DE19542863A1

DE19542863A1 - Pulversprüheinrichtung

Info

Publication number: DE19542863A1
Application number: DE1995142863
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Boerner; Hans Christoph Dipl C Nienburg; Josef Wittmann; Helmut Prof Dr Ing Boehme
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pulversprüheinrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Pulversprüheinrichtung ist aus der DE 27 22 100 C2 bekannt. Die be kannte Einrichtung enthält wenigstens eine Kammer, in der eine der Materialströ mung entgegengesetzte Spitzenentladungselektrode und eine entgegengesetzt wie diese gepolte stumpfe Gegenelektrode stromauf im Abstand von der Spitzenentla dungselektrode angeordnet sind. Zur Verbesserung der Aufladung der Pulverteil chen ist eine Ausgestaltung mit mehreren hintereinandergeschalteten Kammern vor gesehen. Außerdem wird vorgeschlagen, die Kammer so zu gestalten, daß sich kontinuierlich Erweiterungen und Verengungen ergeben, die bewirken sollen, daß sich Materialteilchen unter Verwirbelung abbremsen und so intensiver dem Kraftfeld ausgesetzt werden. Schließlich wird vorgeschlagen, über den Umfang der wenig stens einen Kammer verteilt Öffnungen anzuordnen, über die Zusatzluft eingeleitet wird, die die mittlere Dichte des Gemisches aus Luft und Pulver verringern und die Aufladung verbessern.

Versuche haben gezeigt, daß die Maßnahmen nicht ausreichen, um eine Pulverbe schichtung mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad auf einem Werkstück zu bewir ken. Da die Elektroden direkt mit dem Pulver in Berührung sind, kommt es zu Pul verablagerungen auf den Elektroden, was eine deutlich schlechtere Aufladung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pulversprüheinrichtung anzu geben, die zu einer verbesserten Aufladung der Pulverteilchen und dadurch zu einer verbesserten Abscheiderate führen.

Diese Aufgabe wird bei einer Pulversprüheinrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Es wurde festgestellt, daß insbesondere eine Pulverablagegerung auf den Elektroden Ursache für eine unbefriedigende Pulverteilchenaufladung sein kann. Außerdem wurde festgestellt, daß die gesamte Kammer mit Korona ausgefüllt sein sollte und eine intensive Verwirbelung der Pulverteilchen im Bereich der Korona erfolgen soll te, um insgesamt einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. Diese Effekte werden durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erzielt, wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben. Eine Ausge staltung bezieht sich auf die Anordnung einer oder mehrerer Außenelektroden zur weiteren Verbesserung der Aufladung bzw. zur Feldsteuerung und damit zur Steige rung des Wirkungsgrades.

Eine andere Ausgestaltung bezieht sich auf eine variable Gestaltung des Abstandes zwischen Erdelektrode und Hochspannungselektroden, womit sich ein Optimum zwi schen guter Aufladung und störenden Effekten wie Rückionisation einstellen läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Pulversprüheinrichtung,

Fig. 2 einen abgewandelten Auslaßbereich der Pulversprüheinrichtung, und

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Pulversprüheinrichtung mit Einleitung ei nes Pulver/Luft-Gemisches entgegen der Sprührichtung.

Fig. 1 zeigt eine Pulversprüheinrichtung 10. Auf ein Trägerelement 6 der Pulver sprüheinrichtung 10 ist eine Verwirbelungskammer 1 aufgesetzt. Die Kammer 1 ist im Ausführungsbeispiel in bevorzugter Weise zylindrisch ausgeführt. Anstelle eines runden Querschnitts kann aber auch ein ellipsoider oder vieleckiger Querschnitt ge wählt werden. Wesentlich ist, daß der Querschnitt der Kammer größer ist als der Querschnitt einer Zuleitung 11 für Pulver und Luft PL. Die Pulver/Luft-Zuleitung 11 mündet quer zur Hauptachse 12 der Kammer 1 in die Kammer 1. Grundsätzlich kann das Pulver/Luft-Gemisch PL in Sprührichtung 13, entgegen der Sprührichtung 13 (Fig. 3) oder quer zur Sprührichtung 13 eingebracht werden. Die Sprührichtung 13 ist die Hauptachse 12 in Richtung eines Auslasses 3. Es hat sich gezeigt, daß eine Einleitung des Pulver/Luft-Gemisches quer zur Hauptachse 12 eine deutliche Ver besserung der Verwirbelung und eine verbesserte Aufladung bewirkt. Die in der Kammer entstehenden Turbulenzen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, daß jedes Pul verteilchen den Bereich mit einer hohen Ladungsdichte durchquert und aufgeladen wird. Durch intensive Verwirbelung wird gleichzeitig die Dispergierung der Pulver teilchen verbessert.

Die Aufladung des Pulvers erfolgt durch Korona, die an nadelförmigen Hochspan nungselektroden 7 erzeugt wird, die auf Hochspannungspotential liegen. Die Hoch spannung wird mit Hilfe einer Hochspannungskaskade 4 erzeugt, die Teil der Pul versprüheinrichtung 10 ist, und über eine elektrische Verbindung 22 an die Hoch spannungsnadeln geliefert.

Die Hochspannungselektroden 7 sind ringförmig im Bereich des Auslasses 3 ange ordnet und bilden zur Erdelektrode 5 eine intensive Korona aus. Durch die gewählte Anordnung der Hochspannungsnadeln sind alle Pulverteilchen gezwungen sich durch ein Gebiet mit hoher Feldstärke und Ladungsdichte zu bewegen. Die damit bewirkte interne Aufladung kann im Bedarfsfall zusätzlich mittels im Bereich des Auslasses 3 anordenbaren Zusatzelektroden 8 über Außenaufladung nach intensi viert werden. Ein äußerer Prallkörper 9 erzeugt eine mehr oder weniger breite rotati onssymmetrische Pulverwolke. Anstelle des Prallkörpers 9 kann auch eine spaltför mige Flachdüse 23 treten, die einen flachen Pulverstrahl erzeugt.

Eine solche alternative Gestaltung des Auslaßbereiches ist in Fig. 2 dargestellt. Die sonstige Gestaltung der Pulversprüheinrichtung stimmt mit derjenigen der Fig. 1 überein, die nachstehend weiter beschrieben wird.

Die nadelförmigen Hochspannungselektroden 7 sind ringförmig in einem Frontring 2 um den Umfang verteilt angeordnet. Der Auslaß 3 ist auf den Frontring 2 aufgesetzt. Es sollten vier bis acht Hochspannungselektroden bevorzugt sechs Elektroden an geordnet werden.

Im Bereich des Frontrings 2 und dort wiederum in der Nähe der Hochspannungse lektroden 7 wird quer zur Hauptachse 12 Hochspannungselektroden-Reinigungsluft RLH über eine Öffnung 14 eingeleitet. Sie vermindert eine Ablagerung von Pulver teilchen an den Elektroden 7. Eine besonders intensive Reinigung der Nadelelektro den 7 kann erreicht werden, wenn die Elektroden 7 jeweils in Röhrchen 15 einge setzt und dort mit Luft RLH umspült werden.

Die Kammer 1 ist aus einem Isoliermaterial, wie Kunststoff, Glas oder Keramik her gestellt. Gut geeignet ist eine Kammerlänge von 7 bis 15 cm, ein Durchmesser von 2 bis 4 cm und ein Abstand von 7 bis 14 cm zwischen den Hochspannungselektroden 7 und einer Erdelektrode 5. Vorteilhaft ist eine Gestaltung der Sprüheinrichtung 10, bei der der Abstand zwischen der Erdelektrode 5 und den Hochspannungselektro den 7 veränderbar ist, um ein Optimum hinsichtlich Aufladung und Rückionisation einstellbar zu machen.

Die Erdelektrode 5 ist rohrförmig ausgebildet und im Trägerelement 6 in Richtung der Hauptachse 12 zentriert angeordnet. Die rohrförmige Erdelektrode 5 hat vor zugsweise einen Durchmesser von 0,3 cm innen und 0,5 cm außen. An dem zum Kammerinneren gerichteten Ende der Erdelektrode 5 ist diese durch ein mit abge rundeten Kanten 17 versehenes Kopfteil 20 abgeschlossen. Die Erdelektrode 5 und insbesondere deren Kopfteil 20 ist mit einer Abdeckung 16 aus Isoliermaterial abge deckt, um elektrische Durchschläge zu vermeiden. Die isolierende Abdeckung 16 hat auf der Frontseite eine Abdeckungs-Öffnung 18 mit etwa 0,1 bis 0,5 cm Durch messer.

Durch die Erdelektrode 5 ist Erdelektroden-Reinigungsluft RLE geführt, die eine Pul verteilchen-Anlagerung an der Erdelektrode 5 vermeidet. Außerdem sorgt die Reini gungsluft RLE für eine zusätzliche Verwirbelung des Pulvers und es kann durch Än derung der Luftrate eine Einstellung oder Regelung des Pulver/Luft-Verhältnisses erfolgen.

Die rohrförmige Erdelektrode 5 weist in einem Bereich vor dem Kopfteil 20 Öffnun gen 19 auf, durch die die Reinigungsluft RLE aus dem Rohr heraus in einen Spalt 21 zwischen der Erdelektrode 5 und der Abdeckung 16 treten, den Kopfteil 20 umspü len und aus der Abdeckungsöffnung 18 in die Kammer 1 austreten kann.

Die zur Reinigung der Erdelektrode 5 bzw. Der Hochspannungselektroden 7 zuge führte Reinigungsluft RLE, RLH kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um nach dem Abstellen der Zufuhr des Pulver/Luft-Gemischs PL Pulverteilchen aus der Kammer 1 herauszublasen und eine Ablagerung der Pulverteilchen auf den Elektroden 5, 7 zu vermeiden.

Fig. 3 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Pulversprüheinrichtung, bei der - wie weiter oben bereits angesprochen - das Pulver/Luft-Gemisch PL über die Zuleitung 11 entgegen der Sprührichtung eingeleitet wird. Außerdem ist in Fig. 3 zusätzlich ein innerer Prallteller 24 dargestellt, der die Pulverteilchen näher an die Hochspan nungsnadeln 7 heranführt. Das Pulver tritt dann über Bohrungen 25 aus und trifft auf den äußeren Prallteller 9. Es versteht sich, daß die sonstigen, anhand von Fig. 1 beschriebenen Ausgestaltungen auch für die Ausführung gemäß Fig. 3 gelten.

Claims

1. Pulversprüheinrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung, wobei in einer Kammer (1) der Sprüheinrichtung (10) zur internen Pulveraufladung wenig stens eine Hochspannungselektrode (7) und eine Erdelektrode (5) vorhanden sind, und der Querschnitt der Kammer (1) größer ist als der Querschnitt einer Zuleitung (11) für ein Pulver/Luft-Gemisch (PL), dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zuleitung (11) quer zur Sprührichtung (13) oder entgegen der Sprührich tung (13) in die Kammer (1) mündet wodurch eine intensive Verwirbelung des Pulvers erreicht wird,
b) in einem Bereich (2) vor einem Auslaß (3) der Einrichtung (10) mehrere Hochspannungselektroden (7) ringförmig verteilt angeordnet sind, und
c) sowohl die Hochspannungselektroden (7) als auch die Erdelektrode (5) mit Reinigungsluft (RLE, RLH) anblasbar sind, um Pulverablagerungen auf den Elektroden zu vermeiden.

2. Pulversprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Abstand zwischen der Erdelektrode (5) und der Hochspannungselek troden (7) einstellbar ist.

3. Pulversprüheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zusatzelektrode (8) im Bereich des Auslasses (3) angeordnet ist, die eine zusätzliche externe Aufladung bzw. Feldsteuerung bewirkt.

4. Pulversprüheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auslasses (3) ein Prallkörper (9) oder eine Flachdüse (23) angeordnet ist

5. Pulversprüheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) aus isolierendem Material, wie Kunst stoff, Glas oder Keramik hergestellt ist.

6. Pulversprüheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Erdelektrode (5) rohrförmig gestaltet ist und Erdelek troden-Reinigungsluft (RLE) durch das Rohr geführt ist.

7. Pulversprüheinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdelektrode (5) mit einer elektrisch isolierenden Abdeckung (16) versehen ist, die eine kleine Öffnung (18) aufweist.

8. Pulversprüheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektroden (7) nadelförmig ausge führt und jeweils in Röhrchen (15) angeordnet sind, die von Hochspannungselektro den-Reinigungsluft (RLH) durchströmt sind.