DE20220926U1

DE20220926U1 - Unipolare Pulverbeschichtungssysteme mit Kombination aus einer Tribolade- und Koronapistole

Info

Publication number: DE20220926U1
Application number: DE20220926U
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2012-10-05

Abstract

Nachdem wir somit die Erfindung beschrieben haben, beanspruchen wir:

Description

Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-part der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 10/139,939, die am 7. Mai 2002 für unipolare Pulverbeschichtungssysteme mit verbesserter Tribolade- und Koronapistolen eingereicht wurde, welche eine Continuation-in-part einer anhängigen US Patent Anmeldung Nr. 09/901,162 mit Anmeldetag 9. Juli 2001 für unipolare Pulverbeschichtungssysteme mit verbesserter Tribolade und Koronapistolen ist, welche eine Continuation-in-part einer anhängigen US Patent Anmeldung Nr. 09/724,363 mit Anmeldetag vom 28. November 2000 für unipolare Pulverbeschichtungssysteme mit verbesserten Tribolade und Koronapistolen ist, deren gesamte Offenbarung vollständig durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Alle der vorstehenden Patentanmeldungen und die vorliegende Anmeldung nehmen auch die US-Provisional-Patentanmeldung Nr. 60/217,261 mit Anmeldetag vom 11. Juli 2000 für ein unipolares Pulverbeschichtungssystem mit einer verbesserten Triboladepistole, unipolarer Pistole und Verfahren zum Herstellen derselben in Anspruch, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die vorliegende Anmeldung nimmt auch die US-Provisional-Patentanmeldung Nr. 60/327,222 mit dem Anmeldetag vom 5. Oktober 2001 für eine Kombinationspulver-Sprühpistole in Anspruch, deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Pulverbeschichtungssysteme, welche Korona- und Triboladepulversprühpistolen verwenden, um eine elektrostatische Ladung auf einem Pulver zur Deposition bzw. Ablagerung auf einem Substrat aufzubringen.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt zwei grundlegende Arten von Pulversprühpistolen, die gemeinhin beim elektrostatischen Pulversprühbeschichten von Gegenständen benutzt werden. Die am häufigsten verwendete Art ist die Sprühpistole vom Koronatyp, die eine Hochspannungs-Ladungselektrode aufweist, welches eine Korona erzeugt, um das Pulver aufzuladen. Koronapistolen sind im Allgemeinen dazu ausgebildet, das Pulver negativ aufzuladen. Ein Hauptnachteil der Koronapistolen ist, daß sie die inneren Ecken von Teilen nicht gut beschichten, weil das starke elektrostatische Feld oder der von der Koronaelektrode erzeugte Faradaysche Käfigeffekt dies verhindern. Ein zweiter Nachteil von Koronapistolen ist, daß aufgrund der Formation von freien Ionen eine Rückionisation auftreten kann, was zu einer Nadelstich- oder Orangenschalen-Oberfläche des zu beschichtenden Teils führt. Ein weiterer Nachteil dieser Art von Pistole ist, dass die Systemkomponenten wie die Düse und der Diffusor sowie die Pulverzufuhrsystemkomponenten wie die Pumpe, der Trichter und andere Teile in Kontakt mit dem Pulverzufuhrsystem normalerweise aus Materialien wie Polyethylen oder Polytetrafluoroethylen (PTFE) hergestellt sind. Während diese Materialien den Vorteil einer Fusion bei geringem Aufprall haben, haben sie den Nachteil, das Pulver positiv aufzuladen, was den negativen Koronaladeprozeß beeinträchtigen kann, weil die endgültige oder maximale Ladung auf dem Pulver verringert wird. Ferner ist häufig eine größere Spannung erforderlich, um der positiven Aufladung des Systems entgegenzuwirken. Ferner kann diese positive Triboaufladung bzw. Tribocharging einen Zusammenbruch der Pulverbeförderungskomponenten verursachen, wie dem Schlauch, der die Pumpe mit der Sprühpistole verbindet.
Eine Pistole einer zweiten Art, die häufig verwendet werden, ist eine Triboladepistole, bei der das Pulver durch Reibungskontakt mit den inneren Oberflächen der Pistole aufgeladen wird. Ein Vorteil von triboelektrischen Pistolen ist, daß das Pulver Ecken von Teilen leicht berühren kann, die zu beschichten sind, weil die Pistole kein starkes elektrisches Feld wie eine Koronapistole erzeugt.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Die Erfindung stellt neue elektrostatische Pulverbeschichtungspistolen und Systemkomponenten bereit, in denen Pulver auf dieselbe Polarität wie eine Ladung im vorhinein aufgeladen wird, die von dessen Pulversprühpistole verwendet wird, um die verwendete Ladung zu vergrößern und die Transfereffizienz zu verbessern. Neue Pulverbeschichtungsverfahren werden ebenfalls beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gerät für Sprühpulverbeschichtungsmaterial beschrieben. Das Gerät hat einen Pulverflussweg, wobei der Pulverflussweg eine Ladeoberfläche zum triboelektrischen Aufladen eines Pulverbeschichtungsmaterials aufweist, welches mit der Ladeoberfläche in Kontakt kommt, und die Ladeoberfläche umfaßt ein negatives Triboladungsmaterial, welches aus Polyamidharzmischungen, faserverstärkten Polyamiden, aminoplastischen Harzen und Acetalpolymeren ausgewählt ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gerät für ein Sprühpulverbeschichtungsmaterial einen Pulverflussweg, wobei der Pulverflussweg eine Ladeoberfläche für triboelektrisch geladenes Pulverbeschichtungsmaterial aufweist, das mit der Ladeoberfläche in Kontakt kommt, und wobei eine oder mehrere Luftpassagen durch die Ladeoberfläche ausgebildet sind, wobei die Luftpassagen eine Fluidkommunikation bzw. einer Fluidverbindung mit einer Quelle von komprimierter Luft aufweist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gerät für Sprühpulverbeschichtungsmaterial beschrieben. Das Gerät hat einen Pulverflussweg, durch den das Pulverbeschichtungsmaterial fließt, wobei der Pulverflussweg eine erste Ladeoberfläche für triboelektrisch ladenden Pulverbeschichtungsmaterial aufweist, welches mit der ersten Ladeoberfläche in Kontakt kommt, die erste Ladeoberfläche umfasst ein triboladendes Material mit einer ersten Ladepolarität, das Gerät umfaßt ferner eine Komponente, durch die Pulverbeschichtungsmaterial auch fließt, die Komponente hat eine zweite Ladeoberfläche, die auch ein Triboladematerial mit der ersten Ladepolarität aufweist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Verwenden von Pulverbeschichtungsmaterialen auf Gegenständen beschrieben. Das System umfaßt ein Pulverzuführgerät zum Zuführen von Pulverbeschichtungsmaterial und ein Gerät zum Sprühen von Pulverbeschichtungsmaterial, welches von dem Zuführgerät empfangen worden ist. Das Sprühgerät hat eine Elektrode zum Laden des Pulverbeschichtungsmaterials auf eine erste Ladepolarität. Das Zuführgerät hat eine Komponente mit einer Ladeoberfläche für triboelektrisch ladendes Pulverbeschichtungsmaterial, welches mit einer Ladeoberfläche in Kontakt kommt, die Ladeoberfläche umfasst ein triboladendes Material mit einer ersten Ladepolarität.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Verwenden von Pulverbeschichtungsmaterial auf Gegenständen beschrieben. Das System umfasst zumindest ein Koronaladesprühgerät und zumindest ein Triboladesprühgerät. Das Koronaladesprühgerät hat eine Elektrode zum Aufladen des Pulverbeschichtungsmaterials auf eine erste Ladepolarität. Das Triboladesprühgerät hat einen Pulverflussweg, wobei der Pulverflussweg eine Ladeoberfläche für triboelektrisch geladenes Pulverbeschichtungsmaterial aufweist, welches mit der Ladeoberfläche in Kontakt kommt, das Pulverbeschichtungsmaterial wird auf die erste Polarität von der Ladeoberfläche des Triboladesprühgeräts aufgeladen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Triboladepulversprühgerät beschrieben. Das Gerät umfasst einen Körper mit einer inneren Bohrung, ein Tragerohr, welches innerhalb der inneren Bohrung lokalisiert ist, und eine offene Passage, die zwischen der inneren Bohrung und dem Tragerohr bereitgestellt ist, wobei zumindest eine Luftdüsenpassage durch das Tragerohr bereitgestellt ist. Die Luftdüsenpassage stellt eine Fluidkommunikation zwischen der offenen Passage und dem Inneren des Tragerohrs bereit. Das Tragerohr hat eine Ladeoberfläche für triboelektrisch ladendes Pulverbeschichtungsmaterial, welches mit der Ladeoberfläche in Kontakt kommt. Die offene Passage befindet sich in Fluidkommunikation mit einer Quelle von komprimierter Luft, wobei komprimierte Luft von der offenen Passage durch die Luftdüsenpassage in das Innere des Tragerohrs fließt, ohne den Fluss von Pulverbeschichtungsmaterial durch das Tragerohr zu beeinflussen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Aufbringen von Pulverbeschichtungsmaterial auf Gegenstände beschrieben. Das System umfasst ein Pulverzuführgerät zum Zuführen von Pulverbeschichtungsmaterial und ein Gerät zum Sprühen von Pulverbeschichtungsmaterial, welches von dem Zuführgerät empfangen wird. Das Zuführgerät umfasst eine Komponente mit einer Ladeoberfläche für triboelektrisch ladendes Pulverbeschichtungsmaterial, das mit der Ladeoberfläche in Kontakt kommt. Die Komponentenladeoberfläche umfasst ein negativ triboladendes Material, welches aus Polyamidharzmischungen, faserverstärkten Polyamiden, aminoplastischen Harzen und Acetalpolymeren ausgewählt ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine triboelektrische Pulverbeschichtungspistole eine Komponente, die eine triboelektrische Ladeoberfläche aufweist, wobei die Komponente in die Pistole an zumindest zwei unterschiedlichen Positionsorientierungen eingebaut werden kann. Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine triboelektrische Pulverbeschichtungspistole mit einer triboelektrischen Ladeoberfläche und einer Luftdüse bereit, die die Ladeoberfläche beaufschlagt, und umfasst ferner ein Grundelement, welches stromaufwärts von der Ladeoberfläche positioniert ist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Sprühmuster von elektrostatischen Sprühpistolen ausgebildet, um Pulver überall in der Pulverwolke oder dem Spray zu verlangsamen und gleichmäßig zu verteilen, welches von der Sprühpistolendüse ausgestoßen wird. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Düse mit zwei oder mehr Primäröffnungen oder Schlitzen bereitgestellt, die darin ausgebildet sind, welche derart angewinkelt sind, dass sie entsprechende Anteile des Pulvers aufeinander lenken. Die auffallenden Pulversprühanteile verlangsamen den Pulverspray und verursachen einen Ballon- oder Aufweitungseffekt, um das primäre Sprühmuster aufzuweiten. Die Düsenschlitze sind dazu angeordnet, die Wahrscheinlichkeit zu verringern oder zu minimieren, dass Pulverpartikel durch die Düse und einen Schlitz passieren, ohne eine Oberfläche der Düse zu berühren. Die Düsenschlitze erzeugen auch einen Rückdruckeffekt, der die zufälligen Pulverpartikelkollisionen miteinander und mit Düsenoberflächen erhöht, um die Triboaufladung des Pulvers zu verbessern.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Sprühmuster durch Anpassung von Flusseigenschaften in der Nähe der äußeren Peripherie oder Einhüllenden des primären Sprühmusters ausgeformt. Im Ausführungsbeispiel umfasst eine Sprühdüse eine oder mehrere sekundäre Öffnungen, die als Entlüftungen zum Reduzieren des Druckaufbaus innerhalb der Düse fungieren und einen Luftstrom und einen Pulverstrom in der Nähe der äußeren Peripherie der Pulverwolke oder des Sprühmusters bereitstellen, welches von den primären Düsenschlitzen erzeugt wird. Der zusätzliche Fluss in der Nähe der Peripherie des primären Sprühmusters fügt mehr Pulverpartikel der peripheren Region des Sprühmusters hinzu, wodurch die Gleichförmigkeit der Pulververteilung in dem resultierenden Sprühmuster erhöht wird. Die Lüftungen können in Kombination mit angewinkelten Düsenschlitzen oder mit herkömmlichen Düsenmündungsausgestaltungen verwendet werden.
Ferner kann die Pulversprühmusterausformung und Gleichförmigkeit sowie die Geschwindigkeitsreduktion und Vorwärtsrichtung durch die Verwendung eines oder mehrerer Deflektoren verbessert werden. Der Deflektor kann aus einem Triboladungsmaterial hergestellt sein.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein zirkulares Sprühmuster mit einer Sprühdüse erzeugt, die vorzugsweise aber nicht nur notwendigerweise eine einheitliche Struktur aufweist. In einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Sprühdüse einen konischen Schlitz, der von einem konisch geformten Deflektor bereitgestellt wird, der an einem Ende der Düse von einer Anzahl von Rippen ganzheitlich getragen wird. Die Größe des Sprühmusters kann zum Teil durch die Größe, Form und den Winkel des konischen Schlitzes bestimmt werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Sprühdüse bereitgestellt, die ein Material oder eine Oberfläche aufweist, die einen Triboladeeffekt auf Pulverpartikeln erzeugt, die durch die Düse ausgestoßen werden. Unterschiedliche Öffnungen und Schlitze können verwendet werden, um den Triboladungseffekt zu verbessern. In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Sprühpistolenoperator gemeinsam mit der geerdeten Rückkopplung einer Triboladungssprühpistole geerdet. In einem Ausführungsbeispiel wird dies von einem geerdeten Pistolengriff bewirkt, der mit der Rückkopplung oder dem geerdeten Entladungsweg für die Sprühpistole gekoppelt ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung zieht ein modulares Triboladungspistolendesign in Betracht, welches Pistolenlängenmodifikationen nach Bedarf zulässt, einschließlich fliegender Pistolenlängenänderungen".
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Koronaladungs- und Triboladungstechnologien in einem einzelnen Pulversprühgerät miteinander kombiniert, um synergetische Vorteile aus jeder Technologie zu erzielen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Rotationsatomisierungssprühpistole einen Triboladungsabschnitt und eine innere oder externe Elektrode zur Koronaladung. Triboladung kann entweder positive oder negative Polarität aufweisen, wobei die Koronaladung dieselbe Polarität wie die Triboladungspolarität aufweist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Pulversprühgerät in Betracht gezogen, welches einen Triboladungsabschnitt und einen Koronaladungsabschnitt aufweist, und eine pistolenbefestigte Schalteranordnung, durch die ein Ladungsmodus ausgewählt oder geändert werden kann. In einem Ausführungsbeispiel umfassen die Ladungsmodi eine Triboladung mit Koronaladung und eine Triboladung ohne Koronaladung. Ein dritter Ladungsmodus kann beispielsweise Triboladen mit ausgerichteter Luft sein. In einem bestimmten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Schalteranordnung mit einer Sprühpistolenabzug-Steuervorrichtung angesteuert.
Die unterschiedlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung können einzeln oder in einer Anzahl unterschiedlicher Kombinationen und Subkombinationen für eine Sprühpistole eingesetzt werden.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Beschreibung der Figuren
1 ist eine Querschnittsansicht einer Triboladepistole bzw. einer Triboladungspistole, die die neuen unkonventionellen Materialien der Erfindung enthält.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Triboladungspistole der vorliegenden Erfindung mit neuem kurzem Lauf.
3A bis 3D zeigen einen Abschnitt des Einsetzens der Pistole von 2, in dem die Luftdüsen in unterschiedlichen entgegengesetzten Konfigurationen angeordnet sind.
4A zeigt eine Querschnittsansicht des Einsatzes der Triboladungspistole mit kurzem Lauf von 2, von vorne betrachtet, bei der die Luftdüsen nicht vertikal voneinander versetzt sind.
4B bis 4E zeigen Querschnittsansichten des Einsatzes der Triboladungspistole mit kurzem Lauf von 2 von vorne betrachtet, bei der die Luftdüsen vertikal in einem senkrechten Abstand H voneinander versetzt sind.
5A und 5B zeigen jeweils eine Querschnittsansicht des Einsatzes der Triboladungspistole mit kurzem Lauf von 2 von vorne betrachtet, wobei ein erster Satz Luftdüsen wie in 5A gezeigt nicht rotationsmäßig von einem zweiten Satz von stromabwärtigen Luftdüsen wie in 5B gezeigt versetzt sind.
5E bis 5F zeigen jeweils eine Querschnittsansicht des Einsatzes der Triboladungspistole mit kurzem Lauf von 2 von vorne betrachtet, bei der ein erster Satz Luftdüsen wie in 5C und 5E gezeigt von einem zweiten Satz stromabwärtiger Luftdüsen wie in 5D und 5F jeweils gezeigt jeweils rotationsmäßig versetzt sind.
5G und 5H zeigen jeweils eine Querschnittsansicht des Einsatzes der Triboladungspistole mit kurzem Lauf von 2 von vorne betrachtet, bei der ein erster Satz Luftdüsen wie in 5G gezeigt von einerm einzelnen stromabwärtigen Luftdüse wie in 5H gezeigt nicht rotationsmäßig versetzt ist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Koronapistole, die die neuen unkonventionellen Materialien der Erfindung enthält.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Flachsprühdüse, die die neuen unkonventionellen Materialien und eine oder mehrere Luftdüsen der Erfindung enthält.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Pulverpumpe eines Pulverbeschichtungssystems, welches die neuen unkonventionellen Materialien der Erfindung enthält.
9 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines Pulverbeschichtungssystems, welches eine Korona- und Triboladungspistole aufweist, die das Pulver auf dieselbe Polarität aufladen.
10 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Triboladungspistole der vorliegenden Erfindung, die Luftdüsen enthält.
10A ist eine Querschnittsansicht der in 10 gezeigten Pistole in Richtung 10A–10A.
11 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels einer Triboladungspistole der vorliegenden Erfindung, welches in einem helikalen Muster angeordnete Luftdüsen enthält.
11A ist eine Schnittansicht der in 11 gezeigten Pistole in der Richtung 11A–11A.
12 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Triboladungspistole, das Luftdüsen verwendet.
13 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Version der Pistole in 12 mit einem Abschnitt mit Luftdüsen und einem Triboladungs-Postladungsabschnitt.
14 ist eine weitere Querschnittsansicht einer modifizierten Version der Pistole in 12, bei der es einen Vorladeabschnitt mit Luftdüsen gibt, der von einem Triboladungsabschnitt gefolgt wird.
15 und 16 sind Querschnittsansichten von zwei Ausführungsbeispielen einer Inside-out-Pistole in Übereinstimmung mit der Erfindung.
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer luftstrominduzierten Ladungspistole in einer herkömmlichen manuellen Sprühpistolenkonfiguration.
18A – D zeigen zusätzliche Ausführungsbeispiele der Pistolenart von 17, die unterschiedliche Ausbaulängen verwendet.
19 zeigt eine Inside-out-Pistole in einer manuellen Pistolenkonfiguration.
20 zeigt eine Sprühpistole, die eine Inside-out-Konfiguration mit einer Outside-in-Konfiguration enthält.
21 bis 24 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
25 bis 27 sind jeweils ein Längsschnitt, ein Aufriss und eine Frontansicht einer Sprühdüse mit angewinkelten Schlitzen.
28 ist eine perspektivische Ansicht der Sprühdüse von 25 bis 27.
29 bis 31 sind jeweils ein Längsschnitt, ein Aufriss und eine Frontansicht einer konischen Sprühdüse.
32 ist eine perspektivische Ansicht der Sprühdüse von 29 bis 31.
33 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Deflektors.
34 ist der Deflektor von 33 in einem Längsschnitt.
35 ist ein Längsschnitt einer Sprühpistole, die die Düse von 32 und den Deflektor von 34 verwendet.
36 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Deflektorauslegung.
37 ist der Deflektor von 36 in einem Längsschnitt.
38 ist ein Längsschnitt einer Sprühpistole, die eine Düse von 32 und einen Deflektor von 36 verwendet.
39 ist ein Pistolenverlängerungsaufbau in einem Längsschnitt.
40 ist ein Längsschnitt einer Verbindung, die in dem Aufbau von 39 verwendet wird.
41 ist eine Sprühpistole in einem länglichen Querschnitt bzw. Längsschnitt, das einen Pistolenverlängerungsaufbau von 39 verwendet.
42 ist eine teilweise Explosionsansicht in einem Längsschnitt der Pistole von 41 zum Darstellen des Aufbaus der Pistolenverlängerung zum Modifizieren der Pistolenlänge.
43 zeigt in einem länglichen Abschnitt eine Kombination aus einer Triboladungs- und Koronaladungsrotationsatomisierungspulversprühpistole gemäss der Erfindung; und
44 zeigt eine Schalteranordnung mit einer Kombination aus einer Triboladungs- und Koronaladungs-Sprühpistole in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten und alternativen Ausführungsbeispielen
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten und alternativen Ausführungsbeispielen ist in die folgenden Abschnitte aufgeteilt. Abschnitt I stellt eine detaillierte Beschreibung einer neuen Triboladungspistole bereit, das ein Pulver auf eine negative Polarität durch Reibungskontakt mit einer neuen Verwendung von unkonventionellen Materialien wie nachfolgend detailliert beschrieben bereitstellt. Abschnitt II stellt eine detaillierte Beschreibung einer neuen Triboladungspistole mit kurzem Lauf bereit, das Pulver auf eine positive oder negative Polarität in Abhängigkeit von den Materialien aufladen kann, die für den Reibungskontakt mit den Triboladungsoberflächen der Pistole ausgewählt werden. Abschnitte III und IV betreffen jeweils eine Koronapistole und ein Pulverzuführsystem, wobei die Koronapistole und das System Komponenten aufweisen, die das Pulver auf dieselbe Polarität wie die Koronapistole durch Reibungskontakt des Pulvers mit den Triboladungsoberflächen auflädt, die das gewünschte positive oder negative triboladende Material enthält. Abschnitt V stellt eine detaillierte Beschreibung eines Pulverbeschichtungssystems bereit, welches Korona- und Triboladungspistolen aufweist, die das Pulver auf dieselbe Polarität aufladen, so dass die Triboladungspistole gemeinsam mit der Koronapistole verwendet werden kann, um dasselbe Werkstück zu beschichten. Abschnitt VI stellt eine detaillierte Beschreibung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Triboladungspistole bereit, welches Luftdüsen verwendet. Abschnitt VII stellt eine detaillierte Beschreibung eines Kombinationspulversprühgerätes mit einem Triboladungsabschnitt und einem Koronaladungsabschnitt und unterschiedliche Aspekte und Steuermerkmale desselben bereit.
I. Aus unkonventionellen Materialien hergestellte negativ triboladende Pistole
A. Unkonventionelle negativ ladende Tribomaterialien
Ein Teil dieser Erfindung ist die Entdeckung dessen, was nachfolgend hierin als "unkonventionelle negativ ladende Tribomaterialien" genannt wird. Diese Materialien können als Pulverkontaktoberflächen für negativ ladendes Pulverbeschichtungsmaterial durch Reibungskontakt mit den Pulverkontaktoberflächen einer Pulversprühpistole verwendet werden. Die Bezeichnung "negativ ladende Tribomaterialien" bezeichnet Materialien, die Pulver eine negativen Ladung verleihen, beispielsweise pulvrige Farbe, wenn die Oberfläche der negativ ladenden Tribomaterialien einen Reibungskontakt aufnehmen.
Wie in dieser Anmeldung detaillierter beschrieben ist, könnten die unkonventionellen negativ ladenden Tribomaterialien als die inneren Oberflächen von Triboladungs- oder Koronapulversprühpistolen verwendet werden, sowie als Sprühpistolenkomponenten und Pulverzufuhrsystemkomponenten, wie beispielsweise der Diffusor, eine Pulverröhre, einen Zuführtrichter und eine Pumpe, was ausführlicher in Abschnitt IV beschrieben ist. Obwohl die unkonventionellen negativ ladenden Tribomaterialen im allgemeinen bekannt sind, sind sie bislang nicht in Sprühpistolen eingesetzt worden, um Triboladungspulverbeschichtungsmaterialien bereitzustellen.
Die unkonventionellen negativ ladenden Tribomaterialien werden aus Polyamidmischungen, faserverstärkten Polyamidharzen, den aminoplastischen Harzen, Acetalpolymeren oder einer Mischung daraus ausgewählt, was nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Diese Materialien laden nicht nur gut negativ auf, sondern sie erfahren auch keine Aufprallfusionsprobleme in dem Maße wie negativ triboladende Materialien, die in der Vergangenheit verwendet worden sind, wie beispielsweise Nylon.
1. Die Polyamidmischung
Die Polyamidmischung umfasst eine Mischung aus einem Polyamidpolymer und einem zweiten Polymer, welches aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyethylen, Polypropylen, halogenisierte Kohlenwasserstoffharze und Mischungen daraus. Das Polyamidpolymer befindet sich vorzugsweise in einem Verhältnis von 50 bis 96 Gewichts-% und insbesondere zwischen 70 und 90 Gewichts-% in der Polyamidmischung. Das zweite Polymer macht vorzugsweise 4 bis 50 Gewichts-%, bevorzugter 10 bis 30 Gewichts-% und am bevorzugtesten 15 bis 25 Gewichts-% der Polyamidmischung aus.
Das halogenisierte Kohlenwasserstoffharz ist vorzugsweise ein fluoriertes Kohlenwasserstoffharz, wie beispielsweise Polytetrafluoroethylen (auch als PTFE bekannt); ein Copolymer aus Tetrafluoroethylen und Hexafluoropropylen (auch als FEP bekannt); und ein Copolymer aus Tetrafluoroethylen und perfluoriniertem Vinylether (auch als PFA bekannt). Geeignete fluorinierte Harze sind unter dem Markennamen TEFLON^® von DuPont kommerziell erhältlich.
Das Polyamidpolymer in der Polyamidmischung ist vorzugsweise Nylon. Bevorzugte Sorten von Nylon sind Nylon 6/6, Nylon 6/12, Nylon 4/6 und Nylon 11. Eine geeignete Polyamidmischung besteht zu 20 % aus Polytetrafluorethylen und 80% Nylon 6/6, die unter dem Markennamen Lubricon RL 4040 von LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton, Pennsylvania kommerziell erhältlich sind. Eine geeignete Mischung besteht zu 5% aus Polytetrafluorethylen und ungefähr 95% aus Nylon 6/6 und ist unter dem Markennamen Lubricon RL 4010 von LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton, Pennsylvania kommerziell erhältlich.
Beispiel 1
Einzelne Scheiben bzw. Disketten einer polyamid/halogenisierten Kohlenwasserstoffharzmischung aus 20% Polytetrafluorethylen und 80% Nylon 6/6 wurden hergestellt. Zum Vergleich wurden Abschnitte aus herkömmlichen Material, das heißt Nylon und Teflon, hergestellt.
Die relative Transfereffizienz wurde bestimmt, indem eine Pulverfarbe von einer Flachsprühdüse mit einem 0,45 Inch mal 0,65 Inch Schlitz mit einer Luftfließrate von 4 Kubikfuß pro Minute auf eine Diskette mit einem Winkel von 45° gesprüht wurde. Das Pulver traf auf die Oberfläche der Scheibe des triboladenden Materials auf und wurde von der Scheibe auf ein geerdetes Metallziel abgelenkt. Das aus der Düse austretende Pulver hatte eine gemessene Anfangsladung von Null. Somit war die gesamte Pulverladung auf den Zusammenstoß mit dem Tribomaterial zurückzuführen. Die Menge des Pulvers, das an dem Ziel haftete, im Vergleich zu dem gesamten Pulver, das versprüht wurde, ist als die relative Transfereffizienz definiert. Normalerweise wurden 50 Gramm des Polyesterepoxypulvers der Ferro Corporation für die Tests verwendet. Da dieser Relativtransfereffizienztest mittels eines einzelnen Aufpralls auf einen Abschnitt durchgeführt wurde, tendieren die Werte dazu, geringer zu sein als bei mehreren Kontakten unter Verwendung einer Triboladungspistole.
Das bei der Auswertung verwendete Pulver war ein Polyesterepoxypulver, 153W-121 war dessen Bezeichnung, von der Ferro Corporation. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Einzelne Disketten einer Polyamidmischung aus 5% PTFE und 95% Nylon 6/6 wurden hergestellt, und die Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt.
Der Vorteil der Verwendung der Polyamidmischungen in Pulversprühpistolen ist, dass sie die Pulveraufladung aufgrund einer erhöhten Entladung der tribogeladenen Pistolenoberflächen erhöhen. Die erhöhte Oberflächenentladung ist auf die inkompatiblen Polymere zurückzuführen, die einen Leckweg bereitstellen, der in dem homogenen Polymer nicht vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil der Verwendung dieser Polyamidmischungen ist, dass eine reduzierte Feuchtigkeitsabsorption von Nylon auftritt, wenn es mit PTFE oder Polyethylen gefüllt ist.
2. Das faserverstärkte Polyamidharz
Das faserverstärkte Polyamidharz umfasst ein Polyamidpolymer, welches mit Polyaramidfasern gefüllt ist. Vorzugsweise sind ungefähr 50% bis 99% bevorzugter 85% bis ungefähr 95% das Polyamidpolymer. Vorzugsweise sind ungefähr 1 % bis 50% und bevorzugter 5% bis 15% die Polyaramidfaser in dem Polyamidpolymer.
Das Polyamidpolymer in dem faserverstärkten Polyamidharz ist vorzugsweise ein kommerziell erhältliches Polyamidpolymer. Geeignete Polyamide sind beispielsweise Nylon.
Die Polyaramidfasern sind langkettige synthetische aromatische Polyamide, in denen zumindest 85% der Amidverbindungen direkt mit zwei aromatischen Ringen verbunden sind. Eine geeignete Polyaramidfaser ist ein Poly (P-Phenylen- Terephthalamid), welches unter dem Markennamen KEVLAR^® von DuPont kommerziell erhältlich ist. Die Polyaramidfaser Poly (m-Phenylen-Terephthalamid), die unter dem Markennamen Nomex von DuPont kommerziell erhältlich ist, ist weniger bevorzugt. Beispiele von anderen Polyaramidfasern sind das Polymer mit Polymereinheiten aus P-Aminobenzhydrazid und Terephthaloylchlorid. Ein geeignetes derartiges Polymer ist unter dem Markennamen PABH-T X-500 von Monsanto erhältlich.
Ein geeignetes faserverstärktes Polyamidharz besteht zu 10% aus KEVLAR^® und zu 90% aus Nylon 6,6, das unter dem Markennamen Lubricon RA von LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton Pennsylvania erhältlich ist.
Beispiel 3
Einzelne Scheiben des faserverstärkten Polyamidharzes sind hergestellt worden. Zum Vergleich sind Abschnitte von herkömmlichem nicht faserenthaltendem Nylon und Teflon hergestellt worden. Die relative Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Trotz der Tatsache, daß das KEVLAR^®-Zugfaser das Pulver in dem Vergleichsbeispiel positiv lädt, führt überraschenderweise die Zugabe einer derartigen Faser zu dem negativ ladenden Nylon die relative Transfereffizienz.
3. Die aminoplastischen Harze
Die aminoplastischen Harze umfassen polymerisierte Einheiten eines Aminemonomers und eines Aldehydmonomers. Bevorzugte aminoplastischen Harze sind Anilinformaldehydharze, Ureaformaldehydharze und Melaminformaldehydharze. Die aminoplastischen Harze umfassen ferner optional Cellulose wie beispielsweise Alphacellulose und Pigmente.
Mit Alphacellulose gefüllte Melaminformaldehydharze mit geeigneter Abformqualität sind unter dem Markennamen Perstorp 752026 Weißmelamin oder Perstorp 775270 Rotmelamin von Perstorp Compounds, Inc. in Florence, Massachusetts kommerziell erhältlich. Ein weiteres geeignetes Melaminharz ist ein Melaminphenol-Formaldehydcopolymer, das unter dem Markennamen Plenco 00732 von Plenco Plastics Engineering Company in Sheboygan, Wisconsin kommerziell erhältlich ist.
Ein weiteres geeignetes Melaminharz ist ein Melaminformaldehydpolymer, Perstorp 752046, das von Perstorp Compounds, Inc. in Florence, Massachusetts stammt.
Beispiel 4
Einzelne Scheiben des Weißmelamin-Formaldehyharzes Perstorp 752026, das mit Alphacellulose gefüllt ist, wurden erhalten. Zum Vergleich wurden Scheiben aus herkömmlichem Nylon 6/6 hergestellt. Die relative Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II gezeigt.
Beispiel 5
Einzelne Scheiben des Rotpfefferkornmelaminformaldehydharzes Perstorp 775270, das mit Alphacellulose gefüllt ist, wurden erhalten. Zum Vergleich wurden Scheiben aus herkömmlichem Nylon hergestellt. Die relative Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II gezeigt.
Beispiel 6
Einzelne Scheiben des Melaminphenolformaldehydharzes Plenco 00732 wurden erhalten. Zum Vergleich wurden Scheiben aus herkömmlichem Nylon hergestellt. Die relative Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II gezeigt.
Beispiel 7
Individuelle Scheiben des Weißmelaminformaldehydharzes Perstorp 752–046 wurden erhalten. Zum Vergleich wurden Scheiben aus herkömmlichem Nylon hergestellt. Die relative Transfereffizienz wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.
Beispiele 8 bis 10
Eine Tribopistole mit kurzem Lauf wie in Abschnitt II hierin beschrieben und in 2 gezeigt wurde hergestellt, wobei die inneren Oberflächen der Pistole, insbesondere die innere Oberfläche des Pulverkanaleinsatzes und der Flachsprühdüse aus Rotpfefferkorn-Melaminformaldehyd hergestellt wurden, das als Perstorp 775270 von Perstorp Compounds Inc., Florence, Massachusetts bezeichnet wird. Die in dem Test verwendete Pistole hatte zwei Paare Luftdüsen und zwei Elektroden. Die Luftdüsen wurden von der zentralen Linie, die senkrecht zu der Längsachse ist, um einen Düsendurchmesser versetzt, und der zweite Satz Luftdüsen wurde um die Längsachse um 5 Grad relativ von dem ersten Satz Luftdüsen rotiert. Der Winkel der Luftdüsen betrug 90 Grad.
Die relative Transfereffizienz wurde durch Sprühen einer festgelegten Menge von Pulver auf ein Ziel bestimmt, welches sich senkrecht zu der Sprühpistole mit einer Geschwindigkeit von 10 Fuß pro Minute bewegt. Das Pulver in der Sprühpistole war ein Epoxypolyesterpulver, welches von Ferro Corporation als 153W–121 bezeichnet wird. Die Ergebnisse sind nachfolgend präsentiert.
4. Acetalharze
Das Acetalharz ist ein thermoplastisches Polymer aus Polyoxymethylen. Das Acetalharz ist ein Homopolymer oder ein Copolymer. Das Acetalharz ist optional mit Polytetrafluorethylen, Polytetrafluoroethylenfasern und Polyethylen oder anderen Polymeren oder Additiven kombiniert. Geeignete Acetalhomopolymere sind unter dem Markennamen Delrin^® von E.I. DuPont, de Nemours & Co., in Wilmington, Delaware kommerziell erhältlich. Ein geeignetes Beispiel ist ein Acetalhomopolymerharz mit 20% Teflon PTFE-Fasern und ist unter dem Markennamen Delrin AF kommerziell erhältlich. Ein Vorteil dieses Materials ist, dass elektrische Schocks von einer gespeicherten Kapazität auf Anwender, die diese Pistole benutzen, geringer ist als bei anderen getesteten Materialien.
Ein geeignetes modifiziertes Copolymerharz ist ein Acetalcopolymer, das mit einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) modifiziert ist, welches unter dem Markennamen Ultraform^® N2380X von BASF Corp., Parsippany, New Jersey erhältlich ist. Ein weiteres geeignetes Acetalcopolymer ist unter dem Markennamen Celcon^® von Hoechst Celanese Corp. in Chatam, New Jersey erhältlich.
Beispiel 11
Eine Triboladepistole mit kurzem Lauf wie nachfolgend in Abschnitt II beschrieben und in 2 gezeigt wurde hergestellt, wobei die inneren Oberflächen der Pistole, insbesondere die innere Oberfläche des Einsatzes, aus Acetalpolymer Delrin 150 von DuPont hergestellt wurden.
Das Pulver in der Sprühpistole war ein Epoxypolyesterpulver, welches von der Ferro Corporation als 153W-121 bezeichnet wird, oder ein Polyester/Urethanpulver, welches von Ferro Corporation als 153W–281 bezeichnet wird. Die Transfereffizienz wurde in den Beispielen 8 bis 10 bestimmt. Die Ergebnisse sind nachfolgend gezeigt.
Die Transfereffizienzergebnisse betrugen ungefähr 62% für beide Pulver, wie es in Tabelle IV gezeigt ist, die bei einer Flussrate von 2,5 g/s nachfolgend ermittelt wurde.
Ein Vorteil dieser Acetalharze ist, dass sie spritzgegossen werden können, weshalb eine preiswerte Pulversprühpistole hergestellt werden kann. Die relativen Transfereffizienzergebnisse für das Delrinacetalharz waren überraschend und unerwartet, weil das Delrinharz keine Stickstoffatome enthält, die normalerweise in negativ ladenden Materialien wie Nylon und Melaminen gefunden werden. Es wurde auch entdeckt, dass die Präsenz von PTFE-Fasern in dem Delrinacetalharz wie beispielsweise dem Delrin-AF-Acetalharz zu einer Zunahme der Transfereffizienz für das Delrinacetalharz führte.
B. NEGATIV TRIBOLADENDE PISTOLE MIT UNKONVENTIONELLEN MATERIALIEN
1 zeigt eine triboladende Pulversprühpistole 10 zur Verwendung mit dem Verfahren und Gerät der vorliegenden Erfindung. Die Pistole 10 umfasst einen Pistolenkörper 12 mit einer zentralen Öffnung, die sich dadurch erstreckt. Die Pistole 10 kann von einem geeigneten Pistolentrageaufbau bzw. Stativ getragen werden, das den Fachleuten bekannt ist. Die Pistole 10 umfasst einen Pulverzuführabschnitt 20, einen triboladenden Abschnitt 30 und einen Sprühkopfabschnitt 40 an einem Auslassende bzw. einer Mündung der Pistole.
Der triboladende Abschnitt 30 der Pistole umfasst einen inneren Kern 34, der innerhalb eines äußeren Zylinders 32 positioniert ist, in dem die Oberflächen 34a, 32a gemeinsam einen ringförmigen Ladeweg für das Pulver bereitstellen, das durch den Ladeweg der Pistole fließt. Wie in 1 gezeigt ist, können die Oberflächen 34a, 32a optimal eine wellige oder ondulierende Oberfläche aufweisen, so dass der ringförmige Spalt einen gewundenen Weg für das Pulver bereitstellt, wodurch der Pulverkontakt mit den Oberflächen 34a, 32a derart verbessert wird, dass Ladung auf das Pulver weitergegeben wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen einige oder alle Pulverkontaktoberflächen der Pistole ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: eine Polyamidmischung, ein faserverstärktes Polyamidharz, ein Acetalpolymer, ein Acetalpolymerhomopolymer, ein Copolymer, vorzugsweise gefüllt mit PTFE-Fasern (nachfolgend als Acetylpolymer bezeichnet) ein aminplastisches Harz oder Mischungen daraus. Dies sind die unkonventionellen negativ ladenden Tribomaterialien dieser Erfindung, bei denen herausgefunden wurde, dass sie gut aufladen. Somit kann die Pulverkontaktoberfläche mit dem vorstehend erwähnten Material beschichtet werden, oder die entsprechende Komponente mit der Pulverkontaktoberfläche kann insgesamt oder teilweise aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt werden. Wie in 1 gezeigt ist können somit die Pulverkontaktoberflächen des äußeren Zylinders 32, des inneren Kerns 34 und der Düse 40 ein Material aufweisen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Polyamidmischung, ein faserverstärktes Polyamidharz, Acetalpolymer, aminoplastisches Harz oder Mischungen daraus enthält. Zusätzlich können die Pulverkontaktoberflächen der inneren Verschleißhülse 38, der äußeren Verschleißhülse 40, der Einlassverschleißhülse 41, des Einlassverteilers 36, des Auslassverteilers 37 und der Auslassverschleißhülse 42 mit einem Material beschichtet sein oder vollständig aus dem Material bestehen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die eine Polyamidmischung, ein faserverstärktes Polyamidharz, Acetalpolymer, aminoplastisches Harz oder eine Mischung daraus umfasst. Andere, hierin nicht spezifisch bezeichnete Pulverkontaktoberflächen können die vorstehend erwähnten Materialien aufweisen.
Eine geerdete Elektrode 43, ein Entladering oder andere von den Fachleuten bekannt Mittel (nicht gezeigt) können zum Entladen der Pulverkontaktoberflächen des inneren Kerns und des äußeren Zylinders von der aufgebauten Ladung verwendet werden. Die geerdete Elektrode oder der Entladungsring können sich in jeder Position befinden, die den Fachleuten bekannt ist.
Wie in 1 gezeigt ist, wird Pulver und die Förderluft zu dem Pulverzuführabschnitt 20 geführt. Pulver tritt von dem Zuführabschnitt 20 aus in den Ladeabschnitt der Pistole ein und wird in den ringförmigen Ladeweg kanalisiert, der zwischen dem inneren Kern 34 und dem äußeren Zylinder 32 lokalisiert ist. Wenn das luftmitreißende Pulver die Pulverkontaktoberflächen 32a, 34a des äußeren Zylinders 32 und des inneren Kerns 34 wiederholt kontaktiert, wird das Pulver auf eine negative Polarität tribogeladen. Schließlich wird das tribogeladene Pulver in einen Sprühkopfabschnitt 40 der Pistole entladen. Dadurch, dass unkonventionelle negativ ladende Tribomaterialien verwendet werden, wird das Pulver negativ aufgeladen, aber die Pistole wird keine inakzeptable Aufprallfusion des Pulvers auf der Ladeoberfläche erfahren.
II. TRIBOLADEPULVERSPRÜHPISTOLE MIT KURZEM LAUF, DAS ENTWEDER AUS POSITIV ODER AUS NEGATIV TRIBOLADENDEN MATERIALIEN HERGESTELLT IST.
Wie in 2 gezeigt ist, stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der Triboladepistole 200 mit kurzem Lauf dieser Erfindung eine neue Pulversprühpistole mit einem relativ einfachen Aufbau und relativ kleiner Größe bereit, das Pulver durch den Triboladeprozeß auflädt. Die Erfindung hat den Vorteil eines entfernbaren Einsatzes 220, der auf einfache Weise ausgewechselt werden kann, um eine schnelle Farbänderung des Pulvers herbeizuführen. Ein wichtiger Vorteil der Triboladepistole mit kurzem Lauf ist, dass es nicht die Nachteile von starken elektrischen Feldern oder Rückionisationsprobleme hat, die bei Koronapistolen auftreten. Die Pistole, die nachfolgend detaillierter beschrieben ist, kann ein Pulver positiv oder negativ aufladen. Die triboelektrische Pulverladepistole, die im Allgemeinen durch Bezugszeichen 200 angezeigt wird, hat eine Gesamtlänge in einem Bereich von ungefähr einem bis zehn Inches von dem Pulvereinlass bis zur Düsenspitze und bevorzugter in dem Bereich von einem bis sechs Inches, was wesentlich geringer als die Gesamtlänge der Triboladepistole des Standes der Technik ist, das normalerweise eine Länge zwischen 14 bis 36 Inches aufweisen.
Die Hauptkomponenten der Pistole sind ein Körper 210, ein Pulverleitungseinsatz 220, der in den Körper 210 passt, eine Düse 230, die auch in den Körper 210 passt oder auf andere Weise an dem Körper 210 befestigt ist. Der Einsatz 220 und die Düse 230 bilden zusammen den Lauf der Pistole. Der Körper 210 kann aus einem strukturell geeigneten Material hergestellt sein. Der Körper 210 hat ein Einlassende 212 mit einer Öffnung, die dazu ausgebildet ist, einen Einsatz 220 zu empfangen, und ein Auslassende 214, das dazu ausgebildet ist, die Düse 230 zu empfangen oder mit der Düse 230 verbunden zu werden. Zur manuellen Verwendung kann ein Griff oder ein Pistolengriff (nicht gezeigt) an dem Körper 210 befestigt sein oder als integraler Bestandteil des Körpers 210 ausgebildet sein.
Der Pulverleitungseinsatz 220 ist vorzugsweise ein zylindrisches Rohr mit einer inneren Pulverpassage 222. Der innere Durchmesser der Pulverpassage 222 kann vorzugsweise in dem Bereich von 0,25 Inches bis 1.5 Inches liegen und beträgt vorzugsweise 0,5".
Es wird bevorzugt, dass der Einsatz 220 entfernbar oder lösbar mit dem Körper mittels herkömmlicher Verfahren verbunden ist. Bei einer Pistole für negative Polarität wird es bevorzugt, dass der Einsatz 220 vollständig aus den Materialien hergestellt ist oder eine innere Oberfläche 222 aufweist, die mit den Materialien beschichtet ist, die aus den Polyamiden, vorzugsweise Nylon 6/6, einer Polyamidmischung, einem faserverstärkten Polyamidharz, Acetalpolymer, aminoplastischen Harz oder Mischungen daraus ausgewählt ist. Für eine positiv ladende Pistole kann der Einsatz 220 vollständig aus einem triboladenden Material hergestellt sein oder eine innere Oberfläche 222 aufweisen, die mit dem triboladenden Material beschichtet ist wie beispielsweise Fluoropolymeren insbesondere Polytetrafluoroethylen oder Mischungen daraus. Somit wird abhängig von der Art des ausgewählten triboladenden Materials eine negative oder eine positive Ladung auf die Pulverpartikel beim Kontakt mit den inneren Pulverkontaktoberflächen des Einsatzes 220 übertragen.
Die Sprühpistole 200 kann ferner eine oder mehrere Luftdüsen 240 aufweisen, die innerhalb der inneren Passage 222, 234 der Pistole bereitgestellt sind. Die Luftdüsen 240 können innerhalb des Einsatzes 220 oder der Düse 230 lokalisiert sein und haben die Aufgabe, eine Turbulenz zu erzeugen, die zu einer Zunahme des Reibungskontaktes des Pulvers mit den Wänden 222 des Einsatzes 220 oder der Düse 230 führen. Luft oder andere Fluide (nachfolgend Luft) wird den Luftdüsen 240 über eine Luftpassage 250 zugeführt, die in dem Körper 210 ausgebildet ist, die zu einer Kammer 252 um den Einsatz 220 oder die Düse (nicht gezeigt) führt. Ein oder mehrere Luftdüsen 240 führen von der Kammer 252 zu der Pulverpassage 222, 234 im Einsatz 220 oder der Düse 230 (nicht gezeigt).
Die Luftdüsen 240 können eine Ausflussöffnungsform wie eine runde, rechteckige, quadratische oder ovale Form aufweisen. Jede Luftdüsenquerschnittsfläche kann zwischen ungefähr 0,001 bis 0,03 Quadratinches groß sein (dies entspricht einer Rundöffnungsgröße von 0,03 bis 0,2 Inches im Durchmesser). Insbesondere kann jede Luftdüsenquerschnittsfläche in dem Bereich von ungefähr 0,003 bis ungefähr 0,005 Quadratinches liegen (dies entspricht einem Durchmesser einer Rundlochgröße von ungefähr 0,06 bis ungefähr 0,08 Inches). Vorzugsweise kann die Luftdüsenquerschnittsfläche ungefähr 0,0038 Quadratinches groß sein, was dem Durchmesser eines runden Lochs von ungefähr 0,07 Inches entspricht.
Wie in 2 gezeigt ist, definieren die Luftdüse 240 einen Winkel θ in Bezug auf die Längsachse oder einen Einsatz oder einer Düsenseitenwand der inneren Passage 222 in dem Bereich von ungefähr 0 bis 90 Grad und insbesondere in dem Bereich von ungefähr 45 bis ungefähr 90 Grad und vorzugsweise von ungefähr 60 Grad.
Die Luftdüsen können in einer oder mehreren Gruppen von Luftdüsen mit demselben oder unterschiedlichen Durchmessern eingeteilt sein. Eine Gruppe kann aus zwei oder mehr Luftdüsen bestehen, die entweder in einer entgegengesetzten oder nicht entgegengesetzten Konfiguration angeordnet sind. 3A bis 3D zeigen alternative Konfigurationen der Anordnungen von oberen und unteren Luftdüsen 240 des Einsatzes 220. 3A zeigt eine obere und eine untere Luftdüse 240, bei der sich der Luftfluss von den Düsen auf die Längsachse (oder Zentrallinie CL) kreuzt. Sowohl die oberen als auch die unteren Luftdüsen bilden einen Winkel von 45 Grad mit der Einsatzseitenwand 222. 3B ist fast der selbe Aufbau wie 3A außer, dass das Zentrum der oberen Luftdüse longitudinal von dem Zentrum der unteren Luftdüse versetzt ist, was zu einem Luftfluss von der Luftdüsenkreuzung an einen Punkt führt, der von der Längsachse versetzt ist. 3C zeigt, dass die Luftdüsen unterschiedliche Luftdüsenwinkel haben, was dazu führt, dass sich die Luftströme an einem Punkt kreuzen, der von der Längsachse versetzt ist. 3D zeigt, dass die oberen und unteren Luftdüsen longitudinal versetzt sein können und unterschiedliche Winkel haben können und trotzdem sich die Luftströme auf der Längsachse schneiden.
Wenn zwei oder mehr Luftdüsen verwendet werden, kann eine Luftdüse relativ zu einer anderen Luftdüse in einem Abstand N senkrecht zu der Längsachse versetzt sein, wie es in 4B bis 4E gezeigt ist. In den 4B bis 4E sind die Luftdüsen vertikal voneinander versetzt, indem die senkrechten (oder vertikalen) Abstände N relativ zu der Längsachse variiert werden. Der Abstand H kann sich von 0 (kein Offset) wie es in 4A gezeigt ist, bis auf einen Durchmesser des Einsatzes verändern, wie es in 4E gezeigt ist.
Wenn zwei oder mehr Gruppen von Luftdüsen verwendet werden, wie es in 5A bis 5H gezeigt ist, kann eine Gruppe von Luftdüsen winkelmäßig um die Längsachse relativ zu der ersten Gruppe von Luftdüsen in Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn rotiert sein. Es wird bevorzugt, dass die stromabwärtige Gruppe von Luftdüsen in dem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 90 Grad relativ zu der ersten Gruppe entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel rotiert ist. 5A, 5C, 5E und 5G zeigen jeweils eine erste oder stromaufwärts liegende Gruppe von Luftdüsen, die innerhalb des Einsatzes 220 von 2 lokalisiert sind. 5B, 5D, 5F und 5H zeigen eine zweite oder stromabwärts liegende Gruppe von Luftdüsen, die um 0, 45, 90 und 0 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die entsprechende erste Gruppe von Luftdüsen von 5A, 5C, 5E und 5G jeweils rotiert sind. 5H zeigt auch, dass die zweite Gruppe von Luftdüsen nur eine Luftdüse sein kann.
Der gesamte Luftfluss zu den vier Luftdüsenöffnungen 240 in 2 kann von ungefähr 0,3 Kubikfuß/Minute (CFM) bis ungefähr 6,5 Kubikfuß/Minute liegen. Wenn zwei Paare von Luftdüsen verwendet werden, liegt die gesamte Luftflussrate zu den Luftdüsen vorzugsweise bei 4,2 CFM. Die Luftdüsenöffnungen 240 haben normalerweise eine Luftgeschwindigkeit in dem Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 Fuß/Sekunde und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 800 Fuß/Sekunde und am bevorzugtesten bei ungefähr 655 Fuß/Sekunde. Diese Variablen können für Röhren mit unterschiedlichen Durchmessern geeignet skaliert werden.
Die intern ladende Pistole 200 ist ferner mit einer oder mehreren Elektroden 260 oder anderen den Fachleuten bekannten Mitteln bereitgestellt, die der Entladung der triboladenden Oberflächen 222, 234 dienen, die wegen des Reibungskontaktes mit dem Pulver aufgeladen sind. Die Elektrode kann beispielsweise ein leitender Stift, ein gepresster, fester Metallring, ein luftdurchströmter poröser Ring oder ein Metallstreifen sein, der entlang der Längsachse innerhalb der Laderöhre lokalisiert ist. Die eine oder mehrere Elektroden sind vorzugsweise elektrisch geerdet. Die Elektrode 260 kann jedoch auch entweder auf ein positives oder auf ein negatives elektrisches Potential aufgeladen werden, wie es in 2 gezeigt ist, vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 10 Kilovolt (kv). Die Elektrode 260 kann innerhalb des Inneren des Einsatzes 220 oder der Düse 230 positioniert sein, es wird jedoch bevorzugt, dass die Elektrode stromaufwärts von den Luftdüsen positioniert ist. Die eine oder mehrere Elektroden 260 können luftgewaschen werden, das heißt ein Luftfluss wird von einer Kammer 250 durch Passagen 262 und 264 bereit gestellt, um Pulver von der Elektrode 260 wegzublasen.
Eine Flachsprühdüse 230 ist in 2 in Zusammenhang mit der Erfindung gezeigt, obwohl andere bekannte Düsen auch für die Erfindung geeignet wären. Die Düse 230 hat einen Schlitz 232, der ein im wesentlichen flaches Sprühmuster erzeugt, und eine innere Passage 234, die mit der inneren Passage 222 des Einsatzes 220 eine Flussverbindung aufweist. Es wird bevorzugt, dass die Düse 230 entfernbar oder lösbar mit dem Pistolenkörper 210 durch irgendein herkömmliches Verfahren verbunden ist. Weil die Düse einen hohen Pulverkontaktbereich für eine negative Triboladungspistole aufweist, wird es bevorzugt, dass die Düse 230 vollständig aus einem triboladenden Material hergestellt ist oder eine innere Oberfläche 234 aufweist, die mit dem triboladenden Material beschichtet ist, beispielsweise Polyamid, insbesondere Nylon 6/6, eine Polyamidmischung, faserverstärktes Polyamidharz, Acetalpolymer, aminoplastisches Harz oder Mischungen daraus. Bei einer positiv triboladenden Pistole wird es bevorzugt, dass die Düse 230 vollständig aus einem triboladenden Material hergestellt ist oder eine innere Oberfläche 234 aufweist, die mit dem triboladenden Material beschichtet ist, wie beispielsweise Fluoropolymere insbesondere PTFE. Somit wird abhängig von der Art des ausgewählten triboladenden Materials eine negative oder positive Ladung auf die Pulverpartikel beim Kontakt mit der inneren Oberfläche 234 der Düse 230 übertragen. Somit arbeitet die Düse 230 im Zusammenhang mit dem Einlass 220 beim Triboladen der Pulverpartikel auf die gewünschte Polarität, wenn sie in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Pistole 200 geraten.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, können der Einsatz 220 und die Düse 230 als einstückige Einheit ausgebildet sein, die lösbar mit dem Körper 210 (nicht gezeigt) verbunden ist. Alternativ können der Einsatz 220 und die Düse 230 lösbar miteinander verbunden werden und dann mit dem Körper lösbar verbunden werden. Somit ist ein besonderer Vorteil der kurzen inneren Ladepistole 200 der Erfindung der einfache Aufbau des Einsatzes 220 und der Düse 230, weshalb die Komponenten aus irgendeinem der beschriebenen triboladenden Materialien hergestellt sein können oder mit irgendeinem der beschriebenen Tribomaterialien beschichtet sein können und auf einfache Weise mit dem Pistolenkörper 210 ausgetauscht werden können. Eine Anordnung von Einsätzen 220 und Düsen 230, die aus unterschiedlichen triboladenden Materialien hergestellt sind oder mit unterschiedlichen triboladenden Materialien beschichtet sind, können zur Verwendung mit einem einzelnen Pistolenkörper bereitgestellt werden. Ein geeigneter Einsatz und eine Düse können dann in Übereinstimmung mit der Art des Pulvers ausgewählt werden, das zu sprühen ist, und in Übereinstimmung mit der Art der Polarität, die auf das Pulver angelegt werden soll. Da Pulver in Abhängigkeit von ihrer Chemie unterschiedlich aufladen, kann ein materialspezifischer Einsatz für eine bestimmte Pulverchemie verwendet werden. Beispielsweise tendieren Epoxydharze dazu, positiv aufzuladen, so dass ein PTFE-Einsatz für diese Pulver ideal wäre. Polyester tendieren hingegen dazu, negativ aufzuladen, und daher wäre es besser, sie unter Verwendung eines Nyloneinsatzes zu laden.
Die nachfolgenden Beispiele zeigen mehrere Pistolenkonfigurationen mit variierender Platzierung von Luftdüsen, Art und Position der Elektroden und Verwendung von triboladenden Materialien. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, da viele andere Kombinationen und Konfigurationen möglich sind.
Beispiel 12
In einem Beispiel der Erfindung wurde eine triboladende Pistole 200 mit einem Einsatz 220 aus Nylon 6/6-Material hergestellt. Der Einsatz hatte zwei Paare von ausgerichteten, entgegengesetzten Luftdüsen, wobei jede Luftdüse mit der Einsatzseitenwand unter einem Winkel θ von 60 Grad angewinkelt ist und eine Geschwindigkeit von ungefähr 655 Fuß/Sekunde und eine Gesamtluftflussrate von 4,2 Kubikfuß/Minute aufweist. Die zentrale Linie des ersten Paars von Luftdüsen ist longitudinal von der zentralen Linie des zweiten Paars von Luftdüsen um 0,625" beabstandet. Eine geerdete Elektrode wurde bündig mit der internen Oberfläche der Pulverflusspassage verbunden und war von den Luftdüsen um einen Winkel von 60 Grad versetzt. Die Pistole war 5,75 Inches lang, wenn es von dem Pulvereinlass bis zur Spitze einer Flachsprühdüse gemessen wurde. Die Pulverflussrate betrug 20 Ibs/hr bei Verwendung von Ferro 153W–108 Polyesterurethanpulver. Die Transfereffizienz für diese Konfiguration betrug 78,0%.
Beispiel 13
In einem weiteren Beispiel der Erfindung, das dieselbe Pistolenkonfiguration wie in dem Beispiel 12 beschrieben verwendet, wurde die Elektrode auf -8 KV aufgeladen. Die Transfereffizienz wurde bei 84% gemessen.
Beispiel 14
In einem weiteren Beispiel der Erfindung wurde die Triboladepistole mit kurzem Lauf aus einem Delrin 100 AF-Material hergestellt. Die Gesamtlänge des Einsatzes und der Düse betrug 3,375 Inches. Eine 4 mm Delrin 100 AF Flachsprühdüse wurde verwendet. Wie in 2 gezeigt ist, betrug der eingeführte Einlassdurchmesser 0,375 Inches bei einer Länge von 1,25 Inches und wurde von einer 45 Grad Stufenöffnung des Einsatzdurchmessers bis 0,5 Inches für den Rest der Röhrenlänge von 2,125 Inches gefolgt. Zwei Paare von entgegengesetzten Luftdüsen wurden verwendet, wobei jede Luftdüse einen Durchmesser von 0,07 Inches und einen Winkel θ von 60 Grad aufwies. Der stromabwärtige Satz von Luftdüsen wurde um die Längsachse um 5 Grad relativ zu dem ersten Paar von Luftströmen rotiert. Alle Luftdüsen waren durch einen senkrechten Abstand von der Längsachse um 0,035 Inches versetzt. Jede Luftdüse hatte eine Luftflussrate von ungefähr einem Standardkubikfuß pro Minute und eine Geschwindigkeit von 655 ft/Sek. Eine einzelne geerdete Elektrode mit scharfer Spitze war stromaufwärts von den Luftdüsen lokalisiert, wie es in 2 gezeigt ist. Die Elektrode war um die Längsachse um 60 Grad relativ zu dem ersten Satz von Luftdüsen winkelmäßig rotiert. Die Transfereffizienz für diese Konfiguration betrug 70% unter Verwendung von Ferro 153W–121 bei 20 Ibs/Stunde.
Zusammengefasst stellt die vorstehend beschriebene Triboladungspistole mit kurzem Lauf eine neue leichte Sprühpistole bereit, die einfach in enge Räume aufgrund der kürzeren Länge und des kleineren Durchmessers der Pistole manövriert werden kann. Herkömmliche Triboladungspistolen sind normalerweise 14–36 Inches lang, während die kurze Triboladungspistole eine Pistole mit einer Länge von ungefähr 6 Inches bereitstellt. Die Pistole eignet sich als manuelle Pistole oder zur Verwendung als preiswerte automatische Pistole. Der gerade fließende Pulverweg erlaubt eine einfache Reinigung und ein entfernbarer Einsatz kann durch einen preiswerten Einsatz zur schnellen Farbänderung einfach ersetzt werden. Die neuen Materialien, die verwendet werden, um die Pistole herzustellen, sind spritzgießbar, weshalb die Maschinenkosten erheblich reduziert werden. Somit stellt die Erfindung eine Triboladungspistole mit kurzem Lauf bereit, das eine Pulverflussrate von bis zu 30 Ibs/Stunde und eine vernünftige Transfereffizienz bereitstellen kann.
Die Erfindung stellt ferner eine negative triboladende Pistole mit kurzem Lauf bereit, die alleine oder in Verbindung mit einer Negativkoronapistole verwendet werden kann, was nachstehend detailliert beschrieben ist. Während alle vorstehend beschriebenen Vorteile bereit gestellt sind, liefert die negativ triboladende Pistole mit kurzem Lauf ferner den Vorteil des exzellenten Aufbringens und Ladens von Polyesterpulvern, wie beispielsweise TGIC-Polyester, Epoxy/Polyesterhybridpulver und Polyesterurethane sowie thermoplastische Pulver wie PVC und PTFE-Pulver.
III. EINPOLIGE KORONAPISTOLE MIT TRIBOLADENDEN KOMPONENTEN
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine einpolige Koronasprühpistole 300 zum Sprühen von verflüssigtem Pulver vorgesehen, das entweder auf eine positive oder negative Polarität aufgeladen worden ist. Der Begriff „einpolig" beziehungsweise „unipolar" betrifft eine Pulversprühpistole oder ein Pulverzuführsystem, bei dem die Komponenten ausgewählt werden, das Pulverbeschichtungsmaterial auf eine einzelne Polarität aufzuladen. Ein Beispiel wären eine Koronapistole mit einer Negativpolarität-Energiezufuhr, die triboladende Komponenten wie die Sprühdüse enthält, die auch das Pulver negativ auflädt. Die Pistole 300 umfasst einen rückwärtigen Lauf 328, der an einem Befestigungsblock befestigt werden kann. Der rückwärtige Lauf 328 hat eine innere Bohrung 332 und eine angewinkelte Bohrung 333 zur Verbindung mit einer Pulverzufuhrröhre 334. Die Pulverzufuhrröhre 334 dient dem Einführen von verflüssigtem Pulver durch die angewinkelte Bohrung 333 in die Durchbohrung 332 des rückwärtigen Laufelements 328. Das Frontende des rückwärtigen Laufelements 328 ist mit einem vorderen Laufelement 338 verbunden, welches ferner eine Durchbohrung 346 aufweist, die axial entlang der Bohrung 332 ausgerichtet ist, um eine Pulverflusspassage 350 zum Übertragen von Pulver von der Pulverzufuhrröhre 334 nach vorne zu dem vorderen Ende der Pistole 300 auszubilden. Eine Flachsprühdüse 394 ist auf dem Frontende des vorderen Laufelements 380 lokalisiert.
Ein Futterrohr 352 erstreckt sich axial innerhalb der Pulverpassage 350, die innerhalb des Endes des rückwärtigen Laufelements 328 befestigt ist. Das Futterrohr 352 empfängt und hält eine elektrostatische Hochspannungs-Kabelanordnung 358. Eine Elektrode 362 ist an dem vorderen Ende der Kabelanordnung 352 befestigt und erstreckt sich durch eine Bohrung 396 der Düsenspitze 390 und erstreckt sich nach vorne von zu Sprühdüse 394 in den rechteckigen Schlitz 398. Die Elektrode 362 erstreckt sich nach vorne zu der Sprühdüse 380, erzeugt ein starkes elektrisches Feld zwischen ihr und dem zu beschichtenden Objekt. Die Elektrode kann positiv oder negativ in Abhängigkeit von der gewünschten Pistolenpolarität aufgeladen werden. Es wird bevorzugt, dass die Elektrode auf die gewünschte Polarität in dem Bereich von ungefähr 60 bis ungefähr 100 kv aufgeladen wird.
Die Pulverkontaktoberflächen der Koronapistole 300 sind das Futterrohr 352, die Pulverpassage 350, das Pulverzuführrohr 334 und die Passage 372 durch die Düse 380. Für eine Koronapistole mit positiver Polarität, die das Pulver auf eine positive Polarität auflädt, enthalten eine oder mehrere Pulverkontaktoberflächen 334, 350, 352 oder 372 Materialien, die das Pulver positiv triboaufladen. Diese Materialien sind aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: Polyethylen, Fluoropolymer oder Mischungen daraus. Es wird bevorzugt, dass das Fluoropolymer Polytetrafluoroethylen enthält. Für eine Koronapistole mit negativer Polarität, die das Pulver auf eine negative Polarität auflädt, werden eine oder mehrere Pulverkontaktoberflächen 334, 350, 352 oder 372 beispielsweise der Koronapistole 300 ausgewählt, aus einem Material zu bestehen, das das Pulver negativ triboauflädt. Diese Oberflächen bestehen aus einem Material, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: ein Polyamid, eine Polyamidmischung, ein faserverstärktes Polyamidharz, ein Acetalpolymer, ein aminoplastisches Harz oder Mischungen daraus, wie es in Abschnitt 1 detailliert beschrieben ist.
Somit verwendet die einpolige bzw. unipolare Koronapistole der vorliegenden Erfindung das Triboladen zum Aufladen des Pulvers sowie zum Koronaladen. Das Triboladen, welches auftritt, hat dieselbe Polarität und erhöht daher die Ladung des Pulvers, welche von der Koronaladeelektrode kommt. Weil die Pulverkontaktoberflächen zu der Ladung auf dem Pulver beitragen, die von der Koronaelektrode erzeugt wird, wird eine geringere Elektrodenspannung benötigt, um die selbe Menge an Ladung wie bei vorbekannten Pistolen zu erzeugen. Deshalb tritt bei einer Negativpolaritätspistole eine reduzierte Rückionisation auf, weil die Spannung niedriger ist. Dies führt zu einem verbesserten Oberflächenfinish. Die Reduktion der Elektrodenspannung reduziert auch den Faradayschen Käfigeffekt. Zusätzlich kann eine geringere Energiezufuhr dazu benutzt werden, dieselbe Spannung zu erzeugen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Koronapistole 300 zusätzlich eine verbesserte Triboladungsdüse 400 enthalten, wie es in 7 gezeigt ist. Die triboladende Düse 400 kann mit anderen vorbekannten Korona- oder Triboladungspistolen verwendet werden und ist nicht auf die Koronapistole 300 beschränkt, wie es vorstehend beschrieben ist. Die Triboladungsdüse 400 stellt einen großen inneren Oberflächenbereich bereit, der verwendet werden kann, um das Pulver tribozuladen. Das Pulver kann positiv oder negativ wie gewünscht in Abhängigkeit von dem ausgewählten triboelektrischen Material aufgeladen werden, was nachfolgend detailliert beschrieben ist.
Die Düse, die durch Bezugszeichen 400 gezeigt wird, hat ein Pulvereinlassende 410 und eine innere Flusspassage 412, die eine Fluidkommunikation mit der inneren Passage einer vorbekannten Koronapistole oder triboelektrischen Pistole (nicht gezeigt) aufweist. Das Einlassende 410 kann eingefädelt oder andersartig konfiguriert sein, um mit dem Körper der vorbekannten Sprühpistole lösbar verbunden zu sein. Die innere Passage 412 hat vorzugsweise eine zylindrische Form mit einer Übergangsoberfläche 414, die zu dem Düsenschlitz 420 führt. Die Düse 400 hat einen Schlitz 420, der geformt ist, ein im Allgemeinen flaches Sprühmuster zu erzeugen. Die Tiefe und Breite des Düsenschlitzes 420 kann nach Bedarf der speziellen Anwendung dimensioniert werden.
Weil die Düsenoberflächen 412, 414 in Kontakt mit dem Pulver sind, wird es bevorzugt, dass diese Düse 400 vollständig aus einem triboladenden Material besteht oder eine innere Oberfläche aufweist, die mit dem triboladenden Material beschichtet ist. Für eine Positivpolarität-Koronapistole wird es bevorzugt, dass die Düse aus einem Material hergestellt ist oder eine innere Pulverkontaktoberfläche aufweist, die mit dem Material beschichtet ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: Fluoropolymeren insbesondere PTFE. Zur Verwendung mit einer Negativpolarität-Pistole wird es ferner bevorzugt, dass die Düse 400 vollständig aus einem Material hergestellt ist oder innere Oberflächen 412, 414 aufweist, die mit dem Material beschichtet sind, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: einem Polyamid insbesondere Nylon 6/6, einer Polyamidmischung, einem faserverstärkten Polyamidharz, einem Acetalpolymer, einem aminoplastischen Harz oder Mischungen daraus. Somit wird in Abhängigkeit von der Art des ausgewählten Triboladungsmaterials eine negative oder positive Ladung auf die Pulverpartikel beim Kontakt mit den inneren Oberflächen 412, 414 der Düse 400 übertragen. Somit kann die Düse 400 zusammen mit der Koronaladungselektrode der vorbekannten Sprühpistole arbeiten, um das Pulver mit der selben Polarität wie die Koronaelektrode aufzuladen.
Die Düse 400 kann vorzugsweise eine oder mehrere Luftdüsenöffnungen 430 enthalten, die zur Fluidkommunikation mit der internen Passage 412 der Düse positioniert sind. Luft oder ein anderes Fluid wird beispielsweise durch die Kammer 440, die mit einer externen Fluidquelle (nicht gezeigt) über einen Anschluss 450 verbunden ist, zu den Luftströmöffnungen 430 gebracht. Es wird bevorzugt, dass die Luftströmöffnungen 430 dimensioniert und konfiguriert sind, um eine Luftgeschwindigkeit in dem Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 Fuß/Sekunde bereitzustellen und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 800 Fuß/Sekunde. Es wird zusätzlich bevorzugt, dass die Luftströmöffnung (en) 430 einen Winkel a relativ zu der Längsachse der internen Einsatzpassage in dem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 90 Grad aufweist und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 45 bis ungefähr 90 Grad. Es wird bevorzugt, dass der Winkel der Luftdüsenöffnungen 430 derart gebildet ist, dass die Luftdüsen sich kreuzen, um Turbulenzen bereitzustellen, die zu einem erhöhten Reibungskontakt mit der Ladeoberfläche führen. Es wird bevorzugt, dass der Aufprallwinkel β der Luftdüsen auf die Übergangsoberfläche 414 in dem Bereich von ungefähr 45 bis ungefähr 90 Grad und vorzugsweise bei ungefähr 60 Grad liegen sollte.
Die Düse 400 kann zusätzlich eine oder mehrere Elektroden 460 aufweisen, um die innere Oberfläche 412 vom Ladungsaufbau zu entladen und/oder um eine Koronaladungsverbesserung zum Laden des Pulvers zu enthalten. Die eine oder mehrere Elektroden sind vorzugsweise geerdet, wenn eine Koronaladung nicht verwendet wird. Alternativ können die eine oder mehreren Elektroden eine positive oder negative Ladung in dem Bereich von ungefähr 0 bis ungefähr 100 KV haben und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 60 bis ungefähr 80 KV, um eine Koronaladung zusätzlich zu dem Triboladungseffekt zu bewirken. Dies stellt eine Sprühpistolendüse bereit, die Triboladung mit gereichter Luft und Koronaladung enthält. Die Koronaladung wird vorzugsweise mit der selben Polarität durchgeführt, wie das Pulver durch das Triboladungsmaterial aufgeladen wird. Die Triboladung verringert den Spannungspegel, der von der Hochspannungsenergiequelle benötigt wird, um dasselbe fiktive Transferverhältnis des Pulvers zu erzielen. Auch die Rückionisation wird reduziert und eine bessere Abdeckung in Bereichen wird zugelassen, die andernfalls schwierig zu besprühen sind, wie beispielsweise Bereiche mit Faradayschen Käfigeffekten. Ein besonders geeignetes negatives Triboladungsmaterial in diesem Beispiel ist Delrin AF, obwohl andere Materialien, wie hierin vorstehend beschrieben, und weitere alternativ verwendet werden können. Als weitere Alternative kann die Triboladung und die Koronaladung mit einer positiven Polarität durchgeführt werden. Indem eine Koronaladungspolarität verwendet wird, welche dieselbe wie die Triboladungspolarität ist, kann das Koronafeld nicht nur zum Laden des Pulvers verwendet werden, sondern sie wird auch einen Oberflächenladungsaufbau auf der Triboladungsoberfläche entladen oder neutralisieren, weshalb bei einigen Anwendungen die Notwendigkeit zum Erden oder eines Entladungsanschlusses eliminiert wird beziehungsweise überflüssig wird.
Wie in 7 gezeigt ist, kann die Elektrode innerhalb eines Elektrodenhalters 490 positioniert werden. Der Elektrodenhalter 490 hat eine äußere Oberfläche 492, die aus den Materialien hergestellt ist, die für die innere Passage 412 der Düse vorstehend beschrieben worden ist. Es ist jedoch wichtig zu bemerken, dass andere Elektrodenkonfigurationen möglich sind, wie beispielsweise einen geerdeter Ring oder ein stumpfer oder spitzer Leitungsanschluss. Wenn ein Leitungsanschluss verwendet wird, kann er in einem rechten Winkel zu der Fluidpassage irgendwo in der Düse 400 positioniert werden. Die Elektroden sind stromaufwärts innerhalb von 2 Inches von dem Luftstromaufprall auf die Wand positioniert. Zur Koronaladungsverbesserung wird die Elektrode 460 vorzugsweise aber nicht notwendigerweise eine spitze Nadel oder ein scharfkantiger Ring sein, um zwei Beispiele zu nennen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Düse 400 für nichtkoronaverstärkte Triboladung wird die Elektrode geerdet und stromaufwärts von zwei Paaren von ausgerichteten, entgegengesetzten Luftdüsem positioniert, die lateral um einen Durchmesser voneinander entfernt positioniert sind. Die Luftdüsen sind um 60 Grad relativ zu der Längsachse angewinkelt.
IV. TRIBOLADENDE KOMPONENTEN VON PULVERZUFUHRSYSTEMEN
Die Erfindung betrifft ferner Triboladungs-Pulverkontaktoberflächen in unterschiedlichen Komponenten überall in einem Pulverzuführsystem, das zum Triboladen des Pulvers auf die selbe Polarität wie die Koronapulverzufuhr verwendet werden kann. Das Triboladen an mehreren Bereichen entlang des Zufuhrsystems erhöht schrittweise die Ladung auf dem Pulver, während es durch jeden Triboladungsbereich läuft. Dies nützt den Koronapistolensystemen mit erhöhter Transfereffizienz. Diese Idee kann auch bei Triboladungspistolen verwendet werden. Die Triboladungsbereiche des Pulverzuführsystems triboladen das Pulver auf dieselbe Polarität, wie diejenige, die in den Tribopistolen des Systems verwendet wird.
Wie in 9 gezeigt ist, umfasst ein typisches Pulversprühsystem 500 eine Sprühpistole 510, das mit einem Pulverzufuhrschlauch 540 zu einem Behälter 520 verbunden ist, durch eine Pulverpumpe 530, die auf dem oberen Teil des Behälters befestigt ist. Die Sprühpistole 510 ist beispielsweise eine negativ ladende Koronapulversprühpistole, es kann aber auch alternativ eine positiv ladende Koronapistole oder eine negativ oder positiv triboladende Pulversprühpistole sein.
Eine elektrische Leitung 544 wird mit der Pistole 510 vom Steuersystem 550 verbunden, das ein Luftdruck zur Pumpe 530 und die Spannung der Koronaelektrode in der Pistole 510 steuert. Innerhalb des Pulverbehälters 520 ist eine Diffusorplatte 521 derart konfiguriert, dass sie sich über einen Querschnittsbereich innerhalb des Behälters erstreckt und ist aus einem porösen Material ausgebildet, durch das Luft strömt, um das Pulver zu fluidisieren. Weil die Behälterseitenwände 522 und die Diffusorplatte 521 hohe Kontaktbereiche des Pulvers darstellen, umfasst die Erfindung die Konstruktion der Platte 521 und der Seitenwände 522 aus negativ tribovorladenden Materialien, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Polyamiden, insbesondere Nylon 6/6, einer Polyamidmischung, einem faserverstärkten Polyamidharz, Acetalpolymer, einem aminoplastischen Harz oder Mischungen daraus. Somit lädt der Kontakt des Pulvers mit der Diffusorplatte 521 und Seitenwänden innerhalb des Behälters 520 das Pulver negativ vor, bevor es zu der negativen Koronapistole 510 transportiert wird.
Die Pumpe 530, die in 8 im Querschnitt gezeigt ist, umfasst einen Körper 531 mit einem Pulvereinlassrohr 532, das zu einer Aushöhlung 533 führt, die von einer Auswerf- oder Venturidüse 534 und einem Venturihals 535 gekreuzt wird. Der Venturihals 535 wird in dem Pumpenkörper 531 von einem Halshalter 536 gehalten, der sich aus dem Pumpenkörper erstreckt, um eine Befestigungshalterung 537 für einen Schlauch bereitzustellen. Innerhalb der Befestigungshalterung 537 ist eine Verschleißhülse 538, auch als Verschleißrohr bezeichnet, stromabwärts von dem Pumpenhals bereitgestellt. Die Verschleißhülse verhindert eine Aufprallfusion auf der inneren Wand des Halshalters. Ein Zerstaubungslufteinlass 539 kreuzt den Halshalter 536, um einen Luftfluss bereitzustellen, der sich mit der Pulverluftmischung von dem Venturihals vereint.
Dieser Bereich in dem Pulverzuführsystem ist somit ein geeigneter Ort zur Verwendung eines der vorstehend beschriebenen Vorladematerialien. Somit wird es gewünscht, dass der Venturihals 535, die Verschleißhülse 538, das Pumpsaugrohr 532 und der Pulverschlauch (nicht gezeigt) mit Materialien beschichtet werden oder aus den Materialien hergestellt werden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus einem Polyamid, einer Polyamidmischung, einem faserverstärkten Polyamidharz, Acetalpolymer, einem aminoplastischen Harz oder Mischungen daraus, was vorstehend detailliert beschrieben ist, um das Pulver triboelektrisch mit einer negativen Polarität vorzuladen. Es wird zusätzlich bevorzugt, dass sich die Länge des Venturihalses 535 und des Halshalters 536 um beispielsweise ein bis fünf Inches jenseits der Kante des Pumpenkörpers erstreckt. Optimalerweise stellt diese ausgestreckte Länge eine wesentliche zusätzliche negative Triboladung des Pulvers in dieser Region des Pulverzuführsystems bereit.
Pulver, das in dem Pulverzufuhrsystem in dem Behälter und/oder der Pumpe wie vorstehend beschrieben in diesem Abschnitt vorgeladen wird, fließt durch den Schlauch, um an der Pistole mit einer vorbestimmten negativen Ladung anzukommen. Diese Vorladung verbessert die zusätzliche negative Ladung, die auf die Pistole über die Koronaelektrode angelegt wird.
V. UNIPOLARES PULVERBESCHICHTUNGSSYSTEM EINSCHLIESSLICH KORONA- UND TRIBOLADUNGSPISTOLEN
Wie in 9 gezeigt ist, wird eine Koronapistole 510 zusammen in Verwendung mit einer Triboladungspulversprühpistole 10 der Erfindung gezeigt, die vorstehend detailliert beschrieben ist. Die Koronapistole 510 und die Triboladungspistole 10 haben die selbe Polarität. Diese einzigartige Kombination erlaubt der Triboladungspistole 10 als Ausbesserungspistole verwendet zu werden, beispielsweise um die Ecken oder schwer zu erreichende Teile zu penetrieren, die die Koronapistole 510 nicht effektiv beschichtet hat. Diese beispielhafte Kombination einer Negativkoronapistole 510 und einer negativ triboladenden Pistole 10 wird vorzugsweise mit einem gemeinsamen Pulverzufuhrsystem 520 verbunden, welches das Pulver wie vorstehend beschrieben negativ vorlädt. Alternativ kann die Triboladungspistole die Pistole 200 (nicht gezeigt) mit kurzem Lauf umfassen, das vorstehend ausführlicher beschrieben ist. Diese neue Kombination einer oder mehrerer negativer Koronapistolen mit einer oder mehreren Tribopistolen, optimalerweise mit einem negativ vorladenden Pulverzufuhrsystem, die zur Beschichtung unterschiedlicher Teile des selben Werkstückes verwendet werden, ist ein wichtiges Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
VI. TRIBOLADUNGSPISTOLE MIT LUFTDÜSEN
Wie in 10 gezeigt ist, wird eine neue Triboladungspistole 600 bereitgestellt, das einen Pulverzufuhrabschnitt 610, einen Pulverladeabschnitt 620 und eine Sprühdüse 630 umfasst, die an dem Auslass der Pistole lokalisiert ist. Der Pulverladungsabschnitt 620 der Triboladungspistole 600 umfasst ferner einen zylindrisch geformten Körper 622 mit einer internen Bohrung 623 zum Unterbringen der internen Komponenten der Pistole. Innerhalb der Bohrung 623 des Körpers 622 ist ein Pulverrohrverbindungsstück 612 mit einer internen Bohrung 626a untergebracht. Ein erstes Ende 616 des Verbindungsstücks 612 ist mit einem Pulverzufuhrrohr (nicht gezeigt) verbunden, um verflüssigtes Pulver zu der Pulverflusspassage 626a, b, c der Pistole 600 zu befördern. Das zweite Ende 618 des Pulverrohrverbindungsstücks 612 ist mit einem Einlasslufteingang 640 verbunden. Der Einlasslufteingang 640 hat eine innere Passage 626b und ein oder mehrere angewinkelte Löcher oder Luftdüsen 642, die mit einem Luftverteiler 628 verbunden sind, der in dem Körper 622 lokalisiert ist, um eine unter Druck gesetzte Luft zu den Luftdüsen 642 zu befördern, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und Turbulenzen des verflüssigten, in die Pistole eintretenden Pulvers zu induzieren. Mit dem Einlasslufteingang 640 ist eine äußere Verschleißröhre 650 verbunden, die eine interne Passage aufweist, die Teil der Pulverflusspassage 626 der Pistole ist. Die äußere Verschleißröhre 650 umfasst ferner eine oder mehrere Luftdüsen 652. Unter Druck gesetzte Luft wird den Luftdüsen 652 über eine Passage 654 bereit gestellt, die eine Fluidkommunikation mit einem Luftverteiler 628 aufweist. Die Pistole 600 kann ferner mit einer optionalen inneren Verschleißoberfläche 660 bereit gestellt sein, die einen ringförmigen Pulverflussweg ausbildet. Wie in einer Querschnittsansicht in 10A gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Luftdüsen 652 in einer entgegengesetzten Konfiguration an einer oder mehreren longitudinalen Stationen angeordnet. Vorzugsweise weisen die Luftdüsen 652 einen Winkel γ (entgegen den Uhrzeigersinn von der Längesachse aus gemessen), der vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 90 bis ungefähr 135 Grad liegt. Die Luftstromgeschwindigkeit ist vorzugsweise hoch genug, um eine Turbulenz zu induzieren und zu bewirken, dass das Pulver durch die Passage fließt, um die dem Luftstrom entgegengesetzte Wand zu berühren, um die Triboladung des Pulvers zu erhöhen. Es wird bevorzugt, dass die Luftstromgeschwindigkeit in einem Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 1000 Fuß/Sekunde liegt und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 800 Fuß/Sekunde.
Um eine Triboladung des Pulvers bereitzustellen, sind die Pulverkontaktoberflächen der Pistole beispielsweise die innere Oberfläche der Pulverflusspassage 626a–c, der Düse 630 und die äußere Oberfläche der inneren Laderöhre 660 aus einem triboladenden Material hergestellt oder mit einem triboladenden Material beschichtet. Bei einer triboladenden Pistole mit positiver Polarität sind die Pulverkontaktoberflächen vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: Fluoropolymeren insbesondere PTFE. Bei einer triboladenden Pistole negativer Polarität sind die Pulverkontaktoberflächen vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: Nylon, insbesondere Nylon 6/6, einer Polyamidmischung, einem faserverstärkten Polyamidharz, einem Acetalpolymer, einem aminoplastischen Harz oder Mischungen daraus.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 11 gezeigt ist, ist die triboladende Pistole dasselbe wie vorstehend beschrieben, bis auf die folgenden Unterschiede. Erstens, es wird keine innere Laderöhre 660 verwendet. Zweitens, die Luftdüsen 652 der triboladenden Pistole 600, die innerhalb des äußeren Verschleißrohrs 650 lokalisiert sind, sind in einem helikalen Muster um die Längsachse angeordnet, wie es in 11 und 11A gezeigt ist. Die auf dem oberen Abschnitt der Röhre 650 lokalisierten Luftdüsen 652a können optional eine unterschiedliche Winkelorientierung als die Luftdüsen 652b haben, die auf dem unteren Abschnitt der Röhre 650 lokalisiert sind (nicht gezeigt). Die Luftdüsen 652a, 652b, wenn auf diese Weise konfiguriert, sind dazu ausgelegt, das verflüssigte Pulver gegen die entgegengesetzte Wand in schwankender Weise oder auf wogende Art zu drücken, um die Triboladung des Pulvers zu erhöhen. Es wird bevorzugt, dass es 3–4 Sätze von Löchern gibt, die in der Konfiguration angeordnet sind, wobei jeder Satz 2 oder mehr Löcher umfasst. Diese helikale Konfiguration dient der Induktion von Turbulenzen und Wirbeln des verflüssigten Pulvers in einer helikalen Art, so dass das relativ schwerere Pulver gewirbelt wird oder dazu gebracht wird, aufgrund von Zentrifugalkräften gegen die Wand in Kontakt mit der Passagenwand aufzuprallen.
Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass bewirkt wird, dass jedes Pulverteilchen die Ladeoberfläche mehrfach berührt und dadurch die Ladung auf dem Pulver erhöht wird, anstatt mechanische Wellen auf der Ladeoberfläche auszubilden, wie es in der Pistole von 1 gezeigt ist, die Ladeoberfläche ist ein gerader Zylinder, der einfach hergestellt werden kann, während die Luftströme 653 bewirken, dass die Pulverpartikel eine turbulente Route durch die Flusspassage 626a, b, c nehmen, um die Oberfläche mehrfach zu berühren, um die triboelektrisch induzierte Ladung auf den Pulvern zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Triboladepistole mit kurzem Lauf 200 von 2 dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel von 12 umfasst die modifizierte Pistole 200' einen Pistolenkörper 210', der einen Pulverzufuhreinsatz 800 hält, der sich etwas von dem Einsatz 220 in 2 unterscheidet. Der Einsatz 800 umfasst einen Pulverzuführeinlass 802 und einen optionalen Diffusorlufteinlass 804. Diffuserluft kann nach Bedarf verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Pulvers durch die Pistole 200' zu erhöhen. Die erhöhte Geschwindigkeit erhöht den Triboladungseffekt auf das Pulver und hilft bei der Verbreitung des Pulvers und kann auch dazu verwendet werden, das Sprühmuster zu beeinflussen. Diffusorluft wird jedoch nicht in allen Situationen benötigt und hängt von mehreren Faktoren ab, zu denen insbesondere die Geschwindigkeit und der Druck des Pulvers gehört, das in die Pistole 200' von dem Pulverzufuhrschlauch 540 her eintritt, und die verwandten Pulverzufuhrkomponenten (siehe 9 und die hierin enthaltene entsprechende Erläuterung) und wie viel zusätzliche Diffusion des Pulvers durch die Pistole benötigt wird. In vielen Fällen, wo die Luftdüsen in einer triboladenden Pistole enthalten sind, kann der Druckabfall, der durch den Luftfluss durch die Luftdüsen erzeugt wird, ausreichen, um die Verwendung der Diffusorluft zu vermeiden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Luftdüsen nach vorne abgewinkelt sind, um einen signigikanten Luftfluss in der axialen Vorwärtsrichtung durch die Pistole zu leiten, wodurch ein Saugeffekt an dem Pulvereinlassende der Pistole induziert wird. Das Reduzieren der gesamten Luft, die in einer Sprühpistole verwendet wird, ist normalerweise vorteilhaft, da damit die Betriebskosten reduziert werden, die mit Betriebsluft, Aufprallfusion und Verschleiß in Verbindung stehen. Eine Reduktion der Aufprallfusion hilft bei der Beschleunigung des Farbwechsels und von Säuberungsoperationen.
Das innere Ende 800a des Pulverleitungseinsatzes 800 empfängt verschiebbar ein erstes Ende eines Laderohrs 806. Das Laderohr 806 ist vorzugsweise aus irgendeinem der verschiedenen Materialien hergestellt, die hierin beschrieben sind, um entweder eine positive oder eine negative Ladung auf dem Pulver in Abhängigkeit von den Wünschen für eine bestimmte Anwendung aufzubringen. Der Laderohreinlass 806a kann eine optionale innere diametrale Reduktion oder eine Verjüngung 808 aufweisen, die der Zunahme der Pulvergeschwindigkeit dient (ohne das Diffusorluftvolumen oder den Druck erhöhen zu müssen) und auch um das Pulver in dem zentralen Volumen des Laderohrs 806 wieder zu zentrieren, bevor das Pulver in den Hauptabschnitt des Laderohrs eintritt.
Ein massiver oder hohler Schaft 810 ist longitudinal und vorzugsweise koaxial innerhalb des Laderohrs 806 positioniert. Dieser Schaft 810 ist vorzugsweise aber nicht notwendigerweise zylindrisch und umfasst vorzugsweise einen optionalen Kegel an einem konischen Ende 810a, um das Entladen des Schaftes 810 zu erleichtern. Das Laderohr 806 umfasst einen metallischen Entlader oder geerdeten Ring 812, der mit einem geerdeten Entladeanschluss 814 verbunden ist. Der Stift 814 erlaubt dem Laderohr 806 und dem Schaft 810 sich während einer Sprühoperation selbst zu entladen, wenn die Ladung auf den triboladenden Oberflächen zunimmt. Eine Bohrung 816 ist bereitgestellt, um einen geerdeten Stift oder Draht (nicht gezeigt) zu empfangen, der den geerdeten Ring 812 kontaktiert.
Der Körper 210' umfasst einen Lufteinlassanschluss 250' in fast derselben Weise wie der Anschluss 250 in dem Ausführungsbeispiel von 2. Dieser Anschluss 250' führt in eine Ringkammer 817. Die Ringkammer 817 befindet sich in Fluidkommunikation mit einer weiteren Ringkammer 818 und umgibt diese, die im Allgemeinen durch den Raum zwischen dem äußeren Umfang des Schaftes 810 und der inneren Oberfläche des Laderohrs 806 definiert ist. Die Ringkammer 818 bildet vorzugsweise einen relativ schmalen Spalt zwischen dem Laderohr 806 und dem Schaft 810. Eine Serie von Luftdüsen 240' sind durch die Wand des Laderohrs 806 auf dieselbe Weise wie in dem Ausführungsbeispiel von 2 bereitgestellt und unter Druck gesetzte Luft fließt von der äußeren Ringkammer 817 in die innere Ringkammer 818 hindurch. Der exakte Ort, die Anzahl, der Winkel und die Orientierung der Düse 240' kann in Abhängigkeit von unterschiedlichen Faktoren bestimmt werden, die vorstehend beschrieben sind. In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung reduziert die kleinere Ringkammer 818 im Vergleich beispielsweise zu dem Durchmesser des röhrenförmigen Einlasses 220 in 2 die Reisedistanz für Pulverpartikel erheblich, die von Luft von den Düsen 240' zu dem Schaft 810 gepresst werden. Somit wird weniger Luft benötigt, um zu bewirken, dass das Pulver auf die triboladende Oberfläche des Schaftes 810 mit einer vergleichbaren Geschwindigkeit wie in dem Ausführungsbeispiel von 2 auftritt. Dies reduziert nicht nur die Luftanforderungen, sondern auch die Aufprallfusionseffekte. Zusätzlich erhöht die Verwendung des Schaftes 810 den gesamten Oberflächenbereich des triboladenden Materials erheblich, dem die Pulverpartikel ausgesetzt werden, weil das Pulver sowohl den Oberflächenbereich des Schaftes 810 als auch den inneren Oberflächenbereich des Laderohrs 806 berühren wird. Die Luftströme 240' können vorwärts oder radial wie in 12 angewinkelt sein (relativ zu der Längsachse der Pistole 200') oder sie können versetzt sein, um eine wirbelnde Luftbewegung um den Schaft 810 zu erzeugen, wie es vorstehend beschrieben ist. Die schmalere Ringkammer 818 lässt auch zu, dass herkömmliche Triboladungseffekte auf dem Pulver auftreten, wenn dieses durch die Pistole 200' läuft, in im Wesentlichen analoger Weise wie eine herkömmliche Triboladungspistole einen gewundenen oder welligen Weg für das Pulver zum Durchlaufen verwendet. Beispielsweise kann die Ringkammer 818 von ungefähr 0,02 Inches bis auf ungefähr 0,5 Inches variiert werden, obwohl die exakt ausgewählten Dimensionen von der gesamten Leistungscharakteristik und den Leistungsanforderungen von jedem Pistolendesign abhängen werden.
Der Schaft 810 ist in dem Laderohr 806 positioniert und wird in diesem von einem herkömmlichen Mechanismus gehalten, wie beispielweise zentrierenden Stiften (nicht gezeigt). Ferner können in dem Ausführungsbeispiel von 12 der Einsatz 800, das Laderohr 806 und die Düse 820 von der Pistole auf alle aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, die hierin beschrieben sind, um eine positive oder negative Aufladung der Pulverpartikel nach Wunsch zu erzeugen, wenn der Schaft 810 aus derartigen triboladenden Materialien hergestellt ist. Das Ausführungsbeispiel von 12 verwendet eine herkömmliche Flachsprühdüse 820 mit einem Schlitz 821, aber jedes geeignete Düsendesign kann verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 13 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel von 12 beschrieben. Die gleichen Teile sind mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet und deren Beschreibung wird hierin nicht wiederholt. In dem Ausführungsbeispiel von 13 sind das Laderohr 822 und der Schaft 824 an ihren vorderen Enden modifiziert worden, um mit einer entsprechenden Konfiguration eines Düsenkörpers 826 übereinzustimmen, um einen parallelen triboladenden Wellenweg 828 zu definieren, der stromabwärts von der Ringkammer 818 liegt. Der Wellenweg 828 ist in der Form eines stundenglasartig reduzierten Durchmessers in der Düsenkörperkavität 820 realisiert. Der Schaft 824 ist mit einer entsprechenden Geometrie ausgebildet, und das Laderohr 822 hat ein vorderes Ende, welches einfach gegen das rückwärtige Ende des Düsenkörpers 826 anstößt, um eine glatte kontinuierliche Kontur auszubilden. Eine Spinne 830 ist in dem Hohlraum des Düsenkörpers 826 zentriert und wird in diesem von einer Vielzahl von radialen Beinen 832 gehalten. Die Spinne 830 kann mit dem Schaft 824 verbunden werden oder zusammengebaut werden, falls erforderlich mittels eines Stifteinsatzes 834 und die Spinne 830 kann an ihrem vorderen Ende zum Halten einer herkömmlichen konischen Düse 836 verwendet werden. Die Spinne 830 ist vorzugsweise aus einem geeigneten triboladenden Material wie die vorstehend Beschriebenen hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Pistole 200" mit beiden Luftdüsen 240', dem Laderohr 822 und dem Schaft 824 betrieben, um das Pulver anfangs aufzuladen sowie eine triboladende Nachladefunktion bereitzustellen, die von dem parallelen Wellenweg 828 erzeugt wird. Obwohl in dem Ausführungsbeispiel von 13 der Triboladeabschnitt 828 als paralleles Wellenmuster dargestellt ist, soll diese Darstellung nur beispielhaft sein und sollte nicht in einem begrenzenden Sinne verstanden werden. Die Fachleute werden leicht erkennen, dass der Triboladeabschnitt unter Verwendung einer Vielzahl von bekannten triboladenden Anordnungen realisiert werden kann.
14 zeigt eine weitere Modifikation der Pistole 200' in 12. In dieser Version ist der Schaft 810 in einer leicht axial vorwärts gerichteten Position im Vergleich zu dem Schaft 810 in 12 installiert. Dies hat den Effekt der Positionierung der konisch rückwärts gerichteten Spitze 810a des Schaftes 810 in der Nähe des geerdeten Stifts 814. Dies erhöht erheblich die Leichtigkeit, mit der der Schaft 810 bei einer Sprühoperation entladen werden kann.
14 enthält ferner das Konzept, sowohl eine Anfangsluftdüse, die von einer Triboladefunktion assistiert oder induziert wird, als auch eine zusätzliche Triboladefunktion in der Pistole 200' aufzunehmen. Es sei bemerkt, dass in 14 im Vergleich zu 13 die Luftdüsen 240' hinter dem Schaft 810 positioniert sind. Dies stellt die luftdüseninduzierten Triboladefunktionen an erste Stelle, gefolgt von einer anschließenden Triboladefunktion in der Ringkammer 818. Die Luftdüsen übertragen ausreichend Energie auf die Pulverpartikel, damit ein Aufprall gegen das Laderohr und die Schaftoberflächen zum Laden des Pulvers verursacht wird. Der Luftfluss, der von den Luftdüsen erzeugt wird, ist ausreichend, damit ein Triboladeeffekt stromabwärts über die Ringkammer 818 auftreten kann, ohne eine gewundene, wellige oder einen anderen herkömmlichen Triboladeweg zu benötigen, obwohl derartige Triboladetechniken und Konfigurationen verwendet werden können, falls notwendig.
Unter Bezugnahme auf 15 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Pistole erläutert. Das Grundkonzept, das in dieser Figur gezeigt ist, wird hierin nachfolgend als "inside-out"-Pistole bezeichnet, weil im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen, die vorstehend beschrieben sind, die Flussrichtung der Luftdüsen umgekehrt wird. Somit können die vorstehenden Ausführungsbeispiele der Einfachheit halber hierin als "outside-in"-Pistolenkonfigurationen bezeichnet werden. In dem Ausführungsbeispiel von 15 umfasst dann die Pistole 840 einen Pistolenkörper 842, der ein rückwärtiges Ende 842a und ein vorderes Ende 842b hat. Das rückwärtige Ende 842a umfasst eine Konterbohrung, die einen Pulvereinsatz 844 verschiebbar empfängt und hält. Der Pulvereinsatz 844 trägt einen Pulverrohrverbindungsstutzen 846 und einen Lufteinlasskonnektor 848. Der Einsatz 848 empfängt und unterstützt ein erstes Ende eines Laderohrs 850, das aus einem geeigneten triboladenden Material, wie vorstehend beschrieben, hergestellt ist. Das Laderohr 850 erstreckt sich durch den Pistolenkörper 842 bis zu einer Düsenanordnung 852. Das besondere Design der Düsenanordnung 852 kann gemäß den Anforderungen für ein bestimmtes Sprühmuster ausgewählt werden. Im Beispiel von 15 umfasst die Düsenanordnung 852 einen Düsenkörper 852a, der eine Spinne 852b hält, die an einem Ende eine herkömmliche konische Düse 852c hält. Die Spinne 852b umfasst radiale Beine 852d oder geeignete Elemente wie Stifte zum Halten der Spinne 852b innerhalb des Düsenkörpers 852a.
Der Einsatz 844 empfängt und unterstützt ein erstes Einlassende einer Luftröhre 854, die in diesem Beispiel in Form eines hohlen Schaftes realisiert ist. Das Luftrohr 854 umfasst eine oder mehrere Luftdüsen 856, die in geeigneten Winkeln und Orientierungen wie vorstehend beschrieben hinsichtlich der anderen Ausführungsbeispiele ausgebildet sind. In dem Beispiel von 15 erzeugen die Luftdüsen 856 einen vorwärts gerichteten Luftfluss zu der Front der Pistole 840 aber radial angewinkelt, um Pulver gegen die innere Oberfläche 858 des Laderohrs 850 zu lenken. Das Einlassende 854a des Luftrohrs 854 befindet sich in Fluidkombination mit einer Lufteinlasskopplung 848. Daher tritt unter Druck gesetzte Luft, die über einen Luftschlauch (nicht gezeigt) in den Lufteinlass 848 geführt wird, in das Luftrohr 854 ein und tritt durch die unterschiedlichen Luftdüsen 856 aus. Das Luftrohr 854 erstreckt sich koaxial in dem Laderohr 850 und ein vorderes Ende 854b des Luftrohrs 854 wird von einer Spinne 852b geschlossen und gehalten.
Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen beispielsweise von 2, 7, 3A–3D, 4A–4H und 11 ist das Konzept der inside-out-Pistole, dass die Pulverpartikel eine wesentlich kürzere Reisedistanz unter dem Einfluss der unter Druck gesetzten Luft von den Luftdüsen 856 haben, bevor die Partikel die triboladende Oberfläche des Laderohrs 850 berühren. Dies reduziert die Menge der Luft zum Erzielen einer adäquaten Aufprallgeschwindigkeit, um ein adäquates Aufladen des Pulvers zu bewirken und um auch die Menge der Verlustenergie von den Partikeln zu reduzieren, die die Pistole entlang laufen. Das Luftrohr 854 kann aus einem triboladenden Material hergestellt sein, um den triboladenden Effekt der Ausgestaltung weiter zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil des inside-out-Designs ist, dass die Pistole einfacher und mit weniger Teilen herzustellen ist.
16 zeigt eine Variation der inside-out-Pistole von 15. In 16 hat die Pistole 840' einen zentralen Pistolenkörper 860, der auch als Laderohr fungiert. Der Pulvereinlass 844' ist an einem Einlassende des Körpers befestigt und eine Düsenanordnung 852' ist mit einem entgegengesetzten Ende des Pistolenkörpers 860 verbunden. Die Düsenanordnung 852' kann genauso sein, wie diejenige, die in 15 gezeigt ist, oder sie kann ein anderes geeignetes Design haben.
In beiden 15 und 16 erstreckt sich ein geerdeter Stift 862 durch den Pistolenkörper 842/860, um die triboladenden Oberflächen und Komponenten innerhalb der Pistole zu entladen. Der Stift 862 ist in 16 gezeigt, wobei der Stift in 15 ausgelassen ist, um die Stiftbohrung 862a zu zeigen.
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer handbetriebenen Pistolenkonfiguration bzw. als Pistole. Vorherige Ausführungsbeispiele wurden als Selbstladepistolenkonfigurationen gezeigt, die beispielsweise auf Pistolenstützen und Pistolenbewegern befestigt sind, obwohl die Hauptelemente dieser Ausführungsbeispiele in einem manuellen Pistolengriff aufgenommen sein können, wie es in 17 und 18 gezeigt ist.
In 17 umfasst die Pistole 870 einen Handabschnitt 872 mit einem Abzug 874 oder einer anderen Steuervorrichtung zum Steuern des Flusses von Pulver durch die Pistole 870. Ein Pistolenkörper 876 trägt ein Pulverzuführ-Schlauchverbindungsstück 878, an dem ein Pulverzuführschlauch (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Pulver fließt ein Pulververlängerungsrohr 880 herab, das aus einem triboladenden Material hergestellt sein kann. Das Verlängerungsrohr 880 wird innerhalb einer Pistolenkörperverlängerung 882 gehalten, die an einem entgegengesetzten Ende eine Düsenanordnung 883 unterstützt. Das Verlängerungsrohr 880 ist im Allgemeinen konzentrisch innerhalb des Pistolenkörpers 876 befestigt und die Verlängerung 882 stellte eine Ringkammer 884 bereit. Diese Ringkammer 884 empfängt unter Druck gesetzte Luft durch eine Lufthalterung 886, die mit einer Luftleitung 886a verbunden ist, die sich nach oben durch den Griff 872 erstreckt. Eine Diffusorluftpassage 888 ist durch die Wand des Pulververlängerungsrohrs 880 ausgebildet. Die Passage 888 ist so dimensioniert, dass sie eine gewünschte Balance zwischen Diffusorluft, die in das Pulververlängerungsrohr 880 eintritt, und der Luft bewirkt, die sich die Ringkammer 884 herab zu dem Ladeabschnitt 890 der Pistole 870 fortbewegen wird.
Der Ladeabschnitt 890 in diesem Beispiel hat die Form einer outside-in-Pistole und umfasst ein Laderohr 892, das an einem Ende in das vordere Ende des Pulververlängerungsrohrs 880 eingefügt wird. Das vordere Ende des Laderohrs 892 wird mit der Düsenanordnung 883 zusammengebaut. Das Laderohr 892 wird von Rippen oder Beinen 894 unterstützt, die die Luft von der Ringkammer 884 enthalten oder erlauben, dass die Luft von der Ringkammer 884 durch eine Serie von Luftdüsen 896 strömt. Die in das Laderohr 892 eintretende Luft leitet die Pulverpartikel, damit diese auf die triboladende Oberfläche 892a des Laderohrs 892 aufprallt, wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Es ist angedacht worden, dass das Verlängerungsrohr 880 und die Düsenanordnung 882 auch aus geeigneten triboladenden Materialien hergestellt sein können, um den Ladeeffekt der Pistole 870 zu verbessern. Die Verwendung der internen Diffusorluftpassage 888 erfordert lediglich eine einzelne Luftzufuhr zu der Pistole 870 sowohl für Diffusorluft als auch für Luft für die Jets 896, weshalb der Bedarf für einen zweiten Luftanschluss in der Seite der Pistole bei dem Abschnitt 890 beseitigt werden kann. Obwohl dies nicht in 17 gezeigt ist, kann ein Schaft, der ein ähnliches Konzept wie der Schaft 810 in 15 hat, in der Pistolenkonfiguration von 17 verwendet werden.
Das Ausführungsbeispiel von 17 hat einen geerdeten Stift 893, der mit der Verlängerung 882 verbunden ist, die elektrisch leitend ist. Die Verlängerung 882 ist wiederum mit einer geerdeten Schraube 885 verbunden, die über einen geerdeten Draht 887 elektrisch geerdet ist. Die Platzierung des geerdeten Stiftes 893 an einem Ort direkt hinter oder stromaufwärts von dem Ort, wo triboladende Luftunterstützungsdüsen 896 die Ladeoberfläche zuerst berühren, wird bevorzugt, weil an diesem Ort die Oberflächenladung, die sich wegen der Triboladung des Pulvers auf der triboladenden Oberfläche aufbaut, einfach über den geerdeten Stift 893 entladet werden kann, um die Triboladung des Pulvers zu unterstützen. Wenn der geerdete Stift zu weit stromaufwärts von dem Punkt der Luftdüsenberührung platziert ist, wird die Oberflächenladung, die sich auf der Oberfläche aufbaut, nicht von dem geerdeten Stift entladen werden. Wenn der geerdete Stift vor oder stromabwärts von dem Ort aufgestellt wird, wo die triboladenden Luftdüsen die Ladeoberfläche beaufschlagen, wird das Pulver, dass durch Aufprallen auf die Oberfläche geladen wird, von dem geerdeten Stift entladen, wenn das Pulver stromabwärts über den geerdeten Stift fließt.
In einer normalen triboladenden Pistole neigt die Verlängerung der Länge des Pistolenlaufs stromabwärts von dem triboladenden Abschnitt dazu, einen Verlust von Ladung zu verursachen, bevor das Pulver durch die Düse ausgestoßen wird. In 18A–D zeigen wir eine alternative Anordnung, wobei für unterschiedliche Pistolenlängen der luftstrominduzierte Triboladungsabschnitt 890 näher bei der Düse gehalten wird, weshalb der Ladungsverlust minimiert wird. In allen diesen Ausführungsbeispielen wird es bevorzugt, dass der geerdete Stift oder das andere erdende Element (nicht gezeigt) an einem Ort direkt hinter dem Platz aufgestellt wird, wo Triboladungsluftunterstützungsdüsen erst die Ladeoberfläche beaufschlagen, wie es in dem Ausführungsbeispiel von 17 auftritt.
Unter Bezugnahme auf 19 wird nachfolgend eine Sprühpistole illustriert, die das Konzept einer inside-out-Pistole in einer handgehaltenen manuellen Sprühpistolenkonfiguration aufnimmt. Die Pistole 900 umfasst einen Pistolenkörper 902, der einen Griff 904 hat. Der Griff 904 kann einen konventionellen Abzugmechanismus 906 zum Steuern des Flusses von Pulver in der Pistole 900 enthalten. Der Körper 902 unterstützt ein Laderohr 908 innerhalb einer Körperverlängerung 910. Das Laderohr 908 ist aus einem geeigneten triboladenden Material, wie vorstehend beschrieben, hergestellt. An einem rückseitigen Ende des Pistolenkörpers 902 ist eine Pulvereinlassaufsatzanordnung 912 befestigt, die auf ähnliche Weise wie die Ausführungsbeispiele von 15 und 16 einen Pulverschlauchkonnektor 914 und ein Luftanschlussstück 916 aufweist (die Luft und Pulverzufuhrleitungen sind aus 19 der Klarheit wegen entfernt worden). Der Lufteinlass 916 befindet sich in Fluidkommunikation mit einem Luftrohr 918, das sich longitudinal durch die Pistole 900 von dem Einlasskopf 912 bis zur Düsenanordnung 920 erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Düsenanordnung eine Flachsprühdüse 922, innerhalb der eine Spinne 924 installiert ist, die ein ähnliches Design wie die Spinne 852b von 15 haben kann. Die Spinne 924 hält das vordere Ende des Luftrohrs 918. Das Luftrohr erstreckt sich im allgemeinen konzentrisch durch die Pistole 900, weshalb eine Ringkammer 926 zwischen der äußeren Oberfläche des Luftrohrs 918 und der inneren Oberfläche 908a des Laderohrs 908 bereitgestellt wird. In einem Abschnitt 928 der Pistole 900 werden eine Anzahl von Luftjets 930 durch die Wand des Luftrohrs 918 bereitgestellt, welche zu dem vorderen Ende der Pistole hin in der Nähe der Düse ausgerichtet sind. Die Anzahl, der Ort, die Orientierung und die Winkel der unterschiedlichen Luftdüsen 930 kann für ein bestimmtes Pistolendesign, wie vorstehend erläutert, ausgewählt werden. Die Luftdüsen 930 müssen auch nicht alle an dem vorderen Ende der Pistole lokalisiert sein, sondern sie können auch mehr zu dem hinteren Pistolengriff hin lokalisiert sein.
Pulver tritt in die Pistole 900 durch die Kopplung 914 ein und läuft die Ringkammer 926 entlang. Eine geeignete Dimensionierung der Ringkammer 926 kann dazu verwendet werden, eine Tribovorladung an dem Pulver bereitzustellen, bevor es den Abschnitt 928 der Pistole 900 erreicht. Unter Druck gesetzte Luft fließt vom Inneren des Luftrohrs 918 heraus zu der Ringkammer 926, was bewirkt, dass Pulverpartikel auf die triboladende Ladefläche des Laderohrs 908 auftreffen. Das Luftrohr 918 kann auch aus triboladendem Material konstruiert sein, um den Ladeeffekt auf das Pulvers zu erhöhen. Obwohl die Pistole 900 so dargestellt ist, dass sie ein Laderohr 918 aufweist, das innerhalb der Pistolenverlängerung 910 positioniert ist, können diese zwei Elemente, falls notwendig, ein einzelnes Rohr sein, wie es in dem Ausführungsbeispiel von 16 hierin gezeigt ist.
Wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird ein geerdeter Stift 931 an einem Ort direkt hinter dem Ort aufgestellt, wo triboladende Luftunterstützungsdüsen 930 zuerst die Ladeoberfläche beaufschlagen. Der geerdete Stift 931 ist mit der Verlängerung 910 verbunden, welche elektrisch leitend ist. Die Verlängerung 910 ist über eine geerdete Schraube 933 mit einem geerdeten Draht 935 geerdet.
Ein weiterer Vorteil der inside-out-Pistolenkonfigurationen, wie hierin dargestellt,, ist, dass, wenn eine Aufprallfusion entlang Abschnitten der Laderohroberfläche auftreten sollte, es eine unkomplizierte Operation ist, das Luftrohr 918 einfach um einen Winkel zu rotieren, der ausreichend ist, um die Luftdüsen 930 wieder auf "saubere" Triboladungsoberflächenbereiche zu orientieren, wo es keine Aufprallfusion gibt. Dies setzt eine saubere Ladungsoberfläche den aufprallenden Pulverpartikeln aus und wird die Ladeeffizienz verbessern, während die Pistole verwendet wird. Alternativ könnte die relative axiale Position zwischen den Luftjets 930 und den triboladenden Oberflächen angepasst werden, um saubere Ladeoberflächen dem Pulver auszusetzen oder die relative axiale und rotationsmäßigen Positionen können verändert werden.
20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das die inside-out-Konfiguration mit einer outside-in-Konfiguration in einer einzelnen Pistole kombiniert. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Pistole 940 einen Pistolenkörper 942, der an einem Ende eine Pulvereinlassaufsatzanordnung 944 und an einem entgegengesetzten Ende eine Düsenanordnung 946 unterstützt. Die Düsenanordnung 946 ist als konische Düse dargestellt, wobei eine Düse 948 von einer Spinne 950 auf ähnliche Weise wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gehalten wird.
Die Einlassanordnung 944 umfasst ein Pulverschlauchanschlussstück 952 und ein Luftanschlussstück 954. Das Luftanschlussstück 954 befindet sich in Fluidkommunikation mit einem Luftrohr 956, das sich durch die Pistole zu der Düsenanordnung 946 erstreckt und an dem vorderen Ende von der Spinne 950 gehalten wird. Ein Laderohr 958 wird innerhalb des Pistolenkörpers 942 gehalten und umgibt das Luftrohr 956 konzentrisch, um eine zweite oder äußere Ringkammer 960 dazwischen auszubilden. Das Luftrohr 956 umfasst eine Vielzahl von inside-out-Luftdüsen 957, die erlauben, dass Luft vom Inneren des Luftrohrs in die Ringkammer 960 eindringt. Das Laderohr 958 ist mit einem Durchmesser ausgestattet, der geringer als der Durchmesser des Pistolenkörpers 942 ist, wodurch eine Luftpassage oder eine zweite äußere Ringkammer 962 bereitgestellt wird. Das Laderohr 958 ist mit einer Anzahl von Luftdüsen 964 bereitgestellt, so dass das Laderohr 958 auch als outside-in-Luftrohr fungieren kann. Unter Druck gesetzte Luft fließt von der zweiten oder äußeren Ringkammer 962 durch die Laderohrluftdüsen 964 in die erste oder innere Ringkammer 960.
Pulver von dem Einlass 952 fließt in die innere Ringkammer 960 und wird dann in dem Luftfluss mitgerissen, der von den Luftdüsen 957 und 964 erzeugt wird. Die zwei Sätze von Luftdüsen, eine outside-in und die andere eine inside-out Luftdüse erhöhen die Turbulenz des Pulvers erheblich und verursachen den Aufprall mit sowohl der Laderohrfläche 958a und der äußeren Luftrohroberfläche 956a. Ein geerdeter Stift 966 ist wie vorstehend beschrieben bereitgestellt.
Unter Druck gesetzte Luft tritt in die Pistole durch das Luftanschlussstück 954 ein und fließt durch das Luftrohr 956. Zusätzlich wird eine Luftpassage 968 bereitgestellt, die einen Teil der Luft in die äußere Ringkammer 962 leitet. Auf diese Weise wird nur ein einzelner Lufteinlass in der Pistole benötigt. Falls notwendig kann ein Teil der Luft auch in das Innere der Ringkammer 960 geleitet werden, um als Diffusor-Luft zu fungieren, es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies gebraucht wird, da das Volumen der bewegten Luft von allen Luftdüsen in den meisten Fällen ausreichend zum Verteilen des Pulvers ist. Die Pistole 940 kann auch zusätzliche Pulverflusslängen vor der Ladeoperation enthalten, um Tribovorlade- oder Nachladeeffekte zu enthalten.
21–24 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel hält eine elektrisch leitende Verlängerung 972 eine Düse 974 mit einem Schlitz 976. Eine Ladehülse 978 ist zwischen der Düse 974 und einem Ladehülsenhalter 980 installiert. Das Pulverzuführrohr 982 wird in dem Ladehülsenhalter 980 eingeführt und mit einem Pulverzuführschlauch 984 verbunden. Ein geerdeter Stift 986 ist mit der Verlängerung 972 verbunden. Die Verlängerung 972 ist über eine geerdete Schraube 988 mit einem geerdeten Draht 990 verbunden. Der Ladehülsenhalter 980 umfasst Luftdüsen 981, die die Triboladefähigkeit der Pistole verbessern. Die Düsen 981 beaufschlagen die innere Oberfläche 979 der Ladehülse 978, die aus einem triboladenen Material hergestellt ist, wie das vorstehend Beschriebene. Der geerdete Stift 986 ist direkt hinter dem Ort positioniert, wo Ladungsluft-Unterstützungsdüsen 981 die Ladeoberfläche 979 beaufschlagen.
22 und 23 zeigen den Ladehülsenhalter 980 in größeren Details. Wie in 23 gezeigt ist, werden die Luftdüsen 981 in 90-Grad-Intervallen um den Umfang des Ladehülsenhalters 980 herum positioniert. Die Passage 992 für den geerdeten Stift 986 ist in 23 als zwischen zwei der Luftdüsen 981 positioniert gezeigt.
24 zeigt eine Ansicht der Ladehülse 978, die mit dem Ladehülsenhalter 980 zusammengebaut ist. Ein lokalisierender Stift 996 wird reibungsmäßig in dem Halter 980 empfangen. Wenn die Ladehülse 978 mit dem Halter 980 zusammengebaut ist, wird der lokalisierende Stift 996 innerhalb eines Schlitzes 994 empfangen, der innerhalb der äußeren Oberfläche der Hülse 978 ausgebildet ist. Die erlaubt es der Hülse 978, eine bestimmte Positionsorientierung in dem Halter 980 einzunehmen (nachfolgend als erste Orientierung bezeichnet). In dieser ersten Orientierung wird ein bestimmter Abschnitt der inneren Oberfläche 979 der Hülse 978 von den Luftdüsen 981 beaufschlagt und durch Reibungsladung des Pulvers abgenutzt. Damit unterschiedliche Teile der inneren Oberfläche 979 den Luftdüsen 981 ausgesetzt werden können, wird eine Anzahl derartiger Schlitze auf dem Äußeren der Hülse 978 ausgebildet. Damit die Hülse in dem Halter 980 in einer anderen Positionsorientierung reorientiert wird, würde die Hülse 978 aus dem Halter 980 gezogen und rotiert, um einen anderen Schlitz auszurichten, der in dem Äußeren der Hülse 978 ausgebildet ist, wobei der Stift 996 und die Hülse 978 dann zurück in den Halter 980 geschoben würden. Auf diese Weise würde ein neuer Teil der Ladeoberfläche 979 von Luftdüsen 981 beaufschlagt, um für Reibungs- oder triboelektisches Laden des Pulvers verwendet zu werden, ohne die Ladehülsen 978 ersetzen zu müssen. Zusätzlich ist die Hülse 978 symmetrisch, so dass ihre Orientierung innerhalb des Halters 90 umgekehrt werden kann, wobei das entgegengesetzte Ende der Hülse 978 in dem Halter 980 eingeführt ist. Dies verdoppelt die Anzahl der unterschiedlichen Orientierungen, die die Hülse innerhalb des Halters 980 einnehmen kann, um einem noch größeren Bereich der Oberfläche zu erlauben, für triboelektrisches Laden benutzt zu werden, bevor die Hülse 978 ersetzt werden muss.
Folglich ist ein Vorteil von mehreren dieses Ausführungsbeispiels der Einsatz eines neuen Konzepts in einer triboelektrischen Pistole eines oder mehrerer Komponenten der Pistole, die als tribolelektrische Ladeoberfläche verwendet werden, derart auszulegen, dass sie in der Pistole in mehr als einer Orientierung zusammengesetzt werden können, so dass mehr von der Oberfläche zum Triboladen des Pulvers verwendet werden kann, bevor die Komponente durch eine neue Komponente ersetzt wird. Dies spart dem Anwender Geld, indem dem Anwender ermöglicht wird, die Komponente vollständiger zu verwenden, bevor sie ersetzt wird.
Weitere Ersparnisse werden dem Anwender bereitgestellt, indem die triboelektrische Ladungsanordnung in zwei Stücken als Ladungshülse und als Ladungshülsenhalter ausgebildet wird. Durch Konstruieren dieser Komponente als eine Zusammensetzung aus zwei Stücken muss nur der Ladungshülsenhalter nicht ersetzt werden, der die Luftdüsen enthält und komplizierter herzustellen ist. Somit ist die Ladungshülse 978 ein viel einfacher herzustellendes und zu ersetzendes Teil als eine Ladungshülse wie die in 17 gezeigte, die die Luftdüsen sowie die Ladungsoberfläche enthält.
Es sei bemerkt, das in dem Ausführungsbeispiel von 21–24 alle Luftjets 981 in einer einzelnen vertikalen Ebene liegen. Dies führt zu einer Anzahl von Vorteilen. Die Ladungshülse kann kürzer sein als Ladungshülsen mit Sätzen von Luftdüsen, die entlang der Länge der Ladungshülse bereitgestellt sind. Auch wird jede vom hinteren Teil der Pistole eingeführte Luft allen Luftdüsen gleichförmig zugeführt, was ein gleichmäßigeres Aufladen des Pulvers zur Folge hat. Alle Pulverauftreffbereiche innerhalb der Hülse sind in der Nähe des geerdeten Stiftes. Zusätzlich kann ein niedrigerer Druck für Luftdüsen in einer einzelnen Ebene verwendet werden, was Energieanforderungen reduziert, da es keinen Druckabfall zwischen dem ersten Satz von Luftdüsen und dem zweiten Satz von Luftdüsen gibt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung können vielfältige Kombinationen von luftdüsenassistiertem Turboladen und Turboladetechniken in einer Sprühpistole implementiert werden. Diese umfassen, sind aber nicht notweniger weise auf folgendes begrenzt: luftdüsenassistiertes Triboladen gefolgt von Triboladen; Triboladen gefolgt von luftdüsenassistiertem Triboladen; inside-out luftdüsenassistiertes Triboladen gefolgt von Triboladen; Triboladen gefolgt von inside-out luftdüsenassistiertem Triboladen; inside-out luftdüsenassistiertes Triboladen gefolgt von outside-in luftdüsenassistiertem Triboladen; und inside-out luftdüsenassistiertes Triboladen kombiniert mit outside-in luftdüsenassistiertem Triboladen. Unterschiedliche Triboladematerialkombinationen können auch in einer Pistole verwendet werden, einschließlich positiv- und negativ ladenden Materialien nach Anforderung. Ein signifikanter Vorteil der luftdüsenassisiterten Triboladepistole ist, dass seine kurze Länge es zum Beschichten der Innenseite von Rohren und anderen geschlossenen Oberflächen eignet. Die kurze Pistolenlänge ermöglicht, die Pistole durch ein Rohr zu führen, das selbst Biegungen unterschiedlicher Winkel hat, was bei vorbekannten Sprühpistolen mit signifikanter Länge schwierig ist.
Die vorliegende Erfindung zieht ferner ein Gerät und Verfahren zum Formen und Lenken des Flusses von gesprühtem Pulver durch eine Sprühdüse einer elektrostatischen Sprühpistole in Betracht. Im allgemeinen kann die Düse mit Öffnungen bereitgestellt sein, die eine gewünschte Form oder ein gewünschtes Muster in dem Pulverspray erzeugen. Die Pulversprühmuster können auch von Deflektorvorrichtungen geformt und gelenkt werden, die auf der Düse befestigt sind, um das Pulversprühmuster zu formen und/oder zu beeinflussen. Diese Düsenmerkmale können individuell oder in jeder geeigneten Kombination verwendet werden und können in jede Pulversprühdüse aufgenommen werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf Düsen für Koronasprühpistolen und Tribopistolen, wobei letztere ohne Einschränkung herkömmliche Triboladesprühpistolen oder unkonventionelle hierin beschriebene Triboladesprühpistolen enthalten können.
Unter Bezugnahme auf 25–28 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sprühdüse 700 in Übereinstimmung mit der Erfindung gezeigt. Die Düse 700 enthält einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 702 mit einer zentralen axialen Passage in der Form beispielsweise einer Bohrung 705, die sich von einem Pulvereinlassende 702a bis zu einem Auslassende 702b erstreckt. Eine erste Vielzahl von Öffnungen oder Schlitzen 704 sind an einem gerundeten vorderen Ende 700a der Düsen 700 bereitgestellt. Dieser erste Satz von Schlitzen 704 wird zum Formen eines primären Pulversprühmusters verwendet, was durch die direktionalen Pfeile PS in 26 angezeigt ist.
Das vordere Ende 700a muss nicht gerundet sein sondern kann auch andere geeignete Formen haben, um eine gewünschtes Muster zu erzeugen. Die Schlitze 704 müssen daher nicht gebogen sein, wie es in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel illustriert ist.
Jeder Schlitz 704a und 704b ist in Bezug auf die Längsachse LA der Düse 700 abgewinkelt. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Düse 700 zwei gebogene Schlitze 704a und 704b, die jeweils an den Winkeln θ_a und θ_b relativ zu der Längsachse LA ausgerichtet sind. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise sind die Winkel θ_a und θ_b im Wesentlichen gleich groß. Die Werte von θ_a und Θb werden basierend auf den gewünschten Eigenschaften des Sprühmusters ausgewählt. In einem Beispiel sind θ_a und θ_b ungefähr 15 Grad groß, um einen eingeschlossenen Winkel zwischen dem Schlitz 704a und 704b von ungefähr 30° auszubilden. Andere Winkel können nach Erfordernis ausgewählt werden, aber es ist angedacht worden, dass die Winkel θ_a und θ_b nicht 0 Grad groß sein werden (d. h. parallel zur Achse LA). Durch Anwinkeln der Schlitze relativ zu der Achse LA wird das durch die Schlitze 704 fließende Pulver derart ausgerichtet, dass es konvergiert und aufeinander trifft, wie es durch die Kreuzung der Pfeile PS angedeutet wird. Diese Konvergenz verursacht eine Verringerung der Geschwindigkeit des Pulversprays und erzeugt ein breiteres Sprühmuster mit besserer gleichförmigerer Dispersion oder Distribution der Pulverpartikel innerhalb des Sprühmusters im Vergleich zu Einschlitzdüsen oder Parallelschlitzdüsen.
Die angewinkelten Schlitze 704 haben weitere Vorteile. Wegen der angewinkelten Orientierung ist es weniger wahrscheinlich, dass Pulverpartikel grade durch die Düse 700 und aus einem der Schlitze 704 laufen könnten, ohne auf einen inneren Oberflächenbereich des Düsenkörpers 702 aufzutreffen. Durch Verstärken des Aufpralls oder Oberflächenkontakts des Pulvers gegen die Düse 700 kann der Triboladungseffekt verstärkt werden. Somit wird es bevorzugt, obwohl es nicht notwendig ist, dass die Düse 700 oder zumindest die Aufpralloberfläche innerhalb der Düse 700 aus einem geeigneten triboladenen Material der selben Polarität wie die Sprühpistole hergestellt ist, an dem die Düse 700 befestigt ist. Wenn beispielsweise die Düse 700 mit einer Koronapistole oder einer unkonventionellen negativen Tribopistole wie vorstehend beschrieben verwendet wird, kann die Düse aus Delrin^TM oder anderen geeigneten triboladenen Materialien negativer Polarität hergestellt sein. Wenn die Düse mit einer positiven Tribopistole verwendet wird, kann die Düse aus irgendeinem geeignetem positiven triboladenen Material, wie beispielsweise PTFE hergestellt sein. Die angewinkelten Schlitze 704 erhöhen auch den Aufpralloberflächebereich des Pulvers, bevor das Pulver von der Düse ausgestoßen wird.
Die Winkel θ_a und θ_b werden normalerweise innerhalb eines geeigneten Bereichs liegen. Wenn der Winkell θ zu klein ist, wird ein Rückdruck reduziert und Pulver könnte durch die Düse 700 ungestört fließen. Wenn der Winkel θ zu steil ist, könnte sich zu viel Rückdruck entwickeln und eine zu geringe Pulverflussrate durch die Schlitze 704 würde entstehen.
Die angewinkelten Schlitze 704 bewirken auch, dass sich ein Rückdruck innerhalb des Düsenkörpers 702 ausbildet, weshalb die Geschwindigkeit des Pulversprays abnimmt und Kollisionen der Pulverpartikel miteinander zunehmen und ein Aufprall mit den düseninneren triboladenden Oberflächen zunimmt, wodurch der triboladende Effekt der Düse verstärkt wird. Die Anzahl der verwendeten Schlitze ist eine Auswahlangelegenheit.
Die Schlitze 704 sind dazu ausgeformt, ein eher flaches fächerartiges Sprühmuster zu erzeugen. Weil Pulverpartikel unterschiedliche Größen und Massen haben, kann das von den Schlitzen 704 erzeugte Sprühmuster keine gewünschte Pulververteilung innerhalb des Sprühmusters zeigen. In vielen Fällen wird die Verwendung der angewinkelten Schlitze 704 allein ausreichen. Falls erforderlich oder gewünscht wird jedoch die Düse 700 mit einem zweiten Satz von Öffnungen oder Entlüftungen 706 bereitgestellt. In diesen Beispielen gibt es zwei Entlüftungen 706a und 706b aber alternativ kann auch eine einzelne Entlüftung oder mehr als zwei Entlüftungen verwendet werden.
Wie am besten in 27 gezeigt ist, sind die Entlüftungen 706 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise zwischen den Schlitzen 704 in der Nähe von deren Endabschnitten positioniert. Andere Orte können verwendet werden. Die Entlüftungen sind auch jeweils nach außen hin relativ zu der Längsachse LA mit entsprechenden Winkeln α_a und ab angewinkelt. In einem Ausführungsbeispiel sind die Winkel α_a und ab gleich groß, was aber nicht notwendig ist. Ein geeigneter Winkel beträgt ungefähr 30°, um einen eingeschlossenen Winkel zwischen den Entlüftungen von ungefähr 60° auszubilden, andere Winkel können jedoch auch verwendet werden, um einen gewünschten Effekt auf das Sprühmuster zu erzielen.
Die Entlüftungen 706 können für eine Anzahl unterschiedlicher Zwecke verwendet werden. Die Entlüftungen stellen eine Druckentlastung zum Reduzieren oder Steuern des Rückdrucks innerhalb der Düse 700 bereit, indem Luft entlüftet wird. Es werden auch einige Pulver entlüftet und sie werden dazu neigen, um die periphere Region oder eine Einhüllende des Sprühmusters zu fließen, womit die Menge der Pulverpartikel in der Region erhöht wird (was normalerweise signifikante Bußgelder nach sicht zieht). Die äußere Einhüllende des Luftflusses und Pulvers hilft auch dabei, den resultierenden Pulverspray zu verlangsamen und den Pulverspray nach vorne zu richten (wobei erkannt wird, dass die konvergierenden Pulverströme von den Düsenschlitzen 704 bewirken werden, dass einiges Pulver in Winkeln abgelenkt wird, die von einer im allgemeinen geraden Richtung fortführen; der Fluss von den Entlüftungen 706 unterstützt die Einschränkung derartigen Pulvers in die im allgemeinen nach vorne gerichtete Bewegung des Sprühmusters).
Es sei erwähnt, dass abhängig von den gewünschten Sprühmustern die Schlitze 704 und Entlüftungen 706 individuell entweder konvergierend oder divergierend sein können und unterschiedlichen Formen und Orientierungen haben können.
Der Düsenkörper 702 kann eine geeignete Verlängerung 708 mit Abdichtfugen 710 aufweisen, so dass die Düse durch Presspassung oder andersartig mit einem vorderen Ende der Sprühpistole befestigt werden kann.
In einigen Sprühanwendungen wird ein im Wesentlichen kreisförmiges Sprühmuster gewünscht. Derartige Sprühmuster werden normalerweise durch die Verwendung eines Diffusors wie der konischen Düse 836 erzeugt, die in 13 gezeigt ist. Derartige Anordnungen erfordern jedoch viele Teile wie die Düse 836, die Spinne 830 und den Halter 826.
Unter Bezugnahme auf 29–32 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Sprühdüse 712 in Übereinstimmung mit der Erfindung erläutert. Die Düse 712 kann mit irgendeiner Pulversprühpistole einschließlich aber nicht beschränkt auf Korona- und Tribopistole verwendet werden. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise wird die Düse 712 aus einem triboladenen Material hergestellt, welches das Pulver mit der selben Polarität wie die Sprühpistole elektrostatisch auflädt, ähnlich wie bei der Düse 700, die hierin beschrieben ist.
Die Düse 712 umfasst einen Körper 714 mit einer zentralen Längsbohrung 716. Die Bohrung 716 erstreckt sich von einem Einlassende 716a zu einem Auslassende 716b. Das Auslassende 716b umfasst eine innere Oberfläche 718, die sich radial nach außen mit einem Winkel β₁ relativ zu der Längsachse LA2 der Düse 712 verjüngt.
Ein Deflektor in der Form eines Kegels 720 ist an dem Auslassende 716b der Düse 712 untergebracht. Der Kegel 720 wird zum Erzeugen einer konischen bzw. kegelförmigen Ablenkung des Pulverflusses verwendet, der aus der Düsenbohrung 716a austritt, um zu Bewirken, dass das Pulversprühmuster im Wesentlichen kreisförmig ist (die Sprühwolke selbst ist im allgemeinen kegelförmig). Der Kegel 720 ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise in Bezug auf das Auslassende 716b der Düse zentriert. Der Kegelwinkel β₂ kann irgendein Winkel sein, der das Sprühmuster mit der gewünschten Größe erzeugt. Beispielsweise ist ein Winkel von 55° in vielen Anwendungen geeignet. Der Kegelwinkel β₂ kann derart ausgewählt werden, dass der Wert β₂/2 ungefähr gleich β₁ ist. Dies muss jedoch nicht in allen Anwendungen der Fall sein.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Kegel 720 mit der Düse 712 durch eine Anzahl von Rippen 722 befestigt. Obwohl drei Rippen gezeigt sind, können andere Anzahlen verwendet werden. Die Rippen 722 sind äquidistant um den Kegelumfang angeordnet (120° Abstände für 3 Rippen), um den Kegel 27 beim Sprühen zu stabilisieren. Die Rippen 722 verbinden eine äußere Oberfläche 724 des Kegels 720 mit einer verjüngten Düsenoberfläche 718, obwohl andere Orte und Verbindungstechniken verwendet werden können. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise sind der Kegel 720, die Rippen 722 und der Düsenkörper 714 entweder durch maschinelles Bearbeiten oder Gießen einstückig ausgeformt. Der Kegel 720 kann auch ein separates Teil sein, das an dem Düsenkörper 714 geeignet befestigt ist. Der Kegel 720 oder zumindest die Kegeloberfläche 724 kann aus einem geeigneten tribuladenen Material hergestellt sein.
Der Kegel 720 und das sich verjüngende Düsenende 718 sind somit ausreichend voneinander entfernt, um eine kegelförmige Düsenöffnung oder einen Weg 726 auszubilden. Die Dimensionen und Winkel der Öffnung 726 kann derart ausgewählt werden, dass eine gewünschte Sprühmustergröße erzeugt wird. Falls gewünscht können Entlüftungen (nicht gezeigt) mit der kegelförmigen Düse 712 verwendet werden, wie hierin mit dem Ausführungsbeispiel von 25–28 beschrieben ist. Die Düse 712 kann auch mit einer Befestigungsverlängerung 728 ähnlich der Verlängerung 708 bereitgestellt sein, die hierin vorstehend beschrieben ist (25).
Obwohl ein weiteres gleichförmiges Sprühmuster in dem Ausführungsbeispiel für eine im Wesentlichen kreisförmige Sprühdüse 712 erzeugt wird, ist es in einigen Anwendungen erwünscht, das Pulversprühmuster einzuschränken und auch die Vorwärtsbewegung des Sprühmusters zu unterstützen. In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der Erfindung kann eine Vorrichtung mit der Düse befestigt werden und als Deflektor oder Wand fungieren, um das Pulversprühmuster zu formen und auszurichten. Die Vorrichtung kann auch als Geschwindigkeitsbremse fungieren, um ferner beim Reduzieren der Vorwärtsgeschwindigkeit des Sprühmusters zu helfen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel von 33 und 34 wird eine derartige Vorrichtung in der Form eines Deflektors oder einer Wand 730 realisiert. Der Deflektor 730 umfasst einen Hülsenabschnitt 732, der dazu ausgebildet ist, über das Äußere einer Sprühdüse (35) aufgesetzt zu werden. Die Hülse 732 kann eine Abdichtfuge 733 enthalten, die einen großen O-Ring (nicht gezeigt) oder ein anderes geeignetes Teil zurückhält, das eine Abdichtung bereitstellt und dabei hilft, den Deflektor 730 auf der Düse zu halten. Es sei erwähnt, dass der Deflektor 730 mit anderen Pulversprühdüsen verwendet werden kann, beispielsweise, aber nicht notwendigerweise mit der hierin offenbarten Flachsprühmusterdüse 700.
Wie am Besten in 34 und 35 gezeigt ist, umfasst der Deflektor 730 einen blendenartigen Konusabschnitt 734, der das vordere Ende der Sprühdüse 712 einhüllt. Der Konus bzw. Kegel 734 weitet sich in einem geeigneten Winkel auf, um die gewünschte Sprühmustergröße und Form zu erzeugen. Der Kegel 734 umfasst eine Lippe 736 an seinem vorderen ende. Diese Lippe 736 kann dazu verwendet werden, bei der Einschränkung der Größe des Sprühmusters zu helfen und das Sprühmuster nach vorne zu richten. Der Deflektor 730 ist insbesondere aber nicht allein geeignet für größere Sprühmuster. Die Kegelform und die Lippe 736 fungieren auch als Bremse für die Geschwindigkeit des Pulversprays von der Düse 712. Eine Kegelform ist jedoch nicht notwendig und jede geeignete Form kann ausgebildet werden, um ein gewünschtes Sprühmuster zu erzeugen. Der Deflektor 730 kann selbst selektiv entkoppelt werden, indem er nach hinten in eine Position geschoben wird, wo er das Sprühmuster nicht mehr einhüllt oder beeinflusst, ohne seine vollständige Demontage zu erfordern.
36–38 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, die zum Formen eines Pulversprühmusters verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst einen Deflektor 740 eine zentrale Basis 742, die dem Deflektor 740 erlaubt, auf eine Düse aufgesetzt zu werden (38). Die Basis kann eine Fuge 744 enthalten, die eine Abdichtung wie einen O-ring auf die selbe Weise zurückhält, wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel von 33–35.
In diesem Beispiel umfasst der Deflektor 740 einen sich aufweitenden Kegel oder einen Konusabschnitt 746, der sich entlang seiner gesamten Länge nach außen hin aufweitet. Durch Weglassen einer Endlippe kann der Deflektor 740 ein Sprühmuster mit einer höheren Geschwindigkeit mit kleineren Sprühmustergrößen erzeugen, was besonders nützlich zum Sprühen in Ecken und kleineren Teilen ist. Das Anpassen der axialen Position des Deflektors auf der Düse erlaubt wiederum einem Anwender, die Sprühmustergröße und den Einfluss des Deflektors auf das Sprühmuster zu ändern.
Es sei erwähnt, dass die Deflektoren 730, 740 aus einem geeigneten triboladenen Material hergestellt sein können, um eine elektrostatische Aufladung des Pulversprays zu verbessern, was hierin vorstehend beschrieben worden ist.
Wie in 35 und 38 gezeigt ist, kann es bei einigen Anwendungen gewünscht sein, dass der Anwender auf dem selben Potential wie die rückgekoppelte Erde der Tribopistole geerdet ist. Um dies zu erreichen, kann der Griff 872 eine elektrisch leitende Hülle 750 haben. Diese Hülle ist elektrisch in Kontakt mit einem geerdeten Ansatz 752 innerhalb des Griffs 872. Ein geerdeter Draht 754 ist an einem Ende des geerdeten Ansatzes 752 und mit seinem anderen Ende an einem zweiten geerdeten Ansatz 756 befestigt. Der zweite geerdete Ansatz 756 ist elektrisch mit einem geerdeten Stift 758 verbunden, der wiederum elektrisch mit der leitenden Verlängerung 760 der Pistole verbunden ist, die zum Ableiten von Ladung über den geerdeten Stift 986 von den triboladenen Oberflächen verwendet wird, wie es vorstehend beschrieben ist. Ein zweites geerdetes Kabel 762 ist von dem geerdeten Ansatz 756 zu einer weiteren Erde durch den Griff 872 geleitet.
Wie in 18A–D und 21 gezeigt ist, kann die Pistolenlänge geändert werden, indem die Länge der röhrenförmigen Pistolenverlängerung 870/972 geändert wird. Die Pistolenverlängerung 870/972 ist ein leitendes Element, das beispielsweise aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt ist. Die Verlängerung 870/972 ist leitend, damit ein rückgekoppelter geerdeter Weg zum Ableiten von Ladung bereitgestellt wird, die sich auf den triboladenen Oberflächen ansammelt, wie sie beispielsweise auf den Aufpralloberflächen des Ladeabschnitts 890/970 leicht auftritt. Diese Ladungen oder Ionen können von der Verlängerungen 972 über den geerdeten Stift 986 zur Erde abgeleitet werden (21).
Um eine schnelle Änderung der Länge der Pistolenverlängerung zu erleichtern, wie es in 39–42 gezeigt ist, ist die Verlängerung modifiziert worden, um eine Fuge oder Kopplung 770 zu enthalten. Die Fuge 770 wird durch Presspassung in einem rückwärtigen Ende 722a einer Laufverlängerung 772 befestigt, um einen Verlängerungsaufbau 773 auszubilden. Die Fuge 770 kann eine oder mehrerer Abdichtfugen 774 enthalten, um entsprechende O-Ringe oder ähnliche Abdichtungen aufzunehmen. Die Abdichtungen (nicht gezeigt) stellen eine Abdichtfunktion bereit und helfen auch dabei, den Zusammenbau 770, 772 in dem Pistolenkörper 876 festzuhalten. Das freie Ende der Fuge 770 wird in das vordere Ende 772a der Pistolenverlängerung 972 eingesetzt (41), so dass das vordere Ende der Verlängerung 972 auf dem hinteren Ende 772a des hinzugefügten Laufverlängerungsanbaus 773 aufprallt. Ein vorderes Ende 772b des Laufverlängerungsanbaus 773 empfängt den Ladehülsenabschnitt mit einer Düse 974 verschiebbar, die derart daran befestigt ist, dass das vordere Ende 772b des Laufverlängerungsanbaus 773 auf einer Schulter 775 der Düse 974 anstößt. Es sei erwähnt, dass der geerdete Stift 986 mit der neu hinzugefügten Laufverlängerung 772 Kontakt aufnimmt, um sicherzustellen, dass die triboladenden Oberflächen der Ladehülse 980 entladen werden.
Die gesamte Länge der Pistole ist deshalb vergrößert (oder durch gegenteilige Schritte verringert) worden, indem eine einfache slip-fit-connection bzw. Aufsetzverbindung verwendet wurde, während eine insgesamt glatte äußere Kontur der Pistole beibehalten wurde. Daher kann die Pistolenlänge schnell und einfach mit zwei einfachen slip-fit-disconnects bzw. Aufsetz-Trennungen verändert werden (41 und 42) und durch Neuverbindung der Verlängerung 772 an dessen Enden (um Größenänderungen zu erzeugen, wie sie in 18A–D beispielhaft gezeigt sind). Ein Anwender kann daher die Pistolenlänge schnell verändern, wobei die nicht verfügbare Zeit bei einer Sprühoperation minimiert ist. Das Laufverlängerungskonzept und die "on the fly" Längenänderung kann mit einem geeigneten Düsendesign oder Pistolenkörperdesign implementiert werden.
Der Pistolenkörper 876 und die Gewährverlängerungsanordnung 773 bilden eine äußere Wand der Luftringkammer oder des Verteilers 884, der Luft von den Luftanschlüssen 886 empfängt. Dieser Luftverteiler 884 wird dazu verwendet, unter Druck gesetzte Luft den Luftdüsen 981 bereitzustellen.
Eine Pistolenlängenanpassung „on the fly" wird erleichtert, indem eine einfache Presspassanordnung der zwei Enden 773a, 773b des Pistolenverlängerungsanbaus 773 bereitgestellt wird (42). Weil der Ladeabschnitt 970 an dem vorderen Ende der Sprühpistole bleibt, kann die Verlängerung 772 irgendeine Länge annehmen, ohne die Triboladefähigkeit der Pistole oder das Rückkopplungs-Erdungsmerkmal negativ zu beeinflussen. Es sei erwähnt, dass die Länge des Pulvereinlassrohrs 982/880 auch in Übereinstimmung mit jeglicher Änderung der Länge des Verlängerungsanbaus 773 auch geändert werden muss. Dies kann erreicht werden, indem einfach Aufsatz -Zwischenverbindungs-Pulverrohrverlängerungs-stücke 880 hinzugefügt oder entfernt werden, wie es in 18A–D gezeigt ist. Das rückseitige Ende 880a der Verlängerung 880 umfasst einen Stecker 880b, der den Nasenabschnitt 982a des Pulvereinlassrohrs 982 verschiebbar empfängt. Ein Frontabschnitt oder Nasenabschnitt 880c wird in die Steckdose 980a an dem hinteren Ende des Hülsenhalters 980 durch hineinstecken befestigt oder alternativ an dem hinteren Ende der anderen Pulverrohrverlängerung befestigt (was in 42 nicht gezeigt ist). Jede Aufsatz-Verbindung kann geeignete Abdichtungen, falls erforderlich, enthalten.
Die in 18A–D, 21 und 41, 42 illustrierten Designs umfassen das Merkmal der Positionierung oder Ausrichtung der Luftdüsen 981 in Bezug auf eine einzelne vertikale Ebene (relativ zu der Sprühpistolenlängsachse) und sind in der Nähe des Entladestiftes 986. Dies hält eine gleichförmigere Luftverteilung zu den Luftdüsen aufrecht und der Stift 986 (in der Nähe von Aufprallbereichen) wird an einem Ort positioniert, wo er am besten Restladung ableiten kann, die durch den Triboladeprozess in den primären Ladeabschnitt 970 der Pistole erzeugt wird.
Die unterschiedlichen Aspekte der hierin beschriebenen Endung umfassen beispielsweise die Pistolenverlängerung (Längenänderung), gewinkelte und kegelförmige Düsenschlitze und Entlüftungen und Deflektoren können individuell oder in Kombination damit nach Erfordernis einer speziellen Sprühprozedur verwendet werden.
VII. KOMBINATION AUS TRIBOLADEN UND KORONALADEN
Wie vorstehend hierin beschrieben ist, können Koronaladungs- und Triboladungstechnologien miteinander kombiniert werden, um zusätzliche Vorteile gegenüber der Verwendung nur einer von beiden Techniken zu erzielen. Dies ist insbesondere aber nicht ausschließlich der Fall, wenn die unkonventionellen Triboladematerialien, die hierin beschrieben sind, in den Triboladeabschnitt verwendet werden.
43 zeigt diesen Aspekt der Erfindung in einer Rotationsatomisierpulversprühpistole. Die grundlegenden Details der Koronasprühpistole sind in dem US Patent Nr. 6,105,886 beschrieben (das "'886-Patent"), welches Hollstein et al. erteilt wurde, dessen gesamte Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird. In 43 entspricht dem gestrichenen (') Bezugszeichen, die Bezugszeichen und Beschreibung in dem '886-Patent (siehe 2 des '886-Patents und die diesbezügliche Diskussion hierin) und eine derartige Beschreibung muss hierin nicht wiederholt werden, damit ein vollständiges Verständnis und Umsetzung der vorliegenden Erfindung erfolgen kann.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die Rotationsatomisierpulersprühpistole des '886-Patents modifiziert, um einen Triboladeabschnitt zu enthalten, in dem Triboladematerial für einige oder alle Komponenten verwendet werden, die mit Pulver in Kontakt kommen, welches die Sprühpistole passiert. Somit sind ein oder mehrere oder alle Pulverschläuche 49', das nicht rotierende Röhrenelement 48', die Spindel 31' und die Düse/der Verteiler 39' aus geeigneten triboladenden Materialien hergestellt, wie beispielsweise aber nicht einschränkend gemeint die hierin identifizierten triboladenden Materialien. Alternativ können die Pulverkontaktoberflächen dieser Komponenten beschichtet sein oder andersartig mit triboladenden Material bereitgestellt sein.
Weil der Pulverweg der Rotationsatomisiersprühpistole triboladendes Material enthält, kann ein Erdungs- oder Entladungsstift P geeignet positioniert werden (was in beispielhafter Weise in 43 gezeigt ist), um die Oberfläche des tribuladenden Materials zu entladen. Der Stift P oder ein anderes geeignetes leitendes Element ist vorzugsweise derart geerdet, wie es durch Linie Q in 43 angedeutet wird. Da die Spindel 31' rotiert, wird der Stift P auch rotieren und seine Verbindung mit Erde kann durch eine Bürste, einen Rutschring oder andere geeignete Struktur bereitgestellt werden.
Die beispielhafte Sprühpistole von 43 verwendet einen triboladenden Abschnitt, der das Pulver zuerst tribolädt, worauf ein koronaladender Abschnitt folgt, der in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel das Pulver koronalädt, während es aus der Düse/dem Distributor 39' austritt. Es sei erwähnt, dass die Koronaelektroden 77' nicht einstückig mit dem Sprühpistolenkörper 11' ausgebildet sein müssen, wie es in dem Ausführungsbeispiel von 43 vorgesehen ist, sondern alternativ können sie separat zusammengebaut sein oder eine separate Pistole mit geeignet positionierten Elektroden darstellen. Die Koronaladeelektrode kann alternativ innerhalb der Sprühpistole positioniert sein (analog zu dem Ausführungsbeispiel von 7 hierin). In einem derartigen alternative Fall lädt die Koronaelektrode nicht nur das Pulver auf sondern entlädt die tribuladende Oberfläche, wodurch die Notwendigkeit für einen Erdungs- oder Entladungsstift entfällt. Der Entladeeffekt verbessert die Effektivität des triboelektrischen Ladens.
Wie ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel von 43 kann der triboladende Abschnitt ein gerichtete Luft triboladendes Merkmal enthalten. Unter gerichteter Luft wird einfach das luftdüsenassistierte Triboladungskonzept verstanden, was vorstehend hierin beschrieben ist, bei dem unter Druck gesetzte Luft durch eine oder mehrere Luftdüsen gelenkt wird, um eine Turbulenz in dem Pulverfluss zu erzeugen und das Pulver gegen das triboladende Material in dem Pulverweg zu richten. Deshalb können in dem Ausführungsbeispiel von 43 eine oder mehrere Luftdüsen oder andere geeignete Luftausrichtungsmechanismen in der Sprühpistole aufgenommen werden, um die luftdüsenassistierte Funktion bereitzustellen. Die Pistole würde weiter modifiziert werden, um eine geeignete Druckluftquelle zum Zuführen von Luft zu den Luftdüsen zu enthalten. Vorzugsweise wären die Luftdüsen direkt stromabwärts von dem Entladestift P positioniert.
Die Kombination aus Koronaladen und Triboladen kann weiter vereinfacht werden, indem eine Schalteranordnung wie eine Schalterauswahlvorrichtung bereitgestellt wird, die mit der Sprühpistole assoziiert ist. 44 zeigt eine derartige Anordnung in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die Sprühpistole von 44 ist im Wesentlichen dieselbe Ausrichtungslufttriboladungspistole 970, die vorstehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben ist. Die Pistole 970 ist jedoch modifiziert worden, um eine Schalteranordnung zu enthalten, die es einem Anwender erlaubt, einen gewünschten Lademodus in Abhängigkeit von einer bestimmten Sprühoperation auszuwählen. Beispielsweise kann ein Anwender in Abhängigkeit von der Art des Pulvers oder des Artikels, der zu Besprühen ist, nur Triboladung, nur Ausrichtungslufttriboladung, nur Koronaladung, nur Koronaladung mit Triboladung oder nur Koronaladung mit Ausrichtungslufttriboladung benötigen. Obwohl das beispielhafte Ausführungsbeispiel von 44 Ausrichtungsluftriboladung illustriert, werden die Fachleute erkennen, dass die Erfindung unter Verwendung einer Triboladesprühpistole und Koronaladepistole ohne Ausrichtungslufttriboladungsmerkmalen realisiert werden kann.
In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der Erfindung werden zwei oder drei Positionsschalter 1000 in dem Sprühpistolengriff aufgenommen. Die Anzahl der verfügbaren Positionen für den Schalter 1000 wird in Abhängigkeit davon ausgewählt, wie viele Lademodusoptionen dem Anwender zur Verfügung gestellt werden sollen. Es sei erwähnt, dass andere Modusauswahltechniken neben einem manuellen Schalter auch alternativ zu dem Schalter 1000 bereitgestellt werden können. Ein entfernter Schalter oder ein softwarebasierter Steuerungsschalter könnten auch verwendet werden, um nur zwei Beispiele zu nennen.
In dem Beispiel von 44 ist ein Dreipositionsschalter bereitgestellt, um eine Auswahl oder Änderung eines von drei Auflademodi zu ermöglichen, beispielsweise Alleinausrichtungstriboladen, Ausrichtungslufttriboladen mit Koronaladen oder Koronaladen allein. Andere Aufladungsmodi können, falls erforderlich, realisiert werden, indem zusätzliche Schalteroptionen verwendet werden. Beispielsweise könnte das Sprühgerät in einem Triboladungs- und Koronaladungsmodus ohne Luftunterstützung betrieben werden oder ein Triboladungsmodus alleine ohne Luftunterstützung oder Koronaladung könnte verwendet werden. Somit zielt das Ausführungsbeispiel von 44 darauf ab, beispielhaft und nicht einschränkend bestimmte Lademodusoptionen darzustellen.
Der Dreipositionsschalter 1000 erzeugt ein Schaltersignal auf einer Signalleitung 1002, das von einer geeigneten Logikschaltung 1004 entsprechend dem ausgewählten Lademodus erfasst wird. Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise wird der Schalter 1000 gleichzeitig mit dem Abzug 1006 aktiviert, der dazu verwendet wird, eine Sprühoperation zu starten. Alternativ kann der Schalter 1000 unabhängig von dem Abzug 1006 aktiviert werden und kann ferner auch an einem anderen Ort als der Sprühpistole selbst aufgestellt werden.
Die Logikschaltung 1004 steuert einen Betrieb einer Hochspannungsversorgung 1008, die eine Elektrode 1010 oder alternativ eine Anzahl von Elektroden auflädt, wobei die Elektroden als Koronaladeabschnitt fungieren. Die Elektrode 1010 kann außerhalb von der Düse 974 oder dem Inneren der Düse positioniert sein. Wenn sie außerhalb von der Düse positioniert ist, kann die Elektrode 1010 an dem Pistolenkörper befestigt sein oder getrennt davon in der Nähe gehalten werden. Die Elektrode 1010 koronalädt Pulver, das durch die Düsen 974 gesprüht wird. Beispielsweise kann die Logikschaltung 1004 ein ein/aus-Signal 1012 der Versorgung 1008 einfach steuern, wenn Koronaladen ausgewählt ist, oder alternativ könnte sie einen Hochspannungsausgangspegel der Elektrode 1010 steuern, wenn Koronaladen allein ausgewählt ist, oder einen Niedrigspannungausgangspegel, wenn Triboladen (mit ausgerichteter Luft oder nicht) in dem Koronaladeprozess verwendet wird.
Die Logikschaltung 1004 erzeugt auch ein geeignetes Pulverspraysteuersignal 1014 an einer Pulversteuereinheit 1016. Die Pulversteuereinheit 1016 aktiviert eine Pulverzufuhr 1018, beispielsweise eine Pulverpumpe, um eine Sprühoperation zu starten. Die Pulversteuereinheit 1016 kann ferner zum Steuern einer ein/aus-Funktion einer Druckluftquelle 1020 an einem Luftanschlussstück 1022 in Abhängigkeit davon verwendet werden, ob Ausrichtungslufttriboladen ausgewählt ist oder nicht.
Durch geeignete Aktivierung des Schaltermechanismus 1000 kann ein Anwender den Lademodus der Sprühpistole auswählen oder ändern, ohne irgendwelche Teile oder Verbindungsstücke zu ändern. Die Schalteranordnung kann mit dem Sprühgerät entweder separat oder in Kombination mit dem Abzug konventionell befestigt sein.
Während die Erfindung hier unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sollte es den Fachleuten klar sein, dass vielfältige Änderungen gemacht werden können und Äquivalente dessen Elemente ersetzten können, ohne den Schutzbereich der Endung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein Material der Lehre der Erfindung anzupassen, ohne willentlich dessen Schutzbereich zu verlassen.
Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf das bestimmte Ausführungsbeispiel begrenzt wird, das als beste Möglichkeit zur Durchführung bzw. Ausführung dieser Erfindung vorgesehen ist, aber die Erfindung soll alle Ausführungsbeispiele enthalten, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Nachdem wir somit die Erfindung beschrieben haben, beanspruchen wir:
Eine Pulversprühpistole, mit: einer rotierbaren Düse, die von einer Spindel und einem Motor angetrieben wird; wobei die Düse einen Pulverflussweg aufweist, durch den Pulver aus der Sprühpistole fließt; wobei die Spindel eine Passage dadurch aufweist, die in Fluidkommunikation mit dem Düsenpulverflussweg ist; und einem nicht rotierenden Pulverzuführelement, das Pulver in der Spindelpassage bereitstellt; einer Koronaelektrode zum Koronaladen von Pulver, das von der Düse gesprüht wird; und wobei zumindest die Düse, die Spindel oder das Pulverzuführelement triboelektrisch ladendes Material zum Triboladen von Pulver aufweist, das dadurch fließt.
Die Sprühpistole nach Anspruch 1, wobei sowohl die Düse, die Spindel und auch das Pulverzuführelement triboelektrisch ladendes Material anweisen.
Die Sprühpistole nach Anspruch 1, wobei das triboelektrisch ladende Material ein auf negative Polarität tribogeladenes Pulver erzeugt und die Koronaladung eine negative Polarität hat.
Die Sprühpistole nach Anspruch 1 mit einer geerdeten Elektrode, die triboelektrische Oberfächenladungen des Triboladematerials entlädt.
Die Sprühpistole nach Anspruch 1, wobei das triboelektrische Material auf positive Polarität tribogeladenes Pulver erzeugt und das Aufladen eine positive Polarität aufweist.
Die Sprühpistole nach Anspruch 1, wobei das triboladende Material eine Acetalharzmischung aufweist.
Pulversprühpistole, mit: einer rotierbaren Düse, einem Pulverzuführweg in Fluidkommunikation mit der rotierbaren Düse und einer Elektrode zum Koronaladen von Pulver, das von der rotierbaren Düse gesprüht wird; wobei der Pulverzuführweg triboelektrisch ladendes Material aufweist.
Die Sprühpistole nach Anspruch 7, wobei die Düse triboelektrisch ladendes Material aufweist.
Die Sprühpistole nach Anspruch 7, wobei das triboelektrisch ladendes Material Pulver auf eine positive oder negative Polarität auflädt.
Pulversprühgerät, mit: einer Sprühpistole mit einem triboelektrischen Ladeabschnitt und einem Abzug zum Steuern des Flusses von Pulver durch die Sprühpistole; einer Elektrode zum Koronaladen von Pulver, dass von der Sprühpistole gesprüht; und einem Schalter, der von dem Abzug ausgelöst wird, um Ladungsmodi des Sprühgerätes auszuwählen und zu ändern, wobei die Ladungsmodi Triboladen mit Koronaladen und Triboladen ohne Koronaladen umfassen.
Das Sprühgerät nach Anspruch 10, wobei die Elektrode außerhalb der Sprühpistole ist.
Das Sprühgerät nach Anspruch 10, wobei die Elektrode innerhalb der Sprühpistole ist.
Das Sprühgerät nach Anspruch 10, wobei die Sprühpistole eine Düse aufweist und die Elektrode im Pulverflussweg der Düse untergebracht ist.
Das Sprühgerät, wobei die Sprühpistole eine rotierbare Düse aufweist und die Elektrode außerhalb der rotierbaren Düse ist.
Pulversprühgerät, mit: einer manuellen Pulversprühpistole mit einem triboelektrischen Ladeabschnitt; einer Elektrode zum Koronaladen von Pulver, das von der Sprühpistole gesprüht wird; und einem Schalter auf der Sprühpistole zum Auswählen und Ändern von Modi des Sprühgerätes, wobei die Ladungsmodi Triboladen mit Koronaladen und Triboladen ohne Koronaladen umfassen.
Das Sprühgerät nach Anspruch 15, wobei der Triboladungsabschnitt zumindest eine Luftdüse in Fluidkommunikation mit einer Quelle von Druckluft aufweist, um einen Triboladungskontakt des Pulvers zu erhöhen; wobei der Schalter ausgebildet ist, die Druckluft zu steuern, um Triboladen mit ausgerichtetr Luft als dritten Lademodus auszuwählen.
Das Sprühgerät nach Anspruch 15, wobei der Triboladeabschnitt eine Düse aufweist.
Das Sprühgerät nach Anspruch 15, wobei der Triboladeabschnitt negativ triboladendes Material aufweist.
Das Sprühgerät nach Anspruch 18, wobei die Elektrode Pulver negativ auflädt.
Das Sprühgerät nach Anspruch 15, wobei der Triboladeabschnitt und die Elektrode Pulver positiv aufladen.
Das Sprühgerät nach Anspruch 15, wobei die Elektrode entweder innerhalb oder außerhalb der Sprühpistole ist.