DE2438856C3

DE2438856C3 - Einrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit elektrostatisch aufgeladenen Partikeln

Info

Publication number: DE2438856C3
Application number: DE2438856A
Authority: DE
Inventors: Peter St. Gallen Ribnitz
Original assignee: Gema Switzerland GmbH
Current assignee: Gema Switzerland GmbH
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1974-08-13
Publication date: 1984-09-13
Also published as: GB1456290A; US3895262A; JPS5055637A; FR2243741B1; CH555704A; DE2438856A1; FR2243741A1; DE2438856B2; JPS575586B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit elektrostatisch aufgeladenen Partikeln, mit wenigstens zwei, einer Zerstäubungsdüse für diese Partikel zugeordneten Elektroden und mit einem regelbaren Hochspannungsgenerator, der den beiden Elektroden je ein verschieden hohes Potential desselben Vorzeichens zuführt.

Bei solchen Einrichtungen, wie sie beispielsweise aus der AT-PS 3 02 511 bekannt sind, entstehen zwei elektrostatische Felder. Das eine dieser Felder, nachstehend Transportfeld genannt, entsteht zwischen den Elektroden einerseits und dem zu beschichtenden, in der Regel geerdeten Gegenstand andererseits. Die Feldstärke dieses Transportfeldes ist im wesentlichen von der Arbeitsspannung des Hochspannungsgenerators in Bezug auf den Gegenstand, d. h. vom Absolutwert der vom Hochspannungsgenerator an die Elektroden abgegebenen Potentiale, sowie vom Abstand zwischen den Elektroden und dem Gegenstand abhängig.

Weitere Parameter, die den örtlichen Wert der Feldstärke des Transportfeldes beeinflussen, sind zum Beispiel die geometrischen Formen des Gegenstandes oder der Elektroden bzw. der Zerstäubungsdüse. Die Feldstärke des Transportfeldes wird durch Einstellung des Hochspannungsgenerators von Fall zu Fall auf einen Optimalwert geregelt, zumal das Transportfeld nicht allein für den Transport der aufgeladenen Partikel zum zu beschichtenden Gegenstand maßgebend ist. Vielmehr ist für diesen Transport sowohl das für die Zerstäubung der Partikel benützte Treibgas als auch das Transportfeld maßgebend.

Das bei solchen Einrichtungen entstehende weitere Feld, das im folgenden Ladefeld genannt wird, entsteht zwischen den Elektroden. Seine Feldstärke ist abhängig von der Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden, die normalerweise nur einen Bruchteil der Absolutwerte der Elektrodenpotentiale beträgt, und vom Abstand zwischen den beiden Elektroden, der, im Vergleich zum Abstand zwischen den Elektroden einerseits und dem Gegenstand andererseits, sehr klein ist Deshalb erreicht die Feldstärke des Ladefeldes in der Regel höhere Werte als die Feldstärke des Transportfeldes. Dieses Ladefeld ist maßgeblich für die Aufladung der Partikel. Es versteht sich von selbst, daß diese Aufladung der Partikel von eminenter Bedeutung für die

ίο Qualität der erzielbaren Beschichtung ist Man ist daher bestrebt, diese Aufladung, und somit auch die Feldstärke des Ladefeldes, stets auf einem Optimalwert zu halten.

Dies ist jedoch bei den bekannten Einrichtungen der eingangs genannten Art nicht möglich, weil im Falle

einer Änderung des Sprühabstandes bei diesen bekannten Einrichtungen -oie Hochspannung nachreguliert wird, wobei das Transportfeld ausschlaggebend ist. Durch die Nachregulierung der Hochspannung wird zwangsläufig aber auch die Feldstärke des Ladefeldes beeinflußt, so daß bei bestimmten Höhen des Transportfeldes das Potential an den Ladeelektroden nicht mehr auf dem optimalen Wert liegt. Die Folge ist ein ungleichmäßiger Sprühauftrag.
Aus der DE-OS 14 02 626 ist eine Schaltungsanordnung für ein elektrostatisches Spritzgerät bekannt, bei der jedoch nur mit einer Spannung gearbeitet wird, näm'.ich der an einem rotierenden Sprühkopf anliegenden Spannung. Diese Spannung dient sowohl zu einer durch Berührung erfolgenden Aufladung des Besrhichtungsmaterials als auch zur Erzeugung eines Transportfeldes zwischen dem Sprühkopf und dem zu beschichtenden Gegenstand. Diese Spannung wird selbsttätig derart geregelt, daß die Feldstärke des Transportfeldes praktisch konstant bleibt. Sinkt die dem Sprühkopf zugeführte Spannung ab, dann wird auch das Potential der den Sprühkopf verlassenden Partikel des Beschichtungsmaterials geringer, was bei dieser bekannten Anordnung trotz der daraus resultierenden Nachteile in Kauf genommen werden kann, weil sie zur Verwendung als Naß-Spritzeinrichtung gedacht ist und dabei die Haftung der Beschichtungsmaterial-Partikel am Gegenstand nicht nur von der Aufladung der Partikel abhängig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, bei der auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere bei unterschiedlichen Sprühabständen die Aufladung der Partikel optimal bleibt und ein sehr gleichmäßiger Sprühauftrag erhalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die sowohl zur Erzeugung des Transportfeldes als auch des Ladefeldes bestimmten Elektroden einerseits als Einzelelektroden an der Ausgangsspannung des Hochspannungsgenerators und andererseits als Elektrodenpaare an einer Spannungsstabilisierungsstufe liegen, die zwischen die Ausgänge des Hochspannungsgenerators geschaltet ist.

Durch die damit erreichte Konstanthaltung des Ladefeldes wird in überraschender Weise eine beträchtliehe Verbesserung des Sprühauftrags erreicht und auch bei unterschiedlichen Sprühabständen ein sehr gleichmäßiger Sprühauftrag gewährleistet.

Vorzugsweise enthält die Stabilisierungsstufe eine im Sperrbereich arbeitende Diode, deren Durchbruchsspannung im wesentlichen dem gewünschten Wert der Ladespannung entspricht. Diese Ausführungsform der Stabilisierungsstufe zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus.

ί Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Einrichtung einen eine Spannungsteileroder Spannungsvervielfacher-Schaltungsanordnung ; aufweisenden Hochspannungsgenerator, von dem zwei ϊ verschiedene Stufen mit den Elektroden verbunden und ί diese beiden verschiedenen Stufen durch die Diode ι überbrückt sind.

] Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstanaes ä sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrie- ' ben. Es zeigt

F i g. 1 in ganz schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und

F i g. 2 das Schema eines Teiles einer Ausführungsva- ^: riante.

Bei der in F; g. 1 dargestellten Einrichtung 10 erkennt man eine als Rohr dargestellte Zerstäubungsdüse 11, die im Sinne des Pfeiles 12 mit einer Suspension von Partikeln in einem Treibgas beschickt wird. Im Bereich des Aus'assens der Zerstäubungsdüse 11 sind 4 Elektroden 13, 14, 15 und 16 vorhanden, von denen jeweils zwei im Abstand von den übrigen zwei angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Elektroden 13 und !5 und die Elektroden 14 und 16 in bezug aufeinander um 90° in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Diese beiden Elektrodenpaare können sich auf gleicher Höhe in der Zerstäubungsdüse 11 oder auch in Längsrichtung versetzt befinden. Im Abstand D vor der Zerstäubungsdüse 11 befindet sich ein Gegenstand 17, der über eine Leitung 18 geerdet ist. Die Leitung 18 ist in der Regel durch die Halterung gebildet, mit der der jo Gegenstand 17 vor der Zerstäubungsdüse 11 gehalten oder vorbei geführt wird.

Die dargestellte Einrichtung weist auch einen Hochspannungsgenerator 19 auf, der wie folgt aufgebaut ist. Eine regelbare Wechselspannungsquelle 20 speist die Primärwicklung 21 eines Übertragers 23, dessen Sekundärwicklung einerends geerdet und andernends an eine Spannungsvervielfacher-Kaskade angeschlossen ist. Diese Kaskade weist 2 Säulen von Kondensatoren 24, 25 mit dazwischen geschalteten Dioden 26 auf. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die letzte Stufe der Kaskade über einen Strombegrenzungswiderstand 27, und die Leitungen 28, 29 und 30 mit den Elektroden 14 und 16 verbunden. Diese beiden Elektroden weisen somit stets dasselbe Potential auf. Die drittletzte Stufe der Kaskade dagegen ist über einen Widerstand 31, scwie die Leitungen 32, 33 und 34 mit den Elektroden 13 und 15 verbunden. Diese beiden Elektroden 13 und 15 weisen somit dasselbe Potential uuf, das jedoch verschieden vom Potential der beiden Elektroden 14 und 16 ist Diese Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 13, 15 und 14, 16 sowie der Abstand d zwischen der Elektrode 15 und 16 sind maßgebend für die Feldstärke des Ladefeldes, das im Bereich der Auslaßöffnung der Zerstäubungsdüse 11 entsteht Zwischen den Leitungen 28 und 32 ist, wie aus F i g. 1 hervorgeht, eine Diode 35 eingeschaltet, die die beiden letzten Stufen der Kaskade überbrückt Diese Diode arbeitet in ihrem Sperrbereich und hält die Ladespannung der Kondensatoren 24 und 25 der letzten beiden Stufen der Kaskade auf einem Wert, der etwa der Dioden-Durchbruchspannung entspricht Dementsprechend ist auch die zwischen den Elektroden 13, 15 und 14, 16 herrschende Potentialdifferenz gleich der Durchbruchspannung der Diode 35 und somit nahezu konstant Diese konstante Potentialdifferenz ist aber unabhängig davon, auf welchen Wert die Arbeitsspannung des Hochspannungsgenerators 19 an der Wechselspannungsquelle 20 eingestellt wurde.

Angenommen, der Regelbereich des Hochspannungsgenerators 19 liege für die vorkommenden Beschichtungsarbeiten zwischen 40 und 100 kV, und die für die Aufladung ideale Potentialdifferenz liege bei 5 — 10 kV, genügt es, eine Diode 35 zu wählen, deren Durchbruchspannung im Sperrbereich bei 5-10 kV liegt. Daß dabei ein Spannungsverlust der beiden letzten Stufen der Spannungs-Vervielfacher-Kaskade entsteht, ist eine Erscheinung, die man gerne in Kauf nimmt, um ein möglichst wirksames Ladefeld zu erhalten.

Es wurde festgestellt, daß es mit der dargestellten Einrichtung gelingt, die Partikel selbst bei einer geringen Feldstärke des Transportfeldes optimal aufzuladen, so daß es ohne weiteres möglich ist, von leitenden Wänden umschlossene Hohlräume elektrostatisch zu beschichten, in die sich das Transportfeld bekanntlich nicht erstrecken kann. Der Transport der Partikel in diese Hohlräume erfolgt mithin hauptsächlich durch das Treibgas.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 erkennt man die Leitungen 28 und 32, die zu den Elektrodenpaaren 14, 16 bzw. 13, 15 (hier nicht dargestellt) führen. Man erkennt ebenfalls die Widerstände 27 und 31 sowie die Diode 35. Die Diode 35 überbrückt hier indessen die letzten beiden Widerstände 36 eines ohmschen Spannungsteilers 37, der einerends geerdet ist und andernends bei 38 an eine nicht dargestellte, regelbare Hochspannungsquelle angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der in F i g. 2 dargestellten Alisführungsvariante ist im wesentlichen dieselbe wie die Ausführungsform der Fig. 1.

Hierzu \ Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit elektrostatisch aufgeladenen Partikeln, mit wenigstens zwei, einer Zerstäubungsdüse für diese Partikel zugeordneten Elektroden und mit einem regelbaren Hochspannungsgenerator, der den beiden Elektroden je ein verschieden hohes Potential desselben Vorzeichens zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die sowohl zur Erzeugung des Transportfeldes als auch des Ladefeldes bestimmten Elektroden (13,14,15,16) einerseits als Einzelelektroden an der Ausgangsspannung des Hochspannungsgenerators (19) und andererseits als Elektrodenpaare (13,15; 14,16) an einer Spannungsstabilisierungsstufe (35) liegen, die zwischen die Ausgänge (28, 32) des Hochspannungsgenerators (19) geschaltet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsstufe eine im Sperrbereich arbeitende Diode (35) enthält

3. Einrichtung nach Anspruch 2, mit einem eine Spannungsteiler- oder Spannungsvervieifacher-Schaltungsanordnung aufweisenden Hochspannungsgenerator, von dem zwei verschiedene Stufen mit den Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschiedenen Stufen durch die Diode (35) überbrückt sind.