EP0252954B1 - Elektrostatische pulversprühvorrichtung mit triboelektrischer pulveraufladung - Google Patents

Elektrostatische pulversprühvorrichtung mit triboelektrischer pulveraufladung Download PDF

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EP0252954B1
EP0252954B1 EP87900639A EP87900639A EP0252954B1 EP 0252954 B1 EP0252954 B1 EP 0252954B1 EP 87900639 A EP87900639 A EP 87900639A EP 87900639 A EP87900639 A EP 87900639A EP 0252954 B1 EP0252954 B1 EP 0252954B1
Authority
EP
European Patent Office
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powder
powder pipe
pipe
particles
electrodes
Prior art date
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Expired
Application number
EP87900639A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0252954A1 (de
Inventor
Gerhard Friedrich VÖHRINGER
Kurt Pfeifer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Esb Elektrostatische Sprueh- und Beschichtungsanlagen Gf Vohringer GmbH
Original Assignee
Esb Elektrostatische Sprueh- und Beschichtungsanlagen Gf Vohringer GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Esb Elektrostatische Sprueh- und Beschichtungsanlagen Gf Vohringer GmbH filed Critical Esb Elektrostatische Sprueh- und Beschichtungsanlagen Gf Vohringer GmbH
Priority to AT87900639T priority Critical patent/ATE43517T1/de
Publication of EP0252954A1 publication Critical patent/EP0252954A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0252954B1 publication Critical patent/EP0252954B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B05B5/047—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns using tribo-charging

Definitions

  • the invention relates to an electrostatic powder spraying device with triboelectric powder charging by means of a powder tube enclosing a conveying channel for the spray powder and at least one displacement body arranged in the flow channel to increase the flow rate, the powder tube being earthed on its outside and having a triboelectric material on at least on its inside the frictional electrical voltage series is arranged at a distance from the material of the powder particles to be sprayed.
  • Such a device is known from DE-B-2 203 351. This device does not require an electric field between the nozzle and the workpiece.
  • a comparable powder spraying device is known from DE-A-2 938 806, according to which the powder is charged in a tubular nozzle body, the flow channel of which is narrowed by a guide body in order to increase the speed and thereby generate a flow vortex.
  • the outside of the nozzle is grounded or connected to high voltage in order to separate the opposite charges of particles in the event of contact on the wall of the nozzle lined with triboelectric material or on the displacement body.
  • This is intended to improve the charging of the particles, but a separate electric field is used between the nozzle and the workpiece to guide the charged particles to the material.
  • the electrostatic field extends to the tips, edges and other protrusions of the workpiece, neutral zones form on the workpiece.
  • the coating powder can therefore only penetrate into corners and cracks of the workpiece to an insufficient extent. The coating therefore becomes uneven, which is a major reason why surface damage such as rust stains or the like occurs early on the coated workpiece.
  • the invention is based on the electrostatic powder spraying device defined at the outset and pursues the task of designing this device in the simplest possible manner in such a way that the precipitation of the coating powder is evened out on workpieces of complicated design and the precipitation efficiency is increased.
  • a reloading device for the triboelectrically charged powder particles with the same polarity adopted in the frictional charging is used to achieve this object.
  • the charging voltage of the powder particles can be increased to such an extent that these particles find their way to the workpiece without an electrostatic guide field, which is set up externally between the spraying device and the workpiece, and largely independently of other directional forces such as gas pressure flow forces and the like.
  • the powder particles can penetrate to the bottom of even complicated recesses on the workpiece, even the coating over the entire surface and improve protection against damage or destruction from the outside.
  • the recharging should primarily be carried out by electrodes fed from an electrical high-voltage line, such as radially inwardly projecting wire electrodes. However, it may be appropriate to carry out a further recharge shortly before the powder emerges from the nozzle, which under certain circumstances can again be done triboelectrically.
  • multiply provided displacement bodies which can be provided in the flow channel, but also in an upstream delivery channel, finally just before the nozzle emerges.
  • the supporting part of the device shown in FIGS. 1 and 2 is a powder tube (1), to which a flow conveying gas with a large number of powder particles uniformly distributed therein is fed from the feed end (2) according to arrow (J), which according to FIG. 1 are shown as positive charge carriers (4) and leave the powder tube (1) at its outlet end (5) again, in order to be guided to a workpiece which is at ground potential, in particular by means of electrostatic charge forces.
  • This discharge body (7) is connected by a line (8) to an earth connection (9).
  • the discharge body (7) expediently consists of highly conductive metal such as copper or brass
  • the powder tube (1) is expediently formed by an insulator, in particular an insulating plastic.
  • Polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferred.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a particular advantage of this material is the big difference between its electricity constants and those of the most commonly used coating powders, especially epoxy resin.
  • a recharging device (12) which is arranged close to the outlet end (5), is used, for example, with two recharging electrodes (13) designed as wire electrodes, which project approximately radially into the conveying channel delimited by the inner surface (11) and through one high-resistance protective resistor (15) are connected to a high-voltage supply (17).
  • the friction charge is reinforced by two displacement bodies (21) and (22), which, like the powder tube (1), are made of PTFE and bear against the inside (11) of the powder tube with slight pressure.
  • Both displacement bodies each have a core (23) with a square cross section, which carries guide ribs (24) arranged in a cross shape on the outside, which run parallel to the pipe axis (16) with the same circumferential division and are provided with wedge-shaped bevels (25) at the ends of the displacement bodies.
  • the edges (28) of the guide ribs (24) can also be sharpened in a cutting shape on the inflow side (arrow 3).
  • Both displacement bodies (21, 22) are rotated by 45 ° to one another as shown in FIG. 2.
  • Each displacement body reduces the free flow cross-section in the flow channel (14) to less than half the available cross-sectional area.
  • the powder grains can not flow linearly, but are deflected in the circumferential direction and thereby swirled, which brings additional contacts with the boundary surfaces of the displacement body and the powder tube (1). This also takes place at about twice the speed, which significantly increases the effect of friction charging.
  • an axial hollow of the core (23) of the displacement body (21) is a cylindrical metal rod (26) which is connected to the respective displacement body , the powder tube (1) and its grounding body (7) is connected by a radially guided pin (27).
  • This pin serves both to ground the displacement body and to secure it in position. It also serves to form a counter electrode, which includes the grounding body (7) and the metal rod (26).
  • the coating powder which is distributed as evenly as possible in its conveying gas, is blown into the powder tube (1) in the direction of arrow (3) at the feed end (2). Due to the contacts with the inner surface (11) and the displacement bodies (21) and (22), more and more charge particles release their negative charge carrier (10) to the powder tube (1) and the metal body (26) after a division process.
  • the powder is positively charged triboelectrically.
  • This charge is amplified towards the outlet end (5) by the reloading device (12).
  • An electrostatic field is formed between the recharge electrodes (13) and the counterelectrode formed by the parts (7, 26, 27), which causes a charge equalization with the negative charge carriers (10) in accordance with the field lines (18) and at the same time that brings already positively charged charge carriers (4) to a higher charge potential.
  • the endeavor of the positively charged charge carriers (4) to balance the negative charge carriers (10) leads to the entire electrostatic field moving into the flow channel (10). This prevents the field from emerging from the nozzle opening (31) and thus the formation of electrically neutral zones (Faraday cages) on the workpiece. Due to the improved charging of the coating powder, higher powder throughputs can be achieved.
  • the operating voltage on the high-voltage supply (17) can be adapted accordingly to the individual operating conditions, for example to the materials used for the powder tube (1). of the coating powder and also the type and number of displacement bodies used be turned off. It can also be adjusted automatically according to operating data, such as the distance to the workpiece, the percentage of powder deposited, and also according to the current intensity.
  • the powder tube (1) is installed in the shaft (40) of a spray gun (50) within a shaft tube (58) in the manner known from DE-A-2 559 472, which is rotatably fixed between a head piece (52) and a foot piece (47) is held on the front of the gun housing (51).
  • a tubular nozzle bushing (62) is held inside by means of a nozzle sleeve (69), in which the flow channel (14) is widened from a rear cylinder section (30) to an annular nozzle opening (31).
  • An inner collar (32) of the head piece (52) fits smoothly between the powder tube and spray nozzle into the wall of the flow channel (14).
  • a nozzle rod (39) is held in this by means of axially extending radial webs (65) and carries an impact body (67) which is adjustable in length.
  • the recharge electrodes (13) are located at a distance from the nozzle opening (31) in the rear end of the nozzle bushing (62). They are connected in the manner known from the aforementioned DE-A-2 559 472 via a high-resistance protective resistor (75) to the high-voltage feed (17), which is led to the outside in the form of a high-voltage cable at the lower end of the pistol grip (33).
  • a feed channel (34) is provided in the gun handle (33) which, like the powder tube (1) itself, is connected to a bend-like shaped body (35) in the gun housing (51).
  • an injector nozzle (37) opens into the rear extension of the powder tube (1), to which compressed air is fed through a hose (38).
  • the wall of the conveying channel (34) generally consists of the same insulating material as the parts (1, 21 and 22), so that the powder is already charged with friction. Therefore, a displacement body (19) is also attached there, which has essentially the same effects as the displacement bodies (21 and 22).
  • an impact body (671) with its central bore (72) sits on the front end of a tubular nozzle rod (661) which is led out of the back of the gun housing (51) and connected to a compressed gas supply line ( 73) is connected.
  • This nozzle rod can be moved in the direction of the double arrow (74) and the distance of the impact body (671) from the nozzle opening (31) can thus be changed.
  • the compressed air from the bore (72) on the back (78) of the impact body is also radially deflected by a nozzle device (79) and takes the flow impinging on the front (77) at the ring edge (80) in order to prevent powder particles from adhering to the back of the impact body.
  • the nozzle bushing (621) is smooth cylindrical and shortened compared to the previously described embodiment. It is held in the head piece (52) by a nozzle sleeve (691) overlapping this head piece, on which in turn a nozzle cap (70) is seated.
  • the interior (71) formed between the aforementioned parts widens from the flow channel (14) via a first frustoconical surface (41) formed on the end faces of the nozzle bushing (621) and the nozzle sleeve to a cylindrical central space (42) and narrows down to the annular nozzle opening (311) along a truncated cone surface (43).
  • the guide body (44) is provided on its circumferential side with helically arranged or formed guide elements (45), which can be designed as grooves or as ribs, so that in each case helical narrow channels are formed through which the powder flow is passed, the Powder is additionally brought into connection with the guide body (44) and the wall of the nozzle cap (70).
  • the guide body like the nozzle cap (70), is expediently made of triboelectric material such as PTFE in order to open up a further possibility of reloading.
  • a tapered guide insert (46) attached to the end of the guide body (44) serves to introduce it into the screw channels.
  • the powder voltage is initially charged exclusively by friction contacts and then the powder voltage is increased by a recharging device (12) attached from the outside
  • a third charging process by triboelectric recharging is provided here.
  • the state of charge achieved by external charging can hardly be increased significantly.
  • it is ensured that the charge state is maintained until it emerges from the nozzle opening (311) during the process of swirling the emerging flow. That without an outside
  • the applied electrostatic guide field which is supplied to the workpiece by electrostatic forces, can therefore penetrate the workpiece into the electrically neutral zones of the workpiece much more easily and thereby improve the exposure efficiency.
  • the guide body (44) has the task of converting the high linear flow velocity into a rotating powder outlet. This process results in a better powder distribution at a reduced exit speed, which additionally leads to an increase in the coating efficiency.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Pulversprühhvorrichtung mit triboelektrischer Pulveraufladung mittels eines einen Förderkanal für das Sprühpulver umschließenden Pulverrohres und wenigstens eines zum Erhöhen der Durchströmungsgeschwindigkeit im Strömungskanal angeordnet en Verdrängungskörpers, wobei das Pulverrohr auf seiner Außenseite geerdet ist und wenigstens auf seiner Innenseite einen triboelektrischen Werkstoff aufweist der in der reibungselektrischen Spannungsreihe mit Abstand vom Werkstoff der zu versprühenden Pulverpartikel eingeordnet ist.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus DE-B-2 203 351 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird kein elektrisches Feld zwischen Düse aun Werkstück benötigt.
  • Eine vergleichbare Pulversprühvorrichtung ist bekannt durch die DE-A-2 938 806, wonach die Aufladung des Pulvers in einem rohrförmigen Düsenkörper bewerkstelligt wird, dessen Strömungskanal durch einen Leitkörper verengt ist, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und dabei einen Strömungswirbel zu erzeugen. Zudem ist die Außenseite der Düse geerdet oder an Hochspannung gelegt, um die entgegengesetzten Ladungen von Teilchen bei einem Kontakt an der mit triboelektrischem Werkstoff ausgekleideten Wandung der Düse beziehungsweise am Verdrändungskörper zu trennen. Auf diese Weise soll die Aufladung der Teilchen verbessert werden, aber zur Führung der aufgeladenen Teilchen zum Werkstoff wird ein gesondertes elektrisches Feld zwischen der Düse und dem Werkstück eingesetzt. Da jedoch das elektrostatische Feld zu Spitzen, Kanten und anderen Vorsprüngen des Werkstückes verläuft, bilden sich am Werkstück neutrale Zonen. Das Beschichtungspulver kann daher nur in unzureichendem Umfang in Ecken und Ritzen des Werkstückes eindringen. Die Beschichtung wird daher ungleichmäßig, was ein wesentlicher Grund dafür ist, daß sich frühzeitig Oberflächenschäden wie Rostflecken oder dergleichen am beschichteten Werkstück einstellen.
  • Die Erfindung geht aus von der eingangs definierten elektrostatischen Pulversprühvorrichtung und verfolgt die Aufgabe, diese Vorrichtung auf möglichst einfache Weise so zu gestalten, daß der Niederschlag des Beschichtungspulvers auch an kompliziert gestalteten Werkstücken vergleichmäßigt und der Niederschlagswirkungsgrad erhöht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient erfindungsgemäß eine Nachladevorrichtung für die triboelektrisch aufgeladenen Pulverpartikel mit der gleichen bei der Reibungsaufladung übernommenen Polarität.
  • Auf diese Weise laßt sich die Ladespannung der Pulverpartikel soweit erhöhen, daß diese Teilchen ihren Weg zum Werkstück ohne ein außen zwischen Sprühvorrichtung und Werkstück errichtetes elektrostatisches Führungsfeld und weitgehend unabhängig von anderen Richtkräften wie Gasdruck-Strömungskräften und dergleichen finden. Dadurch können die Pulverpartikel bis auf den Grund auch komplizierter Vertiefungen am Werkstück eindringen, die Beschichtung auf der ganzen Oberfläche vergleichmäßigen und den Schutz gegen Beschädigung oder Zerstörung von außen verbessern.
  • Es ist daher wesentlich, daß die Reibungsaufladung durch Wahl der geeigneten triboelektrischen Stoffe und des Sprühpulvers sowie durch die Führung des Pulverstromes zu den gerätfesten Wandungen möglichst intensiv bzw. mit der notwendigen Strömungsgeschwindigkeit betrieben und dafür Sorge getragen wird, daß die sich geräteseitig bildende Aufladung abgeleitet wird.
  • Die Nachladung sollte vornehmlich durch aus einer elektrischen Hochspannungsleitung gespeiste Elektroden wie radial nach innen ragende Drahtelektroden betrieben werden. Es kann jedoch angebracht sein, kurz vor Austritt des Pulvers aus der Düse eine weitere Nachladung vorzunehmen, die unter Umständen wieder triboelektrisch erfolgen kann.
  • Besondere Bedeutung kommt ferner der Ausbildung und Anordnung von mehrfach vorgesehenen Verdrängungskörpern zu, die im Strömungskanal, aber auch in einem vorgeschalteten Förderkanal, schließlich kurz vor Düsenaustritt, vorgesehen sein können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgehalten und in der folgenden Beschreibung von
  • Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine im übrigen schematisch dargestellte elektrostatische Pulversprühvorrichtung gemäß der Erfindung,
    • Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II -II in Fig.1,
    • Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Pulversprühpistole,
    • Fig. 4 eine erste Abwandlung dieser Pistole teilweise im Längsschnitt und
    • Fig. 5 eine Weiterbildung der Ausführung Fig. 4.
  • Tragender Teil der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist ein Pulverrohr (1), dem vom Zuführende (2) her gemäß Pfeil (J) ein Strom-Fördergas mit einer Vielzahl in diesem gleichmäßig verteilter Pulverpartikel zugeführt wird, die gemäß Fig. 1 als positive Ladungsträger (4) dargestellt sind und das Pulverrohr (1) an dessen Auslaßende (5) wieder verlassen, um insbesondere mittels elektrostatischer Ladungskräfte zu einem Werkstück geführt zu werden, das an Erdpotential liegt.
  • In die Außenfläche (6) des Pulverrohres ist als Teil einer Gegenelektrode ein geerdeter Ableitungskörper (7) in Form einer zylindrischen Buchse eingelassen, die mit der Außenfläche (6) des Pulverrohres bündig abschließt. Dieser Ableitungskörper (7) steht durch eine Leitung (8) mit einem Erdanschluß (9) in Verbindung.
  • Während der Ableitungskörper (7) zweckmäßigerweise aus gut leitendem Metall wie Kupfer oder Messing besteht, wird das Pulverrohr (1) zweckmäßigerweise durch einen Isolator, insbesondere einen isolierenden Kunststoff gebildet. Bevorzugt wird Polytetrafluoräthylen (PTFE). Ein besonderer Vorteil dieses Werkstoffes liegt in dem großen Unterschied zwischen seiner Elektrizitätskonstanten und denen der meistverwendeten Beschichtungspulver, insbesondere Epoxidharz. Die einzelnen Pulverpartikel kommen beim Durchlauf durch den vom Pulverrohr (1) gebildeten Strömungskanal (14) mehrmals mit dessen Innenfläche (11) in Berührung, wobei an den zunächst neutralen Teilchen eine Ladungsteilung eintritt. Die negativen Ladungsträger (10) haften an der Innenfläche (11) des Pulverrohres, während die positiven Ladungsträger (4) mit den Pulverteilchen weiterwandern.
  • Zur Verstärkung des positiven Ladungszustandes der Pulverpartikel dient eine hier dicht an Auslaßende (5) angeordnete Nachladevorrichtung (12) mit zum Beispiel zwei als Drahtelektroden ausgebildeten Nachladeelektroden (13), die etwa radial in den durch die Innenfläche (11) begrenzten Förderkanal vorragen und durch einen hochohmigen Schutzwiderstand (15) an eine Hochspannungszuführung (17) angeschlossen sind.
  • Verstärkt wird die Reibungsaufladung durch zwei Verdrängungskörper (21) und (22), die ebenso wie das Pulverrohr (1) aus PTFE bestehen und mit leichtem Druck an der Innenseite (11) des Pulverrohres anliegen.
  • Beide Verdrängungskörper haben jeweils einen im Querschnitt quadratischen Kern (23), der außen kreuzförmig angeordnete Leitrippen (24) trägt, die unter gleicher Umfangsteilung parallel zur Rohrachse (16) verlaufen und zu den Enden der Verdrängungskörper mit keilförmigen Schrägen (25) versehen sind. Die Ränder (28) der Leitrippen (24) können auch auf der Zuströmseite (Pfeil 3) schneidenförmig angeschärft sein.
  • Beide Verdrängungskörper (21, 22) sind gemäß der Darstellung in Fig. 2 um 45° zueinander verdreht. Jeder Verdrängungskörper mindert den freiem Strömungsquerschnitt im Strömungskanal (14) auf weniger als die Hälfte der verfügbaren Querschnittsfläche. Zudem können die Pulverkörner nicht linear durchströmen, sondern werden in Umfangsrichtung abgelenkt und dadurch verwirbelt, was zusätzliche Kontakte mit den Begrenzungsflächen der Verdrängungskörper und des Pulverrohres (1) bringt. Dies erfolgt zudem bei etwa verdoppelter Geschwindigkeit, was die Wirkung der Reibungsaufladung erheblich steigert.
  • Um dabei die Aufladewirkung an den Begrenzungsflächen der Verdrängungskörper etwa gleich zu halten wie an der Innenfläche (11) des Pulverrohres, sitzt in einer axialen Höhlung des Kernes (23) des Verdrängungskörpers (21) ein zylindrischer Metallstab (26), der mit dem jeweiligen Verdrängungskörper, dem Pulverrohr (1) und dessen Erdungskörper (7) durch einen radial hindurchgeführten Stift (27) verbunden ist. Dieser Stift dient dabei sowohl der Erdung des Verdrängungskörpers als auch dessen Lagesicherung. Er dient ferner zur Bildung einer Gegenelektrode, welche den Erdungskörper (7) und den Metallstab (26) einschließt.
  • Im Betrieb wird das in seinem Fördergas möglichst gleichmäßig verteilte Beschichtungspulver in Richtung des Pfeiles (3) am Zuführende (2) in das Pulverrohr (1) eingeblasen. Durch die Kontakte mit der Innenfläche (11) und den Verdrängungskörpern (21) und (22) geben immer mehr Ladungsteilchen nach einem Teilungsvorgang ihren negativen Ladungsträger (10) an das Pulverrohr (1) und den Metallkörper (26) ab. Das Pulver wird dadurch triboelektrisch positiv aufgeladen.
  • Diese Aufladung wird zum Auslaßende (5) hin durch die Nachladevorrichtung (12) verstärkt. Dabei bildet sich zwischen den Nachladeelektroden (13) und der durch die Teile (7, 26, 27) gebildeten Gegenelektrode ein elektrostatisches Feld aus, das entsprechend den eingezeichneten Feldlinien (18) einen Ladungsausgleich mit den negativen Ladungsträgern (10) bewirkt und gleichzeitig noch die bereits positiv geladenen Ladungsträger (4) auf ein höheres Ladungspotential bringt. Das Bestreben der positiv geladenen Ladungsträger (4) die negativen Ladungsträger (10) auszugleichen führt dazu, daß sich das gesamte elektrostatische Feld in den Strömungskanal (10) hineinbewegt. Dadurch wird der Austritt des Feldes aus der Düsenöffnung (31) und damit die Bildung elektrisch neutraler Zonen (Faradaysche Käfige) am Werkstück verhindert. Durch die verbesserte Aufladung des Beschichtungspulvers können höhere Pulverdurchsätze gefahren werden. Da sich das künstliche Hochspannungsfeld entgegen der Zuführrichtung des Pulvers weit in den Innenraum (14) des Pulverrohres (1) hinein erstreckt, läßt sich das bisher verwendete außenliegende Hochspannungsfeld zwischen Elektrode und Sprühteil vermeiden. Da sich auch am Werkstück keine neutralen Zonen ausbilden können, wird eine vollständige Beschichtung auch im Bereich tiefliegender Ecken und Innenkanten ermöglicht
  • Die an der Hochspannungszuführung (17) liegende Betriebsspannung kann den individuellen Betriebsverhältnissen entsprechend angepaßt, beispielsweise also auf die verwendeten Werkstoffe des Pulverrohres (1). des Beschichtungspulvers und auch die Art und Anzahl der eingesetzten Verdrängungskörper abgestellt sein. Sie läßt sich ebenso nach Betriebsdaten, etwa dem Abstand zum Werkstück, dem Prozentsatz des niedergeschlagenen Pulvers auch nach der Stromstärke selbsttätig einregeln.
  • Nach Fig. 3 ist das Pulverrohr (1) in der durch die DE-A-2 559 472 bekannten Weise in den Schaft (40) einer Sprühpistole (50) innerhalb eines Schaftrohres (58) eingebaut, das drehfest zwischen einem Kopfstück (52) und einem Fußstück (47) an der Vorderseite des Pistolengehäuses (51) gehalten ist.
  • An der Vorderseite des Kopfstückes (52) ist innen mittels einer Düsenhülse (69) eine rohrförmige Düsenbuchse (62) gehalten, in welcher der Strömungskanal (14) von einem rückseitigen Zylinderabschnitt (30) zu einer ringförmigen Düsenöffnung (31) erweitert ist. Dabei fügt sich ein Innenbund (32) des Kopfstückes (52) glattflächig zwischen Pulverrohr und Sprühdüse in die Wandung des Strömungskanals (14) ein. Im vorderen Ende der Düsenbuchse (62) ist in dieser durch sich axial erstreckende Radialstege (65) ein Düsenstab (39) gehalten, der längseinstellbar einen Prallkörper (67) trägt.
  • Die Nachladeelektroden (13) sitzen hier mit Abstand von der Düsenöffnung (31) im rückseitigen Ende der Düsenbuchse (62). Sie sind in der durch die zuvor erwähnte DE-A-2 559 472 bekannten Weise über einen hochohmigen Schutzwiderstand (75) an die Hochspannungszuführung (17) angeschlossen, die in Form eines Hochspannungskabels am unteren Ende des Pistolengriffes (33) nach außen geführt ist.
  • Parallel zur Führung dieses Hochspannungskabels ist im Pistolengriff (33) ein Förderkanal (34) vorgesehen, der ebenso wie das Pulverrohr (1) selbst an einen krümmerartigen Formkörper (35) im Pistolengehäuse (51) angeschlossen ist. In den Umlenkbereich (36) mündet dabei in der rückseitigen Verlängerung des Pulverrohres (1) eine Injektordüse (37), der Druckluft durch einen Schlauch (38) zugeführt wird.
  • Dadurch entsteht im Umlenkbereich (36) ein Unterdruck, durch den das Pulver im Förderkanal (34) hochgesaugt und im Druckstrahl der Düse (37) mit der Förderluft nochmals durchgemischt wird.
  • Die Wandung des Förderkanals (34) besteht in der Regel aus dem gleichen IsolierWerkstoff wie die Teile (1, 21 und 22), so daß hier schon die Reibungsaufladung des Pulverseinsetzt. Daher ist auch dort ein Verdrängungskörper (19) angebracht, der im wesentlichen die gleichen Wirkungen entfaltet wie die Verdrängungskörper (21 und 22).
  • Abweichend von der vorbeschriebenen Ausführung sitzt nach Fig. 4 ein Prallkörper (671) mit seiner zentrischen Bohrung (72) auf dem vorderen Ende einer rohrförmigen Düsenstange (661), die nach hinten aus dem Pistolengehäuse (51) herausgeführt und an eine Druckgas-Zuführleitung (73) angeschlossen ist. Diese Düsenstange kann in Richtung des Doppelpfeiles (74) verschoben und damit der Abstand des Prallkörpers (671) von der Düsenöffnung (31) verändert werden. Während die weitgehend axial ausgestoßenen Pulverpartikel an der Vorderseite (77) des Prallkörpers auftreffen und schräg radial nach außen abgelenkt werden, wird die Druckluft aus der Bohrung (72) an der Rückseite (78) des Prallkörpers durch eine Düseneinrichtung (79) ebenfalls radial abgelenkt und nimmt an der Ringkante (80) die auf die Vorderseite (77) auftreffende Strömung mit, um ein Anhaften von Pulverpartikeln auf der Rückseite des Prallkörpers zu verhindern.
  • Nach Fig. 5 ist die Düsenbuchse (621) glatt zylindrisch und gegenüber der vorbeschriebenen Ausführung verkürzt. Sie wird im Kopfstück (52) durch eine dieses Kopfstück übergreifende Düsenhülse (691) gehalten, auf der wiederum eine Düsenkappe (70) sitzt.
  • Der zwischen den vorerwähnten Teilen gebildete Innenraum (71) erweitert sich vom Strömungskanal (14) über eine erste an den Stirnflächen der Düsenbuchse (621) und der Düsenhülse angeformte Kegelstumpffläche (41) zu einem zylindrischen Mittelraum (42) und verengt sich bis zur ringförmigen Düsenöffnung (311) entlang einer Kegelstumpffläche (43). In dem zylindrischen Mittelraum (42) des Innenraumes (71) sitzt undrehbar ein Führungskörper (44), der den Düsenstab (662) mit dem Prallkörper (67) trägt.
  • Der Führungskörper (44) ist an seiner Umfangsseite mit schraubenförmig angeordneten bzw. ausgebildeten Leitelementen (45) versehen, die als Nuten oder als Rippen ausgebildet sein können, so daß in jedem Fall schraubenförmige enge Kanäle entstehen, durch welche die Pulverströmung hindurchgeführt wird, wobei das Pulver zusätzlich mit dem Führungskörper (44) und der Wandung der Düsenkappe (70) in Verbindung gebracht wird. Der Führungskörper wird zweckmäßigerweise ebenso wie die Düsenkappe (70) aus triboelektrischem Werkstoff wie PTFE hergestellt, um eine weitere Nachlademöglichkeit zu eröffnen. Zum Einleiten in die Schraubenkanäle dient dabei ein stirnseitig am Führungskörper (44) angebrachter kegelartiger Leiteinsatz (46).
  • Während bei den Ausführungen der Fig. 1 bis 4 zunächst ausschließlich durch Reibungskontakte aufgeladen und dann durch eine von außen angesetzte Nachladevorrichtung (12) die Pulverspannung gesteigert wird, ist hier ein dritter Aufladevorgang durch triboelektrische Nachladung vorgesehen. Auf diese Weise kann zwar der durch die Fremdaufladung erzielte Ladezustand kaum noch wesentlich erhöht werden. Es wird aber sichergestellt, daß der Ladungszustand bis zum Austritt aus der Düsenöffnung (311) während des Vorganges der Verwirbelung der austretenden Strömung erhalten bleibt. Das so ohne ein von außen angelegtes elektrostatisches Leitfeld durch elektrostatische Kräfte zum Werkstück geführte Beschichtungspulver kann daher wesentlich leichter in elektrisch neutrale Zonen des Werkstückes eindringen und dadurch den Beaufschlagungs-Wirkungsgrad verbessern. Neben den elektrischen Vorteilen hat der Führungskörper (44) die Aufgabe, die hohe lineare Strömungsgeschwindigkeit in einen rotierenden Pulveraustritt umzuwandeln. Durch diesen Vorgang wird eine bessere Pulververteilung bei reduzierter Austrittsgeschwindigkeit erreicht, was zusätzlich zur Erhöhung des Beschichtungswirkungsgrades führt.
  • Liegen die Werkstoffe in der reibungselektrischen Reihe entgegengesetzt zum obigen Beispiel, daß also die Ladungsträger am Pulverrohr positiv und an den Pulverteilchen negativ sind, so muß auch an den Nachladeelektroden (13) eine negative Spannung angelegt werden.

Claims (22)

1. Elektrostatische Pulversprühvorrichtung mit triboelektrischer Pulveraufladung mittels eines einen Förderkanal (14) für das Sprühpulver umschließenden Pulverrohres (1) und wenigstens eines zum Erhöhen der Durchströmgeschwindigkeit im Strömungskanal angeordneten Verdrängungskörpers (21, 22), wobei das Pulverrohr (1) auf seiner Außenseite (6) geerdet ist und wenigstens auf seiner Innenseite (11) einen triboelektrischen Werkstoff aufweist, der in der reibungselektrischen Spannungsreihe mit Abstand vom Werkstoff der zu versprühenden Pulverpartikel eingeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Nachladevorrichtung (12) für die triboelektrisch aufgeladenen Pulverpartikel mit der gleichen bei der Reibungsaufladung übernommenen Polarität.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der triboelektrische Werkstoff durch einen isolierenden Kunststoff, insbesondere Polytetrafluoräthylen gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (21, 22) wenigstens außen mit vorzugsweise dem gleichen triboelektrischen Werkstoff wie das Pulverrohr (1) innen versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Pulverrohr (1) und Verdrängungskörper (21, 22) jeweils vorwiegend einstückig aus triboelektrischem Werkstoff gebildet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zur weiteren Steigerung der Durchflußgeschwindigkeit dienende Zuführeinrichtung (37, 38) für Beschleunigungsluft.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdungsanschluß des Pulverrohres einen auf dessen Außenseite angebrachten, insbesondere rohrförmigen geerdeten Ableitungskörper (7) aus elektrisch gut leitendem Werkstoff aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachladevorrichtung (12) innerhalb des Pulverrohres (1) angeordnete Nachladeelektroden (13) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachladeelektroden (13) durch Drahtelektroden gebildet sind, die insbesondere aus der Wandung des Pulverrohres (1) radial nach innen ragen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Nachladeelektroden (13) mit Abstand vom Auslaßende (5) des Pulverrohres (1) angebracht sind und ihnen eine insbesondere geerdete Gegenelektrode (7, 26, 27) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachladeelektroden (13) über einen hochohmigen Schutzwiderstand (15) an eine Hochspannungszuführung (17) angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verdrängungskörper (21, 22) mehrere zueinander geneigte, axial im Pulverrohr (1) angeordnete Leitrippen (24) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Verdrängungskörper (21, 22) um die Achse (16) des Pulverrohres (1) gegeneinander verdreht angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verdrängungskörper (21, 22) zu mindest einem Ende hin verjüngt ist, wobei insbesondere die Leitrippen (24) keilförmig auslaufen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verdrängungskörper (21, 22) unter Leitungskontakt an der Innenfläche (11) des Pulverrohres (1) drehfest gehalten ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 6 und gegebenenfalls einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine insbesondere als Drehsicherung dienende metallische Verbindung (27) zwischen einem geerdeten Ableitungskörper des Pulverrohres (1) und einem vorzugsweise metallischem Anschlußteil (26) eines Verdrängungskörpers (21, 22).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit einem vor dem Auslaßende (5) des Pulverrohres (1) angeordneten Prallkörper (671), der auf einem durch das Pulverrohr (1) hindurchgeführten Stab sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab als Hohlstab (661) ausgebildet ist und eine Luftzuführung zum Belüften des Prallkörpers (671) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulverrohr (1) zwischen den Nachladeelektroden (13) und dem Auslaßende (5) erweitert ist (30, 31).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Erweiterung des Strömungskanals (14, 31, 32), ein Führungskörper (44) mit zur Umfangsrichtung angestellten Leitflächen (45) eingesetzt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende (5) des Pulverrohres (1) aus der Erweiterung (71, 42) heraus wieder verengt ist (43).
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (44) aus Tetrafluoräthylen besteht.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (44) als Prallkörperaufnahme ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (44) zur stirnseitigen Belüftung des Prallkörpers (67) eingerichtet ist.
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