DE977265C - Elektrostatische Spruehanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Sprühanlage zum Überziehen, ζ. Β. zum Lackieren, von Produktionsgegenständen irgendwelcher Art. Derartige Anlagen sind bekannt. Sie bedienen sich einer hohen Gleichspannung, die sowohl das Zerstäuben als auch den Transport des Überzugsgutes von der eigentlichen Sprühanlage zu den zu überziehenden Gegenständen übernimmt. Das elektrische Potential liegt bei diesen Anlagen zwischen der Sprühanlage und den zu überziehenden Gegenständen, und zwar besitzt normalerweise die Sprühanlage negatives und der zu überziehende Gegenstand positives Potential. Zur Erhöhung der elektrostatischen Sprühwirkung bildet man die Stelle, wo das Überzugsgut infolge elektrostatischer Wirkung die Sprühanlage verläßt, als scharfe Kante aus.

Es ist eine elektrostatische Sprühanlage bekannt, bei der ein als Sprühorgan ausgebildeter ruhender konischer Behälter vorgesehen ist, in den das Sprühgut von unten durch Druck über ein Regelventil zugeführt wird. Das Sprühgut steigt in dem

Behälter infolge des Druckes zunächst bis zur Absprühkante hoch. Liegt eine elektrische Spannung an der Kante, so daß sich dort ein elektrisches Feld ausbildet, so wird Sprühgut abgesprüht. Liegt kein Feld an, so würde das weiter von unten in den Behälter nachgedrückte Sprühgut über den Rand treten, wenn nicht eine aufwendige Steuervorrichtung vorgesehen ist. Dieser Teil des Sprühgutes geht für den Sprühvorgang verloren und verschmutzt ίο die Umgebung. Dieselben Nachteile treten bei einer anderen bekannten Anordnung auf, bei der einem ruhenden Sprühgutbehälter durch einen Einlaufstutzen von oben Sprühgut zugeführt wird.

Die Erfindung ist auf eine derartige elektrostatische Sprühanlage gerichtet, bei der Sprühgut mindestens einem mit einer scharfen Sprühkante versehenen, relativ zu dem Sprühstrahl ruhenden Behälter durch einen Einlauf stutzen von einem Vorratsbehälter her zufließt, durch das elektrische Feld zerstäubt und auf die Oberfläche des zu überziehenden Gegenstandes aufgebracht wird, wozu zwischen der Sprühkante und dem zu überziehenden Gegenstand ein elektrischer Spannungsunterschied aufrechterhalten wird. Um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, ist erfmdungsgemäß der mit der Sprühkante versehene Behälter mit dem Einlaufstutzen und ferner mit einem Auslaufstutzen so versehen, daß in ständigem Kreislauf Sprühgut dem Sprühbehälter vom Vorratsbehälter her zufließt, die Sprühkante berührt und aus dem Sprühbehälter durch den Auslaufstutzen in den Vorratsbehälter zurückfließt, während jedoch gleichzeitig ein Teil des umlaufenden Sprühgutes, und zwar nur unter dem Einfluß des elekirischen Feldes, abgezweigt und über die Sprühkante abgesprüht wird.

Während bei der bekannten Sprühanlage gerade ebenso viel Sprühgut zugeführt wird wie bei angelegter Spannung abgesprüht werden soll, wird bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Sprühanlage eine sehr viel größere Menge von Sprühgut dem Sprühbehälter zugeführt und nur ein Teil des Sprühgutes unter dem Einfluß des elektrischen Feldes abgezweigt und über die Sprühkante abgesprüht, während die übrige Menge des Sprühgutes durch den Auslauf abfließt, um dem Vorratsbehälter in ständigem Kreislauf wieder zugeführt zu werden.

Für Absprühvorrichtungen, wie Spritzpistolen, ist es an sich bekannt, einen Überschuß zu fördern und über ein einstellbares Überströmventil in einen Kreislauf zurückzufordern, um einen Überdruck des Sprühgutes an der Düse zu verhindern bzw. einen gleichmäßigen Spritzdruck zu gewährleisten, ferner eine gute Durchmischung des Sprühgutes zu erzielen. Bei der Erfindung handelt es sich jedoch nicht um ein Problem des Sprühgutdrucks, sondern der Mengenabstimmung bei einer elektrostatischen Sprühanlage.

Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß im Gegensatz zu den bekannten elektrostatischen Sprühanlagen — ohne daß komplizierte Regelmittel angewendet werden — das Sprühgut die Absprühkante nur dann verläßt, wenn ein elektrisches Feld an der Kante anliegt. Trotz einfachstem Aufbau geht daher bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Sprühanlage kein Sprühgut verloren, und es ist weiterhin gewährleistet, daß die Umgebung nicht verschmutzt wird.

Bei den bekannten Sprühanlagen kann auch dann Sprühgut über den Rand des Sprühbehälters fließen — ohne daraufhin zerstäubt zu werden —, wenn die Sprühstelle an Spannung liegt. Dies ist der Fall, wenn die unter Druck zugeführte Sprühgutmenge so groß ist, daß nicht die gesamte die Absprühkante erreichende Flüssigkeitsmenge zerstäubt werden kann. Bei den bekannten Sprühanlagen ist daher ein besonderes Augenmerk auf das Problem der dosierten Zufuhr des Sprühgutes zu richten. Diese Schwierigkeit ist bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Sprühanlage dadurch vermieden, daß in allen Fällen das nicht zum Absprühen benötigte Sprühgut durch den Auslauf abgeführt wird. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Sprühanlage steht das Sprühgut ohne Druck an der Sprühkante an. Lediglich unter dem Einfluß des sich an der Sprühkante ausbildenden Feldes verläßt Sprühgut den Sprühbehälter.

Wolke man bei der bekannten Anordnung die gleiche Wirkung erzielen, so wäre es notwendig, das Regelventil ständig in Abhängigkeit von einer Bezugsgröße einzustellen. Um zu dem gleichen Grad der Automation zu gelangen, der durch die Erfindung ohne weiteren technischen Aufwand gegeben ist, ist bei der bekannten Anlage eine kornplizierte Regeleinrichtung erforderlich.

Durch den geringen Aufwand an technischen Mitteln ist bei der Anlage nach der Erfindung die Zahl der Fehlerquellen reduziert. Dadurch wird in hohem Grade ein störungsfreier Betrieb gewährleistet. Dieser Umstand ist von besonderer Bedeutung für alle Zweige der Massenfertigung, für die gerade die elektrostatische Sprühanlage geeignet ist.

Bei der Sprühanlage nach der Erfindung ergibt sich noch folgender Vorteil von grundsätzlicher Bedeutung. Bei bekannten elektrostatischen Sprühanordnungen werden, um einer Entmischung der Komponenten des Sprühgutes entgegenzuarbeiten, besondere Rührwerke in Teilen der Gesamtanordnung verwendet, in denen das Sprühgut zur Ruhe kommen könnte. Bei der Erfindung wird das Entmischen des Sprühgutes dadurch sicher verhindert, daß das Sprühgut durch alle Teile der Gesamtanordnung bis in unmittelbare Nähe der Sprühkante ständig umläuft und also auch gerade dort in ständiger Bewegung gehalten wird. Dadurch ist gewährleistet, daß die Komponenten des Sprühgutes in dem richtigen Mischungsverhältnis auf die Oberfläche des Werkstückes gelangen und dort einen einwandfreien Überzug ergeben.

Mit Rücksicht z. B. auf die verhältnismäßig leichte Herstellungsweise kann man dem Behälter eine rotationssymmetrische Gestalt geben. Zweckmäßigerweise läßt man den Behälter an einer Stelle, die dem zu überziehenden Werkstoff züge-

wendet ist, kegelförmig auslaufen, wobei das Ende eine öffnung hat, durch die das Überzugsmaterial austreten und den elektrostatischen Kraftlinien folgend dem Gegenstand zufliegen kann. Um sich der bekannten elektrischen Spitzenwirkung zu bedienen, bildet man die Kante an der Austrittsöffnung scharf aus.

Die Menge des abgesprühten Überzugsmaterials erhöht sich und damit die Arbeitsleistung, wenn

ίο der Behälter nicht nur eine punktförmige öffnung, sondern einen in Horizontalrichtung verlaufenden Schlitz besitzt, der ebenfalls scharfkantig ausgebildet ist.

Der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter hat erfindungsgemäß die Höhe der Sprühkanten bzw. verläuft bündig mit den Sprühkanten. Um eine genaue Einstellung zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, den Behälter schwenkbar zu lagern, was man am einfachsten durch Anordnung einer parallel zur Sprühkante verlaufenden Achse durch den Behälter erreicht.

Liegt ein Sprühgutbehälter mit langgestreckter Kante vor, so ist es vorteilhaft, die Schwenkachse so zu lagern, daß sie relativ zur Horizontalen geneigt werden kann. Eine derartige Lagerung ist wichtig, wenn die horizontale Lage der Achse korrigiert werden muß, z. B. um zu erreichen, daß das Sprühgut an allen Stellen die Sprühkante berührt. Im Betrieb werden die Sprühverluste durch ständig in den Sprühbehälter nachfließendes Sprühgut ersetzt. Hierzu kann eine Pumpe vorgesehen sein, die das in den Vorratsbehälter zurückgeflossene Überzugsgut wieder in den Sprühbehälter fördert. Es ist nur dafür zu sorgen, daß von Zeit zu Zeit entsprechend dem Verbrauch dem Kreislauf weiteres Überzugsgut zugeführt wird.

Entsprechend der Größe der zu überziehenden Gegenstände können mehrere Behälter der im voraufgehenden beschriebenen Art übereinander angeordnet sein. Dabei ist es zweckmäßig, die Behälter so miteinander zu verbinden, daß das nicht benötigte Überzugsmaterial aus dem oberen in den nächst tiefer liegenden Behälter abfließen kann. Aus dem zuunterst angeordneten Behälter fließt das nicht benötigte Material in das mit der Pumpe in Verbindung stehende Gefäß.

Wie schon beschrieben, sind die Behälter schwenkbar angeordnet. Um bei der Korrektion der Stellung der Behälter durch eine Drehbewegung nicht durch die angeschlossenen Leitungen behindert zu sein, können die Leitungen aus flexiblem Material bestehen.

Durch das ständige Zu- und Abfließen des Sprühmaterials würde in dem Behälter eine ständige Druckänderung entstehen. Um dies zu vermeiden, bringt man zweckmäßigerweise an jedem Behälter eine öffnung an, die das Behälterinnere mit der Außenluft verbindet und einen Druckausgleich ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel ist eine elektrostatische Spritzanlage gewählt mit drei übereinanderliegenden Sprühbehältern i, 2, 3. Die Behälter sind hierbei rotationssymmetrisch ausgebildet und haben auf der den zu überziehenden Gegenständen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, zugekehrten Seite einen kegelförmig zulaufenden Sprühkopf mit einer scharfen Sprühkante 4, 5, 6. Die Behälter besitzen einen Einlaufstutzen 7, 8, 9 und einen Auslaufstutzen 10, 11, 12. Da infolge der Materialbewegung innerhalb der Behälter Druckschwankungen entstehen, die einen Ablauf des Betriebes stören können, muß für eine Druckausgleichmöglichkeit gesorgt werden. Das läßt sich einfach durch öffnungen 13, 14, 15 erreichen, die den Innenraum der Behälter 1, 2, 3 mit der Außenluft verbinden.

Die Behälter sind im gewählten Beispiel so angeordnet, daß ihre durch die Absprühöffnungen 16, 17, 18 gehende Längsachse waagerecht liegt. Gegenüber den Absprühöffnungen in Höhe der Achse befinden sich die Ausflußöffnungen 10, 11, 12. Im Betrieb sind somit die Sprühbehälter 1, 2, 3 jeweils bis zur Hälfte mit dem abzusprühenden Material 22 gefüllt.

Die Behälter 1, 2, 3 sind auf den Achsen 23, 24, 25 drehbar gelagert. Man hat dadurch die Möglichkeit, den Spiegel des Absprühmaterials 22 relativ zu der Sprühkante 4, 5, 6 zu heben oder zu senken. Die Stellung der Behälter 1, 2, 3 wird so lange korrigiert, bis die Flüssigkeit die Höhe der Absprühkanten erreicht hat bzw. mit den Kanten bündig abschließt bzw. bis der optimale Sprüheffekt eintritt.

Durch die Leitung 26 wird den Behältern 1, 2, 3 mindestens soviel Sprühmaterial 22 zugeführt, daß die Verluste durch das Absprühen gedeckt werden. Teilmengen des Absprühmaterials, die in den Behältern nicht benötigt werden, fließen durch die Leitung 27 und 28 zu den nächst tiefer liegenden Behältern und von da durch die Leitung 29 in das Sammelgefäß 30, das durch die öffnung 31 mit Rücksicht auf den erforderlichen Druckausgleich mit der Außenluft in Verbindung steht. Die öffnung 31 ermöglicht außerdem ein Nachfüllen des Sprühmaterials 22.

Damit man bei der Schwenkung der Behälter 1, 2, 3 nicht durch die angeschlossenen Rohrleitungen behindert ist, sind die Leitungen 26, 27, 28, 29 zumindest teilweise flexibel ausgebildet.

Die gesamte Sprühanlage erhält im allgemeinen negatives elektrisches Potential gegenüber den geerdeten zu überziehenden Gegenständen.

Die Hochspannungserzeugungsanlage ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Hochspannung kann durch einen Hochspannungstransformator in Verbindung mit Trockengleichrichtern, vorzugsweise Selentrockengleichrichtern, erzeugt werden.

Es ist jedoch vielfach besonders vorteilhaft, einen rotierenden Hochspannungsgenerator vorzusehen, der z. B. nach dem Prinzip der Influenzmaschine arbeitet. Dieser Hochspannungsgenerator kann mit der Pumpe 33 baulich vereinigt werden. Der Antrieb des Hochspannungsgenerators kann durch die gleichen Mittel, wie für die Pumpe vorgesehen, erfolgen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Elektrostatische Sprühanlage, bei der Sprühgut mindestens einem mit einer scharfen Sprühkante versehenen, relativ zu dem Sprühstrahl ruhenden Behälter durch einen Einlaufstutzen von einem Vorratsbehälter her zufließt, durch das elektrische Feld zerstäubt und auf die Oberfläche des zu überziehenden Gegenstandes aufgebracht wird, wozu zwischen der Sprühkante und dem zu überziehenden Gegenstand ein elektrischer Spannungsunterschied aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Sprühkante (4, 5, 6) versehene Behälter (Sprühbehälter 1, 2, 3) mit dem Einlaufstutzen (7> 8, 9) und ferner mit einem Auslaufstutzen (10, 11, 12) so versehen ist, daß in ständigem Kreislauf Sprühgut dem Sprühbehälter (1, 2, 3) vom Vorratsbehälter (30) her zufließt, die Sprühkante (4, 5, 6) berührt und aus dem Sprühbehälter (1, 2, 3) durch den Auslaufstutzen (10, 11, 12) in den Vorratsbehälter (30) zurückfließt, während jedoch gleichzeitig ein Teil des umlaufenden Sprühgutes,, und zwar nur unter dem Einfluß des elektrischen Feldes, abgezweigt und über die Sprühkante (4, 5, 6) abgesprüht wird.
2. 2. Elektrostatische Sprühanlage nach Anspruch ι mit Sprühbehälter mit Längskante, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühbehälter (1, 2, 3) um eine parallel zur Sprühkante verlaufende Achse (23, 24, 25) schwenkbar gelagert ist.
3. 3. Elektrostatische Sprühanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (23, 24, 25) gegenüber der Horizontalen geneigt werden kann.
4. 4. Elektrostatische Sprühanlage nach Anspruch ι oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in ständigem Kreislauf das den Sprühbehälter (3) durch einen Auslaufstutzen (12) über eine Leitung (29) verlassende Sprühgut (22) durch eine Pumpe (33) aus dem Vorratsbehälter (30) wieder in den Sprühbehälter (1) gefördert wird.
5. 5. Elektrostatische Sprühanlage nach Anspruch ι oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behälter (1, 2, 3) so übereinander angeordnet sind, daß das den oberen Sprühbehälter (1) durch den Auslauf stutzen (10) verlassende Sprühgut (22) über eine Leitung (27) in den nächst tiefer liegenden Sprühbehälter (2) fließt und daß das aus dem untersten Sprühbehälter (3) durch dessen Auslaufstutzen (12) ausfließende Sprühgut (22) in das mit der Pumpe (33) in Verbindung stehende Vorratsgefäß (30) fließt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 137 869, 414 593, 559906, 634230;

   französische Patentschrift Nr. 982 327;

   britische Patentschrift Nr. 605 338;

   USA.-Patentschriften Nr. 692631, 745276,
   ι 958 406, 2 048 651, 2 359 476.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 911 109.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen