DE2601434A1 - Verfahren und elektrostatische abstrahlduese zum elektrostatischen ueberziehen von gegenstaenden mit elektrisch geladenen feststoffteilchen - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE _{l6> lt 19?6}

DIETRICH LEWINSKY 8801-iv/vm

HdNZ-JOACHIM NUBEK
R E I N V: R PRiETSCH
MÜNCHEN 21
GOTTH ARDSTR. 81

AIR INDUSTRIE S.A., Grenoble, B.P. 207 Centre de Tri

(Prankreich)

"Verfahren und elektrostatische Abstrahldüse zum elektrostatischen überziehen von Gegenständen mit elektrisch geladenen

Peststoffteilchen

Priorität vom 16. Januar 1975 aus der französischen Patentanmeldung 75 02009

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Abstrahldüse zum überziehen von Gegenständen nach der Methode der elektrostatischen Bepulverung oder gegebenenfalls Beflockung jener Art, bei der der Pulver- oder Flockenstrahl, gemischt mit seinem Transportgas, zur Abstrahlung in Richtung auf den zu überziehenden Gegenstand in einen Plachstrahl umgeformt wird.

Von den meisten Verwendern von Handpistolen oder automatischen Pistolen zum überziehen von Gegenständen wird gefordert, daß die Pistolen mit einer Flachstrahldüse versehen werden können, da ein solcher Plachstrahl zum überziehen mancher Gegenstände besser geeignet ist als der klassische Rundstrahl. Was das Gebiet des Überziehens von Gegenständen mit flüssigen Farben anbelangt, können gegenwärtig die meisten Zerstäuberpistolen mit wenigstens einer Flachstrahldüse ausgerüstet werden. .

Auf dem Spezialgebiet der elektrostatischen Bepulverung besteht seitens der Anwender ebenfalls die nachhaltige Forderung nach der Möglichkeit,mit einem Flachstrahl arbeiten zu können. Wie in der

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schweizerischen Patentschrift 382 043 herausgestellt, ist überdies bei der elektrostatischen Bepulverung ein Flachstrahl von besonderem Interesse, da die Pulverteilchen zufolge dieser Umwandlung in eine flache Schicht leichter durch Ionenbombardement geladen werden können. Da die Zufuhrleitung für das Pulver/Transportgas-Gemisch zur Pistole zylindrisch ist und geringen Durchmesser (im allgemeinen 7 bis 10 mm) besitzt, ist es nicht einfach, einen solchen zylindrischen Strahl in einen homogenen Flachstrahl von mehreren Zentimetern Breite umzuwandeln. Eine einfache Änderung der Form (des Querschnittes) der Leitung entsprechend den Fig. 7 bis 9 der schweizerischen Patentschrift 382 043 liefert keine völlig befriedigenden Ergebnisse, da der erhaltene Strahl zwangsläufig infolge der beträchtlichen mechanischen Trägheit der Pulverteilchen, vonäenen die Mehrzahl das Bestreben hat, durch den mittleren Teil des Austrittsschlitzes auszutreten, inhomogen ist. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß dann, wenn eine solche Düse so angeordnet wird, daß der Flachstrahl in der Vertikalebene liegt, die meisten Pulverteilchen infolge des Schwerkrafteffektes über den unteren Teil des vertikalen Schlitzes austreten.

Zur Behebung dieser Nachteile wurde bekanntlich mit der schweizerischen Patentschrift 570 207 schon eine Düse vorgeschlagen, die mit getrennten, zueinander ausgerichteten Austrittsleitungen versehen ist, in deren jeder das Pulver zufolge der Einleitung von Hilfsluft über kalibrierte Löcher angesaugt wird, das eine perfekte Homogenisierung des Gesamtstrahles für beliebige Neigungswinkel der Düse ergibt. Eine solche Düse arbeitet mit hohem Luftdurchsatz, was in bestimmten Fällen, beispielsweise bei der Bepulverung über große Entfernung, vorteilhaft ist, sehr häufig aber keinesfalls wünschenswert ist, da ein großer Luftdurchsatz bei Gegenständen bestimmter Formen infolge des entstehenden Soges jeglichen Niederschlag von Pulver auf denselben verhindern

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kann. Außerdem weiß man bekanntlich, daß eine bessere elektrostatische Ergiebigkeit erzielt wird, wenn die Pulverteilchen bei ihrem Austritt aus der Düse abgebremst werden, da es ihnen dann besser möglich ist, den Kraftlinien des elektrischen Feldes zu folgen; demgegenüber erhöht ein hoher Luftdurchsatz in axialer Richtung die axiale Geschwindigkeit des Strahles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Abstrahldüse zu seiner Durchführung zu schaffen, die es gestatten, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden, die also an der Düsenmündung einen Plachstrahl aus Pulverteilchen liefern, der unabhängig von dem Neigungswinkel von gleichförmiger Dichte ist und eine in Bezug auf die Geschwindigkeit des ankommenden Pulver/Transportgas-Gemisches niedrige Geschwindigkeit besitzt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte und durch die Abstrahldüse mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Düse sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist eine Abstrahldüse zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung anhand ö&ner beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt.

Es zeigt:
Fig. 1 Eine Ansicht der Düse von vorne,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Düse längs der Linie A B in FIg .

Fig. 3 einen Schnitt durch die Düse längs der Linie C D In Flg. durch den die Ladeelektroden enthaltenden Düsenteil und

Fig. 4 eine Ansicht dieses Düsenteiles von hinten.

Die in der Zeichnung im Maßstab von 2:1 dargestellte elektrostatische Bepulverungsdüse umfaßt folgende Teile:

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- Eine zylindrische Eintrittsleitung !,der über eine nicht dargestellte Rohrleitung das aus dem Pulver und der Transportluft bestehende Gemisch zugeführt wird, wobei der Durchsatz im allgemeinen zwischen 2,5 und 6 Nm /h liegt;

- eine Vorrichtung zur Wiederherstellung der Suspension des ankommenden Pulver/Transportgas-Gemisches, die in bekannter Weise aus einem konvergierenden-divergierenden Durchlaß 2, also einer Strömungswegverengung, besteht;

- ein zylindrisches Austrittsstück 3 des Durchlasses 2, das zu einer Ablenkplatte 4 führt, die senkrecht zur Düsenachse steht und von vier Armen 23 gehalten wird;

- eine Übergangsleitung 5 zur überführung der zylindrischen Form auf die rechteckige Form, die den übergang von einem inneren, zur Düse koaxialen Zylinderteil 6 auf einen schmalen Austrittsschlit'z 7 geringer Dicke und relativ großer Breite erlaubt.

Die Lage derAblenkplatte 4 in Bezug auf die Übergangsleitung 5 ist für eine gute Homogenität des Pulverstrahles am Austrittsschlitz 7 wesentlich. Damit der austretende Strahl homogen ist, muß der Strahldurchfluß je Längeneinheit des Austrittsschlitzes konstant sein. Betrachtet man die Entfernung 1 zwischen der Ablenkplatte 4 und der Innenwand der Übergangsleitung 5_S so ergibt sich, daß dann, wenn diese Entfernung 1 gering ist, das heißt wenn die Ablenkplatte 4 sehr weit vorne in der Übergangsleitung 5 liegt, das Pulver im wesentlichen an den Seitenrändern der Ablenkplatte 4, hingegen praktisch nicht an deren Ober- und Unterrand austritt: Der Strahl tritt dann am stromabseitigen Ende der Übergangsleitung 5 hauptsächlich über die Enden des Austrittsschlitzes 7 aus. Wenn hingegen die Entfernung 1 groß ist, das heißt wenn die Ablenkplatte 4 nur wenig in die Übergangs leitung 5 reicht, ist der Pulverdurchsatz, der über den Ober- und Unterrand der Ablenkplatte 4 austritt, dem Relativwert nach

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nicht mehr vernachlässigbar und da dieses Pulver nach Durchlaufen der Übergangsleitung 5 im wesentlichen über den mittleren Teil des Austrittsschlitzes 7 austritt, ergibt sich ohne weiteres, daß die Einstellung der Entfernung 1 die Erzielung eines über die gesamte Länge des Austrittsschlitzes 7 homogenen Strahles gestattet. Weiter ist ersichtlich, daß die Ablenkplatte 4 im Inneren der Übergangsleitung 5 und nicht in dem stromaufseitigen Zylinderteil 6 liegen muß: Wäre letzteres der Fall, so wäre der Pulverdurchsatz am Ausgang der Ablenkplatte an allen ihren Rändern der gleiche und demzufolge würde das Pulver im wesentlichen über den mittleren Teil des Austrittsschlitzes 7 und nur zu einem geringen Teil über die Randbereiche oder Enden dieses Austrittsschlitzes auftreten, wie es bei der Düse nach Fig. der schweizerischen Patentschrift 382 043 der Fall ist: Die Ablenkplatte 4 hätte lediglich eine abbremsende Wirkung auf den Pulverstrahl und nicht außerdem eine Homogenisierungswirkung auf denselben wie nach der Erfindung.

In ansich bekannter Weise umfaßt die Düse vier Metallelektroden 8, 9» 10, 11, die an der Hochspannung liegen und die Aufgabe haben, das elektrische Feld zwischen der Düse und den auf Masse liegenden Gegenständen zu erzeugen, sowie die Pulverteilchen durch Ionenbombardement zu laden. Die Elektroden 8, 9, 10, sind derart längs des Austrittsschlitzes 7 ausgerichtet, daß ein Entladungsdiagramm oder Korona-verlauf ähnlich demjenigen der Fig . 13 der schweizerischen Patentschrift 382 043 erzielt wird.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die zuvor beschriebenen Teile in folgender Weise mechanisch und elektrisch miteinander verbunden:

Die Eintrittsleitung 1 und .der konvergierend-divergierende Durchlaß 2 sind aus einem Zylinderstück 12 aus isolierendem Werkstoff herausgearbeitet, das von einer Metallkappe 13 umgeben ist, die über eine nicht dargestellte Verbindung an Hochspannung liegt.

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Ein unmittelbar auf das Zylinderstück 12 folgendes Isolierteil 14 haltert die Ablenkplatte 4 und weist eine dem zylindrischen Austrittsstück 3 entsprechende Bohrung auf.

Zwei weitere, aneinanderpassende Isolierteile 15 und 16 legen den Zylinderteil 6 fest bzw. enthalten die Übergangsleitung 5; durch sie hindurch laufen die Drähte der Metallelektroden 8, 9, 10, 11, die mit Ummantelungen 17 aus Isolierstoff versehen sind

Die Gesamtanordnung wird durch zwei Isolierzylinder 18, 19 und eine Mutter 20 zusammengehalten. Die elektrische Verbindung zwischen der Metallkappe 13 und den rückwärtigen Teilen der Elektroden 8, 9₉ 10, 11 erfolgt über einen Metallstab 21 und einen Metallring 22.

Wenngleich die beschriebene Ausgestaltung der Düse nach der Erfindung ein gewisses Optimum darstellt, bieten sich einige Abänderungen und technischen Äquivalente an. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Wiederherstellung der Suspension ersetzt werden sowohl durch eine Anordnung mit feststehender oder rotierender Schraube oder Spirale entsprechend der französischen Zusatzpatentschrift 59 514 als auch durch eine Anordnung, bei der Hilfsluft gegebenenfalls unter Erteilung eines Dralls eingeleitet wird. Der konvergierend-divergierende Durchlaß ist jedoch zu bevorzugen, da er sehr wenig zusätzlichen Strömungswiderstand erzeugt, folglich den Pulverdurchsatz nur wenig mindert, insbesondere im Fall einer Pulverversorgung durch einen pneumatischen Ejektor.

Die Düse eignet sich in gleicher Weise für die elektrostatische Bepulverung als auch für die elektrostatische Beflockung.

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Claims (5)

1. PATENTANWÄLTE

   DIETRICH LEWINSKY 260 1 A 3 4

   HEINZ-JOACHIM HUBER
   REINER PRiETSCH

   München 21

   GOTTHA R DSTR.81

   AIR INDUSTRIE S.A. 16.1. 1976 ^: · 8801-IV/vm

   Patentansprüche:

   l) Verfahren zum elektrostatischen überziehen von Gegenständen durch Abstrahlen eines Flachstrahles von elektrisch geladenen Peststoffteilchen, wobei der Flachstrahl aus einem ankommenden Strahl, bestehend aus einem Gemisch von Feststoffteilchen und Transportgas, gebildet wird, dadurch.gekennzeichnet, daß das ankommende Gemisch wieder in Suspension gebracht wird, daß es in eine zu seiner ankommenden Richtung annähernd senkrechte Richtung umgelenkt wird, daß es anschließend auf die Wände einer Übergangsleitung zur Umwandlung in den Flachstrahl auftrifft, der anschließend in Richtung auf den Gegenstand abgestrahlt wird, nachdem er mit Ionen, erzeugt durch eine elektrostatische Ladeeinrichtung, bombardiert wurde.
2. 2. Elektrostatische Abstrahldüse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende hintereinanderliegende Teile:

   Eine Vorrichtung zur Wiederherstellung der Suspension' des ankommenden Pulver/Transportgas-Gemisches, eine Ablenkvorrichtung für dieses Gemisch, eine Übergangsleitung von der zylindrischen auf eine langgestreckte Rechteckform,

   eine Ladevorrichtung für die Pulverteilchen mit einer oder mehreren Elektroden.
3. 3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Wiederherstellung der Suspension aus einem konvergierenden - divergierenden Durchlaß (2) besteht.

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4. 4. Düse nach Anspruch 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung aus einer zur Düsenachse senkrechten Platte (4) besteht.
5. 5. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung sich im Inneren der Übergangsleitung (5) befindet.

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