EP0110069A1 - Spritzvorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Beschichtungsmaterial - Google Patents

Spritzvorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Beschichtungsmaterial Download PDF

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EP0110069A1
EP0110069A1 EP83110106A EP83110106A EP0110069A1 EP 0110069 A1 EP0110069 A1 EP 0110069A1 EP 83110106 A EP83110106 A EP 83110106A EP 83110106 A EP83110106 A EP 83110106A EP 0110069 A1 EP0110069 A1 EP 0110069A1
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EP
European Patent Office
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transformer
channel
voltage
spraying device
coating material
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EP83110106A
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English (en)
French (fr)
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EP0110069B1 (de
Inventor
Guido Rutz
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Gema Switzerland GmbH
Original Assignee
Gema Switzerland GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0531Power generators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/366Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material

Definitions

  • the invention relates to a spraying device for the electrostatic coating of objects with coating material, in particular with powdery coating material, which has an elongated body through which a channel for the coating material leads in the longitudinal direction to a discharge opening emanating from the body, with an electrical transformer which has a rod-shaped Has core and at least one surrounding primary winding and secondary winding, the transformer being housed axially parallel to the channel in the body outside the channel, with at least one electrode carried by the body for electrostatic charging of the coating material passed through the channel and the discharge opening, with an im Body housed, the transformer with the electrodes, electrical voltage multiplication and rectification circuit, and with an electrical connection device for connecting the primary winding the transformer to a power source.
  • Such spraying devices have been put on the market by the applicant of the present patent application for some time.
  • the US-PS 3 608 823 which corresponds essentially to DE-PS 20 65 699, shows a pistol-shaped spraying device, at the upstream rear end of which an annular transformer concentrically surrounds the coating material channel. Furthermore, voltage multiplication and rectification circuits are described in this document, once in the form of a voltage multiplier cascade and once in the form of a voltage divider. The components of this circuit are evenly distributed around the channel.
  • DE-OS 30 08 843 shows a pistol-shaped spraying device in which an oscillator fed with low DC voltage, a transformer and a cascade circuit are each designed as hollow cylindrical, ring-shaped structural units and surround the coating material channel concentrically.
  • concentrically surrounding assemblies can have disadvantageous electrical and Generate magnetic field effects must be made to order and can only be used for a certain size of a sprayer, while the use of commercially available electrical components would be much cheaper.
  • US Pat. No. 3,731,145 shows a pistol-shaped spraying device with a unit made up of a transformer and a direct current / alternating current converter, which is accommodated in the upstream end, and a voltage multiplier unit arranged above the coating material channel.
  • the transformer has a pot core.
  • US Pat. No. 4,196,475 shows a pistol-shaped spraying device which essentially consists of two components which are arranged axially parallel one above the other and are detachable from one another.
  • the coating material channel leads through the upper component.
  • the lower component contains the electrical components for voltage generation for the electrodes, which are used to electrostatically charge the coating material. They essentially consist of an oscillator for converting the DC voltage of a voltage source into an AC voltage, a downstream transformer for stepping up the oscillator voltage to a medium high voltage, a multi-stage cascade circuit connected to the secondary winding of the transformer for further stepping up and converting the voltage to a certain high DC voltage value, which is supplied to the electrodes.
  • the invention aims to solve the problem of making the thickness of the elongated spray device so small that the spray device can also be inserted into narrow interiors of hollow bodies in order to coat their inner surfaces, the spray device should be structurally simple and inexpensive to manufacture , result in a high quality coating and should meet high requirements for electrical safety and a long service life. In view of this, commercially available electrical components should be able to be used as far as possible and heat accumulations in the device must be avoided.
  • the invention represents a compromise between a transformer with a closed magnetic circuit and a rod transformer with an open magnetic circuit.
  • the two magnetic conductor rods arranged parallel to the rod core preferably cast into the cast plastic body of the spraying device, take over most of the magnetic force flow of the rod transformer and in this way make it insensitive to external influences.
  • These external influences are in particular the tubular hollow bodies to be coated, which normally consist of metal.
  • the remaining large gap or jump in the magnetic line of force between the rod-shaped core of the transformer and the magnetic conductor rods practically does not influence the performance of the transformer, but on the contrary, it helps to avoid the negative technical effects which are present with closed transformers. For example, such a gap or jump serves to reduce the saturation of the transformer.
  • the magnetic conductor rods absorb the magnetic flux of the transformer magnetic field. This prevents the magnetic field from flowing onto these objects when coating interiors of narrow objects. A drain on the objects to be coated is disadvantageous because the magnetic flux then depends on the distance of the object from the transformer. A close distance results in a sharp drop in voltage and increased current consumption by the transformer.
  • the rod-shaped spraying device 32 from FIG. 1, which is designed according to the invention, has been inserted into a tubular object 34 in order to coat its inner jacket wall (36) with powdery coating material.
  • the elongated body 38 of the spraying device 32 essentially consists of a plastic part 40, for example of Delrin, and an axially molded part 42 made of plastic.
  • a pipe 44 leads through the elongated body 38 and leads the powdery coating material, which is transported in a manner known per se by a gas stream, from an inlet opening 46 to a discharge opening 48 of the body 38.
  • a funnel-shaped nozzle opening 50 for baffle-free atomization of the coating material adjoins the discharge opening 48.
  • the nozzle opening 50 is formed in a mouthpiece 52 which is attached to the discharge opening 48 on the molded-on plastic part 42 of the body 38.
  • An electrical transformer 54 is cast into the molded plastic part 42 and has a rod-shaped core 56 and at least one primary winding 58 surrounding each and a secondary winding 60 wound over the primary winding.
  • the rod transformer 54 is shown schematically in more detail in FIG. 6 than in FIG. 1.
  • the transformer is axially parallel to the channel 45 in the plastic part 42 above the channel 45 below brought.
  • a rod transformer 54 has the advantage over all other transformers that it is much smaller and therefore requires much less space.
  • the magnetic field collecting magnetic conductor rods 62 In the magnetic field of the transformer 54 are parallel to its rod core outside the primary and secondary windings 58 and 60 at least two, the magnetic field collecting magnetic conductor rods 62, preferably ferrite cores, around the circumference of the rod core 56 at a distance from each other, which essentially over the extend the entire length of the rod core 56.
  • the ferrite cores 62 are essentially of the same length as the rod core 56.
  • the ferrite cores 62 are relative to the central axis 64 of the Rod core 62 as an angular tip, arranged on the side of the transformer 54 facing away from the channel 45 at an angular distance 66 of less than 180 °. This is particularly evident from FIGS. 1 and 2.
  • the ferrite cores 62 can also be arranged at a distance of 180 ° from one another are, or at an even larger distance angle, however, the larger the angle distance 66 is made, the worse the magnetic field is shielded against the object 34 to be coated.
  • the heat dissipation to the outside is more favorable if the ferrite cores 62 are not arranged too close to one another.
  • Four electrodes 70 for example, protrude into the channel 45 at the discharge opening 48 and are cast into the plastic part 42 of the body 38.
  • a so-called Greinacher circuit (named after the inventor Mr. Greinacher) is cast into the molded plastic part 42 as a voltage multiplication and rectification circuit 72.
  • the input of the circuit 72 is connected to the secondary winding 60 of the transformer 54 via a series resistor 74.
  • the output of the circuit 72 is given by two different voltage levels, each of which is connected via a protective resistor 76 to two electrodes 70, each offset by 90 °.
  • Such a circuit is known per se and is also shown, for example, in FIG. 7.
  • the circuit 72 essentially consists of capacitors 78 and diodes 80, which are arranged evenly distributed around the channel 45 and are connected to one another via lines in accordance with FIG. 7, as is shown schematically in FIG.
  • All electrical parts are thus uniformly arranged around the channel 45 and cast into the plastic part 42, with only one connecting device 82, which is designed as a plug unit and serves to connect the primary winding 58 of the transformer 54 to a power source, in a recess 84 in the upstream plastic part 40 is housed.
  • the body 38 has an essentially cylindrical outer shape for the cylinder thereof Axis 86 of the channel 45 and its discharge opening 48 are arranged eccentrically offset with their axis 88, while the transformer is arranged eccentrically to the cylinder axis 86 with respect to its central axis 64 on the other side.
  • the spraying device 32 has an essentially cylindrical outer shape in accordance with FIGS. 1, 2 and 3.
  • the most advantageous is a circular cross section according to FIGS. 2 and 3. Minor modifications of this in the form of a polygon are of course possible.
  • a modification of the cross-sectional outer shape according to FIG. 4 is also possible, that is to say a circular outer shape with flattened side surfaces running parallel to one another.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a spray device 92 in the form of a hand gun.
  • a handle 94 and no mouthpiece is connected to the discharge opening 48, but a baffle plate 96 is arranged downstream for atomizing the coating material.
  • electrodes 98 can be provided which protrude axially at the edge of the discharge opening 48 and electrostatically charge the coating material emerging from the discharge opening 48 while it is being swirled by the baffle plate 96.
  • the baffle 96 can between the position drawn in solid lines and the position drawn in dashed lines can be adjusted axially, as is known per se.
  • the embodiment according to FIG. 5 corresponds to that of FIGS. 1 to 3 with regard to the remaining design and also in particular with regard to the electrical parts.
  • An external voltage source can be connected to the plug unit 82 of FIG. 1 via a cable, which, for example, supplies 10 volts at 17 kHz.
  • This voltage passes from the plug unit 82 to the primary winding 58 of the transformer 54, which has a rod-shaped core 56 in the manner mentioned and is shown in an exploded view in FIG. 6.
  • the secondary winding 60 of the rod transformer 54 outputs a voltage of, for example, 5 kV 17 kHz via the protective resistor 74 to the input of the voltage multiplication and rectification circuit 72.
  • the circuit 72 is a Greinacher cascade circuit in the manner mentioned, at the end of which one or 7, two different DC voltages of approximately 70 kV are taken and applied to the electrodes 70 of FIG.
  • the possible range of this high voltage is between approximately 40 kV and 150 kV.
  • the use of two slightly different voltage potentials for the electrodes causes an eccentrically distributed electrostatic field to be generated in the channel 45, which is favorable for the electrostatic charging of the coating material in a known manner.
  • connection device 82 can contain a voltage converter designed in accordance with FIG. 7, to which a DC voltage of, for example, 12 V from an external DC voltage source is connected.
  • a DC voltage of, for example, 12 V from an external DC voltage source is connected.
  • an embodiment with two primary windings corresponding to FIG. 7 must be selected as the transformer 54, but this also contains a rod-shaped magnetic core, around which the windings are wound.
  • connection device 82 can be a plug unit for an external direct voltage or alternating voltage source, while the rod-shaped transformer 54 is part of a high-voltage generator 98, the different output voltages for the electrodes being generated by a voltage divider according to FIG.
  • the individual voltage stages of the voltage multiplication and rectification circuit according to FIGS. 7 and 8 are designated by the reference numerals 1, 2, 3, 4, 5 and 6 as well as la, 2a, 3a, 4a, 5a and 6a.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 6 g The essential thing is always the use of a rod transformer and the essentially cylindrical design of the spraying device, whether exactly circular or in the form of a polygon, the entire spraying device, with the exception of a handle that may be used, not having any radial elevations that expand the cylindrical shape laterally.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Durch die Verwendung eines Transformators (54) mit stabförmigem Kern (56), auf welchen die Primär- und Sekundärwicklungen (58, 60) aufgebracht sind, sowie eine gleichförmige Verteilung sämtlicher elektrischer Teile um den Beschichtungsmaterial-Kanal (45) in einem im wesentlichen zylindrischen Körper (38) einer elektrostatischen Spritzvorrichtung (32), werden kleine radiale Abmessungen erzielt. Dadurch können auch die Innenflächen von engen rohrförmigen Körpern (34) z. B. mit Pulver beschichtet werden. Stabförmige Ferritkerne (62) schirmen das Magnetfeld des Transformators (54) nach außen hin gegenüber dem zu beschichtenden Gegenstand ab, ohne die Wärmeabfuhr aus der Spritzvorrichtung heraus zu beeinträchtigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Beschichtungsmaterial, insbesondere mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, die einen länglichen Körper hat, durch den in Längsrichtung ein Kanal für das Beschichtungsmaterial zu einer aus dem Körper ausmündenden Abgabeöffnung führt, mit einem elektrischen Transformator, der einen stabförmigen Kern und mindestens je eine diesen umgebende Primärwicklung und Sekundärwicklung hat, wobei der Transformator achsparallel zum Kanal in dem Körper außerhalb des Kanals untergebracht ist, mit mindestens einer vom Körper getragenen Elektrode zur elektrostatischen Aufladung des durch den Kanal und die Abgabeöffnung geleiteten Beschichtungsmaterials, mit einer im Körper untergebrachten, den Transformator mit den Elektroden verbindenden, elektrischen Spannungsvervielfachungs-und Gleichrichtungsschaltung, und mit einer elektrischen Anschlußeinrichtung zum Anschluß der Primärwicklung des Transformators an eine Stromquelle. Solche Spritzvorrichtungen sind vom Anmelder vorliegender Patentanmeldung schon seit einiger Zeit auf den Markt gebracht worden.
  • Bei der elektrostatischen Beschichtung werden grundsätzlich zwei Systeme unterschieden. Einmal das Aufladungssystem, bei dem eine Hochspannung von einer zentralen Hochspannungsquelle zu einer oder mehreren Spritzvorrichtungen geführt wird. Beim anderen System wird die Hochspannung in der Spritzvorrichtung erzeugt. Die Erfindung betrifft dieses andere System. Im Prinzip arbeiten alle heute auf dem Markt befindlichen, auf diesem anderen System beruhenden Spritzvorrichtungen nach dem gleichen Prinzip:
    • Die Spritzvorrichtung hat für Handbetrieb die Form einer Pistole, während sie für automatische Beschichtungsanlagen häufig die Form einer kurzen Stange hat. Der Spritzvorrichtung wird ein hochfrequenter Wechselstrom mit niedriger Spannung zugeführt. Diese niedrige Spannung wird am Eingang der Spritzvorrichtung durch einen Transformator auf mehrere 1000 Volt transformiert. Diese mittlere Hochspannung wird anschließend in der Spritzvorrichtung in einer Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung auf die Endspannung, welche an den zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials dienenden Elektroden erforderlich ist, vervielfacht und in Gleichspannung umgewandelt. Eine solche Schaltung ist üblicherweise eine Spannungsvervielfacherkaskade aus Dioden und Kondensatoren, welche nach dem Namen des Erfinders auch Greinacher-Schaltung genannt wird. Der Vorteil dieses Systems ist, daß die hohe Endspannung erst in der Spritzvorrichtung, und zwar der höchste Spannungswert erst am Ende der Spritzvorrichtung bei den Elektroden erreicht wird.
  • Dieser Art der Spannungserzeugung sind für eine bestimmte Beschichtungsart Grenzen gesetzt. In engen Röhren, Dosen und anderen Hohlkörpern, deren Innendurchmesser nicht wesentlich größer ist als der Außendurchmesser der Spritzvorrichtung, wird das elektrische und magnetische Feld der Spritzvorrichtung durch die geerdeten, zu beschichtenden Gegenstände stark beeinträchtigt. Speziell die aus Platzgründen bevorzugt verwendeten Stabtransformatoren verändern unter diesen Einflüssen ihre Leistung beträchtlich. Dies deshalb, weil der offenliegende Kraftlinienfluß des Magnetfeldes durch den zu beschichtenden Gegenstand gestört wird.
  • Es wurde versucht, mit Transformatoren anderer Bauweise, die einen vollständig geschlossenen Kraftlinienfluß haben, diese Nachteile zu umgehen. In der Praxis scheiterten diese Bemühungen bis jetzt aber an der Größe dieser Baueinheiten und an anderen technischen Gegebenheiten.
  • Die US-PS 3 608 823, welche im wesentlichen der DE-PS 20 65 699 entspricht, zeigt eine pistolenförmige Spritzvorrichtung, an deren stromaufwärtigem hinteren Ende ein ringförmiger Transformator den Beschichtungsmaterial-Kanal konzentrisch umgibt. Ferner sind in dieser Schrift Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltungen beschrieben, einmal in Form einer Spannungsvervielfacherkaskade und einmal in Form eines Spannungsteilers. Die Bauteile dieser Schaltung sind um den Kanal herum gleichmäßig verteilt angeordnet.
  • Die DE-OS 30 08 843 zeigt eine pistolenförmige Spritzvorrichtung, bei welcher ein mit niedriger Gleichspannung gespeister Oszillator, ein Transformator und eine Kaskadenschaltung jeweils als hohlzylindrische, ringförmige Baueinheiten ausgebildet sind und den Beschichtungsmaterial-Kanal konzentrisch umgeben.Konzentrisch umgebende Baugruppen können jedoch nachteilige elektrische und magnetische Feldwirkungen erzeugen, müssen in Sonderanfertigung hergestellt werden und können jeweils nur für eine bestimmte Größe einer Spritzvorrichtung verwendet werden, während die Verwendung von handelsüblichen elektrischen Bauteilen wesentlich preisgünstiger wäre.
  • Die US-PS 3 731 145 zeigt eine pistolenförmige Spritzvorrichtung mit einer im stromaufwärtigen Ende untergebrachten Einheit aus Transformator und Gleichspannungs-Wechselstromwandler und einer über dem Beschichtungsmaterial-Kanal angeordneten Spannungsvervielfachereinheit. Der Transformator hat einen Topfkern.
  • Die US-PS 4 196 475 zeigt eine pistolenförmige Spritzvorrichtung, welche im wesentlichen aus zwei achsparallel übereinander angeordneten, voneinander lösbaren Bauteilen besteht. Durch den oberen Bauteil führt der Beschichtungsmaterial-Kanal hindurch. Im unteren Bauteil sind die elektrischen Bauteile zur Spannungserzeugung für die Elektroden untergebracht, welche zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials dienen. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Oszillator zur Umformung der Gleichspannung einer Spannungsquelle in eine Wechselspannung, einem nachgeordneten Transformator zum Hochtransformieren der Oszillatorspannung auf eine mittlere Hochspannung, einer an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossenen mehrstufigen Kaskadenschaltung zur weiteren Hochtransformierung und Umwandlung der Spannung auf einen bestimmten hohen Gleichspannungswert, der den Elektroden zugeführt wird.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Dicke der länglichen Spritzvorrichtung so klein zu machen, daß die Spritzvorrichtung auch in enge Innenräume von Hohlkörpern eingeführt werden kann, um deren Innenflächen zu beschichten, wobei die Spritzvorrichtung konstruktiv einfach und in der Herstellung billig sein soll, eine hochwertige Beschichtungsqualität ergeben und hohen Anforderungen an elektrischer Sicherheit und langer Lebensdauer genügen soll. Im Hinblick darauf sollen möglichst handelsübliche elektrische Bauteile verwendet werden können und müssen Wärmestauungen in der Vorrichtung vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei der Eingangs genannten Spritzvorrichtung im Magnetfeld des Transformators parallel zu dessen Stabkern außerhalb der Primär- und Sekundärwicklungen mindestens zwei, das Magnetfeld in sich sammelnde Magnetleiterstäbe, vorzugsweise Ferritkerne, um den Umfang des Stabkerns mit Abstand voneinander angeordnet sind, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Stabkerns erstrecken.
  • Die Erfindung stellt einen Kompromiß dar zwischen einem Transformator mit geschlossenem Magnetkreislauf und einem Stab-Transformator mit offenem Magnetkreislauf. Die beiden parallel zum Stabkern angeordneten, vor - zugsweise in den gegossenen Kunststoffkörper der Spritzvorrichtung eingegossenen Magnetleiterstäbe übernehmen den größten Teil des magnetischen Kraftflusses des Stab-transformators und machen ihn auf diese Weise unempfindlich gegen äußere Einflüsse. Diese äußeren Einflüsse sind insbesondere die zu beschichtenden rohrförmigen Hohlkörper, welche normalerweise aus Metall bestehen. Der verbleibende große Spalt oder Sprung im magnetischen Kraftlinienfluß zwischen dem stabförmigen Kern des Transformators und den Magnetleiterstäben beeinflußt praktisch die Leistung des Transformators nicht, sondern im Gegenteil, er hilft mit, die bei geschlossenen Transformatoren gegebenen negativen technischen Wirkungen zu vermeiden. Beispielsweise dient ein solcher Spalt oder Sprung dazu, die Sättigung des Transformators herabzusetzen. Die Magnetleiterstäbe nehmen den Magnetfluß des Transformator-Magnetfeldes auf. Dadurch wird vermieden, daß das Magnetfeld bei der Beschichtung von Innenräumen enger Gegenstände auf diese Gegenstände abfließt. Ein Abfließen auf die zu beschichtenden Gegenstände ist nachteilig, weil dann der Magnetfluß vom Abstand des Gegenstandes vom Transformator abhängig ist. Ein enger Abstand hat einen starken Spannungsabfall und eine erhöhte Stromaufnahme des Transformators zur Folge.
  • Anstelle der Verwendung von einzelnen Magnetleiterstäben ist es theoretisch auch möglich, den Transformator durch ein zylindrisches Abschirmelement vollständig zu umgeben. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß die vom Transformator entwickelte Wärme gestaut wird und durch diesen Wärmestau Teile der Vorrichtung beschädigt werden.
  • Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch eine stabförmige Spritzvorrichtung nach der Erfindung in einem engen, zu beschichtenden, rohrförmigen Gegenstand,
    • Figur 2 einen Querschnitt längs der Ebene II-II von Figur 1,
    • Figur 3 einen Querschnitt längs der Ebene III-III von Figur 1, woraus die zylindrische, im wesentlichen kreisförmige Querschnittsform der Vorrichtung ersichtlich ist,
    • Figur 4 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig.2 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • Figur 5 eine teilweise im Schnitt gezeigte pistolenartige Ausführungsform einer Spritzvorrichtung nach der Erfindung,
    • Figur 6 eine auseinandergezogene Darstellung eines stabförmigen Transformators der Ausführungen nach den Fig.1 bis 5,
    • Figur 7 eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung nach dem Prinzip von Greinacher für die Ausführungsformen nach den Fig.l bis 6,
    • Figur 8 eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung mit einem Spannungsteiler, welche alternativ zur Ausführungsform nach Fig. 7 verwendet werden kann.
  • Die stabförmige Spritzvorrichtung 32 von Figur 1, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist, ist in einen rohrartigen Gegenstand 34 eingeführt worden, um dessen innere Mantelwand (36)mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial zu beschichten. Der längliche Körper 38 der Spritzvorrichtung 32 besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffteil 40, beispielsweise aus Delrin , und einem axial daran angegossenen Teil 42 aus Kunststoff. Durch den länglichen Körper 38 führt ein Rohr 44 hindurch, welches das pulverförmige Beschichtungsmaterial,welches in an sich bekannter weise durch einen Gasstrom transportiert wird, von einer Einlaßöffnung 46 zu einer Abgabeöffnung 48 des Körpers 38 führt. An die Abgabeöffnung 48 schließt sich eine trichterförmige Düsenöffnung 50 zur prallplattenfreien Zerstäubung des Beschichtungsmaterials an. Die Düsenöffnung 50 ist in einem Mundstück 52 gebildet, welches an der Abgabeöffnung 48 am angegossenen Kunststoffteil 42 des Körpers 38 befestigt ist.
  • In den gegossenen Kunststoffteil 42 ist ein elektrischer Transformator 54 eingegossen, der einen stabförmigen Kern 56 und mindestens je eine diesen umgebende Primärwicklung 58 und eine über die Primärwicklung aufgewickelte Sekundärwicklung 60 hat. Der Stabtransformator 54 ist in Figur 6 schematisch detailierter dargestellt als in Figur 1. Der Transformator ist achsparallel zum Kanal 45 in dem Kunststoffteil 42 oberhalb des Kanals 45 untergebracht. Ein Stab-Transformator 54 hat gegenüber allen anderen Transformatoren den Vorteil, daß er wesentlich kleiner ist und deshalb wesentlich weniger Platz benötigt.
  • Im Magnetfeld des Transformators 54 sind parallel zu dessen Stabkern außerhalb der Primär- und Sekundärwicklungen 58 und 60 mindestens zwei, das Magnetfeld in sich sammelnde Magnetleiterstäbe 62, vorzugsweise Ferritkerne, um den Umfang des Stabkerns 56 mit Abstand voneinander angeordnet, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Stabkerns 56 erstrecken. Dabei sind die Ferritkerne 62 im wesentlichen gleich lang wie der Stabkern 56. Da das Magnetfeld des Transformators 54 weniger zum Kanal 45 hin, sondern hauptsächlich radial nach außen zum Gegenstand 34 hin abgeschirmt werden muß, sind die Ferritkerne 62, bezogen auf die Mittelachse 64 des Stabkerns 62 als Winkelspitze, auf der vom Kanal 45 .abgewandten Seite des Transformators 54 unter einem Winkelabstand 66 von weniger als 180° angeordnet. Dies ist insbesondere aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich.Je kleiner der Außendurchmesser des Körpers 38 ist, desto weniger Platz verbleibt zwischen dem Transformator 54 und der äußeren Mantelfläche 68 des Körpers 38. Dies bedeutet, daß der Abstandswinkel 66 zwangsweise umso größer wird, je kleiner der Abstand zwischen dem Transformator 54 und der äußeren Mantelfläche 68 des Körpers 38 ist. Also je kleiner der Innendurchmesser des zu beschichtenden Gegenstandes 34, desto größer wird auch der Abstandswinkel 66, weil dann der Körper 38 einen kleineren Außendurchmesser haben muß.
  • Die Ferritkerne 62 können auch entsprechend Figur 4 unter einem Abstandswinkel von 180° voneinander angeordnet werden, oder unter einem noch größeren Abstandswinkel, jedoch wird das Magnetfeld umso schlechter gegen den zu beschichtenden Gegenstand 34 abgeschirmt, je größer der Winkelabstand 66 gemacht wird. Andererseits ist die Wärmeabfuhr nach außen günstiger, wenn die Ferritkerne 62 nicht zu dicht nebeneinander angeordnet sind. In den Kanal 45 ragen an der Abgabeöffnung 48 beispielsweise vier Elektroden 70, die in den Kunststoffteil 42 des Körpers 38 eingegossen sind. Ferner ist in den angegossenen Kunststoffteil 42 eine sogenannte Greinacher-Schaltung (nach dem Erfinder Herr Greinacher benannt) als Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung 72 eingegossen. Der Eingang der Schaltung 72 ist über einen Vorwiderstand 74 an die Sekundärwicklung 60 des Transformators 54 angeschlossen. Der Ausgang der Schaltung 72 ist durch zwei verschieden hohe Spannungsstufen gegeben, die jeweils über einen Schutzwiderstand 76 an je zwei um 90° versetzt zueinander angeordnete Elektroden 70 angeschlossen sind. Eine solche Schaltung ist an sich bekannt und beispielsweise auch in Figur 7 dargestellt. Die Schaltung 72 besteht im wesentlichen aus Kondensatoren 78 und Dioden 80, die um den Kanal 45 herum gleichmäßig verteilt angeordnet sind und entsprechend Figur 7 über Leitungen miteinander verbunden sind, wie dies schematisch in Figur 3 dargestellt ist. Damit sind alle elektrischen Teile gleichförmig um den Kanal 45 herum angeordnet und in den Kunststoffteil 42 eingegossen, wobei lediglich eine als Steckereinheit ausgebildete Anschlußeinrichtung 82, die zum Anschluß der Primärwicklung 58 des Transformators 54 an eine Stromquelle dient, in einer Ausnehmung 84 des stromaufwärtigen Kunststoffteils 40 untergebracht ist.
  • Wie die Figuren 1,2 und 3 zeigen,hat der Körper 38 eine im wesentliche zylindrische Außenform, zu deren Zylinderachse 86 der Kanal 45 und dessen Abgabeöffnung 48 mit ihrer Achse 88 exzentrisch versetzt angeordnet sind, während der Transformator bezüglich seiner Mittelachse 64 diametral nach der anderen Seite exzentrisch zur Zylinderachse 86 angeordnet ist.
  • Die Spritzvorrichtung 32 hat entsprechend den Figuren 1, 2 und 3 eine im wesentlichen zylindrische Außenform. Am vorteilhaftesten ist dabei ein kreisrunder Querschnitt entsprechend den Figuren 2 und 3. Geringfügige Abwandlungen davon in Form eines Vieleckes sind selbstverständlich möglich. Auch ist eine Abwandlung der Querschnitts-Außenform entsprechend Figur 4 möglich, also eine kreisrunde Außenform mit parallel zueinander verlaufenden abgeflachten Seitenflächen.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Spritzvorrichtung 92 in Form einer Handpistole. Der einzige Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 4 besteht darin, daß bei Figur 5 ein Handgriff 94 vorhanden ist und an die Abgabeöffnung 48 kein Mundstück angeschlossen ist, sondern eine Prallplatte 96 zur Zerstäubung des Beschichtungsmaterials nachgeordnet ist. Anstelle in den Kanal 45 hineinragender Elektroden, können Elektroden 98 vorgesehen sein, welche am Rand der Abgabeöffnung 48 axial wegragen und das aus der Abgabeöffnung 48 austretende Beschichtungsmaterial elektrostatisch aufladen, während es von der Prallplatte 96 verwirbelt wird. Die Prallplatte 96 kann zwischen der in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung und der in gestrichelten Linien gezeichneten Stellung axial verstellt werden, wie dies an sich bekannt ist. Bezüglich der übrigen Ausbildung und auch insbesondere bezüglich der elektrischen Teile entspricht die Ausführungsform nach Figur 5 derjenigen der Figuren 1 bis 3.
  • An die Steckereinheit 82 von Figur 1 kann über ein Kabel eine externe Spannungsquelle angeschlossen werden, die beispielsweise 10 Volt mit 17 kHz liefert. Diese Spannung gelangt von der Steckereinheit 82 an die Primärwicklung 58 des Transformators 54, welcher in der genannten Weise einen stabförmigen Kern 56 hat und in auseinandergezogener Darstellung in Figur 6 gezeigt ist. Die Sekundärwicklung 60 des Stab-Transformators 54 gibt eine Spannung von beispielsweise 5 kV 17 kHz über den Schutzwiderstand 74 an den Eingang der Spannungsvervielfältigungs- und Gleichrichtungsschaltung 72. Die Schaltung 72 ist in der genannten Weise eine Greinacher-Kaskadenschaltung, an deren Ende eine, oder entsprechend der Darstellung von Fig.7 zwei verschiedene Gleichspannungen von ungefähr 70 kV abgenommen und an die Elektroden 70 von Figur 1 bzw. die Elektroden 98 von Figur 5 gegeben werden. Der mögliche Bereich dieser Hochspannung liegt zwischen ungefähr 40 kV und 150 kV. Die Verwendung von zwei geringfügig unterschiedlichen Spannungspotentialen für die Elektroden bewirkt im Kanal 45 die Erzeugung eines exzentrisch verteilten elektrostatischen Feldes, was für die elektrostatische Aufladung des Beschichtungsmaterials in bekannter Weise günstig ist.
  • Abweichend von der bisher beschriebenen Ausführungsform kann die Anschlußeinrichtung 82 einen entsprechend Figur 7 ausgebildeten Spannungswandler enthalten, an welchen eine Gleichspannung von beispielsweise 12 V einer externen Gleichspannungsquelle angeschlossen wird. In diesem Falle ist als Transformator 54 eine Ausführungsform mit zwei Primärwicklungen entsprechend Figur 7 zu wählen, der jedoch ebenfalls einen stabförmigen Magnetkern beinhaltet, um welche die Wicklungen gewickelt sind.
  • Gemäß einer weiteren Abwandlung kann die Anschlußeinrichtung 82 eine Steckereinheit für eine externe Gleichspannungsquelle oder Wechselspannungsquelle sein, während der stabförmige Transformator 54 Teil eines Hochspannungserzeugers 98 ist, dessen verschieden hohe Ausgangsspannungen für die Elektroden durch einen Spannungsteiler entsprechend Figur 8 erzeugt werden.
  • Die einzelnen Spannungsstufen der Spannungsvervielfachungs-und Gleichrichtungsschaltung nach den Figuren 7 und 8 sind mit den Bezugszahlen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 sowie la, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a bezeichnet.
  • Somit gibt es vielerlei Abwandlungsmöglichkeiten. Die bevorzugte Ausführungsform ist in den Figuren 1,2,3 und 6 g ezeigt. Das Wesentliche ist immer die Verwendung eines Stab-Transformators und die im wesentlichen zylindrische Ausbildung der Spritzvorrichtung, ob nun exakt kreisrund oder in Form eines Vieleckes, wobei die gesamte Spritzvorrichtung mit Ausnahme eines eventuell verwendeten Griffes, keine radialen, die Zylinderform seitlich erweiternde Erhöhungen hat.

Claims (8)

1. Spritzvorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Beschichtungsmaterial, insbesondere mit pulverförmigem Beschichtungsmaterial, die einen länglichen Körper hat, durch den in Längsrichtung ein Kanal für das Beschichtungsmaterial zu einer aus dem Körper ausmündenden Abgabeöffnung führt, mit einem elektrischen Transformator, der einen stabförmigen Kern und mindestens je eine diesen umgebende Primärwicklung und Sekundärwicklung hat, wobei der Transformator achsparallel zum Kanal in dem Körper außerhalb des Kanals untergebracht ist, mit mindestens einer vom Körper getragenen Elektrode zur elektrostatischen Aufladung des durch den Kanal und die Abgabeöffnung geleiteten Beschichtungsmaterials, mit einer im Körper untergebrachten, den Transformator mit den Elektroden verbindenden elektrischen Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung, und mit einer elektrischen Anschlußeinrichtung zum Anschluß der Primärwicklung des Transformators an eine Stromquelle,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Magnetfeld des Transformators (54) parallel zu dessen Stabkern (56) außerhalb der Primär- und Sekundärwicklungen (58,60) mindestens zwei das Magnetfeld in sich sammelnde Magnetleiterstäbe, vorzugsweise Ferritkerne (62), um den Umfang des Stabkerns (56) mit Abstand voneinander angeordnet sind, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Stabkerns erstrecken.
2. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetleiterstäbe (62) im wesentlichen gleich lang wie der Stabkern (56) sind.
3. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetleiterstäbe (62), bezogen auf die Mittelachse (64) des Stabkerns (56) als Winkelspitze, auf der vom Kanal (45) abgewandten Seite des Transformators (45) unter einem Winkelabstand von weniger als 180° voneinander angeordnet sind.
4. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens der stromabwärtige Teil (42) des Körpers (38) ein gegossenes Teil aus Kunststoff ist, durch welchen der Kanal (45) hindurchführt und in welchen die Magnetleiterstäbe (62), der Transformator (54) und die ihn mit den Elektroden (70;98) verbindende elektrische Schaltung (72) eingegossen sind.
5. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (72) eine die Wechselspannung des Transformators (54) wesentlich erhöhende und in Gleichspannung umwandelnde, an sich bekannte Spannungs-Vervielfacher-Schaltung nach Greinacher-Art ist.
6. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (54) und die Magnetleiterstäbe (62) achsparallel neben dem Kanal (45) angeordnet sind.
7. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (38) eine im wesentlichen zylindrische Außenform hat, zu deren Zylinderachse (86) der Kanal (45) und dessen Abgabeöffnung (48) nach einer Seite hin exzentrisch versetzt angeordnet sind, während der Transformator (54) bezüglich seiner Mittelachse (64) diametral nach der anderen Seite hin exzentrisch zur Zylinderachse (86) angeordnet ist.
8. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrischen Teile im wesentlichen gleichförmig um den Kanal herum verteilt angeordnet sind und keine den Kanal vollständig umgebende ringförmige Gestalt haben.
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