EP0205134A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen - Google Patents

Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen Download PDF

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EP0205134A1
EP0205134A1 EP86107792A EP86107792A EP0205134A1 EP 0205134 A1 EP0205134 A1 EP 0205134A1 EP 86107792 A EP86107792 A EP 86107792A EP 86107792 A EP86107792 A EP 86107792A EP 0205134 A1 EP0205134 A1 EP 0205134A1
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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
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0533—Electrodes specially adapted therefor; Arrangements of electrodes

Definitions

  • the invention relates to a device for the electrostatic application of liquids and solids to objects by means of a high-voltage electrode which is connected to a high-voltage generator fed from a direct-current source, the high-voltage electrode being arranged in a cup-shaped applicator for receiving the material to be applied.
  • the invention is further described using the example of a flocking device designed as a hand-held device with which, for example, textile fibers are applied to surfaces provided with adhesive, without the invention being restricted to the application of flake-like materials. It is analog and equally well suited for the application of liquids, for example for spraying plants with pesticides.
  • Such flocking devices as shown for example in GB-PS 20 10 126 and in US-PS 41 65 022, have the following basic structure: In a mostly tubular housing there is a high-voltage generator, consisting of an oscillator, transformer and high-voltage cascade as such is fed either from the network or from batteries or accumulators with direct current. A usually cup-shaped applicator is connected to this high-voltage generator via a screw or plug connection, which applicator receives the flocking material. A high-voltage electrode in the form of a plate is arranged in the bottom of this applicator, the corners of which can be bent up to increase the corona discharge, as is shown, for example, by EP-PS 00 44 038.
  • the invention is based on the object of avoiding these disadvantages, reducing the required energy expenditure or substantially extending the service life of the batteries or accumulators in battery-operated and battery-operated devices, achieving a more uniform application to the object to be coated and the Avoid or at least reduce ozone formation.
  • the high-voltage electrode is designed as an ellipsoid of revolution, is connected via an electrically conductive member to the bottom of the applicator and the high-voltage generator and between the high-voltage electrode and the side wall or walls and the bottom there is a free space between the applicator.
  • ellipsoid of revolution is to be understood broadly and essentially means that the high-voltage electrode has a self-contained rounded shape, in which corners and edges are avoided. It can be egg-shaped and pear-shaped.
  • Particularly preferred is the exceptional form of the ellipsoid of revolution, namely the sphere, i.e. a shape in which all axes passing through the center are equidistant from the outer surface.
  • the high-voltage electrode is advantageously designed as a hollow body, so that its weight can be reduced considerably.
  • the high voltage electrode can be made of metal in the usual way.
  • High-voltage electrode formation is particularly preferred, in which the rotational ellipsoid consists of plastic, which is made conductive in a suitable form, because it can further save weight.
  • the high-voltage electrode according to the invention has a free distance both from the side wall (s) and from the bottom of the applicator. It preferably maintains approximately the same distance from the side walls and the distance to the bottom of the applicator is selected so that an optimal loading of the flocked material is ensured is accomplished. This is preferably achieved when the high-voltage electrode is at a greater distance from the bottom of the applicator than from the upper edge of the applicator.
  • a spherical high-voltage electrode takes up approximately one third of the diameter of the applicator.
  • a particularly preferred form of the high-voltage electrode is that it is electrically connected to the bottom of the applicator via a spiral spring.
  • the spiral spring creates the preferred distance from the high-voltage electrode from the bottom of the applicator, and on the other hand causes a wobble movement, which causes the flocked material to be whirled up.
  • the high-voltage electrode tilts as a result of the force of gravity of the lower side wall of the applicator, and thus the coating material flowing in later is charged in a particularly preferred manner and transported to the object to be coated.
  • the formation of the electrically conductive member as a spring preferably as a spiral spring, has the further advantage that the high-voltage electrode always springs back into its starting position and thus does not come to rest on the side wall or sides of the applicator.
  • the applicator is preferably compared to the housing that the High-voltage generator receives, bent at right angles, so that in each case coating material flows into the lower half of the applicator and thus a largely complete use is effected.
  • the uniform distribution of the flocking material can be improved in an advantageous manner in that the high-voltage electrode carries agitator blades. These are preferably oriented obliquely downwards towards the bottom of the applicator.
  • the inventive design of the high-voltage electrode as an ellipsoid of revolution, preferably as a ball, has the advantage that a very substantial energy saving is possible or the life of the DC power source in the form of batteries is increased by a factor of two to three.
  • the avoidance of corners and peaks avoids the previously observed shadow formation in the flocked objects. Since there are no discharges at the tips and edges, the formation of harmful ozone is largely prevented.
  • the high-voltage electrode designed as an ellipsoid of revolution is preferably arranged in the immediate vicinity of an outlet opening for liquids.
  • the liquid comes from a storage container Pressure of the outlet opening is fed, for example, to a nozzle and the high-voltage electrode, which is designed as an ellipsoid of rotation, then ensures optimal charging of the liquid droplets.

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  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen auf Gegenstände mittels einer Hochspannungselektrode (1), die mit einem aus einer Gleichstromquelle gespeisten Hochspannungsgeneratorverbunden ist, ist die Hochspannungselektrode (1) als Rotationsellipsoid, vorzugsweise als Kugel ausgebildet und über ein elektrisch leitfähiges Glied mit dem Boden (3) des Applikators (2) und dem Hochspannungsgenerator verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen auf Gegenstände mittels einer Hochspannungselektrode, die mit einem aus einer Gleichstromquelle gespeisten Hochspannungsgenerator verbunden ist, wobei die Hochspannungselektrode in einem becherförmig ausgebildeten Applikator zur Aufnahme des aufzubringenden Gutes angeordnet ist.
  • Vorrichtungen zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen haben weite Verbreitung gefunden, da durch das Spannungsgefälle zwischen aufzubringendem Material, das durch die Hochspannungselektrode elektrisch aufgeladen wird, und dem zu beschichtenden Gegenstand das aufzutragende Material optimal zu dem betreffenden Gegenstand gelangt und Verluste vermieden werden. Der Begriff Gegenstand ist weit auszulegen und umfaßt beispielsweise auch Pflanzen.
  • Die Erfindung wird im weiteren am Beispiel eines als Handgerät ausgebildeten Beflockungsgerätes beschrieben, mit dem beispielsweise Textilfasern auf mit Kleber versehene Oberflächen aufgetragen werden, ohne daß die Erfindung auf das Aufbringen von flockenförmigen Materialien beschränkt ist. Sie ist analog und gleich gut für das Aufbringen von Flüssigkeiten geeignet, beispielsweise für das Besprühen von Pflanzen mit Pflanzenschutzmitteln.
  • Solche Beflockungsgeräte, wie sie beispielsweise in der GB-PS 20 10 126 und in der US-PS 41 65 022 gezeigt sind, haben nachfolgenden prinzipiellen Aufbau: In einem meist rohrförmigen Gehäuse befindet sich ein Hochspannungsgenerator, bestehend aus Oszillator, Transformator und Hochspannungskaskade, der als solcher entweder aus dem Netz oder aus Batterien bzw. Akkumulatoren mit Gleichstrom gespeist wird. Mit diesem Hochspannungsgenerator ist über eine Schraub- oder Steckverbindung ein üblicherweise becherförmiger Applikator verbunden, der das Beflockungsmaterial aufnimmt. In dem Boden dieses Applikators ist eine Hochspannungselektrode in Form einer Platte angeordnet, wobei deren Ecken zur Erhöhung der Coronaentladung hochgebogen sein können, wie das beispielsweise die EP-PS 00 44 038 zeigt.
  • Nachteilig an dieser Ausbildung der Hochspannungselektrode mit bodenseitig angeordneter Hochspannungselektrode und insbesondere einer solchen mit hochgebogenen Ecken ist, daß der Wirkungsgrad dieser Elektrodenform nicht optimal ist. Es wird nur ein geringer Teil der insgesamt aufgewendeten Energie für den Arbeitsprozeß selbst nutzbar gemacht. Ein Vielfaches dieser genutzten Energie wird über die Spitzen und Kanten durch Koronabildung frei und nutzlos in den Raum abgegeben. Außerdem führt diese freigegebene Energie zur Bildung von Ozon, das gesundheitsschädlich ist, was sich insbesondere bei Verwendung der Vorrichtung in geschlossenen Räumen nachteilig auswirkt. Ein weiterer erheblicher Nachteil liegt darin, daß sich häufig auf der beflockten Fläche ein Schattenbild ergibt, d.h. durch die hochgebogenen Ecken kein gleichmäßiger Auftrag erfolgt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, den erforderlichen Energieaufwand zu reduzieren bzw. bei Batterie-und Akku-betriebenen Geräten die Gebrauchsdauer der Batterien bzw. Akkus wesentlich zu verlängern, einen gleichmäßigeren Auftrag auf dem zu beschichtenden Gegenstand zu erzielen und die Ozonbildung zu vermeiden bzw. zumindest zu reduzieren.
  • Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch, daß die Hochspannungselektrode als Rotationsellipsoid ausgebildet ist, über ein elektrisch leitfähiges Glied mit dem Boden des Applikators und dem Hochspannungsgenerator verbunden ist und zwischen Hochspannungselektrode und der bzw. den Seitenwänden und dem Boden des Applikators ein freier Abstand besteht.
  • Der Begriff Rotationsellipsoid ist weit aufzufassen und bedeutet im wesentlichen, daß die Hochspannungselektrode eine in sich geschlossene abgerundete Form hat, bei der Ecken und Kanten vermieden sind. Sie kann eiförmig und birnenförmig ausgebildet sein. Eine zweckmäßige Bemessungsregel liegt darin, daß die Hochspannungselektrode je KV Rundungen von ca. = 0,4 mm - als Radius betrachtet - aufweisen soll. Besonders bevorzugt ist die Ausnahmeform des Rotationsellipsoids, nämlich die Kugel, d.h. eine Form, bei der alle durch den Mittelpunkt gehenden Achsen von der Außenfläche gleiche Entfernung haben.
  • Vorteilhaft ist die Hochspannungselektrode als Hohlkörper ausgebildet, womit sich deren Gewicht erheblich reduzieren läßt.
  • Die Hochspannungselektrode kann in üblicher Weise aus Metall hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist eine Hochspannungselektrodenausbildung, bei der das Rotationsellipsoid aus Kunststoff besteht, der in geeigneter Form leitfähig gemacht ist, weil sich damit weiter Gewicht einsparen läßt.
  • Im Gegensatz zu den bisher bodenseitig angeordneten Hochspannungselektroden hat die erfindungsgemäße Hochspannungselektrode sowohl zu der bzw. den Seitenwänden als auch zum Boden des Applikators einen freien Abstand. Bevorzugt hält sie zu den Seitenwänden ungefähr gleichen Abstand und der Abstand zum Boden des Applikators ist so gewählt, daß eine optimale Beladung des Flockgutes gewährleistet ist. Das wird bevorzugt erreicht, wenn die Hochspannungselektrode zum Boden des Applikators einen größeren Abstand hat als zum oberen Rand des Applikators.
  • Größenordnungsmäßig nimmt im bevorzugten Fall einer kugelförmigen Hochspannungselektrode diese ca. ein Drittel des Durchmessers des Applikators ein.
  • Eine besonders bevorzugte Form der Hochspannungselektrode besteht darin, daß diese über eine Spiralfeder mit dem Boden des Applikators elektrisch verbunden ist. Dabei stellt die Spiralfeder einmal den bevorzugten Abstand zu der Hochspannungselektrode vom Boden des Applikators aus her, zum anderen wird damit eine Taumelbewegung bewirkt, die zum Aufwirbeln des Flockgutes führt. Bei Neigung des Applikators neigt sich die Hochspannungselektrode in Folge der Schwerkraft der unteren Seitenwand des Applikators zu und damit wird durch die Neigung nachfließendes Beschichtungsmaterial in besonders bevorzugter Weise aufgeladen und zum zu beschichtenden Gegenstand hin transportiert. Die Ausbildung des elektrisch leitfähigen Gliedes als Feder, bevorzugt als Spiralfeder, hat weiter den Vorteil, daß die Hochspannungselektrode immer wieder in ihre Ausgangslage zurückfedert und damit nicht zur Anlage an der bzw. den Seitenwänden des Applikators kommt.
  • Um diesen Effekt noch zu fördern, ist der Applikator vorzugsweise gegenüber dem Gehäuse, das den Hochspannungsgenerator aufnimmt, rechtwinklig abgebogen, so daß jeweils Beschichtungsmaterial in die untere Hälfte des Applikators nachfließt und so ein weitgehend vollständiger Aufbrauch bewirkt wird.
  • Die gleichmäßige Verteilung des Beflockungsmaterials läßt sich in vorteilhafter Weise noch dadurch verbessern, daß die Hochspannungselektrode Rührwerksflügel trägt. Vorzugsweise sind diese schräg nach unten zum Boden des Applikators hin ausgerichtet.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung der Hochspannungselektrode als Rotationsellipsoid, vorzugsweise als Kugel, hat den Vorteil, daß eine ganz wesentliche Energieeinsparung möglich ist bzw. die Lebensdauer der Gleichstromquelle in Form von Batterien oder Akkus um den Faktor zwei bis drei erhöht wird. Außerdem wird durch die Vermeidung von Ecken und Spitzen die bisher häufig beobachtete Schattenbildung bei den beflockten Gegenständen vermieden. Da keine Entladungen an Spitzen und Kanten auftreten, ist weiterhin die Bildung des gesundheitsschädlichen Ozons weitgehend unterbunden.
  • Bei Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen von Flüssigkeiten, beispielsweise von Emulsionen auf Pflanzen, wird die als Rotationsellipsoid ausgebildete Hochspannungselektrode bevorzugt in unmittelbarer Nähe einer Austrittsöffnung für Flüssigkeiten angeordnet. Dabei wird die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter mit Druck der Austrittsöffnung z.B. einer Düse zugeführt und die als Rotationsellipsoid ausgebildete Hochspannungselektrode sorgt dann für eine optimale Aufladung der Flüssigkeitströpfchen.
  • Nachfolgend wird die Hochspannungselektrode nach der Erfindung anhand einer Zeichnungsskizze näher erläutert:
    • Die kugelförmige Hochspannungselektrode 1, deren Durchmesser in der Stellung, in der sie im Applikator 2 untergebracht ist, ca. ein Drittel des Durchmessers des Applikators in diesem Bereich beträgt, ist über eine Spiralfeder 4 mit dem Boden 3 des Applikators 2 verbunden und über eine Steckverbindung 6 mit dem nicht dargestellten Hochspannungsgenerator, gegenüber dem - was ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellt ist - der Applikator 2 rechtwinklig abgebogen ist. Der Abstand der Hochspannungselektrode 1 vom Boden 3 des Applikators 2 ist größer als der Abstand zum oberen, offenen Rand des Applikators. Die Hochspannungselektrode 1 trägt in ihrer unteren Hälfte Rührwerksflügel 5, die zum Boden und in die Ecken des Applikators 2 weisen. Der Applikator 2 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, die Hochspannungselektrode aus leitfähig gemachtem Kunststoff.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Flüssigkeiten und Feststoffen auf Gegenstände mittels einer Hochspannungselektrode, die mit einem aus einer Gleichstromquelle gespeisten Hochspannungsgenerator verbunden ist, wobei die Hochspannungselektrode in einem becherförmig ausgebildeten Applikator zur Aufnahme des aufzubringenden Gutes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) als Rotationsellipsoid ausgebildet ist, über ein elektrisch leitfähiges Glied mit dem Boden (3) des Applikators (2) und dem Hochspannungsgenerator verbunden ist und zwischen der Hochspannungselektrode (1) und der bzw. den Seitenwänden und dem Boden (3) des Applikators (2) ein freier Abstand besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) als Kugel ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) als Hohlkörper ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) zu der bzw. den Seitenwänden des Applikators (2) ungefähr gleichen Abstand hält und der Abstand zum Boden (3) des Applikators (2) so gewählt ist, daß eine optimale Aufladung des aufzubringenden Gutes gewährleistet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hochspannungselektrode (1) zum Boden (3) des Applikators (2) größer ist als zum äußeren Rand des Applikators (2).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) über eine Spiralfeder (4) mit dem Boden (3) des Applikators (2) und dem Hochspannungsgenerator verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (1) Rührwerksflügel (5) trägt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (2) gegenüber dem den Hochspannungsgenerator aufnehmenden Gehäuse rechtwinklig abgebogen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rotationsellipsoid ausgebildete Hochspannungselektrode (1) in unmittelbarer Nähe einer Austrittsöffnung für Flüssigkeiten angeordnet ist.
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