DE3812358A1 - Spruehgeraet fuer die elektrostatische kunststoffpulverbeschichtung - Google Patents

Description

Die Aufgabe eines Sprühgerätes für die elektrostatische Kunststoffpulverbeschichtung ist, das Kunststoffpulver derart zu versprühen und aufzuladen, daß möglichst jedes Partikel die höchstmögliche Aufladung erhält, ohne daß das elektrische Feld, welches sich zwischen den an einer Hochspannungsquelle angeschlossenen Elektroden des Sprühgerätes und den geerdeten Werkstücken ausgebildet, unnötig stark sein muß. Wählt man durch Einsatz zu hoher Spannung ein zu starkes Feld, können z. B. Zünd­ funken entstehen, welche die Pulver-Sprühwolke zum Aufflammen bringen, zeigen sich sog. Hochspannungs­ einschläge oder dergleichen Nachteile.

Die sich bei Annäherung der Elektroden an das geerdete Werkstück einstellende Konzentration der Feldlinien führt bei bekannten derartigen Sprüheinrichtungen dazu, daß die aus der relativ großen ringförmigen Sprüh­ öffnung, welche zwischen Sprühkanal-Mündung und Zerstäubungsvorrichtung - meist einem Prallteller - besteht, austretenden Pulverpartikel zu einem mehr oder weniger großen Teil mit dem Feld und auch mit der um das elektrische Feld herum ionisierten Luft garnicht in Berührung kommen und infolgedessen überhaupt nicht auf­ geladen werden oder aber nur eine unzureichende Ladung erhalten.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein her­ kömmliches Sprühgerät zwischen zwei herausragenden Ecken oder Kanten des Werkstückes geführt wird, wobei sich das Feld voll auf der Seite konzentriert, auf der sich die Elektroden dem geerdeten Werkstück am nächsten befinden.

Auf der anderen Seite der Sprühöffnung verlassen die Pulverpartikel dann die Mündung mit unzureichender Ladung, was den angestrebten hohen Auftrags-Wirkungsgrad stark vermindert.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet diese Nachteile durch Erzeugung eines weitgehend unabhängig von der Entfernung zu verschiedenen Werkstückoberflächen bestehenden, rund um die ringförmige Pulveraustritts­ öffnung liegenden elektrischen Feldes, wodurch die er­ forderliche Hochspannung abgesenkt werden kann, was das Eindringen in faraday'sche Käfige erleichtert.

Dabei wurde festgestellt, daß die Austrittsgeschwindig­ keit des Pulvers infolge der gleichmäßigen Feldausbil­ dung höher sein kann als bei der herkömmlichen Ausfüh­ rung, was ebenfalls das Eindringen aufgeladenen Pulvers in faraday'sche Käfige erleichtert und das Auftreten vagabundierender Pulverwolken mittels anderer bekannter Maßnahmen zu vermeiden hilft.

Bei den bekannten Ausführungen derartiger Sprühgeräte ist zu beobachten, daß diejenigen Pulverpartikel, die man in Engstellen mechanisch einsprüht, zwar dorthin gelangen, wo man sie haben will, sie dort aber nur unzureichend haften.

Andererseits sind die aufgeladenen Partikel, die den Feldlinien stärker folgen, mit den bei erfindungs­ gemäßen Sprühgeräten möglichen höheren Sprühgeschwin­ digkeiten besser in die Engstellen hineinzubekommen.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, die Konzentration des Stromflusses auf einige, der Erde augenblicklich weniger weit entfernte Elektroden dadurch zu vermeiden, daß man jede einzelne Elektrode nicht über einen gemein­ samen Hochohmwiderstand, sondern über jeweils einen eigenen Widerstand der Größe 5 bis 250 MegOhm an die Hochspannungsquelle anschließt.

Je nach Ausbildung des Sprühkanals, der Sprühöffnung, der Zerstäubungsvorrichtung in Form eines Pralltellers oder einer anderen die mechanische Zerstäubung des Pulvers bewirkenden Vorrichtung, z. B. einer Ringdüse oder einer eine Tangentialströmung bewirkenden Düse, kann es dabei zweckmäßiger sein, die Elektrodenspitzen bis zu 100 mm von der Mündung entfernt in den Sprühkanal hineinragen zu lassen oder sie an der Mündung des Sprühkanals anzuordnen und sie dort in den Ringspalt hinragen zu lassen oder von diesem weg zum Werkstück hin zeigend anzuordnen.

Der Gedanke erscheint zwar im Nachhinein als nahelie­ gend, doch zeigt der jüngste Prospekt eines führenden Wettbewerbsproduktes zwar Vorteile von mehreren rund um die Mündung angeordneten Elektroden bezüglich besserer Aufladung auf, doch hat man auch dort - wie überall - noch nicht erkannt, daß jede Elektrodenspitze über einen eigenen Hochohmwiderstand an die Hochspannungsquelle angeschlossen sein müßte, um die beste Aufladung zu erhalten.

In den Abbildungen Fig. 1-Fig. 9 sind bevorzugte Aus­ führungsformen dargestellt, die jedoch keinesfalls als ausschließlich zu gelten haben.

Fig. 1 zeigt in einer schematisch perspektivischen Dar­ stellung die Anordnung und den Anschluß von je 8 Elek­ troden (1.1.1-1.1.8) und Widerständen (1.2.1-1.2.8), wobei das diese Bauteile stets umgebende Dielektrikum in Form eines Kunststoff- oder Keramikkörpers zur Sichtbarmachung weggelassen ist.

1.3.1-1.3.8 sind die Verbindungsleitungen mit einer als offene oder geschlossene Ringleitung (1.4.1) aus­ geführten Verbindung aller Widerstände (1.2.1-1.2.8) mit der zum Hochspannungsgenerator (nicht dargestellt) führenden Verbindungsleitung (1.5.1).

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Sprühorgan,

Fig. 3 die zugehörige Seitenansicht und Fig. 4 einen sog. Halbquerschnitt.

In Fig. 2 sind zu erkennen der Körper (2.6) des Sprüh­ organes, der zusammen mit dem Zerstäuberkörper (2.7) bzw. dessen stabförmigem Halter (2.7.1) eine vorzugs­ weise ringförmige Mündung (2.8) bzw. einen Strömungs­ kanal (2.8.1) bildet, durch die bzw. den das zu ver­ sprühende Pulver-/Luftgemisch in Richtung der einge­ zeichneten Pfeile (2.9) strömt.

Die Elektroden (2.1) ragen in den Strömungskanal hinein wo sie enden. Das jeweils andere Drahtende einer jeden Elektrode steht mit einem eigenen, hochohmigen Wider­ stand (2.2) in elektrisch leitender Verbindung. Gegenüber den übrigen Elektroden und Widerständen ist jede einzelne Elektrode und ihr Hochohm-Widerstand durch das Dielektrikum des Körpers (2.6) isoliert. Die anderen Enden der Widerstände sind mittels des Verbindungsdrahtes (2.3) mit einem an die übrigen Ver­ bindungsdrähte anschließenden, innerhalb des Körpers (2.6) rund um den Strömungskanal (2.8.1) verlaufenden offenen oder geschlossenen Ring (2.4) untereinander elektrisch leitend verbunden. Dieser Ring (2.4) wiederum ist an einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle elektrisch leitend angeschlossen.

In der Fig. 3 sind der Körper (2.6), der Zerstäubungs­ körper (2.7) und die zwischen beiden liegende ring­ förmige Mündung (2.8) zu erkennen.

Fig. 4 zeigt im Halbschnitt den Körper (2.6), die Hoch­ ohmwiderstände (2.2) sowie den stabförmigen Halter (2.7.1) und den ringförmigen Strömungskanal (2.8.1).

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt analog zu den Fig. 2-4, wobei hier die Elektroden in die von Körper (2.6) und Zerstäuberkörper (2.7) gebildete ringförmige Mündung (2.8) hineinragen.

In Fig. 6 erkennt man, daß hier die Elektroden am Rande der Mündung (2.8) austreten und gerade nach vorne zeigen, während sie in Fig. 7, an der gleichen Stelle austretend, schräg nach außen gerichtet sind.

Fig. 8 stellt eine Kombination aus den in Fig. 5 und Fig. 7 dargestellten Lösungen dar, wobei die ringförmig angeordneten Elektroden abwechselnd in den Kanal (2.8.1) und schräg von der Mündung (2.8) weg nach außen zeigen.

Fig. 9 zeigt eine Lösung, bei welcher auch an der Spitze des Zerstäuberkörpers (2.7) eine Elektrode angeordnet ist, die über einen im Zentralstab (2.7.1) eingeschlos­ senen Hochohmwiderstand (2.2.1) an der Ringleitung (2.4.2) zum Hochspannungserzeuger angeschlossen ist.

Claims (8)

1. Sprühgerät für die elektrostatische Kunststoff­ pulverbeschichtung mit einer an der Mündung des Sprüh­ kanals angeordneten mechanischen Zerstäubungsvorrich­ tung und einem Sprühkanal, um dessen Mündung herum herausragende Elektrodenspitzen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Elektrode mit der Hochspannungsquelle über einen eigenen Hoch­ ohmwiderstand verbunden ist.

2. Sprühgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitzen nahe der Mündung, und zwar in einer max. Entfernung von ca. 100 mm zu ihr, in den Sprühkanal hineinragen (Fig. 2).

3. Sprühgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitzen unmittelbar an der Mündung des Sprühkanals angeordnet sind und in beliebigem Win­ kel in den zwischen der Wand des Sprühkanals und der Zerstäubungsvorrichtung bestehenden Ringspalt hinein­ ragen (Fig. 5).

4. Sprühgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden unmittelbar an der Mündung des Sprühkanals angeordnet sind und etwa parallel zur Achse des Sprühkanals von der Mündung desselben aus nach vorn oder in einem Winkel von 0-90 Grad nach außen zeigen (Fig. 6 bzw. 7).

5. Sprühgerät nach Anspruch 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrodenspitzen in ähnlichen Anordnungen wie in Anspruch 1-4 beschrieben, zum Sprühkanal hin angeordnet sind.

6. Sprühgerät nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Elektroden­ spitze und Hochohmwiderstand kleiner ist als ca. 300 mm.

7. Sprühgerät nach Anspruch 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sämtliche in einem Sprühgerät angeordneten Widerstände etwa den gleichen Widerstandswert aufweisen.

8. Sprühgerät nach Anspruch 1-6 mit gerader Elektro­ denanzahl, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils 2 einander benachbarte Widerstände einen stark unter­ schiedlichen Widerstandswert besitzen, so daß einander gegenüberstehende Elektroden an Widerständen mit jeweils etwa gleichem Widerstandswert liegen.