DE2030388B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschicken von Gegenständen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, bestehend aus einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material, in dem ein Treibgas-Beschichtungsmaterialgemisch zu einem am Ende des Rohres angeordneten Zerstäuber strömt und aus einer Mehrzahl von auf dem Innenumfang angeordneten Elektroden, zwischen denen zur Erzielung von Koronaentladungen Spannungsdifferenzen bestehen.

Das elektrostatische Beschichten von Gegenständen zeichnet sich im Vergleich zu anderen Beschichtungsverfahren dadurch aus, daß das Beschichtungsmaterial erst elektrisch aufgeladen und dann zerstäubt wird.

Dieses Verfahren ist insbesondere bei Pulverzerstäubern von Interesse. Das pulverförmige Beschichtung^ material wird durch ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material geblasen und hierbei durch Reibung elektrisch aufgeladen und dann beispielsweise an einem Prallkörper zerstäubt.

Bei solchen Pulverbeschichtungsvorrichtungen wird die Leistungsfähigkeit, die wegen des beim Beschichten abfallenden Pulvers zweckmäßig durch die je Zeiteinheit zerstäubte Pulvermenge und den in Prozenten angegebenen Abscheidungsgrad bestimmt wird, entscheidend durch die elektrische Aufladung des Pulvers be einflußt. Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem Verfahren also dadurch, daß das pulverförmige Beschichtungsmaterial nicht ausreichend aufgeladen wird. Es ist daher bekannt, zu>" Verbesserung der Aufladung die im Innern des Rohres befindliche Elektrode an Hochspannung zu legen.

Bei einer durch die FR-PS 12 23 451 bekanntgewordene Vorrichtung der eingangs genannten Bauart im die Elektrode niederen Potentials an Masse angeschlossen. Dadurch kann das Pulver, das bereits in der Zuleitung etwas aufgeladen ist oder das bereits eine Aufladung durch die Elektroden bekommen hat, an die an Masse anliegende Elektrode angezogen werden, wodurch sieb an dieser Elektrode Ablagerungen bilden.

Eine elektrostatische Aufladung von Pulver durch Koronaentladung in einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material ist auch aus der DT PS 9 60 395 bekannt. Hierbei sind im Rohr eine mit dem Rohr koaxiale und an negativer Hochspannung liegende Sprühelektrode und als Gegenelektrode ein an Erdpotential gelegter Metall-Rotationskörper angeordnet, wobei der Rotationskörper im Bereich der Spitze der Sprühelektrode eine verhältnismäßig große und glatte Oberfläche aufweist und den freien Rohrquerschnitt einengt, so daß alles Pulver dicht an der Sprühspitzc vorbeigeleinn wird. Diese Elektrodenanordnung ist daher auch sehr anfällig auf Pulvcrablagerungen. Um insbesondere die Gegenelektrode während des Betriebes sauberzuhalten, ist eine mechanische Reinigung durch beweglich ausgebildete pulverführende Teile oder eine Beimengung von schmirgelnden Substanzen zum Beschichtungspulver oder ein Umhüllen des Pulverstrahles mit Führungsluft erforderlich. Auch kann sich bei dieser bekannten Vorrichtung kein Potential zwischen der Mündung der Sprühvorrichtung und dem zu beschichtenden Gegenstand einstellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Bauart dadurch zu verbessern, daß eine Ablagerung von Pulver auf der Elektrode niederen Potentials vermieden wird, so daß insgesamt eine gegenüber bekannten Vorrichtungen verbesserte Aufladung des Pulvers erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode mit dem niedrigsten Potential bereits »"ine Vorspannung in Richtung auf die Polarität der anderen Elektroden aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegen die Elektroden im Isolationsrohr vor dem am Rohrende liegenden Zerstäuber bzw. dem Rohrende. Dabei ist zweckmäßigerweise der Abstand der Elektroden von dem Ende des Rohres bzw. des am Rohrende liegenden Zerstäubers nicht größer als der Rohröffnungsdurchmesser.

In vorteilhafter Weise sind mindestens 4 etwa in einer Ebene angeordnete Elektroden vorgesehen, die in

Umfangsrichtung abwechselnd an unterschiedliche Potentiale angeschlossen sind.

An Hand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine als Handspritzpistole ausgebildete Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten in einer Schnittdarstellung.

F i g. 2 einen Querschnitt durch den vorderen Teil der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den mittleren Teil der Vorrichtung gemä3 F i g. 1,

F i g. 4 schematisch die Schallungsanordnung einer Vervielfacherkaskade mit an ihr angeschlossenen Elektroden,

F i g. 5 schematisch eine andere Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung der Elektroden.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführuiigsform ist in einer rohrförmigen Hülse 20', die vorzugsweise aus Kunststoff besteht, koaxial ein aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohr 7 angeordnet, welches am rückwärtigen Ende einen schräg abwärts und nach hinten gerichteten Rohransatz 48 zur Zuführung von Beschichtungsmaterial mittels eines Treibgasstromes aufweist. Das rückwärtige Ende des Isolationsrohres 7 ist durch eine Führung 26 mit axialer Bohrung abgeschlossen, in der pine Schubstange 24 verschiebbar gelagert ist. Die Führung 26 ist in einem auf die rohrförmige Hülse 20' aufgeschraubten Verschlußdeckil 46 gehalten. In der Hülse 20' ist zwischen dem Ende des Rohres 7 und dem Versehlußdeckel 46 Platz zum Einsetzen eines in Ringform ausgebildeten Übertragers 11 eines Hochspannungsgenerators 38 (Fig.4). Die Sekundärwicklung des Übertragers 11 ist an eine Spannungsvervielfacherkaskade angeschlossen, deren auf übliche Weise durch Dioden 8 verbundene Kondensatoren 9 in zwei Säulen hintereinandergeschaltet sind. In jeder Säule Kondensatoren 9 ist zwischen den vorletzten Kondensator 9a und den letzten Kondensator 9t> ein Dämpfungswiderstand 53 bzw. 53a geschaltet. Die Dämpfungswiderstände 53, 53a bilden mit den zugehöigen letzten Kondensatoren 9a RC-Kombinationen, .velche die eventuellen Schwankungen Hc Funkenüberschlägen dämpfen. Wie in F 1 g. 1 und 1^3 ersichtlich ist, sind die beiden Säulen Kondensatoren 9 mit ihren Dämpfungswiderständen 53, 53a auf dem Isolationsrohr 7 angeordnet. Der freie Raum zwischen Isolationsrohr 7 und Hülse 20' enthält auch die Dioden 8 der Spannungsvervielfacherkaskade.

Das vordere, sich zum Isolationsrohr 7 hin verjüngende Ende der Hülse 20' trägt ein Außengewinde zum Aufschrauben einer Überwurfmutter 41, mittels der an der Hülse 20' und am Isolationsrohr 7 ein rohrförmiger Zerstäuber- oder Sprühkopf 35 befestigt ist. Der Zerstäuber- oder Sprühkopf 35 besteht aus übereinandergeschobenen, elektrisch isolierenden Rohrstücken aus Kunststoff, von welchen das innere Rohrstück 7a den gleichen Innendurchmesser hat wie das Isolationsrohr 7 und eine in Form einer Spinne ausgebildete Führung 25 für die Schubstange 24 trägt. Das vordere eingezogene f>< > Ende 36a des äußeren Rohrstückes 36 bildet die sich nach außen erweiternde Austrittsöffnung 21 des im Isolationsrohr 7 und im inneren Rohrstück 7a verlaufenden Pulverkanals Tb und eine innenliegende Schulter, an die sich das vordere Ende des inneren Rohrstückes 7a abstützt.

Das innere Rohrstück 7a enthält vier spitzenförmige Elektroden 6, 6', 6a, 6'a, die radial nach innen weisend in den Pulverkanal Tb hineinragen. Die vier spitzenförmigen Elektroden 6, 6', 6a, 6'a sind gegeneinander um je 90° versetzt in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene angeordnet, wobei diese Ebene der Elektroden von der Ebene der Austrittsöffnung 2t einen Abstand hat, der kleiner als deren größter Durchmesser ist. Die Anordnung der spitzenförmigen Elektroden 6, 6', 6a, 6'a ist in F i g. 2 ersichtlich.

Wie F i g. 4 zeigt, sind jeweils die beiden einander gegenüberliegenden Elektroden 6,6' und 6a, 6'a miteinander elektrisch verbunden und durch je eine Leitung 42 und 42a an einen der beiden, an den Enden der zwei Kondensatorsäulen liegenden Ausgänge 55 bzw. 55a der Spannungsvervielfacherkaskade angeschlossen. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Betrieb der Vorrichtung jede Elektrode auf einem vom Potential der beiden benachbarten Elektroden verschiedenen Potential liegt und bei einem ausreichend hohen Potentialunferschied zwischen den Elektroden Koronaentladungen auftreten, die den Pulverkanalquerschnitt völlig ausfüllen. Um das Einsetzen von Koronaentladungen zu erleichtern, werden die spitzenförmigen Elektroden 6,6', 6a, 6'a vorzugsweise aus Wolfram hergestellt.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Anschlußleitungen 42, 42a im Zwischenraum zwischen dem inneren Rohrstück 7a und dem äußeren Rohrstück 36 liegende Wolframdrähte vorgesehen, deren vordere spitze Enden als Elektroden 6, 6', 6a, 6'a durch die Wandung des inneren Rohrstückes 7a hindurchgeführt sind und deren rückwärtigen Enden über einen Hochspannungskontakte tragenden Stellring 45 mit den in F i g. 1 der besseren Übersicht wegen nicht eingezeichneten Anschlüssen der Kondensatorsäulen, wie vorstehend dargelegt, verbunden sind. Zur Isolation und festen unverrückbaren Halterung der Wolfram-Leitungsdrähte 42, 42a auf dem inneren Rohrstück 7a dient eine rohrförmige Zwischenlage 43 aus elektrisch isolierendem Material und eventuell ein zweiter Stellring 44 am vorderen Ende derselben.

Die in den beiden Führungen 25 und 26 (F i g. 1) verschiebbar gelagerte Schubstange 24 trägt den der Austrittsöffnung 21 vorgelagerten Prallkörper 23, durch den das Beschichtungsmaterial, z. B. ein Kunststoffpulver, in Form eines Sprühkegels zerstäubt wird, wobei der Öffnungswinkel des Sprühkegels durch Verschieben der Schubstange 24 verändert werden kann. Die Schubstange 24 besteht beispielsweise aus Silberstahl, um ein blockierungsfreies Gleiten in der verhältnismäßig langen rückwärtigen Führung 26 zu gewährleisten, und ihr vorderer Teil trägt einen bis zum Prallkörper 23 reichenden elektrisch isolierenden Kunststoffüberzug 24a.

Soll die vorstehend beschriebene Vorrichtung als Handspritzpistole verwendet werden, so kann an die rohrförmige Hülse 20'. wie F i g. 1 zeigt, ein Pistolengriff 17 angeschraubt werden. Der Pistolcngriff 17 enthält ein mit dem Rohransatz 48 des Isolationsrohres 7 in Verbindung stehendes Zuführungsrohr 49, dessen Ende zur Befestigung eines Schlauches 33 für die Zufuhr von Treibgas-Beschichtungsmaterialgemisch aus dem Boden des Pistolengriffs herausragt. Ferner enthält der Pistolengriff 17 einen über einen Abzugshebel 18 von Hand betätigbaren Schalter 19 zum Ein- und Ausschalten der Hochspannung und der Beschichtungsmaterial-Zufuhr sowie einen Stecker 51, über den Niederspannung für den Betrieb des Hochspannungsgenerators 38 zugeführt wird und z, B. von der Fördereinrichtung abgehende Steuerleitungen an den Schalter

19 angeschlossen werden. Schließlich kann der Pistolengriff auch noch Schaltelemente wie Transistoren und Widerstände des Hochspannungsgenerators 38 enthalten.

Die vom Stecker 51 und von eventuell vorhandenen Schaltelementen zum Schalter 19 und zum Übertrager 11 führenden Leitungen 56 sind in einer an der Griffplatte 47 befestigten Isolierhülse 50 und in einer in der Griffplatte 47 vorhandenen Bohrung 52 verlegt, so daß die Montage und Verdrahtung der Vorrichtung leicht und schnell durchzuführen ist.

Bei einem Ausführungsmodell betrug der größte Durchmesser der Austrittsöffnung 21 etwa 14 mm, und die spitzenförmigen Elektroden 6, 6', 6a, 6'a waren von der Ebene der Austrittsöffnungen rund 12 mm weit entfernt. Die Spannungsvervielfacherkaskade war so ausgelegt, daß der eine Ausgang 55a eine Spannung von 50 kV und der andere Ausgang 55 eine Spannung von 45 kV führte. Mit diesen Betriebsspannungen wurden durch die kräftigen Koronaentladungen zwischen den Elektroden untereinander die Partikeln des Beschichtungsmaterials derart gut elektrisch aufgeladen und die aufgeladenen Partikeln im Transportfeld zwischen den Elektroden und den geerdeten zu beschichtenden Gegenstand so gut geführt, daß bei einwandfreier Be-Schichtung und hohem Abscheidegrad eine überraschend hohe Förderleistung eingestellt werden konnte.

F i g. 5 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel für die Hochspannungsversorgung der spitzenförmigen Elektroden 6,6', 6a, 6'a. An den Ausgang 55,-ί eines Hochspannungsgenerators 38 sind über eine Leitung 42a die einen einander gegenüberliegenden Elektroden 6a, 6'a angeschlossen. Die beiden anderen einander gegenüberliegenden Elektroden 6, 6' sind über eine Leitung 42 an einen hochohmigen Ableitungswiderstand 54 angeschlossen, dessen anderer Anschluß an Erde liegt. Beim Betrieb dieser Schaltanordnung stellt sich an den Elektroden eine Differenzspannung ein, die eine erhöhte Koronaentladung an den Elektrodenspitzen bewirkt.

Der nach der Montage zwischen der rohrförmigen Hülse 20' und dem Isolationsrohr 7 noch vorhandene freie Raum wird zweckmäßig mit einem elektrisch isolierenden Gießharz ausgegossen.

Für eine Pistole können mehrere, in der Länge, der Form und Größe der Austrittsöffnung sowie in der Anzahl und Anordnung der Elektroden unterschiedliche Zerstäuber- oder Sprühköpfe 35 vorgesehen werden, so daß der Beschichtungsvorgang jeweils optimal an die durch die An des Beschichtungsmaterials und die Form des zu beschichtenden Gegenstandes bestimmte Erfordernisse angepaßt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, bestehend aus einem Rohr aus elektrisch isolierendem Material, in dem ein Treibgas-Beschichtungsmaterialgemisch zu einem am Ende des Rohres angeordneten Zerstäuber strömt und aus einer Mehrzahl von auf dem Innenumfang angeordneten Elektroden, zwischen denen zur Erzielung von Koronaentladungen Spannungsdifferenzen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mit dem niedrigsten Potential bereits eine Vorspannung in Richtung auf die Polarität der anderen Elektroden aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6,6', 6a, 6'a) im Isolationsrohr (7, 7a) vor dem am Rohrende liegenden Zerstäuber bzw. dem Rohrende liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden (6, 6', 6a, 6'a) von dem Ende des Rohrs (7, 7a) bzw. des am Rohrende liegenden Zerstäubers nicht größer als der Rohröffnungsdurchmesser ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier etwa in einer Ebene angeordnete Elektroden (6, 6', 6a, 6'a) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung abwechselnd an unterschiedliche Potentiale angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede dei Elektroden oder der Elektrodengruppen an einer Stufe einer Spannungsteiler- oder Spannungsvervielfacher-Schaltanordnung angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrodengruppe am Hochspannungserzeuger (38) angeschlossen ist, die andere über einen Widerstand (54) an Erde liegt, wobei sich das Potential dieser Gruppe durch den Koronastrom einstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenschaltelemenle (8,9) zur Erzeugung der unterschiedlichen Potentiale neben bzw. um das Isolationsrohr (7, 7a) herum und längs desselben angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden von der Innenwand des Isolationsrohres (7, 7a) abstehende Spitzen sind.

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