DE2852412A1

DE2852412A1 - Zerstaeubungseinrichtung fuer pulver zum beschichten

Info

Publication number: DE2852412A1
Application number: DE19782852412
Authority: DE
Inventors: Karl Buschor; Kurt Moos
Original assignee: Gema AG Apparatebau; Gema AG
Current assignee: Gema Switzerland GmbH
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1978-12-04
Publication date: 1980-06-12
Also published as: CH641693A5; AT372304B; ATA725079A; DE2852412C2; BE880394A; ZA796453B; JPS55109464A

Description

Zerstäubungseinrichtung für Pulver zun Beschichten
Die Erfinden betrifft eine Zerstäubungsei.nrichtung fur Pulver zum Beschichten von Gegenständen, mit einen Pulverkanal, einer diesem nachgeordneten, sich in Strömungsrichtung erweiternden Mündungsöffnung, und mindestens einem Gaskanal zum im wesentlichen tangentialen Einbringen von Zerstäubergas in den Strömungsweg des Pulvers.
Solche Einrichtungen sind bekannt aus der DE-AS 14 27 642 und DE-CS 17 77 284. Bei diesen ist zwischen dem eigentlichen Pulverkanal und der Undungsöffnung eine Drallkammer vorgesehen. In diese Drallkammer mündet teilweise nahe, Jedoch nicht unmittelbar am Anfang der Mündungsöffnung der Auslaß eines Gaskanals zum Einbringen von Gas, normalerweise Luft, welche das Pulver verwirbelt und damit zur Zerstäubung beiträgt. Die eigentliche Zerstäubung erfolgt jeweils erst weiter Stromabwärts. Beispielsweise wird die endgültige Zerstäubung erst durch den Strömungsabriss an dem scharfkantigen stromabwärtigen Mündungsrand der Mündungsöffnung bewirkt. Damit kann aber nur ein sehr eng gebündelter Zerstäubungsstrahl erzeugt werden. Wenn dagegen, wie in den meisten Fällen, eine größere Pulverwolke erzeugt werden soll, dann sind bei den bekannten Einrichtungen Einbauten in der Mündungsöffnung entsprechend den Figuren 3 bis 5 der genannten DE-OS 17 77 284 erforderlich, die eine Prall-und Umlenkwirkung haben. Das Zerstäuben von Pulver durch die Verwendung von Prallplatten ist aus der DE-OS 15 77 760 und DE-PS 17 52 027 bekannt.
Aus der DE-PS 20 30 388 ist es außerdem bekannt, das Pulver elektrostatisch aufzuladen, damit es von den zu beschichtenden Gegenständen angezogen wird, so daß es an diesen besser haftet und weniger Pulver verloren geht.
Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Ausdruck "Pulver" ein pulverförmiges bis körniges Massegut zu verstehen.
Als "Gas" dient normalerweise Luft, Jedoch können auch andere Gasart-en verwendet werden.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Absetzen von Pulver an der Zerstäubungseinrichtung bzw. in deren Strömungswegen zu verhindern und eine bessere Zerstäubung zu erzielen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Frfindung dadurch daß a) der Auslaß des Zersttiubergaskanals un:T.;ttelbar am stromaufwärtigen Ende der Mundstücksöffnung angeordnet ist, b) die Mundstücksöffnung vom Auslaß des Zerstäubergaskanals an in Strömungsrichtung fortlaufend erweiternd ausgebildet ist, C) sich die Mündungsöffnung in Strömungsrichtung progressiv erweitert, und d) die Mundstücksöffnung und der folgende Pulver-'Strömungsweg frei ist von Einbauten, die Leitflächen für das Pulver aufweisen.
Durch die Erfindung werden Einbauten vermieden, die zu Ablagerungen führen können. Bei den bekannten Einrichtungen besteht die Gefahr, daß solche Ablagerungen von Zeit zu Zeit mitgerissen werden und die Beschichtung auf dem betreffenden Gegenstand erneuert werden muß. Bei der Erfindung strömt das Pulver-Gas-Gemisch an der Wandfläche der Mundstücksöffnung entlang, ohne Umkehrwirbel, so daß auch eine Verschmutzung der äußeren Einrichtungsflächen vermieden wird. Besonders bemerkenswert ist, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zerstäubtes Pulvers nicht nur verhältnismäßig strahlförmig, sondern auch in Form von verhältnismäßig großen Pulverwolken abgegeben werden kann, weil der Offnungswinkel der MUndstUcksöffnung ohne Beeinträchtigung der günstigen Zerstäuberwirkung verhältnismäßig sehr groß gewählt werden kann.
Dies dürfte daher kommen weil bei der Erfindung die Drallwirkung der Zerstäuber luft und die Diffusorwirkung zur gleichen Zeit am gleichen Ort stattfinden und anschließend bis zum stromabwärtlgen Ende der Nündungsöffnung eine stetige Diffusorwlrkung hinzukommt.
Vorzugsweise beträgt der Winkels den die Wandfläche der Mundstücksöffnung mit einer zur Pulverkanalachse senkrechten Ebene einschließt, am stromaufwärtigen Anfangsbereich weniger als 65 Grad und am stromabwärtigen, noch vom Pulver berührbaren Endbereich mindestens 0 Grad.
Besonders zweciäßig ist am stronaufwärtigen Ende ein Winkel von höchstens Grad.
Eine besondere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Auslaß des Zerstäubergaskanals am Ende des Pulverkanals liegt und die Erweiterung der Mundstücksöffnung unmittelbar stromabwärts dieses Auslaßes beginnt. Dies ist somit eine Ausführungsfoim, bei welcher das Pulver vor dem Auslaß des Zerstäubergaskanales noch keiner wesentlichen Expansionswirkung unterworfen wird.
Besonders vorteilhaft ist es, den Auslaß des Zerstäubergaskanales als einen den Strömungsweg des Pulvers umgebenden Ringschlitz auszubilden. Dadurch wird eine gleichtnäßige Dralleinwirkung des Zerstäubergases auf den gesamten Umfang des Pulverstromes gewährleistet.
Zweckniäßigerweise verläuft der Zerstäubergaskanal stromaufwärts seines Einlaßes spiralförmig mit mindestens einer Spiralwindung.
Ferner kann im Strömungsweg des Pulvers in an sich bekannter Weise mindestens eine Elektrode zum elektrischen bzw. elektrostatischen Aufladen des Pulvers angeordnet sein.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der die MundstGcksöffnung aufweisende Teil lösbar, vorzugsweise steckbar, angebracht. Dadurch ist es möglich, wahlweise Mundstücksöffnungen mit anderen Öffnungswinkeln zu verwenden. Ein großer Öffnungswinkel hat eine verhältnismäßig große Pulverwolke zur Folge, während ein kleiner Öffnungswinkel eine strahlförmige Pulverwolke er zeugt.
Das Mundstück, welches entweder den die Mundstücksöffnung aufweisenden Teil enthält oder die Mundstücksöffnung selbst bildet, ist zweckmäßigerweise lösbar, vorzugsweise steckbar, mit dem übrigen Einrichtungsteil verbunden und es befinden sich an der Trennstelle kontaktierbare elektrische Anschlußelemente, die in zusammengebautem Zustand eine elektrische Verbindung für die genannte Elektrode zur elektrischen Aufladung des Pulvers bilden. Dadurch sind die elektrischen Teile leicht zugänglich.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung ist nicht auf die Zerstäubung für Pulver beschränkt, sondern ganz allgemein beim Zerstäuben von Farbstoff, beispielsweise auch Lacken, anwendbar. Dieser Gedanke besteht hering daß mindestens eine koaxial zur Achse dcs Farbstof2-kanals (Pulver oder Flüssigkeit) angeordnete zchlitzdüse zur Abgabe eines die zerstäubte i?arbstoffwolke radial nach außenbegrenzenden Gasmantels vorgesehen ist.
Zur Erzielung eines gleichmäßigen Gasmantels ist die Schlitzdüse vorzugsweise ein ringförmiger Schlitz.
Um die Anwendung variabel zu machen, ist die Schlitzdüse vorzugsweise einstellbar. Einen größten Durchmesser erzielt man mit dein vom Schlitz abgegebenen Gasmantel dann, wenn sich die Schlitzdüse am stromabwärtigen Ende der Mundstücks&ffnung befindet. Das aus der Schlitzdiise abgegebene Steuergas, vorzugsweise Luft, strömt im wesentlichen in Richtung der Farbstoffwolke.
Durch den Steuergasmantel wird in optimalerweise eine nach außen scharf abgegrenzte Farbstoffwolke erzielt ohne daß irgendwelche mechanische Einbauten erforderlich sind. Durch den Gasmantel des Steuergases können nicht nur scharfe Übergänge auf dem beschichtenden Gegenstand zwischen beschichteder Fläche und nicht beschichteder Fläche erzielt werden, sondern es wird auch vermieden, daß aus der Farbstoffwolke Farbteilchen verloren gehen.
Je nach Einstellung der Schlitzdüse kann ein dickwandiger oder dünnwandiger, zylindrischer oder kegelförmiger Gasmantel und eine darin enthaltene Farbstoffwolke entsprechender Form erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen: Fig.l einen abgebrochenen, schematischen Axialschnitt einer Zerstäubungseinrichtung nach der Erfindung, Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.l, Fig.3 eine schematische Darstellung, einer Parstoffwolke, wie sie bein Zerstäuben von Lack oder anderen Flüssigkeiten erzeugt wird, Die Figuren 4 und 5 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugte Pulverwolken, und Fig. 6 einen Teil der Wandfläche der erfindungsgemäßen Mundstücksöffnung im Axialschnitt Die erfindungsgemäße Einrichtung nach Fig.l kann die Form eines Pistolenkörpers 1 haben. Von diesem ist nur ein Teil gezeichnet. Er enthält einen Zerstäubungsluft-Kan;il 2 und einen Steuergas-Kanal 3 sowie iJochspannunfsleitungen 4 und 5. An den Pistolenkörper 1 ist ein sogenanntes Zerstäubermundstück 6 angesteckt. An der Trennstelle der Steckverbindung befinden sich elektrische Stecker 7'und 8 der Hochspannungsleitungen 4 und 5. Am übergang des Zerstäubergaskanals 2 zum Mundstück 6 befindet sich eine Dichtung 9. Die Zerstäuberluft des Kanals 2 mündet in eine Ringkammer 10, an die sich ein spiralförmiger Kanalabschnitt 11 anschließt,in welchem die Zerstäuberluft in eine ro tierende Bewegung gebracht wird.
Der spiralförmige Kanalabschnitt 11 ist durch ein Flachgewinde und eine koaxial angrenzende, glatte zylindrische Wand gebildet. Danach tritt die Zerstäuberluft mit einer tangentialen Bewegungskomponente aus einem ringförmigen Schlitz 12 aus und zerstäubt das über einen Kanal 13 zugeführte Pulver-Luftgemisch 14. Der Zerstäubungsvorgang wird später noch erläutert.
Durch den Steuergaskanal 3 wird die Steuerluft in eine Ringkammer 15 geleitet, von der mehrere Bohrungen 16 in eine zweite Ringkammer 17 münden. Von hier gelangt die Steuerluft in einen Ringspalt 18. Je nach der austretenden Luftmenge und dem Luftaustrittswinkel wird der Durchmesser bzw. der Zerstäubungswinkel der Pulverwolke verkleinert oder vergrößert, die am Ende des Kanals 13 über eine Mündungsöffnung austritt, die von einer Mündungswand 26 begrenzt ist.
Der Ringspalt 18 kann dadurch einstellbar sein, daß er gernäß Figur 2 zwischen einem Mundstücksteil 29, der die Mündungsöffnung 26 aufweist, und einem verstellbar angeschraubten Außenring 30 gebildet ist. Durch axiales verstellen des Außenringes 30 werden die den Ring spalt 18 bildenden Flächen der Teile 29 und 30 in ihrem Abstand und in ihrer Lage zueinander verändert.
Die elektrostatische Aufladung des Pulvers kann in an sich bekannter Weise erfolgen ( DE-PS 20 3i 388). Die dafür erforderlichen Hochspannungsleitungen 4 und 5 sind über zwei Schutzwiderstand 19 und 20 an die Stecker 7 und 8 angeschlossen. Dadurch kann Hochspannung an Leitungen 21 und 21a gelangen, deren Enden Aufladeefktroden 22, 23, 24 und 25 bilden.
Aus einem Ringspalt austretende rowtierende Luft als Zerstäubungsmedium zu verwenden ist an sich bekannt bei der Zerstäubung von Lacken. Bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten sind jedoch andere Kriterien zu beachten als bei pulverartigen Massen. Auch wird bei dieser bekannten Zerstäubung von Lacken keine divergierende Mündungsöffnung verwendet und das Verhältnis Luftspalt/ Luftmenge muß so eingestellt werden3 daß ein Zerstäubungsstrahl gemäß Figur 3 entsteht.Dieser zerstäubte FlUssigkeits-Luft-Strahl 35 enthält anfänglich einen dichten Strahlenkern 36.
Dagegen wird bei Erfindung dieses Verhältnis so eingestellt, daß sich das zu zerstäubende Pulver - Luft -Gemisch an die Öffnungswand 26 einer sich trichterartig progressiv erweiternden Mündungsöffnung anlegt. Bei dieser Betriebsart bildet sich an der Außenfläche 27 des Mundstückes 6 eine Luftbewegung in Richtung des Pfeiles 28. Dadurch wird verhindert, daß sich auf dieser Fläche Pulver anlagert. Denn, wenn dies der Fall wäre, wÜrde dieses angelagerte Pulver in periodischen Abständen in Form von Pulverbatzen auf das zu beschichtende Objekt fallen, was zu Beschichtungsstörungen führen würde.
Die Pulverwolke 37 hat bei ungehindertem Ausbreitungsraum eine Form gemäß Figur 4, Wird nun dem Ringspalt 18 Steuerluft zugeführt, so verformt sich der Strahl 38 gemäß Figur 5. Diese Pulverwolkenform 38 ist in denjenigen Fällen erwünscht, wo in die Tiefe gespritzt werden muß, beispielsweise beim Innenbeschichten eines U-Profils. Es ermöglicht gewissermaßen den faradayschen Käfig zu überwinden.
Eine Beeinflussung der Größe und Form der Pulverwolke ist auch möglich durch Umkonstruktion des die M0ndungsöffnung 26 bildenden Münstücksteiles 29 derart, daß wahlweise verschiedene Mündstücksteile 29 aufFesteckt werden können, welche unterschiedliche Winkel der Mündungswand 26 bezüglich einer achssenkrechten Ebene aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist die Mündungswand 26 in Strömungsrichtung progressiv erweiternd ausgebildet. Bei Versuchen hat sich eine Mündungsw'-and 26 mit den Winkeln gemäß Figur 5 als optimal erwiesen. Das heißt, es werden dann die besten Ergebnisse erzielt, wenn die MUndungswand 26 entsprechend den in Figur 5 gezeigten Winkeln einen in Strömungsrichtung progressiv größer werdenden Trichter bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion legt sich die Pulver-Luft-Strömung an die in Figur 1 gezeigte Mündungswand 26 an. Würde diese Mündungswand 26 einen Winkel nicht nach vorn (in Austrittsrichtung des Pulver-Luft-Gemisches), sondern nach hinten auSweisen, so wurde die Pulverwolke bei der gewählten Einstellung. eine Bewegung nach hinten, also entgegen der ursprünglichen Zufuhrrichtung vollführen. Dieser Effekt tritt auch bei der vorstehend erwähnten Zerstäubung von Lacken auf, ist dort aber unerwünscht, weil dann der ganze vordere Teil der SprUheinrichtung mit Lack verklebt wird. Um dieses Verkleben zu vermeiden, kann auch bei Zerstäubungseinrichtungen für Flüssigkeiten ein Ringspalt 18 mit daraus austretender Steuerluft vorteilhaft verwendet werden, um ein Zurückschlagen und Verkleben der Einrichtung mit Lack oder anderer Flüssigkeit zu verhindern.
Zu bemerken ist noch, daß die Geschwindigkeit der Pulverwolke in axialer Richtung von der Zerstäubungseinrichtung weg verhältnismäßig niedrig ist, was erwünscht wird.
Abwandlungen sind dem Fachmann auf Grund der hier gegebenen Lehre möglich.

Claims

Patentansprtche 1. Zerstäubungseinrichtung für Pulver zum Beschichten von Gegenständen, mit einem Pulverkanal, einer diesem nachgeordneten, sich in Strömungsrichtung erweiternden Mündungsöffnung, und mit mindestens einem Gaskanal zum im wesentlichen tangentialen Einbringen von Zerstäubergas in den Strdmungsweg des Pulvers, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß a) der Auslaß (12) des Zerstäubergaskanals (2) unmittelbar am stromaufwärtigen Ende der Mundungsöffnung (26) angeordnet ist, b) die Mündungsöffnung (26) vom Ausl@@ (12) dez Zerstäubergaskansls (2) an in Strömungsrichtung fortlaufend @@w @@ernd ausgebildet ist, c) sich die Mündungsöffnung (26) in Strömungsrichtung progressiv erweitert, und d) die Mündungsöffnung (26) und der folgende Pulver-Strömungsweg frei ist von Einbauten, die Leitflächen für das Pulver aufweisen.
2. Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel, den die Wandfläche (26) der Mündungsöffnung mit einer zur Pulverkanalachse senkrechten Querebene einschließt, am stromaufwärtigen Anfangsbereich kleiner als 65 Crad und am strom2bwErtigen, noch vom Pulper berührbaren Endbereich mindestens @ Grad beträgt.
3. Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daP der Winkel, den die Wandfläche (25) der Mündungsëffnung nit der zur Pulverkanalachse senkrechten Ebene einschlieRt, am stromaufwärtigen Ende kleiner als 50 Grad ist.
4. Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch o e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel, den die Wandfläche (26) der Mündungsöffnung mit der zur Pulverkanalachse senkrechten Ebene elnschließt, am stromabwärtigen, noch vom Pulver berührbaren Endbereich größer als 9 Grad ist.
5. Zerstäubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, daß der Auslaß (12) des Zerstäubergaskanais (2) am Ende des Pulverkanals (13) liegt und die Erweiterung der Nündungsöffnung unmittelbar stromabwärts dieses Auslaßes (12) beginnt.
o. Zerstäubungseinrichtung nach einem der AnsprÜche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Auslaß (12) des Zerstäubergaskanals (2) ein den Strömungsweg des Pulvers umgebender Ringschlitz ist.
7. Zerstäubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zerstäubergaskanal (2) stromaufwärts seines Auslaßes (12) spiralförmig (11) mit mindestens einer Spiralwindung verläuft.
8. Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,daR der spiralförmige Abschnitt (11) des Zerstäubergaskanals (2) durch ein Gewinde, vorzugsweise ein Flachgewinde, und eine koaxial an dieses Gewinde angrenzende glatte Wand gebildet ist.
9. Zerstäubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß entlang des Strömungsweges des Pulvers mindestens eine Elektrode (22-2') zum elektrostatischen Aufladen dieses Pulvers angeordnet ist.
10. Zerstäubungseinrichtun nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der die Mündungsöffnung (26) aufweisende Teil (29) lösbar, vorzugsweise steckbar, angebracht ist.
11. Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das dt Mündungsöffnung (26) aufweisende Mundstück (r.) lösi:ar vorzugsweise steckbar, mit uem vorigen Einrichtungsteil (1) verbunden ist und sich an der Trennstelle kontaktierbare elektrische Anschlußelemente (7,8) befinden, die in verbundenem Zustand die Stromverbindung zu der genannten Elektrode (22-25) bilden.
12. Zerstäubungseinrichtung für Beschichtungsmittel, mit einem BeEchichtungsmittel-Kanal, und einem diesem nachgeordneten, eine diffusorartige Zerstäubung des Beschichtungsmittels bewirkenden Mundstück, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eine koaxial zur Achse des P,eschichtungsmittel Kanals (13) angeordnete Schlitzdüse (18) zur Abgabe eines die zerstäubte Beschichtungsmittelwolke radial nach außen begrenzenden Gasmantels.
13.Zerstäubungseinrichtung nach Anspruch 1S, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schlitzdüse (18) ein ringförmiger Schlitz ist
14.ZerstSubungseinrichtung nach Anspruch 1? oder 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schlitzdüse (18) einstellbar ist.
15.Zerstäubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schlitzdüse (18) am stromabwärtigen Ende der Mündungsöffnung für das zerstäubte Beschichtungsmittel ausmündet.
16. Zerstäubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Auslaß (12) des Zerstäubergaskanals (2) am stromaufwertigen, sich trichterförmig erweiternden Anfanzsbereich der Wandfläche (26) der Mündungsöffnung ausmündet.