DE2555547C3 - Device for the electrostatic application or spraying of material particles - Google Patents
Device for the electrostatic application or spraying of material particlesInfo
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Description
4545
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Auftragen bzw. Aufsprühen von Materialteilchen, wie Pulvermaterialien, Faserstoffen und/oder Farben, mit einem in einen Austrittsdiffusor od. dgl. mündenden Zuführkanal für die Materialteilchen, in welchem ein mit Isoliermaterial umgrenzter Entladungsraum ausgebildet ist, in dem eine der Materialströmung entgegengerichtete Spitzenentladungselektrode und eine entgegengesetzte wie diese gepolte stumpfe Gegenelektrode stromauf im Abstand von der Spitzenentladungselektrode angeordnet sind, wobei der Entladungsraum eine sich stromab der Gegenelektrode an diese anschließende Erweiterung bildetThe invention relates to a device for the electrostatic application or spraying of material particles, such as powder materials, fibrous materials and / or Colors, with a feed channel for the material particles opening into an outlet diffuser or the like, in in which a discharge space bounded by insulating material is formed, in which a tip discharge electrode directed in the opposite direction to the material flow and an opposing, like this polarized, butted counter-electrode are arranged upstream at a distance from the tip discharge electrode, the discharge space being located downstream of the counter-electrode this subsequent expansion forms
Zum elektrostatischen Auftragen von Pulvermaterial, Fasersioffen und Farben geeignete Vorrichtungen sind bereits bekannt Diese elektrostatischen Auftragsvorrichtungen können je nach dem physikalischen System der Aufladung in drei Hauptgruppen eingeteilt werden.Devices are suitable for the electrostatic application of powder material, fibers and paints already known These electrostatic applicators can, depending on the physical system The charging can be divided into three main groups.
Die zu der ersten Gruppe gehörenden Vorrichtungen haben eine an eine außerordentlich hohe Spannung (50—15OkV) angeschlossene Aufladeelektrode. Der Krümmungsradius dieser Elektrode wird sehr klein gewählt (Nadelspitze, Schneide), so daß die Luftteilchen der Umgebung durch die ionisierende Wirkung der Elektrode (Koronaentladung) ionisiert werden und die feinen Teilchen des aufzusprühenden bzw. aufzustreuenden Materials die ionisierten Luftteilchen aufnehmen und dadurch selbst eine Ladung erhalten. Durch die an eine Hochspannungsquelle angeschlossene Elektrode und das um den (mit Farbe, Pulvermaterial oder Faserstoffen) zu überziehenden Gegenstand herum ausgebildete Kraftfeld wird die Strömung der geladenen Teilchen in Richtung des zu überziehenden, an einen Gegenpol angeschlossenen, geerdeten Gegenstandes gelenkt The devices belonging to the first group have a charging electrode connected to an extremely high voltage (50-15OkV). The radius of curvature of this electrode is chosen to be very small (needle tip, cutting edge), so that the air particles in the environment are ionized by the ionizing effect of the electrode (corona discharge) and the fine particles of the material to be sprayed on or spread on absorb the ionized air particles and thereby themselves become charged obtain. Through the electrode connected to a high voltage source and the force field created around the object to be coated (with paint, powder material or fiber material), the flow of the charged particles is directed in the direction of the earthed object to be coated and connected to an opposite pole
Nachteilig bei dieser Lösung ist die verhältnismäßig hohe elektrische Spannung, zu deren Erzeugung komplizierte und aufwendige Spannungsquellen benötigt werden. Außerdem bedeutet die frei herausstehende Metallelektrode eine gesteigerte Funken- und Feuergefahr. Ferner ist der infolge der Luftionisation gebildete Ionenwind gesundheitsschädlich und kann die in der Umgebung befindlichen Gegenstände aufladen, was bei Berührung unangenehme elektrische Schläge bzw. Funken- und Feuergefahr verursacht Die ungleichmäßige Ladungsverteilung der versprühten bzw. verstreuten Teilchen ist ein weiterer Nachteil.The disadvantage of this solution is the relatively high electrical voltage required to generate it complicated and expensive voltage sources are required. It also means the exposed Metal electrode increases the risk of sparks and fire. Furthermore, is that formed as a result of air ionization Ion wind is harmful to health and can charge the objects in the vicinity, which in Contact causes unpleasant electric shocks or the risk of sparks and fire Particle is another disadvantage.
Die in die zweite Gruppe gehörenden Vorrichtungen haben neben der Hochspannungseiektrode für die Aufladung noch eine geerdete Hilfselektrode. Die zu versprühenden Materialteilchen gelangen während ihres Hindurchströmens durch die Vorrichtung mit der Hochspannungselektrode in Kontakt und nehmen die Ladung aus dem von der Hilfselektrode erzeugten intensiven Feld auf. Dieses Verfahren ist als moderner und fortschrittlicher anzusehen, da keine Außenelektrode verwendet wird und die Betriebsspannung verhältnismäßig gering ist (20 bis 30 kV). Die Anwendung ist jedoch recht eingeschränkt weil bei nur schwierig aufzuladenden, einen größeren spezifischen Widerstand aufweisenden Stoffen, in erster Linie pulverförmigen Materialien, der Wirkungsgrad ziemlich gering ist.The devices belonging to the second group have, in addition to the high-voltage electrode for the Charging still an earthed auxiliary electrode. The material particles to be sprayed arrive during their flowing through the device with the high-voltage electrode in contact and take the Charge from the intense field generated by the auxiliary electrode. This procedure is considered more modern and look more advanced, as no external electrode is used and the operating voltage is relatively low (20 to 30 kV). The application is however, it is quite limited because those that are difficult to charge have a greater specific resistance containing substances, primarily powdery materials, the efficiency is quite low.
Die der dritten Gruppe zuzuordnenden Lösungen weisen keine Hochspannungselektrode auf. Der aufzusprühende bzw. aufzustreuende Stoff erhält seine Ladung durch Reibungselektrizität; ein durch eine besondere Spannungsquelle hergestelltes hohes elektrisches Potential ist also nicht erforderlich. Nachteilig ist jedoch, daß dieses Verfahren nur bei pulverförmigen Substanzen wirksam ist und wegen des Fehlens einer Hochspannungselbktrode und des mit dieser erzeugten Kraftfeldes der Wirkungsgrad im allgemeinen den Wirkungsgrad der Elektrodensysteme nicht erreichtThe solutions assigned to the third group do not have a high-voltage electrode. The substance to be sprayed or sprinkled on receives its own Static electricity charge; a high electrical potential produced by a special voltage source is therefore not required. Is disadvantageous however, that this method is effective only for powdery substances and because of the lack of one High-voltage electrode and the force field generated with it, the efficiency in general The efficiency of the electrode systems is not achieved
Es ist auch eine Farbspritzvorrichtung bekannt (DE-OS 19 53 989), bei welcher die Farbteilchen für ihre Aufladung wenigstens teilweise im Gegenstrom zum lonenwind geführt werden, welcher von einer Nadelelektrode außen vor der Mündung des Austrittsdiffusors erzeugt wird, wobei die Nadelelektrode in Höhe der Längsachse des Farbstrahles angeordnet ist und zur Mündung des Spritzkopfes hin gerichtet ist. Die stumpfe Gegenelektrode ist von dem die Austritssmündung umgebenden Düsenring selbst gebildet. Beide Elektrodenanordnungen sind von einem isolierten Rohr umgeben. Da die zur Austrittsöffnung hingerichtete Koronaentladung eine hohe Konzentration von atmosphärischen Ionen bildet, die den Strom von atomisierten Farbpartikeln in einer der Partikelbewegung entgegengesetzten Richtung durchsetzen, wird eineThere is also a paint spraying device known (DE-OS 19 53 989), in which the paint particles for their Charging can be conducted at least partially in countercurrent to the ion wind, which is generated by a needle electrode outside the mouth of the outlet diffuser is generated, wherein the needle electrode is arranged at the level of the longitudinal axis of the paint beam and for Mouth of the spray head is directed towards. The blunt counter electrode is the outlet mouth of the one surrounding nozzle ring formed itself. Both electrode assemblies are from an insulated tube surround. Since the corona discharge directed towards the outlet opening creates a high concentration of atmospheric ions that cause the stream of atomized color particles in one of the particle movement prevail in the opposite direction becomes a
hohe Ladung auf die Farbpartikel übertragen, Bei einer anderen bekannten Vorrichtung mit den eingangs erwähnten Merkmalen, die zum Auftragen von Flflssigkeits- oder Pulverteilchen vorgesehen ist (FR-PS 12 23 451), schließt an eine Austrittsdüse ein sich anfangs konisch erweiternder und dann zylindrischer Entladungsraum an, der dann in einen Austrittsdifusor übergeht Am Ende des zylindrischen Teils des Entladungsraumes sitzt als Entladungselektrode eine ringförmige Schneidenelektrode, welche dem die to stumpfe Gegenelektrode bildenden Düsenring zugewendet ist Am Stirnrand des Austrittsdiffusors kann eine zusätzliche Entladungselektrode in Form einer ringförmigen Schneidenelektrode angeordnet sein, welche zu dem zu überziehenden Gegenstand hinweist Bei beiden dieser Vorrichtungen ist jedoch der Wirkungsgrad. für Materialien mit größerem spezifischen Widerstand, wie insbesondere pulverförmigen Materialien, noch gering, weil die Verweilzeit der Materialteilchen im Entladungsfeld verhältnismäßig kurz und daher die Aufladungswahrscheinlichkeit gering sind.high charge transferred to the color particles, in the case of a other known device with the features mentioned at the beginning, which are used for the application of liquid or powder particles are provided (FR-PS 12 23 451), an outlet nozzle closes an initially conically widening and then cylindrical Discharge space, which then merges into an exit diffuser at the end of the cylindrical part of the Discharge space sits as a discharge electrode a ring-shaped cutting edge electrode, which the to The nozzle ring forming the blunt counter-electrode is turned towards the front edge of the outlet diffuser an additional discharge electrode in the form of a ring-shaped cutting edge electrode can be arranged, which indicates the object to be coated. In both of these devices, however, is the Efficiency. for materials with greater specific Resistance, especially powdery materials, is still low because of the dwell time of the Material particles in the discharge field are relatively short and therefore the likelihood of charging are low.
Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst eine Vorrichtung zum elektrostatischen Auftragen bzw. Aufsprühen von Materialteilchen, wie Pulvermaterialien, Faserstoffen und/oder Farben zu schaffen, bei welcher eine noch intensivere und gleichmäßigere Aufladung der auszugebenden Materialteilchen bei geringer Entladungsspannung erreicht wird.In contrast, the invention achieves the object of an apparatus for electrostatic application or spraying on of material particles, such as powder materials, fibers and / or paints create, in which an even more intensive and uniform charging of the material particles to be dispensed is reached at low discharge voltage.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht daß sich der Entladungsraum stromab der Erweiterung verengt und in der Verengung die Spitzenentladungselektrode in Form einer Nadelelektrode angeordnet istThis is achieved according to the invention with a device of the type mentioned in that the Discharge space is narrowed downstream of the enlargement and in the narrowing the tip discharge electrode in Is arranged in the form of a needle electrode
Durch die Erfindung werden gegenüber dem Stand der Technik qualitativ bessere Überzüge geliefert und es kann gleichzeitig mit geringeren Spannungen gearbeitet werden. In dem erfindungsgemäß vorgesehenen Entladungsraum im Inneren des Zuführkanals, in welchem die- aufzutragenden Materialteilchen im Gegenstrom zu der Strömungsrichtung der Ionen aufgeladen werden, werden die aufzuladenden Materialteilchen im Bereich der Elektroden in der durch die Form des Entladungsraumes bestimmten Weise geführt so daß die Aufladung sehr intensiv und gleichmäßig ist Die Geschwindigkeit der die Materialteilchen durch den Zuführkanal fördernden Luft sinkt beim Eintreten in den Entladungsraum aufgrund dessen anfänglicher Erweiterung ab, so daß die Materialteilchen hier abgebremst werden. Gleichzeitig fallen aufgrund der Form des Entladungsraumes und der Anordnung der Nadelelektrode die Feldlinien des Aufladungsfeldes, entlang denen sich die von der Nadelelektrode aufgeladenen ionisierten Luftmoleküle zu der stumpfen ss Gegenelektrode bewegen, praktisch mit den Stromlinien der den Entladungsraum passierenden Materialteilchen zusammen. Da außerdem die Bewegungsrichtung der ionisierten Luftmoleküle und der Materialteilchen einander entgegengesetzt ist, ist die Verweilzeit der Materialteilchen im Ionenwind des Aufladungsfeldes groß, so daß die Wahrscheinlichkeit groß ist, däB einzelne aufgeladene Luftmoleküle an der Oberfläche der neutralen Materialteilchen anhaften und dadurch denselben eine elektrische Ladung übergeben.The invention provides better quality coatings than the prior art and it is possible to work with lower voltages at the same time. In the one provided according to the invention Discharge space in the interior of the feed channel, in which the material particles to be applied are in the The material particles to be charged are charged countercurrent to the direction of flow of the ions guided in the area of the electrodes in the manner determined by the shape of the discharge space so that the charging is very intense and even. The speed of the material particles through The air conveying the supply channel decreases when it enters the discharge space due to it initially Extension from, so that the material particles are slowed down here. At the same time fall due to the Shape of the discharge space and the arrangement of the needle electrode the field lines of the charge field, along which the ionized air molecules charged by the needle electrode move to the blunt ss Move the counter electrode, practically with the streamlines of the material particles passing through the discharge space together. There is also the direction of movement of the ionized air molecules and the material particles is opposite to each other, is the residence time of the material particles in the ion wind of the charging field large, so that the probability is high that individual charged air molecules adhere to the surface of the neutral material particles and thereby give them an electric charge.
Es ist zwar bei einer Vorrichtung zum elektrischen Bestäuben von Pflanzen und anderen Gegenständen mit Pulvermaterial an sidi bekannt, im Inneren des Zuführkanals vor dessen AustrittsmQndung in einem Ring, der in einen Isolierkörper eingelassen ist, eine düsenartige Verengung auszubilden, in welcher eine Spitzenentladungselektrode in Form einer Nadelelektrode mit der Strömungsrichtung des Pulvermaterials entgegengekehrter Spitze angeordnet ist (DE PS 9 60395, Fig, 1), Hier wird die geerdete Gegenelektrode jedoch von dem die düsenartige Verengung bildenden und die Spitze der Nadelelektrode möglichst in unmittelbarer Nähe umgrenzenden Ring gebildet der über den metallischen Zuführkanal geerdet ist Daher verlaufen die Feldlinien des Entladungsfeldes weitgehend radial zur Innenoberfläche des Ringes in dessen Oberfläche ein, so daß die Pulverteilchen die Feldlinien kreuzen. Zu dieser Gestaltung wird in der Patentschrift ausgeführt, daß das Entladungsfeld in unmittelbarer Nähe der Spitze der Entladungselektrode am stärksten sei und es zweckmäßig sei, die Pulverteilchen durch diesen engen Bereich größter Feldstärke mit möglichst kurzer Ladedauer durch möglichst geringe Verweilzeit der Pulverteilchen im Entladungsfeld hindurcki-tiführen. Diese Führung der Pulverteilchen durch das E.itiadungsfeid steht daher im Gegensatz zu der gemäß Erfindung, bei welcher die aufzuladenden Teilchen im Gegenstrom zum Ionenwind in solcher Weise durch das Entladungen geführt werden, daß sie mit großer Verweilzeit sich möglichst weitgehend entlang den Feldlinien bewegen.It is indeed with a device for the electrical pollination of plants and other objects known with powder material at sidi, inside the Feed channel in front of its outlet opening in a ring which is let into an insulating body to form nozzle-like constriction in which a tip discharge electrode in the form of a needle electrode is arranged with the direction of flow of the powder material opposite tip (DE PS 9 60395, Fig, 1), Here, however, the grounded counter-electrode is the nozzle-like constriction forming and the tip of the needle electrode as close as possible to delimiting the ring formed which is grounded via the metallic feed channel. The field lines of the discharge field therefore run largely radially to the inner surface of the ring in its surface, so that the powder particles cross the field lines. For this design it is stated in the patent that the discharge field in the immediate vicinity of the tip of the discharge electrode is strongest and it is appropriate be, the powder particles through this narrow area of greatest field strength with the shortest possible charging time by keeping the powder particles in the discharge field as short as possible. These Guiding the powder particles through the E.itiadungsfeid is therefore in contrast to the invention, in which the particles to be charged in countercurrent to the ion wind in such a way through the Discharges are carried out that they are with great Dwell time move as much as possible along the field lines.
Die erfindungsgemäß gleichmäßig und sehr intensiv aufgeladenen aufzutragenden Teilchen lagern sich nach der Aufladung entweder unmittelbar durch ihre eigene Ladung oder mittels der durch zusätzliche Aufladung in dem zwischen Ladeelektrode und zu überziehenden Gegenstand auftretenden äußeren Kraftfeld noch gesteigerten Energie durch Wirkung des äußeren Kraftfeldes auf dem zu überziehenden Gegenstand ab.The particles to be applied, which are uniformly and very intensively charged according to the invention, are subsequently deposited charging either directly by their own charging or by means of additional charging in the external force field occurring between the charging electrode and the object to be coated increased energy through the action of the external force field on the object to be coated.
Außerdem besteht durch die Erfindung ein zusätzlicher Vorteil darin, daß die Anordnung der Elektroden im Inneren des Zuführkanals eine größere Sicherheit bietet weil dadurch neben der ohnehin möglichen geringen Entladungsspannung beide Elektroden nicht zum Äußeren der Vorrichtung hin frei liegen, so daß auch keine Berührungs-, Funken- und Feuergefahr besteht und außerdem der infolge der Luftionisation gebildete Innenwind im Inneren der Vorrichtung geschützt erzeugt wird. Durch die erfindungsgeniäße Anordnung kann mit einer wesentlich geringeren Spannung (40—60 kV) ein einwandfreier Oberflächenüberzug auch für Pulvermaterialien und Faserstoffe erreicht werden.In addition, the invention provides an additional advantage that the arrangement of the electrodes in the interior of the feed channel offers greater security because it not only offers what is already possible low discharge voltage, both electrodes are not exposed to the outside of the device, so that there is also no risk of contact, sparks or fire, and also due to air ionization formed inside wind is generated inside the device protected. Through the inventive Arrangement can produce a perfect surface coating with a much lower voltage (40-60 kV) can also be achieved for powder materials and fibrous materials.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das innere Kraftfeld auch aus mehreren aneinander anschließenden erfindungsgemäßen Entladungsräumen aufgebaut werden, in diesem Fall kann die Länge des Kraftfeldes vergrößert werden, wodurch eine noch intensivere Aufladung erreicht wird.In one embodiment of the invention, the internal force field can also consist of several adjoining one another Discharge spaces according to the invention are built up, in this case the length of the force field can be enlarged, whereby an even more intense charge is achieved.
Bei mehreren erfindungsgemäßen Entladungsräumen wird eine Lösung bevorzugt bei welcher zwischen der am nächsten am Diffusor liegenden Nadelelektrode, an welche die Hochspannung angelegt ist, und der am nächsten am Eintrittsende des Zuführkanals liegenden Gegenelektrode, welche geerdet ist, eine Anzahl von Zwischenelektroden aus elektrisch leitendem Material angeordnet sind, die an ihrem der Nadelelektrode zugewendeten End 3 stumpf und an ihrem der Gegenelektrode zugewendeten Ende spitz sind und weder untereinander noch mit der Nadelelektrode nochIn the case of several discharge spaces according to the invention, a solution is preferred in which between the the needle electrode closest to the diffuser, to which the high voltage is applied, and the one on the next counterelectrode located at the inlet end of the feed channel, which is grounded, a number of Intermediate electrodes made of electrically conductive material are arranged on their the needle electrode facing end 3 are blunt and pointed at their end facing the counter electrode and neither with each other nor with the needle electrode nor
der Gegenelektrode elektrisch verbunden sind. Hierdurch werden die Zwischenelektroden mit im Sinne des elektrischen Gleichgewichts stufenweise absinkendem Potential aufgeladen. Es ist zwar an sich bekannt (AT-PS 3 02 511), an der Innenwand eines tsolationsrohres, durch welches die aufzuladenden Matefialteilchen hindurchströmen, mehrere Elektroden im Abstand voneinander anzuordnen, die zur Erzeugung von Koronaentladungen an verschieden hohen Potentialen liegen. Hierbei werden jedoch entsprechende Stufen- to Schaltelemente und Spannungsteiler verwendet.the counter electrode are electrically connected. As a result, the intermediate electrodes are with in the sense of electrical equilibrium charged with gradually decreasing potential. It is known per se (AT-PS 3 02 511), on the inner wall of an insulation pipe, through which the material particles to be charged flow, several electrodes at a distance to be arranged from each other, the generation of corona discharges at different high potentials lie. Here, however, appropriate step to switching elements and voltage dividers are used.
ίη weiterer Ausgestaltung der Erfindung verjüngt sich der Entladungsraum an seinem Austrittsquerschnitt über den Querschnitt des Zuführkanals hinaus düsenartig, wodurch die aufgeladenen Teilchen nach der Aufladung eine hohe Beschleunigung erfahren und der Stromlinienverlauf der Austrittsströmung aus dem Entladungsraum dem Verlauf der zu der Spitze der Nadelelektrode führenden Feldlinien weiter angenähert wird.ίη another embodiment of the invention tapers the discharge space at its exit cross-section beyond the cross-section of the feed channel is like a nozzle, whereby the charged particles experience a high acceleration after charging and the Streamline course of the outlet flow from the discharge space the course of the to the tip of the Field lines leading to the needle electrode are further approximated.
Zusammenfassend besteht der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere darin, daß Pulvermaterialien, Faserstoffe wie Farben mit einer wesentlich geringeren Energie aufgetragen werden können, als dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen der Fall war.In summary, the advantage of the solution according to the invention is in particular that powder materials, Fibers such as paints can be applied with a much lower energy than this was the case with the previously known devices.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die aus der Zeichnung ersichtlich sind, erläutert In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch,In the following the invention is illustrated by means of exemplary embodiments which can be seen from the drawing are, explained In the drawing each shows schematically,
F i g. 1 eine Spritzpistole mit einer erfindungsgemä-Ben Aufladevorrichtung im Längsschnitt,F i g. 1 shows a spray gun with a charging device according to the invention in a longitudinal section,
F i g. 2 die prinzipielle Anordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit mehreren symmetrischen Kraftfeldern,F i g. 2 shows the basic arrangement of a further exemplary embodiment of the device with several symmetrical force fields,
Fig.3 eine Abwandlung der Ausführungform nach F i g. 1 ohne gesondertes äußeres Kraftfeld,3 shows a modification of the embodiment according to F i g. 1 without a separate external force field,
Fig.4 im Längsschnitt die prinzipielle Anordnung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher die Gegenelektrode als Netz ausgebildet ist,4 shows the basic arrangement of a further embodiment of the device in a longitudinal section which the counter electrode is designed as a mesh,
Fig.5 im Längsschnitt eine Ausführungsform der «■ Vorrichtung, bei welcher die Gegenelektrode als Ringelektrotrode ausgebildet ist,5 in longitudinal section an embodiment of the «■ Device in which the counter electrode is designed as a ring electrode,
F i g. 6 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit ringförmiger Gegenelektrode in Form einer Düse mit verengtem Querschnitt an der « Eintrittsseite des Entladungsraumes,F i g. FIG. 6 shows, in longitudinal section, a further embodiment of the device with an annular counter electrode in FIG Shape of a nozzle with a narrowed cross-section on the « Entry side of the discharge space,
F i g. 7 eine prinzipielle Anordnung einer Weiterentwicklung der in Fig.6 gezeigten Auftragsvorrichtung im Längsschnitt, wobei sich der Entladungsraum für das elektrische Kraftfeld in Höhe der Spitze der Entladungsolektrode über den Querschnitt des Zuführkanals in Art einer Düse verengt undF i g. 7 shows a basic arrangement of a further development of the application device shown in FIG in longitudinal section, the discharge space for the electric force field at the level of the tip of the discharge electrode Narrowed over the cross section of the feed channel in the manner of a nozzle and
Fig.8 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt mit einer Gegenelektrode, die als zum Transport der Materialteilchen dienendes, an das gesrdete Gehäuse der Vorrichtung angeschlossenes Rohr ausgebildet ist.8 shows a further embodiment of the device in longitudinal section with a counter electrode, which serves as the transport of the material particles, to the Grounded housing of the device connected pipe is formed.
Bei dem aus F i g. 1 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist innerhalb eines von Isoliermaterial, d. h. den Strom nicht leitendem Material begrenzten Zuführkanals 12 für die aufzutragenden Materialteilchen eine Entladungselektrode in Form einer Nadelelektrode 1 angeordnet, deren Spitze 2 in die der Strömungsrichtung der Materialteilchen entgegengesetzte Richtung zeigt In Zuführrichtung der Materialteilchen stromauf von der Spitze 2 der Nadelelektrode 1 ist in der Axialmitte des Zuführkanals 12 eine Gegenelektrode 4 in Form einer vollzylindrischen, an beiden Enden abgerundeten Mittelelektrode angeordnet. Zwischen der Spitze 2 der Nadelelektrode 1 und der Gegenelektrode 4 ist von dem Zuführkanal 12 ein sich strömungsgünstig kontinuierlich im Anschluß an die Gegenelektrode 4 erweiternder und zur Spitze 2 der Nadelelektrode 1 hin verengender Entladungsraum 25 ausgebildet. Die Nadelelektrode 1 ist über einen strombegrenzenden Widerstand 11 und ein Hochspannungskabel 10 an den einen Pol einer Hochspannungsgleichstromquelle 9 angeschlossen. Der andere Pol der Gleichstromquelle 9 ist durch Erdung mit dem zu überziehenden Gegenstand 5 verbunden. Die Gegenelektrode 4 ist ebenfalls geerdet. Die Nadelelektrode 1 sitzt in einem mit der sich erweiternden Mündung des Zuführkanals einen Austrittsdiffusor bildenden zentralen Leitkörper 8 und setzt sich durch diesen hindurch über den Austrittsdiffusor hinaus nach vorne fort, wo sie in einer weiteren Spitze 3 endet. Die zum zu überziehenden Gegenstand 5 zeigende Spitze 3 der Nadelelektrode 1 bild?· rn·' Hein zu überziehenden Gegenstand 5 ein Kraftfeld 7, während die am Austritt aus dem Entladungsraum 25 befindliche, nach hinten weisende Spitze 2 mit der hinten am Eintritt in den Entladungsraum 25 angeordneten, abgerundeten Gegenelektrode 4 ein Kraftfeld 6 bildet. Die aufzusprühenden bzw. aufzustreuenden Materialteilchen gelangen durch einen biegsamen Kunststoffschlauch 15, der an dem Metallgehäuse 18 der Spritzpistole befestigt ist, in feindisp irsem Zustand in den erweiterten Entladungsraum 25, wobei sie durch die Erweiterung abgebremst werden, bewegen sich in diesem weiter und durchlaufen das von der Spitze 2 der Nade'elektrode 1 und der abgerundeten, geerdeten Gegenelektrode 4 gebildete Kraftfeld 6, in welchem sich die Teilchen aufladen, während sie sich entlang den Feldlinien des Kraftfeldes 6, jedoch in entgegengesetzter Richtung tj den aus der Spitze 2 austretenden Ionen bewegen. Durch die Fcrm des Entladungsraumes 25 ist somit eine hohe Wahrscheinlichkeit gegeben, daß die Teilchen die aus der Nadelelektrode 1 austretenden Ionen vollständig einfangen.In the case of the FIG. 1 shown embodiment, a discharge electrode in the form of a needle electrode 1 is arranged within a feed channel 12 for the material particles to be applied which is bounded by insulating material, ie the flow of non-conductive material, the tip 2 of which points in the direction opposite to the flow direction of the material particles in the feed direction of the material particles upstream of the At the tip 2 of the needle electrode 1, a counter-electrode 4 in the form of a fully cylindrical central electrode rounded at both ends is arranged in the axial center of the feed channel 12. Between the tip 2 of the needle electrode 1 and the counter electrode 4, a discharge space 25 is formed from the feed channel 12, which expands in a streamlined manner continuously following the counter electrode 4 and narrows towards the tip 2 of the needle electrode 1. The needle electrode 1 is connected to one pole of a high-voltage direct current source 9 via a current-limiting resistor 11 and a high-voltage cable 10. The other pole of the direct current source 9 is connected to the object 5 to be coated by grounding. The counter electrode 4 is also grounded. The needle electrode 1 sits in a central guide body 8, which forms an outlet diffuser with the widening mouth of the feed channel, and continues through this through the outlet diffuser to the front, where it ends in a further tip 3. The tip 3 of the needle electrode 1 facing the object 5 to be coated forms a force field 7, while the rearward-facing tip 2 at the exit from the discharge space 25 with the rear at the entry into the discharge space 25 arranged, rounded counter-electrode 4 forms a force field 6. The sprayed or aufzustreuenden material particles pass through a flexible plastic tube 15 which is fixed to the metal housing 18 of the spray gun, in feindisp i r sem state to the extended discharge space 25, where they are slowed down by extension, moving in this further and pass through the force field 6 formed by the tip 2 of the needle electrode 1 and the rounded, grounded counterelectrode 4, in which the particles are charged while the ions emerging from the tip 2 move along the lines of force of the force field 6, but in the opposite direction move. Due to the shape of the discharge space 25, there is thus a high probability that the particles completely trap the ions emerging from the needle electrode 1.
Für die wirksame Funktion des innerhalb des Entladungsraumes 25 befindlichen Kraftfeldes 6 ist die erfindungsgemäße asymmetrische Elektrodenausbildung von großer Bedeutung. Asymmetrisch deshalb, weil der Spitze 2 der Entladungselektrode 1 die abgerundete Oberfläche der geerdeten Gegenelektrode 4 gegenübersteht Nur durch die asymmetrische Ausbildung des Kraftfeldes 6 ist gewährleistet, daß die elektrischen Ladungen, Ionen, ausschließlich aus dem Bereich der Koronaentladungen der Spitze 2 austreten und auf diese Weise nur gleichsinnig geladene Ionen strömen bzw. die Materialteilchen aufladen.For the effective function of the force field 6 located within the discharge space 25 is the asymmetrical electrode design according to the invention of great importance. Asymmetrical because the tip 2 of the discharge electrode 1 the The rounded surface of the grounded counter electrode 4 faces only due to the asymmetrical Formation of the force field 6 ensures that the electrical charges, ions, exclusively from the Exit area of the corona discharges of the tip 2 and in this way only ions charged in the same direction flow or charge the material particles.
In dem durch die Form des Entladungsraumes sich unverformt ausbildenden Kraftfeld 6 wird das aufzutragende Material infolge der ihm entgegengerichteten Ionenströmung gleichmäßig und sehr intensiv aufgeladen und gelangt dann als mit Ladung versehene Materialteilchen an der Nadelelektrode 1 entlangströmend an dem Leitkörper 8 vorbei durch den Diffusor 21 hindurch in das zwischen der vorderen Spitze 3 und dem zu überziehenden Gegenstand 5 befindliche äußere Kraftfeld 7. In dem Kraftfeld 7, in welchem die aufzutragenden Materialteilchen in der gleichen Richtung strömen, wie die Ionen erhalten die Materialteilchen noch eine zusätzliche Ladung und lagern sich teils vermöge ihrer eigenen Ladung, teils durch die Wirkung des äußeren Kraftfeldes 7 auf dem zu überziehendenIn the force field 6, which is formed undeformed by the shape of the discharge space, the Material is charged evenly and very intensively as a result of the ion flow in the opposite direction and then flows along the needle electrode 1 as material particles provided with a charge past the guide body 8 through the diffuser 21 into that between the front tip 3 and the to be coated object 5 located external force field 7. In the force field 7 in which the The material particles to be applied flow in the same direction as the ions receive the material particles an additional charge and are stored partly by virtue of their own charge and partly by the effect of the external force field 7 on the to be coated
Gegenstand 5 ab.Item 5.
Bei ihrem Austritt aus dem Diffusor 21 erhalten die Materialteilchen noch eine Umlenkung durch einen Luftstrom, welcher durch die am Austritt des Diffusors an dessen Außeir.imfang angeordnete Düse 14 hindurch zugeführt wird und die aufzutragenden Materialteilchen in günstig feiner Verteilung in das äußere Kraftfeld 7 einbringt. Die Luft für den Luftstrom gelangt durch einen Zwischen dem Zuführkanal 12 und dem äußeren Mantel 13 der Spritzpistole ausgebildeten Raum oder Kanal 22 in den Diffusor 21 des Sprühkopfes. Die Luft tritt in den Kanal 22 durch den hohl ausgebildeten Metallgriff 18 der Vorrichtung ein, welchem sie mittels eines am Boden des Griffes 18 angeschlossenen Luftführiingsschlauches 19 zugeführt wird. Der Luftstrom kann mittels des mit einer Taste 16 zu betätigenden Ventils 17 im Inneren des Metallgriffes 18 unterbrochen werden. Die durch den Luftschlauch 19 einströmende Luft steuert in an sich bekannter Weise mit Hilfe weiterer, in der Zeichnung nichi dargestellter Fühier- und Schaltvorrichtungen die Stromquelle 9 und den Transport und die Dosierung des aufzutragenden Materials durch den Schlauch 15. Der Metallgriff 18 der Auftragvorrichtung ist aus Gründen des Arbeitsschutzes vorzugsweise geerdet.When they exit the diffuser 21, the material particles are also deflected by a Air flow which passes through the nozzle 14 arranged at the outlet of the diffuser on the outside of the diffuser is supplied and the material particles to be applied in a favorable fine distribution in the external force field 7 brings in. The air for the air flow passes through an intermediate between the supply duct 12 and the outer one Jacket 13 of the spray gun formed space or channel 22 in the diffuser 21 of the spray head. The air enters the channel 22 through the hollow metal handle 18 of the device, which it by means of a Luftleitiingsschlauches connected to the bottom of the handle 18 19 is fed. The air flow can be operated by means of a button 16 Valve 17 inside the metal handle 18 are interrupted. The flowing in through the air hose 19 Air controls in a manner known per se with the help of further guidance not shown in the drawing and switching devices the power source 9 and the transport and dosage of the to be applied Material through the hose 15. The metal handle 18 of the applicator is for health and safety reasons preferably earthed.
Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform sind mehrere sich erweiternde und wieder verengende Entladungsräume 25 ausgebildet, zwischen denen im Längsschnitt tropfenförmige metallene Zwischenelektroden 23 angeordnet sind, deren in die Richtung des Diffusors 21 weisende Stirnseite abgerundet ist, während ihr in Richtung der Gegenelektrode 4 dem Zuführstrom der Materialteilchen entgegen weisendes Ende spitz ist, so daß mehrere asymmetrische Felder hintereinander ausgebildet sind. Die Zwischenelektroden 23 haben untereinander keine Verbindung.In the case of the in FIG. The embodiment shown in FIG. 2 is a plurality of expanding and narrowing again Discharge spaces 25 formed, between which drop-shaped metal intermediate electrodes in longitudinal section 23 are arranged, whose end face pointing in the direction of the diffuser 21 is rounded, while it points in the direction of the counter electrode 4 against the feed flow of the material particles The end is pointed so that several asymmetrical fields are formed one behind the other. The intermediate electrodes 23 have no connection with each other.
In jedem der in F i g. 2 dargestellten Kraftfelder 6 strömen gleichsinnige Ladungen, gleichsinnig geladene Ionen, deren Ladung mit der der Ionen des äußeren Kraftfeldes identisch ist. Auf diese Weise werden die aufzuladenden Materialteilchen, die in den inneren Kraftfeldern in einer der Bewegungsrichtung der Ionen entgegengesetzten Richtung strömen, intensiv mit gleichsinniger Ladung aufgeladen. Die zwischen der Nadelelektrode 1 und der Gegenelektrode 4, die wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ausgebildet ist, hintereinander ohne leitende elektrische Verbindung angeordneten Zwischenelektroden 23 werden von der an die Gleichstromquelle 9 angeschlossenen Nadelelektrode 1 mit in Richtung der geerdeten abgerundeten Gegenelektrode im Sinne des elektrischen Gleichgewichts stufenweise absinkendem Potential aufgeladen, wobei die infolge der Ionisation von vorn erhaltenen Ladungen den sich nach hinten entfernenden Ladungen gerade das Gleichgewicht halten. Durch diese konstruktive Ausbildung kann die Intensität der Aufladung des aufzutragenden Materials in hohem Maße gesteigert werden, wozu auch die Gestaltung der Zwischenelektroden 23 selbst beiträgt, die mit ihrem stumpfen vorderen Ende zusammen mit dem umgebenden Rohrquerschnitt Strömungsverengungen bilden.In each of the in FIG. Force fields 6 shown in FIG. 2 flow in the same direction and in the same direction Ions whose charge is identical to that of the ions in the external force field. That way, the Material particles to be charged that are in the internal force fields in one of the direction of movement of the ions flow in the opposite direction, intensely charged with the same charge. The one between the Needle electrode 1 and the counter electrode 4, which as in the embodiment according to FIG. 1 is formed, one behind the other arranged without a conductive electrical connection intermediate electrodes 23 are of the the direct current source 9 connected needle electrode 1 with rounded in the direction of the grounded Counterelectrode charged with gradually decreasing potential in terms of electrical equilibrium, where the charges obtained from the front as a result of the ionization are those which are removed to the rear just keep your balance. This constructive training can reduce the intensity of the charging of the material to be applied can be increased to a great extent, including the design of the intermediate electrodes 23 itself contributes, with its blunt front end together with the surrounding Pipe cross-section form flow constrictions.
Im übrigen entspricht die Ausführungsform aus Fig.2 der in Fig. 1. In Abwandlung der Ausführungsform in F i g. 1 ist bei der aus F i g. 3 ersichtlichen Ausführungsform nur die hintere Spitze 2 für die Nadelelektrode 1 vorgesehen. Das vordere Ende der Entladungselektrode 1 endet in dem aus Isoliermaterial gefertigten Leitkorper 8 und ist dadurch elektrisch abgeschirmt. Hierdurch ist auch das sich in Richtung des zu überziehenden Gegenstandes 5 ausbildende äußere Kraftfeld 7 wesentlich schwächer und eine Ionisation der umgebenden Luft tritt praktisch nicht auf. Die aufzutragenden Materialteilchen werden daher ausschließlich in dem inneren Kraftfeld 6 aufgeladen und lagern sich nur durch die Wirkung ihrer eigenen Ladung auf dem zu überziehenden geerdeten Gegenstand 5 ab. Diese Ausführungsform der Vorrichtung hat besondereOtherwise, the embodiment from FIG. 2 corresponds to that in FIG. 1. In a modification of the embodiment in FIG. 1 is in the case of FIG. 3 can be seen Embodiment only the rear tip 2 for the needle electrode 1 is provided. The front end of the Discharge electrode 1 ends in Leitkorper 8 made of insulating material and is therefore electrical shielded. As a result, the outer part which is formed in the direction of the object 5 to be coated is also Force field 7 is much weaker and there is practically no ionization of the surrounding air. the Material particles to be applied are therefore charged exclusively in the internal force field 6 and are only deposited on the earthed object 5 to be covered by the effect of their own charge. This embodiment of the device has special features
to praktische Bedeutung bei Gegenständen mit besonders sperriger geometrischer Form. Bei starkem äußeren Kraftfeld 7 würden sich an den der Auftragsvorrichtung zugewendeten Oberflächen des Gegenstandes 5 die zerstreuten oder zerstäubten Materialteilchen entsprechend der Stärke des äußeren Kraftfeldes 7 in größeren Mengen auf den dem Feld 7 näher liegenden Oberflächenteilen niederschlagen, während die weiter hinten liegenden Flächen des Gegenstandes 5 kaum einen Überzug erhalten würden. Diese Ausführungs-to practical importance for objects with a particularly bulky geometric shape. With strong external Force field 7 would be applied to the surfaces of the object 5 facing the application device scattered or atomized material particles according to the strength of the external force field 7 in larger Precipitate quantities on the surface parts closer to the field 7, while the further rear surfaces of the object 5 would hardly receive a coating. This execution
form der erfindurigsgcruäScn Vorrichtung hai somit
dann Bedeutung, wenn auch bei gegliederten kompliziert gebauten Gegenständen 5 ein gleichmäßiger
Überzug gefordert wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 ist die Gegenelektrode 4 als den isolierten Zuführkanal 12
durchkreuzendes Metallnetz 4 ausgebildet. In Strömungsrichtung der Materialteilchen schließt an die
netzförmige Gegenelektrode 4 der sich erweiternde in Höhe der Spitze 2 der Nadelelektrode 1 wieder auf den
ursprünglichen Querschnitt des Zuführkanals 12 verengende Entladungsraum 25 an. Bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 5 ist die Gegenelektrode 4 als hohlzylindrischer Ring ausgebildet, welcher in den Zuführkanal 12
aus Isoliermaterial am Eintritt in den Entladungsraum 25 eingelassen ist.The form of the device according to the invention is therefore important when a uniform coating is required even in the case of articulated, complexly constructed objects 5.
In the embodiment according to FIG. 4, the counter electrode 4 is designed as a metal mesh 4 crossing the insulated feed channel 12. In the direction of flow of the material particles, the reticulated counter-electrode 4 is adjoined by the widening discharge space 25, which again narrows at the level of the tip 2 of the needle electrode 1 to the original cross-section of the feed channel 12. In the embodiment according to FIG. 5, the counter electrode 4 is designed as a hollow cylindrical ring which is let into the feed channel 12 made of insulating material at the entry into the discharge space 25.
Wie aus Fig.6 ersichtlich, kann die ringförmige Gegenelektrode 4 auch so ausgebildet werden, daß sie den Eingangsquerschnitt in den Entladungsraum 25 zusätzlich verengt Durch die bei engerem Querschnitt höhere Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der ringförmigen Gegenelektrode 4 verringert sich weiterhin die Möglichkeit, daß die aus der Spitze 2 der Nadelelektrode 1 austretenden Ladungen oder Ionen die Gegenelektrode 4 ohne Aufladung der Materialteilchen erreichen.As can be seen from Figure 6, the ring-shaped counter electrode 4 can also be designed so that it the inlet cross-section into the discharge space 25 is additionally narrowed by the narrower cross-section higher flow velocity in the area of the annular counter-electrode 4 continues to decrease the possibility that the charges or ions emerging from the tip 2 of the needle electrode 1 reach the counter electrode 4 without charging the material particles.
Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform ist in Abwandlung zu der nach F i g. 6 der Austrittsquerschnitt des Entladungsraumes 25 über den Querschnitt des Zuführkanals 12 hinaus verengt, so daß rings der SpitzeIn the case of the in FIG. 7 is a modification of the embodiment shown in FIG. 6 the outlet cross-section of the discharge space 25 is narrowed beyond the cross section of the feed channel 12, so that around the tip
so 2 der Nadelelektrode 1 eine strömungstechnisch günstig abgerundete Austrittsdüse entsteht Die mit den Ladungen aus der Nadelelektrode 1 aufgeladenen Teilchen erfahren auf diese Weise eine hohe Beschleunigung nach der Aufladung.so 2 of the needle electrode 1 a fluidically favorably rounded outlet nozzle is created with the Charges from the needle electrode 1 charged particles experience a high acceleration in this way after charging.
Eine herstelltechnisch einfach auszuführende Ausführungsform ist aus Fig.8 ersichtlich. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die der Spitze 2 der Nadelelektrode 1 gegenüberliegende Gegenelektrode 26 als Rohr ausgeführt, welches den Eintrittsabschnitt des Zuführkanals 12 in die Spritzpistole bildet Das die Gegenelektrode 26 bildende Rohr ist an den geerdeten Metallgriff 18 der Vorrichtung angeschlossen. Die feindispergierten Materialteiichen strömen durch das Rohr hindurch. An den Austrittsquerschnitt der rohrförmigen Gegenelektrode 26 schließt der sich erweiternde und an der Spitze 2 der Entladungselektrode 1 verengende Entladungsraum 25 an.An embodiment that is simple to implement in terms of production can be seen from FIG. With this one The exemplary embodiment is the counter electrode 26 opposite the tip 2 of the needle electrode 1 as Executed tube, which forms the inlet section of the feed channel 12 in the spray gun The tube forming the counter electrode 26 is connected to the grounded metal handle 18 of the device. the finely dispersed particles of material flow through the Pipe through. The closes at the exit cross-section of the tubular counter-electrode 26 Discharge space 25 widening and narrowing at the tip 2 of the discharge electrode 1.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (4)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE19752555547 DE2555547C3 (en) | 1975-12-10 | 1975-12-10 | Device for the electrostatic application or spraying of material particles |
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Free format text: VIERING, H., DIPL.-ING. JENTSCHURA, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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