EP0192097B1 - Method for spray coating objects, and spray gun for carrying out this method - Google Patents
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- EP0192097B1 EP0192097B1 EP86101244A EP86101244A EP0192097B1 EP 0192097 B1 EP0192097 B1 EP 0192097B1 EP 86101244 A EP86101244 A EP 86101244A EP 86101244 A EP86101244 A EP 86101244A EP 0192097 B1 EP0192097 B1 EP 0192097B1
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- spray
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
- B05B5/03—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying
Definitions
- the invention relates to a method for coating objects with the aid of a spray jet of pneumatically atomized material and a spray jet of hydrostatically atomized material, the spray jets and object being moved relative to one another, and to an atomizing device for carrying out this method.
- a known atomizing device US-PS 3927833
- three atomizing heads are arranged side by side whose axes are at an angle to each other.
- a first material is atomized hydraulically
- a second material is atomized by means of compressed air.
- a granular material and a fiber material are fed in via further outlet openings.
- Atomizing devices in the form of spray or spray pistols are also known (DE-PS 647713), with which only a spray jet of pneumatically atomized material can be dispensed.
- the atomizer head of this device has a pneumatic atomizer arrangement with a material nozzle which can be supplied with material at low pressure and an atomizing air nozzle surrounding the material nozzle, which can be supplied with air with pressure sufficient for atomization, and outlet openings for dispensing additional air which additionally influences the spray jet.
- An adjustable throttle allows the ratio of atomizing air and additional air to be set.
- This pneumatic atomization leads to a spray jet with fine droplets that only allows a limited film thickness. If you want to increase the film thickness by increasing the material throughput, the atomization deteriorates considerably. This can be compensated for by an increased air throughput with air pressure; this causes disturbances due to strong spray mist.
- a spray gun is also known, which is also suitable for two-component paints (AT-B-247 998), in which the outlet nozzle, which is surrounded by an annular atomizing air nozzle, a catalyst via a central channel into an inner nozzle body and paint via a changeable ring opening is fed between the inner and an outer nozzle body.
- the inner nozzle body is axially displaceable and closes the atomizer nozzle in the rest position.
- paint and catalyst are brought together before pneumatic atomization.
- the result is a common spray jet with the particle spectrum specified by the pneumatic atomization.
- Atomization devices are also known (FR-PS 21 27 874), in which the atomization takes place hydrostatically alone.
- high film thicknesses can be achieved in one operation.
- the sharply defined spray jet because of the sharply defined spray jet, however, there is a poor overlap. Since both the conditions of use and the coating material are essentially defined with the nozzle geometry, there is little flexibility with regard to the working conditions. Quantity regulation during application is not possible. If you want to reduce the material throughput by using a smaller nozzle size, this leads to blockages. If you want to bring about the reduction through a lower material pressure, coarser atomization results.
- the hydrostatic atomization can also be carried out in conjunction with additional air, which is used for spray jet shaping or a slight secondary atomization.
- additional air which is used for spray jet shaping or a slight secondary atomization.
- a greater drop fineness can be achieved in this way, but the disadvantages of purely hydrostatic atomization basically remain.
- a uniformly fine film as with pneumatic atomization is not achieved.
- the droplets charged by a high-voltage electrode are directed towards the earthed workpiece. This results in a wrap-around that improves the coating yield, particularly in the case of delicate parts.
- Pneumatic-electrostatic atomization reduces the kinetic energy of the small droplets to increase the electrostatic effect. This leads to less penetration into the recesses in the workpiece, for example between the cooling fins of a motor housing (Faraday effect) and overcoating edges.
- hydrostatic-electrostatic atomizers droplets with high kinetic energy are generated, which can also penetrate into cavities. The reduction in material pressure for better utilization of the electrostatic effect leads to coarser atomization.
- the invention has for its object to provide a method of the type described above, which offers the prerequisites to achieve a uniform coating to a greater extent than previously.
- This object is achieved in that one spray jet is generated as a hollow jet and the other spray jet as a core jet surrounded by the latter.
- the atomizing device can also be made small and light and even as a hand-operated pistol.
- the atomizer head is also small and can be inserted into cavities.
- the hollow jet and core jet can alternatively be generated.
- the hydrostatic atomization is only used where the coating material has to get into deeper cavities, while the pneumatic atomization is otherwise used.
- the atomization types add up to an average film thickness.
- the proportion of the hydrostatically atomized material is 20 to 40%, preferably 30% of the total atomized material.
- this gives an optimal composition of the jet characteristics, which leads to a uniform coating over surfaces with very different structures.
- the hollow jet and core jet consist of different materials.
- the materials for optimal atomization have different viscosities. They can also have different colors to create certain surface effects.
- the two materials can also be such that they only give the desired coating material together.
- the hollow jet and core jet can each consist of one component of a two-component material, such as a two-component lacquer.
- the core jet consists of hydrostatically atomized material and the hollow jet consists of pneumatically atomized material. Since the core jet is protected against the penetration of atmospheric air by the hollow jet, a defined atomization characteristic results. As far as the hollow jet is mixed on the outside with ambient air, this is desirable because instead of the sharp transition present in hydrostatic atomization, there is a soft transition with the possibility of an overlap during coating.
- the core jet has a smaller spray angle and the hollow jet has a larger spray angle.
- the .particles are particularly advantageous of the spray jets electrostatically charged. As is known, the charge ensures that a larger part of the particles settles on the surface of the object to be coated. However, since the electrostatic field only extends into recesses to a limited extent, it was previously practically impossible to coat recesses at all with pneumatic atomization and electrostatic charging.
- An atomizing device for coating objects for carrying out the method according to the invention with a structural unit which has a pneumatic atomizer arrangement with a first material nozzle which can be supplied with material at low pressure, and an atomizing air nozzle which bypasses the material nozzle and which can supply air with sufficient pressure for atomization, and optionally has air outlet openings for dispensing additional air additionally influencing the spray jet, with a hydrostatic atomizer arrangement which has a second material nozzle which can supply material with pressure sufficient for atomization and has a control device for operating material and air with valves for material and air for actuating the two atomizer arrangements characterized in that the two material nozzles are arranged in a common atomizing head and in that the first material nozzle is an annular nozzle surrounding the second material nozzle and in turn is of an annular shape dust nozzle is surrounded.
- the two atomizer arrangements are arranged approximately concentrically to one another. With simultaneous actuation, they allow a good mixture between the two spray jets. And the alternative actuation produces similarly shaped spray jets. It is also possible to combine a slit-shaped material nozzle, as is often used for hydrostatic atomization, with an annular atomizer air nozzle. In this case, the concave jet is deformed out of the cone shape by the fan-shaped core jet.
- the control device is advantageously designed such that the valve for the atomizing air and / or the additional air is opened when the hydrostatic atomizing arrangement is actuated.
- the air outlet openings customary for pneumatic atomization can therefore also be used for hydrostatic atomization.
- the supply line to the first material nozzle is connected to the supply line to the second material nozzle via a pressure reducing device, such as an adjustable throttle or a pressure regulator. You then only need a single pressure source for the material.
- the feed line to the second material nozzle can expediently be supplied with a pressure-controlled pump. You can then keep the hydrostatic pressure at a constant value and adjust the height if necessary.
- the atomizer head has a particularly advantageous electrode for the electrostatic charging of the material. This combination leads to a very uniform coating, because those areas of a highly structured surface that are shielded from the electrostatic field are reached by the hydrostatically atomized material.
- valves of the control device can by hand or by an assistant, that is pneumatic, hydraulic, electromagnetic, and. Like., Are operated. They can each be controlled individually. However, they are preferably at least partially coupled to one another.
- control device can have an actuating element which alone actuates one atomizer arrangement in a first working position and the other atomizer arrangement alone in a second working position.
- control device has an actuating element which actuates the one atomizer arrangement alone in a first working position and both atomizer arrangements together in a second working position.
- 1 to 4 has the form of a gun 1 with an atomizing head 2 which is attached to a housing 3. This is provided with a handle 4 for holding the device and a hook 5 for hanging.
- the atomizing head has a pneumatic atomizing arrangement 6 with an annular first material nozzle 7 and an annular atomizing air nozzle 8 surrounding it, and a hydrostatic atomizing arrangement 9 with a second material nozzle 10, which is arranged in the center of the first material nozzle 7.
- additional air outlet openings 13 are provided in horns 11 and 12 on opposite sides.
- a distributor body 16 is seated on the end face of a block 14 belonging to the atomizer head 2 with the interposition of a sealing washer 15. This is held together with a face plate 17 carrying the horns 11 and 12 by a union screw member 18 on the block 14.
- An insert 19 is screwed into the interior and carries a nozzle body 20 which, along its circumference together with the distributor body 16, delimits the first material nozzle 7 and has the second material nozzle 10 in the middle.
- a first outer material feed line 21 is connected to the first material nozzle 7 via an axial bore 22 and a material valve 23 as well as axial bores 24 in the distributor body 16.
- a second outer material feed line 25 is connected to the second material nozzle 10 via an axial bore 26 and a material valve 27.
- An air supply line 28 passing through the handle 4, which is controlled by a slide valve 29, is via an axial bore 30 on the one hand via bores 31 in the distributor body 16 with the atomizing air nozzle 8, which is formed between the distributor body and the end plate 17, and on the other hand via an adjustable Throttle 32 and further bores 33 in the distributor body 16 with the additional air outlet openings 13 in connection.
- the material valve 23 can be actuated by means of an actuating rod 34 which is guided to the rear by a seal 35, and the material valve 27 can be actuated by means of an actuating rod 36 which is guided to the rear by a seal 37.
- the control device S includes a manually operable element 38 which actuates the air valve 29 via a push rod 39, the material valve 23 via a stop 40 and the material valve 27 via a further stop 41.
- the actuating element 38 can be pivoted about an axis 42.
- Return springs 43, 44 and 45 ensure that the plunger 39 or the stops 40 and 41 are in constant contact with the actuating element 38.
- a rotatable stop 46 allows the valves to be locked.
- a compressor 47 conveys compressed air via a pressure regulator 48 to the air supply line 28 and via a second pressure regulator 49 to the motor of a material pump 50. This pumps the material out of a container 51 and conveys it via a pressure line 52 on the one hand into the outer material feed line 25 and on the other hand via an adjustable throttle 53 into the outer material feed line 21.
- the actuating element 38 has the rest position I.
- the first working position II only the material valve 27 is open; therefore, the second material nozzle 10 is charged for hydrostatic atomization.
- both the air valve 29 and the material valve 23 are additionally opened, so that, in addition to the hydrostatic atomization, pneumatic atomization also takes place.
- the resulting spray therefore has a particle spectrum composed of droplets that have been generated by both types of atomization.
- the device described above can be designed in such a way that two separate beam regions are created.
- the inner spray jet which emerges from the second material nozzle 10 has an opening angle of 30 °
- the outer hollow-cone spray jet which is generated with the aid of the first material nozzle 7 and the atomizing air nozzle 8 has an opening angle of 70 °.
- the two spray jets can also have angles such that they mix with one another.
- FIG. 5 another control device S is illustrated, in which corresponding parts are increased by 100 compared to FIG. 4.
- all material and air supply lines can each be shut off by a separate valve.
- valves 155 and 157 are open. It is therefore up to you to choose whether to use pneumatic or hydrostatic atomization for yourself or for both at the same time. In all cases, additional air is released to form the spray jets. If necessary, the throttle 132 can also have an automatic switching device so that two different throttle resistors can be switched on.
- the operating pressures depend on the circumstances, especially on the material to be atomized. Pneumatic atomization can take place at air pressures between 20 and 40 bar. The hydrostatic atomization at material pressures between 30 and 300 to 500 bar. With lower material pressures during hydrostatic atomization, a sufficient amount of additional air should be supplied at pressures of several bar, for example 5 bar.
- a corresponding pressure regulator can also be used.
- the material nozzle 10 can optionally be designed as a slot or as a bore.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Hilfe eines Sprühstrahls aus pneumatisch zerstäubtem Material und eines Sprühstrahls aus hydrostatisch zerstäubtem Material, wobei Sprühstrahlen und Gegenstand relativ zueinander bewegt werden, und auf eine Zerstäubungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for coating objects with the aid of a spray jet of pneumatically atomized material and a spray jet of hydrostatically atomized material, the spray jets and object being moved relative to one another, and to an atomizing device for carrying out this method.
Bei einer bekannten Zerstäubungsvorrichtung (US-PS 3927833) sind nebeneinander drei Zerstäuberköpfe angeordnet deren Achsen in einem Winkel zueinander stehen. Mit Hilfe der äußeren Zerstäuberköpfe wird ein erstes Material hydraulisch und mit Hilfe des mittleren Zerstäuberkopfes ein zweites Material mittels Druckluft zerstäubt. Über weitere Austrittsöffnungen wird ein gekörntes Material und ein Fasermaterial zugeführt. Durch Betätigung des Hebels einer gemeinsamen Steuervorrichtung können sämtliche Abgabevorrichtungen gleichzeitig in Betrieb gesetzt werden.In a known atomizing device (US-PS 3927833) three atomizing heads are arranged side by side whose axes are at an angle to each other. With the help of the outer atomizer heads, a first material is atomized hydraulically and with the help of the middle atomizer head, a second material is atomized by means of compressed air. A granular material and a fiber material are fed in via further outlet openings. By actuating the lever of a common control device, all dispensing devices can be put into operation simultaneously.
Auf diese Weise ergibt sich jedoch eine sehr ungleichmäßige Beschichtung. Denn jeder der drei nebeneinander erzeugten Sprühstrahlen reißt Luft aus der Umgebung mit. Daher bilden sich jeweils zwischen benachbarten Sprühstrahlen Luftpolster, die die Homogenität der Mischung und die Geschlossenheit des Spritzbildes beeinträchtigen. Bezüglich der Mischung ergibt sich ein zur Mittelebene symmetrisches Muster. Der kombinierte Sprühstrahl expandiert in Richtung der Mittelebene. Der Auftrag ist bei horizontaler Relativbewegung zwischen Zerstäubungsvorrichtung und Werkstück erheblich anders als bei vertikaler Relativbewegung. Überdies ist die Homogenität der Mischung und die Geschlossenheit des Spritzbildes in hohem Maße von dem Abstand zwischen der Zerstäubungsvorrichtung und dem Werkstück abhängig. Außerdem ist die Zerstäubungsvorrichtung groß und schwer. Sie läßt sich kaum mit der Hand halten oder mit ihren Zerstäubungsköpfen in Hohlräume einführen.However, this results in a very uneven coating. Because each of the three spray jets created next to each other entrains air from the environment. For this reason, air cushions form between adjacent spray jets, which impair the homogeneity of the mixture and the unity of the spray pattern. With regard to the mixture, there is a symmetrical pattern with respect to the median plane. The combined spray jet expands in the direction of the central plane. The application is considerably different in the case of a horizontal relative movement between the atomizing device and the workpiece than in the case of a vertical relative movement. In addition, the homogeneity of the mixture and the closed nature of the spray pattern depend to a large extent on the distance between the atomizing device and the workpiece. In addition, the atomizer is large and heavy. It can hardly be held by hand or inserted into cavities with its atomizing heads.
Es sind auch Zerstäubungsvorrichtungen in der Form von Spritz- oder Sprühpistolen bekannt (DE-PS 647713), mit der allein ein Sprühstrahl aus pneumatisch zerstäubtem Material abgegeben werden kann. Der Zerstäuberkopf dieser Vorrichtung besitzt eine pneumatische Zerstäuberanordnung mit einer Materialdüse, der Material mit geringem Druck zuführbar ist, und einer die Materialdüse umgebenden Zerstäuberluftdüse, der Luft mit zur Zerstäubung ausreichendem Druck zuführbar ist, sowie Austrittsöffnungen zur Abgabe von den Sprühstrahl zusätzlich beeinflussender Zusatzluft. Außerdem gibt es eine Steuervorrichtung mit einem Handbetätigungshebel, der Ventile für Material und Luft ansteuert. Die Luft wird hierbei der Zerstäuberluftdüse und den Zusatzluft-Austrittsöffnungen über ein gemeinsames Luftventil zugeführt. Eine einstellbare Drossel erlaubt es, das Verhältnis von Zerstäubungsluft und Zusatzluft einzustellen. Diese pneumatische Zerstäubung führt zu einem Sprühstrahl mit feinen Tröpfchen, der nur eine begrenzte Filmdicke erlaubt. Will man die Filmdicke durch Erhöhung des Materialdurchsatzes verstärken, verschlechtert sich die Zerstäubung erheblich. Dies kann zwar durch einen etwa mit dem Luftdruck erhöhten Luftdurchsatz ausgeglichen werden ; hierdurch werden aber Störungen durch starken Spritznebel verursacht.Atomizing devices in the form of spray or spray pistols are also known (DE-PS 647713), with which only a spray jet of pneumatically atomized material can be dispensed. The atomizer head of this device has a pneumatic atomizer arrangement with a material nozzle which can be supplied with material at low pressure and an atomizing air nozzle surrounding the material nozzle, which can be supplied with air with pressure sufficient for atomization, and outlet openings for dispensing additional air which additionally influences the spray jet. There is also a control device with a manual operating lever that controls valves for material and air. The air is fed to the atomizer air nozzle and the additional air outlet openings via a common air valve. An adjustable throttle allows the ratio of atomizing air and additional air to be set. This pneumatic atomization leads to a spray jet with fine droplets that only allows a limited film thickness. If you want to increase the film thickness by increasing the material throughput, the atomization deteriorates considerably. This can be compensated for by an increased air throughput with air pressure; this causes disturbances due to strong spray mist.
Bekannt ist sodann eine Spritzpistole, die auch für Zweikomponentenlacke geeignet ist (AT-B-247 998), bei der der Austrittsdüse, welche von einer ringförmigen Zerstäuberluftdüse umgeben ist, ein Katalysator über einen zentrischen Kanal in einen inneren Düsenkörper und Lack über eine änderbare Ringöffnung zwischen dem inneren und einem äußeren Düsenkörper zugeführt wird. Der innere Düsenkörper ist axial verschiebbar und verschließt in der Ruhestellung die Zerstäuberdüse. Hier werden Lack und Katalysator vor dem pneumatischen Zerstäuben zusammengeführt. Es ergibt sich ein gemeinsamer Sprühstrahl mit durch die pneumatische Zerstäubung vorgegebenen Teilchenspektrum.A spray gun is also known, which is also suitable for two-component paints (AT-B-247 998), in which the outlet nozzle, which is surrounded by an annular atomizing air nozzle, a catalyst via a central channel into an inner nozzle body and paint via a changeable ring opening is fed between the inner and an outer nozzle body. The inner nozzle body is axially displaceable and closes the atomizer nozzle in the rest position. Here paint and catalyst are brought together before pneumatic atomization. The result is a common spray jet with the particle spectrum specified by the pneumatic atomization.
Es sind ferner Zerstäubungsvorrichtungen bekannt (FR-PS 21 27 874), bei denen die Zerstäubung allein hydrostatisch erfolgt. Hierbei können zwar hohe Filmdicken in einem Arbeitsgang erzielt werden. Wegen des scharf abgegrenzten Spritzstrahls ergibt sich aber eine schlechte Überlappung. Da mit der Düsengeometrie sowohl die Einsatzbedingungen als auch das Beschichtungsmaterial im wesentlichen festgelegt sind, ergibt sich eine geringe Flexibilität bezüglich der Arbeitsverhältnisse. Eine Mengenregulierung während der Applikation ist nicht möglich. Will man den Materialdurchsatz durch Verwendung einer kleineren Düsengröße herabsetzen, führt dies zu Verstopfungen. Will man die Herabsetzung durch einen geringeren Materialdruck herbeiführen, ergibt sich eine gröbere Zerstäubung.Atomization devices are also known (FR-
Man kann die hydrostatische Zerstäubung auch in Verbindung mit Zusatzluft vornehmen, die der Sprühstrahlformung oder einer geringfügigen Sekundärzerstäubung dient. Hierdurch kann zwar eine größere Tropfenfeinheit erreicht werden, jedoch bleiben die Nachteile der rein hydrostatischen Zerstäubung grundsätzlich bestehen. Es wird nicht ein gleichmäßig feiner Film wie bei der pneumatischen Zerstäubung erreicht.The hydrostatic atomization can also be carried out in conjunction with additional air, which is used for spray jet shaping or a slight secondary atomization. A greater drop fineness can be achieved in this way, but the disadvantages of purely hydrostatic atomization basically remain. A uniformly fine film as with pneumatic atomization is not achieved.
Bei elektrostatisch unterstützten Zerstäubungseinrichtungen werden die durch eine Hochspannungs-Elektrode geladenen Tröpfchen zum geerdeten Werkstück hin gelenkt. Dies ergibt einen Umgriff, der die Beschichtungsausbeute, insbesondere bei filigranen Teilen, verbessert. Bei der pneumatisch-elektrostatischen Zerstäubung wird zur Erhöhung der elektrostatischen Wirkung die kinetische Energie der kleinen Tröpfchen reduziert. Dies führt zu einem weniger guten Eindringen in die Vertiefungen des Werkstücks, beispielsweise zwischen die Kühlrippen eines Motorgehäuses (Faraday-Effekt) und zur Überbeschichtung der Kanten. Bei hydrostatisch-elektrostatischen Zerstäubern werden Tröpfchen mit hoher kinetischer Energie erzeugt, welche auch in Hohlräume einzudringen vermögen. Die Reduzierung des Materialdrucks zur besseren Ausnutzung des elektrostatischen Effektes führt zu einer gröberen Zerstäubung.In electrostatically assisted atomization devices, the droplets charged by a high-voltage electrode are directed towards the earthed workpiece. This results in a wrap-around that improves the coating yield, particularly in the case of delicate parts. Pneumatic-electrostatic atomization reduces the kinetic energy of the small droplets to increase the electrostatic effect. This leads to less penetration into the recesses in the workpiece, for example between the cooling fins of a motor housing (Faraday effect) and overcoating edges. With hydrostatic-electrostatic atomizers, droplets with high kinetic energy are generated, which can also penetrate into cavities. The reduction in material pressure for better utilization of the electrostatic effect leads to coarser atomization.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das die Voraussetzungen bietet, in höherem Maße als bisher eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen.The invention has for its object to provide a method of the type described above, which offers the prerequisites to achieve a uniform coating to a greater extent than previously.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Sprühstrahl als Hohlstrahl und der andere Sprühstrahl als von diesem umgebener Kernstrahl erzeugt wird.This object is achieved in that one spray jet is generated as a hollow jet and the other spray jet as a core jet surrounded by the latter.
Da der eine Sprühstrahl den anderen umgibt, ist es sehr viel leichter, eine gleichmäßige Vermischung zu erreichen. Denn zwischen diesen Sprühstrahlen bildet sich kein Polster aus mitgerissener Luft. Auch ergibt sich ein geschlossenes Spritzbild, gleichgültig, ob der Kemstrahl ein Rundstrahl oder ein Flachstrahl ist. Bei Verwendung eines Rundstrahls lassen sich sogar punktsymmetrische Verhältnisse erzielen, bei denen die Gleichmäßigkeit des Auftrags von der Relativbewegung zwischen Zerstäubungsvorrichtung und Werkstück vollkommen unabhängig ist. Auch der Abstand zwischen Zerstäubungsvorrichtung und Werkstück kann in weitem Umfang geändert werden, ohne das gute Ergebnis zu beeinträchtigen.Since one spray jet surrounds the other, it is much easier to achieve uniform mixing. Because no cushion of entrained air forms between these spray jets. There is also a closed spray pattern, regardless of whether the core jet is a round jet or a flat jet. When using an omnidirectional jet, even point-symmetrical conditions can be achieved, in which the uniformity of the application is completely independent of the relative movement between the atomizing device and the workpiece. The distance between the atomizing device and the workpiece can also be changed to a large extent without impairing the good result.
Insbesondere ist es möglich, eine gleichmäßige Beschichtung auch bei stark strukturierter Oberfläche zu erzielen. Es lassen sich auch mittlere Filmdicken erzielen. Hierbei ergibt sich nur eine geringe Spritznebeiwirkung. Entsprechend gering sind auch die hierdurch bedingten Filmstörungen. An den Überlappungsstellen lassen sich weiche Übergänge erzielen. Im optimalen Fall kann eine Einstellung der jeweils erforderlichen Strahlcharakteristik und eine Mengenregulierung auch während der Applikation erfolgen.In particular, it is possible to achieve a uniform coating even with a highly structured surface. Medium film thicknesses can also be achieved. This results in only a slight spray side effect. The resulting film disturbances are correspondingly low. Soft transitions can be achieved at the overlap points. In the optimal case, the required beam characteristics can be set and the quantity can be regulated even during the application.
Die Zerstäubungsvorrichtung kann ferner klein und leicht und sogar als handbetätigte Pistole ausgebildet werden. Auch der Zerstäuberkopf ist klein und läßt sich in Hohlräume einführen.The atomizing device can also be made small and light and even as a hand-operated pistol. The atomizer head is also small and can be inserted into cavities.
Es besteht die Möglichkeit, daß Hohlstrahl und Kernstrahl aus dem gleichen Material bestehen. Dies ergibt völlig neuartige Beschichtungsmöglichkeiten.There is a possibility that the hollow jet and core jet are made of the same material. This results in completely new coating options.
So können Hohlstrahl und Kernstrahl alternativ erzeugt werden. Das bedeutet, daß die hydrostatische Zerstäubung nur dort angewendet wird, wo das Beschichtungsmaterial in tiefere Hohlräume gelangen muß, während im übrigen die pneumatische Zerstäubung benutzt wird.In this way, the hollow jet and core jet can alternatively be generated. This means that the hydrostatic atomization is only used where the coating material has to get into deeper cavities, while the pneumatic atomization is otherwise used.
Wenn man aber Hohlstrahl und Kernstrahl gleichzeitig erzeugt, erhält man ein neuartiges Teilchenspektrum, das sich aus dem gewählten Mischungsverhältnis zwischen pneumatisch und hydrostatisch zerstäubtem Material ergibt. Man kann daher die Vorteile beider Zerstäubungsarten zur optimalen Beschichtung ausnutzen. Hierbei ergibt sich der synergetische Effekt, daß zur Beschichtung der Oberflächen von Vertiefungen ein sehr viel geringerer Anteil an hydrostatisch zerstäubtem Material erforderlich ist, beispielsweise statt 70 % bei alleiniger Beschichtung lediglich 30 %, weil die energiereichen Tröpfchen der hydrostatischen Zerstäubung einen erheblichen Teil der pneumatisch zerstäubten Tröpfchen in die Vertiefung mitreißen. Dies gilt insbesondere bei elektrostatischer Unterstützung.But if you generate the hollow jet and the core jet at the same time, you get a new kind of particle spectrum, which results from the chosen mixing ratio between pneumatically and hydrostatically atomized material. The advantages of both types of atomization can therefore be exploited for optimal coating. This results in the synergetic effect that a much smaller proportion of hydrostatically atomized material is required to coat the surfaces of depressions, for example instead of 70% when coating alone, only 30% because the high-energy droplets of the hydrostatic atomization atomize a considerable part of the pneumatically atomized Carry droplets into the recess. This applies particularly to electrostatic support.
Bei der gleichzeitigen Anwendung der Sprühstrahlen ergänzen sich die Zerstäubungsarten zu einer mittleren Filmdicke. Außerdem sind trotz der hydrostatischen Zerstäubung weiche Übergänge zur Überlappung vorhanden.When the spray jets are used at the same time, the atomization types add up to an average film thickness. In addition, there are smooth transitions to overlap despite the hydrostatic atomization.
Besonders günstig ist es, wenn der Anteil des hydrostatisch zerstäubten Materials 20 bis 40 %, vorzugsweise 30 % des gesamten zerstäubten Materials beträgt. Dies gibt im Durchschnitt eine optimale Zusammensetzung der Strahlcharakteristik, die zu einer gleichmäßigen Beschichtung über stark unterschiedlich strukturierte Oberflächen führt.It is particularly favorable if the proportion of the hydrostatically atomized material is 20 to 40%, preferably 30% of the total atomized material. On average, this gives an optimal composition of the jet characteristics, which leads to a uniform coating over surfaces with very different structures.
Häufig ist es auch vorteilhaft, wenn Hohlstrahl und Kernstrahl aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise haben die Materialien zur optimalen Zerstäubung unterschiedliche Viskosität. Sie können auch unterschiedliche Farben haben, um bestimmte Oberflächeneffekte hervorzurufen. Die beiden Materialien können auch so beschaffen sein, daß sie erst gemeinsam den gewünschten Beschichtungswerkstoff ergeben. Insbesondere können Hohlstrahl und Kernstrahl je aus einer Komponente eines Zwei-Komponenten-Materials, wie eines Zwei-Komponenten-Lackes, bestehen.It is often also advantageous if the hollow jet and core jet consist of different materials. For example, the materials for optimal atomization have different viscosities. They can also have different colors to create certain surface effects. The two materials can also be such that they only give the desired coating material together. In particular, the hollow jet and core jet can each consist of one component of a two-component material, such as a two-component lacquer.
In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn die beiden Sprühstrahlen sich vor dem Auftreffen auf dem Gegenstand zu einem wesentlichen Teil vermischen. Dies gibt noch bessere Mischerfolge als wenn die Teilchen nacheinander auf die Oberfläche des Gegenstandes auftreffen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Kernstrahl aus hydrostatisch zerstäubtem Material und der Hohlstrahl aus pneumatisch zerstäubtem Material. Da der Kernstrahl durch den Hohlstrahl gegen das Eindringen atmosphärischer Luft geschützt ist, ergibt sich eine definierte Zerstäubungscharakteristik. Soweit der Hohlstrahl an der Außenseite mit Umgebungsluft vermischt wird, ist dies erstrebenswert, weil sich anstelle des bei hydrostatischer Zerstäubung vorhandenen scharfen Übergangs ein weicher Übergang mit der Möglichkeit einer Überlappung beim Beschichten ergibt.In this context, it is advantageous if the two spray jets mix to a substantial extent before hitting the object. This gives even better mixing results than if the particles hit the surface of the object one after the other. In a preferred embodiment, the core jet consists of hydrostatically atomized material and the hollow jet consists of pneumatically atomized material. Since the core jet is protected against the penetration of atmospheric air by the hollow jet, a defined atomization characteristic results. As far as the hollow jet is mixed on the outside with ambient air, this is desirable because instead of the sharp transition present in hydrostatic atomization, there is a soft transition with the possibility of an overlap during coating.
In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, wenn der Kernstrahl einen kleineren Sprühwinkel und der Hohlstrahl einen größeren Sprühwinkel hat. Es ergeben sich dann zwei getrennte Strahlbereiche, von denen der innere das Eindringen der Tröpfchen in Vertiefungen begünstigt und der äußere eine Beschichtung der übrigen Oberfläche hervorruft und bei elektrostatischer Aufladung der Tröpfchen einen guten Umgriff um das Werkstück ermöglicht.In some cases it is also advantageous if the core jet has a smaller spray angle and the hollow jet has a larger spray angle. There are then two separate jet areas, the inner of which promotes the penetration of the droplets into depressions and the outer causes a coating of the rest of the surface and allows good grip around the workpiece when the droplets are electrostatically charged.
Mit besonderem Vorteil werden die .Teilchen der Sprühstrahlen elektrostatisch aufgeladen. Bekanntlich sorgt die Aufladung dafür, daß ein größerer Teil der Teilchen sich auf der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes absetzt. Da sich das elektrostatische Feld aber nur begrenzt in Vertiefungen hinein erstreckt, war es bisher praktisch ausgeschlossen, bei pneumatischer Zerstäubung und elektrostatischer Aufladung Vertiefungen überhaupt zu beschichten.The .particles are particularly advantageous of the spray jets electrostatically charged. As is known, the charge ensures that a larger part of the particles settles on the surface of the object to be coated. However, since the electrostatic field only extends into recesses to a limited extent, it was previously practically impossible to coat recesses at all with pneumatic atomization and electrostatic charging.
Eine Zerstäubungsvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Baueinheit, die eine pneumatische Zerstäuberanordnung mit einer ersten Materialdüse, der Material mit geringem Druck zuführbar ist, und einer die Materialdüse umgehenden Zerstäuberluftdüse, der Luft mit zur Zerstäubung ausreichendem Druck zuführbar ist, sowie gegebenenfalls Luftaustrittsöffnungen zur Abgabe von den Sprühstrahl zusätzlich beeinflussender Zusatzluft aufweist, mit einer hydrostatischen Zerstäuberanordnung, die eine zweite Materialdüse, der Material mit zur Zerstäubung ausreichendem Druck zuführbar ist, aufweist und mit einer Ventile für Material und Luft aufweisenden Steuervorrichtung zur Betätigung der beiden Zerstäuberanordnungen, ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Materialdüsen in einem gemeinsamen Zerstäuberkopf angeordnet sind und daß die erste Materialdüse eine die zweite Materialdüse umgebende Ringdüse und ihrerseits von einer ringförmigen Zerstäuberluftdüse umgeben ist.An atomizing device for coating objects for carrying out the method according to the invention with a structural unit which has a pneumatic atomizer arrangement with a first material nozzle which can be supplied with material at low pressure, and an atomizing air nozzle which bypasses the material nozzle and which can supply air with sufficient pressure for atomization, and optionally has air outlet openings for dispensing additional air additionally influencing the spray jet, with a hydrostatic atomizer arrangement which has a second material nozzle which can supply material with pressure sufficient for atomization and has a control device for operating material and air with valves for material and air for actuating the two atomizer arrangements characterized in that the two material nozzles are arranged in a common atomizing head and in that the first material nozzle is an annular nozzle surrounding the second material nozzle and in turn is of an annular shape dust nozzle is surrounded.
Die beiden Zerstäuberanordnungen sind etwa konzentrisch zueinander angeordnet. Sie erlauben bei gleichzeitiger Betätigung eine gute Mischung zwischen den beiden Sprühstrahlen. Und bei der alternativen Betätigung ergeben sich ähnlich geformte Sprühstrahlen. Man kann auch eine schlitzförmige Materialdüse, wie sie für die hydrostatische Zerstäubung häufig verwendet wird, mit einer ringförmigen Zerstäuberluftdüse kombinieren. In diesem Fall wird bei gleichzeitiger Betätigung der Hohlstrahl durch den fächerförmigen Kernstrahl aus der Konusform verformt.The two atomizer arrangements are arranged approximately concentrically to one another. With simultaneous actuation, they allow a good mixture between the two spray jets. And the alternative actuation produces similarly shaped spray jets. It is also possible to combine a slit-shaped material nozzle, as is often used for hydrostatic atomization, with an annular atomizer air nozzle. In this case, the concave jet is deformed out of the cone shape by the fan-shaped core jet.
Mit Vorteil ist die Steuervorrichtung so ausgelegt, daß bei Betätigung der hydrostatischen Zerstäuberanordnung das Ventil für die Zerstäuberluft und/oder die Zusatzluft geöffnet ist. Man kann daher die für die pneumatische Zerstäubung gebräuchlichen Luftaustrittsöffnungen auch bei der hydrostatischen Zerstäubung nutzen.The control device is advantageously designed such that the valve for the atomizing air and / or the additional air is opened when the hydrostatic atomizing arrangement is actuated. The air outlet openings customary for pneumatic atomization can therefore also be used for hydrostatic atomization.
Für den Fall, daß über beide Zerstäuberanordnungen das gleiche Material abgegeben werden soll, empfiehlt es sich, daß die Zuleitung zur ersten Materialdüse über eine Druckreduzierungsvorrichtung, wie eine einstellbare Drossel oder einen Druckregler, mit der Zuleitung zur zweiten Materialdüse verbunden ist. Man benötigt dann nur eine einzige Druckquelle für das Material.In the event that the same material is to be dispensed via both atomizer arrangements, it is recommended that the supply line to the first material nozzle is connected to the supply line to the second material nozzle via a pressure reducing device, such as an adjustable throttle or a pressure regulator. You then only need a single pressure source for the material.
Die Zuleitung zur zweiten Materialdüse ist zweckmäßigerweise mit einer druckgeregelten Pumpe versorgbar. Man kann dann den hydrostatischen Druck auf einem konstanten Wert halten und bei Bedarf in der Höhe einstellen.The feed line to the second material nozzle can expediently be supplied with a pressure-controlled pump. You can then keep the hydrostatic pressure at a constant value and adjust the height if necessary.
Mit besonderem Vorteil weist der Zerstäuberkopf eine Elektrode für die elektrostatische Aufladung des Materials auf. Diese Kombination führt zu einer sehr gleichmäßigen Beschichtung, weil diejenigen Stellen einer stark strukturierten Oberfläche, die gegenüber dem elektrostatischen Feld abgeschirmt sind, durch das hydrostatisch zerstäubte Material erreicht werden.The atomizer head has a particularly advantageous electrode for the electrostatic charging of the material. This combination leads to a very uniform coating, because those areas of a highly structured surface that are shielded from the electrostatic field are reached by the hydrostatically atomized material.
Die Ventile der Steuervorrichtung können von Hand oder durch eine Hilfskraft, also pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch, u. dgl., betätigt werden. Sie können je für sich ansteuerbar sein. Vorzugsweise aber sind sie wenigstens teilweise miteinander gekuppelt.The valves of the control device can by hand or by an assistant, that is pneumatic, hydraulic, electromagnetic, and. Like., Are operated. They can each be controlled individually. However, they are preferably at least partially coupled to one another.
Insbesondere kann die Steuervorrichtung ein Betätigungselement aufweisen, das in einer ersten Arbeitsstellung die eine Zerstäuberanordnung allein und in einer zweiten Arbeitsstellung die andere Zerstäuberanordnung allein betätigt.In particular, the control device can have an actuating element which alone actuates one atomizer arrangement in a first working position and the other atomizer arrangement alone in a second working position.
Eine Alternative besteht darin, daß die Steuervorrichtung ein Betätigungselement aufweist, das in einer ersten Arbeitsstellung die eine Zerstäuberanordnung allein und in einer zweiten Arbeitsstellung beide Zerstäuberanordnungen gemeinsam betätigt.An alternative is that the control device has an actuating element which actuates the one atomizer arrangement alone in a first working position and both atomizer arrangements together in a second working position.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen :
- Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung,
- Fig. 2 eine Vorderansicht der Zerstäubungsvorrichtung,
- Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Zerstäuberkopf der Vorrichtung der Fig. 1,
- Fig. 4 eine Steuervorrichtung zur Betätigung der Zerstäubungsvorrichtung der Fig. 1
bis 3 und - Fig. 5 eine abgewandelte Steuervorrichtung.
- 1 shows a partial longitudinal section through an atomizing device according to the invention,
- 2 is a front view of the atomizing device,
- 3 shows a longitudinal section through the atomizer head of the device of FIG. 1,
- Fig. 4 shows a control device for actuating the atomizing device of Figs. 1 to 3 and
- Fig. 5 shows a modified control device.
Die Zerstäubungsvorrichtung der Fig. 1 bis 4 hat die Form einer Pistole 1 mit einem Zerstäuberkopf 2, der an einem Gehäuse 3 befestigt ist. Dieses ist mit einem Handgriff 4 zum Halten der Vorrichtung und einem Haken 5 zum Aufhängen versehen.1 to 4 has the form of a gun 1 with an
Der Zerstäuberkopf weist, wie Fig. 3 erkennen läßt, eine pneumatische Zerstäuberanordnung 6 mit einer ringförmigen ersten Materialdüse 7 und einer diese umgebenden ringförmigen Zerstäuberluftdüse 8 sowie eine hydrostatische Zerstäuberanordnung 9 mit einer zweiten Materialdüse 10 auf, die im Zentrum der ersten Materialdüse 7 angeordnet ist. Außerdem sind auf einander gegenüberliegenden Seiten in Hörnern 11 und 12 ZusatzluftAustrittsöffnungen 13 vorgesehen. Zur Bildung dieser Zerstäuberanordnungen sitzt an der Stirnseite eines zum Zerstäuberkopf 2 gehörenden Blocks 14 unter Zwischenschaltung einer Dichtscheibe 15 ein Verteilerkörper 16. Dieser wird zusammen mit einer die Hörner 11 und 12 tragenden Stirnplatte 17 durch ein Überwurf-Schraubglied 18 am Block 14 festgehalten. In das Innere ist ein Einsatz 19 eingeschraubt, der einen Düsenkörper 20 trägt, welcher an seinem Umfang zusammen mit dem Verteilerkörper 16 die erste Materialdüse 7 begrenzt und in der Mitte die zweite Materialdüse 10 aufweist.As can be seen in FIG. 3, the atomizing head has a pneumatic atomizing arrangement 6 with an annular
Eine erste äußere Materialzuleitung 21 steht über eine Axialbohrung 22 und ein Materialventil 23 sowie Axialbohrungen 24 im Verteilerkörper 16 mit der ersten Materialdüse 7 in Verbindung. Eine zweite äußere Materialzuleitung 25 steht über eine Axialbohrung 26 und ein Materialventil 27 mit der zweiten Materialdüse 10 in Verbindung. Eine durch den Handgriff 4 gehende Luftzuleitung 28, die durch ein Schieberventil 29 beherrscht wird, steht über eine Axialbohrung 30 einerseits über Bohrungen 31 im Verteilerkörper 16 mit der Zerstäuberluftdüse 8, die zwischen dem Verteilerkörper und der Stirnplatte 17 gebildet wird, und andererseits über eine einstellbare Drossel 32 und weitere Bohrungen 33 im Verteilerkörper 16 mit den Zusatzluft-Austrittsöffnungen 13 in Verbindung.A first outer
Das Materialventil 23 ist mit Hilfe einer Betätigungsstange 34, die durch eine Dichtung 35 nach hinten geführt ist, und das Materialventil 27 mittels einer Betätigungsstange 36, die durch eine Dichtung 37 nach hinten geführt ist, betätigbar. Zur Steuervorrichtung S gehört ein von Hand betätigbares Element 38, das über einen Stoßel 39 das Luftventil 29, über einen Anschlag 40 das Materialventil 23 und über einen weiteren Anschlag 41 das Materialventil 27 betätigt. Das Betätigungselement 38 ist um eine Achse 42 schwenkbar.The
Rückstellfedern 43, 44 und 45 sorgen für ständige Anlage des Stößels 39 bzw. der Anschläge 40 und 41 am Betätigungselement 38. Ein drehbarer Anschlag 46 erlaubt eine Verriegelung der Ventile.Return springs 43, 44 and 45 ensure that the
Fig. 4 zeigt den Zerstäuberkopf 2 in Verbindung mit dem Schaltbild einer Steuervorrichtung S. Ein Kompressor 47 fördert Druckluft über einen Druckregler 48 zur Luftzuleitung 28 und über einen zweiten Druckregler 49 zu dem Motor einer Materialpumpe 50. Diese saugt das Material aus einem Behälter 51 an und fördert es über eine Druckleitung 52 einerseits in die äußere Materialzuleitung 25 und andererseits über eine einstellbare Drossel 53 in die äußere Materialzuleitung 21.4 shows the
Das Betätigungselement 38 hat die Ruhestellung I. In der ersten Arbeitsstellung II ist lediglich das Materialventil 27 geöffnet; daher wird die zweite Materialdüse 10 zur hydrostatischen Zerstäubung beschickt. In der zweiten Arbeitsstellung 111 ist zusätzlich sowohl das Luftventil 29 als auch das Materialventil 23 geöffnet, so daß außer der hydrostatischen Zerstäubung auch noch eine pneumatische Zerstäubung erfolgt. Der sich ergebende Sprühstrahl hat daher ein Teilchenspektrum, das sich aus Tröpfchen zusammensetzt, die nach beiden Zerstäubungsarten erzeugt worden sind.The
Die vorgehend beschriebene Vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß zwei voneinander getrennte Strahlbereiche entstehen. Beispielsweise hat der innere Sprühstrahl, der aus der zweiten Materialdüse 10 austritt, einen Öffnungswinkel von 30°, während der äußere hohlkeglige Sprühstrahl, der mit Hilfe der ersten Materialdüse 7 und der Zerstäuberluftdüse 8 erzeugt wird, einen Öffnungswinkel von 70° hat. Die beiden Sprühstrahlen können aber auch solche Winkel aufweisen daß sie sich miteinander vermischen.The device described above can be designed in such a way that two separate beam regions are created. For example, the inner spray jet which emerges from the
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine andere Steuervorrichtung S veranschaulicht, bei der entsprechende Teile um 100 gegenüber Fig. 4 erhöht sind. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Material- und Luft-Zuleitungen je durch ein eigenes Ventil absperrbar. Es gibt ein erstes Materialventil 154 für die erste Materialdüse 107, ein zweites Materialventil 155 für die zweite Materialdüse 110, ein erstes Luftventil 156 für die Zerstäuberluftdüse 108 und ein zweites Luftventil 157 für die Zusatzluft-Austrittsöffnungen 113. Alle Ventile sind über Steuerleitungen mit einem Schaltkasten 158 verbunden, der mit Hilfe eines Betätigungselements 138 ansteuerbar ist. In der Ruhestellung 1 sind sämtliche Ventile geschlossen. In der ersten Arbeitsstellung 11 sind die Ventile 154, 156 und 157 geöffnet. In der zweiten Arbeitsstellung 111 sind sämtliche Ventile geöffnet. In der dritten Arbeitsstellung IV sind die Ventile 155 und 157 geöffnet. Man hat es daher in der Hand, wahlweise die pneumatische oder die hydrostatische Zerstäubung je für sich oder beide gleichzeitig anzuwenden. In allen Fällen wird Zusatzluft abgegeben, um die Sprühstrahlen zu formen. Gegebenenfalls kann hierbei die Drossel 132 ebenfalls eine automatische Umschaltvorrichtung aufweisen, damit zwei verschiedene Drosselwiderstände eingeschaltet werden können.In the embodiment according to FIG. 5, another control device S is illustrated, in which corresponding parts are increased by 100 compared to FIG. 4. In this embodiment, all material and air supply lines can each be shut off by a separate valve. There is a
Die Betriebsdrücke richten sich nach den Gegebenheiten, insbesondere nach dem zu zerstäubenden Material. Die pneumatische Zerstäubung kann bei Luftdrücken zwischen 20 und 40 bar erfolgen. Die hydrostatische Zerstäubung bei Materialdrücken zwischen 30 und 300 bis 500 bar. Bei geringeren Materialdrücken während der hydrostatischen Zerstäubung sollte eine ausreichende Menge an Zusatzluft mit Drücken von mehreren bar, beispielsweise 5 bar, zugeführt werden.The operating pressures depend on the circumstances, especially on the material to be atomized. Pneumatic atomization can take place at air pressures between 20 and 40 bar. The hydrostatic atomization at material pressures between 30 and 300 to 500 bar. With lower material pressures during hydrostatic atomization, a sufficient amount of additional air should be supplied at pressures of several bar, for example 5 bar.
Anstelle der Drosseln 32, 132 und 53, 153, kann auch ein entsprechender Druckregler angewendet werden. Die Materialdüse 10 kann wahlweise als Schlitz oder als Bohrung ausgebildet sein.Instead of
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