DE2604636A1

DE2604636A1 - Vorrichtung zur dielektrischen aufladung

Info

Publication number: DE2604636A1
Application number: DE19762604636
Authority: DE
Inventors: James Edward Sickles
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1975-02-11
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1976-09-09
Also published as: US4009829A; DE2604636B2; DE2604636C3; AU1080076A; JPS5523104B2; FR2300624A1; CA1082911A; IT1057157B; JPS51103945A; GB1538931A

Description

Dr. Michael Hann H / D (878)

Patentanwalt

Ludwigstraße 67

6300 Gießen

PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA

VORRICHTUNG ZUR DIELEKTRISCHEN AUFLADUNG

Priorität: 11. Februar 1975 /USA/ Serial No. 548 958

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dielektrischen Aufladung, insbesondere für eine Vorrichtung zum Aufsprühen von Überzugsmassen.

Nahezu alle derartigen elektrostatischen Vorrichtungen besitzen eine Sprühpistole mit einer Hochspannungselektrode, die in Nachbarschaft des Aussprühpunktes angeordnet ist und an der eine elektrische Spannung in der Größenordnung von 50 bis Kilovolt angelegt ist. Die Spannung dieser Elektrode erzeugt eine Korona-Entladung und das erhaltene elektrische Feld ergibt einen Bereich, der reich an Ionen ist und den die versprühten Teilchen durchwandern müssen. Einige dieser Ionen haften an den versprühten Teilchen und erzeugen dadurch eine elektrische Aufladung dieser Teilchen, die dann gegen ein Werkstück geführt werden, das elektrisch geerdet ist und dadurch die aufgeladenen Teilchen anzieht.

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Die Verwendung von elektrostatischen Sprühgeräten mit Korona-Entladungen ist mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden, die in der Hauptsache auf die Anwendung sehr hoher Spannungen zurückzuführen ist, die unter Verwendung von relativ großen, schweren und aufwendigen Kraftquellen erhalten werden. Wegen der angewandten hohen Spannungen muss das Kabel, das die Kraftquelle und die Aufladungselektroden der Sprühpistole verbindet, notwendigerweise sehr stark isoliert und infolgedessen voluminös, relativ unbiegsam und erst recht wieder sehr teuer sein. Ferner ist die Verwendung derartig hoher Spannungen mit Gefahren verbunden, da sich elektrische Lichtbögen ausbilden können und wegen der Gefährdung des Betriebspersonals .

Gegenstand der vorgängigen Anmeldung P 25 14 117.7-12 ist eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen mit einer elektrisch nicht leitfähigen, dielektrischen oder nicht geerdeten Sprühdüse mit einer Luft- und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung, mit Mitteln zur induktiven Aufladung und mit Mitteln zum Anlegen eines elektrischen Potentials an den vorher genannten Mitteln. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur induktiven Aufladung radial ausserhalb der Auslaßöffnungen angeordnet und derart an die Sprühdüse angeschlossen sind, daß eine Aufladungszone geschaffen wird, Aussenluft aus der Rückraumzone der Sprühdüse angesaugt und mit der unter Druck stehenden Luft und der Flüssigkeit gemischt wird, die durch die Auslaßöffnungen innerhalb der Aufladungszone ausströmen.

Auf den vollständigen Inhalt dieser Anmeldung wird hier ausdrücklich Bezug genommen.

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Diese Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen bedeutet zwar einen großen Fortschritt auf diesem Gebiet, doch wurde beobachtet, daß es gelegentlich zu einer Ablagerung des versprühten Materials auf der Aufladungseinrichtung kommt, wodurch die Wirksamkeit der Sprüheinrichtung herabgesetzt wird. Ferner wurde festgestellt, daß durch das Ansammeln von geladenen versprühten Teilchen auf der äusseren Oberfläche der Aufladungseinrichtung eine Störung in dem Verbindungsweg zwischen der Hochspannungselektrode und der Erdung auftreten kann, wodurch eine Betriebsunterbrechung und Reinigung der Sprüheinrichtung erforderlich wird.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufladen, insbesondere zum Aufsprühen von Überzugsmassen, zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile der bekannten Sprüheinrichtungen dieser Art und derjenigen der vorgängigen Anmeldung nicht besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein im wesentlichen zylindrisches dielektrisches Rohr, dielektrische Abstandshalter, befestigt auf der inneren Oberfläche dieses Rohres, Mittel zur induktiven Aufladung, befestigt an den Abstandshaltern und innerhalb des Rohres und Schildeinrichtungen, befestigt an der äusseren Oberfläche des Rohres.

Eine andere Lösung dieser Aufgabe betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen mit einer Sprühdüse mit Flüssigkeitsaustrittsöffnungen, Mitteln zur induktiven Aufladung, die Elektroden einschließen, die eine Aufladungszone schaffen, durch die die von der Düse abge-

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gebene Flüssigkeit ström'»: und Mitteln zum Anlegen einer relativ hohen elektrischen Spannung an die Elektrodenmittel, wobei diese Vorrichtung gekennzeichnet ist durch Schildeinrichtungen für die Mittel zur induktiven Aufladung und durch Einrichtungen zum Anlegen einer Vergleichsspannung an die Schildeinrichtungen.

Bei dieser Vorrichtung werden keine hohen Spannungen benötigt. Die Induktionsaufladung der versprühten flüssigen Teilchen erfolgt z.B., indem man die abgegebene Sprühung

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mit einem statischen elektrischen Feld umgibt, das einen mittleren Spannungsgradienten von etwa 4 bis etwa 8 Kilovolt/cm (10 - 20 kilovolt/inch) besitzt, wobei die Flüssigkeit bei Erdpotential gehalten wird. Der Abstand zwischen der Flüssigkeit und der Spannungsquelle wird so gehalten, daß er ausreichend ist, um eine elektrische Entladung zu vermeiden, so daß ein kapazitiver Effekt erzeugt wird. Die erhaltenen geladenen Teilchen können dann zum Beispiel auf ein elektrisch geerdetes Werkstück geleitet werden und erzeugen dort beim Auftreffen der Flüssigkeitsteilchen einen Überzug auf dem Werkstück. Solche Induktionsaufladungen sind besonders für Sprühsysteme geeignet, bei denen elektrisch leitende Flüssigkeiten verwendet werden, wie z.B. Anstrichmittel auf wässriger Basis, da die Flüssigkeit elektrisch geerdet werden kann. Im Gegensatz dazu ist bei Verwendung einer Korona-Entladung und anderen Sprühvorrichtungen mit hoher Spannung, die eine Nadelelektrode hoher Spannung im Kontakt mit der Flüssigkeit benutzen, die Flüssigkeit auf der gleichen hohen Spannung wie die Elektrode, wodurch es für einen sicheren Betrieb erforderlich ist, die Flüssigkeit elektrisch zu isolieren.

Um übliche nicht-elektrostatische Sprühpistolen und auch Sprühpistolen von sehr hoher Spannung vom Typ der Korona-Entladung für die Induktionsaufladung umzustellen, die Vorrichtung kann als Zusatzgerät ausgebildet sein, das an der Sprühdüse so angebracht wird, daß es die Austrittsöffnungen der Sprühpistole umgibt und eine Aufladungszone erzeugt, durch welche die flüssigen Teilchen hindurchgehen, die die Austrittsöffnungen der Sprühdüse verlassen. Das Zusatzgerät ist ausser-

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halb der üblichen Austrittsöffnungen für Luft und Flüssigkeit angsordnet und befindet sich radial im Abstand davon. Es kann z,B. ein zylindrisches dielektrisches Rohr mit einem dünneren leitfähigen Film, wie einer Metallfolie sein, die an der inneren Oberfläche des Rohres haftet. Das Rohr kann die Austrittsöffnungen umkreisen und eine Aufladungszone bilden, innerhalb der sich zwischen dem leitfähigen Film und der elektrisch gee-rdeten Flüssigkeit eine hohe Gleichstromspannung ausbildet. Der bevorzugte mittlere Spannungsgradient innerhalb der Aufladungszone liegt zwischen etwa 2 und etwa 8 Kilovolt/cm.

In einer bevorzugten Form ist die Vorrichtung nach der Erfindung rohrförmig und ist im Abstand um die Sprühdüse angeordnet. Das vordere Ende der Vorrichtung erstreckt sich bevorzugt über die Sprühdüse hinaus und wird von zwei diametral entgegengesetzten nach vorne sich erstreckenden Vorsprüngen gebildet, von denen jeder auf seiner inneren Oberfläche eine Aufladungselektrode trägt. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Schirmelektroden montiert auf der Aussenseite der Vorsprünge und entsprechen den auf der Innenseite vorhandenen Aufladungselektroden. Es wird eine Gleichstromspannung zwischen den Aufladungselektroden und der auszusprühenden Flüssigkeit angelegt, um eine elektrostatisches Feld innerhalb der Aufladungszone des Geräts aufzubauen. Die Spannung ist niedriger als diejenige, die erforderlich ist, um eine Korona-Entladung zu ergeben, doch erzeugt sie einen Spannungsgradienten in der Nähe der zu versprühenden Flüssigkeit, der ausreichend ist, daß eine Aufladung der aus der Düse ausgesprühten Teilchen entsteht.

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Der mittlere Spannungsgradient zwischen den Elektroden und der Flüssigkeitszufuhr lässt sich definieren als der Mittelwert der Spannungsänderung pro Einheit der radialen Entfernung zwischen der Achse des Flüssigkeitsstroms und den Elektroden. Er lässt sich durch Teilen der angelegten Spannung durch die radiale Entfernung ermitteln. Der tatsächliche Gradient schwankt, wobei ein niederigerer Wert in der Nähe der Elektroden und ein viel höherer Wert beim oder in der Nähe derjenigen Stelle des FlüssigkeitsStroms vorhanden ist, bei der die versprühten Teilchen gebildet werden, so daß es zweckmäßig ist, sich auf den mittleren Spannungsgradienten zu beziehen.

Die elektrische Spannung, die an irgendeinem gegebenen Punkt der Beladungszone herrscht, hängt von der Konfiguration des elektrischen Feldes ab und diese wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie Größe und Gestalt der Elektroden, Gestalt der Oberfläche des FlüssigkeitsStroms und Menge und Standort der Ladung, die durch die in die Zone ausgesprühten Teilchen gegeben sind. Jede Aufladungselektrode kann in Form einer gekrümmten dielektrischen Einbauplatte vorhanden sein, auf deren innerer Oberfläche ein elektrisch leitender metallischer Film, Folie oder dergleichen angeordnet ist. Jede Einbauplatte ist an einen entsprechenden Vorsprung im Abstand angeordnet, so daß die Elektroden eine Aufladezone im zurückzulegenden Weg der aus der Düse versprühten Teilchen bilden. Die bevorzugten gebogenen Elektroden gemäss der Erfindung sind konzentrisch zu der Achse der Sprühdose, um eine elektrostatische Feldkonfiguration in der Aufladungszone zu ergeben, die den gewünschten Spannungs gradient en in der Nähe

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des ausgesprühten Flüssigkeitsstroms zu ergeben. Die Aufladungsvorrichtung ist zwischen den beiden Vorsprüngen weggeschnitten, so daß diametral entgegengesetzte Öffnungen entstehen, die fächerförmige Sprühmuster aufnehmen, wie sie üblicherweise beim Überziehen durch Versprühen verwendet werden.

Die äusseren Oberflächen der beiden Vorsprünge tragen Elektroden in Form von elektrisch leitenden Filmen, wie Metallfolien und dergleichen, die mit einer elektrischen Erdung verbunden sind. Diese geerdeten Elektroden verhindern den Aufbau von positiven Ladungen an dem Zusatzgerät der Sprühpistole, wodurch eine größere Sicherheit für den Arbeiter, eine Reduzierung der Gefahr der Funkenbildung und im wesentlichen eine Vermeidung des Ansammeins von geladenen versprühten Teilchen auf der äusseren Oberfläche der Zusatzeinrichtung erreicht wird. Bei einer bevorzugten Form besitzt die äussere Elektrode eine zentrale Öffnung, wobei jede Elektrode eine im allgemeinen ringförmige Konfiguration annimmt, wodurch das elektrische Feld um die Aufladungseinrichtung modifiziert wird und ein erhöhter Widerstand gegen eine Verunreinigung mit den aufgeladenen versprühten Teilchen geschaffen wird. Man erhält infolgedessen durch die Vorrichtung nach der Erfindung eine verbesserte induktive Aufladung der versprühten Teilchen, wobei zur gleichen Zeit eine Beeinträchtigung des Sprühgeräts durch die versprühte Masse reduziert wird, so daß dadurch ein saubereies und sichereres elektrostatisches Aufladungsgerät zur Verfügung gestellt wird.

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Obwohl die induktive Aufladungsvorrichtung im allgemeinen zylindrisch oder rohrförmig ist, so kommen doch auch andere Konfigurationen in Betracht, bei denen die Aufladungselektroden im Abstand von der Abgabedüse angeordnet sind und die ein nicht turbulentes Strömen der Luft durch die Düse und der Luft und der mitgeführten versprühten Artikel durch die Aufladungszone ermöglichen. Die rohrförmige Form ist besonders gut für die zusätzlichen Funktionen geeignet, um z.B. die Aufladungselektroden in Nachbarschaft des Weges der versprühten Teilchen in derartiger Weise anzuordnen, daß ein elektrostatisches Feld mit einer Konfiguration entsteht, die den gevmnschten Spannungsgradienten in der Aufladungszone hat. Ein anderer Vorteil der rohrförmigen Anordnung besteht darin, daß keine Störung durch den Ansaugeffekt bewirkt wird, der durch die verschiedenen, von der Düse abgegebenen Ströme an Luft und zerstäubter Flüssigkeit entsteht. Dieser Ansaugeffekt zieht etwas umgebende Luft um und entlang der Sprühpistole an, die eine Reduzierung der Turbulenz in der Sprühzone zur Folge hat.

Es können auch andere Konfiguration als ein Paar von gebogenen oder gekrümmten Elektroden verwendet werden und die Anzahl der Elektroden kann schwanken, solange die erforderliche Feldkonfiguration und der gewünschte mittlere Spannungsgradient zwischen den Elektroden und der Flüssigkeit aufrechterhalten wird. Zwei gekrümrate Elektroden, von denen jede auf einer Seite der Sprühdüse angeordnet ist, sind für diesen Zweck besonders geeignet und deshalb bevorzugt. Es kann jedoch eine größere Anzahl an Elektroden benutzt werden, solange sichergestellt ist, daß keine unerwünschte Erhöhung der Stromzufuhr in dem Gerät erfolgt.

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Ausserdem soll jede Tendenz zur Bildung von Funken oder Korona-Entladungen vermieden werden und es sollen ferner keine Aufladungen von entgegengesetzter Polarität gegenüber der Polarität in dem Induktionssystem entstehen. Die Anzahl, die Gestalt und die Anordnung der Elektroden sollte derartig sein, daß die turbulente Luftströmung um die Sprühdüse auf ein Minimum gebracht wird.

Diese Anforderungen werden in einfacher Weise durch eine Induktionsaufladungsvorrichtung in Form eines Zusatzgerätes erfüllt, das so ausgebildet ist, daß es auf dem Äusseren einer beliebigen üblichen Sprühpistole angebracht werden kann. Ein solches Zusatzgerät ist mit geeigneten Anschlüssen und Leitungen zum Verbinden der Aufladungselektroden an eine Gleichstrom-Spannungsquelle und der geerdeten Elektroden an einen geeigneten Vergleichs- oder Erdpunkt ausgestattet. Obwohl die Aufladungseinrichtung hier als Zusatzgerät bezeichnet wird, kann die Aufladungsvorrichtung als integraler oder permanenter Teil einer Sprühpistole oder Sprühdüse konstruiert sein und eine derartige Konstruktion liegt im Rahmen der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert, die folgendes zeigen:

Fig. 1 ist eine seitliche Aufrißansicht einer typischen Sprühpistole in diagrammatischer Darstellung, die mit einem Zusatzgerät zur elektrostatischen Induktionsaufladung verbunden ist;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Teils der Sprühpistole von Figur 1 entlang der Linie 2-2;

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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Zusatzgerätes von Fig. 1, die die Anordnung der Teile in dem Zusatz· gerät erläutert;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Zusatzgerätes von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht des Zusatzgerätes von Fig. 4 entlang der Linie 5-5j

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht des Zusatzgerätes von Fig. 4 entlang der Linie 6-6;

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Fig. 7 ist eine Grundrißansicht des Bodens des Zusatzgerätes von Fig. 1;

Fig. 8 ist ein Querschnitt eines Teils des Zusatzgerätes von Fig. 1 und

Fig. 9 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Trägers zur Befestigung des Zusatzgerätes an der Sprühpistole.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 besitzt eine übliche, mit Luft betriebene Sprühpistole 10, ein Griffteil 12, eine Trommel 14 und eine Düseneinrichtung, die in Fig. 2 allgemein mit 16 bezeichnet wird. Diese Sprühpistole ist ein Handgerät mit einer üblichen Ausloseeinrichtung 18, durch die eine Absperreinrichtung 20 getätigt wird, bei deren Betätigung eine nicht gezeigte Zuführeinrichtung der Pistole Flüssigkeit zuführt. Die Flüssigkeit kann der Sprühpistole über ein geeignetes Anschlusstück 22 zugeführt werden, wobei dieses Anschlußstück mit einem Gewinde versehen sein kann, um mit einem entsprechenden Anschlußstück einer Zufuhrleitung verbunden werden zu können, die zu dem Flüssigkeitsvorrat führt. Die zu versprühende Flüssigkeit geht durch die Absperreinrichtung 20 und strömt durch einen Durchgang 25 (Fig. 2), der durch ein übliches Nadelventil gesteuert wird, zu einer Flüssigkeitsdüse 26, um in feinzerstäubter Form als Tröpfchen ausgestossen zu werden. Ein Treib- oder Zerstäubungsmittel, wie Luft oder ein anderes geeignetes Gas, wird über einen Luftschlauch 28 und durch geeignete Durchgänge in den Körper der Sprühpistole eingeführt. Um den gewünschten Zerstäubungsgrad zu erhalten und das Abgabe-

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muster der Sprühung zu regulieren, wird die Luft über zwei getrennte Durchgänge 30, 32 (Fig.2) geführt, wobei die Luft in den Durchgängen durch die mit der Hand einstellbare Steuereinrichtung 34 (Fig. l) geregelt werden kann. Eine zweite Steuereinrichtung 36 ermöglicht die Einstellung des Nadelventils in Durchgang 24 in üblicher Weise.

In Übereinstimmung mit bekannten Sprühdüsenkonstruktionen strömt die Luft durch einen der Luftdurchgänge, z.B. durch Durchgang 30, tritt in die Ringkammer 38 innerhalb der Sprühdüse 26 ein und strömt von dort weiter vorwärts in eine zweite Ringkammer 40, die zwischen dem vorderen Ende der Düse 26 und dem Innern einer Belüftungskappe 42 angeordnet ist. Die Belüftungskappe besitzt eine Vielzahl von öffnungen, wie den Ringraum 44, der die Austrittsöffnung der Düse umgibt, wobei diese Öffnungen dazu dienen Luft aus der Kammer 40 so abzugeben, daß sie das Ausströmen der Flüssigkeit aus der Düse 26 in bekannter Weise ausrichten.

Durch den Durchgang 32 richtet sich die Luftströmung zu einer Ringkammer 46, die ebenfalls durch die Belüftungskappe 42 abgegrenzt wird. Die hier gezeigte Belüftungskappe besitzt ein Paar von diametral entgegengesetzten Ansätzen 48 und 50, die sich nach vorwärts vom Abgabepunkt der Düse 26 erstrecken und die Luftdurchgänge 51 und 52 besitzen, die mit der Ringkammer 46 in Verbindung stehen. Diese Durchgänge dienen dazu, Luft gegen die zerstäubte und von der Düse 26 abgegebene Flüssigkeit zu richten, um dem Muster der abgegebenen zerstäubten Flüssigkeit die gewünschte Form zu geben. Durch Einteilung der

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Strömungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Luftströme und des Flüssigkeitsstroms wird eine Abgabe des zerstäubten Materials mit den gewünschten Merkmalen erreicht.

Bei der Erfindung hat die Düseneinrichtung 16, einschließlich der Flüssigkeitsdüse 26 und der Belüftungskappe im allgemeinen die übliche Form. Dies bedeutet, daß die Belüftungskappe 42 aus einem dielektrischen oder elektrisch nicht leitenden Material besteht und daß die zugeführte Flüssigkeit elektrisch geerdet ist, wie z. B. die Erdelektrode 54, um eine einwandfreie Induktionsaufladung zu erreichen. Die Flüssigkeitsdüse 26 kann an der Trommel 14 durch geeignete Einrichtungen befestigt sein, wie z.B. über das Gewinde 56. In ähnlicher Weise kann die Belüftungskappe an der Trommel 14 über geeignete Einrichtungen, wie z.B. die ringförmige Mutter 58 (annular nut) befestigt sein, wobei diese Befestigung bevorzugt dielektrisch mit einem inneren Schulterteil 60 erfolgt, der mit einem entsprechenden Schulterteil der Belüftungskappe zum Eingriff kommt und der auf das Äussere der Trommel 14 über das Gewinde 62 aufgeschraubt ist.

Das für die Herstellung der Belüftungskappe verwendete dielektrische Material muss nicht nur befriedigende elektrische Isoliereigenschaften, sondern auch die für diesen Zweck erforderlichen mechanischen Eigenschaften besitzen, wie Steifheit, Bearbeitbarkeit und Festigkeit. Die dielektrischen Elemente der Düseneinrichtung müssen aus Materialien bestehen, die den höchsten Spannungen, die bei dem Betrieb der Sprühpistole in Betracht kommen, widerstehen ohne daß es zu einem Bruch oder einer sonstigen Zerstörung des Materials kommt. Ge-

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eignete Materialien dieser Art sind beispielsweise Acetalharze, Epoxyharze,mit Glasfasern verstärkte Epoxyharze und mit Glasfasern verstärkte Polyamide. Teile der Luftkappe oder daran befestigte Teile können aus elektrisch leitendem Material bestehen, solange derartige Materialien nicht elektrisch geerdet sind. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß wenn geerdete Metallteile für die Düseneinrichtung verwendet werden, die Aufladungseffizienz drastisch absinkt, wie in manchen Fällen bis zu etwa 75 %. Mit einem spezifischen Düsentyp, wie er in Fig. 2 gezeigt wird, kann im wesentlichen jede beliebige mit Luftζerstäubung arbeitende Düse im Rahmen der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, daß alle Teile der Belüftungskappe entweder elektrisch nicht leitend· oder nicht geerdet sind.

Äusserlich auf der Trommel der Sprühpistole 14 und konzentrisch mit der Abgabeöffnung für die Flüssigkeit befindet sich ein Zusatzgerät 64 (induction charging adapter) gemäss der Erfindung. Das Zusatzgerät 64 wird in perspektivischer Darstellung in Fig. 3, in seitlicher Aufrißansicht in Fig. 1 und im Querschnitt montiert auf der Sprühpistole in Fig. 2 und ausserdem auch in den Figuren 4 bis 7 näher erläutert. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, besitzt das Zusatzgerät im wesentlichen ein zylindrisches Gehäuse oder ein Rohr 66, das aus dielektrischem Material besteht, und einen rückwärtigen Teil 68 besitzt, der an der Sprühpistole befestigbar ist, und einen sich nach vorne erstreckenden Teil 70 besitzt, der so ausgebildet ist, daß er den Weg bzw. die Spur des abgegebenen Sprühmaterials umfasst· Diametral

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entgegengesetzte Teile des vorderen Teils des dielektrischen Rohrs sind bei 72 und 74 (Fig. 3) weggeschnitten, wodurch sich nach vorne erstreckende, entgegengesetzte Vorsprünge 76 und 78 gebildet werden. Die Vorsprünge 76 und 78 tragen Aufladungselektroden an die ein Gleichstrom angelegt wird, um die Sprühteilchen induktiv aufzuladen, wogegen die weggeschnittenen Teile 72 und 74 eine Störung zwischen dem Rohr und der im allgemeinen fächerartig geformten Sprühung verhindern und beim Ansaugen der Umgebungsluft durch das Rohr mithelfen.

Das Zusatzgerät 64 ist mit dem Ende der Sprühpistole 10 durch geeignete Einrichtungen verbunden, die die äussere Oberfläche der Trommel oder der ringförmigen Mutter 58 mit dem Zusatzgerät zum Eingriff bringen. Diese Einrichtungen sind so ausgebildet, daß sich das Zusatzgerät in konzentrischer Beziehung mit der Abgabeöffnung befindet. In der hier gezeigten Ausführungsform sind zwei Träger 80 und 81¹ mit Hilfe von Schrauben an diametral entgegengesetzten Stellen der inneren Wand des rückwärtigen Teils des Rohrs 66 befestigt. In den Figuren 4, 5 und 9 besteht der Träger 80 aus einem Paar von Beinelementen 82 und 84 und Träger 80^f schließt Elemente 82' und 84' ein, die so ausgebildet sind, daß sie an der Wand des zylindrischen Gehäuses befestigt werden können. Die obere Oberfläche von jedem Beinabschnitt ist so ausgebildet, daß sie mit einem entsprechenden Schulterteil,*' der von der äusseren Schraube 58 gebildet wird, zum Eingriff kommt (Fig. 2). Es besitzt infolgedessen der vordere Teil von jedem Bein einen nach aufwärts gerichteten Flansch, der so ausge-

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bildet ist-, daß er auf die äussere Schulter der Mutter auftrifft. Beim Montieren des Zusatzgerätes auf der Sprühpistole wird das Zusatzgerät auf die Vorderseite der Pistole aufgeschoben, zentriert, so daß die Beinelemente 82 und 84, 82' und 84' über die Mutter 58 passen und dann wird das Zusatzgerät nach rückwärts auf der Pistole bewegt, bis die Flanschen an den Beinelementen mit den äusseren Schultern der Schraube zum Eingriff kommen. Es wird dann eine Befestigungsplatte 86 mit Hilfe von Schrauben auf den rückwärtigen Seiten der Beine 82 und 84 befestigt, wodurch die Beine verspannt werden und es zum Eingriff zwischen der Befestigungsplatte und der rückwärtigen Oberfläche der 'Mutter 58 kommt. In ähnlicher Weise verspannen die Befestigungsplatten 86 und 86* und die Flanschen die Beine 82, 82* und 84, 84' und ergreifen dadurch die Mutter 58 und befestigen das Zusatzgerät an seinem Standort. Die Befestigungsplatten sind gebogen, so daß sie dicht auf den gebogenen äusseren Oberflächen der Mutter aufsitzen. Die genaue Gestalt der inneren Oberfläche und der genaue Standort der Träger hängt von der axialen Stellung des Zusatzgerätes im Hinblick auf die Düse ab. Das Zusatzgerät kann hinsichtlich der Entfernung zum Abgabepunkt in Längsrichtung in einer Vielzahl von Stellungen angeordnet sein. Dazu kann man verschiedene Träger und verschiedenartige Abstandshalter verwenden. Die hier gezeigten Abstandshalter sind entfernbar, doch kann das Sprühgerät auch permanent mit dem Zusatzgerät verbunden sein, kann durch Reibung mit ihm zum Eingriff kommen oder andere alternative Form der Befestigung besitzen.

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Das Zusatzgerät 64 soll bevorzugt einen größeren inneren Durchmesser als der äussere Durchmesser des Trommelteils der Sprühpistole haben, so daß die Umgebungsluft durch das Zusatzgerät von dem rückwärtigen Ende strömen kann für die Mischung mit der Luft und der Flüssigkeit, die aus den Abgabeöffnungen der Düseneinrichtung 16 austritt. Das Ansaugen der Luft durch das Zusatzgerät wird durch das Ausstossen der Sprühung herbeigeführt und diese Strömung führt zu einem Minimum an Turbulenz im Bereich der Sprühdüse und reduziert die Tendenz zur Bildung von Ablagerungen aus zerstäubtem und aufgeladenen Sprühteilchen auf der äusseren Oberfläche der Düseneinrichtung und in dem Trommelteil der Pistole. Es kann eine Serie von Blenden oder Fenstern 88 bis 93 um den Umfang des rückwärtigen Teils 66 des Zusatzgerätes angeordnet werden, um den Ansaugeffekt des Zusatzgerätes zu verstärken und die Turbulenz zu reduzieren.

Das elektrostatische Feld wird bei der Erfindung durch ein Paar Aufladeelektroden 96 und 98 erzeugt, die jeweils auf eine der inneren Oberflächen der Vorsprünge 76 und 78 des Zusatzgerätes montiert sind. Die Elektroden stehen im Abstand von der Düseneinrichtung und konzentrisch dazu und besitzen gebogene Oberflächen die gleiche Entfernungen von der Längsachse der Sprühdüse haben. Jede der Elektroden ist de facto ein Segment eines Zylinders mit einem geringfügig kleinen Durchmesser als der Zylinder, der das Zusatzgerät bildet. Die Elektroden sind im Abstand von der Sprühdüse in einer Entfernung angeordnet, die ausreichend ist, um ein gutes Strömen der angesaugten Luft zwischen der Elektrode und der Sprühdüse zu ermöglichen, doch sind sie auch nahe genug, um den gewünschten Spannungsgradienten zwischen der

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Oberfläche und der Elektrode und der geerdeten Zufuhr zur Sprühdüse 26 zu ergeben.

Die Elektroden können Metallfolien oder Überzüge auf den inneren Oberflächen des Gehäuses des Zusatzgerätes oder ähnliche Einrichtungen sein, bevorzugt enthalten sie aber metallische oder andere elektrisch leitende Schichten oder Überzüge, die an ein Substrat gebunden sind oder von diesem getragen werden. Das Substrat seinerseits steht über geeignete Abstandshalter und Tragevorrichtungen in Verbindung mit den Vorsprüngen 76 und 78«¹ So kann die Elektrode 96 aus einem Substrat 100 bestehen, das eine Metallfolie 102 trägt. Die Kanten der Folie können mit etwas Epoxyharz bedeckt sein, um scharfe Kanten auszuschließen und Korona-Entladungen zu vermeiden. Wie am besten aus den Figuren 4 und 5 zu erkennen ist, hat die Elektrode 96 eine im allgemeinen kongruente Ausbildung mit der Gestalt des Vorsprungs 76 und besitzt eine ausreichende Größen, daß der Vorsprung innerhalb des Radialschattens der Elektrode fällt, d.h., daß eine Radiuslinie von der Achse der Flüssigkeitsdüse, die durch die Kante der Elektrode verläuft, nicht auf den Vorsprung fällt. Die Elektrode ist auf dem Vorsprung mit Hilfe eines Paars von Abstandshaltern 104 und 106 befestigt.

Die dielektrischen Abstandshalter 104 und 106 und 104', 106* sind so ausgebildet, daß sie eine glatte Luftströmung in dem Raum zwischen den Elektroden und den äusseren Vorsprüngen 76 und 78 ermöglichen. Ausserdem sind sie so ange-

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ordnet, daß die Entwicklung von elektrischen Nebenschlüssen vermieden wird.

Zur Erzeugung des erforderlichen elektrostatischen Feldes für die von der Sprühpistole abgegebene zerstäubte Flüssigkeit ist eine Quelle von Gleichstrom von hoher Spannung vorgesehen, die diagrammatisch bei 108 in Fig. 6 angegeben ist. Es ist gleichgültig, welcher Pol die Erdelektrode bildet. Die Spannungsquelle ist über ein Hauptkraftkabel 110, das im Falle eines auf eine übliche Sprühpistole montierten Zusatzgerätes entlang des Äusseren der Trommel der Pistole zu einem Verbindungsblock 112 führt, mit dem Inneren des Zusatzgerätes 64 verbunden. Der Block 112 stellt eine Verbindung zwischen dem Kabel 110 und einem Paar von Sekundärkabeln 114 und 116 her, die zu den elektrisch leitenden Materialien auf den inneren Oberflächen der Elektroden 96 bzw. 98 führen. Bei einem bevorzugten Gerät wird eine hohe positive oder negative Spannung zu den beiden entgegengesetzten Elektroden 96 und 98 angelegt und diese Spannung erzeugt ein elektrostatisches Feld zwischen den Elektroden und der elektrisch geerdeten Flussigkeitssprühung, die von der Sprühpistole abgegeben wird. Dieses Feld definiert eine Aufladungszone zwischen dem Zusatzgerät, das dazu dient eine entgegengesetzte Ladung auf zerstäubten Flüssigkeiten, die durch diese Zone hindurchgehen zu erzeugen. Die Spannung an der elektrischen Quelle beträgt bevorzugt weniger als 20 Kilovolt. Optimale Resultate werden erhalten, wenn der mittlere Spannungsgradient innerhalb der Zone zwischen den Ladungselektroden zwischen etwa 2 und etwa 8 Kilovolt/cm

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(5-20 kilovolts per inch), bevorzugt zwischen etwa 4 und etwa 5, Kilovolt/cm liegt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die elektrische Spannung an die Flüssigkeitszufuhr angelegt werden, wobei die Elektroden 96 und 98 geerdet sind, wodurch die Richtung des elektrostatischen Feldes in dem Zusatzgerät 64 umgekehrt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Elektroden 96 und 98 bei einer hohen positiven oder negativen Spannung gehalten werden, kann die Sicherheit dadurch erhöht werden, daß ein die Stromstärke limitierender Widerstand innerhalb der Kraftquelle angeordnet wird, wodurch sowohl die Kraftzufuhr als auch der Benutzer des Geräts geschützt wird. Solche Widerstände sind bekannt und sie dienen dazu, die Strommenge die in ein System einfließt im Falle der Funkenbildung zu begrenzen, wobei diese Funkenbildung auf ein Zusammenbrechen der Isolierung, auf eine Ansammlung von geladenem kleinteiligem Material, auf eine Berührung der Elektroden mit einem geerdeten Gegenstand und dergleichen zurückzuführen sein kann. Ein noch höherer Sicherheitsgrad wird aber bei der Erfindung durch das Anbringen von Erdungselektroden bzw. -schildern 118 und 120 erreicht. Derartige Schilde sind auf der äusseren Oberfläche des Zusatzgerätes angeordnet und haben bevorzugt die Form eines leitenden Films oder einer leitenden Folie, die auf die äussere Oberfläche der Vorsprünge des Zusatzgerätes angebracht sind. Der Schild 118 befindet sich auf der äusseren Oberfläche des Vorsprunges 78 und das Schild 120 auf der äusseren Oberfläche des Vor-

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Sprunges 76. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, entsprechen die Schilde im allgemeinen der Gestalt der Vorsprünge, nähern sich deren Kanten und erstrecken sich über etwa eine Hälfte bis zwei Dritteln der Länge des Zusatzgerätes. Die äusseren Elektroden liegen deshalb innerhalb des radialen Schattens der Aufladungselektroden 96 und 98 und reduzieren dadurch die Tendenz der geladenen Teilchen sich entlang der Kanten der Vorsprünge und der Schildelektroden anzusammeln.

Die Schildelektroden sind in flachen Vertiefungen auf den äusseren Oberflächen der Vorsprünge 76, 78 angeordnet, so daß sie in gleicher Ebene oder geringfügig tiefer als die Oberfläche des Vorsprungs liegen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von scharfen Ecken, die Korona-Entladungen ergeben könnten, herabgesetzt wird. Um diese Möglichkeit noch weiter zu reduzieren sind die Kanten an der Peripherie der Schildelektroden durch ein Epoxyharz bedeckt, das als Eckverstärkung zwischen der Elektrode und der Oberfläche des VorSprungs dient, wie dies in allgemeiner Weise in den Figuren 2, 6 und 8 gezeigt wird»

Die Schilde 118 und 120 sind mit einem elektrischen Bezugspunkt, der bevorzugt geerdet ist, verbunden, wie dies in Fig. 7 erläutert ist. Für diese Verbindunge dienen die Leitungen 122 und 124, die mit einer metallischen Verbindungsplatte 126 verbunden sein können, die auf der äusseren Oberfläche des Zusatzgerätes befestigt oder darin eingebettet ist. Die Verbindungsplatte 126 kann z.B. aus einer Messingfolie sein, die mit dem Zusatzgerät durch Nieten

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oder andere geeignete Einrichtungen so verbunden ist, daß ein guter elektrischer Kontakt mit den Leitungen 122 und 124 besteht, die mit dem dielektrischen Material des Zut satzgerätes verbunden oder in es eingebettet sein können. Die Erdungsleitung 128 ist an die Verbindungsplatte 126 befestigt und ist so ausgestaltet, daß sie einen Kontakt mit einem geeigneten elektrischen Erdungspunkt 130 herstellt. Die Erdungsplatte 54 (Fig. 2) die in Kontakt mit der Flüssigkeitszufuhr entweder innerhalb oder ausserhalb der Sprühpistole kommt und auch andere Erdungspunkte der Sprühpistole sind ebenfalls mit dem elektrischen Erdungspunkt 130 verbunden, so daß die Schildelektroden 118 und 120 auf dem Erdpotential gemeinsam mit der Flüssigkeitszufuhr gehalten werden.

Wie in Fig. 8 dargestellt,wird durch die Gegenwart der geerdeten Schildelektroden auf den äusseren Oberflächen des Zusatzgerätes ein elektrisches Feld 132 um die vorderen und Seiten-Kanten von jedem der Vorsprünge erzeugt, das sich zwischen den Aufladungs- und den Schildelektroden, die an entgegengesetzten Oberflächen von jedem Vorsprung angeordnet sind, erstreckt. Das elektrische Feld 132 erzeugt eine rücktreibende Kraft F auf die geladenen Teilchen, die von der Sprühpistole emmitiert werden, wodurch diese Teilchen daran gehindert werden die Oberfläche des Zusatzgerätes zu erreichen. Wenn infolgedessen ein positives Potential an die Aufladeelektrode 96 angelegt wird, wie dies in Fig. 8 erläutert wird, werden negative Ladungen des kleinteiligen Materials innerhalb der Aufladungszone

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2 6 Ο U R 3 B

- Qär -

induziert. Die negativ geladenen Teilchen, die aus der Aufladungszone innerhalb des Zusatzgerätes austreten, sind normalerweise durch die Luftströmung, die aus der Sprühdüse austritt gegen das Werkstück gerichtet, wobei auch ein anziehendes Potential des Werkstücks oder beides für diese Ausrichtung verantwortlich sein kann. Häufig jedoch wandern negative Teilchen um die vordere Kante des Zusatzgerätes und neigen dazu, von dieser Kante und dem rückwärtigen Teil der Pistole und des Zusatzgerätes angezogen zu werden. Wenn sich eine positive Ladung auf der Sprühpistole und den Oberflächen des Zusatzgerätes ausgebildet hat, laden sich diese negativ geladenen Teilchen dort ab. Wenn jedoch durch die äusseren geerdeten Schildelektroden das in Fig. 8 gezeigte elektrische Feld erzeugt wird, ist dieses Feld so ausgerichtet, daß es die negativ geladenen Teilchen zurück zu dem Hauptstrom der Sprühung führt, wogegen irgendwelche positiv geladene Teilchen durch eine Kraft, die der Kraft F von Fig. 8 entgegengesetzt ist, von der Oberfläche des Zusatzgerätes ebenfalls weggelenkt werden, aber in einer entgegengesetzten Richtung.

Die Schildelektroden 118 und 120 können kontinuierliche Schichten aus einem leitfähigen Material sein, es werden jedoch bessere Ergebnisse erhalten, wenn die Elektroden 118 und 120 entsprechende ausgeschnittene Teile 134 bzw. 136 haben. Die Schildelektroden haben im allgemeinen eine ringförmige Gestalt, wie dies in den Zeichnungen erläutert ist, wobei sie einen verdickten Bereich des dielektrischen Materials, das zur Herstellung des Zusatzgerätes verwendet

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26O4S36 - 2» -

wurde, in dem zentralen Teil von jeder Elektrode haben. Da das dielektrische Material des Zusatzgerätes allmählich eine positive Ladung im Vergleich zu dem Erdpotential der Elektroden 118 und 120 annimmt, wird die zentrale Öffnung der Elektroden positiv und bildet ein zusätzliches elektrostatisches Feld 138 zwischen dem dielektrischen Material und der Elektrode aus. Dieses Feld führt zu einer weiteren Ablenkung von irgendwelchen geladenen Teilchen und hindert derartige Teilchen daran sich auf der äusseren Oberfläche des Zusatzgerätes anzusammeln. Der gleiche allgemeine Effekt tritt ein, wenn die Polung des Systems umgekehrt wird.

Auch die Erdung der äusseren Oberflächen der Vorsprünge des Zusatzgerätes verbessert die Sicherheit. Das Gerät mit der Oberfläche auf Erdpotential kann von dem Arbeiter oder einem auf Erdpotential befindlichen Gegenstand ohne Gefahr eines Schlages oder einer Funkenbildung berührt werden. Es gibt praktisch keine Ansammlung von geladenen Teilchen auf dem Zusatzgerät und infolgedessen ist das Problem einer zufälligen Funkenbildung oder eines elektrischen Schlages nicht vorhanden. Die genauen Dimensionen der äusseren Schildelektronen sind nicht kritisch und auch der genaue Abstand zwischen den verschiedenen Elektroden ist nicht erfindungswesentlieh. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Elektroden ausreichend voneinander entfernt sind, um ein Durchschlagen durch oder um das dielektrische Material herum zu vermeiden. Ausserdem sollten alle Kanten abgerundet sein, um dieses Problem zu reduzieren.

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26Ü4R36

Die axiale Stellung des induktiven Aufladungsgerätes relativ zu der Sprühdüse ist nicht erfindungswesentlich. Das Zusatzgerät ist ausserhalb der Austrittsöffnungen der Düse angeordnet und hat bevorzugt eine solche Stellung, daß mindestens ein Teil von jeder der Aufladungselektroden sich nach vorne über die sich radial erstreckende Ebene, die durch die Austrittsöffnungen für die Luft und die Flüssigkeit definiert ist, erstreckt.

Weder die Größe der Aufladungselektroden noch die radiale Entfernung zwischen den Elektroden und den Austrittsöffnungen für die Luft und die Flüssigkeit ist erfindungs we sent lieh.

Auch der zum Betreiben der Sprühpistole verwendete Luftdruck ist nicht kritisch und kann in Abhängigkeit von dem gewünschten Zerstäubungsgrad und der Teilchengröße schwanken. Das Zusatzgerät kann sogar auch mit sogenannten "luftlosen" Sprühvorrichtungen arbeiten, die allein mit dem Flüssigkeitsdruck und ohne Luftzufuhr betrieben werden. Es wird jedoch bei jeder gegebenen Fließgeschwindigkeit und jeder gegebenen Konfiguration der Aufladungselektrode der gesamte Teilchenstrom zu dem zu überziehenden Werkstück im allgemeinen mit zunehmendem fluiden Druck zunehmen. Ein Luftdruck, gemessen beim Eintritt in die Sprühvorrichtung zwischen 1,40 und 4,90

kg/cm wird im allgemeinen bei mit Luft betriebenen Sprühpistolen verwendet. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms schwankt mit dem Zerstäubungsgrad und der gewünschten Teilchengröße und liegt im allgemeinen zwischen etwa 100 bis 500 ml/min.

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26CHG36

Die Sprühvorrichtungen gemäss dieser Erfindung sind mit bekannten elektrostatischen Sprühvorrichtungen verglichen worden, wobei sich ergab, daß sie mit niedrigerer Spannung und größerer Sicherheit betrieben werden können. In den folgenden Beispielen sind alle Angaben über Teile und Prozentsätze Gewichtsteile, falls nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Beispiele

Ein Zusatzgerät zur Induktionsaufladung gemäss der Erfindung wurde auf einer handelsüblichen automatischen Sprühpistole montiert. Bei der handelsüblichen Sprühpistole handelt es sich um das "Binks Model 610 Automatic spray gun" mit einer "Binks N63PB" Belüftungskappe, dahingehend modifiziert, daß sie auf die genannte Sprühpistole passte, einer "Binks D63B" Flüssigkeitsdüse und einer'Binks 463A fluid needle", die bei vollem Fächer (full fan) betrieben wurde. Die Sprühpistole wurde mit einer Quelle einer Überzugsmasse verbunden und die Pistole, der Behälter für die Überzugsmasse und die äusseren Schirmelektroden des Zusatzgerätes wurden elektrisch geerdet. Die Quelle für die Hochspannungsenergie war über einen 100 megohm Widerstand mit den Aufladungselek-r troden verbunden.

Das Zusatzgerät hatte die Form eines Rohrs und bestand aus einem Glastuch, das in ein Epoxyharz eingebettet war. Das Rohr hatte-eine Länge von 7,6 cm und einen Durchmesser von 7,6 cm

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2 6 Ü 4 B 3

bei einer Wandstärke von 3,2 mm. Die Aufladungselektroden bestanden aus einer 0,38 mm dicken Aluminiumfolie, die mit Hilfe eines Epoxyharzes auf den inneren Oberflächen von zwei entgegengesetzten Elektrodenplatten befestigt waren, die aus einem 3,8 cm langen Epoxyharzrohr mit einem Durchmesser von 6,3 cm und einer Wandstärke von 3,2 mm geschnitten waren. Die Elektrodenplatten waren auf der Innenseite des Zusatzgerätes mit Hilfe von Abstandshaltern aus Polyamid montiert, wobei diese Abstandshalter ausreichend groß waren, um einen diametralen Abstand von 6,3 cm zwischen den Elektrodenoberflächen aufrechtzuerhalten. Die vorderen Kanten der Elektrodenplatten waren gegenüber den vorderen Kanten des Rohrs des Zusatzgerätes um 1,6 mm zurückversetzt. Um die Vorsprünge zu bilden, an denen die Elektroden montiert waren, war das Rohr des Zusatzgeräts bis zu einer Tiefe von 4,92 cm (1-15/16 inches) ausgeschnitten, wobei der Winkel derartig war, daß Vorsprünge entstanden, die eine minimale Weite an ihren vorderen Enden von weniger als etwa 3,8 cm hatten. Die äusseren Schildelektroden bestanden aus einer Aluminiumfolie von einer Dicke von 0,38 mm, die durch ein Epoxyharz mit den äusseren Oberflächen der Vorsprünge des Zusatzgerätes verbunden war. Alle Kanten waren abgerundet und entlang der Kanten der Metallfolien war eine Epoxybördelung aufgetragen.

Das Zusatzgerät war auf der Belüftungskappe der Sprühpistole so befestigt, daß geringfügig mehr als eine Hälfte der Länge des Zusatzgerätes sich nach vorne über die Ebene der Austrittsöffnungen der Düse erstreckte.

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2 6 U L η Ί b

- 23

In einem ersten Beispiel wurde die Sprühpistole mit folgender Überzugsformulierung unter den folgenden Bedingungen betrieben:

Üb er zug sma s s e

Prozent nicht flüchtige Feststoffe

Feststoffe: 11 Teile Titandioxid

89 Teile eines durch ein Amin löslich gemachten Acrylmischpolymerisats mit einer Säurezahl von 13,4

Lösungsmittel: 81 Teile Wasser

17 Teile Diäthylenglycolmonoäthylather 2 Teile Dimethylaminoäthanol

Viskosität: 23,0 Sek., Nr. 4 Ford-Becher Fließgeschwindigkeit: 200 g/min.

Sprühpistole

2 Luftdruck (in der Pistole) 4,2 kg/cm

Eingangsspannung (Gleichstrom) 14 KV, positiv Eingangsstrom weniger als 0,5/i A

Werkstückstrom 7,0/u A

Ö09837/QRB7

26(Uh36 30

In einem zweiten Beispiel wurde die Sprühpistole mit folgender Überzugsforraulierung unter folgenden Bedingungen betrieben:

Überzugsmas s e

Prozent nicht flüchtige Feststoffe 48

Feststoffe: 28 Teile Titandioxid

54 Teile eines durch ein Amin löslich gemachten Acrylsäuremischpolymerisats mit einer Säurezahl von 13

11 Teile eines Saccharose-Po lyätherpolyols

7 Teile eines Melaminformaldehydharzes

Lösungsmittel: 74 Teile Wasser

14 Teile Äthylenglycolmonomethyläther

3 Teile Butylalkohol

6 Teile tert.-Butylalkohol

Viskosität: 25,5 Sek., Nr. 4 Ford-Becher Fließgeschwindigkeit: 200 g/Min.

Sprühpistole

Luftdruck (in der Pistole) 4,2 kg/cm

Eingangsspannung (Gleichstrom) 14 KV, positiv

Eingangsstrom 1,0 /u A

Werkstückstrom 6,5 p. A

ÜQ9837/0R5 7

-vf-34

In beiden Beispielen wurde die Anstrichmasse auf ein flaches Werkstück gesprüht, daß die Dimensionen 122 χ 43 cm hatte, von der Sprühdüse 30 cm entfernt und geerdet war. In beiden Fällen wurde ein gleichförmiger Anstrichfilm auf dem Werkstück erhalten, ohne daß eine Korona-Entladung beobachtet wurde und ohne daß sich versprühte Teilchen auf der Düse der Sprühpistole oder dem Zusatzgerät ansammelten. Das Gerät nach der Erfindung ist hier in Form eines Zusatzgerätes, das sich mit üblichen Sprühpistolen verbinden lässt, erläutert. Es ist jedoch eine Vielzahl von Montierkonfigurationen möglich, um das Zusatzgerät mit den verschiedenartigsten Sprühvorrichtungen zu verbinden. So kann es z.B. semipermanent oder permanent mit einer Sprühdüse verbunden sein oder es kann als unitärer Teil einer Sprühpistole mit entsprechenden Änderungen im Gehäuse des Zusatzgerätes und in der Elektrodenkonfiguration hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

/ 1. ,Vorrichtung zur dielektrischen Aufladung, gekennzei chnet durch

ein erstes im wesentlichen zylindrisches dielektrisches Rohr (66),

dielektrische Abstandshalter (104, 106), angebracht auf der inneren Oberfläche des Rohres, Mittel zur induktiven Aufladung (96. 98), angebracht an den Abstandshaltern und innerhalb des Rohres, und Schildeinrichtungen (118, 120), angebracht an der äusseren Oberfläche des Rohres.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Einrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Potentials an die Mittel zur induktiven Aufladung enthält und Einrichtungen zum Anlegen eines Erdpotentials an die Schildeinrichtungen enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schildeinrichtungen Schildelektroden sind, die eine elektrisch leitende Schicht auf der äusseren Oberfläche des Rohres besitzen.
4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Rohr so geformt ist.., daß es hervorragende Vorsprünge besitzt, an deren

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2 6 (U 'η 1 S

inneren Oberflächen die Elektroden zur induktiven Aufladung und an deren äusseren Oberflächen die Schildelektroden befestigt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Montiereinrichtungen enthält, die an der inneren Oberfläche des Rohres befestigt sind, um sie an einer Sprühpistole , die eine Austrittsdüse besitzt, zu befestigen, wobei die Elektroden zur induktiven Aufladung ausserhalb der Abgabedüse angeordnet sind.
6. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen mit einer Sprühdüse mit Flüssigkeitsaustrittsöffnungen, Mitteln zur induktiven Aufladung, die Elektroden ausserhalb der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen einschließen, die eine Aufladungszone schaffen, durch die die von der Düse abgegebene Flüssigkeit strömt und Mitteln zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrodenmittel, gekennzeichnet durch

Schildeinrichtungen (118, 120) für die Mittel zur induktiven Aufladung (96, 98) und durch Einrifcümgen (112, 124, 126, 128, 130) zum Anlegen einer Vergleichsspannung an die Schildeinrichtungen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur induktiven Aufladung und die Schildeinrichtungen Schildelektroden einschließen,

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26(Hb3G - ar-

die ausserhalb der Aufladungselektroden angeordnet sind.
8. Elektrostatische Aufladungsvorrichtung für Sprühpistolen gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite elektrisch leitende •Induktionselektrode (96, 98), die so angeordnet sind, daß sie eine Aufladungszone definieren,

eine erste und eine zweite Schildelektrode (118, 120), die jeweils ausserhalb der ersten bzw. der zweiten Induktionselektrode angeordnet sind,

Einrichtungen (16) um versprühte Teilchen in die Aufladungszone abzugeben und Mittel um eine erste Potentialdifferenz zwischen den Induktionselektroden und den versprühten Teilchen zu schaffen und eine zweite Potentialdifferenz zwischen den Induktionselektroden und den entsprechenden Schildelektroden zu schaffen, wodurch versprühte Teilchen von den Schildelektroden abgestossen werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schildelektroden eine Öffnung hat und daß die Vorrichtung ausserdera Mittel zur Schaffung einer dritten Potentialdifferenz zwischen jeder der Schildelektroden und ihrer Öffnung hat, um die geladenen Teilchen von den Schildelektroden abzustoßen.
10. Elektrostatisches Induktionsauf ladungs vorrichtung g ekennzeichnet durch ein Trägergehäuse (66),

eine erste und eine zweite im Abstand angeordnete Elektrode zur induktiven Aufladung (96, 98), die an diesem Gehäuse

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befestigt sind und eine Auflagezone definieren, und Mittel zum Anlegen eines relativ hohen Potentials an beide Elektroden, wobei dieses Potential ausreichend ist, um eine Induktionsaufladung an Teilchen, die diese Zone durchwandern herbeizuführen, wobei aber das Potential nicht ausreichend ist, um eine Korona-Entladung herbeizuführen.

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