DE2444645C3 - Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstücks - Google Patents
Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines WerkstücksInfo
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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 Persona! 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 hinsichtlieh der Konstruktion und Gestaltung mit sich
gebracht. Als weiterer, wenn auch geringer zu bewertender Gesichtspunkt ist zu nennen, daß die
gebräuchliche Elektrodenanordnung aufgrund ihrer An nur in geringen Grenzen abwandelbar war. Es wurden
Versuche unternommen, eine weniger gefährliche elektrostatische Wirbelbettvorrichtung zu schaffen.
Überziehungsvorrichtung der oben genannten Art bekannt, deren Elektrodenschicht mäßig leitfähig sein
soll, mit einem Widerstand von 1 Ω bis 1 ΜΩ und zwar vorzugsweise 50kn, 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 gewährlei-
stet darüberhinaus nur ein unzureichendes Maß an
erhöhen.
elektrostatische Wirbelbettvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Betriebssicherheit mit guter Effizienz, hoher
Ausbeute und Gleichmäßigkeit der Beschichtung vereinigt
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 Strömungswe-
ge 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
staltung der Elektrodenschicht wird ein wesentlich besserer Beschicblungseffekt 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
Spannung, sondern durch eine wirkvagsvollere 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 lonisierungsewichtung wirksam ab. Bei einer derartigen Vorrichtung weist die lonisierungseinrichtung 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 ergibt. Die Erfindung wird anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig.i eine perspektivische Ansieht, teils im Schnitt,
teils aufgebrochen, einer elektrostatischen Wirbelbettvorrichtung nach der Erfindung,
Fig,2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten
Ausführungsform nach der Erfindung, wobei der 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 Oberziehen 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 Oberzugspulvers zu richten,
F i g. 6 einen Abschnitt einer gewebten Metallbahn, die sich als Elektrode für die erfindungsgemäße
Vorrichtung eignet
Gemäß Fig. 1 weist die elektrostatische Wirbelbettvorrichiung nach der Erfindung sin Gehäuse !0 auf.
Dieses Gehäuse besteht aus einem rechteckige Boden 12 und Seitenwänden 14, die sich vom Boden narh 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 weiche 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 Metallwolle 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 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 ist ein poröser Boden 52 an den unteren Kanten der Seitenwände 48 befestigt Die
Wanne 46 nimmt eine Menge von Oberzugspuder 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 das Strömungsweges, der sich durch das Einmünden >u 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 We.:-e 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 auf"echtste>ienden, 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 Prallplatten 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 Mctallwolle 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
Gas durch die Gasleitungen 82 eingeführt. Das Gas verteilt sich über die Elektroden 84 und wird durch die
über den Elektroden erfolgende Coronaentladung ionisiert. Wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispie!,
s'rörn! «J?.s i"·»* durrh 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 F i g. 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 Prallflachen 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 Querschnitt besitzt Die Gasleitungen 118 öffnen sich in die
Kammer 116. Eine Elektrode 120 in Form eines Stopfens aus MetaüwoIIe wird unter Verwendung
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 mit 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 und dem Boden 128 des
Gehäuses 106. Weiterhin ist ein Führungsrohr 129 derart im Deckel 130 vorgesehen, daß 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 Metallwolle 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 b/w. 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 \uslaßschlitz 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 182, 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
so Werkstück 188 entweder stationär halten oder bewegen (mit oder ohne gleichzeitiger Bewegung der Richtplatte
168), um den gewünschten Effekt zu erzielen.
F i g. 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 Metallwolle, 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 mit elektrostatischen Uberzugsvorrichtungen
nach dem Stande der Technik verglichen. Die Vorrichtung nach der Erfindung besaß eine poröse
Platte aus Polyäthylen zur Begrenzung der darunterliegenden Kammer und der darüberfiegenden Wirbeikammer.
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 unterhalt) 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 OfA 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 Tt'hnik war ähnlich wir die vorstehend beschriebe-
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
Tabel'e I
worden.
Bei einem Teil einer Reihe von Vurgleichsversuchen,
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
ίο 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
£yJ 1%wwtlltlll& , ,., ,,Uw1HMJ-JIfJ*/.
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.
Stromsiürke | liAI |
Spannung | Bauart |
(fcVi | Λ |
30 | - |
40 | 0.005 |
50 | 0.02 |
60 | 1.6 |
70 | 3.0 |
80 | 4.0 |
30 | - |
40 | 0.000 |
50 | 0.000 |
60 | 0.04 |
70 | 0.2 |
so | 0.8 |
30 | - |
40 | 0.000 |
50 | 0.000 |
60 | 0.02 |
70 | 0.35 |
80 | 1.4 |
30 | - |
40 | 0.000 |
50 | 0.000 |
60 | 0.02 |
70 | 0.06 |
80 | 1.05 |
KS
KS
KS
KS
Abstand | Stromstärke ( | !■Al | - | C | 1.2 | Abstand | |
(cm) | Bauart | 34 | 7.5 | (cm) | |||
C | 0 | A | B | 60 | 22.5 | l0 | |
KS | 0 | - | 126 | 27 | 10 | ||
0 | 0.000 | KS | 10 | ||||
0 | 0.000 | 10 | |||||
0 | 0.000 | - | 0.19 | 10 | |||
0 | 0.004 | Il | 3.8 | 10 | |||
2.5 | 1.2 | 38 | 12.2 | 12.5 | |||
35 | 2.5 | - | 59 | 14 | 12.5 | ||
90 | 2.5 | 0.000 | KS | 12.5 | |||
KS | 2.5 | 0.000 | 12.5 | ||||
2.5 | 0.000 | 0.14 | 12.5 | ||||
2.5 | 0.58 | 0.035 | 2.2 | 12.5 | |||
5 | 1.2 | 13.5 | 3.5 | 15 | |||
13 | 5 | 34 | 8 | 15 | |||
49 | 5 | 0.000 | - | 15 | |||
75 | 5 | 1.000 | - | 15 | |||
;26 | 5 | 0.000 | 15 | ||||
5 | 0.000 | 15 | |||||
7.5 | 2.0 | ||||||
4.6 | 7.5 | ||||||
21 | 7.5 | ||||||
43.5 | 7J | ||||||
64 | 7.5 | ||||||
7.5 | |||||||
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 Stromen'nahme 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. Tatsachlich 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.
In einem weiteren Teil des vorliegenden Beispiels wurden Versuche durchgeführt, und zwar unter
Verwendung eines Luftdurchsatzes, der jeweils das
Tabeüe Π
Spannung (KV)
Spannung (KV)
Optimum für die einzelnen Vorrichtungen darstellte. Dieser Luftdurchsatz lag etw^ 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
wurde die Platte von Pulver befreit und sorgfältig gereinigt, und zwar unter Verwendung von Trichlorethylen
und anschließend unter Verwendung von Aceton. Schließlich erfolgte ein Abtrocknen unter Verwendung
eines faserfreien Tuches. Die folgende Tabelle Il 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).
Zeil
(see)
(see)
40
A
50
A
A
60
A
2 | 0.8 | 0.8 | 3.2 | 4.2 | 0.3 | 4.8 | 5.2 | 1.6 | 5.8 |
4 | 3.1 | 1.3 | 5.8 | 8.8 | - | 6.6 | 7.4 | - | 5.5 |
e> | 5.4 | 2.0 | 6.7 | 7.4 | 2.6 | 5.7 | 8.2 | 5.1 | 5.4 |
8 | 7.2 | 1.4 | 6.2 | 7.8 | 2.6 | 5.5 | 8.7 | 3.8 | 4.8 |
10 | 9.5 | 2.2 | 6.0 | 7.6 | 2.7 | 4.8 | 9.7 | 5.3 | 4.9 |
12 | 8.7 | 1.7 | _ | _ | 5.0 | _ | 8.0 | 4.4 | _ |
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 Gasladeelekirode
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
Elektrodenoberfläche. 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. Die am wirksamsten arbeitenden Elektrodfn 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 "Metallwolle
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 Gevr-ichtswerte pro
Längeneinheit ein Maß für die Feinheit der metallischen Elektrodenelemente, die vorzugsweise im Zusammenhang
mit der Erfindung verwendet werden, darstellen, während die volumetrischen 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 lonisierungseinrichtung 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
dor Zone oberhalb des porösen Tragelemen'es 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 d^r Wert von 7,5 cm bei
praktisch jn Betriebsbedingungen in der Regel der
Mindesi-Sicherheitsabstand für den Strömungsweg darstellt, d. h, denjenigen Abstand der nicht von einem
Lichtbogen überbrückt werden kann. Der Maxanalakstand
für den Strc-t7?jr?»weg hingegen hängt ieUigüeh
von der Erzielung dtr gewünschten Ergebnisse ab.
Die theoretische Gnindlatre für die su-^rre «r-d dennoch äußerst wirtschaftliche und ausbeutereich<: Betriebsweise, die nach der Erfindung ermöglicht wird, ist nicht vollständig gesichert. Es wird jedoch angenommen. dz'S diese Vortenc aul die Verwendung hochionisierten Gases als Auflade- und Verwirbelungsmedium zurückzuführen sind. Auf der einen Seite is eil; 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.
Die theoretische Gnindlatre für die su-^rre «r-d dennoch äußerst wirtschaftliche und ausbeutereich<: Betriebsweise, die nach der Erfindung ermöglicht wird, ist nicht vollständig gesichert. Es wird jedoch angenommen. dz'S diese Vortenc aul die Verwendung hochionisierten Gases als Auflade- und Verwirbelungsmedium zurückzuführen sind. Auf der einen Seite is eil; 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 lonisierungseinrichtung, d. h., der »Minimum-Entladeabstand«, entlang dem direktesten
Ströniungsweg für das Gas zwischen diesen beiden Elementen gemessen wird, wobei vorausgesetzt wird.
daß der Strömungsweg von dielektrischen Materialien begrenzt wird. Es kann also der Vertikalabstand
zwischen dem porösen Tragelement und der Elektrode kleiner als der Mindest-Sicherheitsabstand seil". |edoch
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 Leionisation 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 kir η 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 ferner, 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, ynd zwar in Abhängigkeit von der spezieücn Anwendungsari, für die die Vorrichtung
voi-gescnen sein seil. Unabhängig davon werden
von den Gehäusen gebildeten
Kammern als erfindungswesentlich betrachtet, und
zwar wird davon ausgegangen, daß die Auslegung dieser Kaminern die hervorragende Arbeitsweise der
Vorrichtung nach den bevorzugten Ausführungsbeispielen beträchtlich fördert Verwendet man also innere und
äußere Kammenütime, zwischen denen, bezogen auf
den Strömungsweg des Gases, die (onisierungseinrichtung angeordnet ist, so ermöglicht dies die Verwendung
einer Ionisierungseinrichtung mit sehr großem Oberflächenbereich, während gleichzeitig eine wirksame
Verteilung des Gases auf die lonisierungsvorrichtung
sichergestellt wird. Außerdem werden die in der lonisierungseinrichtung vorhandenen Ladungsbereiche
maximal ausgenutzt Diese Vorteile werden im wesentlichen dadurch erzielt, daß man die Elemente der
lonisierungseinrichtung (die insbesondere aus einer faserigen Matallmasse besteht) soweit wie möglich dem
Gasstrom aussetzt was bei einer in Räume unterteilten Kammer der dargestellten Art ohne weiteres möglich
wird. Ein weiterer begrüßenswerter Effekt der bevorzugten Kammergestaltuag 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 Ionisiemngseinrichtung 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, eic 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 Trpgelementes von der Ionisierungseinrichtung 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 ahnliche Vorteile zu erzielen. Gleicher*
maßen 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 Verfügung, 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 Tragelement« 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. Ionomere). die Äthylen-, ungesättigten
Kohlenwasserstoffpolymere und Derivate (beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol,
Polybutadien, ABS), Acrylpolymere, Polyacetate, Epoxyharze, Zellulosen, Polyamide und weitere Gruppen und
Untergruppen. In den meisten Fällen hängt es von dem
speziell verwendeten Oberzugsmaterial ab, welcher, wenn überhaupt Behandlung das Werkstück vor oder
nach der Ablagerung unterworfen wird, um denjenigen Oberzug 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. Weiterhin kann man ein Klebemittel
auftragen oder Ultraschallwellen bzw. Aktivstrahlung einwirken lassen, etc Das Verfahren nach der Erfindung
eignet sich dazu, an Behandtungen 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
Variationsweite endlos und umfaßt jedes Werkstück, welches ein elektrisches Potential darbieten kann, das
dem der geladenem 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 Oberziehen, die zurückspringende
oder in anderer Weise abgeschirmte Flächen aufweisen, oder wenn man eine gleichförmige Ablagerung erzielen
will. Unabhängig davon is( 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
μ 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 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 darin, 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 v. vendet werden kann. Da es in der
Rege! wünschenswert ist, das nicht abgelagerte Oberzugsmaterial 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 Behandlungsschritte durchzuführen. Ein integriertes
System wird außerdem Steuermechanismen für Gas und Strom, Konsolen u, dgl aufweisen.
Die Erfindung schafft also eine elektrostatische Wirbelbettvorrichtung 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 Vorteiie ebenfalls erzielt werden.
Erfindungsgemäß stellt man Oberzüge aus partikelförmigen Materialien unter Verwendung ein?-·* hochionisierten Gases her, welches seinerseits dazu dient, die
Partikel elektrostatisch aufzuladen. Das hochionisierte Gas wird an einer SteHe 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 elektrischen Aufladung in Kauf genommen werden müßten.
Claims (3)
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
Strömungswege 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 7,5 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 umstimmte Prallplatte (40, 178) angeordnet
ist.
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