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Pulverspritzpistole Es ist bekannt, Metallüberzüge auf verschiedenste
Oberflächen dadurch aufzubringen, daß man die Metalle in Pulverform durch eine Flamme
auf die zu schützenden Oberflächen sprüht, auf denen sie zu einem gleichmäßigen
Überzug zusammenschmelzen. Dieses Verfahren ist als Metallpulverspritzverfahren
bekannt. Man hat auch versucht, in gleichen oder ähnlich gebauten Apparaturen, wie
sie für dieses Verfahren verwendet werden, thermoplastische Kunststoffe und Kunstharze
sowie andere Schmelz- oder erweichbare pulverförmige Massen zu verspritzen und auf
diese Weise Überzüge, die als Korrosionsschutz hervorragende Dienste leisten, zu
erzeugen. Die hierfür beschriebene Apparatur besteht aus einer Spritzpistole, durch
welche in bekannter Weise aus einem Brenngas, z. 13. :lcetvlen. Propan oder Leuchtgas,
und Sauerstoff oder Luft oder im Lichtbogen eine Flamme erzeugt wird. Das zu verarbeitende
Pulver wird mit Hilfe von Preßluft ins Innere der Flamme gesprüht. Dies erfolgt
mit Hilfe von Preßluft, die durch eine Injektordüse strömt und dadurch einen Sog
erzeugt, der das Pulver der Düse zuführt. Ein Preßluftstrom wird außerdem einer
z. B. ringförmigen Düse, die die Öffnung der Spritzpistole umgibt, zugeführt. Die
aus dieser Düse austretende Luft umgibt die Brennflamme mit einem Mantel und erlaubt
eine weitete Regulierung und Begrenzung der Brennflamme. Die Luftzuführung zur Injektördüse
und zur Ringdüse erfolgt bei den bisher bekanntgewordenen Geräten aus einer gemeinsamen
Leitung. Die Zuführung des Pulvers erfolgt im allgemeinen durch eine Schlauchleitung
aus einem besonderen Vorratsgefäß, dem Pulvergeber,
in dem das Pulver
zur Vermeidung von Stauungen durch besondere Maßnahmen in Bewegung gehalten wird.
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Die bisher bekanntgewordenen Pulverspritzgeräte weisen nun insbesondere
für die Verarbeitung von thermoplastischen Kunstharzen eine Reihe von Nachteilen
auf, so daß es bisher nicht möglich gewesen ist, wirklich einwandfreie, glänzende
und glatte Überzüge damit herzustellen. Bis zu einen gewissen Umfang war dies möglich
bei sehr leicht und gut verflüssigenden Kunstharzen. Bei schwerer schmelzenden oder
nur erweichenden Kunstharzen, die gerade als Korrosions- und Oberflächenschutz besonders
wertvolle Eigenschaften aufweisen, war dies jedoch nicht einwandfrei zu verwirklichen.
Insbesondere gelang es nicht, die Kunstharzteilchen in der kurzen Verweilzeit. innerhalb
der Flamme so weit zu erwärmen, daß sie genügend flüssig auf die Oberfläche auftrafen
und `ohne Nacherhitzen zu einem porenfreien Film verschmolzen. Man war deshalb gezwungen,
während des Arbeitens den Pulverstrom zu unterbrechen und mit der Flamme allein
die auf die Oberfläche gesprühten Kunstharzteilchen vollends zum Schmelzen zu bringen.
Die Folge davon war, daß die Oberfläche wellig und ungleichmäßig wurde und es leicht
zu Zersetzungserscheinungen kam,die den Überzug porös machten.
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Es wurde nun gefunden, daß man die erwähnten Nachteile vermeiden und
zu überraschend günstigen Ergebnissen gelangen kann, wenn man die Preßluftzuführung
zur Ummantelung der Brennflamme einerseits und zur Injektordüse andererseits getrennt
regelbar einrichtet. Diese Maßnahme ermöglicht die optimale Ausbildung der Brennflamme
für das jeweilig verspritzte Pulver und unabhängig davon die Regulierung der Geschwindigkeit,
mit der die Pulverteilchen durch die Flamme gesprüht werden.
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Es wurde weiter gefunden, daß die Aufenthaltszeit des Pulvers in der
Flamme dadurch verlängert werden kann, daß man dem Pulver-Luft-Gemisch einen Drall
verleiht oder es wirbelartig aus der Düse austreten läßt, z. B. indem man die Düse,
durch die es in die Flamme gelangt, mit spiralig angeordneten Zügen versieht.
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Es hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, bei Verwendung einer Injektordüse
für die Pulverzuführung zwecks Regulierung der Stärke des erzeugten Unterdruckes
für das Ansaugen des Pulvers in der Pulverzuleitung in der Pistole ein Hahnventil
anzubringen, das mit einem mittels Anschlagschrauben gleichmäßig einstellbaren Pistolenabzug
bedient werden kann. In dem Ventil wird die Ansaugleitung vollständig abgetrennt,
wodurch vermieden wird, daß nach dem Spritzvorgang weiteres Pulver angesaugt wird,
das die fertige Oberfläche,leicht verunreinigen kann.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gerätes ist es möglich, die Aufheizbedingungen
für die zu versprühenden Pulver so weitgehend zu regulieren, daß diese in der Flamme
verflüssigt oder erweicht werden können und in diesem Zustand auf die zu schützende
Oberfläche auftreffen. Man bekommt auf diese Weise glattere und sauberere, gegebenenfalls
hochglänzendeÜberzüge und kann viel rascher arbeiten, als dies mit den bisher beschriebenen
Geräten möglich war. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführung auch das
Versprühen von relativ schwer erweichbaren Kunststoffen, so daß man Überzüge hoher
Härte und großer mechanischer Widerstandsfähigkeit herstellen kann. Mit dem erfindungsgemäßen
Gerät lassen sich sogar Kunststoffe verarbeiten, die durch Erhitzen eine Härtung
erfahren.
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Eine beispielsweise Ausführung der Teile der erfindungsgemäßen Spritzpistole
ist in den schematischen Abb. i bis 5 wiedergegeben. Abb. i zeigt die eigentliche
Pistole mit der getrennten Zuführung von Preßluft zur Injektordüse und zur Flamme.
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Bei a tritt Preßluft über einen Schlauchanschluß in das Unterteil
der Pistole ein und gabelt sich unmittelbar hinterher im Pistolenkörper bei b, um
zu zwei getrennten Ventilen zu führen. Die Ventile c sind ihrerseits mit je einer
weiteren, im Innern der Pistole verlaufenden Leitung e und g mit dem Kopfstück der
Pistole d verbunden. Die Preßluftzuführung e für die Injektordüse führt in den hinteren
Teil des Kopfstückes zu einer Injektordüse, die in die Pulverdüse f hineinragt und
das angesaugte Pulver-Luft-Gemisch nach vorn aus der Pistole herausschleudert. Dadurch,
daß das Ventil c mehr oder weniger geöffnet wird, entsteht ein geringerer oder stärkerer
Unterdruck in der Ansaugkammer. Hierdurch wird also mehr oder weniger Pulver-Luft-Gemisch
angesaugt und gleichzeitig eine grobe Dosierung der Materialzuführung ermöglicht.
Weiterhin ist die Geschwindigkeit der durch die Pulverdüse f nach vorn strömenden
Luft abhängig von dem Maße, in welchem das Ventil c geöffnet wird bzw. von dem in
der Zuleitung vor der Pistole herrschenden Preßluftdruck. Bei gleichbleibendem primärem
Preßluftdruck wird jedoch mit verschiedener Einstellung des Ventils c und der damit
verbundenen Ausströmungsgeschwindigkeit der Preßluft in die Pulverdüse f gleichzeitig
auch die Geschwindigkeit des mitangesaugten Pulvers bestimmt. Damit ist es möglich,
schwer schmelzende Stoffe in einem gewissen Rahmen so niedrig in ihrer Fluggeschwindigkeit
zu halten, daß deren Verweilzeit in der Flamme genügt, um sie zu erschmelzen. Diese
Injektorluft regelt die Flammtemperatur oder verändert die Flamme nur in verhältnismäßig
engen Grenzen.
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Die für die Flammausbildung vorgesehene zusätzliche Preßluftzuführung
erfolgt über das zweite Ventil c und die daraus durch die Pistole führende Leitung
g derart, daß die Preßluft, ohne andere Einwirkung zu nehmen, ungehindert der an
der vorderen Seite des Pistolenoberteils sitzenden Luftdüse h zuströmt. Über diese
Düse gelangt die Preßluft entweder im Winkel zur Flamme geneigt oder parallel zur
Flamme ins Freie. Durch die ausströmende Preßluft wird nun die Flamme direkt verändert
und in sehr weitem Maße geregelt. Die Regelung hat die Wirkung, daß mit zunehmender
Menge
aus der Düse austretender Preßluft die Flamme verkürzt wird und hierdurch ein Absinken
der Flammtemperatur eintritt. Bei Vergleichsmessungen wurden io cm von dem vorderen
Rand der Pistole entfernt bei vollkommen geschlossenem Ventil für die Düsenluft
+ iigo° und bei vollkommen geöffnetem Ventil und einem Preßluftdruck von 4,5 atü
+ 9o° C gemessen.
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Infolge dieser außerordentlich großen Regulierbarkeit der Flammtemperatur,
die vollkommen unabhängig erzielt wird von der Geschwindigkeit und Menge des durch
diese Flamme fliegenden Pulvers, ist es möglich, für jede Sorte des zu verarbeitenden
Materials die geeignete Flammenausbildung einzustellen. Soll z. B. ein sehr leicht
schmelzendes Pulver verarbeitet werden, wie Schellack oder Bitumen, so wird man
das Ventil zur Regelung der Preßluftzuführung in die Injektordüse f verhältnismäßig
weit und die Preßluftzuführung zur Luftdüse h in die Flamme vollständig öffnen,
um eine entsprechend niedere Temperatur zu erreichen, bei welcher trotzdem die genannten
Stoffe schmelzen, ohne zu verbrennen oder sich zu zersetzen. Durch eine Feinregelung
beider Ventile läßt sich die Flammenausbildung gerade so steuern, daß bei genügendem
Materialnachschub dieses gerade noch in derFlamme erschmolzen wird, ohneZersetzungserscheinungen
zu zeigen oder zu verbrennen. Soll ein extrem schwer schmelzendes Pulver verarbeitet
werden, wird man die Preßluftzuführung zur Düse weitgehend verringern und gleichzeitig
nur soviel Preßluft der Injektordüse zuführen, daß die Fluggeschwindigkeit langsam
genug ist, das Pulver in der Flamme zum Schmelzen zu bringen.
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Die Versuche haben gezeigt, daß es jedoch auch Kunststoffe gibt, die
wohl auch eine sehr heiße Flamme erfordern, aber verhältnismäßig leicht schmelzbar
sind, wie z. B. Polymethacrylsäuremethylester. Diese verlangen eine hohe Flammtemperatur,
wobei also die Preßluftzuführung zur Düse h stark gedrosselt werden muß. Dagegen
kann die Zuführung von Luft zur Injektordüse f ziemlich stark gehalten werden.
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Abb. 2 bis 4 zeigt eine Pulverdüse mit gedrillten Zügen. Die Pulverdüse
weist in ihrem Innern mehrere eingefräste Züge auf, die schraubenförmig um die Achse
der Düse verlaufen. Tritt nun das von der Injektordüse eingeblasene Preßluft-Pulver-Gemisch
in den Hohlraum ein, so erfährt die in der Düse befindliche Luft-Pulver-Gemisch-Säule
durch die vorstehenden Felder t eine Drehung, die sich auch in der Flamme fortsetzt.
Hierdurch wird der tatsächliche Weg, den die Pulverteilchen in der Flamme zurücklegen,
erhöht, so daß ein besseres Schmelzen des Pulvers ermöglicht wird. Abb. 5 zeigt
eine beispielsweise Ausführung des Hahnventils zur Regelung dets Pulverzuflusses.
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Aus der Pulverzuleitung i, die mit dem Pulvergeber in Verbindung steht,
wird bei geschlossenem Ventil ungehindert das Pulver-Luft-Gemisch von der Injektordüse
angesaugt. Hierzu ist es notwendig, das gewöhnlich offenstehende Ventil 1, welches
durch eine Druckfeder p von dem Ventilsitz q weggedrückt wird, mittels
des Pistolenhahnabzuges n zu schließen. Über die Ventilkammer k kann dann das Pulver
ungestört fließen. Wird der Hahnabzug losgelassen, öffnet die Feder p das Ventil,
in dem sie die Ventilplatte 1 mit der eingesetzten Dichtung m von dem Ventilsitz
q abhebt. Bei derartig geöffnetem Ventil kann aus der Pulverleitung i kein
Pulver mehr angesaugt werden, weil der in der Saugleitung o herrschende Unterdruck
sich aus der freien Luft auffüllt. Damit wird also das Nachfließen von Pulver durch
die Flamme bei geöffnetem Ventil verhindert. Mittels der Stellschraube r kann für
den Hahnabzug ein Anschlag festgelegt werden, der das Maß bestimmt, in welchem aus
der Leitung o aus dem teilweise geöffneten Ventil Nebenluft angesaugt wird. Hierdurch
ist es möglich, den Unterdruck, der sich der Leitung i mitteilt, so zu regeln, daß
stets gleichbleibende Mengen Pulver angesaugt werden, wie sie erforderlich sind,
um bei genügender Arbeitsgeschwindigkeit noch durch die Flamme erschmolzen zu werden.