DE3420325C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Sprühvorrichtung ist aus der US-PS 40 90 666 bekannt. Bei ihr ist der Injektorauslaß durch einen zylindrischen Ringspalt zwischen einem Venturirohr und der zylindrischen Innenwand eines Rohrkörpers aus elektrisch leitendem oder isolierendem Material gebildet. Das Gas aus dem Injektorauslaß treibt Pulverteilchen eines Pulver-Gas- Stromes, welcher aus einem axialen Kanal des Venturirohres in den Rohrkanal des Rohres strömt, gegen die Innenwand dieses Rohrkanals, um dadurch die elektrostatische Aufladung der Pulverteilchen durch Reibung an dieser Innenwand zu erhöhen. Bei einer Ausführungsform münden in den axialen Kanal des Venturirohres tangentiale Kanäle, um der Pulver-Gasströmung eine die Pulverteilchen radial nach außen treibende Wirbelbewegung zu geben. Bei einer anderen Ausführungsform befindet sich im Axialkanal des Venturirohres ein an seinem Ende verdickter Leitkörper, durch dessen Verdickung der Strömungsquerschnitt im axialen Kanal des Venturirohres verengt wird, so daß sich darin die Geschwindigkeit der Pulver-Gasströmung erhöht.

Aus der DD-PS 1 34 841 ist eine Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver bekannt, bei welcher eine Venturidüse axial in einen Rohrkanal hineinragt, in welchem der aus der Venturidüse axial austretende Luftstrahl einen Unterdruck erzeugt, durch welchen aus einem Behälter radial Pulver in den Rohrkanal gesaugt und durch den Rohrkanal zu einem Zerstäuberende hindurchgetrieben wird. Im Rohrkanal befindet sich ein kegelförmiger Leitkörper, dessen Spitze im Zentrum der Venturidüse beginnt und in Strömungsrichtung sich erweitert. Dadurch hat der gesamte Pulver-Gaskanal zwischen der Venturidüse und einer Zerstäuberöffnung am Ende des Rohrkanals einen ringförmigen, im wesentlichen gleichbleibenden Strömungs-Durchlaßquerschnitt. Das Rohr und der Leitkörper bestehen aus elektrisch isolierendem Material, so daß daran entlangreibende Pulverteilchen elektrostatisch aufgeladen werden. Eine weitere, aus der DE-OS 31 30 879 bekannte Sprühvorrichtung hat in einem Pulver-Gaskanal vor einer Zerstäuberdüse und auch in der Zerstäuberdüse eine Auskleidung aus dielektrischem Material, an welchem sich Pulverteilchen durch Reibung elektrisch aufladen. Der die Auskleidung enthaltende Rohrkörper ist geerdet, während eine außerhalb des Pulver-Gaskanals im Bereich der Zerstäubermündung angeordnete Elektrode an ein von Erdpotential verschiedenes elektrisches Potential angeschlossen ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einer kürzeren Strecke des Pulver-Gas-Zufuhrkanals eine stärkere elektrische Aufladung der Pulverteilchen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird der Vorteil einer stärkeren elektrischen Aufladung auf kurzer Strecke erzielt.

Durch die Erfindung wird folgende Wirkung erzielt:

Der Gasstrom des Injektors saugt den Trägergas-Pulver­ strom in Richtung zur Abgabeöffnung an und beschleunigt ihn in dieser Richtung auf eine höhere Geschwindigkeit. Durch den Leitkörper ist der Durchlaßquerschnitt des Zufuhrkanals verengt, so daß eine weitere Beschleuni­ gung des Gas-Pulverstromes stattfindet. Die höhere Geschwindigkeit hat eine stärkere elektrische Aufladung der Pulverteilchen durch Reibung an der Kanalwand und an der Außenfläche des Leitkörpers zur Folge. Gleich­ zeitig erfolgt durch die Querschnittsverengung infolge des Leitkörpers eine stärkere Konzentration der Pulver­ teilchen, wodurch die Pulverteilchen mit größerer Kraft an der Pulverkanalwand und der Oberfläche des Leitkörpers entlanggleiten und sich elektrisch durch Reibung stärker aufladen. Ferner findet die elektrische Reibungsaufladung nicht nur an der Innenfläche der Zufuhrkanalwand, sondern auch an der nicht viel kleineren Oberfläche des Leitkörpers statt, so daß sich nahezu eine Verdoppelung der Reibungsfläche und damit auch eine wesentliche Steigerung der elektrischen Reibungsaufladung ergibt. Durch die Förderwirkung des Beschleunigungsgases und der Stauwirkung des Leitkörpers wird weniger Trägergas für die Förderung des Pulvers und damit auch weniger Energie benötigt. Ferner wirkt sich die geringere Menge an Trägergas günstig aus, sowohl auf die genannte elektrische Reibungsaufladung als auch auf die aus der Abgabeöffnung der Vorrichtung austretende Pulverwolke oder den austretenden Pulversprühstrahl und auf die Qualität der mit dem Pulver beschichteten Fläche, weil durch weniger Gas auch weniger Pulver­ teilchen vom Gegenstand abprallen.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung als Beispiel beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt einer Sprühvorrichtung nach der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellte Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver enthält einen Zufuhrkanal 2 für das durch einen Trägergasstrom pneu­ matisch geförderte Pulver, eine Abgabeöffnung 4 am Ende des Zufuhrkanals 2, eine den Zufuhrkanal 2 bildende Kanalwand 6, welche auf einem Längsabschnitt durch ein Rohrstück 8 und stromabwärts davon aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Isoliermaterial­ mantel 10 besteht, der sich bis zur Abgabeöffnung 4 erstreckt. Koaxial zum Zufuhrkanal 2 ist ein Injektor 12 zum Einbringen eines den Trägergas-Pulverstrom koaxial umgebenden und ihn durch Saugwirkung beschleunigenden Beschleunigungsgases angeordnet. Der Injektorauslaß 14 ist eine Ringspaltdüse, welche am stromabwärtigen Ende des Rohrstückes 8 zwischen diesem Rohrstück 8 und dem Isoliermaterialmantel 10 gebildet ist. Das Rohr­ stück 8 trennt den Zufuhrkanal 2 von einer ihn umgebenden Ringkammer 16. Der Außenumfang am stromabwärtigen Ende 18 des Rohres 8 ist kegelstumpfförmig in Strömungsrichtung so verjüngt, daß der Rand dieses stromabwärtigen Rohr­ endes in Form einer ringförmigen Schneide 20 spitz aus­ läuft. Dem kegelstumpfförmig verjüngten Endabschnitt 18 des Rohres 8 liegt mit kleinem Abstand ein kegelstumpf­ förmig trichterartiger Anfangsabschnitt 22 des Isolier­ materialmantels 10 gegenüber. Die beiden Teile 18 und 22 bilden zwischen sich den Ringspalt des als Ringspalt­ düse ausgebildeten Injektorauslasses 14, welcher sich, in dem in der Zeichnung gezeigten Längsschnitt, unter einem Winkel zwischen 15° und 90°, vorzugsweise unter einem Winkel von weniger als 45° zur Längsachse des Zufuhrkanals 2 erstreckt. Das Rohrstück 8 ist über eine elektrische Leitung 24 an ein elektrisches Potential angeschlossen, vorzugsweise an Erdpotential.

Im Zentrum des Zufuhrkanals 2 ist ein länglicher Leit­ körper 26 axial angeordnet, der sich im wesentlichen über die Länge des Isoliermaterialmantels 10 von einer Stelle nahe beim stromabwärtigen Endabschnitt 18 des Rohrstückes 8 bis zur Abgabeöffnung 4 erstreckt und ebenso wie der Isoliermaterialmantel 10 aus einem elektrisch isolierendem Material besteht, welches an ihm entlangreibende Pulverteilchen durch Reibung elektrisch auflädt. Der stromaufwärtige Anfangsabschnitt 30 des Leitkörpers 26 ist stromaufwärts kegelförmig verjüngt. Die Kegelspitze 32 liegt zwischen der ringartigen Schneide 20 des Rohrstückes 8 und dem Winkel-Scheitel­ punkt 34 des Ringschlitzes 14 des Injektorauslasses.

Das stromabwärtige Ende 38 des Leitkörpers 26 ist über die Abgabeöffnung 4 axial hinaus verlängert und an ihrem Ende mit einer radialen Ringschlitzdüse 40 zur Erzeugung eines im wesentlichen strahlenförmig radial ausströmenden Gasvorhanges 42 versehen. Der Gasvorhang 42 wirkt als "pneumatischer Prallkörper", auf welchen das Gas-Pulver­ gemisch des Zufuhrkanals 2 auftrifft und zu einer Pulver­ wolke umgeformt wird, welche anschließend in Strömungs­ richtung des Zufuhrkanals 2 auf einen zu beschichtenden Gegenstand weiterströmt. Die Zuführung des Gases für den Gasvorhang 42 erfolgt über einen zum Zufuhrkanal 2 in Gehäuseteilen 44 und 46 parallel ver­ laufenden Kanal 48, einen anschließend zwischen dem Gehäuseteil 46 und dem Isoliermaterialmantel 10 gebildeten Ringkanal 48, über Bohrungen 50 in Stegen 52, welche den Leitkörper 26 im Zufuhrkanal 2 halten, zu einer Axialbohrung 54 des Leitkörpers 26 und von dieser zur Ringschlitzdüse 40. Anstelle einer Ringschlitz­ düse 40 zur Erzeugung eines Gasvorhanges 42 könnte auch ein an sich bekannter mechanischer Prallkörper vorgesehen sein.

Die Zufuhr des Beschleunigungsgases in die Ringkammer 16 erfolgt über einen weiteren Kanal 56 des Gehäuseteils 44. Durch diesen Gaskanal 56 ist auch die elektrische Leitung 24 für das Rohrstück 8 hindurchgeführt, welch letzteres aus einem elektrisch leitenden oder mindestens halbleitenden Material besteht.

Ob die Pulverteilchen positiv oder negativ durch Abzug von Anionen oder Kationen aufgeladen werden, hängt von der Art des Pulvermaterials und des darauf abgestimmten Materials des Isoliermaterialmantels 10 sowie des aus Isoliermaterial bestehenden Leitkörpers 26 ab. Die Ladungskonzentration an der inneren Mantelfläche steigt mit der entgegengesetzten elektrischen Aufladung der Pulverteilchen an und erreicht nach kurzer Zeit eine gewisse Sättigung, was eine weitere elektrische Aufladung der Pulverteilchen beeinträchtigt. Bei der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung wandert die elektrische Aufladung des Isoliermaterialmantels 10 entgegen der Strömungs­ richtung des Pulver-Gasstromes im Zufuhrkanal 2 strom­ aufwärts zur Schneide 20 und wird vom elektrisch leiten­ den Rohrstück 8 über dessen elektrische Leitung 24 abgeleitet. Dadurch wird die genannte Sättigung von Kationen oder Anionen zwischen dem Isoliermaterial­ mantel 10 und dem Leitkörper 26 vermieden, so daß fortlaufend eine maximal mögliche Reibungsaufladung der nachfolgenden Pulverteilchen stattfindet. Der Isolier­ materialmantel 10 kann aus mehreren Teilen bestehen.

Vorzugsweise ist auch der Leitkörper 26 über die elektrische Leitung 24 oder eine getrennte Leitung an ein entsprechendes elektrisches Potential, vorzugsweise an Erdpotential, angeschlossen. Gemäß der Zeichnung kann dieser Anschluß indirekt dadurch erfolgen, daß der Leitkörper 26 über Stifte 62, welche ihn im Zufuhrkanal 2 halten, mit dem Isoliermaterialmantel 10 verbunden ist.

Claims (8)

1. Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver, mit einem Zufuhrkanal (2) für das durch einen Trägergasstrom pneumatisch geförderte Pulver, mit einer Abgabeöffnung (4) am Ende des Zufuhrkanals mit einer den Zufuhrkanal (2) bildenden Kanalwand (44, 46, 6, 8, 10), welche auf einem Längsabschnitt durch ein Rohrstück (8) und stromabwärts davon aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Isoliermaterialmantel (10) besteht, der sich bis in die Nähe der Abgabeöffnung (4) erstreckt, mit einem koaxial im Zufuhrkanal (2) angeordneten Injektor (12) zum Einbringen eines den Trägergas-Pulverstrom koaxial umgebenden und ihn durch Saugwirkung beschleunigenden Beschleunigungsgases unter einem bestimmten Winkel zur Zufuhrkanalachse über einen Injektorauslaß (14) am stromabwärtigen Ende (18, 20) des Rohrstückes (8), und mit einem länglichen Leitkörper (26) axial im Zufuhrkanal (2), durch welchen der Pulverdurchlaßquerschnitt des Zufuhrkanals (2) von einer ausgefüllten Querschnittsform auf eine im Querschnitt ringartige Querschnittsform mit kleinerer Strömungsdurchtritts-Querschnittsfläche übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektorauslaß (14) unter einem Winkel zwischen 15° und 90° zur Zufuhrkanalachse in den Zufuhrkanal (2) gerichtet ist, daß der Leitkörper (26) aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Material besteht, daß der stromaufwärtige Anfang (32) des Leitkörpers (26) axial zwischen dem stromabwärtigen Ende (18, 20) des Rohrstückes (8) und dem Kegelscheitelpunkt (34) des Injektorauslasses (14) liegt, und daß sich dieser Leitkörper (26) mindestens bis in die Nähe der Abgabeöffnung (4) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärtige Anfangsabschnitt (30) des Leitkörpers (26) stromaufwärts kegelförmig verjüngt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (26) an seinem stromabwärtigen Ende ein Ablenkelement (38, 40) zum Versprühen des Pulvers der Pulver-Gasströmung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (12) eine den Zufuhrkanal (2) umgebende Ringkammer (16) aufweist, von welcher der Injektorauslaß (14) zum Zufuhrkanal (2) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektorauslaß eine Ringspaltdüse (14) ist, deren Ringspalt zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt (18) des Rohrstückes (8) und einem mit Abstand gegenüberliegenden Teil der Wand des Zufuhrkanals (2) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (8) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material besteht und an eine elektrische Leitung (24) zum Anschluß an ein be­ stimmtes elektrisches Potential angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Endabschnitt (18) des Rohrstückes (8) in Form einer ringartigen Schneide (20) ausläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspaltdüse (14) zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt (18) des Rohrstückes (8) und einem trichterartigen Anfangsabschnitt (22) des Isolierrohrmantels (10) gebildet ist.