DE1932387B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen Uberzugsmaterials - Google Patents

Description

als Hnndspritzpistole verwendbaren Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen Oberzugsmaterials, die einen Lauf mit an seinem Ende angeordneter, aus Metall bestehender und im Erde anliegender Ausgabeöffnung aufweist, innerhalb der sich eine Ringdüse für den Austritt des zu zerstäubenden Überzugjmateriails und eine zum Zerstäuben und Führen dieses Materials dienende, in Austrittsrichtung schräg auf die Mittellachse der Austrittsöffnung zu gerichtete Ringdüse für Druckluft befindet und eine unter Hochspannung liegende Elektrode isoliert in der Austrittsöffnung angeordnet ist, ein Ansammeln von zu versprühendem Überzugsmaterial an geerdeten Teilen der Vorrichtung zu verhindern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß, in Richtung des Austritts betrachtet, die Druckluftftingdüse nahe vor der Maierial-Ringdüse angeordnet ist und die Material-Ringdüse eine Austrittsrichtung radial nach innen aufweist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gegenüber ao den bekannten Vorrichtungen vorteilhaft, insofern, als die Überzugsmaterialteilchen durch einen Bereich verhältnismäßig hoher lonenkonzentration hindurchgeführt werden, wodurch eine wirkungsvolle Aufladung der Überzugsmaterialteilchen hervorgerufen wird. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf der Führung der durch Ionenbombardement elektrostatisch geiadenen Teilchen durch den Luftstrom nach innen, wodurch der Neigung dieser Teilchen, sich auf geerdeten Teilen, insbesondere an der aus Metall bestehenden und an Erde anliegenden Ausgabeöffnung abzusetzen, entgegengewirkt wird.

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

F i g. t ist eine weitgehend schematische Darstellung, welche eine elektrostatische Farbzerstäubungsanlage wiedergibt, welche eine Handspritzpistole enthält, und

Γ- i g. 2 ist ein Teilaxialschnitt in vergrößertem Maßstab, welcher die Einzelheiten der Ausbildung am vorderen Ende des Laufs der Handsprit/.pistolc wiedergibt.

Die in F i g. I dargestellte Anlage enthält eine von Hand gehaltene Handspritzpistole, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen IO benannt ist und welche einen Lauf il und einen Handgriff 12 aufweist Leitungen 13 und 14 erstrecken sich von dem unteren Endi: +5 des Handgriffes 12 und verbinden die Pistole 10 mit einer Druckmittel- bzw. einer Druckluftquelle 15 und einer Quelle 16 für zu zerstäubende Flüssigkeit bzw. Überzugsmateriai. Eine Spannungsleitung 17 fuhrt von einem Anschluß an einer Spannungsquellc 18 in dec Handgriff 12 hinein, und der andere Anschluß ist, wie bei 19 angedeutet ist, geerdet Ein in b/w. an der Pistole 10 angeordneter Abzug 20 steuert die Zufuhr von Luft, von Überzugsmaterial und Spannung in beliebiger zweckentsprechender Weise. Äußere Teile der Pistole 10 einschließlich des Laufes II, des Handgriffes 12 und des Abzuges 20 bestehen aus Metall und sind beispielsweise durch einen leitenden Mantel geerdet, welcher die Spannungszuleitung 17 umgibt, ihr gegenüber jedoch isoliert ist. F i g. 1 zeigt weiterhin einen geerdeten Gegenstand in einer Lage zur Aufnahme des Zerstäubten von der Pistole 10.

Der Lauf ti der Pistole 10 enthält, wie in F i g. 2 dargestellt ist, eine Innere Buchse 22, eine Zwischenbuch.se 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, einer Druckluft-Ringdüse 26, endigt, die mit dem Inneren 27 der inneren Buchse 22 in Verbindung steht. Gegenüberliegende Fachen der Zwischenbuchse 23 und der äußeren Buchse 24 bestimmen auf entsprechende Weise einen sich in Längsrichtung erstreckenden ringförmigen Flüssigkeits- bzw. Farbdurchgang 28, der in einer ringförmigen Flüssigkeits- bzw. Farböffnung seiner Material-Ringdüse 29, endigt, welche mit dem Inneren 27 unmittelbar vor der Druckluft-Ringdüse 26 in Verbindung steht Die Luftleitung 25 und die Farbleitung 28 stehen innerhalb der Pistole mit der Luftleitung 13 bzw. mit 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 Fiim geformt und tritt As Innenkante eines solchen Films in das Innere 27 du rc·· die Material-Ringdüse 29 hindurch ein. Wenn sie auf diese Weise austritt, wirkt auf sie zwangsweise der ringförmige Luftstrom, der durch die Druckluft-Ringdüse 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 mit dem Ergebnis nach innen und nach vorn zur Pistole zu leiten, daß die Farbteilchen, welche durch Zerstäubung an der Material-Ringdüse 29 gebildet sind, nach vorn und gegen die Laufachse zum Austritt aus dem Lauf 11 durch 2ine Ausgabeöffnung 30 an dem vorderen Ende der Buchse 24 gerichtet werden.

Innerhalb der Buchse 22 ausreichend hinter der Druckluft- und der Material-Ringdüse befindet sich ein Stopfen 32 aus Isolierstoff, der eine Heine 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 von dem Stopfen 22 nach vorn bis in den Bereich der Material-RingcJüse 29, jedoch zweckmäßig nicht so weit nach vom¹, um zerstäubtes Überzugsmalerial aufzunehmen.

Falls es gewünscht v/ird, kann der Lauf 11 Mittel zum Formen der zerstäubten Farbe enthalten, die durch die Ausgabeöffnung 30 abgegeben wird. Ein solches Mittel kann, wie in F i g. 2 dargestellt ist, die Form eines Me-Uillringcs 35 annehmen, der eine kegelstumpfförmige nach vorn sich erweiternde innere Fläche 36 hat. Diametral gegenüberliegend befinden sich schräg angeordnete Leitungen 37 in dem Ring 35, weiche zur Fläche 36 offen sii.d und an ihren hinteren Enden mit einer Ringnut 38 in Verbindung stehen, die in der vorderen Fläche der äußeren Buchse 24 ausgebildet ist. Die Ringnut 38 steht ihrerseits mit einer oder mehreren Luftleitungen 39 in Verbindung, welche sich durch die Wand der a'i. ßcrcn Buchse 24 nach hinten erstrecken und die an ihren hinteren Enden durch entsprechende bzw. geeignete Stromregelmittel (nicht dargestellt) mit der Luftleitung 14 in Verbindung stehen. Luft, die aus den Leitungen 37 abgegeben wird, verwandelt das abgegebene zerstäubte Übcrr.ugsmaterial aus einem kreisförmigen Querschnitt zu einem flachen oder einem ovalen Querschnitt, wie es häufig beim Auftragen von Farbe auf einen Gegenstand erwünscht ist.

Die Lage des flachen obengenannten Strahles im Verhältnis zu dem Handgriff 12 kann dadurch gesteuert werden, daß der Rina 35 durch Drehiina um die Achse

des Laufes 11 eingestellt 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 einen Gewindehaltering 42 befestigt ist.

Wenn die Elektrode 33 mit der Spannungsquelle 18 verbunden ist, ist zwischen der Elektrode 33 und den Innenflächen der Metallbuchsen 22, 23 und 24 ein elektrostatisches Feld vorhanden. Da dieses Feld an der punktartigen Spitze der Elektrode 33 konzentriert ist, wird eine Zone hoher lonenkonzentration in der Achse des Laufes 11 und vor der Material-Ringdüse 29 erzeugt. Wenn die Farbe aus der Material-Ringdüse 29 austritt, wird sie von dem aus der Druckluft-Ringdüse 26 heraustretenden Luftstrom beaufschlagt und zerstäubt, und die zerstäubten Teilchen werden durch die Zone hoher lonenkonzentration vorgeschleudert und durch Ionenbombardement aufgeladen. Wenn die Pistole 10 gegen einen zu überziehenden geerdeten Gegenstand 21 gerichtet ist, befördert der durch die Ausgabeöffnung 30 abgegebene Luftstrom die zerstäubten Nebelteilchen bis zur Nähe des Gegenstandes 21, und die Aufladungen an den Teilchen bewirken, daß sie von dem Gegenstand 21 angezogen und auf ihm niedergeschlagen werden.

Die radiale Einwärtskomponente der Geschwindigkeit der aus der Druckluft-Ringdüse 26 austretenden Luft treibt anfangs die zerstäubten Farbteilchen gegen die Achse der Leitung 27 und die Ausgabeöffnung 30, wodurch ein doppelter Vorteil entsteht. Die Teilchen werden, während sie sich noch in einem Zustand relativ hoher Konzentration befinden, zwangläufig durch die Zone hoher lonenkonzentration an oder nahe der in der Mitte angeordneten Spitze der Elektrode 33 hindurchbewegt, wodurch eine wirksame Aufladung hervorgerufen wird. Zusätzlich arbeitet die anfängliche Einwärtsschräglage des Luftstromes der Tendenz der durch das Ionenbombardement aufgeladenen Teilchen entgegen, sich auf den Innenflächen der geerdeten Buchsen 22 23 und 24 und des Ringes 35 niederzuschlagen, wodurch das Niederschlagen 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 Material-Ringdüse 29 vorhanden ist, können die Teilchen die Neigung haben, eine unerwünschte Aufladung entgegengesetzt zu derjenigen aufzunehmen, welche sie später durch das lonenbonsbardement annehmen. Demgemäß ist es erwünscht, den Feldgradienten an und in unmittelbarer Nahe der Material-Ringdüse möglichst zu reduzieren. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die innen dargebotenen Flächen des Laufes 11 möglichst bündig bzw. fluchtend

ίο zueinander liegen, wodurch eine gegenseitige Abschirmung der Kanten dieser Flächen geschaffen und die Feldstärke und damit der unerwünschte Aufladungseffekt an den Innenflächen des aus der Material-Ringdüse 29 heraustretenden Farbfilmes reduziert wird.

Da die durch die Ausgabeöffnung 30 gebildete Zerstäuberleitung und der vordere Teil des Inneren 27 der Buchse 22 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben, der beispielsweise erheblich kleiner als etwa 2,5 cm ist. kann ein intensives die Teilchen aufladendes

»o Feld zwischen der Elektrode 33 und den leitenden Wandungen des Inneren 27 mit einer Spannung von nur wenigen kV erzeugt werden, die an die Elektrode 33 angelegt werden. Da das gesamte Äußere der Pistole 10 geerdet ist. ist die Gefahr von unerwünschten

^a5 elektrischen Aufladungen zwischen ihr und anderen geerdeten Gegenständen praktisch völlig beseitigt. Durch die Anordnung der Spitze der Elektrode 33 weit genug nach hinten gegenüber dem vorderen Ende der Pistole 10 wird die Gefahr der Aufladung bei Näherung an einen geerdeten Gegenstand praktisch vernachläs sigbar klein. Aus den obengenannten Gründen ist es erwünscht, die Elektrodenspitze ausreichend hinter dem vorderen Ende der Pistole anzuordnen, jedoch sollte eine Anordnung zu weit nach hinten vermieden

werden, da das zerstäubte Überzugsmaterial nach an fänglicher Konvergenz sich ausweitet, und eine unerwünschte Ausweitung des Zerstäubten, bevor es_ aus der Pistole 10 heraustritt, würde bewirken, daß Über zugsmaterial sich an der Innenseite der Pistolenflächen niederschlägt bzw. absetzt. Vorzugsweise sollte dei axiale Abstand zwischen der Elektrodenspitze und den Vorderende der Pistole wenigstens gleich dem Radiu« des Inneren 27 und zweckmäßig etwa gleich den Durchmesser sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. I 932 387

   Patentansprüche:

   L Als Handspritzpistole verwendbare Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen Überzugsmaterials, die einen Lauf mit an seinem Ende angeordneter, aus Metall bestehender und an Erde anliegender Ausgabeöffnung aufweist, innerhalb der sich eine Ringdüse für den Austritt des zu zerstäubenden Überzugsmaterials und eine zum Zerstäuben und Führen dieses Materials dienende in Austrittsrichtung schräg au? die Mittelachse der Austrittsöffnung zu gerichtete Ringdüse für Druckluft befindet, und eine unter Hochspannung Hegende Elektrode isoliert in der Austrittsöffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Austritts betrachtet, die Druckluft-Ringdüse (26) nahe vor der Material-Ringdüse (29) angeordnet ist und die Material-Ringdüse (29) eine Austrittsrichtung radial nach innen aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (33), in Richtung des Austritts betrachtet, in der Nähe der Stelle endet, an der die Druckluft und das Überzugsmaterial die Mittelachse der Austrittsoffnung (30) erreichen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft-Ringdüse (26) und die Material-Ringdüse (29) durch Teile mit zueinander fluchtet.d angeordneten Innenflächen gebildet sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der Elektrode (33) in einem Abstand hinter der aus Metall bestehenden und an Erde anliegenden Ausgabeöffnung (30) in einem Abstand angeordnet ist, der im wesentlichen gleich wenigstens dem Durchmesser der Ausgabeöffnung (30) ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf (11) an seinem vorderen Ende einen Metallring (35) mit kegelstumpfförmiger Innenfläche aufweist, die zur Ausgabeöffnung (30) koaxial angeordnet ist, daß der Ring um die Mittelachse der Austrittsoffnung (30) einstellbar ist und mit Durchgängen (37) für Luft zur Formung des Zerstäubten versehen ist, die zur Innenfläche des Metallringes (35) offen sind und mit einer Luftleitung (39) im Lauf (11) in Verbindung stehen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft-Ringdüse (26) und die Maierial-Ringdüse (29) durch eine innere Buchse (22), eine Zwischenbuchse (23) und durch eine äußere Buchse (24) gebildet sind, die gleichachsig ineinander verschachtelt sind, und daß gegenüberliegende Flächen der inneren Buchse (22) und der Zwischenbuchse (21) im Abstand voneinander angeordnet sind, zwecks Festlegung eines Luftdurchganges, der in der Druckluft-Ringdüse (26) endigt, und daß gegenüberliegende Flächen der Zwischenbuchse (23) und der äußeren Buchse (24) im Abstand zueinander angeordnet sind, zwecks Festlegung eines Durchgangs für das Überzügsmaterial, welcher in der Material-RingdUse (29) endigt.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine als Hondspritzpistole verwendbare Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen Überzugsmaterials,

   Die meisten elektrostatischen Zerstäubungs-Uberzugsanlagen erzeugen ein elektrostatisches Feld, das sich zu einem geerdeten zu überziehendui Gegenstand erstreckt und das Niederschlagen der aufgeladenen Zerstäubungsteilchen auf dem Gegenstand vornimmt.

   ίο Zu diesem Zweck ist es bekannt, eine Zerstäubungsvorrichtung zu verwenden, die das zu Zerstäubende auflädt, bevor es abgegeben wird, wobei man sich beim Auftragen bzw. Niederschlagen allein auf die elektrostatische Anziehungskraft des geerdeter. Gegenstandes für die aufgeladenen zerstäubten Teilchen verläßt. Eine solche Vorrichtung enthält im ali£=Tn?i.>en einen Zerstäuber, der einen zerstäubten Nebel von feinverteilten Teilchen durch ein elektrostatisches Feld zwischen einer lonisierelektrode und einer Gegenelektrode ab-

   ao geben kann. Die lonisierelektrode und die Gegenelektrode können nahe der Stelle angeordnet sein, an welcher die Zerstäubung stattfindet, und infolgedessen können sie verhältnismäßig nahe aneinander liegen, wodurch ein Feld ausreichender Stärke zum Aufladen

   as des Zerstäubten bei relativ niedrigen Spannungen erhalten werden kann. Weiterhin ist es möglich, als Gegenelektrode ein geerdetes Gehäuse zu verwenden, welches die aufgeladene ionisierende Elektrode umgibt, um dadurch die Elektrode vor der Berührung durch das Bedienungspersonal abzuschirmen oder gegen Annäherung an einen geerdeten Gegenstand zu schützen, wodurch die Möglichkeit gefährlicher Funkenbildung oder elektrischer Schocks weitgehend vermindert wird. Eine Vorrichtung, welche eine in einem geerdeten Gehause eingeschlossene lonisierelektrode verwendet, ist in der USA.-Patentschrift 2 30Γ 289 aufgezeigt.

   Aus der USA.-Patentschrift 2 302 289 ist eine afs Handspritzpistole verwendbare Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen

   Überzugsmaterials bekannt. Sie weist eine zentrisch im Lauf- und Düsenbereich isoliert gegenüber dem Lauf angeordnete, nadeiförmige Hochspannungselcktrode und einen an Erde liegenden, die Elektrode und den Lauf umgebenden leitenden Lauf auf, wobei sich ein elektrisches Feld zwischen der Hochspannungselektrode und der Austrittsoffnung des Laufes gebildet hat. Bei der bekannten Vorrichtung soll durch die durch die Leitungen zugeführte Druckluft einerseits und eine weitere Druckluftzufuhr durch die Leitung in den Lauf eine Führung des Sprühstrahles erzielt werden. Das Ende der Düse und der Lauf sind derart ausgebildet, daß der äußere, in erster Linie zur Austrittsoffnung des Laufes gerichtete Luftstrahl eine nach innen auf die Mittelachse der Austrittsoffnung zu gerichtete Komponente erfährt.

   Die bekannten Vorrichtungen der vorgekcnnzcichneten Art haben den Vorteil, daß sie nur verhältnismäßig niedrige Spannungen erfordern und eine ver· gleichsweise hohe Sicherheit schaffen, sie haben jedoch einen Nachteil, wenn sie zum Zerstäuben 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, Ladungen mit entgegengesetzter Polarität zu der des Zerstäubungsnebels haben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer