DE19611369A1 - Rotationszerstäuber zum elektrostatisch unterstützten Beschichten von Gegenständen mit Farben bzw. Lacken - Google Patents

Description

Zum Lackieren bzw. Farbbeschichten von Gegenständen, insbe­ sondere von Fahrzeugkarosserien, werden häufig sogenannte Rotationszerstäuber eingesetzt, welche einen mit hoher Dreh­ zahl rotierenden metallischen Sprühkopf aufweisen, der übli­ cherweise glockenförmig gestaltet ist, und zwar zu seiner Rotationsachse rotationssymmetrisch und in Richtung auf den zu lackierenden Gegenstand offen; der zu zerstäubende Lack wird dem Innenraum des Sprühkopfes zugeführt und dann in Form feinster Tröpfchen von dem als Kante gestalteten freien Rand des Sprühkopfes abgeschleudert. Damit sich die Lackpartikel auf dem zu lackierenden Gegenstand niederschlagen, werden die Lackpartikel elektrisch aufgeladen und wird zwischen dem Rotationszerstäuber und dem zu lackierenden Gegenstand ein solches elektrisches Feld erzeugt, daß die geladenen Lack­ partikel zu dem zu beschichtenden Gegenstand gezogen werden.

Bei bekannten Rotationszerstäubern mit einer sogenannten Außenaufladung sind hierzu mehrere Hochspannungselektroden vorgesehen, welche in gleichen Winkelabständen voneinander um die Sprühkopf-Rotationsachse herum angeordnet sind, und zwar radial außerhalb des Sprühkopfes; die freien, dem zu lackie­ renden Gegenstand zugewandten Enden dieser Elektroden haben die Form von Spitzen, so daß sich nicht nur ein elektrisches Feld zwischen diesen Elektrodenspitzen und dem üblicherweise an Masse angelegten, zu lackierenden Gegenstand ausbildet, sondern die Luft in der Nachbarschaft der Elektrodenspitzen ionisiert wird, wenn man die Elektroden an ein hohes, übli­ cherweise negatives elektrisches Potential anlegt, z. B. an -50 bis -100 kV. Die vom Sprühkopf abgeschleuderten Lack­ partikel werden dann negativ aufgeladen, wenn sie aufgrund der Fliehkräfte, aber auch infolge der durch den mit hoher Drehzahl rotierenden Sprühkopf erzeugten Luftströmung durch den ionisierten Luftbereich hindurchfliegen - aufgrund der glockenförmigen Gestaltung des Sprühkopfs hat diese Luft­ strömung sowohl eine radiale als auch eine axiale Komponente.

Natürlich ist es auch möglich, die Hochspannungselektroden und den zu beschichtenden Gegenstand auf andere, unterschied­ liche Potentiale zu legen, für die Praxis am vorteilhaftesten ist es jedoch, wenn der zu beschichtende Gegenstand geerdet werden kann.

Bei modernen Hochrotationszerstäubern wird eine den Sprühkopf tragende Antriebswelle mittels einer Druckluftturbine mit außerordentlich hohen Drehzahlen (30.000-60.000 U/min) an­ getrieben; bei derart hohen Drehzahlen haben übliche Wälzkör­ perlager nicht die erforderliche Standzeit, weshalb in diesen bekannten Hochrotationszerstäubern die Sprühkopf-Antriebs­ welle mittels Luftlagern im Gehäuse des Rotationszerstäubers gelagert ist - ein solches Luftlager besitzt zwischen zwei konzentrischen und mit der Antriebswelle koaxialen zylindri­ schen Lagerflächen einen Luftspalt, in dem die Luft das eigentliche Lagermedium bildet.

Bei den geschilderten modernen Hochrotationszerstäubern ist zur Erzielung verfahrenstechnischer Vorteile die Sprühkopf- Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, und zwar vor allem zu dem Zweck, den zu verarbeitenden Lack bzw. die zu verar­ beitende Farbe dem Sprühkopf zentrisch zuzuführen, nämlich über einen in dieser Hohlwelle verlaufenden zentralen Längs­ kanal; außerdem hat die Weiterentwicklung dieser Hochrota­ tionszerstäuber in jüngster Zeit dazu geführt, daß der Innen­ durchmesser der die Sprühkopf-Antriebswelle bildenden Hohl­ welle und damit natürlich auch deren Außendurchmesser immer größer geworden ist, um noch andere Funktionen über das Innere der Hohlwelle bewirken zu können, ein Umstand, welcher Luftlager erst recht unabdingbar macht, weil mit größer wer­ dendem Außendurchmesser der Sprühkopf-Antriebswelle auch die in den Lagern zu beherrschende Umlaufgeschwindigkeit größer wird.

Die Erfinder haben nun festgestellt, daß diese modernen Hoch­ rotationszerstäuber mit Außenaufladung und einer mittels einer Druckluftturbine angetriebenen Sprühkopf-Antriebswelle das Risiko eines ungleichmäßigen Lackauftrags mit sich bringen und daß dies darauf zurückzuführen ist, daß der Sprühkopf der wegen der Preßluftturbine und den Luftlagern kontaktfreien Einheit Druckluftturbine-Antriebswelle-Sprüh­ kopf im Betrieb potentialmäßig "schwimmt", d. h. nicht auf einem zeitlich konstanten und schon gar nicht auf einem defi­ nierten elektrischen Potential liegt, was zur Erzeugung elek­ trisch ungleich geladener Lackpartikel führt, welche sich in­ folgedessen in dem oben beschriebenen elektrischen Feld auch ungleich verhalten.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, den mit Hilfe der geschilderten modernen Hochrotationszerstäuber erzeugten Lack- bzw. Farbauftrag zu verbessern.

Die Erfindung betrifft also einen Rotationszerstäuber zum elektrostatisch unterstützten Beschichten von Gegenständen mit Farben bzw. Lacken, mit einem mit hoher Drehzahl um eine Rotationsachse rotatorisch antreibbaren, elektrisch leitfähi­ gen, ungefähr glockenförmigen Sprühkopf zum Abschleudern von Farb- bzw. Lackpartikeln von einer zur Rotationsachse konzen­ trischen freien Kante des Sprühkopfs, einer mit der Rota­ tionsachse koaxialen, mittels einer Druckluftturbine antreib­ baren, elektrisch leitfähigen und mit dem Sprühkopf elek­ trisch leitend verbundenen Sprühkopf-Antriebswelle, welche in einem Gehäuse mittels Luftlagern und damit kontaktfrei dreh­ bar gelagert sowie zur Bildung eines Farbzufuhrkanals als Hohlwelle ausgebildet ist, und mit mehreren, um die Rota­ tionsachse herum gleichmäßig verteilt und radial außerhalb des Sprühkopfs angeordneten Hochspannungselektroden zur Er­ zeugung eines elektrischen Feldes zwischen deren den zu be­ schichtenden Gegenständen zugewandten Spitzen und diesen Ge­ genständen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe bei einem solchen Rota­ tionszerstäuber wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen so auszubilden, daß, um den Sprühkopf und damit auch seine Antriebswelle auf ein definiertes elektrisches Poten­ tial, insbesondere an Masse, zu legen, eine bezüglich des Gehäuses stationäre elektrische Kontaktvorrichtung vorgesehen ist, welche mindestens ein einerseits mit einer Potential­ quelle elektrisch leitend verbundenes Kontaktelement auf­ weist, das andererseits kontaktgebend gegen einen Bereich der Sprühkopf-Antriebswelle anliegt, dessen radialer Abstand von der Rotationsachse größer ist als der halbe Durchmesser des Längskanals der Antriebswelle an dieser Kontaktstelle, und daß das Kontaktelement von einem Kohlefaserbündel, einem an­ deren Element von mindestens gleich hoher Verschleißfestig­ keit und Kontaktfähigkeit oder von einer elektrisch leitfähi­ gen Flüssigkeit gebildet wird.

Da bei einem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber der Sprüh­ kopf auf einem zeitlich konstanten und definierten elektri­ schen Potential liegt sowie ein definiertes elektrisches Feld zwischen den Hochspannungselektroden und der Kante des Sprüh­ kopfes gebildet wird, bestehen bei einem solchen Rotations­ zerstäuber für alle vom Sprühkopf abgeschleuderten Lacktröpf­ chen die gleichen Aufladungsbedingungen, was zu einer Ver­ gleichmäßigung der Auftragung des Lacks bzw. der Farbe auf den zu beschichtenden Gegenstand führt. Wenn, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fall ist, der Sprühkopf über das Kontaktelement bzw. die Kontaktelemente an Masse ge­ legt wird, sind die vom Sprühkopf abgeschleuderten Lackparti­ kel zunächst ladungsfrei und erfahren eine Aufladung erst beim Durchfliegen der durch die Hochspannungselektroden ioni­ sierten Luft, so daß sie unter der Wirkung der Fliehkräfte und in der oben beschriebenen, durch den mit hoher Drehzahl rotierenden Sprühkopf erzeugten Luftströmung zumindest nahezu ungebremst in den Bereich des zwischen den Hochspannungselek­ troden und dem zu beschichtenden Gegenstand erzeugten elek­ trischen Feldes gelangen, was auch zu einer Erhöhung des Wir­ kungsgrades der Abscheidung der Lackpartikel auf dem zu be­ schichtenden Gegenstand führt. Schließlich hat sich gezeigt, daß es die Erfindung auch erlaubt, den Wirkungsgrad der Auf­ tragung des Lacks bzw. der Farbe auf dem zu beschichtenden Gegenstand noch weiter zu erhöhen: Die bekannten, durch die vorliegende Erfindung verbesserten Hochrotationszerstäuber arbeiten mit Betriebsströmen von höchstens ungefähr 200 µA; die Erfinder haben nun festgestellt, daß bei der üblichen Luftspaltbreite der Luftlager dieser bekannten Rotationszer­ stäuber bei den letzteren eine Erhöhung des Betriebsstromes zu Überschlägen zwischen Sprühkopf-Antriebswelle und dem die letztere umgebenden und üblicherweise elektrisch leitfähigen und geerdeten Gehäuse, vor allem aber auch zwischen den den Luftspalt zwischen sich einschließenden Lagerflächen der Luftlager führt, und derartige Funkenüberschläge haben nicht nur Erosionen an den genannten Elementen zur Folge, sondern die durch die Funkenüberschläge aus den Bauteilen herausge­ lösten Partikel führen auch zu einer Verschmutzung der Bau­ teile, so daß es nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit zum Blockieren der Sprühkopf-Antriebswelle kommt. Ein erfindungs­ gemäßer Rotationszerstäuber läßt nun viel höhere Betriebs­ ströme zu, da die Antriebswelle auf ein definiertes elektri­ sches Potential und insbesondere an Masse gelegt werden kann, so daß Funkenerosionsvorgänge nicht auftreten können, und es liegt auf der Hand, daß eine Erhöhung des Betriebsstromes auch zu einer Erhöhung des Lackauftrags pro Zeiteinheit führt.

Bei einem Rotationszerstäuber völlig anderer Art ist es zwar bekannt, die Sprühkopf-Antriebswelle mit einem Kontaktelement zu kontaktieren, jedoch läßt sich die von diesem Rotations­ zerstäuber her bekannte Art des Kontaktierens nicht auf Rota­ tionszerstäuber der durch die vorliegende Erfindung zu ver­ bessernden Bauart übertragen: Die US-PS 4 369 924 offenbart einen Rotationszerstäuber, bei dem ein glockenförmiger, metallischer Sprühkopf von einer in Luftlagern gelagerten metallischen Antriebswelle getragen wird; der zu zerstäubende Lack wird dem Sprühkopf exzentrisch zugeführt, die Sprühkopf- Antriebswelle weist keinen Längskanal auf, und ein hohes, negatives elektrisches Potential wird an die Antriebswelle und damit an den Sprühkopf angelegt, indem gegen die plane, vom Sprühkopf abgekehrte Stirnfläche der Antriebswelle ein im Zerstäubergehäuse stationär gehaltener, kreiszylindrischer und mit der Antriebswellenachse koaxialer Kohlekontakt ange­ legt wird, welcher mit einem Hochspannungsgenerator verbunden ist. Bei diesem bekannten Rotationszerstäuber liegen schon deshalb völlig andere Verhältnisse vor, weil es sich nicht um einen Zerstäuber mit Außenaufladung handelt und weil die Sprühkopf-Antriebswelle in ihrem Achszentrum kontaktiert werden kann, so daß die kontaktierte Wellenfläche mit weit geringerer Rotationsgeschwindigkeit umläuft als im Falle einer als Hohlwelle ausgebildeten Sprühkopf-Antriebswelle, wo ein wesentlich achsfernerer Wellenbereich kontaktiert werden muß - bei einem Rotationszerstäuber der durch die vorliegende Erfindung zu verbessernden Bauart würde ein Kontaktelement, wie es die US-PS 4 369 924 offenbart, schon nach kurzer Be­ triebszeit verschlissen sein.

Kohlefasern, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt werden, haben sich nun nicht nur als außerordentlich verschleißfest erwie­ sen, und zwar auch wegen ihrer hohen Elastizität (es hat sich gezeigt, daß im vorliegenden Einsatzfall ein Kontaktelement umso weniger verschleißt, je elastischer es ist), sondern faser- bzw. drahtförmige Kontaktelemente führen im vorliegen­ den Einsatzfall noch zu einem weiteren, besonders vorteilhaf­ ten Effekt: Es hat sich gezeigt, daß im vorliegenden Einsatz­ fall jedes die Sprühkopf-Antriebswelle flächig kontaktierende Kontaktelement zu einer unzulänglichen Kontaktierung der An­ triebswelle führt, und zwar vermutlich deshalb, weil aufgrund der hohen Drehzahl der Antriebswelle sich an deren Oberfläche eine Luft-Grenzschicht ausbildet, welche ein flächiges Kon­ taktelement von der Antriebswelle wegdrängt, von einem faser- oder drahtförmigen Kontaktelement jedoch durchdrungen wird, so daß es zu einer kontinuierlichen, guten Kontaktierung der Antriebswelle kommt.

Kontaktgebende Kohlefaserbürsten, welche aus in einem Bündel zusammengehaltenen Kohlefasern bestehen, haben sich als be­ sonders einfache, preiswerte und außerordentlich verschleiß­ feste Kontaktelemente erwiesen, und geeignete Kohlefasern werden von einer größeren Anzahl von Herstellern auf dem Markt angeboten, wenn auch meist zu völlig anderen Zwecken, nämlich überwiegend als mechanische Verstärkungselemente z. B. für im wesentlichen aus Kunststoffen bestehende Bau­ teile. Auf dem Markt verfügbare Kohlefasern haben eine gute elektrische Leitfähigkeit und haben sich als außerordentlich beständig gegen durch Reibung hervorgerufenen Verschleiß er­ wiesen, wenn die die Faserenden kontaktierende und sich bewe­ gende Fläche ungefähr quer zur Faserlängsrichtung orientiert ist.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß Kohlefaser­ bürsten zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen bekannt sind, z. B. bei Papierverarbeitungs-, Folienbeschichtungs- und Förderanlagen; hierbei handelt es sich aber nicht nur um einen völlig anderen Anwendungszweck, sondern in diesen Fäl­ len ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kohlefaser­ bürste und dem zu entladenden Teil um Größenordnungen kleiner als bei einem Rotationszerstäuber der hier in Rede stehenden Art, so daß schon nicht vorauszusehen war, daß bei der Ver­ wendung von Kohlefaserbürsten in einem solchen Rotationszer­ stäuber die Kontaktelemente eine hinreichende Standzeit be­ sitzen würden.

Wenn der Kontakt erfindungsgemäß mittels einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit hergestellt wird, liegt nicht nur ein praktisch verschleißfreies Kontaktelement vor, sondern es kann auch nicht zur Ausbildung der geschilderten Luft-Grenz­ schicht kommen. Bezüglich der konstruktiven Gestaltung einer Kontaktvorrichtung mit einer elektrisch leitfähigen Flüssig­ keit als Kontaktelement kann auf den bekannten Stand der Technik verwiesen werden, aus dem sich, wenn auch auf anderen technischen Gebieten, Kontaktvorrichtungen ergeben, bei denen mittels einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit ein Kontakt zu einem rotierenden Element hergestellt wird.

Vor allem dann, wenn das Kontaktelement parallel zur An­ triebswellenachse, d. h. axial orientiert ist, und wenn die Kontaktvorrichtung nur ein einziges Kontaktelement oder nur ganz wenige Kontaktelemente aufweist, kann die Konstruktion so gestaltet werden, daß das Kontaktelement gegen eine Stirn­ fläche der Sprühkopf-Antriebswelle anliegt, wobei es sich bei dieser Stirnfläche auch nur um eine quer zur Wellenachse ver­ laufende Fläche einer Stufe des Wellenkörpers handeln kann. Der Vorteil, welcher mit der Kontaktierung einer Stirnfläche der Antriebswelle verbunden ist, besteht darin, daß dann die Antriebswelle in unmittelbarer Nähe zum Längskanal der Sprüh­ kopf-Antriebswelle kontaktiert werden kann, d. h. in einem Bereich, in dem die Umfangsgeschwindigkeit deutlich geringer ist als am Außenumfang der Antriebswelle.

Bei anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rota­ tionszerstäubers liegt das Kontaktelement gegen einen Außen­ umfangsbereich der Sprühkopf-Antriebswelle an und ist insbe­ sondere ungefähr radial orientiert; derartige Ausführungs­ formen haben den Vorteil, daß die Kontaktvorrichtung mit einer größeren Anzahl von Kontaktelementen versehen werden kann, so daß diese mit geringerem Anpreßdruck gegen die Sprühkopf-Antriebswelle anliegen können als im Falle einer Kontaktvorrichtung mit nur einem Kontaktelement, ohne daß eine zuverlässige, kontinuierliche Kontaktierung der An­ triebswelle gefährdet wäre, und naturgemäß sinkt mit dem An­ preßdruck auch der Kontaktverschleiß.

Da bei Rotationszerstäubern der in Rede stehenden Art die Druckluftturbine üblicherweise nahe dem Sprühkopf angeordnet ist, empfehlen sich Ausführungsformen, bei denen das Kontakt­ element dem vom Sprühkopf abgewandten Ende der Antriebswelle benachbart angeordnet ist; dies bringt auch noch den Vorteil mit sich, daß im Zuge des Verschleißes der Kontaktelemente und Kontaktflächen erzeugte Partikel nicht zu einer Störung der Funktion der Druckluftturbine führen können.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rota­ tionszerstäubers weist die Kontaktvorrichtung einen die Rota­ tionsachse umfassenden und zu letzterer konzentrischen Kon­ taktelement-Träger auf, an dem die Kontaktelemente angebracht sind. Eine solche Konstruktion eröffnet die Möglichkeit, die Kontaktvorrichtung als leicht ausbaubare Baugruppe zu gestal­ ten, so daß ein Austausch eines Kontaktelements oder mehrerer Kontaktelemente leicht und einfach durchführbar ist. Auch kann eine solche Kontaktvorrichtung außerhalb des Rotations­ zerstäubers komplettiert, d. h. zusammengebaut, werden, so daß nicht mehrere Kontaktelemente innerhalb des Rotationszer­ stäubers einzeln angebracht werden müssen.

Bei solchen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Träger zweckmäßigerweise um ein metallisches Bauteil; dann ist nur ein einziger Anschluß oder Kontakt zum Träger erforderlich, während bei einem elektrisch nicht leitenden Träger jedes einzelne Kontaktelement separat angeschlossen werden müßte.

Hinsichtlich einer möglichst einfachen und infolgedessen bil­ ligen Herstellung der aus Träger und Kontaktelementen beste­ henden Baugruppe ist es von Vorteil, wenn der Träger mit Auf­ nahmebohrungen zum Anbringen jeweils eines Kontaktelements versehen ist. Werden die Kontaktelemente von Kohlefaser­ bündeln gebildet, geht man zweckmäßigerweise so vor, daß jedes Kohlefaserbündel als handhabbare Einheit gestaltet wird, indem es im Bereich seines von der Antriebswelle abge­ wandten Endes in einer Metallhülse gefaßt ist, die in eine der Aufnahmebohrungen des Trägers eingesetzt wird, und zwar vorzugsweise mit Klemmsitz, um so eine elektrisch gut lei­ tende Verbindung zwischen dem metallischen Träger und den Kohlefaserbündeln zu gewährleisten.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgen­ den Beschreibung einer besonders vorteilhaften Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Rotationszerstäuber, und zwar im wesent­ lichen im Längsschnitt, ohne daß letzterer bereits die erfindungsgemäße Kontaktvorrich­ tung darstellen würde;

Fig. 2 einige Baugruppen des Rotationszerstäubers, und zwar im wesentlichen die Drucklufttur­ bine, die Sprühkopf-Antriebswelle und einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kon­ taktvorrichtung, teilweise in einer Seitenan­ sicht und teilweise in einem axialen Schnitt;

Fig. 3 den kreisringförmigen Kontaktelemente-Träger der einen Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Kontaktvorrichtung in einer Stirnan­ sicht, und zwar in einer Ansicht auf die vom Sprühkopf abgewandte Stirnseite der Kontakt­ vorrichtung, wobei der Träger im Befesti­ gungsbereich eines der Kontaktelemente auf­ geschnitten wurde;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3, und

Fig. 5 dieselbe Stirnansicht der Kontaktvorrichtung wie in Fig. 3, jedoch nachdem die Kontaktvor­ richtung an dem die Druckluftturbine aufneh­ menden Gehäuse befestigt wurde.

Da der grundsätzliche Aufbau eines durch die vorliegende Er­ findung verbesserten Rotationszerstäubers von auf dem Markt befindlichen Geräten der Firma DÜRR GmbH her bekannt ist, wird im folgenden die Konstruktion des in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Rotationszerstäubers nur noch inso­ weit beschrieben werden, als dies für das Verständnis der Er­ findung erforderlich ist.

In Fig. 1 ist gestrichelt ein glockenförmiger Sprühkopf 10 dargestellt, welcher mit hoher Drehzahl um eine Rota­ tionsachse 12 angetrieben werden soll. Diesem Sprühkopf wird der zu zerstäubende Lack zentrisch zugeführt, und zwar mit­ tels einer Düse 13; der zugeführte Lack gelangt dann an die Innenwand des rotierenden Sprühkopfs 10, auf welcher der Lack dank der konischen Gestaltung des Sprühkopfs und dessen Rota­ tion bis zu einer Kante 14 des Sprühkopfs wandert, von der der Lack in Form feinster Tröpfchen abgeschleudert wird, und zwar gemäß Fig. 1 schräg nach außen und nach links - wegen der Fliehkräfte und der durch den rotierenden Sprühkopf er­ zeugten Luftströmung, welche auch eine gemäß Fig. 1 nach links gerichtete Strömungskomponente aufweist.

Mittels nicht dargestellter, sich jedoch aus dem Stand der Technik (z. B. der US-PS 4 369 924) ergebender Luftlager ist eine metallische, als Hohlwelle ausgebildete, mit dem metal­ lischen Sprühkopf 10 fest verbundene und zur Rotationsachse 12 koaxiale Antriebswelle 16 drehbar gelagert; sie wird von einer Druckluftturbine angetrieben, welche zusammen mit den erwähnten Luftlagern in einer Baugruppe 18 untergebracht ist und aus den erwähnten Gründen keiner weiteren Erläuterung be­ darf.

Die Baugruppe 18 ist auch in Fig. 2 dargestellt; sie besitzt ein in Fig. 2 teilweise im Schnitt gezeichnetes Gehäuse 20, an das sich nach hinten (gemäß Fig. 1 nach rechts) ein auch in Fig. 1 angedeutetes Steuerventil 22 mit einem metallischen Gehäuse 24 anschließt.

Die Sprühkopf-Antriebswelle 16 bildet dank ihrer Gestaltung als Hohlwelle einen axialen, zentrischen Farbzufuhrkanal 26, in den über eine Bohrung 28 des Steuerventilgehäuses 24 der zu zerstäubende Lack eingeleitet wird. Eine hintere (gemäß Fig. 2 rechte) Stirnfläche der Antriebswelle 16 wurde mit 30 bezeichnet, eine Umfangsfläche der Antriebswelle mit 32.

Um ein Außengehäuse 100 des Rotationszerstäubers herum sind mehrere, z. B. sechs, Hochspannungselektroden 102 angeordnet, für deren jede ein Elektrodenhalter 104 und ein in letzterem auswechselbar befestigter Isolierkörper 106 vorgesehen sind. Der letztere hat an seiner gemäß Fig. 1 linken Stirnseite eine Vertiefung 106a, in die eine Spitze 102a der Hochspan­ nungselektrode 102 hineinragt. Die Elektrode ist im Isolier­ körper 106 zentrisch befestigt, ihr gemäß Fig. 1 rechtes Ende ist in nicht näher zu beschreibender Weise mit einer nicht dargestellten, negativen Hochspannungspotentialquelle verbun­ den, und, wie die Fig. 1 erkennen läßt, ragt die Elektroden­ spitze 102a nicht über diejenige Ebene hinaus, welche durch den äußeren Rand der Vertiefung 106a des Isolierkörpers 106 definiert wird.

Die Elektrodenhalter 104 sind, wie bekannt, in gleichen Win­ kelabständen voneinander um die Rotationsachse 12 herum ange­ ordnet, ragen zusammen mit ihren Isolierkörpern 106 finger­ förmig schräg nach außen und links (gemäß Fig. 1) und sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Elektrodenspitzen 102a in einer zur Rotationsachse 12 senkrechten Ebene liegen, welche sich in axialem Abstand hinter dem Sprühkopf 10 befindet, d. h. gemäß Fig. 1 rechts vom Sprühkopf.

Zunächst soll nun eine erste, besonders bevorzugte Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung anhand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert werden.

Bei der hauptsächlich in den Fig. 3 bis 5 dargestellten und besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die als Ganzes mit 40 bezeichnete Kontaktvorrichtung aus einem im eingebauten Zustand zur Rotationsachse 12 konzentrischen, metallischen, kreisringförmigen Träger 42 sowie sechs, je­ weils als Ganzes mit 44 bezeichneten Kontaktelementen. Für jedes dieser Kontaktelemente wurde der Träger 42 mit einer radialen Aufnahmebohrung 46 versehen, und jedes Kontaktele­ ment 44 besteht aus einem Kohlefaserbündel 48, dessen ein­ zelne Kohlefasern durch eine Metallhülse 50 zu einem Bündel zusammengehalten werden, indem das Kohlefaserbündel 48 mit Preßsitz in die Metallhülse 50 eingreift. Diese bzw. die Auf­ nahmebohrung 46 ist wiederum so dimensioniert, daß die Metallhülse 50 mit Preßsitz in der Aufnahmebohrung 46 ange­ ordnet ist.

Vorzugsweise sind die Kontaktelemente 44 in gleich großen Winkelabständen voneinander am Träger 42 angeordnet.

Der letztere hat im Bereich seiner (im eingebauten Zustand) hinteren Stirnfläche 60, welche in Fig. 3 eine vordere Stirn­ fläche bildet, zwei ungefähr kreisabschnittsförmige Aussparun­ gen 62, die der Befestigung des Trägers 42 an der hinteren, gemäß Fig. 2 rechten Stirnseite des Gehäuses 20 mittels in Fig. 2 nicht dargestellter Schrauben dienen, deren Köpfe je­ weils zum Teil in einer der Aussparungen 62 zu liegen kommen.

Zwischen den beiden Befestigungsaussparungen 62 ist am Träger 42 noch eine dritte Aussparung, nämlich eine Kontaktaus­ sparung 70 vorgesehen, deren Funktion später noch erläutert werden wird.

Da in der Fig. 2 mehrere Varianten der Kontaktvorrichtung dargestellt werden sollten, läßt die Fig. 2 nur einen Bereich des Trägers 42 erkennen, in dem sich keines der Kontaktele­ mente 44 befindet.

Die Fig. 5 zeigt nun, wie die Kontaktvorrichtung 40 auf der Rückseite der Baugruppe 18 befestigt ist und den Umfang der Antriebswelle 16 kontaktiert. Insbesondere läßt die Fig. 5 zwei Befestigungsschrauben 76 erkennen, deren Schraubenköpfe 76a in jeweils eine der Befestigungsaussparungen 62 des Trä­ gers 42 eingreifen.

Um den Träger 42 der Kontaktvorrichtung 40 auf das gewünschte Potential zu legen, ist an der vorderen Stirnseite des Steuerventilgehäuses 24 eine Kontaktfeder 80 angeordnet, welche gegen die Kontaktfläche der Kontaktaussparung 70 des Trägers 42 anliegt.

Die Fig. 2 zeigt nun rechts eine andere Ausführungsform der Kontaktvorrichtung; diese Kontaktvorrichtung 40′ hat eine metallische Trägerplatte 42′, welche am Steuerventilgehäuse 24 mittels Schrauben befestigt und mit mehreren, nun axial ausgerichteten Kontaktelementen 44′ versehen ist, die gegen die hintere Stirnfläche 30 der Antriebswelle 16 anliegen. Jedes der Kontaktelemente 44′ soll in gleicher Weise ausge­ bildet und in der Trägerplatte 42 befestigt sein, wie dies vorstehend für die erste Ausführungsform beschrieben wurde.

Die Fig. 2 läßt schließlich noch eine dritte Ausführungsform erkennen, bei der Kontaktelemente 44′′ von dem metallischen Gehäuse 20 der Baugruppe 18 gehalten werden und einen weiter vorn liegenden Bereich der Antriebswelle 16 an einer Außenum­ fangsfläche 32 kontaktieren. Die Kontaktelemente 44′′ sollen gleichfalls so ausgebildet sein wie die Kontaktelemente 44 der ersten Ausführungsform; außerdem sollen sie in gleicher Weise am Gehäuse 20 befestigt sein wie die Kontaktelemente 44 am Träger 42.

Da der Sprühkopf 10 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kontakt­ vorrichtung z. B. auf Massepotential gelegt werden kann, und da der zu beschichtende Gegenstand vorzugsweise gleichfalls auf Massepotential liegt, bildet sich im Betrieb des erfin­ dungsgemäßen Rotationszerstäubers nicht nur ein definiertes elektrisches Feld zwischen den Elektrodenspitzen 102a und dem zu beschichtenden Gegenstand aus, sondern auch ein definier­ tes und zeitlich konstantes elektrisches Feld zwischen den Elektrodenspitzen 102a und der Kante 14 des Sprühkopfs 10.

Außerdem führen die Elektrodenspitzen 102a dazu, daß die Luft in Bereichen ionisiert wird, durch welche die vom Sprühkopf 10 bzw. seiner Kante 14 abgeschleuderten und zunächst elek­ trisch neutralen Lacktröpfchen hindurchfliegen und dabei elektrisch negativ aufgeladen werden, so daß sie anschließend entlang der Feldlinien des zwischen den Elektrodenspitzen 102a und dem zu beschichtenden Gegenstand herrschenden elek­ trischen Feldes zu diesem Gegenstand hingezogen werden.

Claims (15)

1. Rotationszerstäuber zum elektrostatisch unterstützten Beschichten von Gegenständen mit Farben bzw. Lacken, mit einem mit hoher Drehzahl um eine Rotationsachse rotato­ risch antreibbaren, elektrisch leitfähigen, ungefähr gleichförmigen Sprühkopf zum Abschleudern von Farb- bzw. Lackpartikeln von einer zur Rotationsachse konzentri­ schen freien Kante des Sprühkopfs, einer mit der Rota­ tionsachse koaxialen, mittels einer Druckluftturbine an­ treibbaren, elektrisch leitfähigen und mit dem Sprühkopf elektrisch leitend verbundenen Sprühkopf-Antriebswelle, welche in einem Gehäuse mittels Luftlagern und damit kontaktfrei drehbar gelagert sowie zur Aufnahme eines Farbzufuhrkanals als Hohlwelle ausgebildet ist, und mit mehreren um die Rotationsachse herum gleichmäßig ver­ teilt und radial außerhalb des Sprühkopfs angeordneten Hochspannungselektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen deren den zu beschichtenden Gegenständen zugewandten Spitzen und diesen Gegenständen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß, um den Sprühkopf (10) und damit auch seine Antriebswelle (16) auf ein definiertes elektri­ sches Potential, insbesondere an Masse, zu legen, eine bezüglich des Gehäuses 100 stationäre elektrische Kon­ taktvorrichtung (42, 44; 42′, 44′; 20, 44′′) vorgesehen ist, welche ein einerseits mit einer Potentialquelle elektrisch leitend verbundenes Kontaktelement (44; 44′; 44′′) aufweist, das andererseits kontaktgebend gegen einen Bereich der Sprühkopf-Antriebswelle (16) anliegt, dessen radialer Abstand von der Rotationsachse (12) größer ist als der halbe Innendurchmesser der Sprühkopf- Antriebswelle (16) in diesem Wellenbereich, und daß das Kontaktelement (44; 44′; 44′′) von einem Kohlefaserbündel (48), einem anderen Element von mindestens gleich hoher Verschleißfestigkeit oder von einer elektrisch leitfähi­ gen Flüssigkeit gebildet wird.

2. Rotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontaktelement (44′) gegen eine Stirn­ fläche (30) der Sprühkopf-Antriebswelle (16) anliegt.

3. Rotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontaktelement (44; 44′′) gegen einen Außenumfangsbereich der Sprühkopf-Antriebswelle (16) anliegt.

4. Rotationszerstäuber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kontaktelement (44; 44′) dem vom Sprühkopf (10) abgewandten Ende der Sprühkopf-Antriebs­ welle (16) benachbart angeordnet ist.

5. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktvorrichtung (40; 40′) um die Rotationsachse (12) herum mehrere Kontaktelemente (44; 44′) aufweist.

6. Rotationszerstäuber nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktvorrichtung (40; 40′) einen die Rotationsachse (12) umfassenden und zu letzterer konzen­ trischen Kontaktelement-Träger (42; 42′) aufweist, an dem die Kontaktelemente (44; 44′) angebracht sind.

7. Rotationszerstäuber nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktelemente (44; 44′) auswechsel­ bar am Träger (42; 42′) angebracht sind.

8. Rotationszerstäuber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (42; 42′; 20) ein metallisches Bauteil ist.

9. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (42; 42′) kreisringförmig gestaltet ist.

10. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (42; 42′) auswechselbar am Gehäuse (20; 24) angebracht ist.

11. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine gegen den Träger (42) anliegende Kontaktfeder (80).

12. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit Aufnahmebohrungen (46) zum Anbringen jeweils eines Kon­ taktelements (44) versehen ist.

13. Rotationszerstäuber nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kohlefaserbündel (48) im Bereich seines von der Antriebswelle (16) abgewandten Endes in einer Metallhülse (50) gefaßt und die letztere in eine der Aufnahmebohrungen (46) eingesetzt ist.

14. Rotationszerstäuber nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallhülse (50) mit Klemmsitz in der Aufnahmebohrung (46) befestigt ist.

15. Rotationszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ elemente (44; 44′′) in bezüglich der Rotationsachse (12) radialer Richtung ausgerichtet sind.