DE2317862C3

DE2317862C3 - Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen eines elektrisch leitenden Beschichtungsmaterials

Info

Publication number: DE2317862C3
Application number: DE2317862A
Authority: DE
Inventors: Donald R. Elyria Hastings; Simon Z. Lorain Tamny; Frederick R. Avon Lake Wilhelm
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1979-09-20
Also published as: CA999788A; IT980287B; FR2182538A5; GB1430601A; JPS5418294B2; US3794243A; DE2317862B2; DE2317862A1; JPS4947431A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen eines elektrisch leitenden Beschichtungsmaterials, mit einem Vorratsbehälter für dieses Material, einer Hochspannungs-Gleichstromquelle, einem vom Vorratsbehälter entfernten Sprühgerät, das über ein Kabel mit der Gleichstromquelle und mit dem Vorratsbehälter über eine bewegliche Leitung in Verbindung steht, deren Strömungskanal von einem Dielektrikum umgeben ist.

Elektrostatische Sprühvorrichtungen sind insbesondere dann mit einem nicht unbeachtlichen Problem behaftet, wenn das Beschichtungsmaterial besonders hoch aufgeladen werden soll und dieses Material zumindest mäßig leitet. In diesen Fällen befindet sich das gesamte oder doch zumindest ein Teil des Beschichtungsmaterials auf einem Potential, das dem Potential im Sprühstrahl entsprechen kann und unter Berücksichtigung von Schlauchlängen, spezifischen Widerständen des Materials häufig noch Werte hat, die zu ungewollten Entladungen direkt zu geerdeten Teilen des Arbeitsraumes oder indirekt dorthin über die in diesen Räumen tätigen Arbeiter führen könnte. Verletzungen der Beschäftigten müssen aber ebenso

ίο vermieden werden, wie direkte Entladungen, die zu Explosionen führen können. Man hat diese selbstverständlich bekannte Problematik bisher dadurch ausgeschaltet, daß die für den Transport des Beschichtungsmaterials verwendeten Leitungen ausreichend dick

'S geflacht wurden, so daß in radialer Richtung keine wesentlichen Leckströme fließen und sich demgemäß auch auf der Außenseite der Leitungen kaum eine Ladung von gefährlichem Ausmaß sammeln konnte. Bei Sprühvorriehtungen, die mit verhältnismäßig geringen Ladespannungen arbeiten, ergaben sich hieraus keine

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Eine Vergrößerung der Ladespannung führte aber dazu, daß die Schlauchleitungen für das Beschichtungsmaterial aus Isolationsgründen dicker werden mußten.

Die Konsequenz hiervon war eine abnehmende Flexibilität. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß es für ein zufriedenstellendes Arbeiten mit derartigen Vorrichtungen wichtig ist, daß die zur eigentlichen Sprühvorrichtung führenden Kabel und Schlauchleitungen ein möglichst großes MaO an Flexibilität haben. Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für die bekannten Vorrichtungen eine Verbindungsleitung für das Beschichtungsmaterial vorzuschlagen, die eine gute Flexibilität auch bei Verwendung höherer Ladespannungen hat.

Bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe init den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst. Die vorgeschlagene Lehre bereichert die Technik deswegen, weil sie entweder bei unveränderter Flexibilität gegenüber dem Stand der Technik höhere Ladespannungen zuläßt oder aber weil sie bei nicht erhöhten Ladespannungen zu einer größeren Flexibilität und damit leichteren Handhabung führt.

⁴^ Zwar ist aus einem Aufsatz von Scholz in »Kunststoffe, 1969, 838—842« eine Maßnahme zur Vermeidung der Zündgefahr durch Ableiten der elektrischen Ladung bekannt, die sich an Nichtleiteroberflächen ansammeln. Diese Maßnahme setzt aber die Ansammlung solcher Ladungen voraus, um sie dann zu beseitigen, während nach der erfindungsgemäßen Lehre das Entstehen von Ladungen gefördert wird, indem man auf die an sich notwendige Verdickung der Schlauchleitung verzichtet. Eine abweichende Zielrich· tung ist auch dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 19 65 66 zu entnehmen. Hier ist ein elektrischer Leiter zur Erdung des eigentlichen Sprühgerätes vorgesehen, der durch die elektrisch neutrale Druckluftleitung geführt ist, um zu vermeiden, daß zusätzlich zu den Druckluft- und Farbleitungen noch eine weitere Leitung angeschlossen werden muß.

In den Unteransprüchen sind verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der Lehre nach dem Anspruch 1 zusammengefaßt, die mit Vorteil entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten verwendet werden können.

Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine aus Sprühpistole, Leitung und Vorratsbehälter bestehende Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen;

Fig.2 einen Vertikalschnitt durch Luftkanäle der Sprühpistole von F i g. 1; und

F i g. 3 eine Rückansicht der Sprühpistole von F i g. 1 und 2.

Elektrostatische Sprühanordnungen der eingangs genannten Art besitzen als wesentlichen Bestandteil eine elektrostatische Sprühpistole mit einem von einer ι ο Bedienungsperson bei der Arbeit in die Hand zu nehmenden Handgriff und einem aufgesetzten Sprührohr, welches mit einer Düse abschließt Sobald die Bedienungsperson einen Auslöser drückt, wird durch die Düse ein fein verteilter Sprühstrahl abgegeben, der aus Partikeln eines Beschichtungsmaterials wie Farbe, Lack, Emaille oder dergleichen besteht Eine vom Handgriff, Auslöser und Sprührohr elektrisch isolierte Elektrode ist in der Düse angebracht und besitzt ein hohes Gleichspannungspotential von beispielsweise 75 kV, um die Beschichtungsmaterial-Partikel elektrostatisch aufzuladen, wenn sie aus der Düse herausfliegen.

Bekanntlich ist die elektrostatische Aufladung der Sprühpartikel ihrer Ablagerung auf einem zu beschichtenden Gegenstand, der gewöhnlich an Erdpotential angeschlossen ist förderlich.

Das Sprührohr der Sprühpistole ist mittels einer flexiblen Leitung, eines Schlauches oder einer Zufuhrleitung an einen Vorrat mit Spriihmaterial angeschlossen. Bei Betätigung des Auslösers wird ein Flußventil in der Sprühpistole geöffnet und ein Strom des Beschichtungsmaterials fliegt in die Düse, wo er zerstäubt und als Sprühnebel abgegeben wird. Zu einem elektrostatischen Sprühsystem gehört ferner üblicherweise ein Hochspannungsgenerator, welcher die Elektrode an der Düse der Sprühpistole zwecks Aufladung der Sprühpartikel mit einer hohen Gleichspannung versorgt, welche aus Netzspannung o. dgl. erzeugt wird.

Handelt es sich bei der Sprühpistole um eine Lufttype, welche die Beschichtungs-Partikel mittels Luft zerstäubt, so kann die Sprühpistole mit einer Druckluftquelle verbunden sein, um einen Luftstrom in Düsennähe in den Flüssigkeitsstrom einzuleiten. Handelt es sich um eine sogenannte »luftlos« Type, bei der das Zerstäuben der Besch'chtungs-Partikel im Bereich der Düse hydraulisch erfolgt, so kann die Luftleitung entfallen.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Sprühpistole 10 handelt es sich um e^;ne Lufttype, bei der das Beschichtungsmaterial durch einen Luftstrom zerstäubt wird. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch in Verbindung mit anderen elektrostatischen Hand- bzw. Automatik-Sprühpistolen und -Systemen anwenden.

Im wesentlichen besteht die Sprühpistole 10 aus einem Handgriff Il aus einem elektrisch leitenden v-> Metall, aus einem Rohrabschnitt 12, der aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, und einer isolierenden Düsenanordnung 13. Der beispielsweise aus Aluminium bestehende Handgriff 11 enthält einen Luftanschluß 16, einen Auslöser 18 und ein über diesen mi Auslöser betätigbares Luftventil 17. Ferner läßt sich mittels eines einstellbaren Luftventils 20 im Oberteil des Handgriffes 11 die Gestaltung des Fächers beeinflussen, mit dem das Beschichtungsmaterial aus der Sprühpistole versprüht wird. Ein Luftkanal 21 verbindet eine h"> querliegende Ventilbohn-ne 22 mit dem Luftanschluß 16. An die Ventilbohrung 22 sind zwei horizontale Luftleitungen 23 und 24 im Handgriff 11 angeschlossen, welche durchgehend mit je einem horizontalen Kanal 23 bezw. 26des Rohrabschnittes 12 verbunden sind

Die Kanäle 25 und 26 befinden sich in einem Hauptabschnitt 27 des beispielsweise aus einem gewöhnlichen Kunststoff hergestellten Rohrabschnittes 12, der außerdem je einen Steuerkanal 35 für Sprühmaterial bzw. 36 für elektrischen Strom aufweist Die Versorgung der Sprühpistole mit Beschichtungsmaterial erfolgt über eine später ausführlich beschriebene erfindungsgemäße Leitung 38, die mit ihrem einen Ende 38-1 an einen Einlaß 37 der Sprühpistole 10 angeschlossen ist; dieser Einlaß 37 führt in den Steuerkanal 35. Gegenüber dem unteren Ende des Handgriffes 11 ist die Schlauchleitung 38 durch eine Buchse 40 abgefangen, welche die äußere Oberfläche bzw. eine äußere Zone 38Λ der Schlauchleitung mit dem Handgriff 11 elektrisch verbindet Zur Herstellung dieser Verbindung ist eine elektrisch leitende Lasche 40Λ mittels einer Schraube 39 an einen Ansatz WA des Handgriffes angeschraubt. Die aus zwei Buchsenh?...;.en 403 und E bestehende Buchse 40 ist mit einer Bohrung der Lasche 40/4 verschraubt, und beim Festziehen der beiden Buchsenhälften wird ein Konus 4OF gegenüber der äußeren Zone 38/4 der Leitung 38 verspannt und stellt eine einw?· idfreie elektrische Verbindung zur Leitung 38 her.

Den Luftzufluß steuert das auslöserbetätigte Luftventil 17, während die Luftmenge im Kanal 25 durch das Luftventil 20 im Handgriff reguliert wird. Im vorderen Ende des Hauptabschnittes 27 verbindet ein nicht dargestellter Kanal durch die Düsenanordnung 13 den Luftkanal 26 mit einem Kanal 41, welcher sich zwischen einer Fluid-Düse 42 und einer Luftdüse 43 befindet und nach vorn so geöffnet ist, daß um eine nicht dargestellte Beschichtungsmaterialmündung der Fluiddüse 42 ein ringförmiger Luftkanal 44 gebildet wird. Aus dem Kanal

44 austretende Luft zerstäubt das aus der Fluid-Düse 42 austretende Beschichtungsmaterial. An zwei Ansätzen

45 der Luftdüse 43 befinden sich nicht dargestellte fächerartige Auslässe, welche über einen Kanal der Luftduse 43 mit dem Kanal 25 in Verbindung stehen. Wie gesagt, läßt sich die Fächerform des Sprühstrahles mit dem Luftventil 20 regulieren.

Durch ein Ventil 50 mit einem Sitz 47 in einer Ausnehmung 48 und einer beweglichen Nadel 51 kann man den Durchfluß des Beschichtungsmaterials durch die Fluiddüse 42 steuern. Die vordere Spitze der Nadel 51 befindet sich in einer axialen öffnung des Sitzes 47, um das Ventil 50 abzuschließen. Das andere Ende der Nadel 51 ist mit dem Auslöser 18 verbunden, so daß man mit dem Auslöser r.icht nur die Luft, sondern auch den Beschichtungsmateria'strom steuern kann. Der Auslöse- is! so mit dem Luftventil !7 und dem Ventil 50 verbunden, daß beide Ströme gleichzeitig austreten.

Außer der Nadel 5i, einem Zwischenabschnil·' 55 und einem Endabschnitt 53 der Nadel sowie einer Spannfeder 52 bestehen alle übrigen Teile des Beschichtungsmaterial-Steuerventils 50 aus Isoliermaterial. Demgemäß trennen die nicht-leitenden Einzelteile des Steuerventils 50 eine elektrische Trennwand zwischen den elektrisch leitenden Bauteilen am vorderen Ende der Sprühpistole und den Metallelementen, insbesondere dem Handgriff 11 an der Rückseite dur Sprühpistole. Durch Verminderung von leitenden Bauelementen, die in Verbindung mit dem Beschichtungsmaterial stehen, wird die Kapazität in der Sprühpistole verringert, an der sich eine kapazitive Energie aufbauen und durch Funkenbildung eine flüchtige Atmosphäre entzünden oder der Bedie-

nungsperson einen Schlag versetzen könnte. Dies ist ein weiterer Gesichtspunkt zur Erhöhung der Betriebssicherheit.

Die elektrisch nicht leitende Fluid-Düse 42 ist in eine Gewindebohrung 57 des Hauptabschnittes 27 einge- ^r< schraubt. Eine nicht dargestellte Axialbohrung der Fluid-Düse 42 steht über einen Kanal 58 mit einer Zentralöffnung des Sitzes 47 in Verbindung, so daß das Beschichtungsmaterial zur Fluid-Düse gelangen kann. Die Axialbohrung der Fluid-Düse 42 besitzt einen Auslaß mit kleinem Durchmesser, durch den ein fester Beschichtungsmaterial-Strahl austreten kann.

Auch die Luftdüse 43 besteht aus elektrisch nicht-leitendem Material, besitzt Luftkanäle zur Verbindung von Kanal 25 mit den äußeren Ansätzen 45, und ist auf den Rohrabschnitt 12 aufgeschraubt.

An der Mündung der Fluid-Düse 42 befindet sich eine hervorstehende Elektrode bzw. Antenne bl, die über eine elektrische Leitung 62 an ein hohes Gleichspannungspntential von beispielsweise 75 kV angeschlossen ist. Diese aus einem konventionellen flexiblen Koaxialkabel bestehende Leitung 62 ist mittels einer konventionellen Verschraubung 63 am Handgriff 11 der Sprühpistole abgesichert. Die zusätzlich mit einem Isolierschlauch 64 überzogene Leitung 62 endet etwa in der Mitte des Rohrabschnittes 12 und ist mit der Antenne 61 über eine Feder 65, einen Widerstand 66, einen Leiter 67 und eine Feder 68 verbunden. Die leitende Umhüllung der Leitung 62 ist mit dem geerdeten Handgriff 11 über die bereits erwähnte J<> Verschraubung 63 verbunden, welche auch die äußere Zone 3SA der Schlauchleitung 38 über die Buchse 40 erdet.

Ein konventioneller Vorratstank 33 für Beschichtungsmaterial besitzt einen beispielsweise als Alumini- 3^r> um bestehenden Metallbehälter 72, welcher eine zwischen 4 und 200 Litern liegende Menge an Beschichtungsmaterial 73 enthält. Ein abnehmbarer Aluminiumdeckel 74 ist mit Klammern 75 verschlossen gehalten. Über eine Luftleitung 76 wird der Innenraum ■»< >

rial-Pegels mit einem Druck beaufschlagt. Dieser herrschende Innendruck läßt das Beschichtungsmaterial 73 über ein Metallrohr 78 am hinteren Ende 38-2 der Schlauchleitung 38 zur Sprühpistole 10 steigen. Ein Rührwerk 80 mit einem Propeller 81. einer Welle 82 und einem Motor 83 sorgt dafür, daß sich das Beschichtungsmaierial 73 stets in homogenem Zustand befindet.

Die Schlauchleitung 38 kann 8 m lang oder länger sein; verwendet .nan mäßig leitendes Beschichtungsmaterial, so verhindert der Widerstand der Beschichtungsmaterialsäule innerhalb der Schlauchleitung 38, daß das durch die Antenne 61 angelegte hohe Gleichspannungspotential bis in den Vorratstank 33 bzw. seinen Inhalt 73 gelangt. In diesem Falle ist der Vorratstank 33 mit dem darin befindlichen Beschichtungsmaterial 73 über eine nicht dargestellte Erdleitung o. dgl. an Erdpotential angeschlossen. Sofern elektrische Ladungsreste von der Hoehspannungsantenne her über die Beschichtungsmanerialsäule bis in den Vorratstank gelangen sollten, so ^bn weiden sie sicher abgeleitet und gefährliche Aufladungen im Tank verhindern.

Diese Maßnahme ist nicht möglich, wenn man hoch-leitfähiges Beschichtungsmaterial verarbeitet. In diesem Falle wird der Vorratstank 33 durch geeignete *5 Maßnahmen, wie sie in der US-Patentanmeldung Nr. 199 114 vom 16. November 1971 beschrieben worden sind, gegenüber Erdpotential isoliert.

Wie bereits erwähnt, bezieht sich die Erfindung in erster Linie auf die Verarbeitung von mäßig- und hoch-leitfähigem Beschichtungsmaterial. Mäßig-leitfähige Beschichtungsmaterialien sind mit Lösungsmittel versetzte Emaillen und Lacke, deren Lösungsmittel Azeton, Äthanol, Methanol, Methyläthyl-Keton o. dgl. sein kann. Hoch-leitfähige Beschichtungsmaterialien sind mit Wasser angesetzte Emaillen bzw. Farben. Das schließt nicht aus, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch niedrig-lcitfähige Beschichtungsmaterialien verarbeitet werden können.

Die besonders -<d neuartige Schlauchleitung 38 der erfindungsgemäßeii Sprühanordnunj besitzt eine elektrisch leitfähige äußere Schicht, Oberfläche, Haut oder Zone 3SA, einem dielektrischen Durchbruch widerstehende Zwischen-Schicht oder -Zone 38fl und eine innere Schutzoberfläche, -haut, Schicht oder innere Zone SHC Diese innere /.one JUC ist vorzugsweise chemisch neutral gegenüber dem innerhalb des Leitungskanales 38D der Schlauchleitung 38 beförderten Beschichtungsmaterial 73, so daß sie im wesentlichen nicht korrodiert, aufgelöst, erodiert oder in anderer Weise physikalisch oder chemisch zersetzt werden kann. Außerdem ist die innere Zone 38C vorzugsweise im wesentlichen undurchlässig für das in dem Leitungskanal 38Dbefindliche Beschichtungsmaterial, so daß eine flüssigkeitsdichte Barriere zwischen dem Leitungskanal 38Dund den übrigen Zonen 38ßund 38C der Schlauchleitung 38 gebildet wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß Spuren des Beschichtungsmaterials in die dielektrische bzw. Zwischenzone 38ß eindringen können, welche an sich meist aus einem durchlässigen flexiblen dielektrischen Material besteht, weil viele flexible dielektrische Materialien gegenüber gewöhnlichen Beschichtungsmaterial-Lösungsmitteln durchlässig sind. Würde das Beschichtungsmaterial die innere Zone 38Cdurchdringen und in die Zwischenzone 38Ö eindringen, so würden unerwünscht hohe Leckströme in radialer Richtung durch die Wandung der Schlauchleitung 38 hindurchtreten.

leitfähigen Material hergestellt sein, obwohl ein Isoliermaterial bevorzugt wird. Soll die Schlauchleitung 38 zur Beförderung von Beschichtungsmaterialien auf der Basis von Azeton, Methyläthyl-Keton, Äthanoi. Methanol oder dergleichen benutzt werden, so wird als isolierendes Material zur Herstellung der inneren Zone 38C ein stranggepreßter Tetrafluoräthylen-Schlauch bevorzugt, dessen Wanddicke vorzugsweise nicht mehr als 1 mm beträgt. Tetrafluoräthylen ist verhältnismäßig steif, und schon deshalb sollte die Wandstärke der inneren Zone 38Cmöglichst klein gehalten werden. Der Werkstoff Tetrafluoräthylen hat einen spezifischen Widerstand von 10¹⁸Ohm-cm und einen dielektrischen Durchbruch-Widerstand von etwa 1000 V/0,025 mm. Somit widersteht dieses Material im wesentlichen einem radialen Stromfluß und einem dielektrischen Durchbruch, wenn das darin geleitete Beschichtungsmaterial ein hohes Ladungspotential erhält. Bei anderen Beschichtungsmaterialien können auch andere Werkstoffe zur Herstellung der inneren Zone 38C benutzt werden.

Die Zwischenzone 3SB verleiht der Schlauchleitung 38 zusammen mit der inneren Zone 38C einen ausreichenden dielektrischen Durchbruch-Widerstand in radialer Richtung, wenn sich im Leitungskanal 38D durch die Antenne 61 elektrisch aufgeladenes Beschichtungsmaterial mäßiger oder hoher Leitfähigkeit

befindet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die dielektrische Zwischenzone 38ß der Schlauchleitung 38 aus stranggepreßtem Polyäthylen Schlauch mit einer Wanddicke von etwa 2 mm. Eine solche Konstruktion ist relativ flexibel und hat die gewitschten elektrischen Eigenschaften. Polyäthylen hat einen spezifischen Widerstand von 10" bis 10¹⁶Ohm-cm und einen dielektrischen Durchbruchwiderstand von etwa 700 V/0,025 mm. Sr i'.iit besitzt die Zwischenzone 38Ö einen ausreichenden Widerstand gegen radiale Leckströme und einen dielektrischen Durchbruch, wenn das Beschichtungsmaterial in der Leitung elektrisch aufgeladen ist. Es können auch andere dielektrische Werkstoffe verwendet werden, je nach dem, wie chemisch neutral und undurchlässig sie gegenüber dem Beschichtungsmaterial sein soll. So l/Ar*n«n ko'icrtiolciuiMcp Pol vnrnnvlpn nnH Vinvl-Knnststoffe verwendet werden, obwohl die von organischen Lösungsmitteln leichter aufgelöst oder durchdrungen werden können, sofern diese durch die innere Zone 38C hindurchdringen, was in der Praxis mitunter in geringem Ausmaß vorkommt.

Erwünscht ist eine kombinierte dielektrische Festigkeit der inneren Zone 38Cund der Zwischenzone 38ß von 800 V/0,025 mm. Im allgemeinen genügt es, wenn dieser Wert zwischen 250 und 1000 V/0025 mm liegt. Benutzt man einen kleineren Wert der gemeinsamen dielektrischen Festigkeit, so muß man dafür die W; iddicke erhöhen, was jedoch den Nachteil mit sich bringt, daß die Leitung steifer wird.

Sofern es elektrischen Ladungen gelingt, durch die innere Zone 38Cund die Zwischenzone 38ß radial nach außen durchzudringen, werden sie von der elektrisch leitenden äußeren Zone 334, die mit Endpotential verbunden ist. abgeleitet. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich in der äußeren Zone 384 der Leitung 38 elektrische Ladungen ansammeln. Eine derartige Ladungs-Akkumulation würde verschiedene Gefahren mit sich bringen, weil sich die Bedienungsperson bei unvermeidlicher Berührung der Schlauchleitung einen elektrischen Schlag holen wurde oder Dei der Entladung ein Funken entstehen würde, der in explosionsgefährdeter Umgebung zu einer Entzündung führen könnte, weil bei nichtgeerdeter äußerer Zone die sich dort ansammelnden Ladungen schlagartig zur Erde überspringen wurden.

In einer bevorzugten Ausführung ist der äußere Mantel bzw. die äußere Zone 384 abriebfest gestaltet und aus elektrisch leitendem Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus mit Kohlenstoff durchsetztem Polyurethan mit einer radialen Wanddicke von etwa 0,5 mm. Natürlich können auch andere elektrisch leitende Kunststoffe verwendet werden, wie sie beispielsweise in der ASME-Veröffentlichung 66-MB-3! unter dem Titel »Conductive Plastics« von Irving Li tan t und in der Zeitschrift »Machine Design« vom 16. Oktober 1969 auf den Seiten 168 bis 172 vom gleichen Verfasser beschrieben worden sind. Andererseits kann die äußere Zone 38/4 auch aus einer Metallfolie oder einer Umhüllung aus Kupfer, Silber, Aluminium oder ähnlichen Werkstoffen bestehen.

Weil das Hindurchsickern elektrischer Ladung von der inneren Zone 38Cher radial nach außen zur äußeren Zone 38,4 in unterschiedlichen Mengen über die gesamte Länge der Schlauchleitung 38 hinweg erfolgt, entsteht notwendigerweise in axialer Richtung ein Spannungsabfall in der äußeren Zone 38A Da die äußere Zone 384 normalerweise an zwei Punkten im Verlauf der Schlauchleitung 38, nämlich an ihren beiden Enden geerdet ist, beträgt die Leckstrom-Abnahmestrecke bei einer Gesamtlänge der Schlauchleitung 38 von beispielsweise 8 m die Hälfte der Länge, also 4 m.

Ist die äußere Zone 38/4 jedoch nur an einem Ende der Leitung, entweder an der Sprühpistole IC¹ oder am Vorratstank 33 geerdet, dann sind Schlauchlänge und Länge der Leckstrom-Abnahmestrecke gleich. Bekanntlich ruft jeder fließende elektrische Strom in jedem

ίο leitenden Material aufgrund von dessen Widerstand einen Spannungsabfall hervor, folglich wird auch im Verlauf der axialen Ausdehnung der äußeren Zo ·_■ 384 ein Spannungsabfall auftreten. Vorzugsweise sollte dieser Spannungsabfall nicht mehr als 15 V betragen.

Die Dicke und der Widerstand des Materials der äußeren Zone 384 müssen also so gewählt w erden, daß dieser Spannungsabfall bei einem gegebenen Gesamt-Leckstrom durch die Zonen 38C und 38i? über die gesamte Schlauchlänge hinweg, bei einer gegebenen Schlauchlänge und einer bestimmten Anzahl von Erdverbindungen nicht überschritten wird.

Um den gewünschten sicheren Minimal-Spannungsabfall über die gesamte Schlauchlänge hinweg in der äußeren Zone 394 zu gewährleisten, is.t die mit Kohlenstoff gefüllte Polyurethan-Schicht der Zone 384 vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Mantel aus hoch-leitfähigem Metall wie beispielsweise Kupfer unter Herstellung eines elektrischen Kontaktes umhüllt. Alternativ dazu kann auch die mit Kunststoff gefüllte Polyurethan-Schicht durch eine Metallschicht aus Kupfer bzw. Kupfer-Folie oder dergleichen ersetzt werden. Vorzugsweise verwendet man jedoch das zuvor erwähnte mit Kohlenstoff gefüllte Polyi.rethan als äußere Zone 384, weil dieses Material sehr abriebfest ist. Selbstverständlich muß die Dicke dieser Zone 384 so bemessen sein, daß man die gewünschte Abriebfestigkeit erreicht. Außerdem bestimmt selbstverständlich die gewählte Dic'ce der äußeren Zone 384 ihren ringförmigen Querschnitt, von dem wiederum der gewünsch'-..

Widerstand pro Längeneinheit abhängig ist, welcher ueii 3μ<ΐΜίΐιΐ!!£!>αυΓ<ΐΜ im uci äuucrcri Zone fCjtirr.rnt.

Dieser Spannungsabfall sollte sehr klein sein, wie bereits mehrfach gesagt.

Wie erwähnt, ist die äußere leitende Zone 384 der 4^r> Schlauchleitung 38 an beiden entgegengesetzten Enden 38-! und 38-2 geerdet. Verarbeitet man mäßig leitfähiges Beschichtungsmaterial, und ist der Vorratstank 33 geerdet, so ist das Ende 38-2 der äußeren leitfähigen Zone 384 mit dem Vorratstank 33 durch eine Verschraubung 85 elektrisch verbunden, welche einen nach innen umlenkbaren Kragen 854 besitzt, welcher für eine gute elektrische und mechanische Verbindung sorgt. Die Verschraubung 85 ist in ein Handsperrventii 87 eingeschraubt, welches seinerseits mit dem Metalles rohr 78 verschraubt ist. Falls der Vorratstank 33 nicht geerdet ist, weil hoch-leitfähige Beschichtungsmaterialien verarbeitet werden, so kann die äußere Zone 384 beim Ende 38-2 unabhängig durch ein separates Erdkabel (nicht dargestellt) geerdet werden. Selbstverbo ständlich müssen geeignete elektrische Isoliermaßnahmen zwischen der Hochspannungszone 38C und der geerdeten äußeren Zone 384 beim Ende 38-2 vorgesehen werden. Wie bereits erwähnt, ist die leitende äußere Zone 384 beim Leitungsende 38-1 über die Buchse 40 am Handgriff 11 geerdet.

Die gewünschte elektrische Trennung zwischen der geerdeten Zone 384 am Ende 38-1 und der inneren Zone 38C im Bereich des inneren Leitungskanal 38D

findet statt in einer isolierten Verschraubung 88, die aus einem in den Einlaß 37 des Rohrabschnittes 12 eingeschraubten oberen Isolierabschnitt 89 und aus einem unteren Isolierabschnitt 90 zusammengeschraubt ist. Ein inneres Rohrstück 91 des oberen Isolierabschnittes 89 ist in die innere Zone 38Cdes Leitungskanals 38D eingeschoben. Gemäß F i g. 1 umschließt das abgesetzte Ende des aufgeschraubten unteren Isolierabschnittes 90 das Ende der leitenden äußeren Zone 38/4, und das Ende der inneren Zone 38C wird gegenüber dem inneren Rohrstück 91 abdichtend festgeklemmt, so daß eine abgedichtete Verbindung mit dem Einlaß 37 hergestellt ist. Zur Abdichtung der äußeren Zone 38/4 dient ein O-Ring in einer Bohrung 92 des unteren Isolierabschnittes 90. Der Abstand zwischen dem gekürzten Ende der leitenden äußeren Zone 38/4 und dem Ende der inneren Zone 38C welche mit dem aufgeladenen Beschichtungsmaterial im Leitungskanal 38D in Verbindung steht, bietet den notwendigen elektrischen Abstand zwischen den Zonen 38/4 und 38Cam Leitungsende 38-1. In der Mitte zwischen diesen beiden Enden ist die Zwischenzone 38ß abgeschnitten.

In ihrer bevorzugten Ausführung besitzt eine aus drei Schichten zusammengesetzte erfindungsgemäße Schlauchleitung 38 folgende wichtige Merkmale:

a) Die gesamte Leitung ist flexibel,

b) die innere Zone ist gegenüber dem beförderten Beschichtungsmaterial chemisch neutral und undurchlässig,

c) die Leitung besitzt einen ausreichenden Widerstand gegen einen dielektrischen Durchbruch, wenn das darin beförderte Beschichtungsmaterial einer hohen Spannung ausgesetzt wird, und

e) die äußere Zone der Leitung hat die erforderliche Leitfähigkeit, um durch die Wandung radial hindurchtretende Leckströme an ein niedrigeres Potential ableiten zu können.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine aus drei Schichten aufgebaute Leitung. Beispielsweise kann man die innere und die mittlere Zone 38Cund 38ßdurch eine einzige Schicht oder Zone

Zone genügend flexibel, chemisch neutral und gegenüber dem Beschichtungsmaterial undurchlässig ist, einen ausreichenden dielektrischen Widerstand bei Beförderung eines elektrostatisch aufgeladenen Beschichtungsmaterials besitzt und einen radialen elektrischen Widerstand besitzt, welcher einen von dem aufgelade nen Beschichtungsmaterial im Leitungskanal in radialer Richtung nach außen fließenden Leckstrom auf einen relativ niedrigen Wert von beispielsweise weniger als 1 Mikroampere begrenzt.

Eine solchermaßen und erfindungsgema'ß aufgebaute Leitung mit einer inneren dielektrischen widerstands-/one und einer äußeren leitenden Zone zur Ladungsentnahme kann, wenn mit einem elektrisch leitenden Fluid gefüllt, als elektrischer Fluid-Zustand-I.eiter für den Transport zwischen zwei voneinander entfernten Punkten, welche durch die Leitung verbunden sind.

benutzt werden. So kann man beispielsweise einen elektrischen Fristleiter, beispielsweise einen isolierten Kupferdraht, zur Überleitung von Hochspannung aus dem Hochspannungserzeuger zur Antenne der elektrostatischen Sprühpistole durch eine erfindungsgemäße Mehrschichtleitung ersetzen, indem man sie mit einem leitfähigen Fluid füllt. In diesem Falle wurde das leitende Fluid an dem einen Ende mit der Antenne und am anderen Ende der Leitung mit der Hochspannungsquel-

ίο Ie elektrisch verbunden. Benutzt man als Fluid innerhalb der Leitung einen Elektrolyten, so findet die elektrische Strom- bzw. Ladungs-Übertragung auf dem Wege der Ionenwanderung statt, während im Falle eines NichtElektrolyten ein freier Elektronentransport stattfindet.

Die äußere leitende Zone einer solchen Leitung würde mit einem Potential elektrisch verbunden werden, welches wesentlich niedriger liegt als das Potential der Hochspannungsquelle.

wird die eriinuungsgemäße Leitung als elektrische Fluid-Zustand-Leitung verwendet, so sind die zuvor in Verbindung mit dem Transport von elektrisch aufgeladenem Beschichtungsmaterial von einem Behälter zu einer Sprühpistole aufgeführten Sicherheitsmerkmale voll realisiert. So ist die innere dielektrische Wandung oder Leitungszone imstande, einem dielektrischen Durchbruch unter dem Einfluß der hohen Spannung des leitenden Fluids im Innern der Leitung zu widerstehen. Ferner leitet die äußere leitende Zone der Leitung Ladungen ab, welche sich sonst auf der Außenseite der Leitung ansammeln würden, weil ständig Leckströme durch die Wandung der Leitung nach außen dringen. Durch Verhinderung der Akkumulation von äußerer Ladung und deren Ableitung wird die Gefahr, bei Berührung der Leitung einen elektrischen Schlag zu bekommen oder eine Entzündung auszulösen, beseitigt. Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele; vielmehr wird der Fachmann in der Lage sein, weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele zu finden.

«o Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine elektrostatische Sprühvorrichtung sowie ein Verfthren zum V^r-crvritViAn ^int^c RpcrhirhiiinircmatpriaU Ηρςςρη Leitfähigkeit von mäßig leitend bis hoch leitend reicht; die Besonderheit der Vorrichtung bzw. des Verfahrens liegt in der Sicherheit einer geerdeten Bedienungsperson vor elektrischen Schlagen sowie vor Explosionsgefahren, die bei der Arbeit in explosionsgefährdeter Atmosphäre auftreten, wenn die Person bei der Arbeit unvermeidbar den Schlauch berührt und/oder erdet. Hierzu gehört eine gegenüber einem stationären Vorrat an Beschichtungsmaterial bewegliche Sprühpistole, eine verbesserte schlag- und entzündungssichere Leitung zur Beförderung von elektrisch mäßig oder hoch ieitfähigem Beschichtungsmateriai unter einem Druck von dem stationären Vorrat zur beweglichen Pistole und eine Gieichstrom-riochspannungsquelle zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials vor seiner Ablagerung auf einem zu beschichtenden Gegenstand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen eines elektrisch leitenden Beschichtungsmaterials, mit einem Vorratsbehälter für das dieses Material, einer Hochspannungs-Gleichstromquelle, einem vom Vorratsbehälter entfernten Sprühgerät, das über ein Kabel mit der Gleichstromquelle und mit dem Vorratsbehälter über eine bewegliche Leitung in Verbindung steht, deren Strömungskanal von einem Dielektrikum umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (38S; 3SC) seinerseits von einem elektrischen Leiter (z. B. 3SA) umhüllt und dieser Leiter an ein Potential angeschlossen ist, das unter dem Potential des Beschichtungsmaterials liegt und daß das Dielektrikum eine zur Vermeidung von Durchschlägen zwischen dem Strömungskanal und dem elektrischen Leiter ausreichende Durchschlagfestigkeit aufweisi.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter aus einer Schicht (3SA) eines elektrisch leitfähigen, abtriebfesten Kunststoffs besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch ', dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter aus einer Metallfolie oder einer anderen Umhüllung aus Metall besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenr. leichnet, daß das Dielektrikum aus zwei Schichten (385, 38O untenrhiedlichen Materials besteht.

5. Vorrichtung nach einem der A ^Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Strömungskanal (3SD)und Dielektrikum eine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material befindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial am weitesten innenliegende Schicht (38Q aus einem undurchlässigen und chemisch gegenüber dem Beschichtungsmaterial im Strömungskanal (3SD) neutralen Material besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Dielektrikums (38S; 3SC) eine Größe hat, die zum Fließen radialer Leckströme in einem Ausmaß führt, welches bei Abwesenheit des elektrischen Leiters (3SA) eine meßbare Aufladung auf der Außenseite der beweglichen Leitung (38) ergäbe.