DE3731138A1 - Elektrostatische lackspritzpistole - Google Patents

Description

Die Erfindung schafft eine elektrostatische Lackspritzpistole, die ein Zerstäu­ bungsorgan mit einer Drehglocke aufweist, die unter der Reaktion der Luft­ strahlen gedreht wird, die aus auf der Nabe oder auf dem Mantel geeignet ange­ ordneten, windschief zu der Drehachse orientierten Düsen ausströmen; die auf die Zerstäubungskante gerichteten Luftstrahlen verbessern den Wirkungsgrad der Zerstäubung, gleichzeitig wird von der die Glocke bewegenden Luft, die über die Achse zugeführt wird, in dem Lager der Glocke ein Luftpolster ausgebildet, um das Lager zu "schmieren".

Es ist eine wohlbekannte Technik, daß die Rotationszerstäuber eine der wirk­ samsten elektrostatischen Spritzvorrichtungen darstellen, wobei das Lackmaterial überwiegend mit Hilfe elektrischer Kräfte zerstäubt wird. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit des Lackmaterialnebels gering, wodurch dieser von dem zu lackierenden Gegenstand leicht angezogen wird. Aus diesem Grunde wird nur eine geringe Menge des Lackmaterials danebengespritzt, d. i. der Wirkungsgrad des Lackauftragens ist äußerst gut.

Hingegen aber muß eine derartige, zum Spritzen bzw. Zerstäuben dienende Dreh­ glocke unter Anwendung irgendwelcher mechanischer Methoden angetrieben wer­ den; zu diesem Zwecke sind die unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt, so z. B. der Elektromotor, der Luftmotor oder ein Antrieb mit Hilfe von Turbi­ nenschaufeln.

Gleichzeitig ist die Glocke an eine Hochspannung von 60-100 kV angeschlossen; daher ist es äußerst wichtig, daß die Drehglocke gegen die geerdeten Metallbe­ standteile, z. B. den Antriebsmotor, hinreichend gut isoliert ist. Hierzu wird das Antreiben der Glocke bei einem elektromotorischen Antrieb mit Hilfe einer lan­ gen Isolierwelle vorgenommen, wie es bei dem französischen Apparat SAMES oder dem ungarischen Gerät HANDSPRAY der Fall ist.

Findet der Antrieb mit Druckluft statt, so können die mit der Isolierung zusam­ menhängenden Probleme leichter gelöst werden, da das energietragende Medium selbst, nämlich die Luft, an sich zu isolieren fähig ist.

Zum Antreiben der Glocke mit Druckluft werden zweierlei Methoden angewen­ det; bei der einen bewegen sich die aus dem zylindrischen Rotor des Motors vor­ stehenden, gegen die Radialen angestellten Schaufeln in einem Exzentergehäuse. Bei dem anderen System wird der aus einer oder mehreren Düsen ausströmende Luftstrahl auf einen Schaufelkranz gerichtet, wobei das zum Drehen erforderli­ che Moment aufgrund der kinetischen Energie des Luftstrahls bzw. unter den an den Schaufeln entstehenden Druckunterschieden erzeugt wird.

Ein Apparat dieses Charakters ist in der HU-PS 1 54 524 beschrieben, bei dem das Schaufelrad durch eine in der Drehglocke selbst im Kreise angeordnete Bohrungsreihe hindurch angeblasen wird.

Mit Druckluft betätigte Rotationssysteme, insbesondere das letzterwähnte, sind gegen den Widerstand des Rotationssystems äußerst empfindlich. Wenn z. B. das zum Drehen erforderliche Moment aus irgendeinem Grunde zunimmt, fällt die Drehzahl stark ab. Ein solcher Fall kann aus zahlreichen Gründen vorkommen, am häufigsten dann, wenn die Menge des in die Glocke eingeführten zu zer­ stäubenden Lackmaterials geändert wird. Das Lackmaterial fließt entlang der inneren Fläche des Glockenmaterials, wobei die entstandene Coriolis-Kraft die Glocke bremst. Mit zunehmender Lackmenge nimmt auch die Coriolis-Kraft zu, wodurch das die Glocke abbremsende Moment zunimmt und die Drehungszahl ab­ nimmt.

Solange die Glocken mit einer niedrigen Drehzahl - 600-3000 U/min - gedreht wurden, war die Bedeutung dieser Erscheinung gering. In der letzten Zeit aber erschienen die Systeme mit Glocken mit hoher Drehzahl -10 000-40 000 U/min - , bei denen auch die Zentrifugalkraft bei der Zerstäubung des Lackmate­ rials eine wichtige Rolle spielt. In diesem Fall ist eine bedeutende Änderung der Drehzahl unerwünscht, da diese eine bedeutende Änderung des ringförmigen Spritzbildes hervorruft. Bei sich mit hoher Drehzahl drehenden Glocken ist auch die Coriolis-Kraft des auf dem inneren Mantel der Glocke abströmenden Lack­ materials größer, die Drehzahl nimmt in erhöhtem Maß ab, wodurch neben der Änderung der Größe des Spritzringes auch die Wirksamkeit der Zerstäubung geringer wird. Das zur Drehung erforderliche Moment kann auch aus anderen Gründen zunehmen, so z. B. wenn das System mit dem Lackmaterial verschmutzt ist, wodurch die Reibung zunimmt.

Damit die erwähnten Mangelhaftigkeiten vermieden werden können, wurden elektronische Regeleinheiten entwickelt, mit denen die Drehzahl der Glocke ge­ messen wird und über die beim Absinken der Drehzahl die Menge bzw. der Druck der Antriebsluft erhöht werden, wodurch die Drehzahl der Glocke auf einem an­ nähernd konstanten Wert gehalten wird. Die Systeme aber sind empfindlich und aufwendig und Bedienung und Wartung beanspruchen hohe Fachkenntnisse.

Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt, die erwähnten Mangelhaftigkeiten zu vermeiden und eine elektrostatische Lackspritzpistole zu entwickeln, bei der sich die Drehzahl der Drehglocke durch die Änderung des Drucks bzw. der Menge der zugeführten Luft innerhalb weiter Grenzen ohne wesentliche Änderung des Spritzbildes ändern kann.

Demnach bezieht sich die Erfindung auf eine elektrostatische, mit einer Dreh­ glocke versehene Spritzpistole, die Luft und Lackmaterial zuführende Kanäle, mechanische Sperrorgane und eine das Lackmaterial elektrostatisch aufladende, in dem Lackzuführkanal angeordnete Hochspannungselektrode aufweist.

Das Wesen der Erfindung liegt insbesondere darin, daß die ins Freie mündenden Enden der Luftzuführkanäle an der Nabe oder auf dem Mantel der Drehglocke windschief zu der Drehachse der Drehglocke ausgerichtet sind und die Mündungen der Luftkanäle auf die Zerstäubungskante der Drehglocke gerichtet sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Luftkanal zu der Drehglocke zum Schmieren des Lagers der Drehglocke durch Ausbildung eines Luftpolsters durch die Drehachse und den Lagerspalt der Drehglocke geführt.

Die Zerstäuberwirkung der erfindungsgemäßen Spritzpistole und der Durchmesser des ringförmigen Spritzbildes werden von drei Faktoren beeinflußt, und zwar der elektrostatischen Kraft, der Zentrifugalkraft und der mechanischen Lenkwirkung der auf die Glockenkante gerichteten Luftstrahlen. Wenn nun die Menge des durch die Glocke strömenden Lackmaterials erhöht wird, nimmt die Drehzahl mit zunehmender Coriolis-Kraft ab. Die relative Geschwindigkeit der aus den Düsen ausströmenden Luft nimmt hierbei jedoch zu, da zur Überwindung des größeren Widerstandmoments eine höhere Reaktion erforderlich ist; da nun die Luft mit höherer Geschwindigkeit auf die Zerstäuberkante strömt, egalisiert sie die infolge der Abnahme der Zentrifugalkraft entstehende Beeinträchtigung der Zer­ stäubungswirkung.

Wenn hingegen die Drehungszahl der Glocke durch die Zufuhr einer größeren Luftmenge erhöht wird, würde mit zunehmender Zentrifugalkraft der Durchmes­ ser des ringförmigen Spritzbildes größer. Die höhere Geschwindigkeit der aus den Kanälen - die auf die Zerstäubungskante der Glocke gerichtet sind - aus­ strömenden Luft lenkt jedoch das Spritzbild parallel zu der Achse, wodurch die vorerwähnte Einwirkung egalisiert wird, wodurch das Spritzbild wieder den ur­ sprünglichen Durchmesser aufweist.

Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die schematische Skizze einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Spritzpistole, und

Fig. 2 den in größerem Maßstab dargestellten Schnitt der Drehglocke und des Vorderteils des Apparates.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Luftventil 2 in einem Metallhandgriff 1 angeordnet, das über eine Stange mittels eines Betätigungshebels 4 geöffnet wird. Die Druckluft gelangt über einen Stutzen 5 in einen in dem Handgriff ausgebildeten Kanal 6 und strömt - das Ventil 2 verlassend - über einen sich im Isolierkörper 8 befindenden Kanal 7 zu einer Zerstäubungsglocke 10. Das auszu­ spritzende Lackmaterial gelangt über einen Schlauch 12 zu einem Zufuhrstutzen 13 und von hier aus über einen kurzen Schlauch 14 und einen Kanal 15 zu dem in einem Isolierkörper 8 vorhandenen Lackmaterialventil 16, von wo aus es über einen Kanal 17 ebenfalls zu der Glocke 10 gefördert wird. Durch Zwischen­ schaltung einer Isolierstange 18 öffnet der Betätigungshebel 4 das Lackmaterial­ ventil 16 über einen Federteller 19 gegen die Kraft einer Feder 20. Die zur elektrischen Aufladung des Lackmaterials erforderliche Hochspannung wird von einem Hochspannungsgenerator 21 über ein Hochspannungskabel 22 an eine in dem Lackzuführkanal 17 eingebaute Metallelektrode 23 angelegt. Der in dem Iso­ lierkörper 8 vorhandene Kanal 9 fördert die Druckluft in eine Bohrung 25 eines Achszapfens 24, auf dem die Glocke 10 gelagert ist. Aus der Bohrung 25 gelangt die Druckluft über radiale Bohrungen in den Lagerspalt 26 zwischen dem Achs­ zapfen 24 und der Nabe der Glocke 10; die aus Kunststoff gefertigte Glocke 10 dreht sich auf dem hier sich ausbildenden Luftpolster. Aus dem Lagerspalt 26 ge­ langt nun die Luft über in der Glocke 10 ausgebildete Kanäle 28 in in der Drauf­ sicht schräg ausgebildete innere und äußere Düsenbohrungen 37 bzw. 30, die im Glockenboden bzw. im Glockenmantel ausgebildet sind und windschief zur Dreh­ achse der Glocke 10 angestellt sind. Die Sperrstöpsel 29 bzw. Sperrkörper sind nur aus herstellungstechnischen Gründen vorgesehen. Die aus den Bohrungen 30, 37 schräg ausströmenden Luftstrahlen erzeugen einerseits das zu Drehung der Glocke 10 erforderliche Moment und andererseits begünstigen sie die Zerstäubung des auf dem der Innenfläche 34 des Mantels entlangfließenden Lackmaterials, weil sie entlang der Innenfläche 34 und der Außenfläche des Glockenmantels auf die kreisförmige Spritzkante 36 geblasen werden. Das Lackmaterial gelangt über den Kanal 17 und den Austrittsstutzen 32 zu der Verteilerringkammer, die an der Rückseite der Drehglocke ausgebildet ist, und fließt durch die Öffnungen 35 im Glockenboden entlang der Innenseite 34 des Mantels zu der zerstäubenden Spritz­ kante 36.

Claims (2)

1. Elektrostatische Lackspritzpistole mit einer Drehglocke, Druckluft und Lack­ material zuführenden Kanälen, mechanischen Sperrorganen und einer das Lackmaterial elektrostatisch aufladenden, in dem Lackzufuhrkanal angeordne­ ten Hochspannungselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die ins Freie mün­ denden Enden der Luftzufuhrkanäle (9, 25, 26, 28) in dem Boden und/oder dem Mantel (34) der Drehglocke (10) windschief zu der Drehachse (24) der Drehglocke (10) ausgerichtet sind und die Mündungen (30, 37) der Luftkanäle auf die Zerstäubungskante der Drehglocke (10) gerichtet sind.

2. Elektrostatische Lackspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal zum Schmieren des Lagers der Drehglocke (10) durch Aus­ bildung eines Luftpolsters (27) zu der Drehglocke (10) durch deren Drehachse (24) und Lagerspalt geführt ist.