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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur pneumatischen,
tribostatischen Pulverbeschichtung von Werkstücken, insbesondere metallischen
Werkstücken,
unter Verwendung eines tribostatischen Rohrs zur Aufladung des Pulvers
durch Wechselwirkung der Pulverteilchen mit der Rohrinnenwand mit
den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Vorrichtungen
der vorgenannten Art basieren auf dem grundsätzlichen Prinzip, dass ein
Werkstück
mit einem elektrostatisch aufgeladenen Pulver in Form eines Pulver-Luftgemisches beaufschlagt wird.
Aufgrund seiner elektrostatischen Aufladung haftet das Pulver an
der Werkstofffläche
an. Das Pulver kann in der nachfolgenden Verarbeitung bei höheren Temperaturen
auf der Werkstückoberfläche fixiert,
aufgeschmolzen bzw. eingebrannt werden.
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Bekannte
Vorrichtungen der vorgenannten Art umfassen eine Steuer-Elektronik,
welche das Ermitteln einer Kennlinie für individuell verschiedene Pulver
ermöglicht.
Hierbei werden Druck und Durchsatzmenge eines Gasstromes, welcher
das Pulver-Gasgemisch
zum zuflußseitigen
Ende des tribostatischen Rohres transportiert, erfasst. Ebenso werden
Druck- und Durchsatzmenge eines Zusatzgasstromes erfasst. Der Zusatzgasstrom
bewirkt aktiv mit erhöhtem
Druck das Einbringen und die verstärkte Wechselwirkung der Pulverteilchen
mit der Rohrinnenfläche
des tribostatischen Rohres. Die Kenndaten eines Pulvers hängen in
komplexer Weise von der Partikelgößenverteilung, Strömungsgeschwindigkeit,
Leitungsdimension und dem Druckverhältnis der Gasströme ab. Theoretische
Modelle hierzu erlauben keine ausreichend genaue Vorhersage. Daher
werden die Parameter als Funktion des Gesamtdurchsatzes in einem
Kalibrierungslauf mit der entsprechenden Pulversorte oder –mischung
ermittelt und gespeichert. Für
jede Pulversorte, bzw. neue Pulvermischung ist eine neue Kennlinie
zu ermitteln. Nachteilig bei diesen Anlagen ist, dass die notwendige
Parametrisierung jeder neuen Mischung bzw. neuen Pulversorte die
Bedienung durch eine erfahrene Fachkraft erfordert. Des Weiteren
werden solche Anlagen üblicherweise
mit Drücken
von mehr als 3 bar betrieben, was die Verwendung von dickwandigen,
teuren und berstsicheren Leitungen notwendig macht. In üblicher
Ausführungsform
weist daher eine tribostatische Pulverpistole einer solchen Anlage
Anschlüsse
für den
Gasstrom, den Zusatzgasstrom mit höherem Druck sowie für die Stromversorgung
der elektrisch angesteuerten Magnetventile auf. Dies geht mit einer
Mehrzahl an sperrigen Kabeln und Schläuchen einher, die die Verwendung
der bekannten Pulverpistolen vor Ort zusätzlich erschweren können. Schließlich ist
die Anschaffung einer solch komplex aufgebauten Anlage mit einem
Kaufpreis verbunden, der diese für
den Privat- und Einzelanwender unwirtschaftlich macht.
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Problematisch
sind bei Verfahren der vorgenannten Art Werkstücke mit detailreichen Profilierungen
im Millimeterbereich sowie Werkstücke deren Kontur spitze Winkel
oder Hinterschneidungen aufweisen.
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Im
Bereich der millimeter-feinen Profilierungen und spitzen Winkel überlappen
sich die elektrostatischen Felder der aufgeladenen Partikel und
erzeugen erhöhte
Abstoßungskräfte. Diese
Abstoßungskräfte können bei
hoch geladenen Partikeln bzw. länger
anhaltender oder mehrfach ausgeführter Beaufschlagung
mit Pulver-Gas-Gemisch
eine Abstoßung
weiterer Pulverteilchen bewirken. Dadurch kann es zu einer inhomogenen
Verteilung der Pulverteilchen und einer mangelhaften Qualität der Pulverbeschichtung
kommen.
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Kleinmaßige Hinterschneidungen
erfordern das diskrete Beschichten kleiner, benachbarter Flächen von
wenigen Quadratzentimetern mit geringem Abstand zum Werkstück. Hierbei
kann bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum einen immer
wieder das Abblasen bereits aufgebrachter Pulverschichten wegen
mangelhafter Haftkraft beobachtet werden. Dies führt wiederum zu inhomogenen Pulverschichten
von mangelhafter Qualität.
Zum anderen kann ein erheblicher Anteil an Pulver außerhalb
der zu beschichtenden Fläche
nicht auf das Werkstück
aufziehen und fällt
als Verlustpulver an. Die Beschichtung kleinmaßiger Hinterschneidungen bedingt
dadurch einen deutlich erhöhten
Kosten- und Arbeitszeitaufwand.
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Die
DE 102 28 182 C1 beschreibt
ein Verfahren der vorbenannten Art, bei dem die Problematik der
inhomogenen Pulverbeschichtung dadurch vermieden wird, daß das Werkstück zum einen
vor der Beschichtung aufgewärmt
wird. Dadurch kommt es bereits beim ersten Kontakt der Pulverteilchen
mit der Werkstücksoberfläche zum
Anschmelzen und zum Ausbilden einer haftvermittelnden Zwischenfläche. Zum
anderen werden bestimmte Bereiche des Werkstückes mit einem korona-elektrischen
Aufsprühverfahren
beschichtet. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass sie Vorrichtungen
zur Erwärmung
des Werkstückes
sowie eine Steueranlage zur kontrollierten Parametrisierung der
korona-elektrischen Ansprühvorrichtung
notwendig macht. Darüber
hinaus zeigen mittels korona-elektrischer Verfahren aufgebrachte
Pulver häufig
eine optisch abweichende Oberflächencharakteristik,
die an Hammerschlag-Lacke erinnert. Des weiteren kann Pulver, welches
nicht sofort auf der Oberfläche
des Werkstücks
aufschmilzt, abfallen und muß in
Folge als Rest- bzw. Verlustpulver angesehen werden. Dieses Verfahren kann
daher mit einem erheblichen Mehraufwand an Kapital und Energie sowie
reduzierter Effektivität
einhergehen. Dies ist abzulehnen.
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Aus
der
DE 36 18 630 A1 ist
eine Vorrichtung zur pneumatischen, tribostatisten Pulverbeschichtung
von Werkstücken
der eingangs genannten Gattung bekannt. Bei dieser Vorrichtung mündet in
einen Strömungskanal,
der das Pulver-/Gasgemisch führt und
dessen Wand zur Aufladung der Pulverpartikel dient, ein Zufuhrkanal
für das
noch ohne Zusatzgas ankommende Pulver-/Gasgemisch sowie eine Düse. Ein
Zusatzgasstrom wird durch das am Schaft angeschlossene Rohr einer
Kammer zugeführt
und tritt an einer zusammen mit einer Verengung ein Nadelventil bildenden
Dosierschraube mit Spitze vorbei als regulierter Strom in die Kammer
ein. Der zunächst
gleichförmig
fließende
Zusatzgasstrom wird von einem oszillierenden Ventil in einzelne
Druckluftstöße umgewandelt,
die eine Pulsation des Pulver-/Gasgemisches in dem Strömungskanal
bewirkt. Dadurch soll die Aufladung und die Leistungsfähigkeit
des Sprühorgans
verbessert werden.
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Pistolen
zur Reibungselektrischen Aufladung von Pulver werden auch in der
DE 27 56 009 , der
DE 601 06 617 T2 ,
der
DE 197 01 995
A1 , der
GB 1 422 262 und
der
DE 39 24 425 beschrieben.
Die
DE 44 05 640 A1 beschreibt
eine komplexere Anlage für
die elektrostatische Pulverbeschichtung einschließlich einer
Messvorrichtung zur Messung der Pulverflussraten. In keiner der
genannten Druckschriften wird jedoch eine tribostatische Pulverpistole
beschrieben, welche durch Austausch von wenigen Bauelementen in
eine Lackierpistole (für
Flüssiglack)
umgerüstet werden
kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur pneumatischen, tribostatischen Pulverbeschichtung von Werkstücken der
eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die in einfacher
Weise zu einer Lackierpistole umgerüstet werden kann.
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Die
Lösung
der vorgenannten Aufgabe liefert eine Vorrichtung zur pneumatischen,
tribostatischen Pulverbeschichtung von Werkstücken der eingangs genannten
Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
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Dem
Stand der Technik nach wird durch Verwendung eines Zusatzluftstromes
mit höherem
Luftdruck aktiv das Pulver in ein tribostatisches Rohr eingeführt und
die verstärkte
Wechselwirkung von Pulverteilchen mit der Rohrinnenwand bewirkt.
Hierbei bewirkt der höhere
Luftdruck des Zusatzluftstromes eine effektiveren Eintrag von Partikeln.
Auf Grund ihrer erhöhten
Geschwindigkeit treffen die Partikel mit größerer Impulskraft auf die Innenfläche des
tribostatischen Rohres auf und ihre elektrostatische Ladung wird
so verstärkt.
Zusatzluftstrom und Luftstrom transportieren unter turbulenter Vermischung
die Teilchen durch das tribostatische Rohr. Von diesem Verfahren
ausgehend wurden Vergleichsversuche mit unterschiedlich aufgebauten
Prototypen von Vorrichtungen zur pneumatischen, tribostatischen
Pulverbeschichtung durchgeführt.
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Wesentlich
für die
vorliegende Erfindung war die überraschende
Erkenntnis, daß im
Widerspruch zum Stand der Technik mit nur einem einfließenden Gasstrom
eines Drucks bei passivem Einbringen des Pulvers in das Pulver-Gas-Gemisch
konstant die besten Haftungseigenschaften des Pulvers auf dem Werkstück beobachtet
werden konnten. Das aktive Einbringen von Pulver über eine
Leitung mit erhöhtem
Druck in das Rohr ging mit einer Verschlechterung der Beschichtungsqualität einher.
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Es
zeigte sich überraschenderweise,
dass das vorliegende Verfahren die Verwendung unterschiedlichster
Pulversorten und -gemische erlaubt, ohne dass dabei Abweichungen
in der hohen, gleichbleibenden Qualität der Haftungseigenschaften
auftraten. Wesentlich hierfür
war die radiale, stabilere Führung
des Pulvers im Gasstrom im tribostatischen Rohr, welche im Folgenden
näher erläutert wird.
Das tribostatische Rohr besteht üblicherweise
aus einem Kunststoff, vorzugsweise Teflon, welcher durch Reibung
der Partikel mit dessen Oberfläche
die elektrostatische Aufladung der einzelnen Partikel bewirkt. Das
durch den Druckanschluß mit
einer Anfangsgeschwindigkeit in einer Hauptleitung strömende Gas wird
zu mehreren Hauptstromeinleitungskanälen geführt. Erfindungsgemäß liegt
der Gesamtquerschnitt der Hauptstromeinleitungskanäle unterhalb
des Querschnitts der Hauptleitung. Die Hauptstromeinleitungskanäle münden, in
Ausblasrichtung des tribostatischen Rohres orientiert, am zuflussseitigen
Ende des tribostatischen Rohres. Ihre Austrittsöffnungen sind an der Innenfläche eines
an das tribostatische Rohr angrenzenden Rohrsegments gleichmäßig kreisförmig angeordnet.
Hierbei sind die Hauptstromeinleitungskanäle seitlich gleichsinnig geneigt, wodurch
ein Drehsinn des mit erhöhter
Geschwindigkeit eintretenden Gases erzeugt wird. Vorteilhafterweise
beträgt
der Durchmesser des tribostatischen Rohres hierbei mindestens das
1,4 fache des Anfangsdurchmessers der Hauptleitung. Das Gas wird stark
beschleunigt in das tribostatische Rohr eingeleitet. Es tritt mit
dem bis zu 100fachen der Anfangsgeschwindigkeit aus den Hauptstromeinleitungskanälen aus.
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Der
Begriff 'radial' beschreibt im Sinne
der vorliegenden Anmeldung die Strömungsverhältnisse einer entlang einer
Rohrinnenfläche
erzeugten Drehströmung.
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Vorzugsweise
werden die Gasströme
hierbei in einem Neigungswinkel zur Längsachse des tribostatischen
Rohres von 45 plus/minus 10 Grad sowie einen seitlichen, spitzen
Neigungswinkel zur Rohrleitungshalbierenden von etwa 20 plus/minus
5 Grad eingeleitet.
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Vergleiche
des Strömungsverhaltens
des Pulvers im Gasstrom mit dem Stand der Technik zeigten eine deutlich
stabilere Strömungscharakteristik
der erfindungsgemäßen Drehströmung an
der Innenfläche
des tribostatischen Rohres entlang. Wirbel, Turbulenzen und Inhomogenitäten, wie
sie bei bekannten Verfahren häufig
auftreten können,
wurden nicht beobachtet. Die erfindungsgemäße Drehströmung mit ihrer verbesserten
Stabilität
wird im Folgenden als laminare Drehströmung bezeichnet. Die Pulverpartikel
werden im Bereich der Hauptstromeinleitungskanäle radial in die mit erhöhter Einströmgeschwindigkeit
zugeführten
Gasströme
eingezogen und der Drehströmung
des Gases unterworfen. Durch die stabile Rotationsbewegung des Gases
unterliegen die Pulverpartikel hierbei einer nach Außen gerichteten
Fliehkraft und werden mit kontinuierlichem Druck gleichmäßig auf
die Rohrinnenfläche des
tribostatischen Rohres gedrückt.
Dabei unterliegen die Pulverpartikel durch die innige Wechselwirkung
mit der Rohrinnenfläche
einem fliehkraftunterstütztem
tribostatischem Aufladungsprozess.
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Erstaunlicherweise
ist die Gesamtladung hierbei deutlich homogener als bei den bekannten Methoden.
Dies wurde in Versuchen mit kommerziellen Vorrichtungen festgestellt,
bei denen eine unterschiedliche Haftkraft der einzelnen Pulverpartikel festgestellt
werden konnte. Im Gegensatz hierzu zeigt das vorliegende Verfahren
eine homogene Haftkraft aller freigesetzten Partikel. Des Weiteren mußte eine
Erdung des tribostatischen Rohres zum Abführen der im Rohr verbleibenden
Ladung nicht vorgenommen werden. Diese Vorgehensweise führt bei
bekannten Vorrichtungen zu einer statischen Maximalladung, mangelhafter
Aufladung des weiterhin erzeugten Pulvers und zu gefährlichen,
elektrischen Funkenschlägen.
Hingegen wurde im vorliegenden Verfahren eine konstant anhaltende,
hohe Haftungsqualität
und Ladung des Pulvers erzielt, wobei Funkenschläge durch zu hohe Aufladung
nicht beobachtet werden konnten.
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Vorzugsweise
strömt
der Gasstrom im zuflussseitigen Abschnitt des tribostatischen Rohrs
mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von bis zu 50% der Anfangsgeschwindigkeit. Hierbei fand der Erfinder heraus,
dass Rohrquerschnittsfläche
und innere Oberfläche
des Rohrs über
Füllkörper unabhängig variiert
werden können.
So kann die Rohrinnenfläche durch
einen größeren Innendurchmesser
erhöht
werden, während
die durchströmte
Querschnittsfläche durch
einen stabförmigen,
mittig angebrachten Füllkörper konstant
gehalten werden kann. Hierbei weist der Füllkörper endständig ausgeformte, punktuelle Auflagen
aus, welche ihn in seiner mittigen Position fixieren, ohne den radialen
Gasstrom zu beeinträchtigen.
Auf diese Art und Weise können
Durchmesser und Länge
des tribostatischen Rohrs individuellen Bedürfnissen angepasst werden,
wobei das Verhältnis
von Rohrinnenfläche
zu Gasstrom-Geschwindigkeit konstant gehalten wird.
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Bei überlangen,
tribostatischen Rohren kann es im abflussseitigen Segment zu einer
Verringerung der Partikelgeschwindigkeit kommen. Diesem Problem
kann durch Verringerung des Rohrquerschnitts durch Profilierung
des Füllkörpers Rechnung
getragen werden, sodass die Partikel durch den schneller strömenden Gasstrom
auf konstanter Geschwindigkeit gehalten werden. Eine Unterstützung der
radialen Drehströmung über spiralförmige Profilierungen ist
hierbei ebenso möglich. Vorteilhafterweise
kann am Füllkörper am
abflussseitigen Ende des tribostatischen Rohrs ein Prallteller angebracht
werden, über den
zusätzlich
die Charakteristik der abflussseitig freigesetzten Pulverwolke beeinflußt werden
kann.
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Die
im vorliegenden Verfahren erzielte gleichmäßige Haftkraft erlaubte das
gleichmäßige Beschichten
von fein-profilierten und komplex ausgestalteten Werkstücken, ohne
dass es zu Inhomogenitäten
oder Abstoßungseffekten
der Pulverbeschichtung kam.
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Werkstücke mit
Hinterschneidungen und Einzelflächen
von einigen Quadratzentimetern konnten mit dem vorliegenden Verfahren
mit sehr gutem Ergebnis diskret mit homogener Pulverschicht versehen
werden. Ein Abblasen von Partikeln sowie Pulver-Ablösung von
einzelnen Flächen
konnte nicht beobachtet werden.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die Regulation des Hauptstroms stufenlos und rein mechanisch. 'Mechanisch' bedeutet im Sinne
der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Regulationsmitteln,
welche ohne elektrische Energie betrieben werden können. Durch
die mechanische Regulierung der Durchsatzmenge des verwendeten Gases
z. B. über
ein zentrales Ventil kann auf eine Leitung zur elektrischen Stromversorgung
von Magnetventilen o. ä.
verzichtet werden.
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Bevorzugt
wird der Gasdruck im Niederdruck-Bereich gehalten. Niederdruck bezieht
sich im Sinne der vorliegenden Erfindung auf einen Druckbereich
von 1 bis 3, vorzugsweise 1,5 bis 2,5, besonders bevorzugt 1,5 bis
2 bar. Die vorliegende Vorrichtung benötigt hierbei nur einen Druckanschluß mit einer
für den
Niederdruckbereich ausgelegten, deutlich flexibleren Druckleitung,
was mit einer Verminderung der Kosten und einer Erhöhung des
Bedienkomforts verbunden ist.
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Durch
das mit erhöhter
Geschwindigkeit über
die Hauptstromeinleitungskanäle
einströmende Gas
wird zum Einen eine laminare Drehströmung über die Innenfläche des
tribostatischen Rohres erzeugt. Zum Anderen resultiert ein statisches
Druckminimum direkt im Einleitungsbereich. Versuche mit verschiedenen
Prototypskonstruktionen zeigten, dass das so erzeugte statische
Druckminimum dazu verwendet werden kann, das zur Beschichtung benötigte Pulver
passiv in das tribostatische Rohr einzuziehen. Dies gelang bereits
bei einem Querschnittsverhältnis von
Hauptleitung zu Stromeinleitungskanälen von 1 zu 8. Das Einziehen
des Gas-Pulver-Gemisches
wurde mit Hilfe einer Leitung ermöglicht, deren abflussseitiges
Ende mit zur Achse des tribostatischen Rohres paralleler Ausflußrichtung
unmittelbar vor den Mündungen
der Hauptstromeinleitungskanäle
dem statischen Druckminimum ausgesetzt ist. Das zuflußseitige
Ende der Leitung mündet
hierbei in einem Fallrohr in einem höher gelegenen Pulverbehälter mit
Fluidboden.
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Unter
Fluidboden wird hierbei ein Boden aus einem porösen Material verstanden, dessen
Porösität die Permeation
von Gasen, nicht jedoch die Permeation von Pulverpartikeln erlaubt.
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Durch
das mittig den Fluidboden durchstoßende und in den Pulverbehälter hineinragende
Fallrohr erzeugt das statische Druckminimum in dem ansonsten allseits
gasdicht verschlossenen Pulverbehälter einen Außenluftstrom.
Das den Fluidboden auf der Behälteraußenseite
umgebende Gas wird durch die Poren des Fluidbodens in das Innenvolumen
des Pulverbehälters
hineingezogen. Das Gas strömt
anschließend über das
Fallrohr und die anschließende Leitung
zum Mündungsbereich
der Hauptstromeinleitungskanäle.
Dabei werden die auf dem Fluidboden liegenden Pulverteilchen mitgerissen
und über
das Fallrohr schwerkraftunterstützt
zum zuflussseitigen Ende des tribostatischen Rohres geleitet. Das schwerkraftunterstützte Führen des
Gas-Pulver-Gemisches ging mit dem zusätzlichen Vorteil einher, dass
deutlich weniger Pulverreste in der Leitung verblieben. Die Menge
an Verlustpulver wurde dadurch zusätzlich verringert.
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Es
versteht sich, dass vor allem bei feuchtigkeits- und oxidationsempfindlichen
Pulvern auf der Behälteraußenseite
ein passendes Schutzgas vorgelegt werden muß, damit oxidationsempfindliche
oder in Verbindung mit Luft sogar explosible Pulver verarbeitet
werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Außenluftstrom
daher auch das gezielte und kontrollierte Vorlegen von Schutzgasatmosphären an der
Pulverbehälteraußenseite.
Analog umfasst der Begriff 'Gas' sämtliche, zur
pneumatischen Pulverbeschichtung geeignete Gase sowie deren Mischungen.
Des weiteren versteht sich, dass das zuflußseitige Ende des Fallrohres
oberhalb der maximalen Schütthöhe des aufzubringenden
Pulvers liegen muss, da ansonsten Pulver unkontrolliert und ohne
Mitwirkung des Außenluftstromes
in die Leitung gelangen könnte.
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Vorteilhafter
Weise ist das zuflussseitige Ende des Fallrohres verschlossen ausgeführt und das
Erzeugen des Außenluftstromes
wird durch mehrere, seitlich ausgeführte, millimetergroße Bohrungen
ermöglicht.
Diese Bohrungen gehen mit dem Vorteil einher, daß Pulverpartikel aus dem eingefüllten Pulver
wegen seiner zu hohen Schüttdichte
nicht in das Rohrinnere gelangen. Die Partikel verkeilen sich in
den Bohrungslöchern
und verhindern gegenseitig das Eindringen in das Innere des Fallrohrs.
Erst durch den Außenluftstrom
werden die Partikel hinreichend separiert und gelangen in Form eines
Pulver-Gas-Gemisches in das Fallrohr.
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Am
Fallrohr wurden für
Pulver mit extrem großen
Einzelpartikeln, wie sie zum Beispiel für dekorative Zwecke aufgebracht
werden, Bohrungen mit entsprechend größerem Durchmesser angebracht. Umgekehrt
erwies es sich, für
außergewöhnlich kleinteilige
Pulver als vorteilhaft, ein Fallrohr mit einer erhöhten Anzahl
an submillimetergroßen
Bohrungen zu verwenden. Der Innendurchmesser des Fallrohres konnte
hierbei in einem Bereich von 0,2 mm bis 20 mm variiert werden, ohne
dass eine Beeinträchtigung des
Verfahrens beobachtet werden konnte.
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Bevorzugt
wird die Außenluft über Zuleitungen
radial der Außenfläche des
Fluidbodens zugeführt.
Hierbei kann über
eine gasdichte, beabstandete Abdeckung zunächst die Außenseite des Fluidbodens von
der Außenluft
getrennt werden. Anschließend
werden gleichsinnig geneigte Außenluftbohrungen
in der Abdeckung angebracht, welche als Außenluftzugang fungieren. Die
Außenluft
trifft dann der Ausrichtung des Außenluftzugangs folgend vorzugsweise
radial in diskreten Luftströmen
auf dem Fluidboden auf. Die lokale Separation und homogene Durchmischung
der Partikel des Pulvers durch den Außenluftstrom im Innenvolumen
des Pulverbehälters
wird dadurch verstärkt
und die Menge an Rest- bzw. Verlustpulver kann weiter reduziert
werden.
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Vorzugsweise
weist der Pulverbehälter
eine konisch zum Fluidboden verjüngende
Form auf, wobei der Durchmesser des Fallrohres zu dem Durchmesser
des Fluidbodens in einem Verhältnis
von 1:1,5 bis 1:10 steht. Eine solche Pulverbehälterform erlaubte in Kombination
mit der zuvor beschriebenen vorzugsweisen Ausführung des Fallrohres das Pulverbeschichten
von kleinflächigen
Musterblechen unter vollständiger
Ausnutzung einer Pulvervorlage im Grammbereich, wobei kein Restpulver
im Behälter zurückblieb.
Des Weiteren kann ein solcher Becher nach erfolgtem Beschichtungsvorgang
erheblich einfacher gereinigt werden. Durch Druckluftbeaufschlagung
des Fallrohrs wird ein starker, lateraler Luftstrom aus den Bohrungen
in den Becher hinein erzeugt. Durch seine konische Form leiten die
Innenwände
des Bechers den Luftstrom nach außen, wobei sämtliches
Restpulver im Gasstrom mitgerissen wird. Eine Zerlegung des Behälters in
seine Einzelteile und die jeweilige, separate Reinigung, wie sie
bei bekannten Systemen häufig
notwendig ist, war nicht länger
notwendig.
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In
einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform können Bohrungen
im Fallrohr in einem Neigungswinkel zum Fluidboden spiralförmig über die Längserstreckung
des Rohres ausgeführt
sein. Bereits ab Wandstärken
von mehr als 0,8 mm konnte eine Auswirkung des Neigungswinkels einer
Bohrung zum Fluidboden gefunden werden. In Kombination mit einem
konischen Pulverbehälter
mit einem extrem kleinen Fluidboden mit einem Durchmesser im Zentimeterbereich
konnten Pulvermengen von 0,5 g effektiv zur Beschichtung von kleinsten
Musterblechen verwendet werden. Hierbei drang das Pulver im unteren
Segment des Fallrohrs erst im fluidisierten Zustand über die
zum Fluidboden hin geneigten Bohrungen ein, während die Bohrungen im oberen
Bereich des Fallrohrs über
nach oben geneigte Bohrungen das schwerkraftunterstützte Eindringen
der fluidisierten Partikel in das Fallrohr ermöglichten. Durch die spiralförmige Anordnung
der Bohrungen wurde in der abschließenden und zur Reinigung durchgeführten Druckluftbeaufschlagung
der Fluidboden sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite
durch den erzeugten Luftwirbel vollständig von anhaftenden Partikeln
befreit.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Pulverteilchen im Pulver-Gas-Gemisch radial im Bereich
der Hauptstromeinleitungskanäle
zur Innenfläche
des tribostatischen Rohres hin eingezogen. In einer stabilen, laminaren
Drehströmung
werden die Teilchen anschließend über die
Innenfläche
des tribostatischen Rohres geführt.
Vorteilhaft wird das Pulver-Gas-Gemisches aus einem höhen gelegenen Pulverbehälter schwerkraftunterstützt über ein
Fallrohr zugeführt.
In Kombination mit der laminaren Führung der Pulverpartikel an
der Rohrinnenwand des tribostatischen Rohres entlang wurde ein konstanter,
geringer Pulvereintrag mit homogenem Strom gleichmäßig aufgeladener
Partikel erreicht.
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Im
Unterschied zu den bekannten Pulverbeschichtungssystemen konnten
auch bei plötzlichen Druckspitzen
oder diskontinuierlichem Ein-, und Ausschalten des Hauptgasstromes
keine Inhomogenitäten
in der abflußseitig
am tribostatischen Rohr erzeugten Pulverwolke beobachtet werden.
Die üblicherweise
durch solche Druckschwankungen anfallenden Mengen an Verlustpulver
und fehlerhafte Beschichtungen können
mit der vorliegenden Vorrichtung in wesentlichem Ausmaß reduziert
werden.
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Außenluftstrom
sowie Pulver-Gas-Gemisch unterliegen im Fluss zum tribostatischen
Rohr der Wandreibung, der inneren Reibung sowie turbulenten Wirbeln
und damit verbundenen Scherkräften. Dadurch
ergibt sich ein Druckverlust über
die Länge des
Flußwegs
zum tribostatischen Rohr. Hiervon ausgehend hatte der Erfinder die
Idee, das Erzeugen des Außenluftstroms
und das passive Eintragen von Pulver in den Gasstrom über ein
variierbares, statisches Druckminimum nahe zum Pulverbehälter zu unterstützen. Dies
sollte durch Abzweigen eines Nebenstroms von der Hauptleitung und
Einleiten des Nebenstroms in ein Leitungssegment nahe zum Pulverbehälter erfolgen.
werden. Hierbei ist die Wandreibung des Gases mit der vergrößerten Leitungsinnenfläche, die
innere Reibung des Pulver-Gas-Gemisches- sowie die Kompression bzw.
Dekompression des Gases zu berücksichtigen.
Darüberhinaus
wird die Strömungsgeschwindigkeit
im Hauptstrom durch eine parallele, zusätzliche Leitung verringert.
Das komplexe Wechselspiel von statischem und dynamischem Druck in
Verbindung mit innerer und äußerer Reibung
sowie der von der Pulvermorphologie abhängigen Fließeigenschaft des erzeugten
Pulver-Gasgemisches erlaubten keine ausreichende Vorhersage des
Ergebnisses. Daher wurde im konstruktiven Versuch in einem Pistolenkörper mit
der Hauptleitung eine abzweigende Nebenleitung verbunden. Die Nebenleitung
führt einen
Nebenstrom mit erhöhter
Geschwindigkeit unter Verringerung des Leitungsquerschnittes einem
Leitungssegment des abflußseitigen
Endes der Leitung des Pulver-Gas-Gemisches zu. Des weiteren wurden
Hauptleitung sowie Nebenleitung jeweils mit einem Hauptstrom-, und
einem Nebenstromventil versehen. Überraschenderweise zeigte sich,
dass die Menge an eingetragenem Pulver vorteilhaft durch Verstärken des statischen
Druckminimums im Bereich des zuflussseitigen Endes des tribostatischen
Rohrs variiert werden kann, ohne die erfindungsgemäßen Vorteile
einzubüßen. Verschiedene
Pulver und Pulvergemische wurden in der zuvor beschriebenen Vorrichtung
in Mengen im Grammbereich mit Hilfe eines konischen Pulverbehälters mit Fallrohr
mit seitlich angebrachten Bohrungen getestet. Hierbei wurde zunächst bei
vollständig
geöffnetem
Zentralventil so lange das Hauptleitungsventil geöffnet, bis
ein Pulvereintrag im Gasstrom festgestellt werden konnte. Anschließend ließ sich der
Pulvereintrag unter vollständigem
Erhalt der zuvor beschrieben erfindungsgemäßen Vorteile beliebig durch
Verstellung des Nebenstromventils variieren. Auf diese Art und Weise
konnten schnell und effektiv Pulvergehalte und -austrage eingestellt
werden, die das optimierte Beschichten von Werkstücken unterschiedlicher
Abmessungen erlaubten.
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Vorteihafterweise
wird die beschriebene Vorrichtung mit variierbarem Nebenstrom in
Kombination mit einem konischen Pulverbehälter mit einseitig verschlossenem
Fallrohr verwendet. Hierbei erlaubt ein Fallrohr mit oberhalb der
Schütthöhe des Pulvers angebrachten
Bohrungen in Millimetergröße das Verwenden
eines breiten Spektrums unterschiedlicher Pulversorten. Durch Variation
des statischen Unterdrucks kann die Ventilstellung, bei der der
Außenluftstrom
die ersten Pulverpartikel in einem Pulver-Gas-Gemisch mitreißt, präzise ermittelt und anschließend im
Gesamtdurchsatz angepasst werden. Unabhängig von der Partikelmorphologie,
-dichte sowie Schüttdichte
des Pulvers gelangt das Pulver-Gas-Gemisch durch die höher gelegenen,
großen
Bohrungen in das Fallrohr und wird in konstantem Strom dem tribostatischen
Rohr zugeführt.
Auf diese Art und Weise konnten extrem unterschiedliche Pulver wie
z. B. eine hochdichte, grobteilige Keramikgrundierung sowie eine
feinteiliger, leichter Silberstaub mit gleichbleibend guter Qualität auf ein
Werkstück
aufgebracht werden.
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Vorzugsweise
kann bei der Beschichtung von komplexen Bauteilen mit unterschiedlich
geneigten Flächen
das Fallrohr im Bereich der zuflussseitigen Öffnungen bzw. Bohrungen eine
Manschette bzw. Profilierung aufweisen. Die Manschette bzw. Profilierung
verhindert das zufällige
Eindringen von Pulver in das Fallrohr, wenn das eingefüllte Pulver
bei seitlicher Neigung des Pistolenkörpers im Behälter verrutscht
bzw. bei Erschütterung
verschoben wird.
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Dem
Erfinder fiel auf, dass die unterschiedlichen Prototypen mit einem
Druckanschluss mit Gasdrücken
im Niederdruckbereich ebenfalls kompatibel zu Kompressoranlagen
von Lackiervorrichtungen ist. Hiervon ausgehend wurde konstruktiv
eine Vorrichtung geschaffen und getestet, die einerseits kompatibel
zu üblichen
Lackiersystemen ist und andererseits das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
erlaubt.
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Diese
Konstruktion ermöglicht
die Integration einer erfindungsgemäßen Beschichtungspistole zur tribostatischen
Beschichtung von Werkstücken
in etablierte Niederdruck-Lackiersysteme. Solche Lackiersysteme
sind im Einzelanwendungsbereich weit verbreitet. Besonders eine
Vorrichtung, welche sowohl das Lackieren als auch das Beschichten
mit Pulvern erlaubt, bietet hier wesentliche Vorteile. So sind beide
Arten der Beschichtung ohne das Bevorraten einer zusätzlichen
Anlage zugänglich.
Des Weiteren entfallen alle Arbeitsschritte, die durch den Transport
eines Werkstücks
zur nächsten
Anlage sowie das Ein- und Ausschalten der angeschlossenen Drucksysteme
nötig sind.
Die komplexe, digitale Kalibrierung der Betriebsparameter in Abhängigkeit
der Pulversorte sind auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens ebensowenig
notwendig.
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Weitere
Vorteile werden im Folgenden an einem nicht begrenzenden Ausführungsbeispiel
und dessen Verwendung in Kombination mit den veranschaulichenden 1 bis 3 näher erläutert.
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1 zeigt
den Pistolengrundkörper
einer erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungspistole
für den
Privat- und Einzelanwendungsbereich mit Nebenstromleitung, wobei
die Pulverbeschichtungspistole auch zur Lackierpistole umgerüstet verwendet werden
kann.
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2 veranschaulicht
das Bauprinzip eines zu 1 passenden, konisch ausgeführten, Pulverbehälters.
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3 veranschaulicht
eine mögliche
Ausführungsform
eines zu 1 passenden, tribostatischen Rohres in einer Halterung.
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In
einer möglichen,
als kombinierte Lackier-Pulverpistole ausgestalteten Ausführungsform weist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
einen Pistolenkörper 1 (vgl. 1),
einen Pulverbehälter 2 (vgl. 2)
sowie ein tribostatisches Rohr 3 auf.
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Der
Pistolenkörper 1 (vgl. 1)
umfasst einen Griff mit einem Pistolenhebel 23. Der Pistolenhebel 23 ist
mechanisch mit einem zentralen Ventil im Inneren des Pistolenkörpers verbunden.
Der Pistolenhebel 23 erlaubt so die manuelle, stufenlose
Einstellung eines Gasstroms. Der Gasstrom wird über einen Druckanschluss 17 der Vorrichtung
zugeführt. Der
Druckanschluss 17 ist am unteren Griffende des Pistolenkörpers 1 angebracht.
Im Betrieb wird die über
eine pneumatische Steckkupplung anschließbare Druckleitung nicht von
der Hand des Operateurs mit umfasst. Sie kann so behinderungsfrei
an einen Kompressor angeschlossen werden. Im Inneren des Pistolenkörpers ist
der Druckanschluss 17 an eine Hauptleitung mit einem Anfangsdurchmesser
von 8 mm angeschlossen. Die Hauptleitung führt innerhalb der Griffschale
(nicht dargestellt) zum Hauptstromventil 16.
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Das
Hauptstromventil 16 ist über einen auf der Rückseite
des Pistolenkörpers
oberhalb des Griffbereichs des Operateurs angebrachten Drehknopf
regelbar. Das Hauptstromventil 16 erlaubt die stufenlose,
mechanische Regulation der maximal durchströmenden Gasmenge. Abflussseitig
zum Hauptstromventil 16 führt die Hauptleitung innerhalb der
Griffschale über
das zentrale Ventil zum Nebenstrom-Ventil 8.
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Das
Nebenstrom-Ventil 8 weist oberhalb des Griffbereichs des
Operateurs auf der linken Seite des Pistolenkörpers einen Drehknopf zur stufenlosen, mechanischen
Regulation des Nebenstroms auf. Während der Benutzung durch einen
rechtshändigen Operateur
kann sowohl das Hauptstromventil 16 als auch das Nebenstrom-Ventil 8 linkshändig bedient werden.
Zentrales Ventil, Nebenstrom-Ventil 8 und Hauptstromventil 16 können durch
einen Operateur ohne gesondertes Bedienfeld in ihrer Einstellung
simultan aufeinander abgestimmt werden. Es versteht sich, dass für linkshändige Operateure
das Nebenstrom-Ventil 8 rechtsseitig zum Pistolenkörper angebracht
mit einem Drehknopf versehen werden kann.
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Die
Hauptleitung führt
vom Nebenstrom-Ventil 8 zu Kanälen 19 von je 2 mm
Durchmesser. Die abflussseitigen Mündungen der Kanäle 19 sind
gleichmäßig auf
dem äußeren Kreisumfang
des vorderseitigen Anschlussbereiches des Pistolenkörpers angeordnet.
Hierbei weist der kreisförmige,
vorderseitige Anschlussbereich des Pistolenkörpers ein Außengewinde
sowie insgesamt 3 konzentrisch zu seinem kreisförmigen Querschnitt
angeordnete Leitungsmündungsgruppen
auf. Die erste Gruppe besteht aus den bereits beschriebenen Kanälen 19.
Die Kanäle 19 bestehen
aus 8 Einzelkanälen
von je 2 mm Durchmesser und sind nahe zum Außengewinde gleichmäßig auf
einer Kreisbahn angeordnet. Die zwei weiteren Gruppen sind zentrisch
im kreisförmigen
Querschnitt angeordnet. Die zwei Gruppen beinhalten einen weiter ausgeführten Verbindungskanal zwischen
dem Pulverbehälter 13 und
dem Leitungssegment 12 sowie die enger ausgeführte abflussseitige
Mündung
der Hohlnadel 7.
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Hierbei
weist der Verbindungskanal einen Innendruchmesser von 10 mm auf.
Abflussseitig im vorderseitigen Anschlussbereich des Pistolenkörpers ist
der Verbindungskanal mit einem Innengewinde versehen. Das Innengewinde
dient zum Eingriff in das Außengewinde
des Leitungssegments 12. Das zuflussseitige Ende des Verbindungskanals
ist um 45° nach
hinten geneigt auf der Oberseite des Pistolenkörpers 1 herausgeführt und
weist ein Außengewinde
auf. Das zuflussseitige Außengewinde
des Verbindungskanals ist für
den Eingriff in das Innengewinde des Pulverbehälters 2 vorgesehen.
Im montierten Zustand aller Baugruppen ist der Verbindungskanal
der Vorrichtung zuflussseitig mit dem Pulverbehälter 2 und abflussseitig
mit dem Leitungssegment 12 verbunden.
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Zentrisch
zum kreisförmigen,
vorderseitigen Anschlußbereich
und zur abflussseitigen Mündung des
Verbindungskanals ist die abflussseitige Mündung einer Hohlnadel 7 der
Nebenstromleitung angeordnet. Hierbei ist die Nebenstromleitung
ausgehend vom Nebenstrom-Ventil 8 auf der linken Außenseite des
Pistolenkörpers 1 über einen
um 180° gebogenen
Nebenleitungsabschnitt mit einer rückseitig in den Pistolenkörper gasdicht
eintauchenden Hohlnadel 7 verbunden. Der zuflussseltige
Durchmesser der Nebenleitung konnte 50% und mehr betragen, ohne dass
die Erfindungsgemäßen Vorteile
beeinträchtigt wurden.
Die Hohlnadel ist herausnehmbar, gasdicht im Pistolenkörper montierbar.
Die Hohlnedel taucht im befestigten Zustand mit ihrer Spitze in
den Bereich des zuflussseitigen Endes des Leitungssegments 12 ein.
Das abflussseitige Ende der Hohlnadel weist hierbei einen Innendurchmesser
von 1,1 bis 1,8 mm, insbesondere 1,5 mm auf.
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Das
Leitungssegment 12 besitzt einen Innendurchmesser von 6
mm. Über
ein Außengewinde im
zuflussseitigen Ende greift es in das Innengewinde des Verbindungskanals
im kreisförmigen,
vorderseitigen Anschlußbereich
des Pistolenkörpers 1 ein. Als
Widerlager dient ein mutig auf der Außenseite des Leitungssegments 12 zentrisch
um das in Ausblasrichtung horizontal angeordnete Leitungssegment
ausgeformte Kegelsegment. Bei Eingriff des zuflussseitigen Außengewindes
in das Innengewinde des Verbindungskanals kommt die Querschnittsfläche des
breiteren Endes des Kegelsegments auf der Fläche des vorderseitigen Anschlüssbereichs
des Pistolenkörpers 1 zu
liegen. Zwischen dem äußeren Kreisumfang
des Kegelsegments, des Leitungssegments 12 und dem Kreisumfang
des vorderseitigen Anschlussbereichs des Pistolenkörpers 1 verbleibt ein
Ringspalt, in dem die abflussseitigen Mündungen der Kanäle 19 angeordnet
sind. Die in Ausblasrichtung verjüngenden Kegelflanken des Kegelsegments dienen
als Auflage für
die Innenfläche
für das
sich abflussseitig anschließende
Adapterstück 5.
Hierbei ist das abflussseitige Ende des Leitungssegments 12 zentrisch
zum Querschnittsmittelpunkt innerhalb des Adapterstückes 5 in
dessen zuflussseitigem Segment angeordnet.
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Das
Adapterstück 5 besitzt
einen zuflussseitigen Innendurchmesser von 18 mm und einen abflussseitigen
Innendurchmesser von 11 mm. Es weist ein zuflussseitiges und ein
abflussseitiges Segment auf. Das zuflussseitige Segment ist durch
in Flussrichtung konisch verjüngende
Innenflächen
gekennzeichnet. Das Adapterstück 5 liegt
mit seiner im zuflussseitigen Bereich konisch in Flußrichtung
verjüngenden
Innenfläche
im wesentlichen gasdicht auf der Außenfläche des Kegelsegments des Leitungssegments 12 auf.
Das abflussseitige Segment ist mit einem Innendurchmesser von 11
mm parallel zentrisch zu dem zuflussseitigen Endes des tribostatischen Rohres 3 angeordnet.
Des weiteren weist das Adapterstück
zwischen beiden Segmenten gleichmäßig über seinen Kreisumfang verteilte,
gleichsinnig geneigte Hauptstromeinleitungskanäle 18 auf, welche den
Raum der Adapteraußenseite
mit dem abflussseitigen, inneren Segment des Adapterstücks 5 verbinden.
Die Hauptstromeinleitungskanäle 18 sind hierbei
radial zur Längsachse
des tribostatischen Rohres gleichsinnig geneigt. Abflussseitig weist
das Adapterstück 5 in
seiner Querfläche
eine kreisförmige
Nut mit passendem O-Ring auf (nicht dargestellt), der im wesentlichen
gasdicht auf der Querfläche
des tribostatischen Rohrs 3 und der Querfläche des
Adapterstücks 5 aufliegt.
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Das
250 mm lange, tribostatische Rohr mit einem Innendurchmesser von
11 mm (vgl. 2) ist in einem Gehäuse angeordnet,
welches den Gaseinleitungsbereich des Hauptstroms 4 mit
umfasst. Das Gehäuse
wird mit Hilfe eines Befestigungsmittels 11, vorzugsweise
einer Rändelmutter,
am Außengewinde
des vorderseitigen Endes des Pistolenkörpers 1 befestigt.
Die bei der Befestigung aufgebrachte Klemmspannung drückt das
zuflussseitige Ende des tribostatischen Rohrs 3 auf den
O-Ring des Adapterstückes 5.
Das Adapterstück 5 wird
wiederum auf die Kegelsegmentaußenfläche des
Leitungssegments 12 gepresst. Im abflussseitigen Ende des
tribostatischen Rohrs 3 kann ein Endstück 6 mit Prallteller
zur gezielten Verbreiterung bzw. Steuerung des Ausströmwinkels
und Pulverwolkengröße eingesetzt werden. Über den
Dorn 24 kann über
eine Profilierung (nicht dargestellt) das Strömungsverhalten sowie die Strömungsgeschwindigkeit
im tribostatischen Rohr variiert werden.
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Wird
nun bei zumindest teilweise geöffnetem Hauptstromventil 16 und
Nebenstrom-Ventil 8 über den
Pistolenhebel 23 das zentrale Ventil geöffnet, so strömt das Gas
im Hauptstrom über
die Kanäle 19 an der
Außenfläche des
Adapterstückes 5 entlang,
um dann über
die 8 Hauptstromeinleitungskanäle mit einem Durchmesser von
jeweils 1 mm radial mit erhöhter
Geschwindigkeit in das abflussseitige, innere Segment des Adapterstückes 5 einzuströmen. Im Nebenstrom
wird das Gas über
die Nebenleitung in die Hohlnadel 7 geführt und mit erhöhter Geschwindigkeit
im Leitungssegment 12 im zuflussseitigen Segment des Adapterstücks freigesetzt.
Die Gaseinleitungen im an das zuflussseitige Ende des tribostatischen
Rohres 3 angrenzenden Adapterstück 5 erzeugen ein
statisches Druckminimum, welches über den Verbindungskanal und
das Fallrohr 13, aufweisend einen durchgehenden Innendurchmesser
von 5 mm, einen Unterdruck im Pulverbehälter 2 erzeugt.
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Der
Pulverbehälter 2 (vgl. 2)
weist eine mit dem Behälter
verbundene Halterung mit einem Innengewinde auf, welches in das
Außengewinde des
zuflussseitigen Endes des Verbindungskanals eingreifen kann. Die
Halterung erlaubt die Befestigung des Pulverbehälters am Pistolenkörper 1.
Zentrisch zu dem Innengewinde ist das abflussseitige Ende des Fallrohres 13 angeordnet.
Das abflussseitige Ende des Fallrohres taucht zentrisch in den Verbindungskanal
des Pistolenkörpers 1 ein
und ist über eine
ringförmige
Quetschdichtung zur Außenluft
hin abgedichtet. Der Pulverbehälter 2 ist
von konisch in Ausflußrichtung
verjüngender
Form und weist einen kreisförmigen,
3 mm starken Fluidboden 14 auf, welcher mit einem Innendurchmesser
von 5 cm im unteren Drittel des Behälterinnenraums die Fläche zwischen
zentrisch angeordnetem Fallrohr 13 und Behälterinnenwand
bündig
abdeckt. Dadurch wird das Volumen des Pulverbehälters 2 in ein größeres, oberes
Innenvolumen und ein kleineres, unteres Außenvolumen unterteilt. Oberhalb
des Fluidbodens weist das am zuflussseitigen Ende verschlossene
Fallrohr insgesamt 12 gleichmäßig verteilte, seitliche Bohrungen
mit einem Durchmesser von jeweils 0,5 mm auf. Unterhalb des Fluidbodens 14 sind
mehrere Bohrungen in der Halterung ausgeführt, welche als Außenluftzugang 15 die
Außenluft
gleichmäßig radial
der Außenfläche des
Fluidbodens zuleiten. Der Pulverbehälter 2 wird mit einem
Pulverbehälterdeckel 9 nach
dem Befüllen
gasdicht verschlossen.
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Nach
dem Verbinden des tribostatischen Rohrs 3 und des Pulverbehälters 2 mit
dem Pistolenkörper 1 wurden
mit einem Gasdruck von maximal 3 bar mehrere Musterbleche mit einer
schwer elektrostatisch aufzubringenden Keramik-Grundierung, klassifiziert
als 'nicht tribo-fähig', versehen. Die Musterbleche
waren mehrfach rechtwinklig gewinkelt und mit einem Wellenmuster
mit millimetergroßen
Abständen
profiliert. Hierbei fiel auf, dass die Verwendung eines vollständig oder
semitransparenten Kunststoffes als Pulverbehältermaterial weitere Vorteile
mit sich bringt. Die einsetzende Fluidisierung des darin enthaltenen
Pulvers konnte in Kombination mit der konischen Behälterform
sehr viel genauer erkannt werden. Hinzu kam, dass durch die Befestigung
des Behälters
auf der Oberseite der Pistole während
des Beschichtens die stete Kontrolle der im Behälter vorhandenen Restpulvermenge
möglich war.
Zu Beginn des Beschichtens wurde das zentrale Ventil vollständig geöffnet und
Haupt- und Nebenstrom
so eingestellt, dass das Pulver deutlich vom Außenluftstrom bewegt wurde.
Die profilierten Bleche konnten anschließend mit einer Vorlage von
2 g Pulver und einer Austraggeschwindigkeit von 1 g pro Minute vollständig beschichtet
werden. Bestimmen der Masse des Bleches vor und nach der Beschichtung
ergab eine Rest- bzw.
Verlustpulvermenge von weniger als 0,1 g. Diese niedrige Verlustmenge macht
die effiziente, wirtschaftliche Beschichtung mit Pulvern mit hoher
Wertschöpfung
wie z. B. Nachtleuchtfarben oder Interferenz-Partikeln, welche einen Marktpreis
von 200 Euro und mehr pro Kilogramm aufweisen, zugänglich.
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Bei
maximal möglichem
Gasdurchsatz wurden anschließend
mehrere quadratmetergroße
Bleche mit Wellenprofil mit der gleichen Substanz beschichtet. Hierbei
wurde bei einer Austraggeschwindigkeit von 50 g in einer Minute
die gleiche Qualität von
Beschichtung erzielt.
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Vergleichsversuche
mit einer kommerziell erhältlichen
Vorrichtung erzielten bei höherem
Betriebsdruck unter Verwendung einer Pistole mit elektrischer Aufladung
und Zusatzluftstrom konstante Austraggeschwindigkeiten zwischen
10 und 40 g pro Minute bei mangelhafter Qualität der Beschichtung.
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Das
Umrüsten
der Pistole auf Lackierbetrieb wird nachfolgend beschrieben. Der
Pulverbehälter 2 wurde
in der veranschaulichten Ausführungsform
gegen einen Lackbehälter
ausgetauscht. Nach Ersetzen der Hohlnadel 7 durch eine
verstellbare, feder-gelagerte Ventilnadel wurde das Leitungssegment 12 durch
einen Düsenkopf
ersetzt. Der Düsenkopf
weist ein passendes Innengewinde zum Eingriff in das Außengewinde
des vorderseitigen Endes des Pistolenkörpers auf. Im Düsenkopf
wird das Gas aus den Kanälen 19 in
Düsen zur
lateralen Auslenkung des Lackierstrahles geleitet. Die Ventilnadel
dient zur Regulierung der eingetragenen Lackmenge, welche aus dem
Lackbehälter über die
Leitung mittig im Düsenkopf
ausgetragen wird. Die dergestalt umgerüstete Vorrichtung kann sodann
zum Aufbringen von handelsüblichen
Lacken verwendet werden. Das Lackieren verschiedener Musterbleche
ergab Lackschichten von gleichbleibend guter Qualität, welche
Lackierungen mit reinen Lackiervorrichtungen in der Qualität der Lackschicht
gleichkamen.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Vorrichtung zur pneumatischen,
tribostatischen Pulverbeschichtung von metallischen Werkstücken, welche bei
einfacherer und effektiverer Handhabung bessere Ergebnisse erzielt
und leicht in bereits vorhandene Systeme bzw. Vorrichtungen besonders
im Privat-, und Einzelanwendungsbereich integriert werden kann.
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- 1
- Pistolenkörper
- 2
- Pulverbehälter
- 3
- tribostatisches
Rohr
- 4
- Gaseinleitungsbereich
des Hauptstroms
- 5
- Adapterstück
- 6
- Endstück mit Prallteller
- 7
- Hohlnadel
- 8
- Nebenstrom-Ventil
- 9
- Pulverbehälterdeckel
- 10
- Rohrinnenfläche
- 11
- Befestigungsmittel
- 12
- Leitungssegment
- 13
- Fallrohr
- 14
- Fluidboden
- 15
- Außenluftzugang
- 16
- Hauptstromventil
- 17
- Druckanschluss
- 18
- Hauptstromeinleitungskanale
- 19
- Kanäle
- 23
- Pistolenhebel,
verbunden mit dem zentralen Ventil
- 24
- Dorn