DE1932387C3 - Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen und Auftragen eines flüssigen Überzugsmaterials - Google Patents

Description

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als Handspriupistole verwendbaren 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 Ausinttsrichmng schräg auf die Mittelachse der Austrütsöffnung zu gerichtete Ringdüse für Druckluft befindet und eine unter Hochspannung liegende Elektrode isoliert in der Austrittsöffnung angeordnet ist, ein Ansammeln von zu versprühendem Üherzugsmaterial an geerdeten Teilen der Vorrichtung zu verhindern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht. daß. in Richtung des Ausinus betrachtet, die Druckluft -Ringdüse nahe vor der Material-Ringdüse angeordnet ist und die Material-Ringdüse eine Austrittsrichtung radial nach innen auf weis»

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gegenüber ao den bekannten Vorrichtungen vorteilhaft, insofern, als die Oberzugsmaieriaheilchen durch einen Bere.-h verhältnismäßig hoher lonenkonzentration hiiidurchgeführt werden, wodurch eine wirkungsvolle Aufladung der Überzugsmaterialteilchen hervorgerufen wird. Ein »5 weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf der Führung der durch Ionenbombardement elektrostatisch geladenen Teilchen durch den Luft strom 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 Beschreibung wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert

Fig.! ist eine weitgehend schematiche Darstellung, welche eine elektrostatische Farbzersmubungsanlage wiedergibt, welche eine Handspritzpistole enthält, und

F i g. 2 ist ein Teilaxialschnitt in vergrößertem Maßstab, welcher die Einzelheiten der Ausbildung am vorderen Ende des Laufs der Handspritzpistole wiedergibt.

Die in F i g. I dargestellte Anlage enthält eine von Hand gehaltene Handspritzpistole, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 benannt ist und welche einen Lauf 11 und einen Handgriff 12 aufweist. Leitungen '3 und 14 erstrecken sich von dem unteren Ende des Handgriffes 12 und verbinden die Pistole 10 mit einer Druckmittel- bzw. einer Druckluftquelle IS und einer Quelle Ib für zu zerstäubende Flüssigke.t bzw. Überzugsmatenal. F.me Spannuiigsleitung 17 fuhrt von einem Anschluß an einer Spannungsquelle 18 in den Handgriff 12 hinein, und der andere Anschluß ist. wie bei 19 angedeutet ist, geerdet Ein >n b/w. an der Pisu Ie 10 angeordneter Abzug 20 steuert die Zufuhr von Luft, von Uberzugsmateria! und Spannung in beliebiger zweckentsprechender Weise Äußere Te.le der Pist >lc 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 1 g. 1 .-eigt weiterhin einen geerdeten Gegenstand in einer Lage zur Aufnahme des /erstaun ten von der Pistole 10.

Der Lauf 11 der Pistole 10 enthält, wie in F i g. 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 Zwtschenbuchse 23 sind in radialer Richtung im

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60 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 oitn Inneren 27 der inneren Buchse 22 in Verbindung steht Gegenüberliegende Flächen der Zwischenbuchse 23 und der äußeren Buchse 24 bestimmen auf entsprechende Weise einei» 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-Rmgdüse 26 in Verbindung steht. Die Luftleitung 25 und die Farbieitung 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 Film geformt und tritt als Innenkante eines solchen Films in das Innere 27 durch 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 Zwischen buchse 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 Austntt aus dem Lauf 11 durch eine Ausgabeöffnung 30 an dem vorderen Ende der Buchse 24 gerichtet werden.

Innerhalb der Buchse 22 ausreichend hinter der Druckluft- und der Material Ringduse 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 erstreck! sich von dem Stopfen 32 nach vorn bis in den Bereich der Matt rial-Ringdüe 29, jedoch zweckmäßig nicht so weit nach vorn, um zerstäubtes Überzugsmaterial aufzunehmen.

Falls es gewünscht wird, kann der Lauf 11 Mittel zum Formen der zerstäubten Farbe enthalten, die durch die Ausgabeöffnung 30 abgegeben wird. Em solches Mittel kann, wie in F 1 g. 2 dargestellt ist, die Form eines Metallringes 35 annehmen, der ein«· kegelstumpfförmige nach vorn sich erweiternde innere Fläche 36 hat Diametral gegenüberliegend befinden s. h schräg angeordnete Leitungen J7 in dem Ring 35 welche zur Fläche 36 offen sind und an ihren hinteren Enden mn einer Ringnut 38 in Verbindung stehen, die in der voideren Fläche der äußeren Buchse 24 ausgebildet ist Die Ringnut 38 steht ihrerseits mit einer oder mehreren Luftleitungen 39 m Verbindung, welche sich durch die Wand der äußeren Buchse 24 nach hin'en 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 Überzugsmaienal 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 Ring 35 durch Drehung 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 Spannumgsquelle 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 Aus gabeöffnung 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 eii^ 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 spätier durch das lonenbom-S bardement annehmen. Demgemäß ist es erwünscht, den Feldgradienten an und in unmittelbarer Nähe 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.

»5 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

*> 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 Elekfode 33 weit genug nach hinten gegenüber dem vorderen Ende der Pistole 10 wird die Gefahr der Aufladung bei Näherung

3» an einen geerdeten Gegenstand praktisch vemachlässigbar 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 anfänglicher Konvergenz sich ausweitet, und eine unerwünschte Ausweitung des Zerstäubten, bevor es aus der Pistole 10 heraustritt würde bewirken, daß Überzugsmaterial sich an der Innenseite der Pis-tolenflächen

4» niederschlägt bzw. absetzt. Vorzugsweise sollte der axiale Abstand zwischen der Elektrodenspitze und dem Vorderende der Pistole wenigstens gleich dem Radius des Inneren 27 und zweckmäßig etwa gleich dem Durchmesser sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. 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 Oberzugsmaterials und eine zum Zerstäuben und Führen dieses Materials dienende in Austrittsrichtung schräg auf die Mittelachse der Austrittsöffnung zu gerichtete Ringdüse für Druckluft befindet, und eine unter Hochspannung liegende Elektrode isoliert in der Austritisöffnung 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 ao nach innen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (33), in Richtung des Austritts betrachtet, in der Nähe der Stelle endjt. an der die Druckluft und das Überzugsmaterial die »5 Mittelachse der Austrittsöffnung (30) erreichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft-Ringdüse (26) und die Material-Ringdüse (29) durch Teile mit zueinander fluchtend angeordneten Innenflächen gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem de^r Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß d<e 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 «Jem Durchmesser der Ausgabeöffnung (30) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf (H) 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 Austrittsöffnung (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 (II) in Verbindung stehen

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, dali die Druckluft-Rmgdüse (26) und die Material-Ringduse (29) durch eine innere Buchse (22), eine Zwischenbuihsc (23) und durch eine äußere Buchse (24) gebildet sind, die gleichachsig ineinander verschachtelt sind, und daß gegenüberliegende Flächen der inneren Buchse (22) und der Z.wischenbuchse (23) im Abstand voneinander angeordnet sind, zwecks Festlegung eines LuIt durchgängen, der in der Druckluft-Ringduse (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 Überzugsmaterial, welcher in der Material-Ringdüse (29) endigt.

65 Die Erfindung bezieht sich auf eine als Handspritzpistole verwendbare Vorrichtung zum elektrostatischen Verspiühen und Auftragen eines flüssigen Überzugsmaterials.

Die meisten elektrostatischen Zerstäubungs-Überzugsanlagen erzeugen ein elektrostatisches Feld, das sich zu einem geerdeten zu überziehenden Gegenstand erstreckt und das Niederschlagen der aufgeladenen Zerstäubungsteiichen auf dem Gegenstand vornimmt. 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 geerdeten Gegenstandes für die aufgeladenen zerstäubten Teilchen verläßt. Eine solche Vorrichtung enthält im allgemeinen einen Zerstäuber, der einen zerstäubten Nebel von feinverteiiten Teilchen durch ein elektrostatisches Feld zwischen einer lonisierelektrode und einer Gegenelektrode abgeben 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 des Zerstäubten bei relativ niedrigen Spannungen er halten werden kann. Weiterhin ist es möglich, als Ge genelekiroue ein geerdetes Gehäuse zu verwenden, welches die aufgeladene ionisierende Elektrode umgibt, um daduich 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 Gehäuse eingeschlossene lonisierelektrode verwendet, ist in der USA Patentschrift 2 302 289 aufgezeigt.

Aus der USA.-Patentschrift 2 302 289 ist eine als Handspritzpistole verwendbare Vorrichtung zum elek trostatischen Versprühen und Aufiragen eines flüssigen Überzugsmatenals bekannt. Sie weist eine zentrisch im Lauf und Düsenbereich isoliert gegenüber dem Lauf angeordnete, nadeiförmige Hochspannungselektrode 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 uml eint weitere Druckluftzufuhr durch d:e Leitung in den Lauf eine Führung des Spruhstrahles erzielt werden. Das Ende der Düse und der Lauf sind derart ausgebildet, daß der äußere, in erster Linie zur Austrittsöffnung des Laufes gerichtete Luftstrahl eine nach innen auf die Mittelachse der Austrittsoffnung zu gerichtete Komponente er fähr!.

Die bekannten Vorrichtungen der vorgekcnnzeichnetcn Art haben den Vorteil, daß sie nur verhältnismäßig niedrige Spannungen erfordern und eine vergleichsweise 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