DE6603283U

DE6603283U - Zerstaeuberduese an einer elektrostatischen auftragsvorrichtung fuer pulver od. dgl.

Info

Publication number: DE6603283U
Application number: DE6603283U
Authority: DE
Original assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT; Machines Electrostatiques SA
Current assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT; Machines Electrostatiques SA
Priority date: 1967-03-22
Filing date: 1968-03-22
Publication date: 1969-08-28
Also published as: DE1752027A1; ES351905A1; DK121994B; CH470914A; BE712503A; FR92033E; SE356694B; GB1203499A; DE1752027B2; US3540653A

Description

Französische Priorität vom 22. März 1967 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 99 888 (Isere)

Die Neuerung betrifft eine Zerstäuberdüse for «Xek&s*

Auftragsvorrichtungen zum Zerstäuben von Pulver oder dergleichen mit einer feststehenden Zerstäubermündung und axialer Zufuhr des Pulverluftgemisches, bei der im Zuführrohr vor der an Hochspannung liegenden Mündung des Zerstäubers eine Dralleinrichtung für den Zuführstrom angeordnet ist.

Auftragsvorrichtungen werden in verschiedenst elektrostatischen Auftragsverfahren, z.B. zum Bedecken von Gegenständen mit Plastikpulver oder anderen deckenden Materialien verwendet. Bei derartigen Verfahren liegt der zu bedeckende Gegenstand auf einem Potential, das sicn beträchtlich von dem Potential untersäieidet, mit dem die Teilchen geladen sind. Die geladenen Teilchen folgen den Kraftlinien des elektrischen Feldes, um wirkungsvoll und zuverlässig über die Oberflächen des betreffenden Gegenstandes verteilt zu werden. Gewöhnlich ist der Gegenstand geerdet.

Die Zerstäuberdüse der eingangs genannten Art wird für diesen Zweck verwendet* Sie besitzt eine Dralleinrichtung, die einen

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Strom von Gas mit darin enthaltenen Teilchen liefert. Ein weiterer Gasstrom wird tangential in die Dralleinrichtung geführt , wodurch die Teilchen beschleunigt werden und in einer wirbelnd rotierenden Gasschicht längs der inneren Oberfläche eines auseinandergehenden Auslaß-Düsenstückes herausgeführt werden, das mit einem äußeren axialen Ende der Dralleinrichtung in Verbindung steht. Das Auslaßdüsenstück liegt vreiterhin an einer Hochspannungsquelle j um die aus der Auftragsvorrichtung heraustretenden Teilchen aufzuladen.

Dadvirch, daß sich die Teilchen in einer um die Mündung herumwirbelnden Schicht nach außen bewegen und dabei in einer dünnen Schicht über die lonisationskante hinweggehen, wird sichergestellt, daß alle Teilchen gleichmäßig aufgeladen werden« Wenn nämlich die Teilchen in einer zu dicken Schicht über den Ionisationsbereieh hinweggehen₅ kann en vorkommen, daß die Teilchen_? die sich ja gegenseitig im lonisationsfeld abschatten, ungleichmäßig aufgeladen weruen, Diese usgleiehsäSige Aufladung der Teilchen könnte aber zu einer Beschichtung des zu beschichtenden Gegenstandes mit einer Schicht führen» die von außerordentlich schlechter Qualität ist. Durch die eingangs beschriebene Zerstäuberdüse wird eine derart ungleichmäßige Aufladung vermieden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Teilchen alle durch die Zentrifugalkraft des Dralles gezwungen werden, dicht anliegend über die divergierende Auslaßdüsenfläche zu strömen, um dadurch wirkungsvoll geladen zu werden, ohne einen engen Auslaßdurchgang vorzusehen, der dazu neigen würde, zu verklumpen.

Weiterhin kann infolge der Wirbelbewegung der Teilchen die axiale Komponente der Geschwindigkeit der Teilchen wünschenswert niedrig gehalten werden, während gleichzeitig die absolute Lineal geschwindigkeit des Luftstroms möglichst hoch ist. Es ist wünschenswert, daß die axiale Geschwindigkeitskomponente klein ist, da dadurch die geladenen Teilchen der Wirkung des elektrischen

Feldes besser unterworfen sind als der Geschwindigkeitswirkung der Luft, während es zweckmäßig oder notwendig ist, die Absolut-Besehwindigkeit hoch zu halten, um die erforderliche stabile Verteilung der Teilchen in dem Luftstrom mit einer angemessenen Entladungsrate zu gewährleisten.

Der !Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäuberdüse der eingangs genannten Art au schaffen, die die gleichen Vorteile jedoch in noch stärkerem Maße wie die eingangs erwähnte Zerstäuberdüse besitzt und bei der die axiale Geschwindigkeitskomponente der Teilchen auf einen beträchtlich niedrigeren (2 bis 3 mal) Wert gegenüber dem Wert reduziert ist, der bei der bisherigen Zerstäuberdüse Su erhalten möglich ist, Utiu bei der· das Aufladen der abgegebenen Teilchen noch wirkungsvoller stattfindet. Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Zerstäuberdüse vor allem dadurch gelöst, daß gemäß der Neuerung eine in dem axialen Ströraungsweg quei*!iegende- diesen in einen radial ausströmenden Strömungsschild umformende Prallplatte, eine auf den Strömungssshild

e, wirbelnd rotierende Gasschicht erzeugen=

de Düsenstücke und Elektroden vorgesehen sind, die an der Hochspannung angeschlossen derart angeordnet sind, daß die zerstäubten Teilchen gleichmäßig elektrisch aufgeladen werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Zerstäuberdüse besteht darin, daß <3fe Prallplatte aus leitendem oder halbleitendem Material besteht und mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist und se die Elektroden bildet.

Vorzugsweise ist hierbei die Zerstäuberdüse so ausgebildet, daß die Düsenstücke ein Teil mit einer sich konisch erweiternden inneren Auslaßfläche und einer mit dem engen Ende der Auslaßfläche verbundenen zentralen öffnung und an ihren inneren Enden mit dem engen Ende der Auslaßfläche und ihren äußeren Enden mit einer Druckgasquelle verbundenen Durchgängen und die den axialen

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Strom hervorrufenden Mittel eine Düse, die durch die zentrale öffnung ragt und sich auf einem mittleren Punkt der axialen Länge der Auslafeflache öffnet, und ein Verbindungsstück aufweisen, das die Düse mit einer Pulver-Gasgemischquelle verbindet.

Weitere Merkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervo"·. In der Zeich nung ist im Axialschnitt eine Ausführungsform der Zerstäuberdüse gemäß der Neuerung vergrößert dargestellt. Die Zerstäuberdüse weist einen teilweise dargestellten Körper 1 auf, der der vordere Abschnitt einer Hand-Spritzpistole oder ähnlichem sein kann. Der Körper 1 besteht aus isolierendem Material und besitzt eine axiale Führung 2, die mit einer nicht dargestellten Luftquelle relativ geringen Druckes verbunden ist. In der Luft befindet sich eine Menge von Pulverteilchen, Flocken oder ähnlichen festen Teil ehon. die elekfcpostatlseh mittels der Ζβτ>κΐ:£ηΐ>ρτ»αί]κ<&

werden. Außerdem ist in dem Körper 1 eine seitliche Längsführung 3 gebildet5 die ait einer Druckluftquelle höheren Druckes verbunden ist. Eine dritte in dem Körper 1 gebildete Zuführung *» enthält einen Leiter 5, der an eine Quelle hoher Gleichspannung, wie z.B. an einen nicht dargestellten elektrostatischen Generator angeschlossen werden kann.

An der flachen Endfläche des Körpers 1 wird durch einen isolierend bedeckten Schraubdeckel 11 ein äußeres Düsenstück 10 gehalten, das aus isolierendem Material besteht und eine mittlere öffnung besitzt, die koaxial zu der Zuführung 2 des Körpers 1 'liegt. Eine sich konisch ausdehnende innere Auslaßfläche 14 erstreckt sich nach außen von dieser zentralen öffnung. Das Düsenstüci: 10 ist so gebildet, daß es mit der Innenwand des Schraubdeckels 11 eine umfängliche Ringkammer 12 bildet.

Eine innere Düse 6 ist in Form einer Metallröhre vorgesehen,, die in die zentrale öffnung des äußeren Düsenstücks 10 eingepaßt ist und daraus in die sich erweiternde Fläche 14 auf einem Teil

deren axialer Länge hineinragt. In dem dargestellten Beispiel ist das innerhalt der zentralen öffnung des Düsenstücks 10 befindliche Teil des röhrenförmigen Düsenstücke 6 in einer Feinpassung in dem Hülsen-Paßstück 9 angeordnet, das ebenfalls aus elektrisch-leitendem Material besteht und ein Stück in den Körper 1 hineinragt, um dort mittels eines Drahtes 18 mit dem Leiter 5 verbunden zu werden.

Die zentrale öffnung des äußeren Düsenstückes 10 ist derart geformt und dimensioniert, daß ein en^er Ringraum 16 zwischen ihrer Wandfläche und der Außenwandfläche des röhrenförmigen Düsenstücks 6 an dem Ende der zentralen öffnung festgelegt ist, das mit der sich konisch erweiternden Fläche Ik in Verbindung steht. Der ringförmige Zwischenraum 16 steht mit der Ringkaraner 12 über Durchgänge 13 in Verbindung, die so gerichtet sind, daß sie mit ihren inneren Enden mit dem Zwischenraum 16 tangential verbunden sind.

Von dem äußeren Ende des röhrenförmigen Düsenstücks 6 gehen metallische Stützglieder 7 aus, die - wie dargestellt - auseinandergehen und an ihren äußeren Enden eine scheibenförmige Prallplatte 8 halten, die aus leitendem oder halbleitendem Material beäeht und einen scharfen Umfangsrand besitzt. Die Prallplatte ist axial kurz vor dem Außenrand der sich konisch erweiternden Auslaßfläche Ik angeordnet. Ihr scharfer Umfangsrand 19 ist, wie dargestellt, von der Auslaßfläche 1*1 durch einer ringförmigen Spalt radial getrennt. Auf der Außenfläche der Prallplatte 8 ist eine passend geformte hervorragende Nase 15 befestigt.

Beim Betrieb stößt der axiale Luftstrom, der sich auf relativ geringem Druck befindet und von dem röhrenförmigen Düsejistüek β abgegeben wird und die festen Teilchen enthält, auf die Prallplatte 8 und wird dadurch in einen flachen radial ausströmenden ; Strömungsschild umgeformt. Gleichzeitig erreicht der durch die Zuführung 3 in die Ringkammer 12 gelieferte Luftstrom hohen Druk- ; kes den -6- !

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ringförmigen Zwischenraum l6 über die tangentialen Durchgänge 13 und erzeugt eine wirbelnd rotierende Gasschicht, die sich längs der sich konisch erweiternden Auslaßfläche 14 fortbewegt und durch die Zentrifugalkraft in unmittelbarer Nähe dieser Fläche gehalten wird. Kurz bevor die rotierende Gasschicht das äußere Ende der sich konisch erweiternden Fläche lh verläßt, stößt sie auf den die Pulverteilchen enthaltenden radial ausströmenden Strömungsschild, der von der Prallplatte 8 ausgeht. Die Teilchen sind durch die Wirkung der Prallplatte 8, die als Hochspannungselektrodenplatte dient und mit dem Leiter 5 über einen leitenden Weg verbunden ist, der den Draht 18 und Teile 9, 6 und 7 besitzt, voll auf das gewünschte Potential aufgeladen.

Es ergibt sich daher ein konisch divergierender Luftstrom (auch ein anderes Gas ist möglich), der die niederzuschlagenden Teilchen enthält, die sich um die Achse des Stromes mit einer hohen Absolutgeschvindigkeit aber einer niedrigen Axialgeschwindigkeitskomponente drehen und dabei im wesentlichen alle auf das gewünschte Potential aufgeladen sind.

Die geglättete Nase 15 dient dazu, einen Unterdruckbereich jenseits der Prallplatte 8 zu vermeiden, der den Wirbelstrom stören könnte.

In einer Grundausführung besitzt die Zerstäuberdüse gemäß der Neuerung folgende Hauptabmessungen:

Durchmesser des röhrenförmigen Düsenstücks β: β mm Innendurchmesser der Auslaßfläche 14 an ihrem

engen Ende: 10 mm

innerer Durchmesser der Auslaßfläche l¹» an

dem Auslaßende: Ά2 mm

axiale Länge der Auslaßfläche 14: 28 mm

axiale Länge des Düsenstücks 6, das in die Auslaßfläche hineinragt: 10 mm

axialer Abstand von dem Ende des Düsenstücks 6

zur Oberfläche der Prallplatte 8: 10 mm

Durchmesser der Prallplatte 8: 26 mm

Durchmesser des ringförmigen Zwischenraums l6: 10 mm

Es sind 4 tangentiale Durchgänge 13 von je 2 mm Durchmesser vorgesehen. Der Versorgungsieiter 5 ist mit einem Hochspannungsanschluß eines elektrostatischen Generators verbunden, dessen Spannung von 30 bis 90 KV verändert werden kann. Die Konzentration des Pulvers in dem Luftstrom, der von der axialen Zuführung 2 abgegeben wird, liegt bei 10 Gramm/Liter Luft auf Normalbedingungen berechnet.

Claims

• · · * · ac Schutzansprüche:

1. Zerstäuberdüse für elektrostatische Auftragsvorrichtungen zum Zerstäuben von Pulver oder dgl. mit einer feststehenden Zerstäubermündung, axialer Zufuhr des Pulver-Luftgemisches und einer im Zuführrohr vor der an Hochspannung liegenden Mündung des Zerstäubers angeordneten Dralleinrichtung für den Zuführstrom, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem axialen Strömungsweg querliegende, diesen in einen radial ausströmenden Strömungsschild umformende Prallplatte (8), eine auf den Strömungsschild umfänglich übergreifende, wirbelnd rotierende Gasschicht erzeugende Düsenstücke (3, 12, 13, 16) und Elektroden vorgesehen sind, die an der Hochspannung angeschlossen derart angeordnet sind, daß die zerstäubten Teilchen gleichmäßig elektrisch aufgeladen werden.

2. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (8) aus leitendem oder hajJleitendem Material besteht und mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist und so die Elektroden bildet.

3. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Düsenstücke ein Teil (10) mit einer sich konisch erweiternden inneren Auslaßfläche (14) und einer mit dem engen Ende der Auslaßfläche verbundenen zentralen Öffnung und an ihren inneren Enden mit dem engen Ende der Auslaßfläche und ihren äußeren Enden mit einer Druckgasquelle verbundenen Durchgängen (13) und die den axialen Strom hervorrufenden Mittel eine Düse (6), die durch die zentrale Öffnung ragt und sich auf einem mittleren Punkt der axialen Länge der Auslaßfläche (l4) öffnet, und ein Verbindungsstück (2) aufweisen, das die Düse mit einer Pulver-Qasgemischquelle verbindet.

4. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem vorragenden Ende der Düse (6) verbundene und die Prallplatte (8) in Abstand von dem Düsenende haltende Stützglieder (7) vorgesehen sind.

5. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet j daß die Düse (6) und die Stützglieder (7) elektrisch leitend sind und Teil des Leitweges zum Verbinden der Prallplatte mit der Hoehsparmungsquelle sind, während das die Auslaßfläche aufweisende Teil (10) isolierend ist.

6. Zerstäuberdüse nach Anspruch 3» 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Zwischenraum (l6) zwischen der Wandfläche der zentralen Öffnung und der Außenwand der Düse (6) festgelegt ist und die Durchgänge (13) tangential mit diesem Zwischenraum verbunden sind.

7. Zerstäuberdüse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Öffnung ein röhrenförmiges Paßstück (9) j vorgesehen ist, in welches die Düse (6) eingepaßt 1st und das mit einem Hochspannungsversorungsleiter verbunden ist.

8. Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Prallplatte (8) in kurzem axialen Abstand nach innen von dem äußeren oder Entladungsende der Auslaßfläche (14) befindet.

9. Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine geglättete Nase aus Isoliermaterial auf der Prallplatte (8) angeordnet und in Richtung der Entladung des Pulver-Gasgemisches gerichtet ist.

10. Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den axialen Strom bildende Gas sich unter wesentlich geringerem Druck als das die rotierende Gasschicht bildende Gas befindet.