DE2446022B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit flüssigem oder pulverförmigem Beschichtungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Beim elektrostatischen Beschichten von Oberflächen mit flüssigem oder pulverförmigem Beschichtungsmaterial wird zum Erzielen eines befriedigenden Arbeitsergebnisses angestrebt, mehrere Forderungen zu erfüllen. Zunächst hat die Hochspannungsübertragung in einem Bereich stattzufinden, in dem das Beschichtungsmaterial bereits so weit zerstäubt ist, daß die einzelnen Partikel durch Luftzwischenräume voneinander und von der Zufuhr, d.h. der Ausströmdüse, isoliert sind. Dabei sollen die Partikel bereits so klein sein, daß sie bei kleiner Masse insgesamt eine möglichst große Oberfläche darbieten. Dazu kommt daß die Hochspannung auf den gesamten Zerstäubungsbereich einwirken muß. Weiterhin darf die Elektrode mit dem Beschichtungsmaterial oder den Partikeln keine Berührung haben. Schließlich müssen eventuelle Verschmutzungen sofort und kontinuierlich von der Elektrode entfernt werdea

Aus dem DE-GM 74 08 830 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der von der Zerstäuberluft ein Teilstrom auf die Hochspannungselektrode gerichtet wird. Dieser dient allerdings nicht zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials, sondern ist verloren und erhöht den Gesamtluftbedarf. Der Zweigluftstrom wird ionisiert, ohne nachher mit dem Beschichtungsmaterial in eine wesentliche Berührung zu kommen. Damit geht auch ein Teil der aufgebrachten elektrischen Energie verloren. Der Zweigluftstrom stört darüberhinaus die Ausbildung eines gleichförmigen Strahlbildes des zerstäubten Beschichtungsmaterials, da er entweder parallel dazu verläuft und sich erst später an den Beschichtungsmaterialstrahl anlegt oder da er seitlich und unter einem spitzen Winkel erst spät sich mit dem Beschichtungsmaterialstrahl verschneidet Beide Male kommt der Zweigluftstrom erst dort zur Wirkung, wo die Partikel schon sehr klein und leicht sind und wo bereits ein erheblicher Teil der aufgebrachten Zerstäubungsluftenergie verbraucht ist Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß beim Abschalten der Vorrichtung der Zweigluftstrom zuerst schwächer wird und dann versiegt, da er gegenüber der Zerstäuberluft den längeren Weg zurückzulegen hat Selbst wenn dann die Beschichtungsmaterialzufuhr schon abgeschaltet wurde, wird z. B. bei einer stationären Spritzvorrichtung, über der gespritzten Oberfläche noch so starker Sprühnebel liegen, daß dadurch die vorstehende Elektrodenspitze verschmutzt wird. Bei dieser bekannten Lösung wurden die eingangs geschilderten Problemstellungen nicht in vollem Umfang erkannt und berücksichtigt

Aus der US-PS 35 89 607 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei der die für die Hochspannungsübertragung verantwortliche Elektrodenspitze mitten im Strahlkegel des austretenden Beschichtungsmaterials liegt. Dort hat das Beschichtungsmaterial eine noch fast flüssige Konsistenz, da die Primärzerstäuberluft dort noch keine ausreichende Zerstäubung bewirken konnte. Die Partikel sind dort noch sehr groß und noch nicht ausreichend voneinander isoliert Demzufolge wird gerade bei hoch leitfähigem Beschichtungsmaterial ein Großteil des erzeugten Hochspannungsfeldes verbraucht Die Elektrode wird mit dem Beschichtungsmaterial überzogen, so daß ihre Spannungsabgabefähigkeit beeinträchtigt ist. Die Reinigung der Elektrode erfolgt durch Vibration, und zwar angeregt durch Luftschwingungen. Abgesehen von der schlechten Nutzung der elektrischen Koronaentladung ist die Selbstreinigung der Elektrode durch Vibration keine technisch befriedigende Lösung bei einer solchen Vorrichtung. Die aus der US-PS bekannte Lösung berücksichtigt die eingangs erwähnten Problemstellungen überhaupt nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Hochspannungselektrode ohne Verlust an Zerstäuberluft oder elektrischer Energie saubergehalten wird, und daß sich ein gleichförmiges Beschichtungsmaterialstrahlbild ausbilden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Beim Arbeiten mit dieser Vorrichtung wird die später unmittelbar zur Zerstäubung des Beschichtungsmaterials eingesetzte Luftströmung vor ihrem Zusammentreffen mit dem Beschichtungsmaterial über die Hochspannungselektrode geführt Die dadurch stark ionisierte Luft gelangt danach in das bereits durch die primäre Zerstäuberluft vorzerstäubte Beschichtungsmaterial hinein. Die elektrische Energie wird optimal ausgenutzt. Die im Strömungsweg angeordnete Hochspannungselektrode bleibt einwandfrei sauber. Nach dem Abschalten der Materialzufuhr kann die Luftströmung an der Elektrode so lange aufrechterhalten bleiben, bis sich keine Sprühnebel mehr im Elektrodenbereich befinden. Günstig ist ferner, daß der Luftbedarf sich genau einstellen läßt und nicht durch verlorene Zweigluftströme erhöht Die Elektrodenspitze ist relativ geschützt und befindet sich stets in großem Abstand von der gespritzten Oberfläche. Die Vorrichtung kann über lange Standzeiten mit gleichbleibender Spritzqualität eingesetzt werden.

Eine besonders gute Reinhaltung der Hochspannungselektrode durch die Zerstäuberluft sowie die optimale Ionisierung der Zerstäuberluft werden bei einer Ausführungsform der Erfindung erreicht, wie sie aus Anspruch 2 hervorgeht

Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht aus Anspruch 3 hervor. Damit läßt sich ein einwandfreier Stromübergang in die Elektrode erzielen. Gleichzeitig ist das Zerlegen und Zusammenbauen der Vorrichtung bei Wartungsarbeiten vereinfacht

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer vorderseitig konkav ausgesparten, ggf. axial verdrehbar am Kunststoffrohr gelagerten Flachstrahldüse und wenigstens zwei an deren Konkavwandung einander diametral gegenüberliegenden Zerstäuberluft-Düsenbohrungen geht aus Anspruch 4 hervor. Bei besonders schwer zu verarbeitendem Beschichtungsmaterial können auch mehrere Elektroden angeordnet werden, so daß eine noch wirksamere Aufladung des Beschichtungsmaterials erzielbar ist. Der zu ionisierende Strahlkegel wird so von allen Elektroden durch die Zerstäuberluft in sicherem Abstand geführt.

Ein weiteres, zweckmäßiges Ausführungsbeispiel geht aus Anspruch 5 hervor. Unter dieser Voraussetzung ist die volle Nutzung der verstärkten Aufladungsmöglichkeit des Beschichtungsmalerials mit zwei oder mehr Hochspannungselektroden gesichert.

Schließlich geht noch ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Anspruch 6 hervor. Die Zerstäuberluft wird über einen ω wesentlichen Längenbereich ihres Strömungsweges an der Hochspannungselektrode entlanggeführt und erfährt durch dessen Oberflächeneffekt eine optimale Ionisierung. Weiterhin entfällt über eine erhebliche Längenerstreckung ein gesonderter Kanal für den *>·> Elektrodendraht Der dünne Elektrodendraht stört dabei die Luftströmung im Kanal nur vernachlässigbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug aut die Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt durch einen Bereich einer Vorrichtung der vorher beschriebenen Art, und

F i g. 2—4 jeweils einen schematischen Schnitt bzw. Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Vorrichtungselements.

In F i g. 1 der Zeichnung sind von einer Vorrichtung, beispielsweise Spritzpistole, zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit flüssigem oder pulverförmigem Beschichtsmaterial lediglich ein vorderseitiger Bereich eines Kunststoffrohres 1 und eine an dessen vorseitigem Endbereich mittels einer Überwurfmuffe 2 sowohl axial verdrehbar als auch lösbar befestigte Zerstäuberdüse 3 dargestellt Diese weist eine Haupt-Düsenbohrung 3a und konzentrisch bzw. symmetrisch zur letzteren angeordnete Zerstäuberluft-Düsenbohrungen 3b auf. Beim Ausführungsbeispiel ist die Zerstäuberdüse 3 für die Funktion einer Flachstrahldüse vorderseitig konkav ausgespart und weist in der konkaven Stirnwandung einander paarweise diametral gegenüberliegende weitere Zerstäuberluft-Düsenbohrungen 3c auf.

Im Kunststoffrohr 1 sind Zubringerkanäle 4,5 für das Beschichtungsmaterial ausgespart und stehen in Durchlaßverbindung mit der Haupt-Düsenbohrung 3a, der im Zubringerkanal 4 ein Nadelventil vorgeordnet ist. Weiterhin im Kunststoffrohr 1 ausgesparte Zubringerkanäle 6, 6' für Zerstäuberluft stehen über ein Kanalsystem 7 bis 12 in druckfester Durchlaßverbindung mit den Zerstäuberluft-Düsenbohrungen 3ft,3cder Zerstäuberdüse 3.

Diese ist aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial gefertigt und mit einer nadeiförmigen Hochspannungselektrode 13 ausgestattet, die beim Ausführungsbeispiel aus einem dünnen Metalldraht besteht und konzentisch in einer der einander diametral gegenüberliegenden Zerstäuberluft-Düsenbohrungen 3c, diese auslaßseitig etwas überragend, angeordnet ist. Der Metalldraht der Elektrode 13 ist über einen wesentlichen Längenbereich des Zubringerkanals 10 und anschließend durch das elektrisch isolierende, vorzugsweise lösungsmittelbeständige Material der Zerstäuberdüse 3 zu einem fest an deren rückwärtigen Stirnseite angeordneten Kontaktring 14 geführt und mit diesem elektrisch leitend verbunden. Der Kontaktring 14 und ein weiterer, mit diesem durch eine Kontaktbürste 15 leitend verbundener Kontaktring 16 sind konzentrisch zur Längsachse des Kunststoffrohres 1 angeordnet und an eine im letzteren verlaufende Hochspannungszuleitung 17 über eine Kontaktbürste 18 und einen Strombegrenzungswiderstand 19 angeschlossen.

Gemäß F i g. 2 können der Zerstäuberdüse 3 zwei oder mehr Hochspannungselektroden bzw. deren Funktion erfüllende Metalldrähte 13 zugeordnet, in den einander diametral gegenüberliegenden Zerstäuberluft-Düsenbohrungen 3c angeordnet, durch die den letzteren zugeordneten Zerstäuberluftkanäle 10, U über einen wesentlichen Längenbereich hindurchgeführt sowie unter Einbettung in das zumindest über den Einbettungsbereich lösungsmittelbeständige Düsenmaterial über den Kontaktring 16 parallelgeschaltet werden. Im ralle einer solchen Parallelschaltung der Hochspannungselektroden 13 wird der Strombegrenzungswiderstand 19 entsprechend der erhöhten Entladestromstärke bemessen.

In den F i g. 3 und 4 sind weitere Anordnungsmöglich-

keiten für die Hochspannungselektroden 13 dargestellt, beispielsweise an der den Zerstäuberluft-Düsenbohrungcn 3c unmittelbar vorderseitig benachbarten Stirnseite der Zerstäuberdüse 3, d. h. im unmittelbaren Sogbereich der Zerstäuberluft, oder unmittelbar neben einer Zerstäuberluft-Düsenbohrung 3c, d. h. ebenso wie bei den Elektrodenanordnungen gemäß F i g. 1 und 2 im unmittelbaren Ausströmbereich der Zerstäuberluft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit flüssigem oder pulverförmigem Beschichtungsmaterial, mit einer Zerstäuberdü- se aus elektrisch isolierendem Material, die am auslaßseitigen Ende eines elektrisch isolierenden, Zubringerkanäle für das Beschichtungsmaterial und für Zerstäuberluft enthaltenden Kunststoffrohres angebracht ist und Düsenöffnungen für das Be- ι ο Schichtungsmaterial sowie für die Zerstäuberluft aufweist, und mit einer im Düsenbereich angeordneten, mit Luft beaufschlagbaren, insbesondere nadeiförmigen Hochspannungselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs- is elektrode (13) im Ausström- oder Sogbereich der zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials bestimmten Luftströmung auf deren Strömungsweg zum aus den Düsenöffnungen (3a) austretenden Beschichtungsmaterial angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nadeiförmige Hochspannungselektrode (13) konzentrisch in einer zugeordneten Zerstäuberluft-Düsenbohrung (3c) angeordnet und in einer die zugeordnete Zerstäuberluft-DCsenbohrung (3c) auslaßseitig überragenden Länge ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (13) eine Kontaktverbindung mit der Hochspannungszuleitung (17) über einen bekannten Kontaktring (16) aufweist, und daß dieser an der rückseitigen Stirnfläche der Zerstäuberdüse (3) in fester Leitungsverbindung mit der Hochspannungselektrode angeordnet ist 3$

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer vorderseitig konkav ausgesparten, gegebenenfalls axial verdrehbar am Kunststoffrohr gelagerten Flachstrahldüse und wenigstens zwei an deren Konkavwandung einander diametral gegenüberliegenden Zerstäuberluft-Düsenbohrungen, gekennzeichnet durch die Elektrodenanordnung in wenigstens einer der einander diametral gegenüberliegenden Zerstäuberluft-Düsenbohrungen (3c)

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei oder mehr Hochspannungselektroden (13) diese über den Kontaktring (16) parallelgeschaltet sind und in der Hochspannungszuleitung (17) ein entsprechend der durch die Parallelschaltung erhöhten Entladestromstärke be- so messener Strombegrenzungswiderstand (19) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode aus einem dünnen Metalldraht (13) besteht, der zwischen dem Kontaktring (16) und dem Ausströmbereich der Zerstäuberluft innerhalb des Zubringerkanals (10, 11) der Zerstäuberdüse (3) angeordnet ist

60