DE1953989A1

DE1953989A1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Lackieren

Info

Publication number: DE1953989A1
Application number: DE19691953989
Authority: DE
Inventors: Gourdine Meredith C; Porter Donald H; Collier Edward L; Harold Mccrae; Lewis Gerald P
Original assignee: Gourdine Systems Inc
Current assignee: Gourdine Systems Inc
Priority date: 1968-10-28
Filing date: 1969-10-27
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1245335A; DE1953989C3; FR2021672A1; SE361830B; NL6915251A; NL147651B; BR6913681D0; JPS4938693B1; US3613993A; DE1953989B2

Description

(Priorität: 28. Oktober 1968, U.S.A., Nr₀ 771,135)

Die Erfindung betrifft das elektrostatische Spritzlackieren, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Spritzlackieren, wobei atomisierte Artikel von Farbe oder einem sonstigen Beschichtungs· material aus einer Spritzpistole durch eine Korona-Entladungszone hoher Dichte auf den zu beschichtenden Gegenstand gerichtet werden.

Elektrostatische Spritzpistolen, die einen Strom von geladenen atomisierten Farbpartikeln abgeben, finden in der Farbindustrie weitverbreitete Anwendung. Derartige Pistolen umfassen gewöhnlich Mittel, die einen Farbstrom ato« misieren und in die Atmosphäre abgeben, in-dem entweder Druckluftstrahlen auf den Farbstrom auftreffen (Lufttyp)

009623/1249

DA-K490

oder die Farbe durch.eine feine öffnung unter einem hohen Druck in der Grössenordnung von 70 at ausgestossen wird (luftloser Typ). Normalerweise wird den einzelnen Parbpartikeln gleichzeitig mit oder unmittelbar nach ihrer Atomisierung eine elektrostatische Ladung mitgeteilt. Die Ladungsübertragung erfolgt typischerweise dadurch, dass die atomisierten Partikel mit einer auf hohem Potential liegenden Elektrode berührt oder durch eine quer zu dem Partikel~ strom verlaufende Koronar-Entladung hindurchgeführt werden. Gewöhnlich wird das zu lackierende Werkstück genau oder nahezu auf Erdpotential gehalten, sodass ein elektrisches Feld zwischen der Pistole und dem Werkstück die Anziehung der geladenen Partikel auf das Werkstück zu fördert.

Bei den bekanntesten Geräten liegt zwischen der Emitter- (Korona-) Elektrode und der Anziehungselektrode eine Gleichspannung im Bereich von 40 bis 100 K\T. Hochspannungen dieser Örössenordnung stellen für die Praxis mehrere ernste Probleme dar; beispielsweise kann zwischen der Emitter- und der Anziehungselektrode oder zwischen d®x Emitterelektrode und einer benachbarten leitenden Fläche Funkenüberschlag auf treten;^ Eine solche Funkenbildung kann Brände und Verletzungen, des Bedienungspersonals zur Folge haben. Äusserdem erfordern Hochspannungsgeräte die Verwendung von erheblicher Isolation und aufwendigen Widerständen, um sie elektrisch sicher zu machen,, Ferner sind schwere Leiter und grosse Leistungsaggregate erforderlich, um den Leistungsbedarf derartiger Systeme zu decken.

Hochspannungen sind jedoch bisher deshalb als wesentlich angesehen worden, weil bekannte Elektrisierapparate beim Betrieb mit niedrigen Spannungen keine ausreichende Ladungsübertragung auf die einzelnen Partikel .hervorbrach'

009823/1249

DA-K49O

ten, us die Ladungsdichte zu erzeugen, die zur Herstellung hochwertiger Lacküberzüge nötig ist. Ausserdem neigen die typischsten Apparate dazu, unhandlich, kompliziert und we« nig vielseitig au sein. Diese und andere nachteilige Eigenschaften bei Geräten nach dem Stand der Technik werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.

Erfindungsgemass wird eine elektrostatische Aufladung des Stroms von Beschichtungspartikeln bei niedrigen Betriebsspannungen erreicht. Eine Emitter- oder Korona-Elektrode wird stromabwärts von einer Anziehungeelektrode, bei der es sich um den Spritzpistolenkopf handeln kann, angeordnet, und zwischen der Emitter· und der Anziehungselektrode wird eine Koronaentladung mit einer wesentlichen, rückwärtsgerichteten Komponente aufgebaut.

Vorzugsweise umfasst die Emitterelektrode ein nadelaartiges Element, dessen Spitze auf oder nahe der Längsachse des Partikelstroas angeordnet ist. Bei derartiger Anordnung der Emitterelektrode hat sich herausgestellt, dass eine hohe/{Ladung auf die atomieierten Farbpartikel auch dann übertragen,.:wird, wenn die Entladungsspannung nur etwa 8 bis 12 KV beträgt. Bei rückwärts gerichteter Koronaentladung wird eine hohe Konzentration von atmosphärischen Ionen gebildet, die den Strom von atomieierten Farbpartikeln in einer der Partikelbewegung entgegengesetzten Richtung durchsetzen· Diese Beziehung zwischen dem ionisierenden Entladungsfeld und dem Farbpartikelstrom vergrössert die von den einzelnen atomisierten Partikeln aufnehmbare Oberflächenladung erheblich gegenüber dem Wert, der auftritt, wenn das elektrische Feld in erster Linie quer oder parallel zu dem Strom verläuft. Da sich die atomisierten Farbpartikel nicht senkrecht sondern in Längsrichtung durch den Ionenstrom bewegen müssen, wird

009823/1249

DA-K49Q

die effektive Verweileeit jedes Partikel» in den lonenstrom erhöht« Ausserdem nimmt man an, dass auch eine gewisse Verbesserung der Aufladung besteht, die der durch die Zusamnen stöesa zwischen Ionen und Partikeln erzeugten Reibung nuzuschreiben ist. Diesobeiden Faktoren, nlmlioh die mehr Reibung erzeugenden Zusammenstösse und die länger· ZaIt, die die Partikel dem ionisierten Bereich ausgesetzt sind, tendiert KU einer.Verstärkung der auf ein gegebenes Farbpartikel übertragenen Ladung.

die durch die Emitterelektrode in dem Partikelström verursachte Turbulenz so gering tfie möglich zu machen und 41« OÄkeaaralung von Farbpartikeln- auf der Elektrode zu verhttteni ^ann die Elektrode so montiert sein, dass sie stromaufwärts unter einem Winkel von 30 bis 60° bezüglich der Strömunge^iUtn^iBaidise in den Partikelstrom hineinragt. Sie kann auch lang* einem bestimmten Krümmungsradius gezogen sein, um die Bildung von Anhäufungen an dem Elffctxpdenechaft weiter zu reduzieren-.

Die von der Nadelspitze ausgehende elektrische Entladung kann an einer getrennten Anziehungeelektrode, den Luftleitflachen, der Spritzdüse oder einem sonstigen Teil des Spritzkopfes enden. Die Unterstrom-Begrenzung des geladenen Partikelstroms wird zur Entwicklung eines höheren Raumladungsfeldes bei Bedarf durch Verwendung eines dielektrischen SÖhrenelementes erreicht, das den geladenen Partikelfluss aufnimmt·

Zum besseren Verständnis dieser und weiterer Sigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung dient die nachstehende detaillierte Beschreibung von Ausführungen beispielen in Verbindung mit der Zeichnung· In dieser zeigen:

009823/1249

DA?K49O

Fig. IA eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines grundsätzlichen elektrostatischen Aufladungeapparates nach der Erfindung, wobei die elektrische Schaltung des Auf ladungsapparates schematisch dargestellt ist;

Fig. IB eine Stirnansicht des Aufladungsapparates nach Pig. IA;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Aufladungsapparates, der auf einer Spritspistole des Lufttyps montiert gezeigt ist;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Aufladungsapparates, der auf einer Spritapistole des luftlosen Typs montiert gezeigt

ist ' fe ~ '

Fig. 4^ Vjv eine teilweise geschnittene schematische Darstellung, in der die Aufbringung von Beechichtungspartikein auf Verkstückoberf lachen mittels des erfindun^jagenAssen Aufladungsapparates gezeigt ist«

Fig. IA und IB zeigen schematisch einen erfindungsgemassen elektrostatischen Aufladungsapparat, der an einer konventionellen Spritzpistole 10 des Lufttyps den Spritzkopf 12, die Spritzdüse 14 und die Luftleitflachen 16 umgebend montiert ist. Die Pistole dee Lufttyps ist nur zur Illustrierung gezeigt; der Aufladungeapparat ist ebensogut bei Pistolen des luftlosen Typs verwendbar«

Der Aufladungsapparat umfasst eine Hochspannungsguelle 18, eine Emitterelektrode 20 und eine Anziehungselektrode, die gemäss Fig. IA und IB den Spritzkopf 12 mit seinem Komponenten, der Spritzdüse 14 und den Luftleitflachen 16, um-

009823/1249

DA-K49O

fasst· Wie weiter unten ausführlicher beschrieben werden soll, hingt die spezielle Komponente, die als Endpunkt für die elektrische Entladung dient, von der Geometrie des Pistolenendee und seiner Anordnung beaHgliah der Emitterelektrode 20 ab. Da der Spritzkopf zum Teil oder vollständig als Anziehungselektrode dienen kann und es aus Sicherheitsgründen zweckmassig ist, die Anziehungselektrode auf Erdpotential zu halten, ist der Spritzkopf 12 durch einen geeigneten Leiter 21 geerdet.

Obwohl der Aufladungsapparat in der Zeichnung in Verbindung mit Spritzpistolen abgebildet ist, deren Spritzkopf e elektrisch leitend sind und daher als Anziehungselektroden dienen können, muss der Spritapistolenkopf natürlich nicht unbedingt aus Metall oder einem sonstigen leitenden Material bestehen. Vielmehr kann er beispielsweise auch aus dielektrischem Material bestehen und ein leitendes Element aufweisen^ das entweder in das Material eingebettet oder an dem Kopf sttontiert ist und als Anziehüngselektrode wirkt. Als Alternative kann die Anziehungeelstrode auch als getrennte%$löment von einem den Spritzkopf unigebenden Gehäuse getragßnt >lperaen. Mindestens ein Teil'dar Änziehungselektrode sollte unabhängig von ihrer Form in Rüc^ewftrisrichtung hinter der BÄitjtöreiektrode angeordnet sein, so dass ein Bestandteil der? mronaentladung der Strömungarich.tung der Parbpartifcel entgegangerichtöt ist. '

Die Spannungsquelle 18, die ebenfalls geerdet sein kann, lief art Spannungen im Bereich von 8 bis 12 KV. In die Leitung zwischen der Spannungsquelle 18 und der Emittorelektrode 20 ist vorzugsweise ein Strombegrenzungswiderstand 22 von geeigneter Grosse eingebaut, um die Möglichkeit einer Funkenbildung zu vermindern und die Schaltung bei der Betriebsspannung richtig su belasten.

009823/1249 ^ _

OBfQlNAL INSPECTED

DA-K49O

Mittels eines aus dielektrischen Material, etwa Nylon, bestehenden Gehäuses 24 ist die Emitterelektrode 20 in der richtigen Besiehung zu dem Spritzkopf 12 und den Luftleitflächen 16 montiert. Die Saittrelektrode 20 kann aus den spater dargelegten Gründen entweder gekrümmt oder gerade sein und hat die Form eines länglichen nadelartigen Drahtes. Vorzugsweise ist das Gehäuse 24 auf der Pistole 10 derart angeordnet, dass die Spitze 26 der Elektrode 20 in wesentlichen auf der Längsachse des von der Düse 14 austretenden atomisierten Farbstrahls liegt. Die Elektrodenspitze 26 ist in Strömungsrichtung von der Düse 14 und den Leitflachen 16 um einen bestimmten Abstand entfernt, der verändert werden kann, um sie auf den optimalen Punkt einzustellen, wie er sich aus der Grosse der angelegten. Spannung, der baulichen Geometrie der Spritzpistole und dem Jfifster des atoiui eiert ein' Farbpar tike 1 Stroms als erforderlieli ergibt.

Die Spitze 26 kann auf einer Höhe mit oder rückwaxτs hinter den Enden der Luftleitflachen angeordnet sein. Gewöhiiiiöix befindet sie sich jedoch stromabwärts vo% den Leitflächen 16 und der Düse 14. Bei Verwendung einer Pistole döET luft losen Typs befindet sich die Emitter spit ze in entsprechendem Abstand von der Düse 14 und dem Spritzkopf 12. '

Bei der in Fig. IA gezeigten Stellung der Spitse 26 wird bei Zuführen von Strom an die Emitterelektrode eine kontinuierliche Koronaentladung erzeugt, die einen Strom von atmosphärischen Ionen mit hoher Dichte in Rückwärts- und Aus« wärtsriohtung von der Umgebung der Emitterspitze 26 aus auf den Spritzkopf 12, die Dttse 14 und die Leitflächen 16 zu erzeugt. Bei schmalen Zwischenräumen zwischen der Spitse .26 und der Spritzdüse 14 kann die Koronaentladung hauptsächlich

009823/1249

ORIGINAL INSPECTSD

DA-K490

jswisehen.der Spitze und der Düse verlaufen« mindestens dann, wenn keine Farbe aus der Düse austritt· Unter normalen Betriebsbedingungen wird jedoch die von der Spitze zur Düse verlaufende Koronaentladung durch den Strom der atomieierten Farbpartikel gelöscht, sodass der hauptsächliche Weg, den der lonanetrota nimmt, von der Emitterspitze 26 zu den Leitflächen 16 führt. Bei Pistolen des luftlosen Typs verlauft der Xonenstrom normalerweise von der Smitterspitze zur Spritzdüse, wenn keine Farbe austritt, und von der Spitze sowohl zur Spritzdüse als auch zum Spritzkopf, wenn Farbe austritt·

Bei der in Fig. 2 gezeigten repräsentativen Ausführungsform umfasst der Entladungsapparat ein generell mit 30 bezeichnetes KonvertergorSt, das an eine herkömmliche nicht-elektrostatische Spritzpistole 32 angebaut wird, um diese in ein elektrostatisches Spritzlackiergerät zu verwandeln. Die Spritzpistole ist der in Verbindung mit Fig. IA und IB beschriebenen ähnlich und weist zusätzlich eine geriffelte Manschette 34 zur lösbaren Montage des Spritzkopfes 36 auf. Die herkömmlichen Luftleitflachen 38 haben ferner in ihren benachbarten Flächen einwärtsgerichtete öffnungen 40, durch die Luftströme so geschickt werden, dass sie auf die atomisierten Farbpartikel auftreffen· Die Luftströme verhindern, dass sich die dispergierten Farbpartikel auf den Leitflächen ablagern und dadurch die Spritzpistole verschmutzen; ausserdem formen sie den Farbpartikel st rom zu dem langen, eng elliptischen Muster, wie es für die meisten Spritzlackierarbeiten bevorzugt wird.

Das Konvertergerät 30 umfasst generell ein Gehäuse 42, einen kreisförmigen Montagering 44, ein Röhrenelement 46 (wobei alle diese Elemente aus geeignetem dielektrischen Material bestehen) sowie eine Emitterelektrode 48.

009823/12A9

DA-K49O

Über den uefang des Montageringe 44 sind öffnungen 52 verteilt, die zwischen den King und dem Gehäuse Entlüftungedurchfahrungen bilden. Das Konvertergerat 90 ist an der Pistole nittels einer oder mehrerer Befestigungsschrauben 54 angebracht', die in das Gehäuse 42 und den Ring 44 eingeschraubt sind und an der Manschette 34 angreifen.

Ein© öffnung 60 in dem Gehäuse 42 niamt einen Zuleitungsdraht 56 von der Spannungsquelle 18 (und dem Widerstand 22) auf, der nittels einer Befestigungssehraube 62 mit der Elektrode 48 verbunden ist. Der Elektrodenschaft 48a erstreckt sich dazu durch die Innenwand des Gehäuses 42 in die Öffnung 60,

Konzentrisch zur Achse des Färbstroras ist in dem Gehäuse 42 eine Gegenbohrung 64 mit wesentlich grösserem Durchmesser als der Spritzpistolenkopf 36 vorgesehen« Der Elektrodenschenkel oder «schaft 48a ist in unmittelbarer Nähe der Stelle, an der er in die Gegenbohrung 64 hineinragt, rechtwinklig abgebogen und verläuft in Stromungsrichtung und generell parallel au der Richtung des Partlkelflusses. An einer stromabwärts von den Leitflächen 36 gelegenen Stelle ist die Elektrode längs einem Krümmungsradius zurückgebogen und bildet den Schenkel 48b. Der zwischen den Schenkeln 48a und 48b bestehende Winkel liegt vorzugsweise im Bereich von 30° bis 60°, sodass die Elektrode etwa unter diesem Winkel in das Spritzstrommuster eintritt·

Der Krümmungsradius der Biegung 48c liegt vorzugsweise im Bereich von 0,15 bis 1 cm um eine unerwünschte Anhäufung oder Agglomeration von grossen Farbtropfen an der Emitterelektrode zu vermeiden. Dies ist insofern ein wichtiger Faktor bei Spritzlaakiersystemen, da die an

009823/12Ad

DA-K49O

-ID-

einer scharf gebogenen Elektrode agglomerierten Farbtropfen unter bestimmten Umstanden von dem Färbetroa wieder »itgerissen und auf dem Werkstück abgelagert werden und dadurch einen Lack schlechter Qualit&t ergeben. Ferner sollte der Durchmesser der Gegenbohrung 64 hinreichend gross sein, sodass der gekrümmte Abschnitt 48c von der Achse des Farbstroms gut entfernt ist. Dies reduziert nicht nur die in dem Farbpartikelstrom durch die Emitterelektrode erzeugte Turbulenz« sondern vermindert ausserdem die Möglichkeit, dass sich Farbtropfen an der Elektrode sammeln·

Die Spitze der Elektrode 48 ist vorzugsweise auf der Achse des Farbstrahls stromabwärts von der (nicht gezeigten) spritzdüse sowie der Enden der Leitflachen 38 angeordnet. Wie jedoch oben in Verbindung mit Fig« IA und IB festgestellt und in Fig. 4 gezeigt, kann die Elektrodenspitze tatsachlich auch auf gleicher Höhe oder stromaufwärts von den Unterstromenden der Leitflächen angeordnet sein· Der Abstand zwischen der Spitze und den Innenseiten der Leitflächen 38 variiert zwar bei kommerziellen Pistolen; man glaubt jedoch, dass der Abstand im Bereich von 0,6 bis 1,3 cm liegen muss, um eine Koronaentladung sowohl bei fehlender als auch während der Abgabe der atomieierten Farbe aufrecht zu erhalten. Ein derartiger Abstand ergibt beispielsweise ein Verhältnis zwischen Ladung und Masse der Partikel von 2 bis 8 Mikrocoulomb pro Gramm bei einer typischen Spannung von 10 KV; dieses Verhältnis hat sich beim Beschichten von Werkstücken mit einem Lack hoher Qualität als sehr wirksam erwiesen.

Das sich kelchartig nach nüssen erweiternde dielektrische Rdhrenelement 46 erstreckt sich in Strömungsrichtung von dem Gehäuse 42 konzentrisch zu der Achse- des atomistörten Partikelströme. Ausser dem Funkenschutz schirmt

009823/1249

DA-K49O

es den Spritspistolenkopf 36, die Leitflächen 38 und die Elektrode 48 gegen Ablagerungen von atosieierten Farbpartikeln ab, die dispergiert und auf die Pistole surtlak getrieben worden sind,

Das Röhrenelement 46 wirkt ferner als Führungskanal, der das Spritaetrommustef formt und den Strom der aufgeladenen Farbpartikel auf das Werkstück richtet· Der Führungseffekt des Röhrenelement β 46 resultiert aus dem Entstehen eines elektrischen Potentials an der Innenwand des Röhrenelemente, das durch die Ablagerung von aufgeladenen Partikeln an dieser Innenwand verursacht wird. Dieses Potential erzeugt ein elektrisches Feld, das der Bewegung der anderen gleichnamig geladenen Partikel aus dem Partikelstrom heraus auf das Röhrenelement zu entgegenwirkt, sodaes sich nach einer Zeitspanne ein Gleichgewicht einstellt, bei dem im wesentlichen sämtliche aufgeladenen Partikel das Röhrenelement passieren und gegen das Werkstück gerichtet werden. Infolgedessen wird die von den Partikeln mitgefUhrte Ladung verstärkt und unmittelbar stromabwärts von der Pistole eine stärkere Raumladung erzeugt, als sie ohne das Röhrenelement erreicht wird. Dies führt weiterhin dazu, dass beim Oberwinden des Raumladungsfeldes mehr kinetische Energie jedes Partikel s in potentielle Energie umgewandelt wird. Da die Wirksamkeit eines elektrostatischen Beschichtungesystems mit der Zunahme der von den Beschichtungspartikeln mitgeführten Ladung steigt, lässt sich die Wirksamkeit des Systeme durch Verwendung des Röhrenelements 46 erhöhen.

In Fig. 3 ist eine generell mit 70 bezeichnete zweite AusfUhrungsform der Befestigungseinheit in Verbindung mit einer Spritzpistole 72 des luftlosen Typs gezeigt, eine solche Spritzpistole keine Luftleitflächen hat, baut

009823/1249

DA-K49O

sioh dia Koronaentladung anfAnglich zwischen dmr Sjpits« der 74 ur.d der Spritzdüse 76 auf. Unter bestimmten

kaim der lonenstroa &uch von der £fc>itse

s*i ds*r &uaa*ret*n Ötirnfleahe de» SfeNrttekopfe· ?Q verlaufen. Dieser latsterir Weg wird normal erweis» rtur dann eingeschlagen,, -vom). Fax-bpasrtikel von der Spritzpistole abgegeben i#«rd®*w Pot Äbstersd d#r Slektrodenepits® von d»x Düse 76 ist «uf »$w& Γι^β bis« 1,3 cm «ingestöllt^ wcb«i die Spitze Yöraugeweiee auf oder nahe der Achse des Färbetroaö liegt« Das KBhmnelement βθ wirkt In ähnlicher Weiee wie das »ent 46 und ist in gleicher Weise rorfet^e.«*!sa mit sich kelchartig nach auseen öffnenden (sieht gessigt&n) stroaende versehen.

Bei dieser AusfÜhxiingefona ist die Emitterelektrode 74 als gerades nadelartiges Element gezeigt« Wann auch die gekrümmte Elektrode.bei einer Pistole des Lufttyps und die gerade Elektrode bei einer solchen des luftlosen Typs dargestellt worden ist, versteht es sich doch, dass diese Darstellungsweise nur zu Zwecken der Illustration gewählt wurde, un<f-dass die Elektroden bei Bed&xi auch ausgewechselt werden können« Obwohl die gerade Elektrode den atomieierten

Partikelstrom in stärkerem Masse stört als tue gekrümmte

■ V₁^- *■.■"■·

£lektrode>^baut sich eine Koronaentladung direkt zu dem Pistolanende hin auf, und es wird eine sehr wirksame Beschichtung der Werkstücke mit einer weitaus einfacheren Elektrodenanordnung £rjct el t, als es nach dem Stand der Technik gegenwärtig bekannt ist. Die gerade Elektrode ist jedoch insbe» sondere in solchen Anwendungsfällen Eweckmässig, bei denen das ffihtäii$lei»ent aus Platzgründen oder wegen sonstiger Sin-&QkuiTi^sn nicht verwendet werden kann Un^ die Gefahr be-

steht/ deiSs die gekrüsete Elektrode so nahe' an das Werkstück heranoebrialtt wird, dass ein Funkenfititrschlag. auftritt.

009823/1249

ORIGINAL INSPECTED

DA-K49O

1953983

Xn der schemati schon Dar et «1 lung naofc Fig« 4 ist eine konventionelle nicht elektrostatische Fistole geaelgt, an der ein elektrostatisches fConvertergeräi 90 montiert ist, um eo ein elektrostatisches Laekiarsy«tes£ sum Lackieren von in einer Kammer 92 befindlichen festen Werkstücken zu schaffen· Bei Zuführen von Strom an die Smitterelektrode und Abgabe von atomisierten Farbpartikelii aus der «Spritzdüse bewegt sich ein Strom von aufgeladenen atonai gierten Fsrbpartikeln durch dae Röhrenelement 94 und wird in di© dielektrische Kammer 92 eingesaugt, in der er ein RaumlsxMnggifeld erzeugt» Zum Zwecke der Erläuterung enthalt die Kammer 92 gefflftsB der Zeichnung ein festes Werkstück 9S beliebiger Form, das in der Kammer in geeigneter Weise unterstützt ist.

Beim Austreten der aufgeladenen Farbpariikel aus der Pistole in die Kaonsar 92 empfangt das Werkstück 96 über seine gesamte Oberflache einen gleieiuo&gsigesi tlbexmg, da das Raumladungefeld in dor Kammer bewirkt_f düse dis aufgeladenen Partikel ein Potential aufsuchen, das niedriger ist als das Raumladungspotential. Indem Teile'der Oberfläche eine höhere Ladung und dadurch ein höhere* Potential annehmen, vermindern sich die Anziehungskräfte %wisQh®n ami anderen aufgeladenen Partikeln und dem Werkstück'98» unter der Annahrae einer dlelektriaobnn die geladenen Partikel dazu tendieren, sich auf OberflÄohenabsohnitten mit niedrigerem Potential absulügexm· Natürlidti lasst sich die Pistole mwh. ohne die Kasmer 92 verwenden, um in einem offenen Raum befindliche Workstilök« &n lackieren; eil«rdings wird dabei die Geschwindigkeit vermindert, mit,der die Verketüokö beschichtet werden«

Aus dem vorstehenden ergibt sich* dass die Erfindung einen verbesserten und wait aus einfacheren elektroatat-

Q0$823/1249

DA-K49Q

tischen Benehichtungaapparat vermittelt* Wegen der Möglichkeit, dank des geringen Elektrodenabstand« mit niedrigem
Potential au arbeiten, erfordert der Apparat nicht die Verwendung το» umfangreichen Isolationen, schweren Leitungsdrähten,, groasen Snergieaggregaten und eo weiter und eignet eich:daher insbesondere dazu, konventionelle Hand-Spritapistolon umzubauen.

ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die beschriebenen Ausführungsforaen nur Beispiele sein sollen, und dass Modifikationen und Abänderungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung au verlassen« Wenn auch bei* spiels^eise d&x Aufladuxigsapparat inform eines Konverterger&tes zum Verwandeln von herköemliohen nicht elektrostatißprit.^pi stolen in elektrostatische Lackier syst erne be-

w&wden i&t, 00 lässt es midh doch bei einer Spritzlackier»Installation als intagriereiuier Bestandteil der
οά&τ dsr zugehörigen Auertlatung einbauen.,

Ansprüche

009823/1249

Claims

DA-K49O [ Belegexemplar

1 Darf nidit geändert werden - 15 -

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufladen von Fartikftlft eines Be&cthiohtungsmaterials, g e k e « κ κ # i ο Jh η e> t <$ereh eine Spritzpistole (10$32;72; «it einem elektri&öh leiter**«** Spritzkopf (12; 36; 78) cur Abgabe eines Partikeletroa&ii, eine Emitterelektrode (20; 48; 74), die stromabwärts tor dem Opritakopf und in Abstand von diesem angeordnet ist, sowie eine Einrichtung (18,21,12) zur Erzeugung einer Koronaentladung mit einer Komponente, die im wesentlichen rückwärts in dem Raum zwischen der Emitterelektrode und dem Spritzkopf angeordnet ist, sodass die Partikel die Koronaentladung in entgegengesetzter Richtung durchsetzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Emitterelektrode (20;48;74) ein längliches nadelartiges Element mit einer Spitze umfasst, die im wesentlichen auf der Längsachse des Partikelströme angeordnet ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (12;36) mindestens eine Luftleitfläche (16;38) umfasst, die einen Luftstrahl gegen den Partikelstrom richtet, und dass eich die Koronaentladung mindestens teilweise zwischen der Emitterelektrode (20;48) und der Luftleitfläche aufbaut.

009823/1249

DÄ-K49O

4* Vorrichtung nach einem der Anspruch« 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Spritzkopf (12;36;78) •ine Sprttedtlee {14-76) sur Abgabe der Sprit »partikel umfasst iind das» eich die Koronaentladung mindestens teilweise ewisehen der Emitterelektrode (20; 48; 74) und der Spritzdttse aufbaut.

S. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Emitterelektrode (20; 74) im wesentlichen über ihre gesamte Lange eine gerade Form hat und im wesentlichen quer zur Richtung des Partikelstrome angeordnet ist·

6· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g β -kennzeichnet durch derartige Anordnung der Emitterelektrode (48), dass sie in den Partikelfluss stromaufwärts unter einem Winkel von 90° bis 60° bezüglich der Längsachse dee Partikelstroms hineinragt und dadurch die Spitze der Emitterelektrode mindestens teilweise gegen den Spritskopf {36) gerichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft der Emitterelektrode (48) längs einem bestimmten Krümmungsradius umgebogen ist und auf den Spritskopf (36) zu nach hinten verläuft.

009823/1249

DA-K49O

3. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g a k · η η seiahnet , dace der Krümmungsradius in Bereich τοη 0,15 hie I cm liegt.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Eadtterelektrode (20;48;74) von der Spritzdüse (14j?6) einen Abstand im Bereich von 0,6 Ma 1,3 cm

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k β η π zeichnet, dass die Einrichtung sur Erzeugutig einer Koronaentladung über den Raum zwischen der Emitterelektrode <2O_;48;74) und dem Spritzkopf {lS;36j78J eine Hoohs3jpannungequ.el3l© (Id)₄ die die £iaitte?elektrode auf einem Potential im Barelch von 8 bis 12 KV hÄli, scvie einen Leiter (21) umfasst, der den Spritzkopf mit Erde verbindet,

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche X bis 12, g e kenneei ebnet durch einen dif&ektri sehen mechanischen Schirm (46;SO;§4) zxm. Schutz der EMf;tor©]«tetrode (48;74).

■ ■ > ■

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η seich A et, dass der dielektrische Keohstnisdba Schirm (46-80; 94) ein einseitig offenes längliche««„ in Längsrichtung angeordnetes Höh^enelement umfasst, das koaxial au dem PftrtiJcelitroa and diaven tiagebend montiert ist vxid vor. einem Punkt in der Hihe der Emitterelektrodenspitse zu einem be-

ORIGINAL INSPECTSD

009823/124«

DA-K49O

stjjoaten Punkt etroii&bwärta von der Elektroden spitze in Axialrichtung des Partikelstrome verlauft.

13, Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Unteretrottende des Röhrenelements (46;8O;94) eich kelchartig radial nach flüssen erweitert·

14· Vorrichtung für die elektrostatische Aufladung eines SprilhnebeXiB! zur Befestigung an einer nicht elektrostatischen SpritipXstole mit einem Spritzkopf zur Abgabe eines Partikel· Stroms, g sk annzeichnet durch ein 6eh&useele~ ment (24;43J aus dielektrischem Material, eine l&ngliche Emitterelektrode (20 j 43; 74) alt einer von den Gehäueeelement getragenem Spitz©, ein® Einrichtung (44,54) but einstellbaren Befestigung dieses Gali&useelementa an einer nicht elektrostaiieohim Pistole (1Q;32;7JU derart, dass die Emitteralöktrodenapitzö an einer Stelle »trcoeabwärts von dem Sprita^ kopf (12·$βί78) angeordnet ist, sowie eine Einrichtung zum Aufrechterhalt en ®insr ICoronaent ladung rückwärts von der ^itae der Gitterelektrode in einem von dem Partikelstrom besetatem ^Mum, wobei die Spritzpartikel die Koronaentladung

Richtung durchsetzen«

15 ί -Voirriiihtung nach Anspruch 14, djsdurch g e k e η η aeichnet, dass die Koronaentladung von der Emitterelektrode...(SO;48;74) an de« gpritakopf (12i36;78) endet ητΛ die Einrichtung sun Aufrechterhalten der Koronaentladung

009823/1249 ORf_GfNAL _msPECTm

DÄ-K49Q

* 19 -

rückwärts von der Emitter®l©ktrod@ftspitsä@ ©lsi© Heöhspsmnungs· quelle (18) sowie einen Leiter {21) umfasst_# ύ®ΐ am kopf befestigbar ist, um diesen alt einem au verbinden.

16» Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k a η η zeichnet, dass die Spannungscnielle ein Potential im Bereich von 8 bis 12 KV liefert.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet , dass der stromabwärts von dem Spritzkopf (12;36;78} liegende Punkt sich im wesent lichen auf der Längsachse des Partikelstrome befindet·

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterelektrode (48) ISLngs einem bestimmten Krümmungsradius gebogen ist und somit erste und zweite Schenkelabschnitte (4Sa,48b) bildet, von denen dar erste Abschnitt (48a) mit seinem frei en Ende an dem Gehäuse (42) befestigt ist und von da stromabwärts verläuft und der zweite Abschnitt (48b) alt einer im wesentlichen stromaufwärts gerichteten Richtungskoaponen te verläuft und an seinem freien Ende die Spitze aufweist, die dem Partikelfluss generell entgegengerichtet ist, wenn das Gehäuse an der Spritzpistole (32) befestigt ist.

009823/1249

DA-K490

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g β lc β η η · zeichnet, dass der erste Schenkelabschnitt (48a) der Emitterelektrode (48) generell parallel zur Längsachse des Partikel Stroms verläuft und der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkelabschnitt im Bereich von 30° bis 60° liegt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius im Bereich von 0,15 bis 1 cm liegt·

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch eine an dem Gehäuse (42) montierte Führungseinrichtung (46;80;94) zur Bestimmung eines Strömungenreges für die atomisierten Partikel stromabwärts von der Emitterelektrodenspitze (48).

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterelektrode (48) ein längliches Element (48b) umfasst, das mit der Längsachse des Partikelstrome einen Winkel zwischen etwa 30° und 60° einschliesst und eine Spitze aufweist, die sehr Rahe an dem Spritzkopf (36) angeordnet ist«

23. Vorrichtung zum Aufladen von Partikeln eines Beechichtungsmaterials, gekennzei chnet durch eine Spritzpistole (32) mit einem Spritzkopf (36) zur Abgabe eines Partikelstroms, eine längliche nadelartige Emitterelektrode

009823/1249

DA-K49O

(48) ait einer Spitze, die im wesentlichen auf der Längsachse des Partikel st roas und in Abstand von dem Spritzkopf angeordnet ist, wobei die Emitterelektrode ausserdea so angeordnet ist, dass sie unter einem Winkel von etwa 90° bis 60° bezüglich der Längsachse des Partikel ströme stromaufwärts in diesen hineinragt und dadurch die Spitze dsx Emitterelektrode mindestens teilweise gegen.den Spritzkopf gerichtet ist, sowie gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung einer Koronaentladung mit einer wesentlichen rückwärtigen Komponente in dem Raum zwischen der Emitterelektrode und dem Spritzkopf, wobei die Partikel die Koronaentladung in entgegengesetzter Sichtung durchsetzen.

24· Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch derartige Anordnung der Emitterelektrode (48), dass sie in den Partikelfluss stromaufwärts unter einem spitzen Winkel bezüglich der Längsachse des Partikelflusses hineinragt und dadurch die Spitze der Emitterelektrode mindestens teilweise gegen den Spritzkopf (36) gerichtet ist.

25. Verfahren zum elektrostatischen Lackieren eines (Segenstands, bei dem die Farbe beim Austritt aus einem Spritzkopf atomisiert und in einen Partikel-Spritzstrom in Anwesenheit einer hohen Konzentration τοη atmosphärischen Ionen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze einer Emitterelektrode auf der Längsachse des Partikel-Spritzstrome stromabwärts von dem Spritzkopf und in Abstand von

009823/1249

DA-K490

diesem, angeordnet wird und dass zwischen der Eoitterelektrodenepitze und dem Spritzkopf ein Potentialunterschied aufgebaut wird, der ausreicht, um eine Koronaentladung in Rflokwärterichtung über einen Abschnitt des Partikel-Spritzstroms zwxsahen der Elektrodenspitze und dem Spritzkopf aufrecht zu erhalten.

009823/1249