DE2539450A1

DE2539450A1 - Elektrostatische austragsduese fuer pulverfoermige stoffe

Info

Publication number: DE2539450A1
Application number: DE19752539450
Authority: DE
Inventors: Noel Felici; Elie Gartner
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1976-04-01
Also published as: FR2283729B1; JPS5412498B2; US4039145A; DE2539450B2; JPS5152443A; FR2283729A1; CH603248A5; GB1498486A; DE2539450C3

Description

DiF:TP!iCH LEWINSKY

H'.!WZ-JOACHIM HUBER 1|.9.1975

REiNIiR PRiETSCH _ft. .

M DNCHEN 21 8422-IVZHe.

GOTTHARDSTR.81

Air Industrie, Courbevoie, Avenue Dubonnet 19 (Prankreich)

"Elektrostatische Austragsdüse für pulverförmige Stoffe"

Priorität vom 6. September 1974 aus der französischen Patentanmeldung 74 30 686

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Austragsdüse für pulverförmige Stoffe, mit mindestens einer Ladeelektrode für die Pulverteilchen. Bei den Pulvern kann es sich um organische oder mineralische Pulver handeln. Die meisten derzeit bekannten Vorrichtungen für die elektrostatische Bepulverung wie etwa die unter der Marke STAJET im Handel befindlichen Handpistolen arbeiten mit einer Hochspannung sehr hohen Wertes, im allgemeinen zwischen 60 und 90 Kilovolt, die zwischen einer oder mehreren, eine Entladung erzeugenden Elektroden an der Mündung der Pistole und dem zu überziehenden, gewöhnlich mit Masse verbundenen Gegenstand liegt.

Derartige Vorrichtungen arbeiten zwar ausgezeichnet, erfordern jedoch einen Generator zur Erzeugung einer sehr hohen Hochspannung, was in bestimmten Fällen aus praktischen Gründen unerwünscht ist. Ein anderer Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß wegen der Erhöhung der Temperatur der an einer sehr hohen Spannung liegenden Elektroden Kunststoffpulverteilchen, die in Berührung mit diesen Elektroden kommen,

609814/0349

auf diesen schmelzen oder polymerisieren können und hierdurch rasch eine isolierende Haut bilden. Ein solcher isolierender Film führt einerseits zu einer erheblichen Verschlechterung der Arbeitsweise der Vorrichtung und stellt andererseits ein Brandrisiko dar, da es durch den einem Durchschlag durch die isolierende Haut folgenden Funken oder Lichtbogen zu einer Entflammung kommen kann. Im übrigen können auch andere Pulversorten durch Niederschlag von Pulverteilchen auf den Elektroden dort eine Isolierschicht bilden.

Es wurde daher auch schon versucht, mit Vorrichtungen für die elektrostatische Bepulverung zu arbeiten, die eine wesentlich geringere Spannung für die elektrostatische Aufladung der Teilchen, nämlich einige zehn Kilovolt, erfordern. Mit solchen Spannungen kann eine ausreichende Ladung der Teilchen nur mittels Pulverelektrisierern erzielt werden, wie sie beispielsweise von Truffaut und Hampe für die Pflanzenbehandlung vorgeschlagen wurden. Solche Elektrisierer umfassen im allgemeinen eine erste, axiale, an Hochspannung liegende Elektrode, die von einer zweiten Elektrode, der sogenannten Gegenelektrode, welche mit Masse verbunden ist, umgeben wird oder umgekehrt.

Leider sind Jedoch die letztgenannten Vorrichtungen nicht für das überziehen von Gegenständen beispielsweise mit einem Kunststoffpulver brauchbar. Infolge ihrer elektrischen Arbeitsweise und trotz des das Pulver fördernden Luftstromes gelangt ein Teil dieses Pulvers unter der Wirkung des radialen elektrischen Feldes auf die Gegenelektrode. Diese Teilchen können infolge der Reibung schmelzen oder polymerisieren, so daß sie zu einer isolierenden Haut werden, die die Ionisierung der Luft verhindert. Ein derartiger Isolierfilm kann auch durch andere Arten von Pulver erzeugt werden.

Zur Vermeidung der Bildung eines Isolierfilmes auf der Innenfläche einer ringförmigen Gegenelektrode ist es aus der US-Pa-

6098 H/0349

tentschrift 3 5l6 6O8 bekannt, diese Innenfläche durch einen Hilfsluftvorhang zu schützen, der durch Blasen längs der Innenfläche der Gegenelektrode und parallel zu ihr erhalten wird. Dieses Verfahren hat sich jedoch nicht als befriedigend erwiesen, da es die Betriebsdauer, während derer die Düse korrekt arbeitet, nicht wesentlich verlängert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile eine brauchbare elektrostatische Aufladung ohne das Risiko einer Bildung eines Isolierfilmes auf wenigstens einer Elektrode liefert.

Die Lösung dieser Aufgabe 1st in den Patentansprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist eine Düse nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Düse,

Fig. 2 eine Abwandlung dieser Ausführungsform und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Düse.

Die in Fig. 1 dargestellte Düse ist für die Versorgung mit einer verhältnismäßig niedrigen Hochspannung, vorzugsweise zwischen 4 und 10 Kilovolt, bestimmt. Der in dieser Düse verwendete Ionisator ist ein Ionisator mit zylindrischen Elektroden, der in an sich bekannter Weise einen ionisierenden, axialen Metalldraht 2, der über einen Schutzwiderstand hohen Wertes und eine Verbindung an der Hochspannung (nicht dargestellt) liegt, sowie ein-en elektrisch leitenden, mit Masse über eine

-H-

6098H/03A9

nicht dargestellte Verbindung verbundenen Zylinder 1 umfaßt, welcher in bekannter Weise die Gegenelektrode bildet.

Damit sich nicht wie bei den bekannten Vorrichtungen ein Isolierfilm aus Puder auf der Gegenelektrode 1 bildet, ist die Gegenelektrode aus Graphit oder aus Silizium hergestellt, überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß Graphit und Silizium, abgesehen von ihren bisher bereits bekannten Eigenschaften, die unerwartete Eigenschaft haben, gegen die Bildung einer Isolierschicht auf ihrer Oberfläche infolge von Reibung der Pulverteilchen beständig zu sein.

An den beiden Enden dieser zylinderförmigen Gegenelektrode sitzen zwei Isolierflansche 4 und 5, die mit Durchlässen 3, für den Pulver/Luft-Strahl versehen sind. Die Isolierflansche 4 und 5 dienen als Halterungen für die Elektroden 2 und 1. Auf den Isolierflansch 5 folgt ein isolierendes Zwischenstück 7 und sodann ein Metallring 8. Der Metallring 8 hat den Zweck, das elektrische Feld«, zwischen der Düse und dem Objekt zu erzeugen, das die geladenen Teilchen auf dieses Objekt führen soll. Der Ring 8 ist elektrisch isoliert, schwebt also potentialmäßig; er nimmt aus diesem Grunde ein Potential an, das um ein Mehrfaches höher als dasjenige der Hochspannung ist. Die Teile 4, 1, 7 und 8 sind im Inneren eines isolierenden Zylinders 9 mit Hilfe eines isolierenden Schraubringes 10 festgelegt,

Die Düse nach Fig. 1 weist an ihrer Eintrittsseite einen Anschluß 11 für den ankommenden Pulver/Luft-Strahl auf, sowie einen Anschluß 12 für einen Hilfsluftstrom, der die Elektroden bespült. Der Anschluß 12 für den Eintritt der Hilfsluft ist mit einem Ringraum 13 verbunden. Die Hilfsluft tritt aus diesem Ringraum 13 einerseits über einen axialen Ringspalt lh entlang der Oberfläche der Gegenelektrode aus und bespült diese und verhindert in Verbindung mit dem auf das Graphit oder Silizium, aus dem die Gegenelektrode besteht, zurückzuführenden

- 5 6098 U/0349

Effekt, daß sich ein Isolierfilm bildet. Weiterhin tritt die Hilfsluft aus dem Ringraum 13 über einen den Isolierflansch ¹J radial durchquerenden Kanal 15 aus, der mit einem axialen Kanal 16 in Verbindung steht, welcher die drahtförmige Elektrode 2 teilweise umgibt, was deren Bespülung mit Hilfsluft gestattet.

Die Düse nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Pig. 1 im wesentlichen dadurch, daß hier der ionisierende, axiale Draht nach dem Vorschlag von Truffaut und Hampe durch eine ionisierende Metallnadel IZ ersetzt ist, die dem Pulverteilchenstrom entgegengerichtet ist. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß die Nadel 17 nicht durch den Hilfsluftstrahl bespült werden muß. Die anderen Teile der Düse nach Fig. 2 stimmen im wesentlichen mit den entsprechenden Teilen der Düse nach Fig. 1 überein und tragen daher auch die gleichen Bezugsziffern. Wie jedoch aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt die Gegenelektrode 1 darüber hinaus ausgehend von ihrem eintrittsseitigen oder stro-unauf liegenden Ende eine Einschnürung. Durch diese Einschnürung wird ein besseres Auftreffen des spülenden Hilfsluftstromes auf die Gegenelektrode in deren in Höhe der ionisierenden Spitze liegenden Bereich erzielt, so daß dieser Bereich noch besser gegen den Niederschlag eines Isolierfilmes geschützt ist.

Die In FIg. 3 dargestellte Ausführungsform der Düse ist ebenfalls zur Versorgung mit einer relativ niedrigen Hochspannung in der Größenordnung von vorzugsweise 4 bis 10 Kilovolt ausgelegt. Der verwendete Ionisator ist ähnlich demjenigen der Düse nach Fig. 2 und umfaßt demzufolge eine axial gerichtete Nadelelektrode 18, die über eine nicht dargestellte Verbindung an Hochspannung liegt und dem Pulverstrahl entgegengeriehtet ist, sowie eine ringförmige Metallelektrode 19, die mit Masse verbunden ist und die Rolle der Gegenelektrode spielt

6098U/0349

Darüber hinaus besitzt die Düse nach Fig. 3 in ähnlicher Weise wie die Düsen nach den Pig. I und 2:

- zwei Isolierflansche 20 und 21 zur Halterung, versehen mit Durchlässen 22 und 23 für den ankommenden Pulver/Luft-Strahl, der über den Rohreintrittsanschluß 24 zugeführt wird,

- ein isolierendes Zwischenstück 25 zwischen dem Isolierflansch 21 und einem elektrisch isolierten, also potentialmäßig schwebenden Metallring 26,

- und einen isolierenden Zylinder 27, in dem die genannten Teile durch einen isolierenden Schraubring 28 gehalten sind.

In dieser Ausführungsform besteht die ringförmige, auf Masse liegenden Gegenelektrode 19 aus einem porösen, luftdurchlässigen Metall, wie es beispielsweise unter Bezeichnung PORAL im Handel erhältlich ist.

Die komprimierte Sekundärluft oder Hilfsluft wird über ein Rohr 29 zugeführt und in eine Ringkammer 30 eingeleitet, die zwischen dem Zylinder 27 und der Gegenelektrode 19 liegt. Auf diese Weise wird ein Druckluftstrahl durch die poröse Elektrode 19 hindurch in radialer Richtung gegen die Elektrode 18 geblasen, welcher Luftstrahl somit die Pulverteilchen fortspült, die sich unter der Wirkung des elektrischen Ionisationsfeldes auf der Innenfläche der Gegenelektrode 19 absetzen wollen.

Die zuvor beschriebenen Düsen sind - gegebenenfalls nach entsprechender Anpassung - auch in Verbindung mit Bepulverungsvorrichtungen verwendbar, die mit hohen Werten der Hochspannung arbeiten.

6098 U/0349

Claims

25394

H.9.1975 8422-IV/He

Air Industrie

Patentansprüche:

1· Elektrostatische Austragsdüse für pulverfönnige Stoffe, mit mindestens einer Ladeelektrode für die Pulverteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Anhaften von Pulverteilchen an der (den)Elektrode(n) verhindernde Mittel aufweist.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Mittel darin besteht, daß mindestens eine Elektrode (z.B. 1) aus Graphit oder aus Silizium hergestellt ist.
3. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Mittel darin besteht, daß mindestens eine Elektrode (z.B. 19) aus einem porösen, elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt ist und daß durch sie hindurch ein Gasstrom geblasen wird.
4. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (2, 17, 18) mit einem Anschluß einer Hochspannungsquelle verbunden und von einer mit dem zweiten Anschluß der Hochspannungsquelle verbundenen Gegenelektrode (1,19) umgeben ist und daß die Gegenelektrode aus Graphit oder Silizium besteht und daß die Düse eine Vorrichtung (12, 13, 14) zum Entlangblasen eines sekundären Gasstromes längs der Innenfläche der Gegenelektrode (1) aufweist.
5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Höhe ihrer Austrittsöffnung eine weitere ₃ elektrisch isolierte Elektrode (8, 26) aufweist.

— 2 —

6098U/U349

2639450 *
6. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (1) ausgehend von ihrem stromauf liegenden Ende eine Einschnürung aufweist.
7. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (18) mit einem Anschluß einer Hochspannungsquelle verbunden und von einer mit dem zweiten Anschluß der Hochspannungsquelle verbundenen Gegenelektrode (19) umgeben ist und daß die Gegenelektrode (19) aus einem luftdurchlässigen Metallaufbau besteht und daß die Düse eine Vorrichtung (29, 30) aufweist, die durch die Gegenelektrode (19) radial hindurch in Richtung auf die Elektrode (18) einen Hilfsgasstrom bläst.
8. Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Höhe ihrer Austrittsöffnung eine weitere, elektrisch isolierte Elektrode (26) aufweist.

609814 / U 3 4 9