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Einrichtung zum elektrostatischen Pulver-Beschichten
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von Gegenständen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrostatischen
Pulver-Beschichten von Gegenständen, mit einem einen Strahl einer Suspension eines
Beschichtungspulvers in einem Trägergas führenden Spritzrohr, das an seinem Ende
mit wenigstens zwei, nach der Achse des Spritzrohres gerichteten Elektroden mit
freien Enden versehen ist, welche Elektroden je an verschieden hohen Hochspannungs-Potentialen
gleicher Polarität liegen, um einerseits ein quer zum Strahl verlaufendes Aufladungsfeld
und andererseits ein zu den Gegenständen hin verlaufendes Transportfeld zu erzeugen.
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Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der Schweizer Patentschrift
509.106 bekannt. Beim Betrieb dieser bekannten Einrichtung hat sich gezeigt, dass
die Aufladung der das Spritzrohr verlassenden Pulverpartikel oft ungleichmässig
ist. Dies kann dazu führen, dass ein nicht vernachlässigbarer Teil der Pulverpartikel
zu schwach aufgeladen wird, um entlang des Transportfeldes den ganzen Weg zum Gegenstand
zurückzulegen und dort haften zu bleiben. Ausserdem kann bei der bekannten Einrichtung
kaum vermieden werden, dass die Elektroden mit der Zeit mit Pulverstaub beschlagen
werden. Da in der Regel als Beschichtungspulver elektrisch praktisch nichtleitende
Materialien verwendet werden, kommt dieser Staubbelag auf den Elektroden einer isolierenden
Schicht gleich, die ihrerseits das Aufladungsfeld beeinträchtigt. Ferner ist auch
festgestellt worden, dass bei der bekannten Einrichtung die in den Pulverstrahl
hineinragenden Elektroden einem Verschleiss durch Abrieb unterworfen sind, so dass
sie gelegentlich abbrechen, was zumindest die Auswechslung des Spritzrohres erfordert.
Schliesslich darf nicht unerwähnt bleiben, dass bei einem Wechsel der Pulverqualität
und bei der dadurch notwendigen Reinigung der ganzen Einrichtung die Elektroden
der bekannten Einrichtung der Reinigung des Spritzrohres hindernd im Wege sind und
gelegentlich dabei auch abgebrochen werden.
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Es ist daher einer der Zwecke der Erfindung, eine Einrichtung der
genannten Art zu schaffen, bei der einerseits die Feldverteilung des Aufladungsfeldes
im Bereich des Pulverstrahles und damit auch die elektrostatische Aufladung der
einzelnen Pulverpartikel gleichmässiger ist. Auch soll
bei der vorgeschlagenen
Einrichtung ein Beschlagen der Elektroden mit Pulverstaub erheblich vermindert und
die Elektroden selbst vor Verschleiss durch Abrieb weitgehend geschützt werden.
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Dies wird bei der vorgeschlagenen Einrichtung gemäss der Erfindung
dadurch erreicht, dass die Elektroden in einem auf einen grösseren Innendurchmesser
abgesetzten Endbereich des Spritzrohres und mit ihren freien Enden ausserhalb einer
den kleineren Innendurchmesser des Spritzrohres fortsetzenden Zylinderfläche angeordnet
sind.
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Merkmale besonders bevorzugter Ausführungsformen sind in den nachstehenden,
abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Im folgenden seien anhand der Zeichnung rein beispielsweise zwei Ausführungsformen
der vorgeschlagenen Einrichtung näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen
Längsschnitt durch den auslassseitigen Bereich einer elektrostatischen Pulver-Spritzpistole
und Fig. 2 einen Schnitt durch den Mündungsbereich einer Ausführungsvariante.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung 10 erkennt man ein in
einem Pistolenkörper aus Kunststoff eingesetztes Zuführrohr 12 aus Kunststoff oder
Keramik, das an eine Ringscheibe 13 mit demselben Innendurchmesser stösst. An die
Ringscheibe 13 schliesst ein Spritzrohr 14 an, das ebenfalls
im
wesentlichen denselben Innendurchmesser wie das Zuführrohr 12 aufweist. Das Zuführrohr
12 ist von einer nicht dargestellten Zerstäubereinrichtung mit einer Suspension
eines Beschichtungspulvers in einem Trägergas - nachstehend Pulverstrahl genannt
- beschickt, welche Suspension in Richtung des Pfeiles P das Zuführrohr 12 und das
daran anschliessende Spritzrohr 14 durchströmt.
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Am Spritzrohr 14 ist ein Anschlussflansch 15 angeformt, der seinerseits
durch die Stirnfläche eines das Spritzrohr 14 koaxial umgebenden Mantelrohres 17
(ebenfalls aus Kunststoff) an die Ringscheibe 13 angepresst ist. Aussen am Mantelrohr
17 ist ein Bund 18 angeformt, der von einer auf ein Gewinde 19 am Ende des Pistolenkörpers
11 aufgeschraubten Ueberwurfmutter 20 übergriffen ist. Der Innendurchmesser des
Spritzrohres 14 ist mit einem Masspfeil 21 bezeichnet. Am auslasseitigen Ende des
Spritzrohres 17 ist sein Innendurchmesser 21 auf einen grösseren Durchmesser 22
abgesetzt, wobei der Uebergang durch eine scharfe Abrisskante 23 und einen daran
anschliessenden, konischen Flächenabschnitt 24 gebildet ist. Die Aussenseite des
Spritzrohres 14 im Bereich des grösseren Durchmessers liegt satt am Innendurchmesser
des Mantelrohres 17 an.
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Zwei stift- oder nadelförmige Elektroden 25, 26 erstrecken sich von
ausserhalb des Spritzrohres 14 durch den Flächenabschnitt 24 hindurch in den Bereich
des grösseren Durchmessers 22. Die Elektroden 25, 26 liegen einander diametral gegenüber
und sind in Durchströmrichtung P gesehen, etwa um 600 zu der mit 27 bezeichneten
Achse des Spritzrohres 14
konvergierend angeordnet. Der Abstand
zwischen den freien Enden 25', 26' der beiden Elektroden ist grösser als der Innendurchmesser
21 des Spritzrohres 14. Diese freien Enden 25', 26' liegen also ausserhalb einer
mit der gestrichelten Linie 28 angedeuteten, den Durchmesser 21 fortsetzenden Zylinderfläche,
die zugleich den über die Abreisskante 23 hinausschiessenden Pulverstrahl begrenzt.
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Die Elektroden 25, 26 sind je über einen hochohmigen Schutzwiderstand
29, 30 und einen Leiter 31 bzw. 32 elektrisch an eine im Anschlussflansch 15 eingegossene
Steckerbuchse 33 bzw. 34 angeschlossen. Die Steckerbuchsen 33, 34 dienen je zur
Aufnahme eines in der Ringscheibe 13 eingegossenen Steckerstiftes 35 bzw. 36, welche
ihrerseits an zwei verschiedene Stufen, zum Beispiel an die letzte und an die vorletzte
Stufe eines Hochspannungsgenerators, zum Beispiel einer Spannungsvervielfacher-Kaskade,
angeschlossen sind. In Fig. 1 sind diese beiden verschiedenen Stufen nur schematisch
mit 37, 38 bezeichnet. Die Elemente des Hochspannungsgenerators sind in einem Isoliermaterial
39 eingebettet, das das Zuführrohr 12 umgibt. Für weitere Einzelheiten der elektrischen
Schaltung sei beispielsweise auf die bereits erwähnte Schweizer Patentschrift 509.106
oder aber auf die Schweizer Patentschrift 496.481 verwiesen.
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Daraus ergibt sich, dass beide Elektroden 25, 26 an einem Hochspannungspotential
gleicher Polarität, beispielsweise in der Grössenordnung von 40 bis 100 kV liegen,
dass aber zwischen den Elektroden selbst eine Potentialdifferenz von zum Beispiel
5 kV herrscht. Diese Potentialdifferenz erzeugt
das mit gestrichelten
Feldlinien 40 angedeutete, quer zum Pulverstrahl verlaufende Aufladungsfeld, das
dank dem geringen Abstand der Elektroden voneinander eine vergleichsweise hohe Feldstärke
aufweist. Dieses Aufladungsfeld herrscht im gesamten Bereich des grösseren Durchmessers
22. Der über die Abreisskante 23 hinausschiessende Pulverstrahl durchdringt jedoch
dieses Aufladungsfeld nur in dessen zentralem Bereich, d.ll. dort, wo das Feld gleichmässiger
ist al.s in unmittelbarer Umgebungder Elektroden.
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Darüberhinaus ragen die Elektroden nicht in den Pulverstrahl hinein,
sind also weitgehend vor Verschleiss durch Abrieb und vor einer Ablagerung von Pulverstaub
geschützt.
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Das von den Elektroden 25, 26 ausgehende Transportfeld ist mit zwei
Feldlinien 41 angedeutet.
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Dem Auslass des Spritzrohres 14 kann auch ein an sich bekannter Prallkörper
42 vorgeschaltet sein, der an einem zentral durch das Spritzrohr führenden Schaft
43 angeformt oder befestigt ist. Dieser Prallkörper 42 dient unter anderen Dingen
dazu, den austretenden Pulverstrahl in eine Pulver-Wolke umzuformen.
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In der Fig. 2 sind funtionall nich entsprechende Bentondteile mit
denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 1 Im Untersciiied zu Fig. 1 nind
die Schutzwiderstände 29, 30 in dem hier dickwandigeren Spritzrohr 14 eingegoncen.
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Durch die Wand des Spri.tzrohres hindurchführend, geneigt verlaufende
Durchlassöffnungen 44 münden unmittel»ar nach der Abreisskante 23 in den Endbereich
des Sprit2rohres 14
mit dem grösseren Innendurchmesser 22. Die
Elektroden 25 und 26 sind in je einer dieser Durchlassöffnungen 44 angeordnet. Diese
Ausführungsform wirkt gewissermassen als Strahlpulllpe. Der Über ic Abreisskante
23 hinausschiessende Pulverstrom saugt, wie mit Pfeilen L angegeben, Luft nach,
die ihrerseits die Elektroden 25, 26 bestreicht und dadurch ständig rein und belagsfrei
hält.
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Selbstverständlich können auch mehr als zwei Elektroden, zum Beispiel
vier, vorgesehen sein, wie in den erwähnten Schweizer Patentschriften beschrieben.
Auch kann anstelle der Durchlassöffnungen 44 ein Ringspalt vorgesehen sein, in dem
die zwei bzw. vier Elektroden angeordnet sind.