DE1652416A1 - Vorrichtung fuer den elektrostatischen Spruehauftrag von UEberzuegen - Google Patents

Description

DR. EULE DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE

Pf. Eule Dr. Berg Dipl.-Ing. Stopf, 8 München 2, HilblestroBe 20 Ihr Zeichen Unser Zeichen

v/Qd 16

Datum

15. Apr. 1967

Anwalt s akt en*Ur* 16 123

RAitfSBURG IL¹IjEiCTRO-GOATIHG₁ CORP, Indianapolis, Indiana / USA»

" Vorrichtung für den elektrostatischen dprühauftrag von überzügen."

brfinaung betrilTt eine Vorrichtung für den elektroiociaen Üprütiaaftrags bei welcher ein flüssiges zu

:j CJberzuy.irnaterial dem Rand eines länglichen aruiixt aini, zwischen -welctuim und einein au iiuer-WorKgtück f;i/i ol^ktroijtatiöohes ι·'β1ά hoher

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Spannung aufrechterhalten wird, um ein Zerstäuben des Überzugsmaterials zu bewirken und seine Ablagerung auf dem Werkstücke durch elektrostatische Anziehung zu fördern.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel· an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert aus welcher die Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen»

Figo 1 zeigt im Schnitt eine Zerstäubungs- und Aufladevorrichtung für ein flüssiges Überzugsmaterial.

Fig. 2 zeigt eine Schnitt ansicht gemäs.s der .«inie 2-2 in Fig-, 1.

Die in den Zeichnungen-gezeigte Vorrichtung ist zum Überziehen eines Werkstückes oder ela.er Folge von Werkstücken geeignet _t welche eine überziehende Oberfläche aufweisen, die langgestreckt und " im wesentlichen von konstanter Breite ist ο Die Vorrichtung kann also etwa zum überziehen von katerialbannen oder einer Folge von tafelförmigen Werkstücken auf einem Fördergerät verwendet werden., In jedem Fall wird das Werkstück oder die Werkstücke an der 2er ~ stäubungs- und Auftragsvorrichtung vorbei bewegt»

UAe Vorrichtung weist einen hohlen zylindrischen Haupt« körper 10 auf, von welchem sich in ungefähr Radialrichtung -;ine blattanorununi-rH erstreckt.·, Ims Uber

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v;ird bei 12 dem Innern des Körpers zugeführt und tritt aus üem-Körper durch eine Anzahl paralleler im Abstand voneinander angeordneter Radialöffnungen 1.* aus; das ausgetretene Material läuft durch die Schwerkraft über die üussenflache des Körpers und auf die Oberfläche der Blattanordnung, wobei es einen dünnen i'ilra entlang der messerähnliehen kante der Anordnung bildet. Eine Hochspannung ist an diese Kante in Bezug auf das zu überziehende oder axe su überziehendenWerkstücke angelegt. Hierdurch wird das flüssige Beschichtungsmaterial zerstäubt und niedergeschlagen _o

I>er Körper 10 ist aus Isoliermaterial luid an einem Ende, dem Einlassende für das flüssige Uberzugsmaterial, durch einen Einlasskolben 14 mit einem Flansch 15 verschlossen, dex am Ende des Körpers anliegt und von einer überwurfmutter 16 gehalten ist,· welche auf das Ende des Körpers geschraubt ist. Der Körper weist durch Ablasstopfen 17 uiu 18 verschlossene Öffnungen auf« In Fig. 1 sind die AblaSstopfen sum Zwecke der Übersichtlichkeit winkelversetzt gezeigte Ifas andere Ende des Körpers 10 ist durch eine Endrohranor&nung geschlossen, Bas Ende des Körpers ist bei 20 aufgebohrt,, um das linde eines Endstopfens 21 aufzunehmen, der im Durchmesser abgestuft ist., um in das aufgebahrte Enae des Körpers zu passen; dort ist der iStojien durch EXfiöstaff wie ein Epoxyharz befestigt. Die Ob«^-

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fläche des Stopfens ist zylindrisch und darauf ist ein

"bei Endrohr 22 aufgeschoben, dessen tinäJey2J>- reduziert ist,

sodass es in einen weiten auf gebohrt en- .bereich 24 des Hauptkörpers passt. Das Endrohr 22 ist auf dem Endstopfen 21 mittels einer Haltemutter 25 gehalten, die mit dem Gewindeende des Stopfens 21 in Eingriff steht, wobei eine zwiachengeschaltete Abdichtungsscheibe 26 vorgesehen ist. A Das Endrohr 22 und der Hauptkörper 10 weisen zusammen eine annähernd zylindrische Aussenfläche auf„

Dadurch, dass das Ende des'Körpers 1ü in der beschriebenen Yi/eise durch den Stopfen 21 verschlossen ist und dass der Einlaßstopfen 14 eingesetzt ist, ist in dem Körper ein .behälter für das Auftragmaterial gebildet. Das Material kann diesem .liehälter durch einen Einlaßdurehgang 27 zugeführt werden, welcher bei 28 mit einer äusseren Zuführung für das Auftragmaterial verbunden werden kann_o .Dieses Auftragsmaterial wird mittels einer Messpumpe su-• geführt, um so genau die gewünschte Fördermenge des Auftragsmaterials zur .ο 1 attanordnung aufrechtzuerhalten»

.für die elektrostatische Zerstäubung muss an die Zerstäubungsvorrichtung eine? Hochspannung, welche im Bereich von 4ü bis 100 IcV wein kann, so angelegt werden, dass an der kante der Blattanordnung nine Hochspannung vorhanden

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Es ist wünschenswert,, dass die Anordnung so getroffen ist, dass eine Erschütterungs- oder Feuergefahr durch i'unkenent ladungen von der Kanire der Blatt anordnung, ausgeschaltet ist. Deshalb ist die Blattanordnung so hergestellt, dass sie eine geringe wirksame Kapazität hat, im wesentlichen in dem in der USA-Patentschrift 3 048 498beschriebenen o'inne. Die Spannung wird an der Kante des Blattes über einen Stromkreis erzeugt, der hohen Widerstand hat.

Die Einrichtung für diesen 2weck weist eine SpannungszufÜhrung auf, die in 1''Ig₀, 1 allgemein bei 30 gezeigt ist und sich im wesentlichen senkrecht von dem Hauptkörper erstreckt» Spannung aus einer geeigneten Hochspannungsquelle wird durch ein Hochspannungskabel 31 zugeführt, welches in die Anordnung 30 führt. Die Zentralleitung ist an das Ende eines hochohmigen Widerstandes 33 angeschlossen» Das Kabel und der 1/iderstand sind in einer Endeinheit vorgesehen, die ein Gehäuserohr 34 aufweist, in dessen einem Ende das Kabel 31 eingesetzt und befestigt ist. Das Rohr hat ein verengtes !Teil 35, durch welches sich der Jjeiter 32 erstreckt, der an eine Feder 36 angeschlossen ist, welche ihrerseits das Ende des Widerstandes 33 berührt. Das vordere Ende des Widerstandes ist an eine andere .feder 37 angeschlossen, wobei das Ende des Bohres von einem abgedichteten Stopfen 38 verschlossen ist, von welchem sich eine Endkontaktfeder 39 erstreckt« Das

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κοhr 34 passt in eine Gehäusebüchse 41, wo es mittels einer geschraubten ötopfbüchsenmutter 42 und einem Ü-Ring 43 gehalten ist» Die Gehäusebüchse 41 ist am Körper angebracht, an welchem für diesen Zweck ein Endrohrgehäuse 44 vorgesehen ist, das so ausgebildet ist, dass es an die Hauptkörperanordnung passt und an ihr mittels Klebstoff bei-45 gehalten ist. Dabei ist die Gehäusebuchse mit einem Gewinde versehen, um mit dem Endrohr gehäuse 44 in Eingriff zu stehen»

Die Hochspannungsverbindung von der Kontaktfeder 39 zur Kante des Blattes ist folgendermassen verwirklicht : Die Feder 39 ragt in eine im Endrohr 22 vorgesehene Ausnehmung 47; die Ausnehmung ist relativ eng und erstreckt sich entlang der Länge des Endrohres 22 bis zur ümfangsausnehmung 46. Am Grund der Ausnehmung 45 und rund um die Ümfangsausnehmung 46 ist eine Materialschicht mit hohem : elektrischen Widerstand, wie ein mit Kohlenstoff« ader I Graphit gefülltes Kunstharzmateriai gelegt, bobald dieses ^: Material angebracht ist -und ausgehärtet ist, kann der grossere Teil der langgestreckten Ausnehmung 45 durch eine Einrichtung 47 verschlossen und abgedichtet werden, welche ein Einsatz oder lediglich eine i'üllung aus geeignetem Harz sein kann.

Zum Aufnehmen der Blatt anordnung 11 weist der Hauptkörper 1Ü eine Längsnut 50 mit einer solchen Breite auf, dass die

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iil at t anordnung in der in ü'igo 2 gezeigten Weise hineinpasst. Bas Ende dieser Ausnehmung schneidet die Innenseite des aufgebohrten Endteiles des Hauptkörpers an, so dass am Jsnde der Hut 50 die Umfangsausnehmung 46 in dem Endrohr 22 freiliegt_o

Die Blattanordnung 11 ist aus zwei ebenen otreifenteilen 51 und 52 gebildet, zwischen welchen eine Lage 53 aus Widerstandsmaterial vorgesehen ist, das "beispielsweise ein mit ivQ hlenst ο ff oder Graphit imprägniertes ülberglasgewebe sein kann. Die beiden Streifenteile 51 und 52 sind durch ein Kpoxyharz-klebstoff bei 54 und 55 und auch bei dazwischen angeordneten Stellen wie 56 f sst miteinander verbunden, wo das Harz durch im jjiberglasmaterial ausgebildete Löcher austreten kann_o Die Streifen 51 und 52 sind somit sicher miteinander verbunden, und die freiliegenden kanten der streifen sind, wie aus JJ¹Ig₀ 2 ersichtlich, messerartig angeschätft. An der Ansehärffläche ist die zwischenliegende schicht 53 freigelegt . JDie Blattanordnung ist in der Ausnehmung 50 mittels eines mit Kohlenstoff gefüllten Harzes bei 57 befestigt, so dass ein elektrischer btroiapfad mit hohem Widerstand an der freigelegten &ante des Streifens 53 durch das Harz 57, das Harz in der um« fangsnut 46 und so durch die Ausnehmung 45 zurück zur kontaktfeder 39 unü dann durch den V/idexstand 33 zur KaLf lleitup.g 31 voi-handen ist»

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£>ei Betrieb wird das flüssige uberzugsmaterial durch, die Messpumpe dem Behälter 12 zugeführt, und die flüssigkeit tritt langsam durch diejöffnungen 13 aus. Die Menge, Verteilung .und strömungsgeschwindigkeit der Jj'lüssigkeit· sind so eingestellt, dass die sich durch Schwerkraft über die äussere zylinderfläche des körpers bewegende Flüssigkeit an der vorderen Messerkante -der Anordnung einen im wesentlichen gleichförmigen, dünnen ir lim der Uberzugsflüssigkeit bildet. An diesem i-'ilm liegt von der durch den Kabel 31 angeschlossenen quelle gelieferte Hochspannung. Die Flüssigkeit wird fein zerstäubt und von dem elektrostatischen ü'eld in der üblichen Weise einer elektrostatischen Ablagerung abgezogen. v;egen des Einschlusses des iuaterials mit relativ hohem Widerstand in die Lage 53 und der nochwiderstands-verbindungen, die sich zurück zum V«iderstand 33 Ϊ erstrecken, ist das cystein sowohl sicher als auch im wesentlichen frei von Feuergefahr und üJrschütterungsgefahr.

Uie beschriebene vorrichtung kann vielseitig abgeändert werden, beispielsweise kann sie in Abhängigkeit von der xiatur und insbesondere vom spezifischen Widerstand des Uberzugsmaterials so angeordnet sein, dass der otromweg, Über welchem die Hochspannung an der Zerstäubungskante aufgebaut ist, grösstenteils oder gänzlich durch den ivörper des materials gebildet wird» oQ ia't es möglich, im einen Kaum 12 aufweisenden rohälter und vorzugsweise

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darin, konzentrisch, einen Draht anzuordnen.. Auch, können zum iL'rgänaen. oder Auswechseln dieser Anordnung oder bei derjenigen, die an Hand der Zeichnung beschrieben. ist, die Innenwände des fiaumes 12 mit einem Ki/iderstands-Überzugs-» material belegt sein.

in einigen .fällen kann es vorzuziehen sein, das j31att so auszubilden, dass eine einzige Dicke eines Isoliermaterials nur auf einer üeite mit Widerstandsmaterial beschichtet ist, jedoch ist im allgemeinen die öandwichkonstruktion vo rt eilhaft er „ 3±e kann beispielsweise leicht angeschäft werden, um die für die Zerstäubung erforderliche Messerschneide zu bilden, wenn die Kante beschädigt ist{das Aufladen kann auch durch ein feines Kupferdrahtgewebe "be« wirkt sein, welches in der iiähe der Verbindung des ..Blattes mit dem Körper im .blatt eingebettet ist.

Veränderung der strömungsmenge und zur verteilung des Überzugsmaterials kann etwas anderes als die beschriebene Itochreihe verwendet werden. Es können längs der Länge des zylindrischen Körpers angeordnete;!.Nuten verwendet werden,] und die lauten können parallel zur;länge des Körpers oder etwas geneigt zu derselben sein»

üum selbeii Zweok, eine gute Kontrolle der strömung des Überzugsm'aterials zu gewährleisten, kann in die äussere

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zylindrisöhe Fläche des Körpers eine lange Ausnehmung geschnitten sein und das Überzugsmaterial kann aus dem inneren Behälter durch in den Boden der Ausnehmung führende Löcher in die Ausnehmung geleitet werden· Die Ausnehmung dient zum Stabilisieren der Strömung. Diese Stabilisierungswirkung einer Rinne oder einer Üut kann anderweitig ausgenutzt werden; es kann eine flache Nut oder Ausnehmung 58» die sich im allgemeinen quer zum Strömungsweg des Materials erstreckt, zwischen den Ablass öffnungen oder der Ausnehmung und der Zerstäubungskante vorgesehen sein. Eine günstige Lage für solch eine Rinne ist bei der Verbindung des l&attes und des Körpers»

Für die Gleichmässigk-sil; Z.ex Schichtdicke ist es wünschenswerty dass.das Material von einer Blattlänge zerstäubt wird, die j •ungefähr gleich der Breite des zu überziehenden Werk- | Stückes der der zu überziehenden Werkstücke ist. Für eine halb dauerhafte Anordnung wird die Blattlänge ungefähr gleich der Breite der Werkstücke sein, aber um ein Blatt für die Verwendung bei kleinen Werkstücken anzupassen, kann die Zuführung verringert und auf nur einem Teil der Gesamtlänge des Blattes begrenzt sein» Eine Möglichkeit die Zuführung auf diese Weise zu begrenzen, ist das Verwenden von Blöcken, welche über das Äussere des Körpers passen oder über letzteres gleiten und die Austritts« J öffnungen für das Überzugsmaterial versperren» Zweckmässig

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ÖÄD ORtGMAL

umgeben die Blöcke den Körper nur im Blattbereich. V/enn das Überzugsmaterial von einer üut oder Ausnehmung zugeführt wird, können die Blöcke in der Ausnehmung ruhen. Der Block kann aus dem gleichen ader ähnlichem Isoliermaterial sein wie der Körper; geeignet ist Polyäthylen.,

Die .Blattanordnung kann unterschiedlich sein. Der Zentralkörper kann ein anderes Blatt tragen; dabei ragen die beiden Blätter vom Körper auf entgegengesetzten Seiten an, und mit_ihren oberen Oberflächen in einen Ünkel ab, der einen geeigneten Fluss durch Schwerkraft ergibt. Der zentrale geschlossene Behälter kann durch eine offene Rinne mit einer Überlaufzuführung zu dem Blatt oder den Blättern ersetzt seiUo Das Zwei-Blattsystem ergibt offensichtlich eine erhöhte Beschichtungsgeschwindigkeito

Es war angenommen, dass das zu überziehende Werkstück ungefähr flach ist. Wenn jedoch Gegenstände mit anderen Querschnitten zu überziehen sind, kann durch Änderung der i'or:ü der Zerstäubungskante eine bessere Ablagerung erhalten werden. Wenn beispielsweise das Material in Richtung der Relativbewegung vom Blatt und das Werkstück längsgeasfeiak* geriffelt oder gewellt ist, kann das Blatt eine unterbrochene Kante aufweisen, deren Unterbrechungen etwa clan Teilungen oder dergleichen des Werkstückes entsprechen* Bei die"vr Anordnung können auch gesondert- Biattläng--.ο verwendet werden«

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Es ist wichtig, dass im Jetriet eine ausreichende Feld« stärke an der Kante aufrechterhalten ist, um eine angemessene Zerstäubung und Ablagerung zu erzielen. Zu einem grössen Teil abhängig von der Natur des Üb-erzugs« materials kann es vorteilhaft sein, die Blattanordnung vibrieren oder schwingen zu lassen. Ein Schwingen mit geringer Geschwindigkeit kann in bestimmten Anwendungsfällen eine verbesserte Gleichförmigkeit des Überzuges üoer der Breite, ergeben. Höhere Geschwindigkeiten bis zu Vibriergeschwindigkeiten "in der Grössenordnung der Wechselstromnetzfrequenz werden das Vorteilen und Strömen des •Überzugsmaterials über das Blatt verbessern. Vibration kann das Blatt auch für gepulvertes Material verwendbar machen. Das Blatt kann erwärmt werden, um die Fliessbarkeit des Materials, insbesondere von flüssigem Material au verbessern oder um die Polymerisation von harzartigen Überzugsmaterialien zu unterstützen.

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Claims (1)

1. ~ 10 «

   Patentansprüche: ""

   1.5 Vorrichtung für den elektrostatischen Sprühauftrag *—s - ■'.-■-

   von flüssigem Ü'berzugsmaterial auf ein oder mehrere Werkstücke, gekennzeichnet durch einen Hohlkörper, welcher an beiden Enden verschlossen ist, um einen Behälter mit einem' Einlass für das Ü'berzugsmaterial zu "bilden, durch eine Blattanordnung mit einem Streifen aus Isoliermaterial und ^ Widerstandsmaterial, welche in den Körper ragt und "bei ihrer Verbindung mit dem Körper eine flache Vertiefung bildet, eine Reihe von im Abstand der Blattanordnung ange~ ordneter Radialöffnungen im Körper, eine Hochspannungszu» führung, welche sich vom anderen Ende erstreckt und einen Widerstand aufweist, eine vom Körper getragene Einrichtung, welche ein Ende des Widerstandes mit dem Widerstands»* material der Blattanordnung verbindet, eine Hochspannungs-· · leitung, welche das andere. Ende des Widerstandes mit einer Hochspannungsquelle verbindet, um„zwischen der Blattah-Ordnung und dem Werkstück ein elektrostatisches.Feld zu erzeugen und durch eine mit dem für das-Überzugsmaterial verbundene Flüssigkeitszufuhreinrichtung, um Überzugs~ material aus den Öffnungen auszulassen, damit es über die Oberfläche; des Körpers in die Ausnehmung strömen kann, um auf der Blattanordnung einen dünnen Film zwecks Zerstäubung upid Ablagerung durch das elektrostatische Feld zu bilden, . _;.

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   2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass der Körper am anderen Ende mit einer Endrohr anordnung abgedichtet ist₃ welche einen Stopfen sowie ein Endrohr mit einer Aussparung aufweist, und dass die von dem vom Körper getragene Einrichtung, welche ein Ende des Widerstandes mit dem Widerstandsmaterial der Blattanordnung verbindet, Widerstandsmaterial aufweist, welches von der · Ausnehmung in dem Endrohr getragen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zylindrisch ist, dass die Blattanordnung zwei Streifen Isoliermaterial auf weist,zwischen welchen das Widerstandsmaterial vorgesehen ist, und dass ein feiner Draht in dem Blatt in der Hähe der Verbindung des Blattes mit dem Körper eingebettet ist.

   4* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine über das Äussere des Körpers passende Abdeckung aufweist, um ein Teil der Badialöffnungen zu versperren und dadurch die Vorrichtung dem. Überziehen schmaler Gegenstände anpassen zu können.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich über der Aussenflache des Körpers und über den Radialöffnungen eine Ausnehmung erstreckte

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