DE2908723A1

DE2908723A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrostatischen spruehen einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2908723A1
Application number: DE19792908723
Authority: DE
Inventors: Felix Garcin
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1979-09-13
Also published as: GB2020200A; US4245784A; JPS54127448A; GB2020200B

Description

" Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen einer Flüssigkeit "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Sprühen einer Flüssigkeit der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Im allgemeinen werden durch elektrostatische Aufladung des Sprühgutes, sei es Pulver oder Flüssigkeit, das auf ein zu überziehendes Objekt gesprüht wird, die Gleichmäßigkeit des Überzuges verbessert und die Sprühgutverluste verringert. Wenn das Sprühgut eine Flüssigkeit (beispielsweise Farbe) ist, kann die Zerstäubung dieser Flüssigkeit dadurch erhalten werden, daß sie durch einen Gasstrahl mitgerissen wird (pneumatische Zerstäubung) oder dadurch, daß die Flüssigkeit unter Druck durch eine feine Düse gepreßt wird, an deren Ausgang der divergierende Strahl sich in feine Teilchen unterteilt. Das letztgenannte Verfahren wird hydrostatisches Zerstäubungsverfahren oder "luftfreie" Zerstäubung genannt .

Es gibt Zerstäubung mit runden Strahlen, d.h. der Sprühstrahl weist die Form eines rotationssymmetrischen Kegels auf, und Zerstäubung mit flachen Strahlen, d.h. der Sprühstrahl besitzt die Form eines Fächers, der sich ausgehend von der Düse dreieckförmig erweitert.

Es ist bekannt, die Verteilung der zerstäubten Flüssigkeit bei Rundstrahldüsen durch die sogenannte "Vortex"-Technik zu verbessern. Bei dieser Technik erhält der aus der Düse austretende Strahl zusätzlich zu seiner axialen Austrittsgeschwindigkeit eine Drehung um seine zentrale Achse, so daß sämtliche Teile des Strahles in der Öffnungsmündung der Düse einer Zentrifugalkraft unterworfen werden, die im wesentlichen proportional zum Achsabstand beim Austreten aus der Düse ist. Hierdurch wird eine entsprechende Divergenz erzeugt. Die Drehung wird im allgemeinen ,.

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dadurch hervorgerufen, daß das Fluid durch Tangentialkanäle in eine runde Kammer eingespritzt wird. Die Vortex-Technik ist gleichermaßen bei pneumatischer Zerstäubung verwendbar, wobei das Treibp-as tangential eingeleitet wird, während im Gegensatz hierzu bei hydrostatischer Zerstäubung die Flüssigkeit selbst tangential in die runde Kammer eintritt.

Die hydrostatische Zerstäubung ist vorzuziehen, wenn mit großen Durchsatzmengen von zu versprühender Flüssigkeit gearbeitet wird, da in diesem Fall die zu zerstäubende Flüssigkeit nicht in einem großen Treibprasvolumen aufgelöst werden muß. Die Flüssigkeitdurchsat zmenpe kann leichter gesteuert werden, sei es direkt -durch Einstellung des Durchsatzes einer Einspritzpumpe oder sei es durch Änderung des Einspritzdruckes, während bei pneumatischer Zerstäubung die Einstellung des In,1ektionsdruckes des Treibgases den Aufl5sungsgrad der Flüssigkeit und gleichzeitig die Ausstoßgesehwindigkeit des Treibgases beeinflußt.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei hydrostatischer Zerstäubung eine gegebene Düse nur im geringen Umfange hinsichtlich ihres Durchsatzes einstellbar ist, denn wenn die Durchsatzmenge (und damit der Injektionsdruck) herabgesetzt wird, erscheinen Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der zerstäubten Flüssigkeit im Strahl. Diese Unregelmäßigkeiten bestehen darin, daß auf dem zu überziehenden Werkstück Flecken entstehen, die in der Nähe des Randbereichs einer zentralen Zone liegen, deren Form Ähnlichkeiten mit der Form der Zerstäubungsdüse aufweist. Darüber hinaus sind die Düsen für hydrostatische Zerstäubung klein und wegen des großen Injektionsdruckes und der großen Ausstoßgeschwindigkeit sind sie aus harten Materialien, die schwer zu verarbeiten sind«, was wiederum zu Schwierigkeiten bei der genauen Kalibrierung führt. Hieraus folgt wiederum das Verlangen für einen weiten Bereich der Einstellungsmöglichkeiten für die Durchsatzmenge.

Untersucht man uie Verteilungsunregelmäßigkeiten der Flüssigkeit bei hydrostatischer Zerstäubung, die auftreten, wenn der

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Injektionsdruck und folglich die Ausstoßgeschwindigkeit aus der Düse verringert wird, so stellt man fest, daß die Unregelmäßigkeiten unterschiedlich bei Düsen mit flachem Strahl und solchen mit rundem Vortex- oder Wirbelstrahl ausfallen. Bei Düsen mit flachem Strahl, die stark länglich ausgebildete Austrittsöffnungen besitzen, finden sich die Flecken in der Verlängerung der Hauptachse des zentralen im wesentlichen elliptischen Bereiches. Die Unregelmäßigkeiten hängen offensichtlich von der Form der Austrittsöffnung der Düse ab. Dagegen erscheinen die Unregelmäßigkeiten bei Düsen mit rundem Wirbelstrahl als elliptische Flecken, die regelmäßig im Randbereich der zentralen Zone verteilt sind, wobei ihre Hauptachse radial ausgerichtet ist. Es wurde des weiteren beobachtet, daß die Zahl dieser ^lecken gleich der Zahl der tangentialen Insektionskanäle ist, die in die kreisförmige Kammer führen, die stromaufwärts der Austrittstfnung liegt. Die Art der Unregelmäßigkeiten hängt nicht mehr von der Form der Austrittstfnunp· ab, die offenbar keine Unsymmetrie beim Ausstoßen des Strahles erzeugen kann, sondern vielmehr von der internen Struktur der Düse.

Aus der FR-PS 2 127 $7^L\ ist bereits ein Weg bekannt, um die Verteilungsunregelmäßigkeiten der zerstäubten Flüssigkeit im Falle einer hydrostatischen Zerstäubung mit Flachstrahl zu beseitigen. Und zwar wird dies dadurch erreicht, daß zwei Gasstrahlen auf beide Seiten des fächerförmigen Sprühstrahles in der Nähe seines Entstehungsortes gerichtet werden.

Aus der genannten Patentschrift kann jedoch nur das vorteilhafte Resultat entnommen werden, das erreicht wird, wenn zwei Gasströme auf die Flanken eines fächerförmigen Sprühstrahles gerichtet werden, wobei jedoch der genannten Schrift nicht entnommen werden kann, welcher Mechanismus hierfür eine Rolle spielt, so daß der Fachmann hieraus keine Lehren ziehen kann, die auf andere Sorühstrahlformen übertragen werden kennen, die auf Unregelmäßigkeiten desselben Ursprungs zurückgehen. Viel weniger können Lehren dieser Druckschrift entnommen werden, um die Unregelmäßigkelten zu korrigieren, deren Ursprung ein anderer zu sein scheint.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung einer Flüssigkeit zu schaffen, bei dem die Flüssigkeit in einem runden Wirbelsprühstrahl zerstäubt wird und bei dem Vertellungsunregelmäßipkeiten des Sprühgutes im Strahl bei geringen Zerstäubungsdrücken vermieden werden»

Der Erfindung liegt gleichermaßen die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Zerstäubungsvorrichtung mit rundem Wirbelstrahl zu schaffen, bei der die Durchsatzmenge der Zerstäubungsflüssigkeit In weiten Grenzen einstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben.

Es überrascht, daß die Verteilungsunregelmäßigkeiten eines runden Wirbelstrahles, die auf die innere Struktur der Zerstäubungsdüse zurückzuführen seheinen, durch einen wirbelnden, den Sprühstrahl und die Zerstäubungsdüse umgebenden Gasstrahl beseitigt werden konnten. Es war gleichermaßen überraschend, daß diese Unregelmäßigkeiten durch einen Gasstrahl beseitigt werden konnten, der sich längs der Außenfläche des Flüssigkeitssprühstrahles bewegt, wogegen der PR-PS 2 127 87*J die Lehre entnommen werden kann, diese Vertellungsunregelmäßigkeiten, die dort sicher ein wenig anderer Natur sind, durch Gasströme zu beseitigen, die auf die beiden gegenüberliegenden Seiten eines fächerförmigen Sprühstrahles gerichtet sind.

Es konnte auch nicht erwartet werden, daß die Verteilungsunregelmäßigkeiten im Lichte der Lehren der FR-PS 1 408 758 der Anmelderin beseitigt werden, nach denen ein pneumatischer, runder Wirbelzerstäubungsstrahl durch die Bildung eines zweiten koaxialen Oaswirbelstrahles divergiert, ohne daß seine im allgemeinen konische Form geändert wird. Es muß angenommen werden, daß die Ergebnisse der Wechselwirkung der beiden pneumatischen koaxialen Wirbelstrahlen andere sind als die Ergebnisse der Wechselwirkung zwischen einem zentralen hydrostatischen Wirbelstrahl und einem diesen umgebenden DneumatIschen Wirbelstrahl und daß sie sich in der Tat anders bemerkbar machen, nämlich,daß das Ergebnis der

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einen Wechselwirkung eine Öffnung des zentralen wirbelnden Strahles ist, während das Ergebnis der anderen' Wechselwirkung· in der Unterdrückung von Seitenprotuberanzen des zentralen Wirbelstrahles ist.

Es wurde festgestellt, daß die Unregelmäßigkeiten am wirksamsten korrigiert v/erden konnten, wenn die Wirbeldrehung des Gasstrahles und die Wirbeldrehunp des Flüssigkeitsstrahles entgegengesetzt sind.

Eine wirksame Unterdrückung von Verteilungsunregelmäßigkeiten wurde bei Flüssigkeitszulieferdrücken zwischen 25 und 75 bar und bei Gasdrücken zwischen 3 und 1 bar erzielt.

Man konnte nach den Lehren der FR-PS 1 ^08 758 erwarten, daß der wirbelnde Hilfsluftstrahl eine gewisse Divergenz des wirbelnden Flüssigkeitsstrahles erzeugen würde. Die Möglichkeiten zur Einstellung des Öffnungswinkels des Flüssigkeitssprühstrahles erschienen jedoch infolge der Tatsache begrenzt, daß zur Beseitigung der Verteilungsunregelmäßigkeiten ein Mindestdurchsatz oder ein Mindestdruck des wirbelnden Hilfsstrahles eingehalten werden muß. Es wurde entdeckt, daß bei progressivem Steigern des Druckes und der dadurch bedingten Durchsatzmengensteigerung des wirbelnden Hilfsluftstrahles der wirbelnde Flüssigkeitssprühstrahl aufgeweitet wurde, wobei gleichzeitig die Verteilungsunregelmäßigkeiten dieses Strahles beseitigt wurden. Dagegen wurde festgestellt, daß bei überschreiten einer kritischen Durchsatzmenge des Luftstrahles eine weitere Durchsatzsteigerung zu einer Verringerung der Divergenz des Flüssigkeitssprühstrahles führte. Dadurch, daß nun die Durchsatzmenge des Luftstrahles über das Minimum eingestellt wird, bei dem die Verteilungsunregelmäßigkeiten verschwinden, kann der öffnungswinkel des Flüssigkeitssprühstrahles in weiten Bereichen eingestellt werden.

Um den Treibdruck und die Gasdurchsatzmenge der ringförmigen Gasdüse bei einer Vorrichtung gemäß der·Erfindung leicht einstellen zu können, ist in der Verbindung zwischen der Düse und der Druckquelle eine Kammer mit einem einstellbaren Auslaßventil _g

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vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Schnitt durch den vorderen Teil einer Zerstäubungsvorrichtung gemäß der Erfindung (vorne bezeichnet hier wie im folgenden die in Richtung zur Austrittsdüse gelegenen Teile);

Figur 2A
und 2B

eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer pneumatischen Ablenkdüse, die dem Gasstrahl eine Drehbewegung erteilt (Vortex-Düse);

Figur 3 einen Schnitt durch eine Flüssigkeitszerstäubungsdüse;

Figur k einen Schnitt längs der Ebene IV-IV der Figur 3;

Figur 5 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit

Mitteln zum Einstellen des öffnungswinkels des Flüssigkeitssprühstrahles;

Figur 6 ein Schaubild, aus dem die Abhängigkeit des

Öffnungswinkels des Flüssigkeitssprühstrahles von der Durchsatzmenge des Gasstrahles hervorgeht.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 besitzt die Zerstäubungsvorrichtung oder elektrostatische Pistole einen Körper 1 aus Isoliermaterial, in dem die Zuleitungen für die Fluide und für die Hochspannung angeordnet sind. Der Körper 1 ist in üblicher Weise durch Befestigungsmittel an einem (nicht dargestellten) Träger befestigt. Die Fluidzuleitungen bestehen aus einem zentralen Kanal 2, der mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit, wie beispielsweise Farbe,

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beaufschlagt wird. In diesem Kanal 2 sitzt eine Spindel 3, die endseitig eine Verschlußkugel 4 zum Verschließen des Ventilsitzes Hk aufweist. In üblicher Weise wird die Pistole dadurch in Betrieb genommen j daß die Spindel zurückgezogen wird, wodurch das Ventil 4A geöffnet wird. Ein schräg verlaufender Kanal 5, der an der Vorderseite des Körpers 1 mündet, dient zur Druckgaszuführung. Eine Widerstandskette 7, T dient als Strombegrenzer und führt die Hochspannung an die Elektroden zum Aufladen der zerstäubten flüssigkeit heran. Eine Verteilungsleitung 8 ist an die Kette 7, 7' angeschlossen und mit den Anschlußkontakten 9 und 9' am Grunde der Aussparungen in der Frontseite des Körpers 1 verbunden.

Eine Überwurfmutter 10, die auf den Körper 1 geschraubt ist, hält den Sprühkopf 11 im ganzen zusammen, der vor dem vorderen Ende des Isolierkörpers 1 sitzt. Der Aufbau des Kopfes 11 umfaßt einen Ring HA aus Isoliermaterial, der verschiedene Stufungen seiner lichten Weite und seines Außendurchmessers aufweist. In dem Ring HA befinden sich die Widerstände 12 und 12', die in Zylindern aus Isoliermaterial eingebettet sind. Das hintere Ende der Widerstände 12, 12' ist mit einem Anschlußkontakt versehen und greift in die Ausnehmungen der Kontakte 9 und 9' ein, wobei der Anschlußkontakt durch Kontaktfedern angepreßt wird. Der vordere Anschluß 12A und 12¹A der Widerstände 12, 12' besteht aus einem drahtförmigen Leiter, der über die Frontfläche des Ringes 11' hinausragt. Die innere Bohrung des Ringes HA besteht aus drei zylindrischen Teilen, deren lichte Weiten von hinten nach vorne fortschreitend abnehmen, wobei die verschiedenen Teile durch kegelstumpfförmige Übergangsstücke verbunden sind. In der zentralen Bohrung des Kopfringes HA sitzt ein Ablenkring 13 von rohrförmiger Gestalt, der im zentralen Teil eine kegelstumpfförmige Erweiterung aufweist, Wie am besten aus den Figuren 2A und 2B zu erkennen ist, beste¹"*· der Ring aus einem zylindrischen Teil 31, der in der bohrung mit großer lichter Weite des Ringes HA sitzt _}und einem kegelstumpfförmigen Teil 32, der an der ersten kegelstumpfförmigen Ver.-Jüngungsstelle des Ringes HA anschlägt. Der kegelstumpfförmige Teil 32 verbindet den hinteren zylindrischen Teil 30 und den vorderen zylindrischen Teil 33 des Ablenkringes 13· ₁₁

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In dem verstärkten Teil 31 sowie im übergangsteil 32 des Ringes sind drei Nuten 34, 35, 36 in Form einer Rechtsschraube angeordnet. Wenn der Ablenkring· 13 in dem Ring HA eingesetzt ist, wird dadurch eine erste, hinten liegende Ringkammer l4A sowie eine zweite Ringkammer l4B definiert, die mit der ersten Ringkammer 14A über die Schraubennuten 34, 35 und 36 verbunden ist. Auf diese Weise x?ird eine Ringdüse zwischen dem vorderen zylindrischen Teil 33 des Ablenkringes 13 und dem vorderen zylindrischen Teil der Bohrung des Ringes HA gebildet.

Der Ablenkring 13 besitzt eine zylindrische Bohrung 37 (Figur 2a, b), die hinten mit einem Gewinde 37A versehen ist und vorne mit einer Ringschulter 37B endet. In der Bohrung 37 sitzt eine rohrförmige Buchse 16, deren Vorderfläche eine Flüssigkeitszerstäubungsdüse 17 gegen die Ringschulter 37B des Ablenkringes 13 drückt. In den hinteren Teil der Buchse 16 greift eine rohrförmige Dichtung 6, die eine Ringschulter aufweist, ein. Diese stellt die Verbindung zwischen dem Ventil 4A und dem Innenraum der Buchse 16 dar. Die Buchse 16 bildet eine Kammer 18 zwischen der Dichtung 6 und der Düse 17.

Der Aufbau der Düse 17 geht aus den Figuren 3 und 4 hervor. Die Düse 17 besteht aus zwei kreisförmigen Platten, nämlich einer Grundplatte 40 und einer Deckplatte 4l. In der Grundplatte 40 sind drei öffnungen 42 vorgesehen, die auf einem zur Platte konzentrischen Kreis liegen und gegeneinander um 120° versetzt sind. Die Deckplatte 4l enthält eine Ringnut 43 und eine zentrale zylinderförmige Kammer 44. Die Kammer 44 und die Ringnut 43 sind konzentrisch. Die Kammer 44 besitzt auf der vorderen Seite der Deckplatte 4l eine Mündungsstelle 45, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der Kammer 44 ist. Zwischen der Ringnut 43 und der Kammer 44 verlaufen vier Kanäle 46, die tangential in die Kammer 44 münden. Diese Kanäle sind, von hinten gesehen, im Gegenuhrzeigersinn gerichtet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: die zu zerstäubende Flüssigkeit wird unter Druck in dem zentralen Kanal 2 herangeführt, «o-

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Dadurch, daß die Spindel 3 zurückgezogen wird, wird das Ventil, das aus dem Ventilkörper 4 und dem Ventil/4A besteht, geöffnet. Die Flüssigkeit kann sodann in die Kammer 18 eintreten. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Grundplatte 40 der Düse 70 und zwar durch die öffnungen 42. Danach tritt sie in die Ringnut 43 ein und strömt über die TangentialkanäIe 46 in die Kammer 44. Durch dieses tangentiale Einströmen erfährt die Flüssigkeit in der Kammer 44 eine Drehung um die Längsachse der Kammer (die mit der Hauptachse der Vorrichtung zusammenfällt). Die Flüssigkeit wird durch die Ejektionsöffnung 45 in Achsrichtung ausgestoßen und breitet sich infolge der Drehung in der Kammer 44 in Form eines Kegels 20 aus, wobei sich der Strahl in feine Tröpfchen verteilt.

Die drahtförmigen Elektroden 12A und 12¹A, die über die Begrenzungswiderstände 7 und 7' auf hohem Potential gehalten werden, laden die Tröpfchen der zerstäubten Flüssigkeit elektrisch auf, so daß das zwischen dem Elektrodenbereich und dem zu überziehenden Werkstück herrschende Feld die geladenen Tröpfchen auf das Werkstück führt.

Soweit beschrieben, unterscheidet sich die Arbeitsweise der Vorrichtung nicht von einem elektrostatischen Zerstäuber mit Flüssigkeitszerstäubung durch Wirbelbewegung. Durch die Widerstände 12 und 12', die bei 9 und 9¹ durch dieselbe Hochspannung gespeist werden, werden die Ladungsströme_s die von den Elektroden 12A und 12Ά ausgehen, abgeglichen, wodurch eine gleichmäßige Aufladung des Sprühstrahles 20 erzielt wird.

Wenn der Zuführdruck der Flüssigkeit im Kanal 3 gesenkt wird, um die Durchsatzmenge zu verringern, erscheinen im Sprühstrahl Verteilungsunregelmäßigkeiten, die auf dem zu überziehenden Werkstück sich durch Satellitenflecken in der Mähe des Randbereichs der zentralen Zone äußern, die im wesentlichen kreisförmige Gestalt haben. Bei einer Düse 17 mitvJer EJektlonskanälen 46 erhält man vier, jeweils um einen rechten Winkel versetzte Satellitenflecken. Bei einer Düse mit drei Injektionskanälen

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werden drei Satellitenflecken,jeweils um 120° versetzt,erhalten.

Um diese Flecken zu vermeiden, wird Druckluft durch den schräg verlaufenden Kanal 5 zugeführt. Die Luft tritt in den Zwischenraum zwischen der Frontseite des Isolierkörpers 1 und der Rückseite des Kopfes 11 ein und strömt von dort in die hintere Ringkammer I¹Ja, von wo aus sie in die Schraubennuten 3²J, 35, 36 des Äblenkringes 13 strömt. Durch die schraubenförmigen Kanäle oder Nuten wird die Luft in Drehung versetzt und unter Drehung in die Ringkammer 14B eingeleitet, von wo sie über den Ringkanal 15 ausströmt und einen Kegelmantel 19 bildet, der den Kegel 20 des Flüssigkeitssprühstrahles umgibt.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer Düse 17 mit linksdrehender Flüssigkeitsverwirbelung die Verwendung eines Ablenkringes 13 mit Kanälen 3%, 35» 36, die rechtsdrehend angeordnet sind, die Beseitigung der Satellitenflecken bereits mit geringeren Versorgungsluftdrücken erzielt wurde.

Schließlich wurden mit einer Flüssigkeitszerstäubungsdüse für Drücke bis 80 bar folgende Resultate ermittelt: Bei 35 bar Zufuhrdruck für die Flüssigkeit verschwanden die Satellitenflecken bei einem Luftzufuhrdruck von 1,5 bar. Wurde ,ledoch die Farbe in einer dicken Schicht aufgetragen, wies diese Blasen auf. Durch Steigerung des Druckes der Luft für den Luftstrahl auf 2,4 bar verschwanden diese Blasen.

Bei einem Zufuhrdruck von 60 bar für die Farbe wird ein sehr guter Niederschlag ohne Satellitenflecken und Blasen bei einem Versorgungsluftdruck für den Vortex-Strahl von 1,5 bar erhalten.

Wie in Figur 5 zu erkennen, besteht die Zerstäubungsvorrichtung 101 aus einer Kanone oder einem Endteil 102, wie es anhand von Figur 1 dargestellt ist, das einen wirbelnden Flüssigkeitssprühstrahl 103 erzeugt, der von einem wirbelnden Hilfsluftstrahl 104 umgeben wird. Die Elektroden 105 erzeugen ein elektrostatisches Ladungsfeld für die zerstäubte Flüssigkeit und werden auf Hoch-

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spannung durch ein Kabel 106 über einen Schutzwiderstand 107 gehalten (dieser entspricht dem Schutzwiderstand 7 in Figur 1). Die zu zerstäubende Flüssigkeit, beispielsweise Farbe, wird unter hohem Druck über die Leitung 108 herangeführt. Wird der Auslöser 109 betätigt und dadurch die Spindel (Bezugszeichen 3 in Figur 1) zurückgezogen (die Spindel ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt), so gelangt die Flüssigkeit in die zentrale Düse.

Das Druckgas für den pneumatischen Wirbelstrahl 104 gelangt durch einen Kanal 110 in die Zerstäubungsvorrichtung. Dieser Kanal setzt sich durch eine Bohrung 111 geringen Durchmessers bis in die Kammer 112 fort. Von der Kammer 112 strömt das Druckgas über den Kanal 113 bis in die Ringdüse, wo sich der pneumatische Hilfsstrahl 104 bildet.

Die Kammer 112 besitzt ein Auslaßventil 114 mit einer Regulierspindel 115, die mehr oder weniger weit in einem Ventilsitz 116 Je nach Stellung der Regulierschraube 117 eingedreht wird. Das zwischen der Spindel 115 und dem Sitz 116 austretende Gas tritt über die kalibrierte öffnung 118 ins ^reie aus. Um genauer die Bedingungen für die Einstellung des öffnungswinkels des Flüssigkeitssprühstrahles durch Einstellung des Gasdurchsatzes und folglich die Abmessungen für die Kanäle der Einstellorgane zu ermitteln, wurden unter folgenden Bedingungen Experimente durchgeführt: - - -

Flüssigkeitsdüse: Durchmesser 0,5 mm, drei Zufuhrkanäle 0,2 χ 0,2

ρ
mm im Querschnitt, Länge 1,5 mm.

Zu zerstäubende Flüssigkeit: Viskosität 25 see gemäß Schnitt AFNOR No 4, Widerstand 400 M/l cm.

Spannung 60 kV

Vortex-Ringdüse: Neigung der Kanäle gegenüber der Achse: 70 .

Abstand Düse-Objekt: 20 cm.

Es wurde der Druck der Luft, die in die Ringdüse strömt, geändert, um die Durchsatzmengen, ausgedrückt in Normalkubikmeter pro Stunde, ausgehend von Null, zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in der

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folgenden Tabelle zusammengestellt;

Durchsatzmenge: Km/h	Durchmesser des Sprühkegels
	beim Objekt: cm
O	27
0,9	32
ι,ή	37
1,8	30
2,1	25
2,U	18
3,0	11
3,4	9

In Figur 6 sind die Ergebnisse graphisch wiedergegeben. An der Abszisse 120 sind die Durchsatzmengen und an der Ordinate 121 die Durchmesser des Sprühkegels beim Auftreffpunkt wiedergegeben. Diese nehmen gemäß der gestrichelten Kurve 123 bis zu einem Maximum 122 zu und fallen dann gemäß der ausgezogenen Kurve 124 bis zu einem asymptotischen Miniraum von 125 ab« Es wird bemerkt _g daß die Kurve 123 ein maximales Ämplitudenverhältnis von 1_S4/1 und die Kurve 124 ein Ämplitudenverhältnis von etwa 1/4 aufweist. Dies und die Tatsache,, daß für geringe Durchsatzmengen oder geringe Drücke sich Vertellungsunregelmäßigkeiten bemerkbar machen_s zeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, in dem Bereich der Kurve 124 zu arbeiten, um den öffnungswinkel des Sprühstrahles₉ der sieh durch den Durchmesser des Sprühkegels am Äuftreffpunkt äußert, zu variieren.

Zurückkommend auf die Anordnung gemäß figur 5 wird angemerkt₉ daß durch öffnen des Ventils 114 der Luftdurchsatz der Ringdüse für den pneumatischen Hilfsstrahl 104 verringert wird_s sofern

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von einer Druckgasquelle mit konstantem Druck ausgegangen wird.

Zurückkommend auf Figur 5 vrird angemerkt, daß zur Verringerung des Luftdurchsatzes der Fingdüse, die den pneumatischen Hilfsstrahl 10^ bildet, das Ventil 114 - eine konstante Druckquelle vorausgesetzt - geöffnet wird. Es ist erforderlich, daß der reziproke Strömungswiderstand des Kanales 131 so begrenzt ist, daßsich der Druck in Abhängigkeit von der durch das Auslaßventil ins Freie austretenden Durchsatzmenge ändert. Bei einem guten Kompromiß zwischen der Variierbarkeit der Durchsatzmenpen, der gleichzeitig erfordert, da¹?, der reziproke Strömungswiderstand des Kanales 111 nicht zu groß ist, und deir. Kirtsehaftliehkeitsgesichtspunkt, der erfordert, daß der Druckverlust in der Leitunr 111 nicit zu groP gewählt wird, unc fclflich da? der reziproke Widerstand nicht zu klein ist, besteht darin, daß der reziproke Widerstand der Leitung 111 zwischen dem Fünf- und Zehnfachen des reziproken Widerstandes der Ringdüse gewählt wird. Unter dem reziproken Widerstand der Rinpdüse soll dabei der reziproke Widerstand der gesamten Einheit verstanden werden, die aus der Düse und den Zuleitungskanälen, insbesondere aus dem Kanal 113, besteht.

Mit diesem Wert für den reziproken Widerstand der Leitung 111 wird der reziproke Widerstand des Auslaßventils 114 bei vollständig zurückgezogener Spindel 115 so gewählt, daß er zwischen dem Zehn- und Zwanzigfachen des reziproken Strömungswiderstandes der Ringdüse liegt, um eine Variation der Luftdurchsatzmenge für die Luftwirbeldüse zu erreichen, die dem Zweig 124 der in Figur 6 dargestellten Kurve entspricht.

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Leerseife

Claims

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY

H .NZ-JOACHiHHUSbR ,

RElNLR PRlETSCH ' ^β'

MÜNCHEN 21 10.876-V/Ni

GOTTHARDSTR.81

Air Industrie S.A., Avenue Dubonnet 19, 92400 Courbevoie (Frankreich)

_ atentansprüch e

1/. Verfahren zum elektrostatischen Snrühen einer Fluss!Fkeit fieren ein zu überziehendes Werkstück, bei dem die Flüssip-keit unter Druck in einer Düse zusätzlich zu ihrer Axialgeschwinöirkeit in Sprührichtuns· in Drehunp versetzt wird und der zerstäubte ^lüssifkeitssprühstrahl durch ein axialsymmetrisches elektrisches Feld aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß rinfs um den Flüssigkeitssprühstrahl ein hohler, koaxialer Oasstrahl mit Drehung um die Sprühachse erzeugt wird, so daß Unregelmäßigkeiten in der Flüssigkeitsverteilung beseitigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehunp· des Gasstrahles und die des Flüssigkeitssprühstrahles

sind.
3. Yerfahren nach Anspruch j oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiüsf,iF"keit unter einem Druck von 25 bis 75 bar und das Has unter einem Druck von 3 bis 1 bar zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d.aß der Gasdurchsatz zur Beeinflussung des öffnungswinkels des Flüssigkeitssprühstrahles so eingestellt wird, daß er größer ist als derjenige Durchsatz, bei der die Verteilungsunregelmäßigkeiten verschwinden.

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5. Vorrichtung- zum elektrostatischen Sprühen einer Flüssigkeit regen ein zu überziehendes Werkstück mit einer Düse, die mit der Flüssigkeit unter Druck heaufschlap-t wird und die der Flüssipkeit zusätzlich zu ihrer Axialbewegung eine Drehbewegung erteilt, und mit rings um die zentrale Düse angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Druckgasdüse (13) koaxial zur zentralen Düse (17) enthält, die das Gas mit einer Geschwindigkeitskomponente in Sprührichtunp· und mit einer Drehbewegung um die Sorühachse ausstößt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5_S bei der die Elektroden aus drahtförmigen, zur Sprühachse parallelen,auf einem Kreis rings um die Düse konzentrisch zu dieser angeordneten Vorsprüngen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12A) über Schutzwiderstände (7,T) mit einer Hochsoannungsquelle verbunden sind und daß ,1ede Elektrode (12A) in unmittelbarer Nähe des drahtförmigen Vorsprungs einen Abgleichwiderstand (12) aufweist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Ringdüse (13) mit der Druckgasquelle über einen Kanal (113,111) verbunden ist, der eine Kammer (112) mit einem einstellbaren Auslaßventil (114) enthält.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in der Vorrichtung selbst ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (111) stromaufwärts der Kammer (112) eine Einschnürung aufweist, deren reziproker Strömungswiderstand zwi schen dem Fünf- und Zehnfachen des reziproken Strömungswider standes der Ringdüse (13) ist.
10.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (114) einen maximalen reziproken Strömungswider stand zwischen dem Zehn- und Zwanzigfachen des reziproken Strömungswiderstandes der Ringdüse (13) aufweist.

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11. Vorrichtunr zur elektrostatischen Flüssip-keitszerstäubunp, bei der ausgehend von einer mit Flüssigkeit unter Druck teaufschlarter Dralldüse ein runder Sprühstrahl erzeugt wird, dadurch pekennzeichnet, daß sie eine rinp-förmipre mit Luft unter niedrirem Druck heaufsehlarte Dralldüse aufweist, die die Flüssifkeitsdralldüse ump-ibt.

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