DE3601081A1 - Elektrostatische spruehpistole, insbesondere fuer pulver - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Sprühpistole, insbesondere für Pulver, mit einem zwischen einem Außenrohr und einem Kernrohr gebildeten Ringspalt, der mit einem Anschluß für Material und/oder Gas verbun­ den ist, und einer Elektrode, die mit einer im Kernrohr verlaufenden Hochspannungsleitung verbunden ist.

Bei einer bekannten Sprühpistole dieser Art (DE-OS 34 12 694) dient der Ringspalt der Zufuhr eines Pulver- Luft-Gemisches. Das Kernrohr steht über das Außenrohr nach vorn über und weist einen Umfangsspalt auf, über den rotierende Steuerluft zuführbar ist. Die Ionisierung erfolgt mit Hilfe eines dritten Luftstromes, der zen­ trisch zugeführt und dann an der Mündung über einen Konusspalt, der teilweise durch eine scheibenförmige Elektrode begrenzt wird, in die Pulverwolke eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektro­ statische Sprühpistole der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Ionisierung verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode inmitten der Länge des Kernrohrs angeord­ net ist und mit mindestens zwei in Umfangsrichtung ver­ setzten Spitzen die Wand des Kernrohrs durchsetzt.

Bei dieser Konstruktion ergeben sich im Bereich des durch den Ringspalt zugeführten Mediums zwei oder vor­ zugsweise mehr Korona-Entladungen, die eine starke Ioni­ sierung bewirken. Wenn das Material, beispielsweise in Form eines Pulver-Luft-Gemisches, über diesen Ring­ spalt zugeführt wird, kann es wesentlich stärker aufge­ laden werden, als es bei einer nachträglichen Vermischung mit ionisierter Luft der Fall wäre. Da die Elektrode die Wand des Kernrohrs durchsetzt, genügt eine einzige mittige Kontaktierung mit der Hochspannungsleitung, um alle Spitzen mit Hochspannung zu versorgen. Der kon­ struktive Aufwand ist daher sehr gering.

Die Spitzen der Elektrode können sich im Innern des Ringspalts befinden. Wenn das Kernrohr über das Außen­ rohr nach vorn übersteht, empfiehlt es sich aber, daß die Elektrode inmitten des überstehenden Teils des Kern­ rohrs dessen Wand durchsetzt. Die Ionisierung erfolgt daher dort, wo das Pulver-Luft-Gemisch bereits aus dem engen Ringspalt ausgetreten ist und daher seine Geschwin­ digkeit reduziert hat. Außerdem kann sich an dieser Stelle die Korona-Entladung und das elektrostatische Feld frei und ohne Behinderung durch das isolierende Außenrohr ausbreiten.

Wenn im Innern des Kernrohres ein Kanal verläuft, der ebenfalls mit einem Anschluß für Material und/oder Gas verbunden ist, empfiehlt es sich, daß die Elektrode auch im Kernrohrkanal Entladungsabschnitte aufweist. Auf diese Weise kann mit einer einzigen Elektrode eine Ionisierung praktisch des gesamten zugeführten Mediums erfolgen, so daß eine sehr intensive Ionisierung des Materials, insbesondere des Pulvers, möglich ist.

Vorzugsweise ist der vorderste Teil der Hochspannungs­ leitung ein Kontaktelement, das durch eine Feder gegen den Mittelteil der Elektrode gedrückt ist. Die Feder gewährleistet einen bestimmten Kontaktdruck, der auch bei rauhem Betrieb aufrecht erhalten wird. Außerdem werden Toleranzunterschiede ausgeglichen.

Hierbei können die Feder und stabförmige Übertragungs­ elemente in einem Schutzrohr angeordnet sein, das am vorderen Ende das Kontraktelement trägt. Dieses Schutz­ rohr erleichtert den Einbau und führt die die Federkraft und die elektrische Spannung übertragenden stabförmigen Übertragungselemente.

Als stabförmige Übertragungselemente kommen insbesondere Begrenzungswiderstände in Betracht.

Mit Vorteil ist der Kernrohrkanal durch den Ringspalt zwischen Schutzrohr und Kernrohr gebildet. Auf diese Weise werden das Schutzrohr und die in ihm befindlichen Begrenzungswiderstände ständig gekühlt. Außerdem erlaubt es der Ringspalt, die über den Kernrohrkanal zugeführte Luft auf mehrere außermittig angeordnete Entladungsab­ schnitte der Elektrode auftreffen zu lassen, was die Ionisierung verbessert.

Die Elektrodenspitzen sind vorzugsweise in flachen, kalottenartigen Senken der Kernrohroberfläche angeord­ net. Dies schafft einen ausreichenden Platz für die Ausbildung der Korona-Entladung, ohne daß die Spitzen zu weit über die Kernrohroberfläche hinausstehen müßten. In manchen Fällen genügt es sogar, wenn die Spitzen innerhalb der Umfangsfläche des Kernrohrs enden.

Die Anordnung der Spitzen richtet sich nach dem konstruk­ tiven Aufbau und dem Anwendungszweck der Sprühpistole. Die Spitzen können asymmetrisch, beispielsweise einsei­ tig angeordnet sein. In den meisten Fällen wird jedoch eine symmetrische Anordnung bevorzugt. Insbesondere können die Spitzen mit gleichem Winkelabstand voneinan­ der angeordnet sein, was ein symmetrisches und bei vier und mehr Spitzen in Umfangsrichtung annähernd gleich­ förmiges Ionisierungsmuster ergibt.

Im einfachsten Fall besteht die Elektrode aus Drahtab­ schnitten. Insbesondere können sich kreuzende Drahtab­ schnitte durch entsprechende Bohrungen in der Kernrohr­ wand gesteckt sein. Stattdessen kann die Elektrode auch aus einem sternförmigen Blechschnitt bestehen.

In weiterer Ausgestaltung ist der Mündung ein Prallkör­ per vorgeschaltet, der über einen ringspaltähnlichen Kanal mit dem Kernrohrkanal in Verbindung steht. Auf diese Weise wird ionisierte Luft aus dem Kernrohrkanal mit dem Pulver-Luft-Gemisch aus dem Ringspalt außerhalb des Kernrohrs vermischt, was eine intensive Ionisierung ermöglicht.

Vorzugsweise ist der Prallkörper auf einen vorderen federnden Abschnitt eines in das Kernrohr eingesteckten Halters aufgeschnappt. Er läßt sich daher leicht auswech­ seln und den jeweiligen Arbeitsbedingungen, einschließ­ lich der Ionisierung, anpassen.

Günstig ist es auch, wenn der Halter mit einem hinteren federnden Abschnitt auf einen Stift im Kernrohr aufge­ schnappt ist. Auch der Halter läßt sich dann leicht herausnehmen und wieder einsetzen, was den Austausch und die Reinigung erleichtert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer elektrostatischen Pulver-Sprühpistole gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Vorderteil einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 4 im Längsschnitt den hinteren Teil einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 5 bis 9 verschiedene Elektrodenformen.

In Fig. 1 ist eine elektrostatische Spühpistole veran­ schaulicht, die ein Griffstück 1 mit einem Hochspannungs­ leitungsanschluß 2 und einem Luftanschluß 3 sowie ein Drosselventil 4 im Luftkanal, ein Zwischenstück 5 mit einem Anschluß 6 für eine Zuleitung 7, über die ein Pulver-Luft-Gemisch zuführbar ist, sowie ein auf das Zwischenstück 5 aufgestecktes Außenrohr 8 und ein in das Zwischenrohr eingeschraubtes Kernrohr 9 aufweist. Das Pulver-Luft-Gemisch wird daher über einen Ringspalt 10 zwischen Außenrohr 8 und Kernrohr 9 zugeführt und tritt als Ringstrahl aus der Mündung 11 aus.

Mit Abstand vor der Mündung 11 ist eine Elektrode 12 angeordnet, die aus zwei sich kreuzenden Drahtabschnit­ ten 13 und 14 besteht. Diese sind durch entsprechende Öffnungen 15 in der Wand des Kernrohres 9 gesteckt und können in der Mitte miteinander verbunden sein. Auf diese Weise ergeben sich vier äußere Spitzen 16, die aus dem Kernrohr 9 nach außen ragen und eine Korona-Ent­ ladung in dem aus der Mündung 11 austretenden Ringstrahl des Pulver-Luft-Gemisches hervorrufen. Damit die Spitzen nicht zu weit vorstehen müssen, ist in der Außenwand des Kernrohres 9 jeweils eine kugelkalottenartige flache Vertiefung 17 vorgesehen. Die im Innenraum 18 des Kern­ rohres 9 frei liegenden Drahtabschnitte 19 bilden eben­ falls Entladungsabschnitte, welche die über die Leitung 7 zuströmende Luft zu ionisieren vermögen.

Das Zentrum der Elektrode 12 wird von einem Kontaktstück 20 berührt, das durch eine Feder 21 unter Zwischenschal­ tung zweier stabförmiger Übertragungselemente 22 und 23, hier Hochspannungswiderstände, belastet ist. Die Feder stützt sich an einer steifen Hochspannungsleitung 24 ab, die mit dem Hochspannungsanschluß 22 verbunden ist. Der Endabschnitt dieser Hochspannungsleitung 24, die Feder 21 und die Übertragungselemente 22 und 23 sind in einem Schutzrohr 25 untergebracht, das in das Zwischenstück 5 eingeschraubt ist und eine Führung für die Übertragungselemente 22, 23 bildet. Der Außendurch­ messer des Schutzrohres 25 ist kleiner als der Innen­ durchmesser des Kernrohres 9, so daß ein Ringspalt 26 verbleibt, durch den vom Anschluß 3 her zugeführte Luft über die Elektrode 12 an die Mündung 27 des Kernrohres geleitet wird, wobei das Schutzrohr 25 und die darin enthaltenen Widerstände gekühlt werden.

In die Mündung 27 ist ein außen mit Axialnuten versehener Halter 28 eingesetzt und mit einem hinteren, durch Axial­ schlitze federnd gemachten Abschnitt auf einen Querstift 29 aufgeschnappt. Auf den vorderen, ebenfalls durch Axialschlitze federnd gemachten Abschnitt des Halters ist ein Prallkörper 30 aufgeschnappt. Auf diese Weise ergibt sich ein ringspaltähnlicher Kanal 31 für die austretende Luft, die mit Hilfe des Prallkörpers 30 in den Ringstrahl des Pulver-Luft-Gemisches gelenkt wird, so daß eine definierte Pulverwolke entsteht. Der Halter 28 weist einen Axialkanal 32 auf, über den ein Teil der vom Anschluß 3 her kommenden und an der Elek­ trode 12 ionisierten Luft abgegeben werden kann, die den Leerraum hinter dem Prallkörper spült.

In das Handstück 1 ist eine Hülse 33 eingeschoben, die nach vorn übersteht und in eine Bohrung 34 des Zwischen­ stücks 5 eingreift. Es genügt dann eine Spannvorrichtung, z. B. Axialschrauben, um das Griffstück 1 und das Zwi­ schenstück 5 längs der Trennfläche 35 miteinander zu verbinden, wobei ein Kanal 36 im Zwischenstück 5 mit dem entsprechenden Kanal 37 im Handstück in Verbindung kommt.

Die angestrebte gute Ionisierung des Pulvers ergibt sich dadurch, daß an vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Spitzen 16 eine starke Korona-Entladung er­ folgt, und weil auch die über den Prallkörper 30 zuge­ führte Formluft ionisiert ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der für ent­ sprechende Teile um 100 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugs­ zeichen verwendet werden, befindet sich die Elektrode 112 an einer Stelle, wo die Spitzen 116 sich im Ring­ spalt 110 zwischen dem Außenrohr 108 und dem Kernrohr 109 befinden. In diesem Fall wirkt die Feder 121 gleich­ zeitig als Kontaktstück. Dafür stützt sich die Kette der stabförmigen Übertragungselemente 122 und 123 unmit­ telbar an der Hochspannungsleitung ab. Ein Schutzrohr ist nicht vorgesehen. Vielmehr sind die Übertragungs­ elemente 122 und 123 mit Hilfe von Längsnuten aufweisen­ den Führungshülsen 138 im inneren Kernrohrkanal 126 geführt.

Dem Prallkörper 130 ist eine Drallvorrichtung 139 in der Form von schraubenförmigen Nuten für die Formluft vorgeschaltet, so daß diese einen Drall erfährt.

Fig. 4 zeigt, daß die in Fig. 1 veranschaulichte Pistole einfach durch Auswechseln des Griffstücks 1 mit einem Halter 101 zu einer Automatik-Sprühpistole umgewandelt werden kann. Der Halter wird mittels seiner Bohrung 140 an einer Tragkonstruktion befestigt.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen abgewandelte Drahtelektroden. Die Elektrode 212 der Fig. 5 besitzt nur zwei Korona- Spitzen 216. Dies ist für das Beschichten mancher Werk­ stücke von Interesse, bei denen auf zwei einander gegen­ überliegenden Seiten ein stärkerer Umgriff erforderlich ist. Wenn die Spühpistole einen Flachstrahl abgibt, kann es auch von Interesse sein, diese Elektrode wahl­ weise in der Ebene des Flachstrahls oder senkrecht dazu anzuordnen. Die Fig. 6 und 7 zeigen, daß die Elektroden 312 und 412 auch mit mehr Spitzen 316 oder weniger Spit­ zen 416 als die in Fig. 2 veranschaulichte Anzahl 4 ausgestattet sein kann. Fig. 8 zeigt eine Elektrode 512 mit nur einseitig angeordneten Spitzen 516. Dies ist empfehlenswert, wenn der angestrebete Umgriff einsei­ tig besonders stark sein muß. Die veranschaulichten Drahtelektroden können so hergestellt werden, daß die Einzeldrähte in Bohrungen des Kernrohres eingeführt werden. Entweder ist die Lage der Drähte durch Reibungs­ schluß ausreichend gesichert; oder es wird durch eine Lötung oder Klebung in Zentrum ein Zusammenhalt herge­ stellt.

In Fig. 9 ist eine aus Blech bestehende Sternelektrode 612 veranschaulicht, die ebenfalls Koronaspitzen 616 aufweist. Eine solche Elektrode kann beispielsweise bei der Herstellung eines aus Kunststoff bestehenden Kernrohres mit eingeformt werden.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch auf Flüssigkeits- Spritzpistolen anwenden, insbesondere auf solche, bei denen über einen äußeren Ringspalt Zerstäubungs- und/oder Formluft zugeführt wird, während die Flüssigkeit durch den Kernrohrkanal zugeleitet wird.

Auch im Ringspalt 31 kann eine Drallvorrichtung vorge­ sehen sein. Die Pistole kann auch für Mehrkomponenten-Be­ trieb vorgesehen werden, wo die eine Komponente durch einen äußeren Ringspalt und die andere Komponente durch einen Kanal im Kernrohr zugeführt wird.

Claims (15)

1. Elektrostatische Sprühpistole, insbesondere für Pul­ ver, mit einem zwischen einem Außenrohr und einem Kernrohr gebildeten Ringspalt, der mit einem Anschluß für Material und/oder Gas verbunden ist, und einer Elektrode, die mit einer im Kernrohr verlaufenden Hochspannungsleitung verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrode (12; 112) inmitten der Länge des Kernrohrs (9; 109) angeordnet ist und mit mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzten Spitzen (16; 116) die Wand des Kernrohrs durchsetzt.

2. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 1, bei der das Kernrohr über das Außenrohr nach vorn über­ steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) inmitten des überstehenden Teils des Kernrohrs (9) dessen Wand durchsetzt.

3. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 1 oder 2, bei der im Innern des Kernrohrs ein Kanal verläuft, der ebenfalls mit einem Anschluß für Material und/oder Gas verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) auch im Kernrohrkanal Entladungsab­ schnitte (19) aufweist.

4. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorderste Teil der Hochspannungsleitung (24) ein Kontaktelement (20; 121) ist, das mittels Federkraft gegen den Mittelteil der Elektrode (12; 112) gedrückt ist.

5. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Feder (21) und stab­ förmige Übertragungselemente (22, 23) in einem Schutzrohr (25) angeordnet sind, das am vorderen Ende das Kontaktelement (20) trägt.

6. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Übertra­ gungselemente (22, 23; 122, 123) Begrenzungswider­ stände sind.

7. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernrohrkanal im Bereich des Schutzrohrs (25) durch den Ringspalt (26) zwischen Schutzrohr und Kernrohr (9) gebildet ist.

8. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitzen in flachen kalottenartigen Senken (17) der Kernrohroberfläche angeordnet sind.

9. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (16; 116; 216; 316; 416; 616) mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet sind.

10. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12; 112; 212; 312; 412; 512) aus Drahtab­ schnitten (13, 14) besteht.

11. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtabschnitte (13, 14) durch entsprechende Bohrungen (15) in der Kernrohrwand gesteckt sind.

12. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (612) aus einem sternförmigen Blechschnitt besteht.

13. Elektrostatische Sprühpistole nach einem der An­ sprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündung ein Prallkörper (30) vorgeschaltet ist, der über einen ringspaltähnlichen Kanal (31) mit dem Kernrohrkanal (26) in Verbindung steht.

14. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (30) auf einen vorderen federnden Abschnitt eines in das Kernrohr (9) eingesteckten Halters (28) aufge­ schnappt ist.

15. Elektrostatische Sprühpistole nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (28) mit einem hinteren federnden Abschnitt auf einen Stift (29) im Kernrohr (9) aufgeschnappt ist.