DE1475160B2

DE1475160B2 - Pressurized gas atomizer for spraying liquids

Info

Publication number: DE1475160B2
Application number: DE19641475160
Authority: DE
Inventors: Reginald Percy Kingston Hill Surrey Fräser (Großbritannien)
Original assignee: S.A. de Machines Electrostatiques, Grenoble, Ise're (Frankreich)
Priority date: 1963-09-27
Filing date: 1964-09-25
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1104461A; US3421693A; FR1421385A; DE1475160A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgaszerstäuber zum Versprühen von Flüssigkeiten, insbesondere Farben, mit einer Zerstäuberkammer, deren Flüssigkeits- und Gaseinlässe so angeordnet sind, daß sich ihre jeweiligen Achsen treffen oder schneiden.The invention relates to a compressed gas atomizer for spraying liquids, in particular Colors, with a spray chamber, the liquid and gas inlets of which are arranged so that each other meet or intersect their respective axes.

Druckgaszerstäuber dienen vor allem dazu, die verschiedensten Gegenstände mit einer dünnen Flüssigkeits- oder Suspensionsschicht zu überziehen. Auf diese Weise kann beispielsweise auf Gegenstände eine Farbschicht aufgebracht werden. Hierfür geeignete Zerstäuber sind in verschiedenen Ausführungsformen seit langem bekannt. Durchgesetzt haben sich vor allem solche,.bei denen.das Gas, beispielsweise,.Luft,,, mit hoher Geschwindigkeit .aus -einer Düse-austritt und dabei aus einer in der Nähe der Austrittsöffnung angeordneten oder diese konzentrisch'ümgebendfen weiteren Düse Flüssigkeitsteilchen .mitreißt"Dife-Zerstäubung findet dabei in dem kurz vor der'Aüstrittsdüse liegenden Raum statt. ■ ··■■■■'/. i"-. -.··:"·. ;."'·* ".-Compressed gas atomizers are mainly used to to cover various objects with a thin layer of liquid or suspension. on In this way, a layer of paint can be applied to objects, for example. Suitable for this Various forms of atomizer have long been known. Have prevailed before all those, where. the gas, for example, .air ,,, at high speed. from -a nozzle-exits and at the same time from one arranged in the vicinity of the outlet opening or concentrically with the outlet opening further nozzle liquid particles "entrains" Dife atomization takes place in the room just in front of the outlet nozzle. ■ ·· ■■■■ '/. i "-. -. ··:" ·. ;. "'· *" .-

Um einen gleichmäßigeren-Farbauftrag..ins.besonr dere auch an schwer zugänglichen Ecken und Winkeln des Gegenstandes zu erreichen, bedient man sich eines elektrostatischen Feldes, das zwischen dem Zerstäuber und dem Gegenstand aufgebaut wird. Auch für andere Anwendungszwecke von Zerstäubern kann es von Vorteil sein, die versprühten Teilchen elektrostatisch aufzuladen.In order to achieve a more even application of paint You can also use them in hard-to-reach corners and nooks and crannies of the object an electrostatic field that is built up between the atomizer and the object. The atomized particles can also be advantageous for other purposes of using atomizers electrostatically charge.

Aus der USA.-Patentschrift 2 302 289 ist nun ein Zerstäuber üblicher Art zum Versprühen von Insektiziden bekannt, bei dem die Teilchen unmittelbar nach dem Versprühen ein von einer hohen Gleichspannung erzeugtes ringförmiges Feld zwischen einer inneren und einer äußeren Austrittsdüse durchlaufen und dabei elektrostatisch aufgeladen werden. Derartige Einrichtungen, wie auch ähnlich ausgebildete* sind dort von Vorteil, wo die Aufgabe darin besteht, relativ große Flächen, wie beispielsweise Pflanzenkulturen od. ä. zu besprühen.From US Pat. No. 2,302,289, an atomizer of the usual type for spraying insecticides is now known known in which the particles have a high DC voltage immediately after spraying through the generated annular field between an inner and an outer outlet nozzle and become electrostatically charged in the process. Such facilities, as well as similarly trained * are advantageous where the task is relatively large areas, such as crops or the like. To be sprayed.

Ihre Verwendung zum Aufbringen von Farbschichten auf einzelne Gegenstände bringt jedoch einen schwerwiegenden Nachteil mit sich. Das grundsätzliche Problem elektrostatischer Zerstäuber, die mit Druckgas oder Druckluft arbeiten, liegt nämlich darin, daß zur Erzielung einer guten Zerstäubung das Druckgas eine hohe Austrittsgeschwindigkeit besitzen muß. Die mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen oder Farbpartikelri lassen sich zwar in geeigneter Weise elektrisch aufladen, aber das elektrische Feld, das zwischen dem Zerstäuber bzw. seiner Hochspannungselektrode und dem zu überziehenden Gegenstand herrscht, der sich auf Massepotential befindet, ist bei weitem zu schwach, um eine erwähnenswerte Kraftwirkung auf die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Partikeln auszuüben. Die elektrostatische Kraft ist mit anderen Worten zu schwach, um denjenigen Anteil an Partikeln, dessen Bewegungsrichtung an dem zu überziehenden Gegenstand vorbeiführt, in Richtung auf diesen Gegenstand abzulenken. Ein erheblicher Teil der Partikeln gelangt demzufolge nicht auf den Gegenstand und gerät aus dem Einflußbereich des elektrischen Feldes-heraus. Hieraus resultiert eine nur mittelmäßige Ergiebigkeit, worunter das Verhältnis des Gewichtes der auf dem Gegenstand niedergeschlagenen Farbe zum Gewicht der zerstäubten Farbe verstanden wird.However, their use for applying layers of paint to individual objects brings results a serious disadvantage with it. The fundamental problem of electrostatic atomizers that work with Pressurized gas or compressed air work, namely that to achieve good atomization that Compressed gas must have a high exit velocity. The entrained liquid particles or Color particles can be electrically charged in a suitable way, but the electric field that between the atomizer or its high-voltage electrode and the object to be coated that is at ground potential is far too weak to be worth mentioning To exert force on the particles moving at high speed. The electrostatic In other words, the force is too weak to remove the proportion of particles whose direction of movement is past the object to be coated, deflect it in the direction of this object. As a result, a considerable part of the particles does not reach the object and is out of the area of influence of the electric field-out. This results in an only mediocre yield, including the ratio of the weight of the paint deposited on the object to the weight of the atomized color is understood.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zerstäuber der eingangs beschriebenen Gattung derart auszubilden, daß durch Verminderung des Anteiles der am zu überziehenden Gegenstand vorbeistreichenden Partikeln eine erhöhte Ergiebigkeit der zu versprühenden Flüssigkeit oder Suspension erzielt wird. .The invention is therefore based on the object of providing an atomizer of the type described at the beginning designed in such a way that by reducing the proportion of the object to be coated Particles achieve an increased yield of the liquid or suspension to be sprayed will. .

Dies gelingt dadurch, daß an dem Druckgaszerstäuber mit Zerstäuberkammer erfindungsgeniäß eine Einrichtung zur elektrischen Aufladung der Flüssigkeitsteilchen vorgesehen ist.This is achieved in that, according to the invention, a Device for electrically charging the liquid particles is provided.

Es ergibt sich hieraus der Vorteil, daß auf GrundThis has the advantage that due to

ίο des geringen Luftbedarfes von Zerstäubern mit Zerstäuberkamrr.er und der hieraus resultierenden geringen Austrittsgeschwindigkeit der zerstäubten Teil-,..chen diese praktisch alle den Kraftlinien des elek-ίο the low air requirement of atomizers with atomizer chamber and the resulting low exit speed of the atomized parts -, .. chen these practically all of the lines of force of the elec-

>■" -irischen 'Feldes folgen und sich auf dem Gegenstand niederschlagen. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung der Ergiebigkeit der zu zerstäubenden Substanz.> ■ "follow Irish 'field and focus on the object knock down. This leads to a considerable improvement in the productivity of the material to be atomized Substance.

Der durchaus überraschende Fortschritt der Erfindung liegt darin, daß der entscheidende Vorteil gerade durch Verwendung eines Zerstäubers mit: Zerstäuberkammer erzielt wird, der normalerweise, d. h. ohne Einrichtung zur elektrostatischen Aufladung, infolge der geringen Austrittsgeschwindigkeit der zerstäubten Partikeln für den Farbauftrag schlecht geeignet ist. So wird beispielsweise auch der aus der USA.-Patentschrift 1462 395 bekannte Zerstäuber dieser Art als für einen gänzlich anders gelagerten Anwendungsfall, nämlich das Zerstäuben von Flüssigtreibstoffen für Verbrennungszwecke, geeignet, be-The quite surprising progress of the invention lies in the fact that the decisive advantage is precisely that by using a nebulizer with: nebulizer chamber which is normally, i. H. without a device for electrostatic charging, due to the low exit speed of the atomized Particles are poorly suited for the application of paint. This is how, for example, the one from the USA patent specification 1462 395 known atomizers of this type than for a completely different application, namely the atomization of liquid fuels for combustion purposes, suitable,

30' schrieben.30 'wrote.

: . Verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes unterscheiden sich vor allem durch die Lage der Hochspännungszuführung. Diese kann beispielsweise an einer Wand der Zerstäuber-.kammer, an einem der Flüssigkeitseinlässe oder im Strom der zerstäubten Flüssigkeit liegen.:. Various advantageous embodiments of the subject matter of the invention differ above all due to the location of the high voltage supply. This can, for example, on a wall of the atomizer. at one of the liquid inlets or in the flow of the atomized liquid.

Die nachstehende Beschreibung der Zeichnung veranschaulicht schematisch Druckgaszerstäuber der erfjndungssgemäßen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen. Es zeigenThe following description of the drawing illustrates schematically the compressed gas atomizer According to the invention in several exemplary selected embodiments. Show it

Fig. 1 bis 4 vereinfachte Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Druckgaszerstäubers, dessen Hochspannungszuführung an einer Wand der Zerstäuberkarnrnerliegt; Figs. 1 to 4 are simplified cross-sections through various embodiments of a Druckgaszerstäubers, the high-voltage supply to a wall of Zerstäuberkarnrnerliegt;

F i g. 5 und 6 wie vor, jedoch mit einer im Strom der zu zerstäubenden Flüssigkeit liegenden Hochspannungszuführung; F i g. 5 and 6 as above, but with a high-voltage supply in the flow of the liquid to be atomized;

Fig. 7 wie vor, jedoch mit einer an einem der Flüssigkeitseinlässe liegenden Hochspannungszuführung. 7 as before, but with a high-voltage supply located at one of the liquid inlets.

. Der Einfachheit halber sei der nachfolgenden Erläuterung der einzelnen Figuren vorangestellt, daß die Worte »Gas« und »Flüssigkeit« nicht in ihrem physikalischen Sinne gebraucht sind, sondern daß unter »Gas« auch ein Gasgemisch, beispielsweise Luft, verstanden wird, und daß unter »Flüssigkeit« jede fließfähige Masse verstanden wird, d. h. beispielsweise eine Suspension fester Teilchen in einer echten Flüssigkeit oder eine Emulsion oder ein Sol.. For the sake of simplicity, the following explanation of the individual figures is preceded by the fact that the The words "gas" and "liquid" are not used in their physical sense, but that under "Gas" is also understood to mean a gas mixture, for example air, and that "liquid" is any flowable one Mass is understood, d. H. for example a suspension of solid particles in a real liquid or an emulsion or a sol.

Der in F i g. 1 wiedergegebene Druckgaszerstäuber besitzt einen aus Isolierstoff gefertigten Zerstäuberkörper 1, in dem eine im allgemeinen zylindrische Kammer 2 gebildet ist. Diametral gegenüber sind Durchlässe 3 und 4 vorgesehen, die an einander gegenüberliegenden Stellen in die Kammer 2 einmünden. Durch den Einlaß 3 wird ein Gas mit hoher Geschwindigkeit geleitet, und durch den Einlaß 4 wird die betreffende zu zerstäubende Flüssigkeit, wie bei-The in F i g. 1 reproduced compressed gas atomizer has an atomizer body made of insulating material 1 in which a generally cylindrical chamber 2 is formed. Diametrically opposite are Passages 3 and 4 are provided which open into the chamber 2 at opposite points. A gas is passed through the inlet 3 at a high speed, and through the inlet 4 is the relevant liquid to be atomized, as in both

spielsweise Farbe, gefördert. Gas und Flüssigkeit treten also in die Kammer 2 in einander entgegengerichteten Strömen oder Strahlen ein und werden so miteinander durchwirbelt und vermischt, wodurch die Flüssigkeit zerstäubt wird und sodann unter dem Antrieb des Gasstromes die Kammer 2 durch die Auslaßöffnung 5 verläßt. Die zerstäubten Flüssigkeitsteilchen werden mittels einer hohen Gleichspannung elektrostatisch aufgeladen, die an die Kammer 2 über einen Leiter 6 angelegt wird, der an die dem Auslaß 5 gegenüberliegende Kammerwandung angeschlossen ist. Diese Spannung lädt zunächst die dünne, sich auf der Kammerwand bildende Flüssigkeitshaut und sodann die zerstäubten Teilchen auf.for example color, promoted. Gas and liquid therefore enter the chamber 2 in opposite directions Stream or rays flow in and are thus whirled through and mixed with one another, whereby the Liquid is atomized and then under the drive of the gas flow the chamber 2 through the outlet opening 5 leaves. The atomized liquid particles are generated by means of a high DC voltage electrostatically charged, which is applied to the chamber 2 via a conductor 6 which is connected to the outlet 5 opposite chamber wall is connected. This tension first charges the thin, itself the liquid skin forming the chamber wall and then the atomized particles.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der von der Kammer 2 abgehende Auslaß 5 zu einer weiteren Kammer 7 führt, die ihrerseits in eine Auslaßöffnung 8 übergeht, die mit dem Auslaß 5 in Flucht liegt. Diese weitere Kammer 7 ermöglicht eine zusätzliche Mischung von Gas und Flüssigkeit und führt zu einer noch stärkeren Zerstäubung letzterer.Fig. 2 shows a further embodiment in which the outlet 5 from the chamber 2 closes a further chamber 7 leads, which in turn merges into an outlet opening 8, which with the outlet 5 in Escape lies. This further chamber 7 allows an additional mixture of gas and liquid and leads to an even greater atomization of the latter.

Die in Fig. 3 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausbildung gemäß F i g. 2 lediglich dadurch, daß die Auslaßöffnung 8 in der Seitenwand der Kammer 1 in rechtem Winkel zum Auslaß 5 angeordnet ist, anstatt mit ihm axial ausgerichtet zu sein, wie dies bei der Ausführungsform der Fi g. 2 der Fall ist.The embodiment shown in FIG. 3 differs from the design according to FIG. 2 only in that the outlet opening 8 in the side wall of the chamber 1 at right angles to Outlet 5 is arranged instead of being axially aligned with it as in the embodiment the Fi g. 2 is the case.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besitzt der von der Kammer 2 abgehende Auslaß einen mit einem die Auslaßöffnung bildenden, querliegenden Durchlaß 8 α zusammentreffenden Durchlaß 5 a. Diese beiden Durchlässe treffen sich an einer Zwischenstelle ihrer jeweiligen Gesamtlänge und enden in Sackteile 5 b und 8 b, die Vibrationshohlräume bilden, welche die Zerstäubung der versprühten Teilchen noch verfeinern.In the embodiment shown in Fig. 4, the outlet from the chamber 2 has a passage 5 a which meets a transverse passage 8 α forming the outlet opening. These two passages meet at an intermediate point of their respective total length and end in sack parts 5b and 8b, which form vibration cavities which further refine the atomization of the sprayed particles.

Die Hochspannungszuführung geschieht bei den in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen in gleicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.In the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the high voltage supply takes place in in the same way as in the embodiment shown in FIG.

Bei der in F i g. 5 gezeigten weiteren Ausführungsform liegt der die zerstäubende Flüssigkeit der Kammer 2 zuführende Einlaß 4 in rechtem Winkel zum Einlaß 3, über den das betreffende Gas in die Kammer 2 eingeleitet wird, und in axialer Ausrichtung mit der Auslaßöffnung 5. Der Hochspannungsleiter 6 zur elektrostatischen Ladung der Flüssigkeitsteilchen verläuft durch den Flüssigkeitseinlaß 4.In the case of the in FIG. The further embodiment shown in FIG. 5 lies in the atomizing liquid of the chamber 2 feeding inlet 4 at right angles to inlet 3 through which the gas in question enters the chamber 2 is introduced, and in axial alignment with the outlet opening 5. The high voltage conductor 6 for the electrostatic charge of the liquid particles runs through the liquid inlet 4.

Fig. 6 bringt eine Ausführungsform, bei der der von der Kammer 2 abgehende Auslaß drei Durchlässe 5 a, 5 b und 5 c umfaßt, die zueinander winklig geneigt sind. Der Hochspannungsleiter 6 erstreckt sich durch den Flüssigkeitseinlaß 4. Bei allen diesen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen können selbstverständlich auch mehrere zu der Kammer 2 führende Einlasse 3 und 4 sowohl für das betreffende Gas als auch für die zu zerstäubende Flüssigkeit vorgesehen sein.Fig. 6 brings an embodiment in which the outlet from the chamber 2 comprises three passages 5 a, 5 b and 5 c , which are inclined at an angle to one another. The high-voltage conductor 6 extends through the liquid inlet 4. In all of these previously described exemplary embodiments, several inlets 3 and 4 leading to the chamber 2 can of course also be provided for the gas in question as well as for the liquid to be atomized.

In F i g. 7 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, die eine Zerstäuberkammer 2 α in Ringform aufweist. Der die zu zerstäubende Flüssigkeit führende Einlaß 4 ist jeweils in zwei Zweige 4 α aufgeteilt, die an der Innenwand der Ringkammer 2 α an einander diametral gegenüberliegenden Stellen münden. Die das Gas einleitenden Einlasse 3 sind an der Außenwand der Ringkammer 2 α jeweils gegenüber den Flüssigkeitseinlässen 4 angeordnet. Gewünschtenfalls können mehr als zwei radial angeordnete Flüssigkeitseinlässe 4 α mit einer entsprechenden Anzahl von ihnen jeweils gegenüberliegenden Gaseinlässen 3 vorgesehen sein. Auch lassen sich zusätzliche Gaseinlässe vorsehen, so daß die Anzahl an Gaseinlässen größer als die Anzahl von Flüssigkeitseinlässen ist. Der Leiter 6 für das elektrostatische Aufladen der zu zerstäubenden Flüssigkeit ist an die Wand des Flüssigkeitseinlasses 4 stromaufwärts der Kammer 2 a angeschlossen. Eine Mehrzahl von Auslassen 5 führen von der Ringkammer 2 α weg und sind in regelmäßigen Abständen auf einer Kreislinie angeordnet und mit der Oberwandung der Ringkammer 2 α verbunden.In Fig. 7 shows an embodiment which has an atomizer chamber 2 α in the shape of a ring. The inlet 4 carrying the liquid to be atomized is each divided into two branches 4 α , which open out on the inner wall of the annular chamber 2 α at diametrically opposite points. The inlets 3 introducing the gas are arranged on the outer wall of the annular chamber 2 α in each case opposite the liquid inlets 4. If desired, more than two radially arranged liquid inlets 4 α with a corresponding number of gas inlets 3 opposite them can be provided. Additional gas inlets can also be provided so that the number of gas inlets is greater than the number of liquid inlets. The conductor 6 for the electrostatic charging of the liquid to be sprayed is connected to the wall of the liquid inlet 4 upstream of the chamber 2 a. A plurality of outlets 5 lead away from the annular chamber 2 α and are arranged at regular intervals on a circular line and connected to the upper wall of the annular chamber 2 α .

Claims

Patent claims:

1. Compressed gas atomizer, for spraying liquids, especially paints, with a Spray chambers whose liquid and gas inlets are arranged so that their respective Axes meet or cut, characterized in that a device for electrical charging of the liquid particles is provided.

2. Compressed gas atomizer according to claim 1, characterized in that the device has a High-voltage supply (6) is attached to a wall of the atomizer chamber (2) (Fig. 1 to 4) lies.

3. Compressed gas atomizer according to claim 1, characterized in that the high-voltage supply (6) lies in the stream of the atomized liquid (Fig. 5, 6).

4. Compressed gas atomizer according to claim 1, characterized in that the high-voltage supply (6) is on one of the liquid inlets (Fig. 7).

1 sheet of drawings