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Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten Die-Erfindüng betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von vorzugsweise erwärmten.
Gegenständen» be i dem ein fein zerteiltes Beschichtungsmaterial in einen Gasstrom
eingeführt und die Mischung aus dem Beachichtungsmaterial und dem Gas durch ein
Strahleohr auf die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes ge-.epritzt
wird.
Bekannte Beschichtungsverfahren zur Bindung eines Kunststoffüberzugs
auf einem Metallgegenstand erfordern meist unhandliche, umständliche Vorrichtungen,
wobei wiederholte Erhitzung, Beschichtung und Abkühlung oder große Tauchbehälter
von flüssigem oder pulverisiertem Kunststoff oder groß4 Heizöfen erforderlich sind.
Rauhe., fleckige und unzusammenhängende Überzüge werden dabei oftmals erzielt.
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Die Erfindung bezweckt daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Anbringung von Überzügen oder Beschichtungen auf verschieden geformte- Gegenständen
in kontinuierlichem Fertigungsstraßenbetrieb. Dabei sollen scharf begrenztle Beschichtungen
auf Gegenständen mit verschiedenen Formen .aufgebracht werden, wobei die Nachbarbeeäiche
dieser Gegenstände unbeschichtet bleiben.
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Schließlich bezweckt die Erfindung auch das Aufsp-rühen von pulverisiertem
Kunststoff auf den zu beschichtenden Ge gen stand in einer Strömung von Luft oder
einem anderen Gas, wobei der Vorteil von im wesentlichen laminaren Strömungseigenschaften
in der Strömung benützt wird, um die Gleichförmigkeit der erhaltenen Beschichtungen
vorherbestimmen zu können.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die Strömung in
dem Strahlrohr so ausgerichtet wird" daß die Teilchen des Beschichtungsmaterials
in linearen Bühnee", da# gesamte Strahlrohr durchsetzen.
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Bei einer Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens'mit einer
einem Strahlrohr vorgeschalteten Mischkammer, in. die die Zuführungsleitung für
das fein zerteilte-Beachichtungsmaterial und das Gas münden, sind gemäß der Erfindung
in dem
Strahlrohr mehrere Siebe so angeordnet, daß die-Sieböffnun--#
gen aller Siehe in achsenparallelen Richt#unger! des Strahlrohres genau hintereinander',in
Flucht liegen.-Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es
zeigen Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht einer laminare Strömung erzeugenden
Strömungs-Sprühpistole, welche-bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet
wird, Figur 2 eine Endansicht der in Figur 1 dargestellten Sprüh-oder Spritzpistole,
Figur 3 eine.geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer
laminare Strömung erzeugenden Strömungs-Sprühpistole"welche bei einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindungverwendet wird., Figur 4 eine geschnittene Seitenansicht'äiner Luft-Pulvermischkammer
unü einer Strömungs-Sprühpistole, welche bei einem anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung verwendet wird, Figur 5 eine Endansi-cht der-in Figur 4 dargestellt-en
Vorrichtung, Figur 6.e ine geschnitt-ene Teilseitenansicht der Luft-Pulver-Pischkammer,
welche bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wirdg Figur 7 eine
schematische Teilzehrägansicht der Strömungssprühanlage, des Pulverbeschichtungsvorganges
und der Pulverwiedergewinnungsvorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
FiC,ur-8 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht,
in welcher eine in sich abgeschlossene Sprüheinheit dargestellt i'st, welche beim
Beschichten der Innenfläche eines Rohres verwendet wird, Figur 9 eine geschnittene
Endansicht des Rohres und der Beschichtungseinheit gemäß Figur 8,
Figur
10 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht der Strömungs-Sprühpistole,
welche in der in Figur 8 gezeigten Einheit enthalten ist, Figur
11 eine Endansicht der in Figur 10 gezeigten Sprühpistole, Figur 12
eine geschnittene seitliche Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Beschichten eines Behälters, Figur 13 eine geschnittene Seitenansicht einer
anderen Ausführungsform der in Figur 12 dargestellten Vorrichtung zum Beschichten
eines Behälters, und Figur 14 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer
Drahtbeschichtungsvorrichtung gemäß..,. der Erfindung.
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Bei den erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren wird das pulverisierte
Beschichtungsmaterial, allgemein ein hitzehärtbares Harz, wie Polyäthylen oder Polyvinylohlorid,
gegen eine erhitzte Fläche des zu beschichtenden Gegenstandes in einer Strömung
von Luft oder einem anderen Gas geschossen oder gesprüht, welche laminare Strömungseigenschaften
aufweist. Dadurch werden die Teilchen des Beschichtung amaterial a
gegen
die zu.beschichtende Oberfläche längs allgemein-paralle_: ler Strömungslinien in
der Luftströmung geführt. Druck und Geschwindigkeit der Teilchen sind im wesentlichen
an allen Stellen quer zur Strömung konstant, Worauf sich eine weitgehende Steuerung
über die ganze Bahn und die seitlichen Grenzen der Strömung von,pulverisiertem Beschichtungsmaterial
ergibt. Scharf begrenzte Beschichtungsbereiche werden dadurch erzielt und gleichzeitig
eine vorausbestimmbare Gleichförmigkeit und Glätte der erhaltenen Beschichtungen
oder Überzüge.
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Das pulverisierte' Beschichtungsmaterial, welches eine Teilchengröße
mit einem Durchmesser von unter einem Mikron bis zu 250 Mikron-,besitzen
kann, wird in die*Luftströmung an einer Geschwindigkeits-Verzögerungsstelle eingeleitet,
wie dem plöt-zlich sich erweiternden Bereich eines Venturi-Abschnittes der die Luftströmung
gegen den zu beschichtenden Gegenstand fördernden Leitung. Dadurch wird eine Durchmischung
des pulverisierten Beschichtun gsmaterials im Luftstrom erzeugt, Welcher sodann
durch ein Sprührohr oder e ine Spritzpistole tritt, welche die aufgereihten, die
Strömung ausrichtenden Organe enthält, die die gewünschten laminaren Strömungeeigenschatten
erzeugen, beispielsweise die.in.den Figuren-_Z, 3 und 4'Sezeigte"n Siebe.
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Die Ströniung kann am Auslaßende der Sprühpistole eingeschnürt werden,
wie in Figur 1 gezeigt, sie kann seitlich abgelenkt werden, wie in den Figuren
3, 10.s 12 und 13 gezeigt., oder sie kann nicht eingeschnürt werden,
wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt. In jedem Fall wird die Luftströmung,
welche das pulverisierte Beschichtungsmaterial mitführt, gegen die Oberfläche des
zu beschichtenden Gegenstandes geschossen, welcher vorzugsweise durch benachbarte
elektrische Heizelemente vorerhitzt wirä, wie in Figur 7 gezeigt, und zwar
durch Einführung'von Heizepulen oder durch solche Einrichtungen, wie die
Strahlungsheizeinheiten,
welche in Figur 8 gezeigt sind. Diese Heizelemente bringen die Beschidhtungsfläche
auf eine Temperatur, bei welcher das auftreffende pulverisierte Beschichtungsmaterial
anklebt und angeschmolzen wird. Eine Relativbewegung zwischen der auftreffenden
Strömung und der Beschichtungsfläche ist allgemein erwünscht, so daß eine kontinuierlich
fließende Strömung angewendet werden kann, um einen großen Bereich der Oberfläche
des Gegenstandes zu bedecken. Beispiele für'Beschichtungsvor" richtungen, welche
eine,derartige Relativbewegung anwenden, sind in den Figuren 7., 8,e 12"
13 und 111 dargestellt.
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.Vakuum-Absaughauben, wie sie beispielsweise in den Figuren
73 12$ 13 und 14 gezeigt sind, werden vorzugsweise angewendet, um
die Luftströmung zu leiten, nachdem sie das pulverisierte Deschichtungsmaterial
auf die zu beschichtende Oberfläche abgelagert hat, und sie gestatten eine Rückführung
des Beschichtungsmaterials in den Zyklus sowie eine Ausblendung und Abschirmung
der benachbarten Oberflächenbereiche, welche unbeschichtet bleiben sollen, Die verschieden
geformten Gegenstände, welche durch die erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet
werden können, um-
fassen Blechverkleidungen und Schindeln zu äußeren Värkleidung
von Häusern und Bauwerken und so verschieden geformte Gegenstände wie Draht, Stangen,'Zylinderl,
Dosen und sogar die Innenflächen von Rohren und Behältern. Diese neuen Verfahren
vermindern den Abfall an Beschichtungsmaterial auf ein Minimum, während außerordentlich
gleichförmige Beschichtungen über genau vorbestimmte Bereiche der Beschichtungsfläche
erzeugt werden.
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Eine schematische Darstellung des laminare Strömung erzeugenden Teiles
einer erfindungsgemäß..verwendeten Spritzpistole ist in den Figuren 1 und
2 dargestellt. In diesen Figuren
leitet ein Rohr 20 die Strömung
aus Luft und pulverisiertem Beschichtungsmaterial gegen die zu beschichtende Fläche
und ist mit'in Längsrichtung einen Abstand aufweisenden, quer verlaufenden Maschensieben
22 versehen, welche in der Bahn der Luftströmung angeordnet sind.-Die Siebe 2-2
sind vO-rzugsweise mit ihren Achsen im wese'ntlichen parallel angeordnet und die
Maschengröße n der Siebe sind vorzugsweise so ausgewählt, daß Sieböffnungen mit
einem Durchmesser erhalten werden, welcher etwa das Zehnfache des durchschnittlichen'Durchmessers
der Teilchen des BeschichtungsMateriails beträgt., welche in der Luft strömung mitgeführt
werden. Siebe mit dieser Maschengröße ergeben offensichtlich optimale Strömungsausrichtung
der durchgehende Strömung, während gleichzeitig ein Festsetzen oder eine Ansammlung
von Teilchen in der Siebmasche minimal gemacht wird.
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Nachdem der das pulverisierte Beschichtungsmaterial mitführende Luftstrom
durch diese einen Abstand einschließendene in Längsrichtung aufgereihten Quersiebe
geleitet ist, tritt er durch eine Ausläßöffnung 24 gegen die Oberfläche des zu beschichtenden
Gegenstandes. Wie in Figur 2 gezeigt, kann die Mündung 24 so ausgebildet sein3 daß
ein bestimmtes Quer-, schnittsmuster oder eine Querschnittsform in der aus der Spritzpistole
20 tretenden Strömung erzeugt wird.
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gin Strömungsspritzrohr mit einer anderen AuslaßmÜndung ist in Figur
3 dargestellt und eine Reihe von inneren Rohrabschnitten 26 ist dort
innerhalb der Spritzpistole 28 gezeigt, wobei die die Strömung ausrichtenden Siebe
30 zwischen Deng aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten 26 angeordnet
und von diesen auseinandergehalten werden. N'ach.deM Einbau werden die Abschnitte
durch Festztellschrauben 32 in ihrer Lage ge-'halten. In der in Figur 3,dargestellten
Strömungaspritzpistole
ist die Auslaßmündung 34 mit einem die Strömung
umleitenden, konischen Prallschirm 36 versehen» welcher'. auf einer Mittelstange
38 befestigt ist, welche längs der Achse des Rohres 28 durch Träger
40 mittig.gehalten wird. Die konische Oberfläche des Prallschirms 36 lenkt
die Strömung aus Luft'und pulverisiertem Material seitlich ab, um einen dünnen konischen
Schleier 42 zu bilden, welcher seine flache Form beibehält, während er divergiert,
und zwar offensichtlich infolge einer Massenanziehungserbeheinung, welche der Wirkung
der Oberflächenspannung gleicht. Ähnliche Strömungsteilerelemente sind in den Figuren
8, 10$ 12 und 13 dargestellt und erzeugen' divergierende Luftströmungen,
welche das pulverisierte Beschichtungsmaterial zu der zu beschichtenden Oberfläche
führen.
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Eine Spritzpistole 44 mit laminarer Strömung ist in Figur 4 dargestellt
und enthält eine I'Ausdehnungsmischkammer11 56, in welcher das pulverisierte
Beschichtungsmaterial in die Luftströmung eingeleitet wird, während diese gegen
die die Strömungs aus-richtenden Siebe r' im anschließenden Sprührohr
70 geleitet wird. Ein trichterf6rmiger Einfüllstutzen 46 für das pulverisierte
Beschichtungsmaterial ist mit seinem Auslaßende 48 in eine vergröß erte Öffnung
50 in einem Mischklotz 52 eingeschraubt,'welcher mit einer Pulverzuführleitung
54 kommuniziert, die nach unten durch den Mischklotz 52 führt und in die
Ausdehnungsmischkammer 56
mündet. Komprimierte Luft aus einer Lufteinlaßleitung
58
w ird in eine im Klotz 52 ausgebildete und in die Ausdehnungsmischkammer
56 mündende Luftzuführung 60 mit vermindertem Durchmesser geleitet.
Die Mischkammer 56 ist vorzugsweise mit einem Innendurchmesser ausgestattet,
welcher vier- oder fünfmal größer ist als der Innendurchmes.ser der Luftzuführung
60 und dieser Wechsel-des Durchmessers wird plötzlich an der konischen Fläche
62 erzielt, welche vonder Achse der Luftzuführung 60 - in einem Winkel-von
etwa 600 divergieren
kann. Die Pulverzuführung 54 mündet
durch die konische Fläche 62 in die Ausdehnungsmischkammer 56 und'die
Achse der Pulverzuführung 54 ist vorzugsweise im wesent . liehen senkrecht
zu dem Teil der Fläche 62, durch welchen sie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches teilweise in Figur 6 dargestellt ist, mündet. Der
plötzliche Wechsel des Durchmessers der Luftzuführung 60,-wenn sich diese vergrößert,
um die Ausdehnungsmischkammer 56 zu bilden, erzeugt eine scharfe Verlangsamung
der strömenden Luft, was anscheinend die Vermischung des pulverisierten Beschichtungsmaterials
begünstigt., welches- in die Kammer 56 durch die Zuleitung 54 eintritt.-Nach
Beeindigung dieser Durchmischung strömt die Luft-Pulvermischung weiter längs der
Sprühpistole 44, wobei sie nacheinander durch jedes der in axialer Richtung voneinander
getrennten Quersiebe 62 tritt. Diese Siebe werden durch innere Rohrabschnitte
64, welche im Abstand voneinander zwischen den Sieben'62 angeordnet sind, im gewünschten
axialen Ab-
stand gehalten. Die Rohrabschnitte 64 werden am Austrittsende
der Pistole 44 ' durch einen-Innenflansch 66 in ihrer Lage gehalten
und sie werden in ihrem gewünschten axialen Längs' abstand durch den mit Gewinde
versehenen Festlegring,68 gehalten, Welcher innen in das Einlaßende des Rohres
70 geschraubt ist, welches seinerseits in den Mischklotz 52 ge-
schraubt
ist" um'die Auslaßöffnung-aus der Ausdehnungsmischkammer 56 zu bilden.
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Die in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Spritz-
oder Sprühpistolen werden bei den äußeren Beschichtungsbäispielen gemäß der Erfindung
verwendet, bei Welchen eine äußere Oberfläche einer flachen Platte oder eines gekrümmten,
Gegenstandes
mit einem pulverisierten Material beschichtet werden
soll. In Figur 7 wird beispielsweise ein zylindrisches Rohr 72 in
einem nicht gezeigten Einspannteil drehbar gehalten und in der Bahn der Beschichtungsmaterialströmung
76 angeordnet. Ein inneres Heizelement 74 ist im Rohr 72 angeordnet
und liefert Wärme in den Bereich des Rohres, welcher so. angeordnet ist.. daß er
Beschichtungsmaterial in der Strömung 76 aus der Sprühpistole 44 empfängt.
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Versuche, welche mit einer Kombination-aus der Laminarströmungs-Sprühpistole
44 und der Ausdehnungsmischkammer 56, wie in den Figuren 11 und
6 dargestellt, durchgeführt wurden, haben ergeben, daß unerwartet große Mengen
pulverisierten Materials durch die Vorrichtung gesaugt werden. Bisher wurde a ngenommen,
daß nur ein Gewichtsverhältnis Pulver zu Luft von 1.:1 in einer ausrichtbaren Luftströmung
mitgeführt werden kann. Erfindungsgemäß können jedoch Pulver-Luft-Gewichtsverhältnisse
'bis zu 60 000:1 oder höher erzielt werden.
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Die Anzahl und Ausrichtung der Siebe 62 beeinflußt die Strömungsgeschwindigkeit
stark, da sechs Siebe mit gefluchteten Achsen in der Anordnung gemäß Figur 4 eine
doppelte Strömungsgeschwindigkeit erzeugen wie nur zwei Sieben, deren Achsen in
zufälliger Weise ungefluchtet sind.
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Die laminare#n Strömungseigenschaften (parallele Strömungslinien und
im wesentlichen gleicher Druck an allen St ellen quer zur StrZ#mung 76, welche
durch die Sprühpistole 44 auf den Gegenstand 72 gerichtet wird) ergeben ein
hohes Maß der Steuerung des Musters und einer genauen Kantenanordnung des auf dem
Gegenstand 72 erzeugten Überzuges 78. Die laminare Strömung
76 vermeidet ein Versprühen oder Verstreuen des pulverisierten Beschichtungsmaterials,
während es sich zum Gegenstand. 72 bewegt, und verbessert die Glätte und
Gleichförmigkeit der erhaltenen 5eschichtung 78, wobei gleichzeitig scharf
begrenz-.
te Kanten 80 der Beschichtung 78 erzielt
werden. Der Gegenstand 72 kann einmal oder mehrere Male gedreht werden, während
die Strömung des Beschichtungsmaterials 76 auf denselben auftrifft, und es
kann dem-Gegenstand 72 auch eine axiale,oder schraub,enförmige Bewegung erteilt
werden, was in Längsrichtung sich erstreckende Beschichtungsbereiche desselben ergibt.
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Die Ableitung und Zurückführung des überschüssigen pulverisierten
Be.sbhichtungsmaterials wird durch eine-Vakuumhaube 82 bewirkt, welche-durch
eine Vakuumleitung 84 mit dem Einlaß eines nicht gezeigten Gebläses verbunden ist.
Die Haube 82 ist nahe am beschichteten'Gegenstand 72 in der Bahn der
Strömung 76 angeordnet-. Bei der Entfernung des GeRenstandes 72 nach
der Beschiähtung nimmt die Vakuumhaube 82 das gesamte Volumen der Strömung
76 auf, bis ein neuer Gegenstand 72 eingelegt ist. In Figur
7 kann beispielsweise der Gegenstand 72 und seine Trägereinrichtung
nach unten aus der Strömung 76 bewegt werden, um die Einlage eines r#euen
Gegenstandes 72 für den nächsten Be'schichtungsvorgang zu ermöglichen.
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Das in die-Hau'#e 82 und durch die Leitung 84 durch das Gebläse
gesaugte pulverisierte Beschichtungsmaterial wird sodann an eine Pulvervorratsstelle,
beispielsweise den Zuführtrichter 46, zurückgeleitet, um wieder in den Zyklus eingespeist
zu werden.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
- eine selbsttätige Förder- und Beschickungsvorrichtung verwendet" um den
Gegenstand 72 in seine Lage für den Beschichtungsvorgang zu bringen. Bei
diesem Ausführungs.-beispiellenkt ein intermittierender Strahl von komprimiert
-er
Luft aus einer DÜse 77 während des Verschiebungsvorganges die Strömung
76 weg vom Gegenstan d 72 und gegen die Vakuumhaube 82, so
daß das Beschichtungsmaterial in der Luftströmung nicht auf den Gegenstand
72 auftrifft, während derselbe von der Be'schichtungsstelle entfernt und
ein neuer Gegenstand 72 in die Stellung zum Beschichten gebi#acht wird. Durch
diese Ablenkung der Strömung des Beschichtungsmaterials wird vermieden, daß unbeschichtete
Bereiche 83 dem Beschichtungsmaterial ausgesetzt werden, und dadurch wird
die scharf linienförmige Grenzlinie 80
zwischen dem beschichteten Bereich
78 und den unbe schichteten Bereichen 83 erhalten.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches beim inneren
Beschichten von Rohren verwendet wird, ist in den Figuren 8 bis
11 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiels ist eine in sich abgeschlossene,
sich bewegende Beschichtungseinheit 84 zur Ausführung einer Bewegung längs der Innenseite
des Rohres 86 gelagert. Die Beschichtungseinheit 84 ist mit einer Sprühpistole
88 versehen, welche vergrößert in Figur 10 dargestellt ist und Strömungs-Ausrichtsiebe
90 enthält, wie oben beschrieben, die durch innere Rohrabschnitte 92 im Abstand
gehalten werden, um laminare Strömungseigenschaften in der fortschreitenden, Pulver
initführenden Luftströmung zu erzeugen. Die Auslaßmündung 94 der Sprühpistole
88 ist mit einer die Strömung seitlich ablenkenden Leitfläche 96 versehen,
die in Figur 10 als eine umgekehrte Paraboloid-Pyramide dargetellt ist. Die
Strömungsablenkfläche 96 kann andere Formen als parabolische Kurven aufweisen,
um die gewünschte Strömungsrichtung Über den*divergierenden Sprühbereich
98 zu erzeugen"
wie in Figur 8 gezeigt, wobei eine
minimale Störung der .A.aminaren Strömungseigenschaften der Strömung erzeugt wird.
Die divergierende Strömung 98 ist in radialer Richt-ung gleichförmig gegen
den Innenumfang des Rohres 86 ringsum auf die Auftreffzone IÖO gerichtet.
Zur Erzielung einer optimalen Gleichförmigkeit der erhaltenen Beschichtung wird
die Sprühpistole 88 vorzugsw . eise nahe der-Mittelachse des Rohres
86 angeordnet.
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Wenn sich die bewegte Beschichtungseinheit 84 langsam längs. der Innenseite
des Rohres 86 von recht s nach links gemäß Figur 8 bewegt, bewegt
sich die Auftreffzone 100 entsprechend längs der Innenseite des Rohres und
hinterläßt eine glatte gleichförmiige Beschichtung-102., welche auf der Innenfläche
de s Rohres 86 verfestigt ist,.
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Die Erhitzung der Innenfläche des Rohres 86 in einer Zone vor
der fortschreitenden Auftreffzone 100 kann durch äußere Erhitzunä erzeugt
werden, wird jedoch bei demdargestellten Ausführungsbeispiel durch innere Heizeinheiten
erzielt., welche rund um den Innenumfang des.Rohres 86 direkt vor der fortachreitenden
Auftreffzone 100 angeordnet sind, wie beispielsweise der Ring von Infrarot-Heizlampen
104" welcher an der Beschichtungseinheit 84 gemäß Figur 8 befestigt ist.
Die ganze Deschichtungseinheit 84 einschließlich der Heizeinheit 1011 ist
in Längsrichtung über die ganze Länge des Rohres 86'bewegbar,-was durch ihre Räder
106 ermöglicht wird, die an radialen Trägerarmen 108 gelagert sind,--welche
schwenkbar sind und durch die-Schraubendruckfeder 110 elastisch. nach' außen
gedrückt werden können; indem sie sich um die Schwenkzapfen 112 verschwenken. Wenn
drei oder mehrere Arme 108 und Federn 110 rings um den Umfang der
Deschichtungneinheit 811
befestigt sind, wie in Figur
9 dargestellt, und wenn die -Schraubendruckfedern 110 gleichmäßig
o'der einstellbar anfpaßt sind, um die Räder 106 im wesentlichen mit der
gleichen Kraft an allen Trägerarmen 108 nach außen zu drücken, zentriert
sich die Begchichtungseinheit 84 im wesentlichen selbst, während sie sich über die
Länge des Rohres 86 bewegt. Die Heizeinheit 1011 wird ebenfalls an
der beweglichen Beschichtungseinheit 84 durch Einrichtungen, wie die Speichenarme
113, gehalten.
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Die in sich abgeschlossene Beschichtungseinheit 84 enthält vorzugsweise
einen Luftkompressor und eine ausreichende Pulverzuführung, um eine Beschichtung
102 mit geeigneter Dicke über die ganze Länge des Rohres 86 zu erzeugen.
Ein dehnbares Starkstromkabel 114 kann die benötigte elektrische Energie zuführen,
um den Kompressor zu betätigen und um einen Antriebsmotor zur Fortbewegung der Beschichtungseinheit
84 entlang der Längserstreckung des Rohres mit Leistung,zu versorgen, welcher ein
Antriebsdrehmoment auf eines'oder mehrere der Räder 106 überträgt.
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Wenn gewünscht, kann eine der Vakuumhaube 82 in Figur
7 ähnliche Ansaugöffnung nahe der Auftreffzone 100, vor zügsweise
auf der gleichen Seite wie die Beschichtung 102, angeordnet werden, um überschüssiges,
pulverförmiges Beschichtun(Tsmate-42 rial zwecks späterer Wiedereinführung in den
Zyklus abzusaugen.
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Die Beschichtungseinheit 84, welche im einzelnen in den Figuren
8 und 9 dargestellt ist, ergibt daher eine selbstzentrierende und
selbstantreibende Anordnung, welche geeignet ist, eine glatte, gleichförmige Schicht
von geschmolzenem Kunststoffpulver zu erzeugen und eine homogene Beschichtung
102
an der Innenseite des Rohres 86,von einem Ende bis zum anderen zu bilden. Dieses
Beschichtungsverfah-, ren ist für Rohre von verschiedenen Größen geeignet3 denn
durch Abtrennung des Pulvervorrats, des Luftkompressorä'und der Antriebseinrichtung
von der Beschichtungseinheit 84 und durch Anordnung derselben außerhalb des Rohres-86
1-,ann,-vienn gewünscht, eine verkleinerte Beschichtungseinheit 811 ausgebildet
werden, welche zur Beschichtung der Innenseiten von erhitzten Rohren mit kleinem
Durchmesser ge.eignet is t. Bei dieser Einheit wird eine kleine Sprühpistole
88
mit der pulverführenden._laminaren Strömung von Druckluft durch eine Rohrleitung
aus der äußeren Quelle be-.liefert.-Diese schmale Pistole bewegt sich entlang des
Rohreg und schlägt eine innere Beschichtung 102 in der gleichen Weise wie die in
Figur 8 gezeigte größere, in sich abgeschlossene Anordnung nieder. Eine Einspeisschnecke
oder eine in axialer Richtung angetriebene Einspeisstange, welche mit der Beschichtungseinheit
verbunden und durch eine außerhalb des Rohres 86 angeordnete Einspeiseinrichtung
betrieben ist, kann verwendet werden,-um die Beschichtungseinheit 84 entlang der
Längserstreckung des Rohres 86 zu ziehen.
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Ein - anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur
12 dargestellt, in welcher ein oben'offener Behälter 114 in einer Lage in einer
Beschichtungsabteilung. dargestellt ist, in kelcher-Wärme zugeführt wird. Eine Sprühpistole
116 mit einer Reihe von die Strömun#g ausrichtenden Quersieben
118 ist zur Ausführung einer im wesentlichen axialen Bewegung in das Innere
des erhitzten Behälters 114 und aus demselben heraus gelagert, wobei wiederum eine
Pulver mitführende Luftströmung mit
laminaren Strömungseigenschaften
gegen die zu beschichtende Oberfläche ge#schossen wird. Die Auslaßmündung 120 der
Sprühpistole 116 ist mit einem Strömungs-Ablenktrichter 122 versehen, welcher
eine umgekehrte Paraboloidform aufweist, die derjenigen des Strömungsablenkelementes
96 in Figur 10 ähnlich ist, welcher jedoch mit einem offenen Einlaßende
124 versehen ist, das der durch die Pistole 116
fließenden-Strömung ausgesetzt
und durch den erweiterten Hauptteil des Elementes 122 mit einer vergrößerten Auslaßöffnung
126 verbunden ist.
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Die erweiterte Trichterform des Ablenktrichters 122 sucht das pulverige
Beschichtungsmaterial, welches durch denselben durchtritt, in divergierenden Richtungen
auszubreiten, wobei hauptsächlich die Innenfläche 128 des Bodens des Behälters
114 beschichtet wird. Die Außenflächen des trichterförmigen Elements 122 wirken
init der-Strömung in der in Figur 10 dargestellten Weise zusammen, um die
Strömung in radialer Richtung gegen die inneren Seitenwände 130 des Behälters
114 auszubreiten. Der Trichter 122 hat eine minimale Störwirkung auf die laminaren
Strömungseigenschaften der fortschreitenden, Pulver mitführenden Luftströmung und
die Divergenz der Strömung erzeugt eine glatte, gleichförmige Beschichtung, welche
über der ganzen Innenfläche de s Behälters 114 angeschmolzen ist.
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Bei dem mit der in Figur 12 dargestellten Vorrichtung durchgeführten
Beschichtungsvorgang wird ein neuer Behälter 114 in seine Lage gebracht und einer
Erhitzung in der Beschichtungsabteilung ausgesetzt und die vertikal bewegbare Beschichtungspistole
116 wird langsam in den Behälter 1111 gesenkt und teleskopartig innerhalb
desselben nach unten bewegt, bis sie in die Nachbarschaft des Bodens 128
kommt.
Die Beschichtungspistole 116 wird sodann langsam aus dem Behälter 114 angehoben.
-.Der-Behälter
1114 wird durch irgendeine geeignete Einrichtung erhitzt, wie Induktionsheizspulen,
welche seinen Umfang umgeben, oder Infrarot-Heizlampen der in Figur 8
gezeigten
Art, und die Temperatur des Bodens 128 und der Wände 130 des
Behälters 114 wird so gewählt.,-daß das durch die Pistole 116 auf die Innenflächen
des Behälters geschossene Beschichtungsmaterial schmilzt. Wenn daher die Pistole
116 aus dem Behälter 114 angehoben wird,,sind alle inneren Flächen glatt
und gleichförmig beschichtet. Ein Vakuumschirm 132 ist in Form eines Rohres
ausgebildet, welches im wesentlichen konzentrisch zur Pistole 116 und mit
einer offenen Mündung 134 nahe der offenen Oberseite des Behälters 114 angeordnet
ist. Der Schirm 132 ist mit seinem oberen Ende mit dem Einlaß eines Gebläses
oder einer Vakuumpumpe verbunden. Die sich ergebende Luftströmung nach oben in die
Mündung 134 und durch das Rohr 132 führt jegliches überschüssige Beschichtungspulver
mit, welches nicht an den Innenflächen. 128 oder 130 des Behälters
1111 anklebt. Der Schirm 132 wirkt so wie die Vakuumhaube 82-in Figur
7 und ermöglicht.,daß überschüssiges Beschichtungspulver zu einem Vorrat
zu-
rückgeleitet wird, aus welchem es wieder in den Beschichtungsvorgang-ohne
Abfall oder Verlust an überschüssigem Beschichtungsmaterial eingeleitet werden kann.
Weiter vermeidet der Schirm 132 die Entstehung von Gegendruck oder von Druckstauungen
in Form von stehenden Wellen innerhalb# des Behälters 114, welche die laminare Strömungsvertei
lung des Beschichtungsmaterials zu den Innenflächen 128 und 130 hin
stören könnten. Wenn gewünscht, kahn.der Schirm 132 teilweise während des
Beschichtungsvorganges in den Behälter 1111 geschoben werden, um den Verlust an
Beschichtungsmaterial minimal zu machen, wie unten in Verbindung mit Figur
13 beschrieben.
Ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist in Figur 13 dargestellt, bei welchem eine Beschichtungs-Sprühpistole
136 nach oben und unten bewegbar und in ähnlicher Weise wie die Pistole
116 in Figur 12 ausgebildet ist. Bei der Anordnung gemäß Figur
13 ist jedoch ein Vakuumschirm l'38 um die Sprühpistole 136 eng benachbart
der Innenwand des durch die Einrichtung zu beschichtenden Behälters 140 angeordnet.
Ein enger Luftspalt 144 zwischen dem Vakuumschirm 138 und der Innenwand des
Be-' hälters 140 läßt Außenluft in den Behälter 140 strömen, wo sie in den Vakuumschirm
138 und zu einem Auslaß strömt. Diese nach innen strömende Luft lenkt alle
Teilchen des Beschichtungsmaterial#, welche im Bereich der Durchführung 144 zu den
oberen Teilen der Behälterwandungen wandern, ab und "deckt" diesen Bereich wirksam
ab, um einen Niederschlag einer Beschichtung auf demselben zu vermeiden. Bei Betrieb
des in Figur 13 dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Sprühpistole
allgemein in die Stellung 136a innerhalb des Schirmes 138 am Ende jedes Beschichtungsvorganges
zurückgezogen. Der beschichtete Behälter 140 wird weggenommen und ein neuer Behälter
140 wird in die Beschichtungsstellung gebracht, wie in Figur 13 dargestellt.
Die Pistole 136 bewegt sich dann nach unten in ihre untere Endstellung
136b und kehrt dann in die zurückgezogene Stellung 136a zurück, während sie
kontinuierlich die Luft-Pulverströmung gegen die Innenflächen des Behälters i40
schießt, wonach der beschichtete Behälter entfernt wird, um den Zyklus abzuschließen.
Während dieses Vorganges bleibt der Schirm 138 fest in der in Figur
13
dargestellten Stellung. Durch Zurückziehen der Sprühpistole 136
in den Schirm 138 während der Auswechslung
des Behälters
1110 wird das versprühte Beschichtungsmaterial gesammelt und durch den Vakuumschirm
138 abgesaugt" wodurch ein minimaler Abfall entsteht. Der Behälter 1110 wird
erhitzt, um einlAnkleben des Beschichtungsmaterials und ein Anschmelzen an den beschichteten-Oberflächen
zu-e#?möglichen,-während der Vakuumschirm 138 auf-einer kühleren Temperatur
unterhalb des Schmelzpunktes des Beschichtungsmaterials verbleibt, wodurch ein Niederschlagoder
eine Ansammlung des Beschichtungsidaterials, weiches innerhalb des Vakuums*chirriß138
abgesaugt wird, verhindert wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 14 dargestellt,
bei welchem die Sprühpistole 146 allgemein der in den Figuren 11, 6 und
7 gezeigten ähnlich ist. Die Pistole 146 richtet die laminare Strömung aus
Luft und Beschichtungsmaterial 152 gegen einen frisch stranggepreßten Metallgegenstand
148, wie einen Draht oder eine andere Strangpreßform, welche durch die Düse
150 erzeugt wurde. Die Strömung 152 erreicht den stranggepreßten'Gelenstand
148 in der.Beschichtungszone 1511 9
und erzeugt auf diesem die Beschichtung
156. Die Hitze des stranggepreßten Materials, welche auf dem Strangpreßvorgang
oder auf der Vorerhitzung oder dem Schmelzvorgang beruht, reicht oft aus, das Beschichtungsmaterial
an der Stelle 154 ohne-Anwendung zusätzlicher Wärme zu schmelzen. Wenn gewünscht,
kann jedoch ein derartiges Heizmittel, wie ein Laserstrahl, gegen die Beschichtungs-.zone
154 gerichtet werden, oder es-kann der Laser-Strahl gegen die Beschich#ungsströmÜng
152 öder gegen den stranggepreßten G'egenstand 148 oder gegen beide gerichtet
werden, um die zum Schmelzen des Beschichtungsmaterials im
Bereich
1511 erforderliche Hitze zu erzeugen und den gewünschten Uberzug
156 zu bilden.
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Eine Ablenkschaufel 158, welche in der Bahn der BeschichtunGsströmung
152 auf der entgegengesetzten Seite des stranggepreßten Gegenstandes 148
angeordnet ist, lenkt die Strömung ab und leitet sie auf die entgegengesetzte Seite
des stranggepreßten Gegenstandes 148 zurück. Dies vervollständigt die gleichförmige
Beschichtung rund um den Umfang des stranggepreßten Gegenstandes 148. Vakuumhauben
160 sind vorgesehen, um das den Beschichtungsbereich 154 nach Ausbildung
der Beschichtung 156 verlassende Beschichtungsmaterial zu sammeln und abzusaugen.
Diese Vakuumhauben sind mit dem Einlaß eines geeigneten Gebläses verbunden, welches
das gesammelte Beschichtungsmaterial einem geeigneten Vorrat, wie den Trichter
162,
zuführt, welcher in die Sprühpistole 146 einspeist.
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Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den
Figuren dargestellt sind, verwenden alle das gleiche Beschichtungsverfahren, um
die glatten und gleichförmigen Beschichtungen gemäß der Erfindung zu erzeugen. Bei
der bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden folgende Hauptschritte
durchgeführt: 1. Es wird ein trockenes, pulvriges Beschichtungsmaterial einer
Strömung von Druckluft oder einem anderen Gas beigemischt, vorzugsweise in einer
Ausdehnungsmischkammer, in welcher die Geschwindigkeit der Strömung plötzlich an
der Stelle abgebremst wird, wo die Mischung stattfindet;
2. Die
gemischte Strömung aus Pulver und Druckluft wird entlang eines vorstehenden Rohres
oder einer Pistole geleitet, längs welcher in Abständen die Strömung ausrichtende
Einrichtungen, wie querverlaufende Siebe, vorzugsweise mit ihren Hauptachsen parallel
zueinander, angeordnet sind; 3. Die -aus der vorstehenden Pistole austretende
gemischte Strömung von Pulver und Luft wird gegen die Oberfläche des zu beschichtenden
Gegenstandes gerichtet; 4. Es wird Wärme zugeführt, um die pulverisierte Beschich
-tungssubstanz zu schmelzen, damit sie an der zu beschichtenden Oberfläche anklebt
und in einer Gleichförmigen. Beschichtung mit scharf begre nzten Kanten auf derselben
verschmilzt; 5. Es wird eine Vakuumhaube oder ein Vakuumschirm dicht-an der
Strömung aus Druckluft und pulverisiertem Beschichtungsmat erial in der Umgebung
des zu beschichtenden Gegenstandes angeordnet$ um überschüssige Beschichtungsäubstanz
zu sammeln und dieselbe zur Quelle des BeschichtunZamaterlals zurückzuleiten;
6. Es wird eine Reiativbewegung zwischen der Strömung der Bese hichtungssubstanz
und dem zu beschichtenden Gegenstand erzeugt,-wodurch sich ein vergrößerter Beschichtungsbereich
mit den gleichen scharf begrenzten Kanten ,wie die laminare Strömung ergibt.
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Die Temperatur des zu beschichtenden- Gegenstandes wird im allgemeinen
während.des Beschichtungsvorganges auf einem Wert gehalteni welcher höher ist als
die Schmelztemperatur
der Beschichtungssubstanz, und sie kann während
einer gewissen Zeitdauer auf einem hohen Wert gehalten werden., um die Glätte der
erhaltenen Beschichtung zu verbessern.
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j Das trockene teilchenförmige Beschichtungsmaterial kann auch über
seine Schmeiztemperatur erhitzt werden, indem es von der Sprühpistole durch eine
Flamme, einen Laser-Strahl oder eine Strahlungsheizzone geleitet wird, während es
sich zu dem zu beschichtenden Gegenstand bewegt. Ein unerwarteter Vorteil der in
den Figuren 4 und 6 dargestellten Ausdehnungsmischkammer 56 ist das
ungewöhnlich große Volumen an pulveriger Substanz, welches in den Luftstrom gesogen
und von diesem mitgeführt werden kann. Die gebremste Geschwindigkeit der durch die-eingeschnürte
Durchführung 60 in die erweiterte Ausdehungsmischkammer 56 geleiteten
Luft-verbessert die Durchmischung der pulverigen Substanz, welche durch die Leitung
54 eintritt. Dadurch kann bis zu einem Volumenverhältnis von 2:1 und bis zu einem
Gewichtsverhältnis von 60 000:1 oder höher von pulverigem Feststoff zu komprimierter
Luft durch die Pülverzuleitung 54 eingeleitet und in der Ausdehnungsmischkammer
56 mit komprimierter Luft, welche durch die eingeschnürte Luftzuführung
60 eintritt, vermischt werden. Die konvergierende Pulverzuleitung 54 in Verbindung
mit der ein-! geschnürten Luftzuleitung 60, welche plötzlich nach außen in
die Ausdehnungsmischkammer 56 an der Eintrittsstelle der Pulverzuleitung
54 mündet, ergibt ein äußerst wirksames Sauggerät, welches als Vakuumpumpe ohne
bewegliche Teile wirkt. Dieses Sauggerät kann zur Bewegung von pulverisierter Substanz,
beispielsweise für die erfindungsgemäßen Beschichtungsverfah.ren, verwendet werden.
Es'kann ebenfalls
fÜr das schnelle Aufnehmen- und das empfindlich
zeitgeregelto Loslassen von Papierblättern bei Druckverfahren, für eine c`ILußerst
wirksame iSpanbeseitigung, beim Betrieb von Werkzeugmaschinen und für viele andere
Zwecke verwendet werden, bei welchen Unterdruck.-oder Förderverfahren für teilchenförmiges
Material erforderlich sind.