Anschließend strömt das Pulver in den welligen Zwischenraum 46 zwischen den Verschleißhülsen 38 und 40 und wird dort triboelektrisch aufgeladen. Anschließend strömt das Pulver geleitet von den äußeren bzw. inneren Oberflächen des Keramikauslassverteilers 37 bzw. der Keramikhülse 42 zu dem Sprühkopfabschnitt 17 und wird von diesem abgegeben. Danach wird das Pulver aufgrund einer elektrischen Spannung, die an den zu beschichtenden Gegenstand angelegt ist (nicht dargestellt), von dem Gegenstand angezogen und auf der Oberfläche desselben abgelegt, um diesen zu beschichten. Anschließend wird der mit Pulver beschichtete Gegenstand in einen Ofen eingebracht, um das Pulver zu schmelzen und anschließend wieder abzukühlen, so dass eine aus Glas, Emaille, Porzellan oder dergleichen bestehende Beschichtung gebildet ist.

Claims

1. Triboelektrische Pulversprühpistole (10), enthaltend ein Gehäuse (11) mit einem Strömungskanal (2) für mit Fördergas gemischtes Pulver, welcher mit Mitteln zum Mischen eines Pulvers mit einem Fördergas derart verbindbar ist, dass mit Fördergas gemischtes Pulver den Strömungskanal (2) durchströmt und von der Pulverstrühpistole (10) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (2) wenigstens teilweise durch mindestens ein aus keramischem Material bestehendes Keramikelement begrenzt ist.

2. Pulversprühpistole zum Sprühen von Porzellan- oder Emaillepulver nach Anspruch 1, bei der der Strömungskanal (2) einen Einlassabschnitt (4), einen Aufladeabschnitt (16) zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers und einen Auslassabschnitt (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassabschnitt (4) und/oder Auslassabschnitt (8) ein Keramikelement aufweist, welches wenigstens teilweise den Strömungskanal (2) begrenzt.

3. Pulversprühpistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassabschnitt (4) durch voneinander beabstandete Kermikelemente begrenzt ist, zwischen denen der Strömungskanal (2) ausgebildet ist.

4. Pulversprühpistole nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassabschnitt (8) durch weitere voneinander beabstandete Keramikelemente begrenzt ist, zwischen denen der Strömungskanal (2) ausgebildet ist.

5. Pulversprühpistole nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassabschnitt (4) einen sich in Strömungsrichtung des Pulvers konisch erweiternden Keramikeinlassverteiler (36) und eine konzentrisch zu dem Keramikeinlassverteiler (36) angeordnete, sich in Strömungsrichtung des Pulvers im Wesentlichen konisch erweiterende Hülse (41) aufweist.

6. Pulversprühpistole nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassabschnitt (8) einen sich in Strömungsrichtung des Pulvers konisch erweiternden Keramikauslassverteiler (37) und eine konzentrisch zu dem Keramikauslassverteiler (37) angeordnete sich in Strömungsrichtung des Pulvers im Wesentlichen konisch verjüngende Hülse (42) aufweist.

7. Pulversprühpistole nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufladeabschnitt (16) durch mindestens zwei weitere beabstandete Elemente begrenzt ist, zwischen denen ein Zwischenraum (46) ausgebildet ist, durch den das Pulver hindurchströmen kann und dabei durch Reibung elektrostatisch aufgeladen wird, und dass die Elemente des Aufladeabschnitts (16) als im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnete zylindrische Hülsen (38, 40) ausgebildet sind.

8. Pulversprühpistole nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülse (40) innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Erweiterungsrohres (31) angeordnet ist und die innere Hülse (38) an einem zentralen Kern (32) befestigt ist.

9. Pulversprühpistole nach Anspruch 8, dass die innere Oberfläche der äußeren Hülse (40) und die äußere Oberfläche der inneren Hülse (38) wellenförmige Oberflächen aufweisen, so dass ein im Wesentlichen wellenförmiger Strömungskanal entsteht.

10. Pumpe zum Fördern von Pulver zu einer Pulversprühpistole (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (100) ein im Betrieb mindestens teilweise mit dem Pulver im Betrieb in Kontakt stehendes, aus keramischem Material bestehendes Keramikteil aufweist.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Gasstrahlpumpe ausgebildet ist, deren Strömungskanal innerhalb eines Pumpengehäuses mit einem teilweise verjüngten Strömungsquerschnitt ausgebildet ist und der Strömungskanal mit einem Ansaugrohr zum Ansaugen von Pulver aus einem Pulverbehälter verbunden ist, und dass der Strömungskanal der Pumpe mindestens teilweise durch ein im Betrieb mit dem Pulver in Kontakt stehendes, aus keramischem Material bestehendes Keramikteil begrenzt ist.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in das Pumpengehäuse mindestens eine, vorzugsweise zwei Keramikhülse(n) eingesetzt ist (sind), welche den Strömungskanal mindenstens teilweise begrenzt.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in das Pumpengehäuse eine Keramikkappe eingesetzt ist.

14. Pulversprühsystem, enthaltend
eine Pumpe zum Fördern von Pulver zu einer Pulversprühpistole (10),
und eine Pulversprühpistole (10),
dadurch gekennzeichnet, dass die Pulversprühpistole (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

15. Pulversprühsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (109) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

16. Pulversprühsystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Mischen des Pulvers mit einem Fördergas ein Gehäuse mit einer Mischkammer aufweisen und dass die Mischkammer mindestens abschnittsweise durch ein aus keramischem Material bestehendes Keramikelement begrenzt ist.

17. Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes, insbesondere mit aus Porzellan oder Emaille bestehenden Pulver,
bei dem das Pulver aus einem Pulverbehälter einer vorzugsweise triboelektrischen Pulversprühpistole (10) zugeführt wird, welche einen Aufladeabschnitt (16) zum elektrostatischen Aufladen eines mit einem Fördergas gemischten Pulvers sowie einen Sprühkopf (17) zum Abgeben des aufgeladenen Pulvers aufweist,
und bei dem das Pulver während des Durchströmens der Pulversprühpistole (10) mit aus Kermaik bestehenden Keramikelementen in Kontakt kommt, um das Pulver mindestens teilweise durch die Pulversprühpistole (10) hindurchzuleiten.

18. Verfahren nach Anspruch 17,
bei dem das Pulver durch mehrfachen Kontakt mit Oberflächen des Aufladeabschnittes (16) elektrostatisch aufgeladen wird,
bei dem an den zu beschichtenden Gegenstand eine elektrische Spannung angelegt wird, wodurch das von dem Sprühkopf abgegebene Pulver durch den zu beschichtenden Gegenstand elektrostatisch angezogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem das Pulver durch einen einen Keramikeinlassverteiler (36) und eine Keramikhülse (41) aufweisenden Einlassabschnitt (4) der Pulversprühpistole (10) hindurchgeleitet wird, anschließend durch den zwei konzentrisch zueinander angeordnete Hülsen (38, 40) aufweisenden Aufladungsabschnitt (16) zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers durch Reibung und anschließend durch einen einen Keramikauslassverteiler (37) und eine Keramikhülse (42) aufweisenden Auslassverteiler (8) der Pulversprühpistole (10) geleitet wird.