DE7044734U

DE7044734U - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstäuben von Farbstoffen, Pulver, Faserstoffen und dgL Material

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Publication number: DE7044734U
Application number: DE7044734U
Authority: DE
Original assignee: HAJTOMUEVEK ES FESTOEBERENDEZESEK GYARA
Current assignee: HAJTOMUEVEK ES FESTOEBERENDEZESEK GYARA
Priority date: 1970-07-31
Publication date: 1974-05-09

Description

Hajtomü es Felvonogyar in Budapest/Ungarn

Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstäuben von Farb stoffen, Pulver, Faserstoffen und dergleichen Material

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstäuben von Farbsteffen, Pulver, Faserstoffen und dergleichen Material mit einem Sprühkopf und einem Kanal für die Zuführung des aufzustäubenden Materials zum Sprühkopf, in welchem Zuführungskanal des * ^stäubenden Material zwischen zwei Elektroden eines Kondensators hindurchgefUhrt wird, cer ^n eine Gleichstron^hochspannungsquelle angeschlossen is:,

Bei einer rekannten Vorrichtung dieser Gattung sind die beiden Elektroden an den Minuspoi einer Gleichstrom-Ho^' innungsquelle

angeschlossen. Der Kondensatoreffekt dieser beiden Elektroden tritt Jedoch dadurch ein, daß der an beide Fdektroden-5»l«tr-t?«n angelegten Gleichspannung eine Wechselspannung überlagert wird. Da die Wechselspannung wesentlich niedriger als die Gleichspannung ist, wird dadurch eine pulsierende Gleichijpannung an den beiden Elektrodenplatten erhalten. Dies dient dem Zweck, die aufzustäubenden Farbstoffe vor dem Austritt aus der Vorrichtung zu erhitzen, um die Viskosität der Farbpartikelchen zu verringern. (US-PS 2 858 798)

Die elektrostatische Aufladung des mit dieser bekannten Vorrichtung aufzustäubenden Materials wird durch den Spitzentsffekt einer der beiden Elektrodenplatten erhalten, die in Richtung des Austretens des aufzustäubenden Materials aus der Vorrichtung über die andere Elektrodenplatte hinausragt«

»ei dieser Anordnung ist eine außerordentlich hohe Oleichstromspannung zur Erzielung eines ausreichend großen Spitzendffektes notwendig. Derartig hohe Gleioheifcromspannungen erhöhen jedoch die Gefahr von Arbeitsunfällen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so au gestalten, daß nut ihr bei möglichst geringer erforderlicher elektrischer Spannung eine mögiiohat gute gleichmäßige Aufladung des aufzustäubenden Materials und damit eine mögliohst gleichmäßige homogene '.Beschichtung erreioht wird. Dies wird neuorungsgemäß dadurch erreicht, daß die im ZufUhrungekanal für das aufzustäubende Material zum Sprühkopf angeordneten Elektroden eines Kondensators an die entgegengesetzten Pole einer Gleichstromquelle anschließbar sind und die gegenüber dem zu bestäubenden Gegenstand unterschiedlich aufladbare Elektrode größeren Abstand vom Austrittsende des ZufUhrungskanals am Sprühkopf hat als die ihr gegenüberliegende andere Elektrode.

Hierdurch tritt eine wesentlich stärkere elektrostatische Aufladung des aufzustäubenden Materials auf als durch den Spit*en«ff«kt bei der eingangs erläuterten bekannten Vorrichtung. Diese Aufladung ist außerdem unabhängig von dem Abstand der Elektrodenspitze von dem zu besprühenden, die Gegenelektrode bildenden Gegenstand und ferner auch unabhängig davon, ob der zu beschichtende Gegenstand eine ebene oder unebene Oberfläche hat. Außerdem wird durch den größeren Abstand der gegenüber dem zu bestäubenden Gegenstand unterschiedlich aufladbare Elektrode vom Austritt'tende des ZufUhrungskanals am Sprühkopf die Gefahr von Funkenüber' "gen zwischen jser Elektrode und dem zu bestäubenden C«^v '. vermieden und eine Entladung der vorher zwischen den . . «atorelektroden aufgeladenen Farbteilohen verhindert. Ragt nfttilich wie bei der eingangs geschilderten bekannten Vorrichtung die Aufladeelektrode über die Gegenelektrode hinaus und werden diese beiden Elektroden an entgegengesetzte Pole einer Gleichstromquelle angeschlossen, tritt in demjenigen Bereioh, wo der Aufladeelektrode keine Gegenelektrode mehr gegenüberliegt, der Umstand ein, daß die zwischen den Elektroden aufgeladenen Farbteilohen ihre Ladung mindestens zum Teil wieder an die Aufladeelektrode zurückgeben, da in diesem Bereioh der Zieheffekt der Gegenelektrode nicht mehr wirksam 1st, der dies verhindern würde.

Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs genannt«:; Oat tür ig konnte bei Verwendung von Elektroden mit scharfkantigen ringförmigen Kanten, Nadelspitzen oder bei einer mittelbaren ionisierenden Aufladung mittels einer mittig im Sprühkopf angeordneten Elektrode eine Aufsprühleistung von maxima] 200 bis 600 g/min, erreicht werden, da bei Steigerung der aufzustäubenden Materialmenge deren relative Aufladung naturgemäß kleiner wird. Die beim Aufstäuben noch verwendbare minimale

704473&-9.5.74

Ladungsgrenze beträgt bezogen auf die Einheit der ausgestäubten Materialmenge 0,7 Mikrocoulomb/g. Diese miiJnale Ladungsmenge wird bei den bisher bekannten Streuvorrichtungen mit den erwähnten maximalen Streuleistungen erreicht. Dagegen kann mit der neuerungsgemäöen Vorrichtung die Aufladung einer beliebig großen Materialmenge erhalten werden, ohne dafi deren relative Aufladung zu gering wird. Dies 1st bei der Ausbildung von modernen AufetKubvorrlchtungen mit hohen Leistungen von außerordentlicher Bedeutung.

Bei der neuerungagemäßen Vorrichtung ist zweckmäßig ;ine der beiden Elektroden mit einem der gegenüberliegenden Elektrode züge« idten Dielektrikum belegt. Die beiden Elektroden können ■-< Ordern aus konnentrluah Inelnanc?er Liegenden Rohren gebildet «In, die duroh ein DleL*kt.rlkum getrennt exnd. Zwischen diesen beiden Fohren kann ler zurührunnukanai für das aufzustäubende Material aungabl Met. -tctn. l*h<»i. kanr es vorteilhaft aeln. >l*iS der Zuftlhrvinjüakan* I mi'; einer schraubenlinienförmig angeor Ίη«ΐτ Nut im ί * ι * ι n\* i. t-t huiü zwischen d«»n beiden Rohrelektroden

In der Zetrhnune «1η·1 Λ·»« r'!li(n<rmati«t aiii * . ■■ lcr i\ uemngagemäien Voi'rlüht un« ilere«ei.«i ι t., *eiri|₍, ; ,n lol^m ten nHher beanhrlehen wepilen. Dl« ilah<i *»r**aiiiu.*i» MefUmel«s ·ΛηΛ fibenfalls wie ill* In den ana<~;h 11 elenden Aiia[ir*<l.).*'.en ιτ.«\κ anmci ohne ten Merkmal« HJr dl« Neuerung von neil#ut.ui\«. PiIr ale wird eben- : '.l.i :ii!t)uti ΐιβ»ηβ, rwijht,. au:!, «am. :i J f ni '-ht. in den Ansprüchen henonders ang« filhrt. sind:

Flg. 1 zeigt, eine prinzipielle Auaftihrungaform im Längsschnitt,

Fig. 2 veranschaulicht ein weiteres Au3fUhrungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführurigsforr., ebenfalls im Längsschnitt.

Bei dem in ?ig. 1 dargestellten Grundprinzip ist ein aus zwei in geringem Abstand einander gegenüberliegenden rippen- od~r streifenförmigen Elektroden 1 und 4 gebildeter Kondensator vorgesehen, wobei die eil ■ Elektrode 1 über ein isoliertes Kabel 3 mit einer Hochspa ^iungsstromquelle 2 verbunden ist, dessen anderer Pol geerdet ist. Die gegenüberliegende weitere Elektrode 4 ist ebenfalls geerdet und mit einem, der Elektrode 1 zugewandten Dielektrikum 5 belegt. Zwischen dem Dielektrikum 5 und der Elektrode 1 ist der Zuführungskanal 8 für das aufzustäubende Material ausgebildet, welches durch ein Rohr 7 diesem Kanal zugeführt wird. Am Austrittsende dieses Kanals ist an die Elektrode 1 ein nicht unter Strom stehender Sprühkopf 6 angeschlossen, welcher zusammen mit dem gegenüberliegenden Ende des Dielektrikums 5 das Austrittsende 9 des Zuführungskanals 8 für das aufzustäubende Material bildet.

Das durch das Rohr 7 angeförderte aufzustäubende Material wird auf seinem Weg zwischen den beiden Elektroden 1, 4 durch das sich zwischen diesen beiden Elektroden bildende starke Kraftfeld aufgelader., so daß es am Ende 9 des ZufUhrungskanals den Streuraum 10 überquerend sich auf dem zu bestäubenden Gegenstand 11 niederschlägt, der gleiches Potential wie die Gegenelektrode 4 hat und aus Sicherheitsgründen geerdet sein kann.

Die Elektrode 1 endet in t 'ößerem Abstand als die Gegenelektrode 4 vom Austrittsende 9 des ZufUhrungskanals am Sprühkopf. Dieser größere Abütand der Elektrode 1 gewährleistet eine

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I III

Trennung der im Kraftfeld zwischen den beiden Elektroden aufgeladener Materialteilchen des aufzustäubenden Materials, bevor sie ihre Aufladung wieder an die Aufladeelektrode i abgeben könnten, da auch noch zwischen dem Ende dieser Elektrode und dem Sprühkopf der elektrostatische Zieheffekt der Gegenelektrode 4 wirksam ist, der ein Wiedere. ;laden der Materialteilchen verhindert.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Avisführungsbeispiel sind die beiden, einen Kondensator im Zuführungskanal für das aufzusprühende Material bildenden Elektroden 1 und 4 als konzentrisch ineinander angeordnete Rohre ausgebildet, zwischen welchen sich das Dielektrikum 5 befindet.

An der Mantelfläche des Dielektrikums 5 ist eine schraubenlinienförmige Nut ausgebildet, die mit der Materialzuleitung 7 in Verbindung steht und den Zuführungskanal 8 für das aufzustäubende Material zum Sprühkopf 6 der Vorrichtung darstellt. Die äußere Elektrode 1 ist durch ein isoliertes Kabel mit einer Hochspannungsstromquelle 2 verbunden, deren anderer Pol geerdet ist, während die innere Elektrode 4 ebenfalls geerdet ist. Die Zuführungsleitung 7 ist aus Isoliermaterial hergestellt.

Das die^r Zuführungsleitung entgegengesetzte Ende der Elektrode 1 schließt an einen düsenförmig ausgebildeten Sprühkopf 6 an, durch welchen das aufzustäubende Material zum Aussprühen gelangt, das vorher innerhalb der spiralförmigen Nut des Dielektrikums 5 lurch das in dieser zwischen den beiden Elektroden 1 und 4 ausgebildete Kraftfeld aufgeladen worden ist.

Die äußer" iktrode 1 ist im Abstand von einem aus Isoliermaterial h gestellten Gehäuse 12 umgeben, das mit dei- Elektrode 1 einen Ringkanal mit Einlaß 13 für Druckluft bildet und an der Außenseite des Sprühkopfes 6 um diesen herum einen ringförmigen Spalt 14 freiläßt. Durch diesen Spalt kann am Rand des Sprühkopfes 6 ein dem Ringkanal IJ> zugeführter Luftstrom aus dem Gehäuse zum Austreten gebracht werden, wodurch das Versprühen des aus dem Sprühkopf 6 austretenden Materials noch verstärkt wird_s

Das durch die Zuführleitung 7 unter Druck heranströmende aufzustäubende Material legt in der Vorrichtung zu dsren Aus= trittsende 9 einen relativ laugen schraubenlini3nförmigen Weg zwischen den beiden konzentrisch ineinanderliegenden Elektroden 3,4 zurück, zwischen welchen sich ein starkes Kraftfeld befindet. Hierdurch wird schon vor dem Versprühen eine außerordentlich gleichmäßige und äußerst starke Aufladung des Materials gewährleistet, so daß dieses Material nach dem Verlassen der Vorrichtung sich in gleichmäßiger Schichtstärke auf den zu bestäubenden oder zu beschichtenden Gegenstand niederschlagen kann.

Wenn der Druck des dem Sprühkopf 6 zuströmenden Materials genügend groß ist und das Austrittsende 9 im Sprühkopf entsprechend klein, wird das Material beim Austreten aus dem Sprühkopf zerstäubt. Hat das dem Sprühkopf zugeführte Materia einen relativ geringen Druck, wird die Zerstäubung durch die durch den Ringspali 14 am Umfang des Sprühkopfes aus dem Gehäuse austretende Druckluft bewirkt.

Bei dem in Fig. 3 im Schnitt dargestellten Handzerstäubungsgerät strömt das aufzustäubende elektrisch aufzuladende Mater: Über die Einführungsleitung VJ und der Zuführungsleitung 7

deai Zuführuneskanal 8 zu, wobei zwischen der Einführungsleitung I7 und der anschließenden Leitung 7 ein mit einer Drucktaste 20 zu betätigendes Ventil 19 angeordnet ist. Die Zerstäubungsluft gelang'-, bei diesen Gerät über das Zuleitungsrohr 16 zum Rohr 13, zwischen welchen beiden Rohren ebenfalls ein mit der Drucktaste 20 betätigbares Ventil 18 angeordnet ist«,

Beim Betrieb der Vorrichtung wird durch Drücken der Taste 20 die Verbindung zwischen den Leitungen 7 und 17 bzw. den Rohren 13 und 16 geöffnet, wodurch das in die Leitung 3 7 einströmende, mit der Vorrichtung aufzustäubende Material über die Zuführungsleitung 7 zu dem Zufüiirungskanal 8 gelangt. Letzterer ist von einem Dielektrikum 5 umgeben, das innerhalb einer rohrförmig ausgebildeten Elektrode 4 angeordnet ist, die ll^er den Handgriff 15 der Vorrichtung geerdet ist. In dem dem Sprühkopf 6 benachbarten Bereich des Zuführungskanals 8 befindet sich die zweite zylindrisch ausgebildete Elektrode 1, die über ein isoliertes Kabel 3 mit einer Hochspannungsstromquelle 2 verbunden ist, deren anderer Pol geerdet ist. Zwischen dieser El< ktrorfe 1 und der äußeren Elektrode 4 wird im Zuführungskanal 8 ein starkes Kraftfeld ausgebildet, durch welches das in d'^sem Kanal zum Sprühkopf 6 strömende aufzustäubende Material gleichmäßig aufgeladen wird. Nach erfolgter elektrostatischer Aufladung wird dieses zum Sprühkopf 6 gelangende Material an dassem Austrittsende 9 entweder durch den Materialdurck selbst oder durch Druckluft zerstäubt, welche über die Rohre 16 und 13 und einem anschließenden Kanal 21 einem ringförmigen Austrittsspalt 14 zugeführt wird, uär sich um den Sprühkopf 6 herum erstreckt. Der Kanal 21 und der Austrittsspalt 14 werden durch das die äußere Elektrode 4 im Abstand umgebende zylindrische Gehäuse 3.2 gebildet. Das so zerstäubte elektrostatisch aufgeladene Material strömt dann über einen S'creurauin 10 dem in Fig. 3 nicht dargestellten, mit der Elektrode 4 auf gleichem

Potential stehenden zu bestäubenden Gegenstand 11 zu, auf welchem es sich gleichmäßig und dicht absetzt.

Dbg zylindrische Gehäuse 12 trägt einen geerdeten Handgriff 15, wodurch ein vollkommen gefahrloses Arbeiten möglich ist.

Auch bei den AusfUhrungsbeispielen gemäß Fig. 2 und jj hat die Aufladeelektrode l größeren Abstand vom Austrittsende des Zuführungskarais am Sprühkopf als die Gegenelektrode, urn den elektrostatischen Zieheffekt der letzteren mindestens solange v/irksam seir. zu lassen, bis Rieh die aufgeladenen Teilchen des aufzustäubenden Materia Ic von der Aufladeelektrode 1 getrennt haben. Dieser größere Abstand der Elektrode 1 von dem Austrittsende des ZufUhrungskanals am Sprühkopf bedeutet insbesondere bei Funkengefahr auch eine erhöhte Sicherheit.

In der neuerungsgemäßen Vorrichtung wird durch die beiden im geringen Abstand von wenigen Millimetern biw. Zehntel-Millimetern voneinander befindlichen Elektroden des Kondensators, der vor dem Versprühen des aufzustäubenden Materials von diesem durchlaufen wird, bei einer angelegten Hochspannung von nur 15 - 20 kV eine für das Aufstäuben völlig ausreichende Feldstärke von 30 - 50 kV/cm sicherstellt und ein außerordentlich gleichmäßiges Aufladen des aufzustäubenden Materials durch dieses Kraftfeld gewährioistr¹-. Dabei ist diese Aufladung im Gegensatz zu den bisher alIge bekannten Vorrichtungen mit einer im Inneren des Sprühkopfes angeordneten Metallelektrode unabhängig von dem Abstand des Sprühkopfes zu dem zu bestäubenden legen?-,and und damit auch unabhängig davon, ob der zu bestaunende "ierer.b^ar.d eine ebene oder unebene Oberfläche hat,

Claims

4C «*» ChUttZIC-SPrüC■ * 1h*:eaη9 I

1. VorrichtU- _ zum elektrostatischen Aufstäuben von Farbstoffen, Pulver, Faserstoffen und dergleichen Material mit einem Sprühkopf und einem Kanal für die Zuführung des aufzustäubenden Materials zum Sprühkopf, in welchem Zuführungskanal das aufzustäubende Material zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode eines Kondensators hindurchgeführt wirds wöbe" die Elektroden an die entgegengesetzten Pole einer Gleichstromhochspannungsquelle anschließbar sind und wenigstens die erste Elektrode gegenüber dem zu bestäubenden Gegenstand unterschiedlich aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (1) einen größeren Abstand vom Austrittsende des Zuführungskanals am Sprühkopf hat als die ihr gegenüberliegende zweite Elektrode (4) des Kondensators.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (1,4) mit einem der gegenüberliegenden Elektrode zugewandten Dielektrikum (5) belegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (1,4) sich in bezug auf den Zuführungskanal für das aufzustäubende Katerial einander gegenüber liegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (1,4) des Kondensators aus konzentrisch ineinanderliegenden Rohren gebildet sind und daß zwischen diesen beiden durch ein Dielektrikum (5) getrennten Rohren der Zuführungskanal (8) für das aufzustäubende Material ausgebildet ist.

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5. Vorrichtung na;. , Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (8) für das aufzustäubende Material zwischen den beiden konzentrisch ineinander angeordneten Rohrelektroden (1, 4) zylindrisch oder spiralförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der sich zwischen den beiden konzentrisch ineiitf.nder angeordneten Rohrelektroden (1, 4) befindliche Zuführungskanal (8) für das aufzustäubende Material aus einer schraubenlinierförraig angeordneten Nut im Dielektrikum (5) besteht,

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die beii.an Elektroden (1, 4) des Kondensators gegenüber den Außenflächen der Vorrichtung isoliert sind.