TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem
Pulversprühgerät, welche einen ringförmigen
Reibungsaufladungskanal aufweist, der von einem inneren
Längskörper mit einer Oberfläche aus elektrisch isolierendem
Material und einem Rohrkörper mit einer inneren Oberfläche aus
elektrisch isolierendem Material begrenzt wird, der den inneren
Längskörper umgibt, wobei der Kanal von einem äußeren
elektrischen Leiter umgeben ist.
STAND DER TECHNIK ALS HINTERGRUND
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Die schwedische Patentanmeldung 8500530.4 offenbart ein
Pulversprühgerät, in welchem von einem länglichen ringförmigen
Aufladungskanal Gebrauch gemacht wird, der innen von einer
länglichen Stange aus Isoliermaterial begrenzt wird und der
außen von einem Rohrkörper aus Isoliermaterial begrenzt wird.
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In gewissen Fällen kann ein Sprühgerät dieser Gestaltung
zufriedenstellend arbeiten, jedoch hat es, nicht zuletzt, den
Nachteil, daß die Pulverwolke, die von der Düse am Ausgabeende
der Pistole ausgegeben wird, eine Tendenz zeigt, auf die
Außenfläche der Pistole "zurückzuschlagen", so daß dort eine
beträchtliche Pulvermenge abgelagert wird. Weiter ist der
Aufladungspegel ungleichmäßig und, bei gewissen
Pulverqualitäten, so niedrig, daß eine zufriedenstellende
Pulverbeschichtung nicht erreicht werden kann.
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Die schwedische Offenlegungsschrift 446 825 offenbart einen
anderen Typ von Pulversprühgerät, der eine Mehrzahl von
unregelmäßig gebogen verlaufenden Aufladungskanälen aus
Isoliermaterial aufweist, durch welche ein Pulver-Luft-Gemisch
zum Aufladen des Pulvers zwangsläufig hindurchgedrückt wird.
Jeder dieser unregelmäßig gebogen verlaufenden Aufladungskanäle
weist an seiner Außenseite eine elektrisch leitende Schicht
auf.
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Die Konstruktion gemäß dieser Offenlegungsschrift hat ebenfalls
beträchtliche Nachteile, teils dadurch, daß das
Aufladungsergebnis nicht zufriedenstellend ist, teils dadurch,
daß die Pulversprühpistole in einer solchen Weise konstruiert
ist, daß es so gut wie unmöglich ist, bei einem Wechsel der
Pulverqualität zu reinigen.
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Weitere Probleme, die mit bekannten Pulversprühpistolen
einhergehen, liegen an der Tatsache, daß derart hohe Spannungen
in der Pistole lokal gebildet wurden, daß Funkenbildung oder
mehr oder weniger lichtbogenartige Entladungen in oder an der
Pistole aufgetreten sind. Wenn solche Entladungen in Kontakt
mit dem Pulver in der Pistole aufgetreten sind, wurde das
Pulver in gewissen Fällen zu einem großen Aggregat geschmolzen
oder zusammengebacken, was Betriebsunterbrechungen oder ein
schlechtes Endergebnis herbeigeführt hat.
ZIELE DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Pulversprühpistole
des einleitend beschriebenen Typs zu verwirklichen, wobei die
Pulversprühpistole in einer solchen Weise gestaltet ist, daß
extrem gute und gleichmäßige Aufladungsergebnisse unabhängig
von der Qualität des ausgegebenen Pulvers erhalten werden. Die
vorliegende Erfindung hat weiter zum Ziel, eine
Pulversprühpistole des einleitend beschriebenen Typs zu
verwirklichen, die in einer derartigen Weise konstruiert ist,
daß es extrem einfach ist, sie herzustellen und reinzuhalten.
Endlich hat die vorliegende Erfindung auch zum Ziel, eine
Vorrichtung zu verwirklichen, die in einer derartigen Weise
gestaltet ist, daß die Gefahr von Entladungen und Lichtbögen in
oder an der Pulversprühpistole vollständig beseitigt ist.
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Die genannten Ziele können mit einer Vorrichtung wie im
Anspruch 1 definiert erreicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der äußere Leiter zweckmäßig von einer Länge, die
ausreicht, im wesentlichen die gesamte Länge der Sprühpistole
abzudecken. Weiter ist der innere Leiter gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform zentral in dem inneren Körper
angeordnet.
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Als ein Ergebnis dieser konstruktiven Merkmale wird eine
hochgradige und gleichmäßige Aufladung des die
Pulversprühpistole durchlaufenden Pulvers erreicht. Diese
konstruktiven Merkmale bringen auch vollständige Sicherheit
gegen Entladungen innen in der oder an der Pulversprühpistole
mit sich, so daß dadurch die Gefahr, daß das Pulver unter
Ausbildung großer Klumpen schmilzt oder zusammenbackt, wie auch
die Gefahr von Feuer oder Explosionen beseitigt ist.
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Aus konstruktiven und funktionellen Gründen ist es gemäß der
Erfindung zweckmäßig, wenn der innere Leiter mit einem
Endabschnitt versehen ist, der sich aus dem stromaufwärtigen
Ende des inneren Körpers einem Einlaßkanal zu der Sprühpistole
zugewendet erstreckt, und wenn dieser Endabschnitt zugespitzt
ist. Die Möglichkeit einer einfachen elektrischen Verbindung
des inneren und des äußeren Leiters wie auch überlegene
Fließbedingungen innerhalb der Sprühpistole werden hierdurch
sichergestellt.
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Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zweckmäßig
auch dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper aus einer
Anzahl von rohrförmigen Abschnitten hergestellt ist, die den
inneren Leiter aufnehmen und die von dem Leiter vereinigt und
zusammengehalten werden. Als ein Ergebnis dieser konstruktiven
Merkmale wird die Herstellung der Pulversprühpistole extrem
einfach und zusätzlich kann die Sprühpistole im Zusammenhang
mit einem Wechsel der Pulverqualität leicht gereinigt werden.
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Eine geeignete Gestaltung des äußeren Leiters ist gemäß der
vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der äußere
Leiter aus einer elektrisch leitfähigen Pulverschicht an der
Außenoberfläche des Rohrkörpers besteht und ein Metalleiter auf
der Pulverschicht angeordnet ist, wobei der Metalleiter mittels
einer umgebenden Schicht aus Isoliermaterial gegen die
Pulverschicht gedrückt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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Die Natur der vorliegenden Erfindung und ihre Aspekte werden
leichter aus der folgenden Kurzbeschreibung der beigefügten
Zeichnungen und der darauf bezogenen Diskussion verstanden.
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In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
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Fig. 1 einen annähernd diametralen Längsschnitt durch den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine Teilvergrößerung des in Fig. 1 eingekreisten
Bereichs;
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Fig. 3 schematisch in vergrößertem Maßstab zwei aufeinander
folgende Turbulenzglieder gemäß der Erfindung; und
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Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen
schematischen Längsschnitt durch die Pulversprühpistole, wobei
das rechte Ende derselben zur Montage einer Sprühdüse
vorgesehen ist, von der ein Pulver-Luft-Gemisch, das die
Pulversprühpistole zur Aufladung des Pulvers durchläuft, so
gleichmäßig wie möglich verteilt wird.
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An dem in der Figur linken Ende weist die Pulversprühpistole
eine Einlaßvorrichtung 1 mit einem Einlaßnippel 2 zum
Anschließen an eine Schlauchleitung auf, durch welche ein
fluidisiertes Gemisch von Pulver und Luft hindurchgeführt wird.
Dort ist weiter ein Lufteinlaß 3 zur geregelten Zufuhr von
Zusatzluft vorgesehen, wobei diese Luft durch ein Kanalsystem
in einen Ringraum 4 geleitet wird, damit sie daraus über einen
Ringspalt 5 aus strömt und mit dem Hauptstrom aus Luft und
Pulver vermischt wird, der über den Kanal 6 zentral ausgegeben
wird.
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Die Pulversprühpistole besteht geeignet aus einem äußeren
Rohrkörper oder einem Rohr 7 aus elektrisch isolierendem
Material, vorzugsweise Teflon . Möglicherweise kann der
Rohrkörper 7 auch aus einem anderen beispielsweise elektrisch
leitenden Material bestehen und innen mit einer Schicht aus
elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Teflon , oder
einem anderen geeigneten Kunststoffmaterial beschichtet sein.
Innen in dem äußeren Körper oder Rohr 7 ist ein innerer
stangenförmiger Körper 8 oder Kern angeordnet, der ebenfalls
aus elektrisch isolierendem Material besteht, vorzugsweise aus
dem gleichen Material wie das elektrisch isolierende Material
des äußeren Körpers oder Rohres. Der innere Kern 8 hat einen
geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser
des äußeren Körpers oder Rohres, so daß zwischen diesen beiden
Teilen ein Reibungsaufladungskanal 9 in Form eines Ringkanals
ausgebildet ist. Der innere Kern 8 ist in dem Rohr 7 zentriert,
indem der innere Kern mit einer Anzahl von Zentriergliedern 10
versehen ist, die auch als Turbulenzerzeuger dienen. Die
Zentrierglieder oder Turbulenzerzeuger 10 sind daher als
Schrauben mit großer Steigung oder als Zahnräder mit
spiralförmig geschnittenen Zähnen gestaltet, so daß dort eine
Anzahl von Kanälen ausgebildet ist, die schraubenlinienförmig
gestaltet oder zur Längsrichtung der Pistole schräg angestellt
sind. Diese Kanäle bringen die einzelnen Abschnitte des
Aufladungskanals miteinander in Verbindung. Als ein Ergebnis
prägen die Zentrierglieder oder Turbulenzerzeuger 10 dem
Pulver-Luft-Gemisch, das den Aufladungskanal durchfließt, eine
Drehbewegung auf, so daß das Strömungsmuster turbulent und
wirbelig wird, wodurch die Pulverteilchen in verstärkten
Kontakt mit den Kanalwänden gelangt.
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Eine detalliertere Beschreibung der Turbulenzerzeuger 10 ist
weiter unten ausgeführt.
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Ein innerer Leiter 11 aus Metall wie Messing, Kupfer, Silber
oder dergl. ist innen in den inneren Körper 8 oder Kern
eingebettet oder anderweitig in ihm angeordnet, wobei der
Leiter 11 die Form einer langgestreckten Stange hat, die sich
über im wesentlichen die gesamte Länge des inneren Körpers 8
hin erstreckt. Das der Einlaßvorrichtung 1 zugewandte Ende ist
zu einer Spitze zugeschärft und steht dort in elektrischem
Kontakt mit Kontaktfedern 12, die vorzugsweise aus Metall
hergestellt sind. Die Kontaktfedern 12 sind in dem äußeren
Rohr 7 verankert und erstrecken sich durch dieses und sind
außerhalb desselben in elektrischer Verbindung mit einer Kappe
13, die aus Metall hergestellt ist und die Einlaßvorrichtung 1
und einen Abschnitt des äußeren Rohres 7 umgibt. Die Kappe 13
und der innere Leiter 11 stehen hierdurch miteinander in
elektrischer Verbindung.
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An der Außenseite des äußeren Rohres 7 ist ein äußerer
elektrischer Leiter 14 angeordnet, dessen detaillierte
Konstruktion leichter aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der äußere
Leiter 14 ist elektrisch gut an der Kappe 13 angeschlossen, ist
rohrförmig und erstreckt sich über im wesentlichen die gesamte
Außenfläche des Rohres 7 hin. Hierdurch wird der ringförmige
Aufladungskanal 9 von dem äußeren Leiter 14 über im
wesentlichen seine gesamte Länge hin umgeben. Entsprechend
umgibt der ringförmige Aufladungskanal den inneren Leiter 11
ebenfalls über im wesentlichen die gesamte Länge des
ringförmigen Aufladungskanals hin.
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Fig. 2 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung des in Fig. 1
eingekreisten Bereichs A. Es ist ersichtlich aus Fig. 2, daß
die Kappe 13 an das äußere Rohr 7 so eng wie praktisch
durchführbar angeschlossen ist. Weiter ist an der Außenfläche
des Rohres 7 eine Schicht 15 aus einem pulvrigen elektrischen
Leiter wie Graphit, Metallteilchen, Kohlenstoffteilchen oder
dergl.. Außerhalb der leitenden pulvrigen Schicht 15 ist eine
Metallfolie, ein Metallrohr, ein Metallsieb oder ein anderes
elektrische gut leitendes Material angeordnet, welches ein
relativ weiches Material sein kann, so daß es leicht verformbar
ist, jedoch dennoch ausreichend robust ist, um eine gute
elektrische Leitfähigkeit zu erbringen. In der dargestellten
Ausführungsform wird von einer Metallfolie gebrauchgemacht, die
die Bezugszahl 16 hat und an die Außenseite der Kappe 13
anschließt. Auf der Außenseite der Metallfolie 16 ist ein
Schrumpfschlauch aus Kunststoffmaterial vorgesehen, der rings
der Metallfolie, der Kappe 13 und der pulvrigen leitenden
Schicht 15 aufgeschrumpft ist. Als ein Ergebnis der relativ
großen Schrumpfkräfte des Schrumpfschlauches 17 wird ein extrem
guter Kontakt zwischen der pulvrigen Schicht 15 und dem äußeren
Rohr 7 eingerichtet, was in der Figur dadurch verdeutlicht ist,
daß die pulvrige Schicht 15 teilweise als in der äußeren
Umfangsfläche des Rohres 7 eingebettet gezeigt ist. In der
gleichen Weise wird als ein Ergebnis der Wirkung des
Schrumpfschlauches ein guter elektrischer Kontakt zwischen der
pulvrigen Schicht 15 und der diese überdeckenden Metallfolie 16
eingerichtet. Natürlich ist ein guter elektrischer Kontakt auch
zwischen der Metallfolie 16 und der Kappe 13 sichergestellt.
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Wie oben verdeutlicht braucht das äußere Rohr nicht ein
dickwandiges Rohr aus Kunststoffmaterial zu sein. Stattdessen
kann das äußere Rohr ein Metallrohr sein, das mit einer inneren
Beschichtung aus dem entsprechenden Kunststoffmaterial versehen
ist. Hierdurch könnten die pulvrige Schicht 15 und die
Metallfolie 16 weggelassen werden, falls das äußere Metallrohr
elektrisch an die Kappe 13 oder deren Gegenstück und zusätzlich
an den inneren Leiter 11 angeschlossen wird.
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Wenngleich nicht aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Kappe
13 zweckmäßig mit einem elektrischen Anschlußstück versehen, so
daß der innere und der äußere Leiter dasselbe elektrische
Potential haben können und darüberhinaus ein Potential, das an
Erde oder den Gegenstand gebunden ist, der besprüht werden
soll.
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Wie oben kurz erwähnt, ist es der Zweck der Turbulenzerzeuger
teilweise, die günstige Turbulenz in dem Pulver-Luft-Gemisch zu
verwirklichen, wenn dieses den Aufladungskanal 9 passiert, und
teilweise den inneren Körper oder Kern 8 mit dem inneren Leiter
11 zu zentrieren. Aus praktischen Gründen soll das äußere Rohr
oder der äußere Körper 7 innen zylindrisch sein, wodurch
sämtliche Turbulenzerzeuger von gleicher Abmessung sein können.
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Aus Gründen der Herstellung ist der innere Kern zweckmäßig in
eine Anzahl aufeinander folgender Abschnitte unterteilt, die
als gesonderte Teile hergestellt sind. Diese Teile werden dann
dadurch vereinigt, daß sie mit einer zentralen Bohrung zur
Aufnahme des inneren Leiters 11 versehen werden, der
seinerseits die Gesamtheit des inneren Kerns 8 über eine
Schraubverbindung oder eine andere geeignete Maßnahme
zusammenhält.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Turbulenzerzeuger in
Gruppen von zwei zu zwei oder mehr in gegenseitiger
Aufeinanderfolge angeordnet. Eine Mehrzahl solcher Gruppen
können entlang des inneren Körpers oder Kerns 8 angeordnet sein
und, in einer praktischen Ausführungsform, wurden drei Gruppen
jeweils aus zwei Turbulenzerzeugern als geeignet befunden. Eine
erste Gruppe von Turbulenzerzeugern 10 (zunächst der
Einlaßvorrichtung) ist unmittelbar benachbart zu einem
Einlaßkegel 18 zu dem Aufladungskanal 9 angeordnet. Dieser
Einlaßkegel 18 kann in einer praktischen Gestaltung mit einem
Innengewinde versehen sein, das mit einem passenden
Außengewinde auf dem inneren Leiter zusammenwirkt, so daß
dadurch der Einlaßkegel 18 als Mutter wirkt, mit der die
Gesamtheit des inneren Kerns 8 vereinigt wird.
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An seinem größeren Ende hat der Einlaßkegel 18 einen
geringfügig kleineren Durchmesser als der Hauptabschnitt des
inneren Körpers oder Kerns 8, so daß dadurch der
Aufladungskanal 9 unmittelbar vor dem ersten Turbulenzerzeuger
10 eine geringfügig größere radiale Ausdehnung hat.
Entsprechend hat der Aufladungskanal eine geringfügig größere
radiale Tiefe unmittelbar hinter den Turbulenzerzeugern. Dieses
Merkmal wird dadurch erreicht, daß die Teile 19, aus welchen
der innere Kern 8 zusainmengesetzt ist, zusätzlich zu den
Turbulenzerzeugern 10 und dem Einlaßkegel l8 mit kegeligen oder
sich verjüngenden Abschnitten 20 versehen sind, deren kleinster
Durchmesser dem Durchmesser des größeren Endes des Einlaßkegels
18 annähernd entspricht.
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Jeder Turbulenzerzeuger 10 weist eine Anzahl von
Turbulenzgliedern 21 auf, welche die Gestalt von Schaufeln
haben, die von dem inneren Kern 8 abstehen und rings des
inneren Kerns gleichmäßig verteilt sind, so daß zwischen
benachbarten Schaufeln Durchflußkanäle 21 gebildet werden, die
den Pulverstrom in ein wirbeliges Strömungsmuster bringen. Die
radial äußeren Teile der Schaufeln sind so ausgebildet, daß sie
der Kontur der Innenfläche des Rohrkörpers 7 folgen, und die
Längsrichtung der Schaufeln ist schräg angestellt oder bildet
einen Winkel mit der Längsrichtung des Aufladungskanals 9.
Ferner können die Schaufeln annähernd gerade oder gekrümmt
sein, so daß die Steigung der Schaufeln über die gesamte Länge
hin konstant ist oder über diese Länge hin zunimmt oder
abnimmt.
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Damit der Durchströmwiderstand durch die Turbulenzerzeuger
nicht übermäßig groß ist, ist es zweckmäßig, wenn die Endfläche
22 der Schaufeln (wie aus Fig. 3 ersichtlich) einen Winkel mit
einer Radialebene des inneren Kerns 8 bildet, so daß dadurch
die in Strömungsrichtung vorderen und hinteren Flächen der
Turbulenzerzeuger 10 annähernd kegelig sind. Ferner sollten die
Endflächen abgerundet oder zugespitzt sein.
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Gemäß der Erfindung sollen die Durchflußkanäle zwischen den
Schaufeln einen größeren Querschnitt als der
Materialquerschnitt der Schaufeln haben. Ferner sind die
Schaufeln zweckmäßig etwas breiter an ihren Fußteilen als an
ihren äußeren Teilen. Die Suinine der Durchflußquerschnitte in
jedem Turbulenzerzeuger soll annähernd dem Durchflußquerschnitt
in dem Aufladungskanal 9 entsprechen, was dadurch verwirklicht
wurde, daß die Kanäle in den Turbulenzerzeugern größere radiale
Abmessungen haben als in dem ringförmigen Aufladungskanal 9.
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Es ist aus Fig. 3 auch ersichtlich, daß die Turbulenzerzeuger
10, die in Gruppen von zwei angeordnet sind, dazwischen einen
kurzen Spalt haben, so daß ein Ringraum zwischen einander
benachbarten Endflächen 22 gebildet wird. Ferner sind die
Turbulenzglieder oder Schaufeln 21 an einander benachbarten
Turbulenzerzeugern in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt,
wodurch beispielsweise die Endflächen 22 in Flucht mit den
Durchflußkanälen 23 in dem benachbarten Turbulenzerzeuger
angeordnet sind. Natürlich können auch andere
Versetzungsrelationen angewendet werden, selbst wenn die oben
erwähnte Konfiguration als hinreichend für ihren Zweck erprobt
wurde.
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Da der alleinige Zweck der Durchflußkanäle 23 der ist,
Turbulenz und ein möglichst schraubendes Strömungsmuster in dem
Aufladungskanal 9 zu erzeugen, brauchen die Durchflußkanäle 23
- und daher auch die Schaufeln 21 - nicht von übermäßig großer
axialer Länge zu sein. Praktische Versuche haben gezeigt, daß
eine Länge entlang der Längsrichtung des Aufladungskanals 9 von
ungefähr der gleichen Größenordnung wie der Innendurchmesser
des äußeren Körpers 7 geeignet ist. Ferner haben Versuche
gezeigt, daß ein Steigungswinkel, d.i. der Winkel zwischen der
Längsrichtung der Schaufel 21 und einer Ebene im rechten Winkel
zu der Längsrichtung des Aufladungskanals 9, von ungefähr 45º
für die Schaufeln 21 geeignet ist, selbst wenn andere
Steigungswinkel - etwa im Bereich zwischen 30 und 60º -
ebenfalls angewendet werden können.
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Falls andere Steigungswinkel für die Schaufeln relevant sind,
sollte die Auswahl der Steigungswinkel zweckmäßig ins
Verhältnis gesetzt werden zu der axialen Durchflußrate in dem
ringförmigen Aufladungskanal, so daß eine hohe axiale
Durchflußrate einen größeren Steigungswinkel für die Schaufeln
erfordert und umgekehrt.
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Wenngleich dies aus den Zeichnungen nicht ersichtlich ist,
verläuft die Steigung für alle Turbulenzerzeuger in die gleiche
Richtung, so daß dadurch die Strömung durch den ringförmigen
Aufladungskanal einem schraubenlinienförmigen Verlauf bei
Drehung in der gleichen Richtung über die gesamte Länge des
Aufladungskanals 9 hin folgt. Jedoch ist es natürlich denkbar,
die Steigungsrichtung der Turbulenzerzeuger umzustellen, so daß
die Drehung entlang unterschiedlicher Abschnitte des
ringförmigen Aufladungskanals 9 umgekehrt wird.
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Um die Turbulenzerzeuger an das Strömungsmuster anzupassen, das
an dem jeweiligen Turbulenzerzeuger vorherrschend ist, ist es
auch möglich, eine große Steigung für solche Turbulenzerzeuger
vorzusehen, die der Einlaßvorrichtung am nächsten liegen (wo
die Strömung im wesentlichen axial ist) und dann die Steigung
allmählich zu verringern, je weiter entfernt der
infragestehende Turbulenzerzeuger von der Einlaßvorrichtung
angeordnet ist (wo sich die Strömung bereits dreht). Hierdurch
kann die Steigung, die die sich drehende Strömung in dem
Aufladungskanal 9 erfährt, für alle Turbulenzerzeuger annähernd
konstant werden.
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Die vorliegende Erfindung soll nicht als auf dasjenige, was
oben beschrieben ist und in den Zeichnungen gezeigt ist,
beschränkt angesehen werden. Viele Modifizierungen sind
vorstellbar, ohne aus dem Schutzumfang der Patentansprüche
heraus zufallen.