DE2748840A1 - DEVICE AND METHOD FOR ELECTROSTATICALLY SPRAYING ON POWDER, ESPECIALLY ENAMEL - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR ELECTROSTATICALLY SPRAYING ON POWDER, ESPECIALLY ENAMELInfo
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Description
FERRO B.V.
Rotterdam - MF-02FERRO BV
Rotterdam - MF-02
Vorrichtung und Verfahren zum elektrostatischen Aufsprühen von Pulver, insbesondere von EmailleDevice and method for the electrostatic spraying of powder, in particular of enamel
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufsprühen von Pulver mit einer Kabine mit einem Vorratsbehälter, in dem Pulver mit Luft dispergiert ist, einem Zuführungsrohr für Pulver, einer Spritzpistole, in der das Pulver elektrostatische aufgeladen und auf das Werkstück gesprüht wird, eine Abzugsanlage, eine Einrichtung mit einem Gebläse und einer Filtereinrichtung zum Rückführen des Pulvers.The invention relates to a device for spraying powder with a cabin with a storage container in which powder is dispersed with air, a feed tube for powder, a spray gun, in which the powder is electrostatically charged and is sprayed onto the workpiece, an extraction system, a device with a fan and a filter device for recycling the powder.
Das elektrostatische Aufsprühen von Pulver aus organischen pulverförmigen Stoffen ist eine Verfahrensweise, die in den letzten 10 Jahren allgemein angevjendet worden ist. Vorrichtungen zum Durchführen dieses Verfahrens sind in der US-PS 3 918 641, der FR-PS 1 337 069 und der NL-PS 82 716 beschrieben. The electrostatic spraying of powder from organic powdery substances is a procedure that is used in the has been in general use for the past 10 years. Devices US Pat. No. 3,918,641, FR-PS 1,337,069 and NL-PS 82,716 describe how to carry out this process.
Die Verfahrensweise bei den zuvor genannten Patentschriften zielt darauf ab, das Pulver automatisch zu dem Vorratsraum zurückzuführen, das sich auf dem zu überziehenden Werkstück nicht abgelagert hat, um dieses wieder zu verwenden und um Unkosten einzusparen.The procedure in the aforementioned patents aims to automatically deliver the powder to the storage space attributed to the workpiece to be coated has not deposited in order to use it again and to save costs.
Ein weiterer Vorteil ist hierbei darin zu sehen, daß einer Luftverschmutzung wirksam entgegengewirkt wird.Another advantage here is to be seen in the fact that there is air pollution is effectively counteracted.
Eine Vorrichtung zur Durchführung der an sich bekannten Verfahren v/eist einen Trichter, in dem Pulver in Luft dispergiert v/ird, ein Zuführungsrohr für das Pulver, eine Spritzpistole, in der das Pulver elektrostatisch aufgeladen und auf das Werkstück aufgesprüht wird, eine Kabine, in der die Spritzpistole und das Werkstück untergebracht sind, eine Entsorgungseinrichtung an der Bodenseite der Kabine, eine Transporte inr i'chtung zum Zurückführen des Pulver-Luftgemisches zu der Rückgewinnungseinrich-A device for carrying out the method known per se is a funnel in which powder is dispersed in air v / ird, a feed tube for the powder, a spray gun, in which the powder is electrostatically charged and applied to the workpiece is sprayed on, a booth in which the spray gun and the workpiece are housed, a disposal facility on the Bottom side of the cabin, a transport device for returning of the powder-air mixture to the recovery device
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tung, eine Regenerierungseinrichtung mit einem Zyklon und einer Filtereinrichtung, die das Pulver von der Luft separiert, und eine Transporteinrichtung auf, um das regenerierte Pulver zu dem Einfülltrichter wieder zurückzuführen.device, a regeneration device with a cyclone and a filter device that separates the powder from the air, and a transport device to return the regenerated powder to the hopper.
Das elektrische Aufsprühen von Emaillesuspensionen wird ebenfalls schon längere Zeit angewandt.'Nach diesem Verfahren wird Emaille zusammen mit Ton, Wasser, einem Salz zum Bilden eines Niederschlages (Flußmittel) und anorganischen Pigmenten gemahlen, und die erhaltene Suspension wird auf das Werkstück aufgesprüht bzw. aufgespritzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch darin zu sehen, da0 sich das auf das Werkstück nicht auftreffende Material am Boden der Spritzkabine und in der Filtriereinrichtung für die Luft ablagert. Dieses Material muß am Ende eines Arbeitstages oder beim Wechsel der Farbe von Hand aufgesammelt werden. Es wird wiederum zusammen mit Ton, Wasser und den Salzen zur Bildung eines Niederschlages gemahlen und nach dem Sieben bei der Ausführung eines neuen Mahlvorganges zugegeben. Eine automatische Rückgewinnung ist bei dieser Verfahrensweise unmöglich.The electrical spraying of enamel suspensions has also been used for a long time Enamel ground together with clay, water, a salt to form a precipitate (flux) and inorganic pigments, and the suspension obtained is sprayed onto the workpiece. One disadvantage of this method is However, it can be seen in the fact that the material that does not hit the workpiece is on the floor of the spray booth and in the filtering device for the air deposits. This material must be used at the end of the working day or when changing the color by hand be picked up. It is in turn ground together with clay, water and the salts to form a precipitate added after sieving when carrying out a new grinding process. An automatic recovery is with this procedure not possible.
Ein dem zuvor genannten Verfahren analoges Verfahren für organische Pulver bringt beträchtliche Einsparungen und Vorteile bei anorganischen Pulvern. Ein elektrostatisches Aufsprühen von trockenen, als Grundierung dienenden Emaillepulvern erscheint jedoch unmöglich. Ein Grund hierfür liegt in dem ziemlich nie- . drigen elektrischen Widerstand im Vergleich zu organischen Pulvern (organisches Pulver 1 χ 10 Ohm/cm, Emaillepulver 1 χ 1CK Ohm/cm). Hierdurch kann die Aufladung der Pulverpartikel nicht aufrechterhalten werden, was dazu führt, daß die Haftung des Pulvers nicht ausreichend ist.A method analogous to the method mentioned above for organic Powder brings significant savings and benefits over inorganic powders. An electrostatic spray of dry enamel powder used as a primer seems impossible. One reason for this lies in the fairly never-. Drigen electrical resistance compared to organic powders (organic powder 1 χ 10 ohm / cm, enamel powder 1 χ 1CK ohm / cm). As a result, the charging of the powder particles cannot be maintained, which leads to the Adhesion of the powder is insufficient.
Nur wenn man die Emaillepartikel mit einem organischen Überzug versieht (NL-PS 75 05 337) ist es möglich, den elektrischen Widerstand zu erhöhen, so daß das Haftungsvermögen des Emaille-Only if the enamel particles are provided with an organic coating (NL-PS 75 05 337) is it possible to use the electrical To increase resistance, so that the adhesion of the enamel
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pulvers auch innerhalb des Einbrennofens für das Emaille erhalten bleibt. Zur Durchführung dieses Verfahrens wurde eine Vorrichtung verwendet, die an sich für das Aufsprühen von organischen Pulvern bekannt ist. Nur an Stellen, an denen hohe Luftgeschwindigkeiten, wie z.B. in Venturirohren der Pulverpumpe und in der Spritzpistole auftreten, wurden die gewöhnlich weichen Materialien, wie z.B. Polytetrafluorethylen, durch abriebfestere Materialien, wie z.B. Werkzeugstahl oder keramische Materialien, ersetzt. Dies war deshalb erforderlich, da die beträchtlich hohe Härte der Emaillepartikel (Härtegrad 6 nach der Mohs1 Härteskala) im Verhältnis zu den organischen Pulverpartikeln (Härtegrad 3 nach der Mohs1 Skala) zu einem zu großen Verschleiß oder Abtrag führte. Die Vorrichtung zum Aufsprühen von Pulvern aus anorganischen Stoffen brachte bei der tatsächlichen Durchführung beträchtliche Nachteile mit sich.powder is also retained inside the enamel baking oven. To carry out this process, a device was used which is known per se for the spraying of organic powders. Only in places where high air velocities occur, such as in the venturi tubes of the powder pump and in the spray gun, have the usually soft materials, such as polytetrafluoroethylene, been replaced by more abrasion-resistant materials, such as tool steel or ceramic materials. This was necessary because the considerably high hardness of the enamel particles (hardness 6 according to the Mohs 1 hardness scale) in relation to the organic powder particles (hardness 3 according to the Mohs 1 scale) led to excessive wear or erosion. The device for spraying powders of inorganic substances has had considerable disadvantages when it is actually carried out.
Aufgrund der zuvor genannten beträchtlichen Härte der Partikel des Emaillepulvers trat ein unzumutbarer Verschleiß in den Regenerierungseinrichtungen, insbesondere bei dem Entsorgungssystem der Transporteinrichtung und dem Zyklon auf. Insbesondere wurde das Pulver durch die abgetragenen Metallpartikel verunreinigt, so daß man eine beträchtliche unerwünschte Farbänderung der Emaillefläche erhielt, wenn das Werkstück durch den Einbrennofen durchgelaufen ist.Due to the aforementioned considerable hardness of the particles of the enamel powder, there was unreasonable wear and tear in the regeneration equipment, especially in the disposal system of the transport device and the cyclone. In particular the powder was contaminated by the removed metal particles, so that there is a considerable undesirable color change the enamel surface received when the workpiece has passed through the baking oven.
Ein weiterer Nachteil des Abtrags der Emaillepartikel an den Wandungen der Regenerierungseinrichtung ist darin zu sehen, daß der organische Überzug, der eine Dicke von nur 0,001 μ besitzt, beschädigt wird, wodurch sein elektrischer Widerstand und folglich auch das Haftvermögen des Pulvers beträchtlich vermindert werden.Another disadvantage of the erosion of the enamel particles on the walls of the regeneration device can be seen in the fact that the organic coating, which has a thickness of only 0.001μ, is damaged, thereby reducing its electrical resistance and consequently the adhesiveness of the powder can also be reduced considerably.
Auch kann Emaille naß aufgetragen werden, wobei das Emaille zusammen mit anorganischen Pigmenten gemahlen wird. Diese Vorgehensweise ist jedoch auf die zuvor genannten EinrichtungenEnamel can also be applied wet, the enamel being ground together with inorganic pigments. This approach however, is based on the aforementioned facilities
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nicht übertragbar.not transferable.
Wenn das Emaille und das anorganische Pigment trocken gemahlen und dann in eine Vorrichtung eingespritzt werden, die zum Aufsprühen von organischen Pulvern bestimmt ist, ergibt sich, daß ein Teil des anorganischen Pigmentes bei dem rezirkulierten Pulver verschwindet, und daß der verbleibende Teil des Pigmentes nicht länger homogen verteilt ist. Das Entweichen und die Entmischung lassen sich auf der Basis der Unterschiede bezüglich der Teilchengrößen und des spezifischen Gewichts von Emaille und der Pigmentpartikel erklären.When the enamel and inorganic pigment are dry-ground and then injected into a device designed for spraying is determined by organic powders, it turns out that a part of the inorganic pigment in the recirculated Powder disappears and the remaining part of the pigment is no longer homogeneously distributed. The escape and that Segregation can be based on the differences in particle sizes and specific gravity of Explain the enamel and the pigment particles.
Emaille: spezifisches Gewicht + 2,60 - Teilchengröße 9596Enamel: specific gravity + 2.60 - particle size 9596
zwischen 5 - 70 μbetween 5 - 70 μ
Pigment: in Abhängigkeit von der Art des Pigmentes beträgt das spezifische Gewicht 4,0 bis 7,0 und die Teilchengröße 100% < 5μ.Pigment: depending on the type of pigment, the specific gravity is 4.0 to 7.0 and the particle size 100% <5μ.
Die Sammelwirkung der Zyklone für übliche Rückgewinnungseinrichtungen bei organischen Pulvern mit einer Teilchengröße von 95% zwischen 20 - 4θμ reicht für die weniger groben anorganischen Pulver nicht aus.The collecting effect of the cyclones for common recovery devices for organic powders with a particle size of 95% between 20 - 4θμ is enough for the less coarse inorganic ones Powder not off.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Auftragen anorganischer Pulver zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile bei den Verfahren und Vorrichtungen zum Aufsprühen organischer Pulver überwunden sind.The invention aims to provide an apparatus and a method for the electrostatic application of inorganic powders create in which the aforementioned disadvantages in the methods and devices for spraying organic powders are overcome.
Vorzugsweise soll ein Verfahren und eine Vorrichtung derart ausgelegt werden, daß die Farbe schnell gewechselt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Verunreinigung besteht und ohne daß ein umfangreicher Reinigungsvorgang erforderlich ist.Preferably, a method and a device should be designed in such a way that the color can be changed quickly, without the risk of contamination and without the need for extensive cleaning.
Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Vorrichtung dadurch aus, daß die Rückführung des Pulvers vollständig innerhalb der Bau-According to the invention, a device is characterized in that the return of the powder completely within the construction
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einheit zum Aufsprühen des Pulvers erfolgt.unit for spraying the powder takes place.
Die Filtriereinrichtungen und der Vorratsbehälter sind vorzugsweise leicht austauschbar, da das Reinigen dieser Bauteile mehr Zeit in Anspruch nimmt als das Reinigen der restlichen Bauteile der Baueinheit. Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, daß die Anzahl der erforderlichen Baueinheiten reduziert werden kann.The filtration devices and the reservoir are preferred Easily replaceable as cleaning these components takes more time than cleaning the rest Components of the unit. The invention also offers the advantage that the number of structural units required is reduced can be.
Die Abluft wird durch die Filtereinrichtungen über Luftabschlüsse zurückgeblasen, so daß sich im wesentlichen ein nach innen gerichteter Strahl bildet. Ein Vorteil hiervon ist darin zu sehen, daß der Luftzustand in der Baueinheit, beispielsweise der Luftfeuchtigkeitsgehalt, konstant gehalten werden. Die relative Feuchtigkeit der Luft beeinflußt die Niederschlagsgeschwindigkeit und das Haftvermögen des Emaillepulvers auf dem Werkstück.The exhaust air is passed through the filter devices via air locks blown back so that essentially an inwardly directed jet is formed. One advantage of this is in that too see that the air condition in the structural unit, for example the humidity level, are kept constant. The relative Moisture in the air affects the rate of precipitation and the adhesion of the enamel powder to the Workpiece.
Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß eine Behandlungseinrichtung für die Luft im Hinblick auf die Umgebungsluft entfallen kann und nicht nötig ist.Another advantage of this device is that a treatment device for the air with respect to the ambient air can be omitted and is not necessary.
Wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform die Führung der Spritzpistolen in der Baueinheit selbst angeordnet ist, benötigt man nur schmale schlitzförmige öffnungen, um die Werkstücke durch die Baueinheit zu führen.If, in a preferred embodiment, the guide for the spray guns is arranged in the structural unit itself, this is required you only have narrow slot-shaped openings to guide the workpieces through the structural unit.
Eine derartige, in Modulbauweise ausgelegte Vorrichtung ist äußerst günstig für ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, daß die zu besprühenden Gegenstände längs den Spritzpistolen mit Hilfe einer Fördereinrichtung bewegt werden.Such a modular device is extremely favorable for a method that is characterized by that the objects to be sprayed are moved along the spray guns with the aid of a conveyor.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is based on the drawing of a preferred one Embodiment explained in more detail.
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Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf den InnenraumFig. 1 is a schematic plan view of the interior
einer Vorrichtung nach der Erfindung; und Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig.a device according to the invention; and Fig. 2 is a sectional view taken along line II-II in Fig.
Der Boden einer Spritzkabine 1 zum Auftragen des Pulvers umfaßt einen Vorratsraum 13» in dem das Pulver mit Luft dispergiert wird und von dem aus über ein Zuführungsrohr 7 für das Pulver und die Spritzpistole 2, in der das Pulver elektrostatisch aufgeladen wird, auf das Werkstück 3 aufgesprüht wird. Das Pulver, das sich auf dem Werkstück nicht niedergeschlagen hat, fällt größtenteils unter der Einwirkung seiner Schwerkraft in den Vorratsraum 13 zurück.The floor of a spray booth 1 for applying the powder comprises a storage space 13 'in which the powder is dispersed with air is and from which via a feed pipe 7 for the powder and the spray gun 2, in which the powder is electrostatically charged is sprayed onto the workpiece 3. The powder that did not deposit on the workpiece falls largely under the action of its gravity back into the storage space 13.
Um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß der Teil des Pulvers, der nicht direkt zurückfällt, die Baueinheit über die Eingangsund Ausgangsöffnungen 6 verlassen kann, wird ein geringfügiger Unterdruck in der Baueinheit mit Hilfe der Abluft durch die Gebläse 5 über das Filterelement 4 erzeugt. Das Pulver, das sich auf dem Filter angesammelt hat, wird periodisch in Gegenrichtung der Arbeitsrichtung der Filter mit Hilfe eines einen Druck erzeugenden Gebläses weggeblasen.In order to take into account the fact that the part of the powder that does not fall back directly, the assembly via the input and Exit openings 6 can leave a minor one Negative pressure is generated in the structural unit with the aid of the exhaust air by the fan 5 via the filter element 4. The powder that has accumulated on the filter, is periodically in the opposite direction of the working direction of the filter with the help of a Blowing away the pressure generating fan.
Die von den Gebläsen 5 angesaugte Luft wird teilweise in die Baueinheit über die Schlitze an den beiden Seiten an den Eingangs- und Ausgangsöffnungen 6 zurückgeblasen, wobei sich ein nach innen gerichteter Luftstrahl bildet, der eine Maßnahme dafür darstellt, daß keine Pulverpartikelchen, die in der Baueinheit selbst sich schwebend bewegen, über die Öffnungen entweichen können.The air sucked in by the fans 5 is partially drawn into the structural unit through the slots on the two sides of the inlet and exit openings 6 blown back, forming an inwardly directed jet of air, which is a measure represents that no powder particles, which move floating in the structural unit itself, escape through the openings can.
Die Führung 8, längs der die Spritzpistolen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung bewegt werden können, ist innerhalb der Baueinheit angeordnet, so daß man keine Öffnungen für die Spritzpistolen und die Zufuhrleitungen für das Pulver benötigt, die nur schwerlich dicht zu verschließen sind. Auch ist das Ent-The guide 8, along which the spray guns can be moved in the upward and downward direction, is within the structural unit arranged so that you do not need openings for the spray guns and the supply lines for the powder, the are difficult to close tightly. The development is also
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weichen des Pulvers längs der Führungsbahn verhindert.prevents the powder from softening along the guideway.
Die Luftmenge, die über die Filterelemente 4 abgegeben wird, ist hierbei im Vergleich zu an sich bekannten Vorrichtungen sehr gering, so daß man sowohl die Anzahl von Filtern als auch die Füllmenge pro Filter beträchtlich reduzieren kann.The amount of air that is released through the filter elements 4, is very small in comparison to devices known per se, so that both the number of filters and can considerably reduce the filling quantity per filter.
Bei organischen Pulvern muß die Luft in großem Umfang ständig bewegt werden, um die Gefahre einer Explosion zu reduzieren.In the case of organic powders, the air must be constantly moved to a large extent in order to reduce the risk of an explosion.
Aufgrund der geringen FUllmenge pro Filter, der wechselweisen periodischen Reinigung mit Hilfe eines Strahls aus Druckluft und der Rückführung der Luft über die Schlitze ist die Rückgewinnungsleistung auch bei sehr feinen Pulvern sehr hoch, wobei die feinen Pulver meist von den anorganischen Emaillepigmenten gebildet werden .Due to the low filling volume per filter, the alternate Periodic cleaning with the aid of a jet of compressed air and the return of the air via the slots is the recovery performance even with very fine powders very high, whereby the fine powders mostly from the inorganic enamel pigments are formed.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt Vorteile gegenüber der zuvor beschriebenen Vorrichtung zum organischen Aufsprühen von Pulvern.The device according to the invention achieves advantages over the device described above for the organic spraying of Powders.
Da das Emaille und die Pigmentpartikel nicht mehr in Berührung mit den metallischen Wandungen der Transport- und Rückgewinnungseinrichtungen bei hoher Geschwindigkeit kommen, ist der mechanische Verschleiß oder Abrieb der Rückgewinnungseinrichtung ausgeschlossen. Auch die qualitätsmäßige Verminderung des Emaillepulvers infolge von Verunreinigung und den Verlust des Haftvermögens des Pulvers sind bei dieser Vorrichtung vermieden. Because the enamel and the pigment particles are no longer in contact with the metallic walls of the transport and recovery equipment coming at high speed is the mechanical wear or abrasion of the recovery equipment locked out. Also the reduction in the quality of the enamel powder due to contamination and the loss of the Adhesion of the powder is avoided in this device.
Aufgrund des einfachen und preisgünstigen Aufbaus der Vorrichtung kann bei dem Wechsel der Farbe die modulförmige Baueinheit schnell durch einfaches Abkuppeln der Gebläse des Bewegungsmechanismus und der Druckluftleitungen abgenommen und ersetzt werden. Eine für eine andere Farbe bestimmte Baueinheit wirdDue to the simple and inexpensive construction of the device, when changing the color, the modular unit can be quickly removed and replaced by simply uncoupling the fan of the movement mechanism and the compressed air lines will. A unit intended for a different color will be
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dann eingefahren und angeschlossen, und anschließend kann die Produktion sofort wieder fortgesetzt werden, ohne daß man die Baueinheit und die Rückgewinnungseinrichtung zuvor zeitraubend reinigen muß.then retracted and connected, and then the Production can be resumed immediately without having to previously time-consuming the structural unit and the recovery device must clean.
Die vorgenannte modulförraige Ausbildungsform ist insbesondere zur Steigerung der Produktionseffektivität geeignet und die Anwendung zum Auftragen von zwei Überzügen mit einer Spritzanlage, indem man die modulförmigen Einheiten hintereinander anordnet.The aforementioned modular form of training is in particular suitable for increasing production efficiency and the application for applying two coatings with one spray system, by arranging the modular units one behind the other.
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