DE1932387A1 - Zerstaeubungs-UEberzugsvorrichtung - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MÖNCHEN _χ HAMBURG

TELEFON: 395314 2000 HAMBURG 50, O.4 R CQ

TELEGRAMME.KARPATENT KÖNIGSTRASSE 28 ^Tl Oi 03

W. 23 758/69 4/Fl

Ransburg Electro-Coating Corp. Indianapolis (V.St.A.)

Zerstäubungs-Überzugsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäubungsüberzugsvorrichtung mit elektrostatischem Feld.

Die meisen elektrostatischen Zerstäubungs-Überzugsanlagen erzeugen ein elektrostatisches Feld, das sich zu einem geerdeten zu überziehenden Gegenstand erstreckt, und welches das Niederschlagen der aufgeladenen Zerstäubungsteilchen auf dem Gegenstand vornimmt, und zu diesem Zweck"ist vorgeschlagen worden, eine Zerstäubungsvorrichtung zu verwenden, die das zu Zerstäubende auflädt bevor es abgegeben wird, wobei man sich für den elektrostatischen Niederschlagseffekt allein auf die elektrostatische Anziehungskraft des geerdeten Gegenstandes für die aufgeladenen zerstäubten Teilchen verläßt. Eine solche Vorrichtung enthält im allgemeinen einen Zerstäuber, der einen zerstäubten Eebel von fein verteilten Teilchen durch ein elektrostatisches Feld abgeben kann, das zwischen einer Ionisierelektrode und einer Gegenelektrode aufrechterhalten bleibt. Die Elektrode und die G_eg_enei_ektrode können nahe der Zerstäuberstelle bzw» der Stelle angeordnet sein, an welcher die Zerstäubung stattfindet, und infolgedessen

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können sie verhältnismäßig nahe aneinander liegen mit dem Ergebnis, daß ein Feld ausreichender Stärker zum Aufladen des Zerstäubten bei relativ niedrigen Spannungen aufrechterhalten werden kann. Weiterhin ist es möglich^, als Gegenelektrode ein geerdetes Gehäuse zu verwenden, welches die aufgeladene ionisierende Elektrode umgibt, um dadurch die Elektrode gegen eine enge Annäherung durch Personal oder Annäherung durch ei.nen geerdeten Gegenstand zu schützen, wodurch die Möglichkeit gefährlicher Funken oder elektrischer Schocks weitgehend vermindert wird. Eine Art Vorrichtung, welche eine Ionisierelektrode verwendet, welche in einem geerdeten Gehäuse eingeschlossen ist, ist in der US-Patentschrift 2 302 289 aufgezeigt.

Die bekannten Vorrichtungen der vorgekennzeichneten Art haben den Vorteil, daß sie nur verhältnismäßig niedrige Spannungen erfordern, und eine vergleichsweise Sicherheit schaffen, sie haben jedoch einen Nachteil, wenn sie zum Zerstäubung von Farbe verwendet werden, insoweit, als Farbe, die sich an der Gegenelektrode ansammelt, unter dem Einfluß des Feldes in der Form von großen Tropfen von ihr abgeschleudert wird, was einmal nachteilig ist, weil sie den Finish zerkratzen bzw. nachteilig beeinflussen, und weil, falls sie aufgeladen werden, sie mit entgegengesetzter Polarität des Zerstäubungsnebels selbst aufgeladen werden.

Demgegenüber ist die Erfindung auf eine elektrostatische Zerstäuberpistole zur Herstellung eines Nebels aus durch Luft zerstäubten und elektrisch aufgeladenen Farbteilchen abgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen geerdeten Metallzylinder aufweist, der an seinem vorderen Ende eine Leitung hat, in welcher das Zerstäubte gebildet wird. Flüssigkeit bzw. Farbe wird der Leitung durch eine kleine ringförmige Farböffnung in der Wand der Leitung zugeführt, und wird durch einen Luftstrom zerstäubt, der nach innen und vor der Leitung aus einer ringförmigen Luftöffnung gerichtet wird, die unmittelbar hinter der Farböffnung angeordnet ist.

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Sine Ionisier-Elektrode, die hinter der Färb- und der Luftabgabeöffnung getragen ist_s erstreckt sich nach vorn in der Achse der Leitunghinter der Farbabgabeöffnung und endet in einer Spitze, die von dem vorderen Ende der Leitung in Abetand angeordnet ist. Sie Elektrode steht mit einer Spannungsquelle in Verbindung, um sie auf einem erhöhten Potential zu halten, um zwischen der Elektrode und der Wand der Leitung eine elektrostatisches Feld zu erzeugen, durch welches das Zerstäubte unmittelbar nach seiner Herstellung hindurchgeht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht der geerdete Zylinder oder Lauf aus einer konzentrisch angeordneten inneren Buchse, feiner Zwischen- und einer äußeren Metallbuchse oder Hülse. Die innere Buchse und die Zwiechenbuchse sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie zwischen sich einen Durchgang und die ringförmige Öffnung für die Zerstäbungsluft bestimmen, während die innere Buchse und die äußere Buchse eine Farbleitung und die ringförmige Farböffnung bestimmen. Ein Isolierteil der in der inneren Buchse hinter der Luftöffnung angeordnet sind, trägt die Ionisierelektrode, welche sich nach vorn bis über die Farböffnung hinauserstreckt und innerhalb des Laufes endigt. Sie Elektrode wird auf einer hohen Spannung durch Verbindung mit dem nicht geerdeten Anschluß einer Hochspannungsquelle gehalten, um zwischen ihr und des geerdeten Lauf ein elektrostatisches Feld aufrechtzuerhalten, durch welcheβ das Zerstäubte hindurchgeht. Luftionen, die an der Elektrode gebildet und auf den geerdeten Lauf angezogen werden, laden die Farbteilchen oder Zeretäuberteilchen durch Ionenbombardement mit dem Ergebnis auf, daß, wenn das abgegebene Zerstäubte gegen einen zu tiberziehenden geerdeten Gegenstand gerichtet wird, die aufgeladenen Teilchen auf den Gegenstand elektrostatisch angezogen werden. Pie äußere Buchse kann an ihrem vorderen Ende mit diametral gegenüberliegenden öffnung rür die Ab-

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gäbe von das Zerstäubte formender Luft versehen sein, die mit einer oder mehreren Speisedurchgängen verbunden sind, die sich in Längsrichtung in der Wand der äußeren Buchse erstrecken. Falls die Pistole eine in der Hand gehaltene Pistole ist, kann der Lauf mit einem geerdeten Handgriff und mit einem Abzug zum Steuern der Abgabe von Farbeund von Luft zum Zerstäuben und zum Formen des Zerstäubten versehen sein. .

In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert.

Fig« 1 ist eine weitgehend schematische Darstellung, welche eine elektrostatische Färbzerstäubungsanlage wiedergibt, welche eine in der Hand gehaltene Zerstäuberpistole enthält, und Fig. 2 ist ein Teilaxialschnitt in vergrößertem Maßstab,, welcher die Einzelheiten der Ausbildung am vorderen Snde des Pistolenlaufes wiedergibt. Das in Fig. 1 dargestellte System enthält eine von Hand gehaltene Zerstäuberpistole, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 benannt ist, und welche einen Lauf 11 und einen Handgriff 12 aufweist. Leitungen 13 und 14 erstrecken sich von dem unteren Ende des Handgriffes 12 und verbinden die Pistole mit einer Druckmittel- bzw. einer Druc/luft quelle 15 und einer Quelle 16 von zu zerstäubender Flüssigkeit. Eine Spannungsleitung 17 erstreckt sich in den Handgriffen 12 von einem Anschluß einer Spannungs quelle 18, und der andere Anschluß ist, wie bei 19 angedeutet ist, geerdet. Ein in,

bzw. an der Pistole angeordneter Abzug 20 steuert die Zufuhr von Luft von Flüssigkeit und Spannung in beliebiger zweckentsprechender Weiser Äußere Teile der Zerstäuberpistole 10, einschließlich des Laufes 11, des Handgriffes 12 und des Abzuges 12 bestehen aus Metall und sind beispielsweise durch einen leitenden Mantel geerdet, welcher die Spannungszuleitung 17 umgibt, ihr gegenüber jedoch isoliert ist. Fig. 1 zeigt weiterhin einen geerdeten Gegenstand in einer

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Lage zur Aufnahme des Zerstäubten von der Pistole 10. Der lauf 11 der Pistole 10 enthält, wie in Pig. 2 dargestellt ist, eine innere Buchse 22, eine Zwischenbuchse 23 und eine äußere Buchse, 24, die insgesamt aus Metall bestehen und konzentrisch zueinander angeordnet sind. .Gegenüberliegende Flächen der inneren Buchse 22 und der Zwischenbuchse 23 sind in radialer Richtung im Abstand voneinander angeordnet, um eine ringförmige sich in Längsrichtung erstreckende Luftleitung bzw. einen Luftdurchgang 25 zu bestimmen, der in einer ringförmigen Luftöffnung endigt, die mit dem Inneren 27 der inneren Buchse 22 in Verbindung steht. Die gegenüberliegenden Flächen der Zwischenbuchse 23 und der äußeren Buchse 24 bestimmen auf entsprechende Weise einen sich in Längsrichtung erstreckenden ringförmigen Flüssigkeits- bzw. Farbduchgang 28, der in einer ringförmigen Flüssigkeits- bzw. Farböffnung 29 endigt, welche mit der Leitung 27 unmittelbar vor der Luftöffnung 26 in Verbindung steht. Die Luftleitung 25 und die Farbleitung 28 stehen innerhalb der Pistole jeweils mit der Luftleitung 13 und der Farbleitung 14 in Verbindung. Farbe, welche der Pistole 10 zugeführt wird, fließt durch die Farbleitung 28 und wird am Ende der Zwischenbuchse 23 zu einem ringförmigen Film geformt und tritt als Innenkante eines solchen Films in das Innere 27 durch die Farböffnung 29 hindurch ein. Wenn sie auf diese Weise austritt, wirkt auf sie zwangsweise der ringförmige Luftstrom, der durch die Luftöffnung 26 abgegeben wird. Diese Luftöffnung ist, wie in der Zeichnung dargestellt ist, durch gegenüberliegende kegelstumpfförmige Flächen an den Enden der inneren Buchse 22 und der Zwischenbuchse 23 ausgebildet, um den ringförmigen luftstrom nach innen und nach vorn zur Pistole mit dem Ergebnis zu leiten, daß die Farbteilchen, welche durch Zerstäubung an der Farböffnung 29 gebildet sind, nach vorn und gegen die Laufachse zum Austritt aus dem Lauf durch eine Öffnung 30 an dem vorderen Ende der Buchse 24 gerichtet werden,,

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Innerhalb der Buchse 22 ausreichend hinter den Luft- und den Farböffnungen befindet sich ein Stopfen 32 aus Isolierstoff, der eine kleine längliche das Zerstäubte aufladende Elektrode 33 trägt, die innerhalb der Pistole mit der Hochspannungsleitung 17 verbunden ist. Die Aufladeelektrode 33 ist ein feiner Draht und erstreckt sich nach vorn bis in die Nähe der Farböffnung 29» Jedoch zweckmäßig nicht-weit genug nach vorn, um irgendwelche zerstäubte Farbe aufzunehmen.

Falls es gewünscht wird, kann der Lauf 11 Mittel zum Formen der zerstäubten Farbe enthalten, die durch die Öffnung 30 abgegeben wird. Ein solches Mittel kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die" Form eines Metallringes 35 annehmen, der eine kegeistumpfförmige nach vorn sich erweiternde innere Fläche 36 hat. Diametral angeordnet befinden sich schräge Leitungen 37 in dem Ring 35, welche zur Fläche 36 offen sind und an ihren hinteren Ende mit einer Eingnut 38 in Verbindung stehst die in der vorderen Fläche der äußeren Buchse 24 ausgebildet ist. Die Nut 38 steht ihrerseits mit einer oder mehreren Luftleitungen 39 in Verbindung, welche sich nach hinten durch die Wand der äußeren Buchse 24 erstrecken und die an ihren hinteren Enden durch entsprechende bzw. geeignete Stromregelmittel (nicht dargestellt) mit der Luftleitung 14 in Verbindung stehen. Luft, die aus der Leitung 37 abgegeben wird, verwandelt das abgegebene Zerstäubte aus einem kreisSf^rmigen Querschnitt zu einem flachen oder einen ovalen Querschnitt, wie es häufig in Zerstäubungseinfärbvorgängen erwünscht ist.

Die Lage des flachen oben genannten Strahles im Verhältnis zu dem Handgriff 12 kann dadurch gesteuert werden, daß der Ring 35 um die Achse des Laufes 11 im Winkel einstellbar wird. Zu diesem Zweck kann er mit einem sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flansch 41 versehen sein, der gegen die Vorderfläche der äußeren Buchse 24 durch eilen Gewindehaltering 42 befestigt iet·

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Venn die Elektrode 33 mit der Spannungsquelle 18 verbunden ist, iet zwischen der Elektrode 33 und den Innenflächen der Metallbuchsen ein elektrostatisches Feld vorhanden· Pa dieses Feld an der punktartigen Spitze der Elektrode 33 konzentriert ist, wird eine Zone hoher Ionenkonzentration in der Achse des Laufes 11 und vor der Farböffnung 29 erzeugt. Wenn die Farbe aus der öffnung 29 heraustritt, wird sie von dem aus der Luftöffnung 26 heraustretenden Luftstrom beaufschlagt und zerstäubt, und die zerstäubten Teilchen «erden durch die Zone hoher Ionenkonzentration vorgeschleudert und werden durch Ionenbombardement aufgeladen. Venn die Fistole gegen einen zu überziehenden geerdeten Gegenstand gerichtet ist, befördert der durch die öffnung 30 abgegebene Luftstrom die zerstäubten Nebelteilchen bis zur Nähe dieses Gegenstandes, und die Aufladungen an den Teilchen bewirken, daß sie auf den Gegenstand angezogen und auf ihm niedergeschlagen werden.

Sie radiale Sinwärtskomponente der Geschwindigkeit der aus der Luftöffnung 26 heraustretenden Luft "treibt anfange die zerstäubten Farbteilchen gegen die Achse der Leitung 27 und die öffnung 30 und schafft daher einen doppelten Vorteil. Die Seilchen werden, während sie sich noch in einem Zustand relativ hoher Konzentration befinden, durch die Zone hoher Ionenkonzentration an oder nahe der in der Mitte angeordneten Spitze der Elektrode 33 zwangsläufig bewegt, wodurch eine wirksame Aufladung hervorgerufen wird. Zusätzlich arbeitet die anfängliche Sinwärtsschräglage des Luftstrom/es der Tendenz der durch das Ionenbombardement aufgeladenen Teilchen entgegen sich elektrostatisch auf den Innenflächen des geerdeten Buchsen und des Binges 35 niederzuschlagen, wodurch die Niederschlagung von Teilchen auf diesen Flächen an dem vorderen Ende der Pistole auf ein Geringstmaß reduziert wird.

Da ein beträchtlicher Potentialgradient an und in unmittelbarer Nähe der Farböffnung 29 vorhanden ist, können

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die Teilchen, wie sie ursprünglich gebildet worden sind, die Neigung haben, eine unerwünschte Aufladung entgegengesetzt zu der haben, welche sie später durch das Ionenbombardement annehmen. Demgemäß ist es erwünscht, den Feldgradienten an und in unmittelbarer Nähe der Farböffnung möglichst zu reduzieren. Dies ergebnis kann dadurch erhalten werden, daß die innen dargebotenen Flächen des Laufes so praktisch wie möglich.bündig nahe aneinander liegen, wodurch eine gegenseitige Abschirmungder Kanten dieser Flächen geschaffen und die Feldstärke und der unerwünschte Aufladungseffekt an der Innenkante des aus der Öffnung 29 heraustretenden Farbfilmes reduziert wird.

Da die durch die Öffnung 30 gebildete Zerstäuberleitung und der vordere Teil des Inneren 27 der Buchse 22 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben, beispielsweise erheblich kleiner als etwa 2,5 cm, kann ein intensives die Teilchen aufladendes Feld zwischen, der Elektrode 33 und den leitenden Wandungen der Abgabeleitung 27 mit nur wenigen Kilowatt erzeugt werden, die an die Elektrode 33 abgelegt werden. Da das gesamte Äußere der Pistole geerdet ist, j^äst die Gefahr von unerwünschten elektrischen Aufladungen zwischen ihr unjifanderen geerdeten Gegenständen praktisch völlig beseitigt. Durch Anordnen der Spitze der Elektrode 33 weit genug nach hinten gegenüber dem vorderen Ende der Spritzpistole wird die Gefahr, daß wenn sie sich einem geerdeten Gegenstand genügend nähert, um eine unerwünschte Entladung zu verursachen, praktisch vernachlässigbar klein gemacht. Aus den oben genannten Gründen ist es erwünscht, die Elektrodenspitze ausreichend hinter dem vorderen Ende der Spritzpistole anzuordnen, jedoch sollte eine Anordnung zu weit nach hinten vermieden werden» da das Zerstäubte nach seiner anfänglichen Konvergenz sich ausweitet, und eine unerwünschte Ausweitung des Zerstäubten, bevor es aus der Pistole heraustritt, würde bewirken, daß Farbe eich an der Innenseite der Piatolenflächen nieder-

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schlagen bzw. absetzen würde. Vorzugsweise sollte der axiale Abstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Vorderende der Pistole wenigstens gleich dem ^Äadius der leitung 27 und zweckmäßig g'Xetwa gleich dem Durchmesser dieser Leitung sein.

Vorstehend wurde eine Spritzpistole beschrieben und erläutert, die zur Verwendung von Farbe geeignet ist, jedoch kann die Spritzpistole auch mit anderem Überzugsmaterial verwendet werden, oder allgemein zur Erzeugung eines aufgeladenen Nebels einer beliebigen geeigneten Flüssigkeit.

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Claims (6)

'■■■■■.. Patentansprüche

1. Elektrostatische Zerstäfcungspistole mit einem Lauf, der eine nach vorn offene Abgabeleitung hat, gekennzeichnet durch eine ringförmige Flüssigkeitsoffnung in der Wand dieser Leitung, und eine ringförmige Luftöffnung^&ie in der Wand der Leitung benachbart und Tainter der Flüssigkeitsöffnung liegt, die Luftöffnung nach vorn und nach innen dieser Leitung gerichtet *ist, wodurch aus der Luftöffnung austretende Druckluft aus der Flüssigkeitsöffnung heraustretende Flüssigkeit zerstäubt, und die zerstäubten Flüssigkeitsteilchen nach vorn und gegen die Mitte der Leitung vortreibt, sowie Isolierteile, die in dem Lauf hinter dieser

" Öffnung angeordnet sind, und eine Ionisierelektrode von dem Isolierteil getragen ist und sich in dieserlLeitung zu einer Spitze erstreckt, welche im wesentlichen in der Achse des Laufes und vor der Flüssigkeitsöffnung angeordnet ist»

2. Zerstäuberpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeleitung des Laufes, welche die ringförmigen Öffnungen zum Zerstäuben von Flüssigkeit enthält, leitend ist und einen Anschluß für ein elektrostatisches Feld von der Ionisierelektrode aufweist.

3. Zerstäuberpistole, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenapi ze von dem Vorderende des Laufes nach hinten

um eine Entfernung angeordnet ist, die im wesentlichen gleich k wenigstens dem Durchmesser der Leitung ist.

4·. Zerstäuberpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf an seinem vorderen Ende einen Hing enthält, der eine nach vorn sich erweiternde kegelstumpfförmige Innenfläche aufweist, die zu der Abgabeleitung gleichachsig liegt, und der Ring um die Laufachse einstellbar und mit Leitungen für das Zerstäubte formende Luft versehen ist, / die zur Innenfläche offin sind und mit einer länge verlaufenden Luftleitung in dem Lauf in Verbindung stehen.

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5. Zerstäuberpistole nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächenteile der Wand der Leitung nah· den Öffnungen im wesentlichen bündig zueinander liegen.

6. Zerstäuberpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß der Lauf eine innere Buchse, eine Zwischenbuchse und eine äußere Buchse aufweist, die gleichachsig ineinander geschachtelt sind, und die gegenüberliegenden Flächen der inneren Buchse und der Zwischenbuchse im Abstand Toneinander angeordnet sind, um einen Luftdurchgang zu bestimmen» welche in der Luftöffnung endet, und die gegenüberliegenden ^lachen der Zwischenbuchse und der Außenbuchse im Abstand voneinander angeordnet sind, um eine flüssigkeitsleitung zu bestimmen, die in der Flussigkeitsöffnung endigt.

7· Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitze gegenüber dem vorderen Ende des Laufes um eine Entfernung nach hinten angeordnet ist, die wenigstens gleich dem Radius der Leitung bzw. des Durchganges ist.

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