DE2444645B2

DE2444645B2 - Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE2444645B2
Application number: DE2444645A
Authority: DE
Inventors: Walter Ganter Bethany Conn. Knudsen
Original assignee: ELECTROSTATIC EQUIPMENT CORP NEW HAVEN CONN US
Current assignee: ELECTROSTATIC EQUIPMENT CORP NEW HAVEN CONN US
Priority date: 1973-09-18
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1982-06-24
Also published as: US4101687A; JPS5064333A; DE2444645A1; CA1046355A; JPS547027B2; DE2444645C3; US3916826A; GB1487195A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstücks mit einem Pulver, mit einer das Pulver aufnehmenden Kammer mit poröser Bodenplatte, einer Gaszuleitung in den Raum unterhalb der porösen Bodenplatte zur Erzeugung einer das Pulver aufwirbelnden Gasströmung durch die poröse Bodenplatte und einem unterhalb der porösen Bodenplatte angeordneten Ionisator zum Ionisieren des Gases in Form einer, an einen Spannungserzeuger angeschlossenen, vom Gas zu durchströmenden, leitfähigen Elektrodenschicht.

Vorrichtungen der oben genannten Art werden in weitem Umfang und in vielfältiger Weise angewendet, ihr volles Potential konnte bisher jedoch nicht genutzt werden. Ein wesentlicher Hinderungsgrund für eine weitergehende Ausnutzung liegt in der Gefahr, die auf der Anwendung der Hochspannung-Ladeeinrichtung beruht. So besteht die Möglichkeit, daß es zwischen der Elektrode und dem Werkstück bzw. dem in der Nähe stehenden Personal zu Überschlägen, Funkenbildungen oder Lichtbögen kommt, wodurch ein Feuer ausbrechen oder ein Stromschlag hervorgerufen werden kann. Dies hat nicht nur die Einführung der Vorrichtung behindert, sondern häufig auch untragbare Einschränkungen hinsichtlich der Konstruktion und Gestaltung mit sich gebracht. Als weiterer, wenn auch geringer zu bewertender Gesichtspunkt ist zu nennen, daß diu gebräuchliche Elektrodenanordnung aufgrund ihrer Art nur in geringen Grenzen abwandelbar war. Es wurden Versuche unternommen, eine weniger gefährliche elektrostatische Wirbelbettvorrichtung zu schaffen.

Aus der US-PS 36 70 699 ist eine Wirbelkammer-Oberziehungsvorrichtung der oben genannten Art bekannt, deren Elektrodenschicht mäßig leitfähig sein soll, mit einem Widerstand von 1 Ω bis 1 ΜΩ und zwar vorzugsweise 5OkQ, wobei die Elektrodenschicht möglichst nahe am Wirbelbett angeordnet sein solL Diese Form eines Ionisators ermöglicht nur eine unzureichende Aufladung des ionisierenden Gasstromes, die sich zudem noch mit den Außenbedingungen, wie etwa der Feuchtigkeit, ändern kann, und gewährleistet darübexhinaus nur ein unzureichendes Maß an Sicherheit, insbesondere wenn versucht wird, durch Erhöhen der Spannung die Ionisierungswirkung zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

is elektrostatische Wirbelbettvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Betriebssicherheit mit guter Effizienz, hoher Ausbeute und Gleichmäßigkeit der Beschichtung vereinigt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wirbelbettvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Elektrodenschicht des Ionisators zur Erzielung eines hochionisierten Gasstromes aus hochleitfähigen Metallelementen besteht, die zahlreiche verschlungene, das Gas fein verteilende Strömungswege und damit zahlreiche Aufladungsstellen für das Gas bilden, und daß der Strömungsweg des ionisierten Gases von der Elektrodenschicht bis zur porösen Bodenplatte mindestens 7,5 cm beträgt

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der Elektrodenschicht wird ein wesentlich besserer Beschichtungseffekt als bei der bekannten Einrichtung erzielt, und zwar ohne daß zum Ausgleich des Effektivitätsverlusts durch den vergrößerten Abstand zwischen Elektrodenschicht und Wirbelbett die Spannung erhöht werden müßte. Die Erfindung geht also entgegen der Lehre der US-PS 36 70 699 den Weg, den Gasweg zwischen Elektrodenschicht und Wirbelbett aus Sicherheitsgründen zu vergrößern und einer Verringerung der Effektivität nicht durch höhere

-to Spannung, sondern durch eine wirkungsvollere Elektrodenschicht entgegen zu wirken. Hieraus ergibt sich die Kombination von wesentlich erhöhter Sicherheit und guter Effizienz.
Vorzugsweise besteht die Elektrodenschicht aus einer porösen Matte aus verschlungenen, scharfkantigen Metallfasern.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Elektrodenschicht und der porösen Bodenplatte eine undurchlässige, vom Gas außen umströmte Prallplatte angeordnet, die dazu dient, die Ionisierungseinrichtung abzuschirmen und den Strömungsweg des Gases zu verlängern. Sie schirmt somit die Ionisierungseinrichtung wirksam ab. Bei einer derartigen Vorrichtung weist die Ionisierungseinrichtung vorzugsweise eine Metallelektrode mit einem maximalen Widerstand von etwa 0,05 Ohm/cm auf. Außerdem besitzt sie Elemente, die sich quer über den unteren Bereich der Kammer erstrecken, wobei die Pralleinrichtung ein ebenes Element aufweist, welches sich oberhalb der Elektrode quer über die Kammer erstreckt. Die Pralleinrichtung besitzt eine Größe, die die obere wirksame Fläche der Elektrode übersteigt. Sie deckt also die Elektrode von der Trageinrichtung ab und bildet eine Abschirmung, wobei sich gleichzeitig die gewünschte Verlängerung des Strömungsweges e -ibt. Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht, teils im Schnitt, teils aufgebrochen, einer elektrostatischen Wirbelbettvorrichtung nach der Erfindung,

Fig.2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei der s vordere Teil entfernt und der Deckel aufgebrochen ist,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig.2, und zwar in etwas vergrößertem Maßstab und unter gleichzeitiger Darstellung der Spannungsquelle,

Fig.4 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, wobei diese Vorrichtung insbesondere zum Überziehen von Drähten und Bändern geeignet ist,

Fig.5 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, um den Strom des Überzugspulvers zu richten,

Fig.6 einen Abschnitt einer gewebten Metallbahn, die sich als Elektrode für die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet

Gemäß Fig. 1 weist die elektrostatische Wirbelbettvorrichtung nach der Erfindung ein Gehäuse 10 auf. Dieses Gehäuse besteht aus einem rechteckigen Boden 12 und Seitenwänden 14, die sich vom Boden nach oben erstrecken und in einem nach außen gerichteten, umlaufenden Flansch 16 enden. Das Gehäuse 10 nimmt einen Elektrodenkorb 18 auf, der aus Seitenwänden 20 besteht, welche mit einem rechteckigen Boden 22 über kurze Eckstreben 24 verbunden sind. Die Seitenwände 20 enden kurz oberhalb des Bodens 22 und bilden auf diese Weise lange Schlitze 26, die sich nahe dem Boden 22 über den Umfang des Elektrodenkorbes 18 erstrecken. Ein Netz oder Gitter 28 bedeckt jeden der Schlitze 26, um eine seitliche Verschiebung einer Elektrode 30 durch die Schlitze hindurch zu verhindern. Die Elektrode ist als Matte aus Metallwolie ausgebildet und wird vom Boden 22 getragen. Ein oberes Gitter 22 überspannt den Elektrodenkorb 18 und wird oberhalb der Elektrode 30 dadurch festgehalten, daß es unter einen nach innen gerichteten, umlaufenden Flansch 34 greift. Auf diese Weise wird die Elektrode 30 an einer nach oben gerichteten Bewegung gehindert und im unteren Bereich des Elektrodenkorbes 18 festgehalten.

Ein relativ breiter, umlaufender Flansch 36 erstreckt sich von den Oberkanten der Seitenwände 20 nach außen und steht in abdichtender Berührung mit den zugehörigen Seitenwänden 14 des Gehäuses 10. Auf diese Weise entsteht im Zusammenwirken mit den Böden 12 und 22 eine äußere Kammer 38. Es sei darauf hingewiesen, daß der Elektrodenkorb 18 eine innere so Kammer umschließt und daß die Elektrode 30 tatsächlich zwischen diesen beiden Kammern angeordnet ist Der Flansch 36 dient weiterhin dazu, auf seiner oberen Fläche eine rechteckige Prallplatte 40 zu tragen, die zu ihrer Halterung mit kurzen, nach unten ragenden Füßen 42 versehen ist. Wie es sich aus der Zeichnung ergibt ist die Prallplatte 40 in ihrer Fläche größer als die innerhalb des Elektrodenkorbes 18 gebildete Kammer, wobei sie mit ihren Randkanten 44 im Abstand zu den Seitenwänden 14 des Gehäuses 10 liegt. Die Prallplatte 40 dient dementsprechend dazu, den Gasstrom nach außen zu lenken und damit den Strömungsweg zu verlängern, indem nämlich eine horizontale Komponente eingeführt wird.

Eine Wanne 46 ist entfernbar in das oben offene Ende des Gehäuses 10 eingesetzt. Die Wanne besteht aus Seitenwänden 48 mit einem umlaufenden Flansch 50, der sich von der Oberkante der Seitenwände nach außen erstreckt Weiterhin isi ein poröser Boden 52 an den unteren Kanten der Seitenwände 48 befestigt Die Wanne 46 nimmt eine Menge von Überzugspuder 54 auf, wobei eine Dichtung 56 zwischen den parallelen Flanschen 16 und 50 einerseits des Gehäuses 10 und andererseits der Wanne 46 angeordnet ist, um zwischen diesen Flanschen eine gasdichte Verbindung zu schaffen. Durch eine der Seitenwände 14 erstreckt sich eine Gasleitung 48, und durch die Seitenwände 14 und 20 geht ein elektrisches Kabel 60 hindurch, welches an die Elektrode 30 angeschlossen ist Die Gasleitung 58 und das Kabel 60 sind jeweils an geeignete Gas- und Stromquellen angeschlossen, von denen keine dargestellt ist

Beim Betrieb der Vorrichtung nach F i g. 1 wird über das Kabel 60 eine Spannung an die Elektrode 30 angelegt Außerdem wird Gas (in der Regel Luft) durch die Gasleitung 58 in die äußere Kammer 38 eingeführt Dabei vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases ganz erheblich, und zwar aufgrund des beträchtlichen Querschnittsanstieges des Strömungsweges, der sich durch das Einmünden in die Kammer 38 ergibt Diese Kammer verteilt außerdem das Gas rund um den Elektrodenkorb 18 und läßt es gleichmäßig durch die Schlitze 26 sowie in und durch die Elektrode 30 strömen. Die Schlitze 26 setzen einen großen Oberflächenbereich der Elektrode 30 dem Zustrom des Gases aus und bieten damit die Möglichkeit, die in der Elektrode 30 vorhandenen Aufladebereiche in optimaler Weise zu nutzen. Damit kommt es zu einer Ionisation des hindurchgehenden Gases, die sehr wirtschaftlich ist bzw. eine hohe Ausbeute erbringt Das nach oben durch die Kammer des Elektrodenkorbes 18 strömende Gas wird von der Prallplatte 40 nach außen gerichtet, woraufhin es um die Randkanten 44 nach oben und sodann einwärts und aufwärts durch den porösen Boden 52 wandert Wenn das ionisierte Gas durch das Überzugspulver 54 sichert, so werden die Partikel des Pulvers gleichzeitig verwirbelt und elektrostatisch aufgeladen. Bringt man einen geerdeten Gegenstand bzw. ein geerdetes Werkstück in die Nähe des auf diese Weise geladenen und verwirbelten Überzugspulvers 54 (d. h., in die Nähe des Wirbelbettes), so werden sich die Partikel auf dem Werkstück absetzen und dort haften. Auf diese Weise entsteht der Überzug des Werkstückes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3 eignet sich insbesondere zum kontinuierlichen Überziehen von hintereinander angeordneten Werkstücken beträchtlicher Länge, wie etwa von Behältern 100, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind. Die Vorrichtung umfaßt einen Grundkörper 62 und einen Deckel 64. Letzterer besitzt verbreiterte untere Ränder 66 sowie Stirnwände 67. Die Ränder 66 bilden umgekehrt U-förmige Rinnen 68 zur Aufnahme der Oberkante von Seitenwänden 70 des Grundkörpers 62. Der Grundkörper 62 weist ein Paar von aufrechtstehenden, parallelen Prallplatten 72 auf, welche zusammen mit einem Boden 74 eine lange, zentrale Rinne 76 bilden, die sich über die gesamte Länge des Grundkörpers 62 erstreckt. Abschnitte einer weiteren Bodenwand 78 ragen seitlich zu beiden Seiten der Rinne 76 nach außen, und zwar in einer Höhe, die etwas oberhalb des Bodens 74 liegt. Die Abschnitte des Bodens 78 bilden zusammen mit ihren zugehörigen Seitenwänden 70 und den Praiiplatten 72 ein Paar von parallelen, langen seitlichen Räumen 80.

An jedem Raum 80, d. h., an jedem Abschnitt der Bodenwand 78, ist eine Gasleitung 72 angeschlossen, um

Luft oder ein anderes Gas in die zugehörige Kammer einzuleiten. Der Boden jedes Raumes 80 ist mit einer Elektrode 84 in Form von Metallwolle ausgelegt, die ihrerseits über ein elektrisches kabel 86 an eine Hochspannungsquelle 88 angeschlossen ist. Zur Verhinderung von Vertikalbewegungen der Elektroden 84 dienen aus Draht bestehende Gitter 90, die über nicht gezeigte Mittel in den Räumen 80 festgelegt sind. Umlaufende Flansche 92 ragen nach innen in die Räume 80 hinein, und zwar an einer Stelle, die oberhalb der Gitter 90 liegt. Jeder Flansch 92 trägt eine poröse Platte 94 und teilt auf diese Weise die Räume 80 in Kammern unterhalb der Platten 94 und in Wirbelkammern auf.

Im Betrieb werden die aus Metallwolle bestehenden Elektroden unter Hochspannung gesetzt, und es wird is Gas durch die Gasleitungen 82 eingeführt. Das Gas verteilt sich über die Elektroden 84 und wird durch die über den Elektroden erfolgende Coronaent ladung ionisiert. Wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, strömt das Gas durch die Kammern und durch die Platten 94, um die Partikel des dieser Platte zugeführten Materials zu verwirbeln und elektrostatisch aufzuladen. Es bildet sich also ein elektrostatisches Wirbelbett an jeder Längsseite der Rinne 76.

Die einzelnen Behälter 100 hängen an geeigneten, normalerweise geerdeten Spindeln 102. So gehalten werden sie in der in Fig.2 durch einen Pfeil angegebenen Richtung durch die Rinne 76 gefördert, wobei die Spindeln 102 durch einen von den Innenkanten des Deckels 64 gebildeten Schlitz 65 hindurchgehen. Wie es sich am besten aus F i g. 2 ergibt, sind die Prallplatten mit ihren Oberkanten 98 in Bewegungsrichtung nach unten geneigt. Somit werden die Seitenwandbereiche der Behälter 100, ausgehend von oben nach unten, fortschreitend durch die Prallflächen der Einwirkung der Wirbelbetten ausgesetzt, so daß sich auf ihnen ein gleichmäßiger Überzug bildet. Nicht abgelagertes Überzugspulver 96 fällt durch die Rinne 76 nach unten und wird mittels Vakuum durch eine Leitung 104 abgezogen. Es gelangt in den Kreislauf zurück oder wird in ein nicht gezeigtes, geeignetes Reservoir gefördert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 handelt es sich um eine Vorrichtung, die sich zum Überziehen langgestreckter oder sogar kontinuierlicher Werkstükke eignet, wie etwa für Drähte, Metallbänder o. dgl. Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 106 mit einem nach innen gerichteten, umlaufenden Flansch 108, auf welchem eine poröse Platte 110 ruht Diese teilt das Gehäuse 106 in eine obere Wirbelkammer 112, die das partikelförmige Überzugspulver 114 enthält, und in eine untere Kammer 116. Eine Mehrzahl von radial verlaufenden Gasleitungen 118 umgibt das Gehäuse 106, welches vorzugsweise einen kreisförmigen Quer schnitt besitzt. Die Gasleitungen 118 öffnen sich in die Kammer 116. Eine Elektrode 120 in Form eines Stopfens aas Metallwolle wfrd unter Verwendimg geeigneter Mittel in jeder Gasleitung 118 festgehalten, und zwar in der Nähe von dessen Auslaßende. Die Elektroden 120 sind über geeignete Kabel 122 an eine Hochspannungsquelle 124 angeschlossen. Weiterhin steht jede Gasleitung 118 nut ihrem entgegengesetzten Ende mit einer nicht dargestellten Gasquelle in Verbindung. Ein hohler Kern 126 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch die Kammer 116 zwischen der porösen Platte 110 wad dem Boden 128 des Gehäuses 106. Weiterhin ist ein Führungsrohr 129 derart im Deckel 130 vorgesehen, daS es mit dem hohlen Kern fluchtet.

Während des Betriebes wird das langgestreckte Werkstück 132 (im vorliegenden Falle Draht) um eine geerdete Rolle 134 sowie durch den Kern 126 und das Führungsrohr 129 gezogen. Dabei wandert es in vertikaler Richtung durch die Wirbelkammer 112. In ähnlicher Weise, wie es bereits im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen diskutiert wurde, führt man Gas durch die Gasleitungen 118 ein und ionisiert es während des Durchganges durch die als Stopfen aus Metall wolle ausgebildeten Elektroden 120. Dieses Gas erfüllt eine doppelte Funktion, indem es nämlich die Partikel des Überzugspulvers 114 verwirbelt und gleichzeitig elektrostatisch auflädt. Diese Partikel überziehen das Werkstück 132, während dieses durch die Wirbelkammer 112 wandert. Sowohl der Kern 126, als auch das Führungsrohr 129 erfüllen Abdichtfunktionen. Weiterhin dient der Kern 126 dazu, das Werkstück 132 während des Durchlaufens der Kammer 116 gegen Funkenbildung bzw. Lichtbogenbildung zu isolieren.

Die in Fig.5 dargestellte Anordnung ist ähnlich der vorstehend beschriebenen, umfaßt jedoch eine Richtkappe 162, die auf einem Grundkörper 164 sitzt. Wie es aus der Zeichnung hervorgeht, vermindert sich der Querschnitt der Richtkappe bis zu einem schmalen Auslaßschlitz 166, der in der Regel in Richtung senkrecht zur Zeichenebene länglich ausgebildet ist. An diesem Auslaßschlitz ist eine Richtplatte 168 für die Strömung schwenkbar befestigt.

Eine Elektrode 170 aus Metallwolle sitzt innerhalb einer unteren Kammer 172 und wird von einer Hochspannungsquelle 174 aufgeladen. Durch eine Gasleitung 176 wird Gas in die Elektrode eingeführt. Das auf diese Weise ionisierte Gas wandert aufwärts um eine Prallplatte 178 herum in eine Kammer 180 und von dort aus durch eine poröse Platte 18Z die von einem Vorsprung 184 getragen wird. Durch eine Leitung 186 wird geeignetes pulverförmiges Material zugeführt und bildet ein elektrostatisches Wirbelbett Die Partikel dieses elektrostatischen Wirbelbettes wandern nach außen durch den Schlitz 166 hindurch und werden entsprechend der Bewegung der gelenkig aufgehängten Richtplatte 168 auf verschiedene Abschnitte eines Werkstückes 188 gerichtet Die Bewegungsfähigkeit der Richtplatte 168 ist in unterbrochenen Linien angedeutet. Wie ohne weiteres ersichtlich, kann die Richtplatte 168 während des Betriebes hin- und herbewegt oder stationär gehalten werden. Auch läßt sich das Werkstück 188 entweder stationär halten oder bewegen (mit oder ohne gleichzeitiger Bewegung der Richtplatte 168), um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Fig.6 schließlich zeigt einen Abschnitt eines Gewebes 136, welches aus einfaserigen Strängen 138 gewirkt ist Ein derartiges Gewebe eignet sich als Elektrode für die erfindungsgemäße Vorrichtung, und zwar als Ersatz für die Matten aus willkürlich verteilter Metaflwoüe, wie sie in den übrigen Figuren dargestellt sind.

Aus dem folgenden Beispiel ergibt sich die Wirksamkeit des Gegenstandes der Erfindung: Es wurde eine Vorrichtung (A) nach der Erfindung hergestellt und in ihrer Arbeitsweise mh elektrostatischen Oberzugsvorrichtungen nach dem Stande der Technik verglichen. Die Vorrichtung nach der Erfindung besaß eine poröse Platte aus Polyäthylen zur Begrenzung der darunterliegenden Kammer und der darüberfiegeaden Wirbelkammer. Weiterhin war eine Elektrode vorgesehen, die

annähernd den gleichen Flächenbereich überdeckte. Sie lag etwa 28 cm unterhalb der porösen Platte. Eine Prallplatte entsprechend der nach F i g. 1 war etwa 7,5 cm unterhalb der porösen Platte angeordnet und diente dazu, den Strömungsweg zwischen der porösen Platte und der Elektrode auf etwa 35 cm zu verlängern. Als Elektrode diente eine Matte aus gewobenen Strängen flachgedrückten Kupferdrahtes, dessen Dicke etwa 0,01 cm und dessen Breite etwa 0,05 cm betrugen. Das Drahtgewicht lag bei etwa 1,27 g/m. Der Widerstandswert betrug etwa 0,004 Ohm/cm, und zwar bestimmt mit einem Abstand von 2,5 cm zwischen den Proben eines Simpson-Meßgerätes. Die Elektrode lag im Wege des Gasstromes zwischen dem Lufteinlaß und der porösen Platte und war so angeordnet, daß im wesentlichen die gesamte, in die Kammer eingeführte Luft durch die Elektrode hindurchgehen mußte.

Eine erste Vorrichtung (B) entsprechend dem Stande der Technik war ähnlich wir die vorstehend beschriebene Vorrichtung (A) konstruiert, abgesehen davon, daß ein Stück galvanisierten Stahls, eine gestreckte, sogenannte »walk plate« aus Metall, oben auf die poröse Platte aufgelegt war und als Elektrode diente. Weiterhin war die Prallplatte unterhalb der porösen Platte fortgelassen. Eine zweite Vorrichtung (C) nach dem Stande der Technik besaß eine Elektrode, die aus einer dünnen, kohlenstoffhaltigen Schicht bestand. Letztere war als Überzug einer Dispersion aus Graphitpartikeln auf die Unterseite der aus Polyäthylen bestehenden porösen Platte aufgebracht und sodann getrocknet

Tabelle I

worden.

Bei einem Teil einer Reihe von Vergleichsversuchen, die mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen (A), (B) und (C) durchgeführt wurden, verwendete man als Testplatte eine saubere, quadratische Stahlplatte mit einer Kantenlänge von etwa 5 cm und einer Dicke von etwa 0,16 cm. Diese Platte wurde an ein Vakuumrohr-Voltmeter angeschlossen. Sie war an einer Kunststoffstange befestigt, die ihrerseits aufgrund ihrer Halterung eine Höhenverstellung der Testplatte oberhalb der porösen Platte der jeweils zu prüfenden Vorrichtung zuließ, wobei die Testplatte und die poröse Platte im wesentlichen in prallelen Ebenen lagen. Durch Messung der Spannung an der Testplatte bei verschiedenen Elektrodenspannungen wurden die Stromaufnahmen in verschiedenen Höhen oberhalb der porösen Platte errechnet (da der Luftwiderstand konstant und außerdem relativ klein gegenüber dem Widerstand des Voltmeters war, wurde er zur Erstellung dieser Rechnung vernachlässigt).

Die folgende Tabelle I gibt die erzielten Werte wieder. Entsprechend dieser Tabelle sind die der Elektrode zugeführten Spannungen in Kilovolt (kV), die errechneten Werte der Stromstärke in Mikroampere und die Abstände in cm angegeben. Bei den letztgenannten Werten handelt es sich um Nährrungswerte für die Abstände zwischen der oberen Fläche der porösen Platte und der unteren Fläche der Testplatte, von der die verwendeten Testplatten-Ablesewerte abgenommen wurden.

Stromstärke (μ A) Spannung Bauart (kV) A

	Abstand	Stromstärke	(μΑ)	-	C	Abstand
	(cm)	Bauart		34	1.2	(cm)
C	0	A	B	60	7.5	10
KS	0	-	!26	22.5	10
	0	0.000	KS	27	10
	0	0.000			10
	0	0.000	-		10
	0	0.004	11	0.19	10
	2.5	1.2	38	3.8	12.5
35	2.5	-	59	12.2	12.5
90	2.5	0.000	KS	14	12.5
KS	2.5	0.000			12.5
	2.5	0.000			12.5
	2.5	0.58	0.035	0.14	12.5
	5	1.2	133	12	15
13	5		34	33	15
49	5	0.000	-	8	15
75	5	0.000	-		15
126	5	0.000			15
	5	Oi)OO			15
	73	2.0
4.6	73
21	73
433	73
64	73
	73

0.005

0.02

1.6

3.0

4.0

0.000

0.000 0.04 0.2 0.8

0.000 0.000 0.02 035

1.4

0.000 0.000 U.02 0.06 1.05

KS

ίο

Es sei darauf hingewiesen, daß die Angabe »KS« für »Kurzschluß« steht und bedeutet, daß unter den jeweils angegebenen Bedingungen eine elektrische Entladung auftrat, woraus die Gefährlichkeit der Bedingungen hervorgeht. Gebräuchlicherweise liegt das Maximum der sicheren Stromentnahme bei etwa 130 Mikroampere. Trotz der bemerkenswerten Sicherheit der Vorrichtung (A) nach der Erfindung, wie sie sich aus einer Stromentnahme von lediglich 4,0 Mikroampere unter den gefährlichsten Bedingungen ergibt (d. h., bei einer Spannung von 80 kV, wobei die Testplatte auf der porösen Platte ruhte), ergeben sich keinerlei Nachteile in der Arbeitsweise. Tatsächlich lassen sich mit der Vorrichtung (A) unter den meisten Bedingungen bessere Resultate erzielen, als es unter Verwendung der Vorrichtung (B) oder der Vorrichtung (C) der Fall ist.

Sn einem weiteren Teil des versiegenden Beispiels wurden Versuche durchgeführt, und zwar unter Verwendung eines Luftdurchsatzes, der jeweils das Optimum für die einzelnen Vorrichtungen darstellte. Dieser Luftdurchsatz lag etwa zwischen 0,12 und 0,19 l/min χ cm², bezogen auf die Fläche der porösen Platte (4 bis 6 standard cubic feet per minute, per Square foot of area of the porous plate). Weiterhin wurde ein gebräuchliches Epoxy-Überzugspulver verwendet, um die oben beschriebene Testplatte zu überziehen. Letztere war geerdet und lag in einem Abstand von etwa 10 cm oberhalb der porösen Platte. Vor jedem Test

ίο wurde die Platte von Pulver befreit und sorgfältig gereinigt, und zwar unter Verwendung von Trichloräthylen und anschließend unter Verwendung von Aceton. Schließlich erfolgte ein Abtrocknen unter Verwendung eines faserfreien Tuches. Die folgende Tabelle II gibt das Gewicht des Pulvers (in g) an, welches in jeder Vorrichtung auf der Testplatte abgelagert wurde. Außerdem ist die Einwirkungszeit (in see) angegeben und ferner die Elektrodenspannung (in kV).

Tabelle II	(KV)	B	C	50	B	■	2.6	C	60	B	C
Spannung	40	0.8	3.2	A	0.3	2.6	4.8	A	1.6	5.8
Zeit	A	1.3	5.8	4.2	2.7	6.6	5.2	-	5.5
(see)	0.8	2.0	6.7	8.8	5.0	5.7	7.4	5.1	5.4
2	3.1	1.4	6.2	7.4		5.5	8.2	3.8	4.8
4	5.4	2.2	6.0	7.8		4.8	8.7	5.3	4.9
6	7.2	1.7	_	7.6		_	9.7	4.4	_
8	9.5			_		8.0
10	8.7
12

Wie es sich aus der Tabelle ergibt, lag in den meisten Fällen die Ausbeute mit der Vorrichtung (A) nach der Erfindung höher als die Vergleichswerte, die mit den Vorrichtungen (B) bzw. (C) erzielt wurden. Sämtliche Versuche des Beispiels wurden, bezüglich Temperatur und Luftfeuchtigkeit, bei Umgebungsbedingungen durchgeführt.

Zwar kann man tatsächlich, wenn nach der Erfindung gearbeitet wird, jede beliebige Vorrichtung verwenden, die in der Lage ist, einen Strom hochionisierten Gases zu erzeugen. Besonders hervorragende Ergebnisse werden jedoch mit Vorrichtungen erzielt, die hoch leitfähige Metallelemente zur Bildung der Gasladeelektrode aufweisen. Um zufriedenstellend zu arbeiten, sollte eine solche Elektrode einen Maximalwiderstand von etwa 0,05 Ohm/cm besitzen, und zwar gemessen über einen Abstand von etwa 2,5 cm auf der Elektrodenoberfläc^e. Vorzugsweise übersteigt der Widerstand nicht den Wert von 0,05 Ohm/cm, und er wird in der Regel ganz beträchtlich niedriger liegen. Zwar können derartige Elektrodenelemente ferrischer oder nicht ferrischer Natur sein und auch aus Edelmetallen, wie etwa Gold, Silber, Platin u.dgL, bestehen. In der Praxis wird man sie jedoch am häufigsten aus Eisen, Kupfer, Aluminium oder aber aus einer Legierung herstellen, die auf einem dieser Metalle aufgebaut ist Auch ist die Form und Ausbildung der Elektrodenelemente nicht von kritischer Bedeutung. Jedoch wurden die zufriedenstellendsten Resultate unter Verwendung von Elektroden erzielt, die aus porösen Matten mit scharfkantigen Fasern bestanden. EHe am wirksamsten arbeitenden Elektroden werden aus Materialien hergestellt, die man unter den Begriff Metallwolle (beispielsweise Stahlwolle) kennt, und aus Reinigungs-Maschenwerk mit flachgedrückten Drähten (beispielsweise aus Kupfer). In der Regel stellt sich Metallwolle als unregelmäßige Masse aus nicht ausgerichteten feinen Metallfasern dar, wobei das Fasergewicht bei etwa 0,02 g/m liegt. Die Meiailwolle enthält etwa 99% freien Raum. Die Fasern von aus Draht bestehenden Reinigungs-Maschenwerken sind in der Regel zu einem gleichförmigen Muster gewoben und wiegen etwa 2 g/m. Diese Maschenwerke enthalten etwa 98% freien Raum. Es wird angenommen, daß die erzielte Wirksamkeit derartiger Elektroden bei der

so Durchführung der Erfindung weitgehend auf der Vielzahl hoch wirksamer Ladungsbereiche beruht, die von der erheblichen Länge der Fasern gebildet werden, und zwar unter gleichzeitiger Auswirkung des hervorragenden Verteilungseffektes und des innigen Kontaktes mit dem Gas, hervorgerufen durch ihre besonderen Porösitätseigenschaften. Verwendet man gewebte Matten aus Fasern im Zusammenhang mit der Erfindung, so wird man diese in der Regel falten oder zusammenknüllen, um einen verschlungenen Strömungsweg für das Gas zu bilden, da ein derartiger Strömungsweg die Wirksamkeit der Gasaufladung und die Verteilung des Gases auf ein Maximum erhöht Es sei weiterhin noch erwähnt, daß die oben angegebenen Gewichtswerte pro Längeneinheit ein MaB für die Feinheit der metallischen Elektrodenelemente, die vorzugsweise im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden, darstellen, während die vohimetrischen Prozentangaben für den freien Raum (die in der Regel 95% übersteigen) die

wünschenswerten Porösitätswerte wiedergeben.

Wie es sich aus der Zeichnung ergibt, können die lonisierungseinrichtungen innerhalb einer Kammer der Wirbelbettvorrichtung oder aber in einem Rohr bzw. einer anderen Leitung liegen, welche zu dieser ; Vorrichtung führt. Der wesentliche Gesichtspunkt im Zusammenhang mit der Anordnung der lonisierungseinrichtung (allgemeiner gesagt, im Zusammenhang mit deren Aufladeelementen) liegt in dem Abstand von dem porösen Tragelement, da dieses Tragelement normalerweise den Punkt der größten Annäherung an die Ionisierungseinrichtung und damit die Begrenzung für die Sicherheit darstellt. Dementsprechend ist die gefährliche Natur gebräuchlicher elektrostatischer Vorrichtungen weitgehend auf das Risiko von Stromschlagen, Feuerüberschlägen oder Bränden zurückzuführen, die auf eine elektrische Entladung zwischen den unter Hochspannung stehenden Elektrodenelementen und in der Nähe stehenden Personen oder Gegenständen zurückgehen. Die größte Gefahr ist in der Regel in der Zone oberhalb des porösen Tragelementes gegeben, d. h., dort, wo der Überzugsvorgang stattfindet, während andere Teile der Vorrichtung ohne weiteres geerdet, abgeschirmt oder isoliert werden können. Schafft man nun zwischen den unter Strom stehenden Elementen und dem Tragelement einen Minimumabstand unter Berücksichtigung der Entladungsstrecke oder Überschlagslänge, so verhindert man eine weitere Annäherung an die unter Spannung stehenden Elemente. Man macht das Tragelement zu einer wirksamen physikalischen Barriere und schafft auf diese Weise ein erhebliches Maß an Sicherheit und Schutz. Wird dieser trennende Abstand so gewählt, daß bei normalen Betriebsspannungen für die Elektrodenelemente nur eine geringe Strommenge (d. h_ weniger als etwa 130 Mikroampere) in einen geerdeten, auf das poröse Tragelement aufgesetzten Gegenstand fließen kann, so ist die Möglichkeit eines Stromschlages oder einer Entladung sehr gering, wenn nicht gar gleich Null. Die Vorrichtung wird dadurch tatsächlich gefahrlos. Selbstverständlich hängt der genaue Wert des Minimalstromes, der für eine Entladung erforderlich ist, etwas von der Art des geerdeten Gegenstandes ab, beispielsweise davon, ob dieser Gegenstand scharfe Kanten aufweist, etc. Unter praktischen Betriebsbedingungen strömt bei einer typischen Vorrichtung nach der Erfindung maximal ein Strom von etwa 5 Mikroampere in einen Flachen, geerdeten Gegenstand, der direkt auf die Oberfläche der porösen Platte aufgelegt ist Unter praktischen Betriebsbedingungen wird hier beispielsweise ein Luftdurchsatz von etwa 0,09 bis 0,76 und vorzugsweise etwa 0,12 bis 0,46 l/min χ cm² (3 bis 25, vorzugsweise 4 bis 15 standard cubic foot per minute, per square foot) bezogen auf die Fläche der porösen Platte verstanden, und zwar bei einer Spannung von etwa 30 bis 80 und vorzugsweise von etwa 40 bis 60 kV. Der Begriff typische Vorrichtung beinhaltet, daß der Strömungsweg für das Gas zwischen der Ionisierungseinrichtung und der porösen Platte etwa 7,5 bis 75 und vorzugsweise etwa 25 bis 50 cm betragen solL Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Wert von 7,5 cm bei praktischen Betriebsbedingungen in der Regel der Mindest-Sicherheitsabstand für den Strömungsweg darstellt, & h, denjenigen Abstand, der nicht von einem lichtbogen überbrückt werden kann. Der Maximalabstand für den Strömungsweg hingegen hängt lediglich von der Erzielung der gewünschten Ergebnisse ab.

Die theoretische Grundlage für die sichere and

dennoch äußerst wirtschaftliche und ausbeutereiche Betriebsweise, die nach der Erfindung ermöglicht wird, ist nicht vollständig gesichert. Es wird jedoch angenommen, daß diese Vorteile auf die Verwendung hochionisierten Gases als Auflade- und Verwirbelungsmedium zurückzuführen sind. Auf der einen Seite ist ein solches Gas ein wirksamer Träger elektrischer Ladungen. Jedoch sind die in dem Gas erzeugten Spannungen und dementsprechend das Entladepotential des Gases relativ gering gegenüber einer unter Hochspannung stehenden Metallelektrode selbst. Dementsprechend wird das ionisierte Gas gemäß der Erfindung dazu verwendet, die Partikel des Überzugsmaterials wirksam aufzuladen, ohne daß ein Gefahrenrisiko in Kauf genommen werden muß.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß der Abstand zwischen der porösen Platte und der Elektrode bzw. irgendeiner anderen Ionisierungseinrichtung, d. h., der »Minimum-Entladeabstand«, entlang dem direktesten Strömungsweg für das Gas zwischen diesen beiden Elementen gemessen wird, wobei vorausgesetzt wird, daß der Ströinungsweg von dielektrischen Materialien begrenzt wird. Es kann also der Vertikalabstand zwischen dem porösen Tragelement und der Elektrode kleiner als der Mindest-Sicherheitsabstand sein. Jedoch kann man auf eine isolierende Prallplatte zurückgreifen und damit den Strömungsweg des Gases sowie dementsprechend den Lichtbogenabstand soweit verlängern, daß jede Gefahr vermieden wird. Diese Bauweise geht aus den F i g. 1 und 5 der Zeichnung hervor. Sie läßt sich in unterschiedlichster Weise in Form von Prallelementen, Platten, Abschirmungen und dgl. realisieren, wobei diese Elemente dazu dienen, den direkten Strömungsweg zum porösen Tragelement in einen umgelenkten Strömungsweg zu verwandeln.

Es ist weiterhin von wesentlicher Bedeutung, daß der Strömungsweg für das Gas im wesentlichen frei von Strukturen ist die eine ernsthafte Deionisierung oder Entladung hervorrufen können. Im allgemeinen tritt ein gewisses Ausmaß an Deionisation unterhalb der Vorrichtung auf, und zwar insbesondere dort, wo das Gas durch das poröse Tragelement hindurchgeht. Dies ist ein Grund dafür, warum anfänglich ein hochionisiertes Gas erzeugt werden muß. Hingegen kann eine unzulässige Deionisation auf dem Strömungsweg zwischen der Ionisierungseinrichtung und der porösen Platte die Vorrichtung tatsächlich unwirksam machen, und daher sollte dies vermieden werden. Speziell ist es bekannt, daß ein zylindrisches Element, dessen Länge das Anderthalbfache seines Durchmessers übersteigt, ein ionisierendes Gas bei seinem Durchströmen erheblich deionisiert Dementsprechend sollten derartige Elemente und Elemente mit äquivalentem Deinonisierungseffekt nicht in diesem Abschnitt des Strömungsweges liegen. Mindestens sollten sie nicht in derartiger Menge oder Anordnung vorhanden sein, daß ein wesentlicher Teil des Gases durch sie hindurchströmen muß.

Aus der Zeichnung ergibt sich femer, daß die Gehäuse der Vorrichtungen nach der Erfindung von unterschiedlichster Form sein können. Es sei darauf hingewiesen, daß die im einzelnen gezeigten Gehäuse lediglich der Verdeutlichung, nicht der Einschränkung dienen. Abwandlungen sind ohne weiteres ersichtlich und möglich, und zwar in Abhängigkeit von der speziellen Anwendungsart, für die die Vorrichtung vorgesehen sein solL Unabhängig davon werden bestimmte Merianale der von den Gehäusen gebildeten

Kammern als erfindungswesentlich betrachtet, und zwar wird davon ausgegangen, daß die Auslegung dieser Kammern die hervorragende Arbeitsweise der Vorrichtung nach den bevorzugten Ausführungsbeispielen beträchtlich fördert Verwendet man also innere und äußere Kammerräume, zwischen denen, bezogen auf den Strömungsweg des Gases, die lonisierungseinrichtung angeordnet ist, so ermöglicht dies die Verwendung einer Ionisierungseinrichtung mit sehr großem Oberflächenbereich, während gleichzeitig eine wirksame Verteilung des Gases auf die Ionisierungsvorrichtung sichergestellt wird. Außerdem werden die in der Ionisierungseinrichtung vorhandenen Ladungsbereiche maximal ausgenutzt Diese Vorteile werden im wesentlichen dadurch erzielt daß man die Elemente der ionisierungseinrichtung (die insbesondere aus einer faserigen Metallmasse besteht) soweit wie möglich dem Gasstrom arsseizt, was bei einer in Räume unterteilten Kammer der dargestellten Art ohne weiteres möglich wird. Ein weiterer begrüßenswerter Effekt der bevorzugten Kammergestaltung liegt in der erzielten Vergrößerung des Strömungsquerschnitts, und zwar an einer Stelle stromaufwärts der lonisierungseinrichtung. Eine derartige Vergrößerung vermindert die Geschwindigkeit des der lonisierungsvorrichtung zugeführten Gases und fördert somit die gleichmäßige Verteilung auf diese lonisierungseinrichtung. Auch kommt es zu einem innigeren Kontakt mit deren Ladungsbereichen, was wiederum zur Erzeugung eines hochionisierten Gasstromes beiträgt.

Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die Verwendung einer im Abstand angeordneten Ionisierungseinrichtung die Möglichkeit bietet, ein herausnehmbares, poröses Tragelement zu verwenden, welches seinerseits weitere Vorteile mit sich bringt Grundsätzlich ist die Aufladeeinrichtung bei bekannten elektrostatischen Wirbelbettvorrichtungen in das poröse Tragelement eingebaut oder zumindest auf diese aufgesetzt. Damit wird es unmöglich, das Tragelement einfach herauszunehmen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung hingegen kann man aufgrund der Herausnehmbarkeit des porösen Tragelements dieses als Boden einer Wanne ausbilden, welche ohne weiteres gegen eine ähnliche Wanne mit einem Überzugspulver unterschiedlicher Zusammensetzung, Farbe, etc. ersetzbar ist. Ein Pulveraustausch geht also schnell und ohne Verschmutzung vor sich. Sieht man außerdem Wannen unterschiedlicher Tiefe vor, so kann man den Abstand des Tragelementes von der lonisierungseinrichtung ohne weiteres ändern. Dies kann von Vorteil sein, wenn man optimale Betriebsbedingungen bei unterschiedlichen Spannungen erzielen will oder in anderer Weise die Betriebsbedingungen oder Eigenschaften verändern möchte. Weiterhin besteht die wenn auch nicht dargestellte Möglichkeit, die lonisierungseinrichtung ihrerseits verstellbar zu befestigen, um ähnliche Vorteile zu erzielen. Gleichermaßen kann man nur einige der als Stopfen ausgebildeten Elektroden 120 in der Vorrichtung nach Fig.4 mit Strom versorgen, um ebenfalls die Betriebsbedingungen zu verändern.

Für die Konstruktion stehen ohne weiteres geeignete Materialien zur Verfugung, so daß dieser Gesichtspunkt nicht besonders ausführlich diskutiert werden muß. Verwendet man synthetische Harze als dielektrische Materialien für das Gehäuse und die zugehörigen Teile und Armaturen, so erzielt man im wesentlichen eine optimale Kombination zwischen Sicherheit, guter Arbeitsweise und einfacher sowie billiger Fabrikation.

Das poröse Tragelement kann aus jedem beliebigen Material bestehen, und zwar einschließlich keramischen Materials, welches bereits in weitem Umfang verwendet wird. Jedoch sind poröse Kunststoffe, wie etwa Polyäthylen, vorzuziehen. Der Begriff »poröses Tragelemejit« wird hier als allgemeiner Ausdruck für sogenannte poröse Platten, Membranen u. dgl. verwendet wie sie normalerweise dazu dienen, das Wirbelbett zu tragen.

ίο Wie bereits oben erwähnt kann bei der Durchführung der Erfindung tatsächlich jedes partikelförmige oder fein aufgeteilte Material verwendet werden, welches in der Lage ist eine elektrostatische Ladung aufzunehmen und mindestens kurzzeitig zu halten. Derartige Materials lien sind allgemein bekannt und bilden eine sehr umfangreiche Liste. Beispielsweise gehören hierzu anorganische. Materialien, wie etwa Phosphor, Talkum und Kreide. Weiterhin kommen organische Harze und Elastomere in Frage, wie etwa Polyolefine (Polyäthylen, Polypropylen, EPR, EPT, andere Interpolymere und Copolymere, lonomere), die Äthylen-, ungesättigten Kohlenwasserstoffpolymere und Derivate (beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol, Polybutadien, ABS), Acrylpolymere, Polyacetate, Epoxy harze, Zellulose! Polyamide und weitere Gruppen und Untergruppen. In den meisten Fällen hängt es von dem speziell verwendeten Überzugsmaterial ab, welcher, wenn überhaupt. Behandlung das Werkstück vor oder nach der Ablagerung unterworfen wird, um denjenigen Überzug zu bilden, der schließlich erzielt werden soll. Zu den gebräuchlichen Behandlungsarten gehört das Erwärmen, um eine anfängliche Haftung des Überzugsmaterials zu erzielen, um ein B-stufiges Harz oder Polymer auszuhärten oder um die Teilchen der Ablagerung zu einer gleichförmigen Schicht zu verschmelzen. Weilerhin kann man ein Klebemittel auftragen oder Ultraschallwellen bzw. Aktivstrahlung einwirken lassen, etc. Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich dazu, an Behandlungen dieser Art angepaßt zu werden.

Die Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele gibt ein Bild von der Vielfalt unterschiedlicher Werkstücke, auf welche die Grundlagen der Erfindung anwendbar sind. Tatsächlich ist die

-»5 Variationsweite endlos und umfaßt jedes Werkstück, welches ein elektrisches Potential darbieten kann, das dem der geladenen Artikel entgegengesetzt ist. In der Regel wird das Werkstück geerdet, während man die Partikel negativ auflädt Einerseits wirkt sich der

so elektrostatische Effekt vorteilhaft aus, wenn es darum geht, Werkstücke zu überziehen, die zurückspringende oder in anderer Weise abgeschirmte Flächen aufweisen, oder wenn man eine gleichförmige Ablagerung erzielen will. Unabhängig davon ist die vorliegende Erfindung dazu geeignet, besonders hervorragende Ergebnisse in dieser Hinsicht zu erzielen, da sie die Möglichkeit bietet, den Gegenstand tief in das Wirbelbett einzutauchen. Die Vorteile eines solchen Eintauchens wurden bereits in der US-PS 26 44 489 und in der US-PS 29 74 059 beschrieben. Dort handelt es sich jedoch nicht um die Anwendung elektrostatischer Effekte. Da diese Effekte jedoch gerade die erwähnten Gefahren mit sich bringen, kann nicht davon ausgegangen werden, daß ein derart tiefes Eintauchen in ein elektrostatisches Wirbelbett

b5 bisher als möglich erschien. Grundsätzlich war es natürlich möglich, ein Werkstück in ein Wirbelbett aus aufgeladenen Partikeln einzutauchen, sofern dafür Sorge getragen wurde, daß ein angemessener Abstand

zu dem Teil oberhalb der porösen Platte aufrechterhalten wurde. Da die Dichte des Wirbelbettes an oder nahe dem porösen Tragelement am größten ist, ergibt sich von selbst der Vorteil, mit einem tief in das Partikelbett eingetauchten Werkstück zu arbeiten. Dieser Vorteil 5 liegt vor allen Dingen (f^rin, daß man die gewünschten Ablagerungen schnell erzielen kann. Durch geeignete Steuerung der Gasdurchflußmenge durch die pulverförmige Masse kann man bekanntlich innerhalb des Bettes eine untere, relativ dichte Phase und eine daran anschließende obere Phase mit beträchtlich geringerer Dichte erzielen. Wird in einem solchen Fall mit einem tief eingetauchten Werkstück gearbeitet, so erzielt man in der Regel die optimale Ablagerung in der kürzesten Zeit, wenn man das Werkstück in die dichte Phase einbringt

Es sei darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung nach der Erfindung, obwohl dies nicht dargestellt ist, häufig in einem Produktionssystem zusammen mit anderen Einrichtungen verwendet werden kann. Da es in der Regel wünschenswert ist, das nicht abgelagerte Überzugsmaterial zurückzugewinnen und eine Verschmutzung der Umgebung durch dieses Oberzugsmaterial zu verhindern, wird man beispielsweise in der Regel eine Vakuum-Rückgewinnvorrichtung zusammen mit der Wirbelbettvorrichtung verwenden. Gleichermaßen wird das System normalerweise die öfen o.dgl. umfassen, die erforderlich sind, die oben erwähnten, dem Beschichtungsvorgang vor- oder nachgeschalteten Sehandhingsschritte durchzuführen. Ein integriertes System wird außerdem Steuermechanismen für Gas und Strom, Konsolen u. dgL aufweisen.

Die Erfindung schafft also eine elektrostatische Wirbelbettvorrichtang von hoher Betriebssicherheit, die in der Lage ist, mit großer Ausbeute, Zuverlässigkeit und Gleichmäßigkeit partikelförmige Materialien aufzuladen, und die äußerst abwandlungsfähig hinsichtlich ihrer Ausbildung ist

Weiterhin schafft die Erfindung ein Verfahren zum elektrostatischen Beschichten, bei dem die vorstehend genannten Vorteile ebenfalls erzielt werden.

Erfindungsgemäß stellt man Überzüge aus partikelförmigen Materialien unter Verwendung eines hochionisierten Gases her, welches seinerseits dazu dient, die Partikel elektrostatisch aufzuladen. Das hochionisierte Gas wird an einer Stelle erzeugt, die von derjenigen Stelle entfernt liegt, an der das Gas durch das partikelförmige Material geführt wird. Daraus ergeben sich äußerst sichere Betriebsbedingungen, ohne daß Nachteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit der Gleichförmigkeit oder der Zuverlässigkeit der elektri · sehen Aufladung in Kauf genommen werden müßten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstücks mit einem Pulver, mit einer das Pulver aufnehmenden Kammer mit poröser Bodenplatte, einer Gaszuleitung in den Raum unterhalb der porösen Bodenplatte zur Erzeugung einer das Pulver aufwirbelnden Gasströmung durch die poröse Bodenplatte und einem unterhalb der porösen Bodenplatte angeordneten Ionisator zum Ionisieren das Gases in Form einer, an einen Spannungserzeuger angeschlossenen, vom Gas zu durchströmenden, leitfähigen Elektrodenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht (30, 84, 120, 170) des Ionisators zur Erzielung eines hochionisierten Gasstromes aus hochleitfähigen Metallelementen besteht, die zahlreiche verschlungene, das Gas fein verteilende Stromungswege und damit zahlreiche Aufladungsstellen für das Gas bilden, und daß der Strömungsweg des ionisierten Gases von der Elektrodenschicht (30,84,120,170) bis zur porösen Bodenplatte (52,94,110,182) mindestens 74 cm beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht eine poröse Matte aus verschlungenen, scharfkantigen Metallfasern ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrodenschicht (30, 170) und der porösen Bodenplatte (52, 192) zusätzlich eine undurchlässige, vom Gas außen umströmte Prallplatte (40, 178) angeordnet ist.