DE102019125162B3 - Device and spray booth for powder coating by means of triboelectric charging - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Sprühkabine zum Pulverbeschichten mittels triboelektrischer Aufladung. Gemäß der Erfindung wird das Luft-Pulver-Gemisch nicht nur in einem einzigen Kanal durch Reibung aufgeladen, sondern in mehreren Kanälen, die zwischen zwei Platten angeordnet sind. Diese Kanäle sind mit mehreren alternierenden Umlenkungen versehen, so dass sie einen wellenförmigen Verlauf aufweisen. Nach dieser Aufladung folgen in Strömungsrichtung eine Expansionskammer mit Diffusoren und eine Schlitzdüse, die im Wesentlichen die Breite der Expansionskammer aufweist. Bei entsprechend großer Auslegung der Sprühvorrichtung ist es möglich, dass ein zu besprühendes Werkstück in der Sprühkabine ohne Bewegung der Sprühvorrichtung lackiert werden kann. Dadurch wird eine Mechanik für oszillierende Bewegungen der Sprühvorrichtung überflüssig.The invention relates to a device and a spray booth for powder coating by means of triboelectric charging. According to the invention, the air-powder mixture is charged not only in a single channel by friction, but in several channels which are arranged between two plates. These channels are provided with several alternating deflections so that they have an undulating course. This charging is followed in the direction of flow by an expansion chamber with diffusers and a slot nozzle, which has essentially the width of the expansion chamber. With a correspondingly large design of the spray device, it is possible that a workpiece to be sprayed can be painted in the spray booth without moving the spray device. This makes a mechanism for oscillating movements of the spray device superfluous.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Sprühkabine zum Pulverbeschichten mittels triboelektrischer Aufladung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.The invention relates to a device and a spray booth for powder coating by means of triboelectric charging according to the preambles of
Aus dem Stand der Technik ist das Pulverbeschichten mittels triboelektrischer Aufladung durch vielfältige Anwendungen und auch aus der Patentliteratur bekannt.Powder coating by means of triboelectric charging is known from the prior art through diverse applications and also from the patent literature.
Triboelektrische Aufladungen und Ströme entstehen, wenn unterschiedliche Materialien sich gegeneinander bewegen und Reibungskräfte vorhanden sind. Beim Pulverbeschichten mittels triboelektrischer Aufladung wird ein Luft-Pulver-Gemisch durch Verwirbelungen und Reibung dieses Gemisches an benachbarten Wänden aufgeladen. Bei der Aufladung gehen Elektronen auf die Wände (den Reibungspartner) über. Durch geeignete Erdung fließen die Elektronen zur großen Masse der Erde. Da die zu beschichtenden Werkstücke ebenfalls geerdet sind, besteht ein elektrisches Feld zwischen ihnen und den positiv geladenen Luft- und Pulverteilchen. Vorteilhaft ist hierbei, dass die geladenen Teilchen diesen Feldlinien folgen und so auch die Rückseite und auch schwer zugänglichen Stellen des Werkstückes treffen und dort an ihm haften. In einer späteren Wärmebehandlung wird das Farbpulver verschmolzen und anschließend vernetzt, wodurch die chemische Reaktion des „Aushärtens“ der Duroplaste bewirkt wird. Auf diese Weise „verbacken“ haftet dann das Farbpulver auch ohne elektrostatische Aufladung dauerhaft am Werkstück.Triboelectric charges and currents arise when different materials move against each other and frictional forces are present. When powder coating by means of triboelectric charging, an air-powder mixture is charged by turbulence and friction of this mixture on adjacent walls. When charging, electrons are transferred to the walls (the friction partner). Through suitable grounding, the electrons flow to the great mass of the earth. Since the workpieces to be coated are also earthed, there is an electric field between them and the positively charged air and powder particles. It is advantageous here that the charged particles follow these field lines and thus also hit the back and also hard-to-reach areas of the workpiece and adhere to it there. In a subsequent heat treatment, the colored powder is fused and then cross-linked, which causes the chemical reaction of "hardening" of the thermosets. "Baked" in this way, the colored powder then adheres permanently to the workpiece, even without electrostatic charge.
Aus dem Stand der Technik ist das Dokument
Gemäß der Schrift
Bei der in der Schrift
Gemäß der Schrift
Ein wichtiges Werkzeug zur Pulverbeschichtung ist die sogenannte Tribo-Pistole („Tribo“ wegen der triboelektrischen Aufladung), die z. B. von einer Person im geeigneten Abstand zum Werkstück über die Oberfläche bewegt wird. Es liegt also im Können des Lackierers, ob eine Werkstück-Oberfläche gleichmäßig mit Pulver versehen wird und/oder ein gleichmäßiges Aussehen erhält.An important tool for powder coating is the so-called tribo gun ("Tribo" because of the triboelectric charge). B. is moved over the surface by a person at a suitable distance from the workpiece. So it is up to the painter to decide whether a workpiece surface is evenly powdered and / or given a uniform appearance.
Zur Ergänzung sei erwähnt, dass in der Regel überschüssiges Pulver unterhalb des Werkstückes aufgefangen, über Abscheider dem Pulverstrom wieder beigemischt und auf diese Weise wiederverwendet wird.In addition, it should be mentioned that, as a rule, excess powder is collected below the workpiece, added to the powder flow again via separators and reused in this way.
Wenn die Werkstücke für manuelles Besprühen zu groß sind und/oder in größeren Serien gefertigt wird, werden sie in einer Sprühkabine mit mindestens einer maschinell geführten Tribo-Pistole besprüht (Automatiksprüheinrichtung).Da das Werkstück an einer Hängebahn (auch Förderer genannt) kontinuierlich durch die Sprühkabine bewegt wird, muss die Tribo-Pistole lediglich auf und ab bewegt werden, um die gesamte Fläche mit Pulver zu benetzen. Der Auf- und Abhub der Tribo-Pistole wird hierbei auf die Länge des Werkstückes abgestimmt.If the workpieces are too large for manual spraying and / or are manufactured in larger series, they are sprayed in a spray booth with at least one machine-operated tribo-gun (automatic spraying device) If the spray booth is moved, the tribo-gun only needs to be moved up and down to wet the entire surface with powder. The up and down lift of the tribo pistol is matched to the length of the workpiece.
Nachteilig kann es hierbei sein, dass bei einer ungünstigen Justierung des Hubes und/oder der Transportgeschwindigkeit der Hängebahn eine wellenförmige optische Struktur auf dem Werkstück entsteht.It can be disadvantageous here that, in the event of an unfavorable adjustment of the stroke and / or the transport speed of the overhead conveyor, a wavy optical structure is created on the workpiece.
Um dieses Problem abzustellen, wurde eine sogenannte Fingerdüse geschaffen. Diese Fingerdüse besteht aus einer Vielzahl (z.B. 16) Schläuchen, die über eine Traverse in einer Ebene und die Schlauchenden in einer Linie gehalten werden. Die anderen Enden der Schläuche sind zu einem Bündel zusammengefasst und münden in ein großes Rohr, eine große Düse. Dort erfolgt die Einspeisung mit dem aufgeladenen Luft-Pulver-Gemisch. Aber auch diese Technik führt häufig nicht zum gewünschten Ergebnis. Auch ist hier die Erdung nur schwierig zu realisieren.To remedy this problem, a so-called finger nozzle was created. This finger nozzle consists of a large number (e.g. 16) hoses, which are held in one plane by means of a traverse and the hose ends in a line. The other ends of the hoses are combined in a bundle and open into a large pipe, a large nozzle. The charged air-powder mixture is fed in there. But even this technique often does not lead to the desired result. Earthing is also difficult to implement here.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest zu reduzieren.It is therefore the object of the invention to at least reduce the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale - in Kombination mit dem Oberbegriff - der Ansprüche 1 und 8 gelöst.The object is achieved by the characterizing features - in combination with the preamble - of
Die tribo-elektrische Aufladung des Luft-Pulver-Gemischs erfolgt in einem Block mit mehreren innenliegend angeordneten Kanälen, bestehend aus einer Materialzusammensetzung, welche in der Triboelektrischen (Potential-)Reihe einen möglichst großen Abstand (z. B. PTFE bzw. Teflon) zu den verarbeiteten Pulversorten aufweist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn diese Kanäle wellenförmig, gestaltet sind, weil beim Durchströmen der erfindungsgemäß gestalteten Kanäle durch die häufige Umlenkung des Pulverluftgemisches dessen optimale Aufladung bewirkt wird. Ein weiterer Vorteil ist gegeben, wenn am Ende dieser Kanäle eine Expansionskammer angeordnet ist, die den Druck des Gemisches reduziert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in dieser Expansionskammer sogenannte Diffusoren vorhanden sind. Zum Schluss strömt das Luft-Pulver-Gemisch über eine Schlitzdüse zum Werkstück. Durch die Expansionskammer und die anschließende Schlitzdüse ist die Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Pulver-Gemisches außerhalb der Schlitzdüse geringer und es geht deshalb weniger Pulver am Werkstück vorbei.The tribo-electrical charging of the air-powder mixture takes place in a block with several internal channels, consisting of a material composition that is as large as possible (e.g. PTFE or Teflon) in the triboelectric (potential) series the types of powder processed. It is advantageous if these channels are designed to be wave-shaped, because when the channels designed according to the invention flow through, the frequent deflection of the powder-air mixture causes its optimal charging. Another advantage is given if an expansion chamber is arranged at the end of these channels, which reduces the pressure of the mixture. It is also advantageous if so-called diffusers are present in this expansion chamber. Finally, the air-powder mixture flows through a slot nozzle to the workpiece. Due to the expansion chamber and the subsequent slot nozzle, the flow speed of the air-powder mixture outside the slot nozzle is lower and therefore less powder passes the workpiece.
Gemäß der erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung sind die Kanäle, die Expansionskammer und die Schlitzdüse zwischen zwei Platten angeordnet, wobei in jeder der Platten je der halbe Querschnitt der Kanäle, der Expansionskammer und Schlitzdüse eingeformt ist.According to the spray device according to the invention, the channels, the expansion chamber and the slot nozzle are arranged between two plates, with half the cross section of the channels, the expansion chamber and the slot nozzle being molded into each of the plates.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung ist aber auch eine mit der der erfinderischen Sprühvorrichtung ausgestattete Sprühkabine erfinderisch, denn durch den Einsatz der erfinderischen Sprühvorrichtung - wobei die Schlitzdüse hierbei senkrecht ausgerichtet ist - kann der Auf- und Abhub der Pistole entfallen. Es können dann keine wellenförmigen Muster mehr auf dem Werkstück entstehen. Die erfindungsgemäße Sprühvorrichtung kann also manuell (als Pistole) oder auch maschinell zum Einsatz kommen.According to the present application, however, a spray booth equipped with the spray device according to the invention is also inventive, because the use of the spray device according to the invention - whereby the slot nozzle is oriented vertically - does not have to lift the gun up and down. There can then no longer be any wavy patterns on the workpiece. The spray device according to the invention can therefore be used manually (as a pistol) or also by machine.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous refinements result from the dependent claims.
Zur Erläuterung der Erfindung anhand der Figuren zeigen:
-
1 eine Platte als erste Hälfte der Sprühvorrichtung; -
2 eine Platte als zweite Hälfte der Sprühvorrichtung, mit Anschlüssen für Einspeisungen; -
3 einen Schnitt A-A durch die montierten Platten der1 und2 ; -
4 eine Teilansicht, ähnlich wie die1 oder2 , jedoch mit einer Variante bezüglich der Diffusoren; -
5 eine Teilansicht zu2 , jedoch mit einer anderen Form der Einspeisung.
-
1 a plate as the first half of the spray device; -
2 a plate as the second half of the spray device, with connections for feeds; -
3 a section AA through the assembled plates of the1 and2 ; -
4th a partial view, similar to that1 or2 , but with a variant with regard to the diffusers; -
5 a partial view too2 , but with a different form of feed.
Zunächst soll vorausgeschickt werden, dass Begriffe wie „links“, „rechts“, „oben“ oder „unten“ sich lediglich auf die Darstellung in den Figuren beziehen, aber von der tatsächlichen Anordnung in der Praxis abweichen können. Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, dass die Figuren keine reinen technischen Zeichnungen sind, weshalb teilweise Schraffuren und Abbruchlinien fehlen. Auch können die relativen Dimensionen von der Wirklichkeit abweichen. In der Beschreibung nicht erwähnte Bezugszeichen werden durch die Bezugszeichenliste definiert. Die Bezugszeichen haben in allen Figuren die gleiche Bedeutung.First of all, it should be stated in advance that terms such as “left”, “right”, “above” or “below” refer only to the representation in the figures, but may differ from the actual arrangement in practice. It should also be pointed out that the figures are not purely technical drawings, which is why hatching and break lines are partially missing. The relative dimensions can also differ from reality. Reference symbols not mentioned in the description are defined by the list of reference symbols. The reference symbols have the same meaning in all figures.
In der
Die Kanäle
In der Platte
Damit das Luft-Pulver-Gemisch allen Kanälen
In den
Die Erdung der Sprühvorrichtung
Mit der
Vermutlich gibt es noch viele andere Formen für Diffusoren. Mit der hier gezeigten Auswahl soll lediglich das Prinzip der Diffusoren erläutert werden. Entscheidend ist, dass vor der Schlitzdüse
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the aforementioned features of the invention can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019125162.1A DE102019125162B3 (en) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Device and spray booth for powder coating by means of triboelectric charging |
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DE102019125162.1A Active DE102019125162B3 (en) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | Device and spray booth for powder coating by means of triboelectric charging |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
- 2019-09-18 DE DE102019125162.1A patent/DE102019125162B3/en active Active
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