DE1571152A1

DE1571152A1 - Zerstaeuberkopf einer Spritzpistole zum Zerstaeuben und Niederschlagen von pulverigen Stoffen durch elektrostatische Feldwirkung

Info

Publication number: DE1571152A1
Application number: DE1962S0078928
Authority: DE
Inventors: Point Marcel Auguste; Guy Nicolas
Original assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT
Current assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT
Priority date: 1961-04-14
Filing date: 1962-04-10
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB994643A; FR1302965A; CH382043A; NL134788C; DE1571152B2; BE616427A; NL277060A; FR1302415A; US3263127A

Description

Dipl.-Ing. Dipl. oec- publ. ^^ DIETRICH LEWINSKY ^^-^' * v> r§711 52

PATENTANWALT ^ ^r LtfD tffc «*

MlKkin-Pashg. AgHS-Btmaier-Sini· 2Θ2 Telefon 18139

Societe Anonyme de Machines £lectrostatigjues_t Grenoble (leere), 21, Rue Jean-Mace (Frankreich)

"Zerstäuberkopf einer Spritzpistole zum Zerstäuben und Niederschlagen von pulverigen Stoffen durch elektrostatische Feldwirkung'¹

Französische Prioritäten vom 14 ο April 1961 aus den französischen Patentanmeldungen Kr. 858 767 und 858 768

Die Erfindung erstreckt sich auf elektrostatische Verfahren» bei denen sehr fein verteilte Stoffe auf einen Gegenstand mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes niedergeschlagen werden, das zwischen den Teilchen und der * Oberfläche des Gegenstandes erzeugt wird· Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprltsen zu schaffen» mit der Überzüge aus pulverigem Material auf Gegenstände in besser kontrollierbarer und zuverlässigerer Weise niedergeschlagen werder können, als dies bisher möglich war,

elektrostatische Spritzverfahren Mnü seit vielen

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besitzen wurden. Die hauptsächliche Schwierigkeit besteht bei den bekannten elektrostatischen Spritzverfahren darin» daS umfangreiche, die Anlagen sehr aufwendig machende Tor-Borgemaßnahmen getroffen werden müssen, um zu verhindern, daS nur ein verhältnismäßig geringer Anteil der aufzuspritzenden Teilchen tatsächlich den Gegenstand erreicht» während ein wesentlicher Teil des Materials in nachteiliger .'/eise z.B. auf benachbarten Gegenständen niedergeschlagen wird. Diejenigen Teilchen, die die gewünschte Oberfläche des Gegenstands erreichen, haften bei den bisherigen Verfahren jedoch nur sehr schwach an. Selbst wenn der bespritzte Gegenstand sofort einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um die niedergeschlagenen Teilchen an die darunterliegende Oberfläche anzuschmelzen, ist es bisher nicht möglich, einwandfrei und gleichmäßig überzogene Gegenstände zu erhalten. Um bessere .Ergebnisse zu erzielen, wurde bisher ohne Ausnahme eine Wärmevorbehandlung dee Gegenstands vor dem Spritsen vorgenommen. Diese Maßnahme, die schon für sich einige Schwierigkeiten mit eich bringt, ist aber nur zu einem sehr geringen Teil geeignet, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden.

Die Erfindung beruht dagegen auf der Erkenntnis, da8 dia nicht zufriedenstellenden Ergebnisse» die eich bisher insbesondere bei elektrostatischen Spritzverfahren mit pulverigen Stoffen ergaben, insgesamt auf eine unvollkommene Beeinflussung des elektrisch geladenen Zustande der fell-

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chen hinweisen. Es wurde nämlich festgestellt» daß bei bisher bekannten Verfahren nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil der Gesamtmenge der zerstäubten Teilchen tatsächlich eine elektrische Ladung mit richtigem Vorzeichen und so hohem Wert tragen, daS gewährleistet ist» daS diese !feilchen elektrostatisch von der Oberfläche des zu spritzenden Gegenstands angesogen und daran festgehalten werden· Bin großer Anteil der Teilchen ist entsprechend einer statistischen Verteilung mehr oder minder zufällig und wahllos aufgeladen oder überhaupt nicht aufgeladen, weshalb sich Streuungen ergeben. Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung» ein verbessertes elektrostatisches Spritzverfahren anzugeben» das in zuverlässiger Weise gewährleistet» daß praktisch alle zu der Oberfläche hin zerstäubten Teilchen mit einer Ladung versehen werden, die das richtige Vorzeichen und die erforderliche Größe besitzt.

Ee wurde festgestellt, daß dieses Ergebnis zuverlässig erzielt werden kann, wenn die zerstäubten Teilchen, die in einer Luftströmung oder in einem anderen Trägergas diapergiert sind, über eine Auslaßleitung austreten, die einen Querschnitt mit einer weit ausgedehnten Längsabmessung, jedoch verhältnismäßig kleinen Querabmessung besitzt sowie eine ionisierende Elektrode mit einer entsprechenden länglichen Form aufweist, die mit einer Spannungsquelle hinreichend hoher Spannung verbunden und neben der Auslaßleitung angeordnet ist, so daß sich eine Hauptabmeesung der Elektrode im wesentlichen gemeinsam mit der großen Abmessung des Umrisses der Austrittsleitung erstreckt. Auf

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diese Weise ergibt sich ein fläcbenförmiger Teilehenatrahlf in dem praktisch alle Teilchen entlang der ganzen Dicke des Strahls ionisiert sind·

Bei der Ausführung der mit der Erfindung gegebenen technischen Lehre, die im folgenden näher erläutert werden soll, stellt man fest, daß die verschiedenen Schwierigkeiten und Nachteile, die bisher bei bekannten elektrostatischen Spritzverfahren auftreten, vollständig vermieden oder erheblich vermindert werden können und aich damit Überraschend verbesserte Ergebnisse erzielen lassen. Auf Grund der verbesserten zuverlässigen Beeinflussung des Ladungszustands aller Teilchen des Spritzmaterials kann man feststellen, daß alle Teilchen auf Grund einer zwangsläufigen Richtkraft zu der Oberfläche des zu bespritzenden Gegenstands wandern, darauf niedergeschlagen werden und sofort auf Grund reiner elektrostatischer Kräfte in einem solchen AusmaS daran anhaften, daß eine nachträgliche .ifärmebehandlung, um die Teilchen an die Oberfläche des Gegenstands anzuschmelzen, viele Stunden später erfolgen oder in manchen Fällen sogar völlig weggelassen werden kann. Man kann ferner feststellen, daß die Wärmebehandlung des zu besprühenden Gegenstands, welche Maßnahme bisher als unerläßlich galt, damit ein gewisses Ausmaß der Anhaftung der niedergeschlagenen Teilchen erzielt werden konnte, in sehr vielen fällen vollkommen überflüssig wird·

Einige AusfUhrungebeispiele der Erfindung sollen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Se neigent

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Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt bzw« eine Seitenansicht einer Spritzdüse zum elektrostatischen Spritzen gemäß der Erfindung, mit der ein ringförmiger Teilchenstrahl erzeugt werden kann;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Vorderteil einer anderen Ausführungaform einer Düse;

Fig. 4 eine entsprechende Ansicht mit einer abgewandelten Ausführungsform}

Figo 5 und 6 einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht einer anderen AusfUhrungsform einer Düse;

Pig» 7 bis 9 einen Längsschnitt» einen Grundriß und eine Seitenansicht eines anderen Ausführun^sbeispiels einer Düse gemäß der Erfindung, mit dem fläehenförmige Teilchenstrahlen erzielt werden können}

Fig.10 bis 12 abgewandelte Ausführungsbeispiele einer Düse zum Herstellen flächenförmiger Teilchenstrahlen;

Fig.13 eine Ansicht entsprechend Fig« 12, jedoch mit gewissen Abweichungen;

Fig.14 eine perspektivische vereinfachte Ansicht einer »usammengesetzten Düsenanordnung gemäß der Erfindung zur -Erzielung eines räumlichen Strahls, der jedoch trotzdem die Vorteile der Erfindung aufweistf

Fig»15 bis 17 einen Längsschnitt, einen Seilsofcnltt büw» eine Seitenansicht eines anderen AuefUhru'ngetralepiele der SriindtiBg ew iraeugung ®lra«§ aus pulirtrigtu Materiftl?

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Fig.18 und 19 einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels, nit dem ein räumlicher Strahl aus pulverigem Material verspritzt> werden kann;

Fig.20 und 21 einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht eines anderen Auaführungsbeispielej

Fig.22 eine schematische schaubildliche Barstellung des

allgemeinen Aufbaue einer Einrichtung» die zur Durchführung des elektrostatischen Spritzverfahrens gemäß der Erfindung dient;

Fig.23 eine entsprechende Einrichtung für den Fall, daß der zu spritzende Gegenstand ein endloser Inteht oder dgl. ist;

Fig,24 eine zum Teil geschnittene Teilansieht, die zur Erläuterung des Verfahrene gemäß der Erfindung dient, bei dem die Innenfläche eines rohrförmigen Gegenstands gespritzt wird_fund

Fig.25 einen Querschnitt durch die Einrichtung in Fig. 24.

In den Zeichnungen sind grundsätzlich die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder vergleichbare Elemente zu kennzeichnen. / ?

Die Erfindung bezweckt das Verstäuben pulveriger Teilen an, die in einem Luftstrom dispergiert sind, mit Hilfe einer Düse, die eine eine Durohflußleitung begrenzend· Einrichtung besitzt, bei der der Umriß des Querschnitte ein

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verhältnismäßig großes Verhältnis von Lange zu Breite

aufweist, so daß ein flächenförmiger dünner Teilchenstrahl gebildet wird. Ferner ist eine Ionisationselektrode am Auslaß der Durchflußleitung vorgesehen, die sich im wesentlichen gemeinsam zu deren Längsabmessung erstreckt, so daß gewährleistet ist, daß alle Teilchen entlang der liefe des Strahls auf das gewünschte Potential gebracht bzw. mit der gewünschten elektrostatischen Ladung versehen werden. •Die Leitung kann einen geradlinigen oder ringförmigen Umriß des Querschnitts besitzen, um flache oder ringförmige Strahlen herzustellen· Die Ionisationselektrode besitzt dann die entsprechende Form eines geradlinigen oder entlang eines"Umfange verlaufenden Elementes. Andere Abwandlungen dieser Grundformen sollen im folgenden noch erläutert werden.

Eine Grundform- der Düse einer Spritzpistole zum elektrostatischen Zerstäuben von pulverigem Material, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt» Die Düse besitzt ein äußeres Glied 1, das im wesentlichen als Kegelstumpf ausgebildet ist und eine darin verlaufende Leitung aufweist. Diese Leitung besitzt einen axialen Eirilaßabschnitt 5« dem sich eine nach außen erweiternde Aussparung anschließt, die sich nach außen zum Auslaßende der Düse hin öffnet. In der Aussparung ist z.B. mit Hilfe radial verlaufender Arme, von denen einer in Fig. 1 zur Unterseite hin verlaufend sichbar ist, ein im wesentlichen konisches inneres Glied 2 gehaltert, das so ausgebildet 1st, daß en eine sohaale

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ringförmige Durchflußleitung 5 zwischen diesen beiden Gliedern begrenzt. Das äußere Glied 1 besitzt eine verhältnismäßig scharfe ringförmige Kante 4» die Über das entsprechende,Ende des inneren Glieds am Ausladende der Düse hervorragt, wie in Fig. 1 gezeigt' ißt, und als Ionieationselektrode dient, wie im folgenden näher erläutert werden"Bollo Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das äußere Glied 1 aus elektrisch leitendem Material und ist im Betriebszustand mit einer Gleichspannun^equelle hoher Spannung verbunden, wie später näher erläutert werden soll. Das innere Glied 2 kann aus elektrisch leitendem oder aus dielektrischem Material bestehen.

Im Betriebszustand ist der Einlaßäbschnitt 5 der Düse beispielsweise mit Hilfe des dargestellten Schraubengewindes mit dem äußeren Snde einer rohrförmigen Einrichtung einer Spritzpistole verbunden, die mit einem Zufuhrbehälter'für das gewünschte pulverige Material in Verbindung steht,· das in Luft mit geeignetem Überdruck suspendiert wird, wie später noch beschrieben werden soll. Wenn die Pistole, beispielsweise durch iringerdruck auf einen Abzug, betätigt wird, strong die aus Luft und Pulverteilchen bestehende Mischung in den Eirlalicbschnitt 5 der Düee und damit durch die schmale ringförmige Leitung 3» so daß sich ein ringförmiger Strahl ergibt. Ein derartiger Strahl ist dadurch gekennzeichnet, daß er entlang irgendeines Querschnitts eine Abmessung (die radiale Abmessung oder Dicke) besitzt, die verhältnismäßig sehr klein im Vergleich zu der anderen

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(doh. entlang des Umfangs verlaufenden) Abmessung des Querschnitts ist. Wenn also ein derartiger ringförmiger Strahl aus der Düse austritt und an der ringförmigen Kante 4 des äußeren Glieds 1 vorbeiströmt, die den Bereich der Ionisationselektrode darstellt, kann dieser Strahl sehr gut entlang seiner gesamten radialen Dicke ionisiert werden, so daß praktisch alle Teilchen des Strahls, die aus der Düse austreten, auf. ein gemeinsames Potential des gewünschten Vorzeichens und mit dem verlangten hohen Wert aufgeladen werden. Bb wurde festgestellt, daß praktisch alle Teilchen, die den Strahl bilden, so beeinflußt werden können, daß sie die Oberfläche des Gegenstands allein unter dem Binfluß des elektrostatischen Felds erreichen, wenn ein Strahl dieser Art auf den geerdeten Gegenstand gerichtet wird. Dabei wird höchstens eine ver» nachlässigbare Anzahl von Teilchen auf benachbarte Oberflächen gestreut. Die auf die Oberflächen des Gegenstands einmal niedergeschlagenen Teilch» Müden daruberhinaus an ihnen auf Grund der länger anhaltenden Wirkung der elektrostatischen Kräfte gut ab»

Das abgewandelte Ausführungsbeispiel einer DIiBe₉ das in Fig« 3 dargestellt istg unterscheidet eioh von dor gerade beschriebenen AusfUhrungeform nur dadurch» daß die lonisatiortsölektrode dureh die soharfg riögförmig® laute β des Inneren Glieds 2 und nicht dureh daa äußere Sliedi 1 gebildet tat. Folglich besteht das Innere Glied hler eue ' elektrisch leitendem- Material und regt in axialer Bitibtuns über das äußere Glied 1 hervor, das mm leitendem ©te

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In den weiteren in Fig. 4 dargeetellten Aueführungsbeispiel besteht sowohl das äußere Glied 1 als auch das innere Glied 2 aus elektrisch leitendem Material* Beide sind so angeordnet, daß sie mit einer gemeinsamen Hochspannungsquelle verbunden werden können, und beide Glieder weisen scharfe ringförmige Kanten 4 bzw. 6 auf, die praktisch in einer gemeinsamen Auelaßebene der J)USe liegen.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1st die Ionisationselektrode nicht als Seil eines oder beider die Düse bildenden koaxialen Glieder ausgebildet, sondern als getrenntes Drahtstück 8, das zu einem Ring umgebogen ist und durch Tragarme 9 und einen scheibenförmigen Habenteil gehaltert wird, der am inneren Körperglied 2 mit Hilfe einer Schraube 10 befestigt ist, die an dem Habenteil angreift und in eine zentrale Gewindeöffnung des Glieds 2 eingeschraubt 1st. Das innere Glied 2 besteht aus elektrisch leitendem Material und kann mit einer Hochspannungsquelle verbunden werden, während das äußere Glied 1 leitend oder nichtleitend sein kann, jSs ist ersichtlich, daß die Drahtelektrode 8 ebenso von dem äußeren Glied 1 anstelle des inneren Glieds getragen werden kann, in welchem Falle das äußere Glied aus leitendem Material bestehen müßte und mit der Hochspannungsquelle verbunden wäre. Als weitere Abwandlung dieser AusfUhnxngsforn ka >i der iälektrodendraht 8 direkt mit der Hochspannungsquelle verbunden werden, indem er von den äußeren oder den. inneren Glied (oder von beiden) in einer J ige ähnlioh der

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in Fig₀.5 gezeigten Weise gehaltert wird. In diesem ?all könnten sowohl das innere als auch das äußere Glied 1 bzwc 2 der Düse aus dielektrischem Material bestehen» was in manchen Verwendunjjsfällen von Vorteil sein kann.

Die Pig. I₉ 8 und 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Düse einer elektrostatischen Spritzpistole für pulveriges Material» die so ausgebildet ist, daß ein flacher bandförmiger Strahl aus dem Pulver an Stelle eines ringförmigen. Strahls in.der bisher beschriebenen Weise erzeugt wird. Die Düse 11 weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Platten 12 und 13 mit im wesentlichen dreieckförmiger oder trapezartigdr Gestalt auf, die zwischen sich eine schmale Leitung von dem axialen Einlaßabschnitt 5 zu dem breiten flachen Auslaßende der Düse begrenzen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Platten 12 und 13 an dem Auslaßende der Düse mit scharfen flachen Kanten 1'4 b.w. 15 versehen, die in einer gemeinsamen Auslaßebene der Düse liegen und die Ionisationselektrodenteile bilden. Beide Platten 12 und 13 bestehen aus leitendem Material und sind im Betriebszustand an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. Eine andere Ausführungsform, die in den Fig. 10 bis 12 dargestellt ist, könnte darin bestehen, ein getrenntes Ionisationsglied in der Form eines geradlinigen DrahtStücks 8,vorzusehen, das vor dem Ausgang der Düse 11 im iVeg des flachen Teilchenstrahls angebracht ist.

Eine Abwandli'.ng des in den Fig. 10 bis 12 veranschaulichten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 13 dargestellt, wobei der Ionisationsdraht 8 nicht etwa im wesentlichen

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geradlinig entlang des sich im Weg des Teilchenstrahls befindlichen Teils verläuft, sondern sinusförmig oder wellenförmig gebogen ist. Es ist zu beachten, daß eine ähnliche Abwandlung bei dem Ausführungsbeispiel vorgenommen werden kann, das an Hand der Fig. 5 und 6 beschrieben würde, wo der im wesentlichen ringförmige Elektrodendraht 8 ebenfalls, wellenförmig verlaufen kann, während er seine ringförmige Ausbildung im übrigen beibehält. Der hauptsächliche Vorteil einss wellenförmig gebogenen Elektrodendrahts besteht darin, daß er besser als ein gerader Draht mit dem Querschnitt des Teilchenstrahls zusammenfällt, der aus der Düse austritt. Dies bedeutet, daß der maximale Abstand von irgendwelchen Teilchen des Strahls zu einer Stelle auf dem Ionisationsd ani sogar weiter vermindert ist. Ein anderer Vorteil der wellenförmig ausgebildeten Elektrode besteht in einer Konzentration des elektrostatischen Feldes, die an den Stellen der größten Krümmung auftritt, die auf diese Weise in Längsrichtung des Um?loses des Drahts ausgebildet sind. Gewünschtenfalls kann der iSlektrodendraht nicht nur sinusförmig, wie dargestellt ist, sondern auch wendelförmig ausgebildet sein«.

Währendeine Düse in den bisher dargestellten Formen gemäß der Erfindung einen flächenförmigen Strahl aus Pulver mit einem großen Verhältnis von Breite zu Dicke aus den bereits erwähnten Gründen erzeugt, kann gemäß der Erfindung auch eine Anzahl derartiger Düsenelemente so kombiniert werden, daß sich ein räumlicher Strahl ergibt, der irgendeine gewünschte Dicke und Tiefe aufweist, wenn dies wun-

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sehenswert ist. Fig. 14 zeigt einen derartig zusammengesetzten üerstäuberkopf, der sechs nebeneinander angeordnete EinzeldÜBen aufweist, von denen jede irgendeine der Ausführungsformeη besitzen kann» die in den Fig. 7 bis 9* 10 bis 12 oder Flg. 13 dargestellt sind* Alle Einzeldüsen sind in einem äußeren Gehäuse entsprechender Ausbildung gehaltert, und ihre betreffenden Einlaßenden stehen mit einem gemeinsamen Einlaß 5 in Verbindung. Die Auslaßenden der Düsen liegen parallel nebeneinander» wie aus Fig. 14 ersichtlich ist. Der Einfachheit halber sind die Einzelheiten der Einzeldüsen in Fig· 14 nicht dargestellt« Es ist jedoch ersichtlich, daß jede EinzeldUse jeweils mit einer eigenen Ionisationselektrode versehen ist, die sich im wesentlichen zusammen mit der schmalen Querschnittsabmessung der betreffenden EinzeldUse entsprechend der lehre der Erfindung erstreckt.

Die Fig. 15 bis 17 zeigen eine andere AusfUhrungsform einer'Düse gemäß der Erfindung, die einen sich erweiternden kegelstumpffarmigen Grundteil 14 aufweist, der mit einem axialen Einlaß 5 für Luft und das pulverige Material versehen let. Im AuslaSteil der Düse let ein Gebläserad 15 angeordnet, dessen Nabe 17 drehbar in einem Lager 19 in einem stromlinienförmigen Stützglied gelagert ist, das zentral zum Düsenköjper 14 mit Hilfe eines oder mehrerer radialer Arme 18 angebracht ist» Jeder der Flügel des Qtbläserads 15 1st mit einem verhältnismäßig scharfkantigen Rand 16 versehen. DIt Flügel des ötbläeerada 15 sind

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elektrisch über die Habe und das Radlager mit einer nicht dargestellten Hochspannungquelle verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Betrieb das Gebläserad 15 durch die Luftströmung in Drehung versetzt, die.von dem Einlaß 5 zugeführt wird. Die äußeren Kanten der umlaufenden auf Spannung befindlichen Flügel des Gebläserade erzeugen eine sehr wirkungsvolle Ionisation der Teilchen, wenn diese daran vorbeiströmen.

Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 18 und 19 dargestellt. Die Düse weist dort einen sich erweiternden kegelstumpfförmigen Grundteil 14 und ein im wesentlichen spiralförmig verlaufendes metallisches Band 20 auf, das am Auslaßteil des Grundteils angebracht ist und sich vorzugsweise davon nach außen in der dargestellten Weise erstreckt.' Dieses Band ist mit der Hochepannungsquelle verbunden, so daß es an seiner scharfen äußeren Kante 21 den Ionisätionsteil bildet.

Auch in den beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die lehre und Vorteile der Erfindung enthalten. Die in- den Fig. 15 bis 17 dargestellten Flügel des sich drehenden Gebläserade 15 zerteilen nämlich den aus Luft und Pulver bestehenden Strahl in eine Reihe von Einzelstrahlen, von denen jeder eine schmale Querabmessung und eine verhältnismäßig große Längsabmessung besitzt, mit 1«leerer ein Ionisationsteil.der durch die kanten 16 der Flügel gegeben ist, praktisch zusammenfällt. Das in den fig. 18 und 19 dargestellte Ausfuhrungebeispiel ergibt

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in entsprechender Weise einen Strahl„ der einen spiralförmigen Querschnitt aufweist« wobei eine kurze Abmessung entlang der radialen Koordinate des Querschnitts und eine lange (spiralförmig verlaufende) Abmessung vorliegt, ge~ meinsam mit der sich die Ionisationszone erstreckt, die durch die spiralförmige Kante 21 gegeben ist.

Der Wert der Abmessungsverhältnisse des Querschnitts eines Strahls, der durch eine Düse gemäß der Erfindung gebildet vrira, kann sich von Fall zu Pail beträchtlich ändern. Dies hängt von Paktoren wie Art und Größe der zu zerstäubenden Teilchen, Geschwindigkeit des Luftstroms oder von der verwandten Ionisationsspannung ab. Mn für viele praktische Fälle geeigneter Verhältniswert beträgt etwa 10:1 . Jedoch können andere geeignete Verhältnisse davon abweichen. Wenn es aus irgendeinem Grunde erwünscht ist, dieses Verhältnis zu erniedrigen, d.h* einen Strahl mit verhältnisnäSig großer Dicke im Vergleich zu seiner Breite su erze: g§n, obwohl die wesentlichen Vorteile der Erfindung erhalten bleiben sollen, besteht eine Konstruktion gemäß •den durch die Erfindung gegebenen Richtlinien in der Verwendung sines sich erweiternden kegelstumpfförmigen äußeren Grundteils 1 und eines inneren Grundteils 2, der arial in dem äußeren Grundteil 1 mit Hilfe von Tragarmen wie 22 gehaltert wird. Sowohl der innere als auch der äußere Grundteil bestehen aus elektrisch leitendem Material oder sind mit einem solchen überzogen. Beide werden mit scharfen ringförmigen äußeren Kanten 4- bzw« 6 versehen, so daß sich Ionisationebereiche durch die Elektroden während des Be-

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triebszustands ergeben. Diese allgemeine Anordnung ist ähnlich derjenigen, die oben im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde. £b ist jedoch zu beachten, daß der innere Teil 2 so ausgebildet und gegenüber den äußeren Teil 1 so angeordnet ist, daß er einen ringförmigen Durchtrittsraum zwischen denselben begrenzt, der in radialer Richtung eine wesentlich größere Abmessung besitzt, als dies in Fig. 4 der Fall ist. Ferner ist ersichtlich, daß die innere ringförmige Ionisationszone, die durch die äußere Kante 6 des inneren Grundteils gegeben ist, sich in einer anderen Ebene relativ zu der äußeren Ionisationszone befindet, die durch die äußere Kante 4 des äußeren Grundteils gegeben ist. Mit einer derartigen Anordnung kann normalerweise eine gründliche Ionisation aller Teilchen entlang der Tiefe des Strahls erreicht werden, und zwar trotz der verhältnismäßig großen Dicke des Strahls, die durch die Düse gemäß diesem Ausführungsbeispiel gegeben ist.

An Hand der Fig. 22 bis 25 sollen Einrichtungen näher beschrieben werden, die zur Durchführung eines Spritzverfahrens mit pulverigem Material unter Verwendung von Düsen gemäß der Erfindung verwandt werden können.

Fig. 22 zeigt eine Reihe von zu spritzenden Gegenständen, die in diesem Fall metallische Rahmen von Stühlen · uind, die voneinander gotrennt an einem Förderband 32 aufgehängt sind und mit einer üblichen Einrichtung mit geeigneter Geschwindigkeit an einer Sprühstation 33 vorbei und dann durch eine Heizkammer 34 bewegt werden. Die Gegenstände 31 sind über das Förderband 32 geerdet.

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An der Spritzstation ist eine Spritzpistole mit einem rohrförmigen Grundteil 37 vorgesehen, der mit einem jflistolengriff 35 und einem Absug 36 am hinteren Ende versehen iat und an welchem am vorderen Ende eine Düse 33 aufgesteckt ist» die irgendeine der zuvor beschriebenen Formen besitzen kann. Der Pistolenkörper 37 besteht aus elektrisch nicht leitendem Material, während der Griff 35 metallisch und geerdet sein kann. Die Düse 38 kann durch irgene ine nicht dargestellte Einrichtung am vorderen Ends des Grundkörpers 37 gehaltert sein. Das Ionisationselement der Düäse 3S₉ das irgendeine Ausführungsform der in den Fig. 1 bis 21 dargestellten Arten besitzen kann, ist über einen nicht dargestellten Sicherheitswiderstand und einen über den Abzug

36 von Hand betätigbaren Schalter mit einer Anschlußklemme verbunden, die sich am hinteren Ende des Pistolenkörpers

37 befindet und über einen flexiblen leiter 40 mit einer Hochspannungsklemme einer Gleichspannungsquelle 39 üblicher Bauweise verbunden werden kann. Die Spannungsquelle 39 besitzt ein an der Stelle 53 geerdetes Gehäuse und 1st über die Leitung 54 mit einer entsprechenden Wechselspannuagsquelle verbunden.. Vorzugsweise ergibt die Betätigung des Abzugs 36 nicht unmittelbar den Anschluß der Spannungsversorgung des Ionisationselements der Düse, sondern erst über einen Niederspannungerelais-Schalter, der in dem Pistolenkörper 37 angeordnet let und über einen anderen flexiblen Leiter 44 mit der Spannungsquelle 39 ^mi* einer Klemme niedriger Spannung in Verbindung steht«

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Ein. Vorrat ;des zu versprühenden pulverigen Materials ' ist in 'einem Tank 41 enthalten, der im,Betriebszustand vorzugsweise .ständig mit Hilfe eines üblichen Vibrators ; 42 in Bewegung gehalten wird, der an einer verdickten Grundwand des Behälters 41 angreift und von der Spannungsquelle

39 über einen Leiter 43» der niedrige Spannung führt, gespeist wird, Der Boden des Vorratsbehälters 41 ist trichterförmig ausgebildet und weist einen Auslaß für das pulverige Material zu einer schmalen Auslaßkammer 51 auf, von _k der eine Seite über eine flexible Leitung 52 mit einrη Pulvereinlaß verbunden ist, der an der Rückseite der Spritzpistole 37 vorgesehen ist* Die DurchBatzmenge des Pulvers durch den Auslaß in die Kammer 51 wird durch\Einstellung dines

ventile 50 gesteuert, das am Auslaß derselben angeordnet ist. Von einer entsprechenden, nicht dargestellten-Vorrichtung wird Druckluft mit mäßigem Druck zu dem Griff 35 0er Pistole 37 über eine fl'exible Leitung 45 geführt, und z?ar mit Hilfe eines normalerweise geschlossenen Einlaßventile, das sich in diesem Griff befindet und das bei Betätigung des Abzugs 36 geöffnet wird. Wenn dieses Ventil geöffriet ist, gelangt die Druckluft von der -"eitung 45 über eine andere flexible Leitung 46, die mit dem Griff 35 verbunden ist, in die andere Seite der Hammer 51 des Vorratsbehälterβ 41. Gleichseitig wird ein !teil dieser Luft über eine Steigleitung 47 abgezweigt, die sich nach oben durch das im Vorrat«behälter befindliche Pulver 49 eretreokt und eine öffnung in dem Raum Über den Pulver aufweist, ao daß ein Druck in diesem Raum aufgebaut wird, der dl· förderung

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des PuIvera durch den Auslaß in äie Kammer 51 begünstigt. Solange der Abzug 36 betätigt wird« wird als- eine bestimmte Strömungsmenge aus Luft und Pulver von der Kammer 5t des Vorratsbehälters 41 über die Leitung 52 in das hintere Ende der Spritzpistole 37 geführt, von wo sie in das Ei η la Sende (wie beispielsweise 5 in den Fig. 1 bis .20) der Düse 33 gelangt. Gleichzeitig werden das Ionisationselement oder die Ionisationselemente der Düse 38 wie erwähnt auf eine hohe elektrische Spannung gebracht, so lange der Abzug 36 betätigt wird· Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sollte die Elektrode der Düse auf eine so hohe Spannung gebracht werden, daß sich ein Spannungsgradient von wenigstens etwa 7 KV/cm, vorzugsweise von wenigstens etwa 10KV/cm zwischen der Düse und der Oberfläche des zu bespritzenden Gegenstands ergibt.

Das Pulver tritt aus der Düse 38 in Form eines Strahls aus, der entlang seiner Dicke oder Tiefe vollständig ionisiert ist, wie bereits eingehet beschrieben wurde· Diese ionisierten Teilchen.bewegen sich mit ein.r verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit, um die geerdeten Oberflächen des Gegenstands 31« vor dem die Pistole 37 angeordnet ist, auszusuchen und zu erreichen. Wenn das beschriebene oder ein ähnliches Verfahren verwandt wird, für dessen Durchführung ein Sprüh&tutzen in einer der beschriebenen Ausführungsformen Verwendung findet, erreichen praktisch alle Teilchen des von der Düse austretenden Strahls die Oberflächen des Gegenstands, und zwar sowohl die Oberflächenbereiche, die

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der Düse unmittelbar zugewandt sind, als auch diejenigen Oberflächenbereiche, die von der Diise aus gesehen durch andere Teile dee Gegenstands verdeckt bzw. ihr abgewandt sind, also z.B. die Hinterseite des Stuhlr:lhnene, der in Fig. 22 dargestellt ist. Darüber hinaus haften die so niedergeschlagenen Teilchen an den Oberflächen, ohne daß zusätzliche Maßnahmen (wie ein Vorwärmen) während einer beträchtlichen Zeitspanne von z.B. mehreren Stunden erforderlich wären. Die nachträgliche Wärmebehandlung, die in dem Ofen 34 durchgeführt werden kann, ist allerdings im allgemeinen erforderlich, um ein dauerhaftes Anhaften des Überzugs auf dem Gegenstand durch teilweises Verschmelzen oder Aushärten der Teilchen zu erzielen. Wenn es erwünscht ist, kann diese nachträgliche Wärmebehandlung erst nach einer beträchtlichen Zeitspanne erfolgen oder in manchen Fällen sogar weggelassen werden. Diese vorteilhafte-: Ergebnisse, die im Gegensatz zu den Bedingungen stehen, die sich bisher mit üblichen elektrostatischen Spritzeinrichtungen zum Überziehen mit pulverige ja material ergaben, v/erden im wesentlichen der Tatsache zugeschrieben, dai alle l'eilchen des Strahls, der aus der erfindungsgemäfl vorgeschlagenen Düse austritt, in wirksamer weise die gesamte Tiefe des Strahls hindurch ionisiert sind und daß alle elektrisch mit einer ^adung desselben Vorzeichens und nicht nur teilweise und/oder statistisch verteilt aufgeladen sind, wie dies häufig bei Strahlen aus pulverigem Material der Fall war, die von üblichen elektrostatischen Düsen abgegeben werden»

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^Aus den genannten Gründen wurde ferner festgestellt, daß es normalerweise völlig Überflüssig ist, eine Vorwärmung des Gegenstands vor dem Spritzen durchzuführen. Dieee Möglichkeit bestand nicht bei irgendeinem bekannten elektrostatischen Spritzverfahren. Ee wurde ferner festgestellt, daß es durch die Erfindung möglich ist, zufriedenstellende überzüge auf elektrisch nicht leitenden Stoffen herzustellen, wenn die zu überziehenden Oberflächen zuerst benetzt werden.

Pig«, 23 dient zur Erläuterung des Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit dem Überziehen eines endlosen Gegenstands wie z.B. eines Drahts 55. Der elektrisch geerdete Draht 55 wird gemäß der Darstellung zurret durch' eine zum Vorwärmen desselben bestimm-r te Einrichtung 56 geführt, die in üblicher Weise ausgebildet sein kann. Dieses Vorwärmen wird jedoch hier nur zu dem Zwecke erwähnt, daß eine derartige Verfahrensstufe mildem Verfahren gemäß der Erfindung benutzt werden kann, falls dies erwünscht sein sollte. £>a ist jedoch zu betonen^ daß in den meisten Pdlen eine Vorwärmung mit Hilfe einer solchen Wärmeeinrichtung 56 nicht erfolgen muß. Der Draht 55 wird an der elektrostatischen Spritzstation vorbeigeführt, en der eine ähnliche Spritzpistole 33 wie in Pig. 22 angeordnet ist, und dann durch den einer Nachwärmebehandlung dienenden Ofen 34 bewegt, hinter dem dafür Sorge getragen i3t, daß eine Auskühlung erfolgen kann. Die Fördereinrichtung für den Draht 55 kann beispielsweise aus Rollen be-

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stehen, von denen zwei Rollen 57 gezeigt sind.

Die Pig. 24 und 25 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bsi dem die Innenfläche eines rohrförmigen Gegenstands überzogen wird. Dabei wird der rohrförmige Gegenstand 58 in axialer Richtung durch Förderrollen 57 nach links be/zegt, wie durch den Pfeil ong$34Vfttt ist« Die Spritzpistole 37 kann ähnlich wie diejenige, die in Fig.22 dargestellt ist, ausgebildet und mit einer Düse 38 gemäß der Erfindung versehen sein. Die Pistole 37 zusammen mit ihren elektrischen Leitern 40 und 44 und den Leitungen 45» 46 und 55 wurden in einem derartigen Fall in dem.

rohrförmigen Gegenstand 58 auf'einer geeigneten Vorrichtung gehaltert werden, die auf Rollen auf der Innenfläche des Rohrs läuft. Derartige Einrichtungen sind in Verbindung mit der Behandlung von Innenflächen rohrförmiger Gegenstände bekannt. Der Pistolengriff 35 und der Abüug 36 würden in diesem Falle vorzugsweise weggelassen und Einrichtungen vorgesehen werden, um den Schalter und das Ventil in dem Pistolenkörper über geeignete elektrische oder andere Steuereinrichtungen 'von einem außerhalb gelegenen Bedienungspult zu betätigen. In Fig. 24 ist eine ringförmige Beheizungseinrichtung 34, z.B. ein Induktionsofen »»rgeetellt, djr den rohrförmigen Gegenstand umgibt und vorzugsweise eo angeschlossen ist, daß er gleichzeitig mit der Spritzpistole 3? erregt wird« *

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Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung ein neues Verfahren und eine neue Einrichtung zum elektrostatischen Spritzen von Gegenständen aller Art mit pulverigra Materialien betrifft, durch das viele und bedeutsame Vorteile gegenüber bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art erzielt werden können·. Diese Vorteile sind in erster Linie darauf zurückzuführen, daß ein flächenförmiger Strahl aus Pulver gebildet wird, bei dem praktisch alle Teilchen entlang der liefe oder Dicke dieses Strahls wirksam auf ein hohes elektrisches Potential entsprechend einem jeweils gewünschten Potential dieser Teilchen aufgeladen werden, indem sie an einem Ionisationselement vorbei geführt werdon, das sich im wesentlichen gemeinsam mit einer Hauptabmessung eines Querschnitts des Strahls erstreckt β

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Claims

- 24 Patentansprüche:

U Zerstauborkopf einer Spritzpistole zum Zerstäuben und Niederschlagen von in einem Gasstrahl enthaltenen pulverigen Stoffen, insbesondere Kunststoffen, durch elektrostatische Feldwirkung, dadurch gekennzeichnet, daß das Austritt^mundstück eine oder mehrere achmale öffnungen aufweist ρ deren Breite klein im Vergleich zu ihrer Länge ist und ferner in entsprechender Anzahl Ionisationselektroden vorgesehen sind, die entlang der gesamten Länge jeder öffnung verlaufen.

2c Zerstäuberkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 das AustrittsmundstUck einen etwa geradlinig verlaufenden schmalen Schlitz aufweist (Fig. 10 bis 13).

3, Zeretäuberkopf- nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das AustrittsmundstUck mehrere etwa paralle) zueinander verlaufende öffnungen aufweist und diesen ein gemeinsamer Zufuh/stutzen (5) für den die pulverigen Stoffe enthaltenden Gasstrahl zugeordnet ist (Fig. 14).

4. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenneelohnet, daß das Austrittsmundstück eine ringförmig verlaufende Öffnung aufweist (Fig. 1 bis 6).

5. Zerstäuberkopf nach Anspruch 4, dadurch ' daß in einem sich zum Auetrittsmundstück konisch erweiternden äußeren i'eil (1) ein sich konisch «rw*it?rnd·!* innerer Teil (2) angeordnet ist und ferner diese feile «in«

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dazwischen verlaufehde ringförmige Durchtrlttsleitung (3) begrenzen (Flg. 1 bis 6).

6. Zerstäuberkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daQ als Ionisationselektrode ein Draht (8) im Bereich der Offnungen des Av«trittsmund-Stücks angeordnet ist (Fig. 10 bis 12 bzw. 5 und 6)„

Τ» Zeretäuberkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnete daß die Drahtelektrode (8) entlang ihrer Längsrichtung wellenförmig gebogen ist (Figo 13).

8- Zerstauberkopf nach Anspruch 6» dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtelektrode (8) als Pendel ausgebildet ist ο ·

9* Zerstäuberkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtelektrode (8) außerhalb der öffnungen des Austrittsmundstücks angeordnet ist (Pig.5» 11).

10«Zerstäuberkopf nach Anepiuch 1, dadurch gekennzeichnet„ daß das "ustrittsmundstück eine kreisförmige öffnung aufweist, in der ein Flügelrad (15) drehbar angeordnet ist, dessen Drehachse mit der Achse der Düse zusammenfällt (PIg. 15 bis 17).

H.Zeratäuberkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das AuBtrittemundBtllck eine kreisförmige öffnung aufweist, in d tr «in als Spirale auegebildetes Metallband (21) angeordnet 1st, dessen Achse mit der Achse der Düse

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12».Zerstäuberkopf nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet» daß der vorragende Teil (1 bzw, 2) des Austrittsmundstucks scharfkantig zuläuft und als Ionisationselektrode ausgebildet ist (Pig, 1, 3)·

13c Zerstäuberkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile (1, 2) des Austrittsmundstücks als Ionisationselektrode ausgebildet sind und mit ihren scharfkantig auslaufenden vorderen Rändern (4, 6 bzw. 14» 15) in einer Ebene liegen (Fig« 4 bzw. 7).

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