EP1201316A1 - Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack - Google Patents

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EP1201316A1
EP1201316A1 EP01123729A EP01123729A EP1201316A1 EP 1201316 A1 EP1201316 A1 EP 1201316A1 EP 01123729 A EP01123729 A EP 01123729A EP 01123729 A EP01123729 A EP 01123729A EP 1201316 A1 EP1201316 A1 EP 1201316A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
nozzle
acceleration
speed rotary
rotary atomizer
Prior art date
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EP01123729A
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English (en)
French (fr)
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EP1201316B1 (de
Inventor
Jan Reichler
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.)
Eisenmann Lacktechnik KG
Original Assignee
Eisenmann Lacktechnik KG
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Publication date
Application filed by Eisenmann Lacktechnik KG filed Critical Eisenmann Lacktechnik KG
Publication of EP1201316A1 publication Critical patent/EP1201316A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1201316B1 publication Critical patent/EP1201316B1/de
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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
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • 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
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • the invention relates to a high-speed rotary atomizer for applying powder coating with a housing; With a rotatable one located at the front of the housing Bell cup; with one housed in the housing Motor that drives the bell cup; With at least one and Powder feed channel emerging at the front of the housing and arranged with at least one in the housing High voltage electrode on which the powder feed channel flowing powder particles for ionization to be led past.
  • the object of the present invention is a high-speed rotary atomizer of the type mentioned in simple Way to design so that even when used electrically conductive particles in the powder coating no setback from the high voltage electrode.
  • the powder feed channel contains an acceleration nozzle, in which the paint powder particles at a higher speed be accelerated, at least over is maintained for a certain distance.
  • the Paint powder particles carrying current in a particular Area of the powder feed channel at such a high speed is accelerated that at least there no particles on the walls of the powder feed channel, especially no electrically conductive particles can.
  • the high speed and therefore the cleanliness of the walls of the powder feed channel must be about such a distance is preserved that the used high voltages over this distance Setback is possible.
  • Im further downstream from the Acceleration nozzle lying area of the powder feed channel can then the flow of paint powder particles slow down again. If there is on the surfaces of the powder feed channel again a layer of paint powder particles deposits, this is harmless.
  • the acceleration nozzle has an inlet, over which acceleration air is under pressure into the through opening of the acceleration nozzle can be introduced.
  • This extra acceleration air has two effects: First, it supports acceleration the powder particle stream; on the other hand it creates a with suitable aerodynamic guidance Air layer between the wall of the powder feed channel and the more radially inner paint powder flow. This also contributes to the paint powder particles from keep away from the wall of the powder feed channel.
  • That geometric configuration is also expedient the acceleration nozzle, in which the inlet is a Annular groove in the lateral surface, an annular groove in the inlet side Face and at least one of the ring grooves connecting axial bore in the nozzle body of the acceleration nozzle having.
  • the acceleration air flows in the process from the front annular groove along the end face of the nozzle body in its through hole. hereby becomes a steady inflow of the accelerating air over the entire circumference of the through hole Accelerator nozzle guaranteed.
  • the inlet for the accelerating air can be one to the inlet side of the through hole of the accelerator nozzle leading, narrow, radial gap include. This gap is through on one side the nozzle body of the acceleration nozzle and on the other side by a second, adjacent component limited. It is easily accessible for cleaning when needed.
  • High-speed rotary atomizer looks like the through opening the acceleration nozzle in the direction of flow initially tapered to the narrowest point and then expanded again. More special outside Aid to accelerate the powder coating flow In this case there is basically no need, because alone the flow restriction to the desired speed increase leads. However, this does not rule out that additionally, as mentioned above, accelerating air is used.
  • the high-speed rotary atomizer shown in Figure 1 has a housing 1, which is made in one piece from a rear housing section 1a, a radially extending Ring shoulder 1b and a front housing section 1c composed.
  • the rear housing section 1a expands with a small cone angle in the direction of the back of the high-speed atomizer; also the front housing section 1c is conical, the cone angle however, larger than that of the rear housing section 1a.
  • the housing 1 is complete made of plastic.
  • step 1b of the housing From the radially outer edge of step 1b of the housing runs also conical and also made of plastic manufactured ring part 2 to the front area the outer surface of the front housing section 1c.
  • the ring part 2 is against the housing 1 on both sealed circular edges, so that it with the Housing 1 includes an annulus 3. This serves in a manner that is not of interest here of steering air, with which the shape of the generated Influences powder cloud.
  • An electrode insert is coaxial within the housing 1 4 arranged, the one in the axial direction relatively short, circular cylindrical rear area 4a and a conical front region 4b.
  • the front area 4b of the electrode insert 4 ends near the front end of the front housing section 1c.
  • radially extending flange 4c is formed, which is parallel to the annular shoulder 1b of the housing 1, lying on the inside, extends.
  • the ring flange 4c is formed by two recesses which continue the channels 9, 10 11, 12 interspersed.
  • an air-driven motor 13 is used, whose shaft 14 coaxial with the housing 1 and the electrode insert 4 runs and a through hole 15 in Electrode insert 4 passes through.
  • the shaft 14 On the shaft 14 is the hub of a bell plate 16 snapped in such a way that the bell plate 16 together with the shaft 14 twisted.
  • the motor 13 is by means of a larger radius having area 13a on the electrode insert 4 set. This happens because the engine area 13a between the rear face of the electrode insert 4 and a cup-shaped holding insert 17 is jammed.
  • the holding insert has 17 stepped bores 18, through which screws 19 passed are. These screws 19 pass through holes 20 in the motor section 13a and are in threaded holes 21 of the electrode insert 4 is screwed in.
  • connection sockets 22, 23 passed through.
  • each the rear end of a connecting hose 24, 25, attached at its front end is connected to a beryllium sleeve 40 (FIG. 1), which the through hole 11 and 12 in the flange section 4c of the electrode insert 4 and the channels 9, 10 interspersed and abuts their inner surfaces. This seals the powder flow paths.
  • this sleeve 40 is also omitted, as shown in Figure 2 is.
  • connection plate 26 closed at the back of the Holding insert 17 abuts the various in the Drawing not shown air connections carries and also the attachment to the arm of one also not shown robot is used.
  • connection sockets 22, 23 in the holding insert 17 run through the Connection plate 26 two acceleration nozzle inserts 27, 28. Their exact function is explained below; their through openings 29 and 30 are aligned with the through opening of the adjacent connection socket 22 or 23.
  • connection nipple 31 and 32 put on which of the connection serves with a flexible hose over which the Powder is fed from a storage container.
  • connecting nipple 31 and 32 as well as acceleration nozzle inserts 27, 28 are with screws 33 in this way on the connection plate 26 attached that after loosening the screws 33 first the connecting nipples 31, 32 removed and then the Accelerator nozzle inserts 27, 28 from the connection plate 26 can be removed.
  • connection plate 26 is by means of a union nut 34 held on the housing 1 at a circumferential step the housing 1 finds a stop and on an external thread 35 of the connecting plate 26 is turned up.
  • an air guide 36 set up in the present context is not of interest. It has a through hole 27, which the hub of the bell plate 16 with Distance surrounds.
  • the acceleration nozzle insert 27 and the associated Connection nipples 31 are on a larger scale in FIG drawn out and are described in more detail below.
  • the second accelerator nozzle insert 28 and the connection nipples 32 are formed in an identical manner.
  • the acceleration nozzle insert 27 has a nozzle body 50 in which the passage opening already mentioned above 29 is formed.
  • the passage opening 29 has one in the axial section shown in FIG Form that is similar to a Lavalle or a Venturi nozzle is. That is, the through opening 29 tapers first of all from their higher pressure, the Connection nipple 31 adjacent inlet side up to a narrowest point and expands from there conical over a greater distance to the Exit side, which is located on the left in Figure 3.
  • the through opening 29 is tapered via a Transition area 60, the polygon-like seen in axial section composed of individual conical ring surfaces 61 are each different cone angles have and at the narrowest point in a circular cylinder surface 62 pass over.
  • the nozzle body 50 of the accelerator nozzle insert 27 has an annular groove 51 in its outer surface, which with a through the connecting plate 26, not shown in the drawing feed hole for Accelerated air under pressure communicates.
  • Axial bores 52 lead from the annular groove 51 to one second annular groove 53, which in the connecting nipple 31st adjacent end face of the nozzle body 50 incorporated is.
  • Between the connecting nipple 31 and the beginning of the Through opening 29 of the nozzle body 50 remains thin gap 54.
  • the through hole 55 of the connecting nipple 31 is expanded close to the diameter of the nozzle body 50, the through opening 29 of the nozzle body 50 on the entry side.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Ein Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack weist in bekannter Weise ein Gehäuse (1) auf, an dessen vorderem Ende ein Glockenteller (16) drehbar angebracht ist. Der Glockenteller (16) wird von einem im Innenraum des Gehäuses (1) angeordneten Motor (13) angetrieben. Durch das Gehäuse (1) ist mindestens ein Pulverzuführkanal (28, 29, 22, 23, 24, 25, 11, 12, 9, 10) geführt, der an der Vorderseite des Gehäuses (1) ausmündet. Dieser enthält eine Beschleunigungsdüse (27, 28), in welcher die Lackpulverteilchen auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, die zumindest über eine gewisse Wegstrecke hinweg aufrechterhalten bleibt. Durch die erhöhte Geschwindigkeit, vorzugsweise unterstützt durch eine Oberflächenschicht-bildende Beschleunigungsluft, wird verhindert, daß sich Lackpulverteilchen an den Wänden des Pulverzuführkanals (28, 29, 22, 23, 24, 25, 11, 12, 9, 10) niederschlagen. Auf diese Weise entsteht eine Isolationsstrecke, mit welcher ein Rückschlagen der Hochspannung, die zur Ionisation der Lackpulverteilchen eingesetzt wird, von der Innenelektrode (4) des Hochrotationszerstäubers in Richtung auf den Lackvorrat unterbunden wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack mit einem Gehäuse; mit einem an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten drehbaren Glockenteller; mit einem in dem Gehäuse untergebrachten Motor, der den Glockenteller antreibt; mit mindestens einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite des Gehäuses austretenden Pulverzuführkanal und mit mindestens einer im Gehäuse angeordneten Hochspannungselektrode, an welcher die den Pulverzuführkanal durchströmenden Pulverteilchen zur Ionisation vorbeigeführt werden.
In jüngster Zeit werden zunehmend Hochrotationszerstäuber mit einer sogenannten "Innenaufladung" eingesetzt. Damit ist gemeint, daß sich die Hochspannungselektrode, mit welcher die Pulverlackteilchen ionisiert werden, innerhalb des Gehäuses des Hochrotationszerstäubers befindet. "Innenaufladung" steht im Gegensatz zur "Außenaufladung", bei welcher die Hochspannungselektrode im allgemeinen als Ring, welcher den Glockenteller umgibt, außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist. Bei "Außenaufladung" wird zunächst die die Außenelektrode umgebende Luft und über diese dann mittelbar das Lackpulver ionisiert, was einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad besitzt. Bei der "Innenaufladung" dagegen werden die Lackpulverteilchen durch direkten Kontakt mit der Hochspannungselektrode ionisiert, was mit besserem Wirkungsgrad abläuft.
Bei bekannten Hochrotationszerstäubern der eingangs genannten Art durchströmen die Lackpulverteilchen den Pulverzuführkanal mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit. An den Wänden des Pulverzuführkanales schlagen sich dabei Lackpulverteilchen nieder, die eine im wesentlichen durchgehende, dünne Schicht bilden. Solange die Lackpulverteilchen elektrisch gut isolieren, ist dies nicht mit Problemen verbunden. Es finden jedoch zunehmend Pulverlacke Verwendung, denen zur Erzielung bestimmter optischer Effekte metallische Teilchen beigemischt sind. Scheiden sich diese metallischen Teilchen in der erwähnten Lackpulverschicht an den Wänden des Pulverzuführkanales ab, so kann dies zu einem Rückschlag der Hochspannung von der Hochspannungselektrode rückwärts in Richtung auf den Lackpulvervorrat führen, was unbedingt verhindert werden muß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochrotationszerstäuber der eingangs genannten Art in einfacher Weise so auszugestalten, daß auch bei Verwendung elektrisch leitender Teilchen im Pulverlack kein Rückschlag von der Hochspannungselektrode droht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pulverzuführkanal eine Beschleunigungsdüse enthält, in welcher die Lackpulverteilchen auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, die zumindest über eine gewisse Wegstrecke hinweg aufrechterhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird also dafür gesorgt, daß der die Lackpulverteilchen führende Strom in einem bestimmten Bereich des Pulverzuführkanales auf eine so hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, daß sich jedenfalls dort an den Wänden des Pulverzuführkanales keine Teilchen, insbesondere keine elektrisch leitenden Teilchen, niederschlagen können. Die hohe Geschwindigkeit und damit die Sauberkeit der Wände des Pulverzuführkanales muß über eine solche Wegstrecke erhalten bleiben, daß bei den verwendeten Hochspannungen über diese Entfernung kein Rückschlag möglich ist. Im weiter stromabwärts von der Beschleunigungsdüse liegenden Bereich des Pulverzuführkanales kann sich dann die Strömung der Lackpulverteilchen wieder verlangsamen. Wenn sich dort an den Oberflächen des Pulverzuführkanales wieder eine Schicht aus Lackpulverteilchen abscheidet, ist dies ungefährlich.
Besonders bevorzugt wird diejenige Ausführungsform, bei welcher die Beschleunigungsdüse einen Einlaß aufweist, über welchen unter Überdruck stehende Beschleunigungsluft in die Durchgangsöffnung der Beschleunigungsdüse einführbar ist. Diese zusätzliche Beschleunigungsluft hat zwei Wirkungen: Zum einen unterstützt sie die Beschleunigung des Pulverteilchenstromes; zum anderen erzeugt sie bei geeigneter aerodynamischer Führung eine Luftschicht zwischen der Wand des Pulverzuführkanales und der weiter radial innen liegenden Lackpulverströmung. Auch dies trägt dazu bei, die Lackpulverteilchen von der Wandung des Pulverzuführkanales fernzuhalten.
Zweckmäßig ist ferner diejenige geometrische Ausgestaltung der Beschleunigungsdüse, bei welcher der Einlaß eine Ringnut in der Mantelfläche, eine Ringnut in der einlaßseitigen Stirnfläche und mindestens eine die Ringnuten verbindende Axialbohrung im Düsenkörper der Beschleunigungsdüse aufweist. Die Beschleunigungsluft strömt dabei aus der stirnseitigen Ringnut entlang der Stirnfläche des Düsenkörpers in dessen Durchgangsbohrung. Hierdurch wird eine gleichmäßige Einströmung der Beschleunigungsluft über den ganzen Umfang der Durchgangsbohrung der Beschleunigungsdüse hinweg gewährleistet.
Der Einlaß für die Beschleunigungsluft kann dabei einen zur Einlaßseite der Durchgangsöffnung der Beschleunigungsdüse führenden, schmalen, radial verlaufenden Spalt umfassen. Dieser Spalt wird auf der einen Seite durch den Düsenkörper der Beschleunigungsdüse und auf der anderen Seite durch ein zweites, angrenzendes Bauteil begrenzt. Er ist bei Bedarf zur Reinigung leicht zugänglich.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hochrotationszerstäubers sieht so aus, daß die Durchgangsöffnung der Beschleunigungsdüse sich in Durchströmungsrichtung zunächst bis zu einer engsten Stelle verjüngt und sodann wieder erweitert. Besonderer äußerer Hilfsmittel zur Beschleunigung des Pulverlackstromes bedarf es in diesem Falle grundsätzlich nicht, da allein die Strömungseinschnürung zu der gewünschten Geschwindigkeitserhöhung führt. Dies schließt jedoch nicht aus, daß zusätzlich, wie oben erwähnt, Beschleunigungsluft eingesetzt wird.
Wenn mit Beschleunigungsluft gearbeitet wird, die entlang der Stirnfläche des Düsenkörpers der Beschleunigungsdüse zugeführt wird, empfiehlt es sich, daß die Durchgangsöffnung der Beschleunigungsdüse einen Übergangsbereich von der Einlaßseite zur engsten Stelle aufweist, der von mehreren aneinandergesetzten konischen Ringflächen mit unterschiedlichen Konuswinkeln gebildet ist. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Aneinandersetzen von konischen Flächen weniger stark zur Ablösung und Verwirbelung der Beschleunigungsluft führt, als dies bei einem kontinuierlich gekrümmten Übergangsbereich der Fall wäre.
Zweckmäßig ist ferner, wenn sich die Durchgangsöffnung der Beschleunigungsdüse hinter der engsten Stelle in Strömungsrichtung konisch erweitert. Die konische Erweiterung muß so langsam erfolgen, daß die erwünschte höhere Geschwindigkeit über eine ausreichende Wegstrecke erhalten bleibt. Andererseits sollte sie so groß sein, daß sich die Lackpulverströmung nach dem Durchfließen der engsten Stelle der Beschleunigungsdüse beruhigen kann, so daß möglichst keine Wirbel auftreten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1:
einen Axialschnitt durch einen Hochrotationszerstäuber;
Figur 2:
einen Schnitt durch den Hochrotationszerstäuber von Figur 1 gemäß der dortigen Linie II-II;
Figur 3:
einen Axialschnitt durch eine Bescheungungsdüse und einen Anschlußnippel des Hochrotationszerstäubers von Figuren 1 und 2 in vergrößertem Maßstab.
Der in Figur 1 dargestellte Hochrotationszerstäuber weist ein Gehäuse 1 auf, welches sich einstückig aus einem hinteren Gehäuseabschnitt 1a, einer radial verlaufenden Ringschulter 1b und einem vorderen Gehäuseabschnitt 1c zusammensetzt. Der hintere Gehäuseabschnitt 1a erweitert sich mit kleinem Konuswinkel in Richtung auf die Rückseite des Hochrotationszerstäubers; auch der vordere Gehäuseabschnitt 1c ist konisch, wobei der Konuswinkel jedoch größer als derjenige des hinteren Gehäuseabschnittes 1a ist. Das Gehäuse 1 besteht vollständig aus Kunststoff.
Vom radial äußeren Rand der Stufe 1b des Gehäuses verläuft ein ebenfalls konisches und ebenfalls aus Kunststoff hergestelltes Ringteil 2 zum vorderen Bereich der äußeren Mantelfläche des vorderen Gehäuseabschnittes 1c. Das Ringteil 2 ist gegen das Gehäuse 1 an beiden kreisförmigen Rändern abgedichtet, so daß es mit dem Gehäuse 1 einen Ringraum 3 einschließt. Dieser dient in hier nicht interessierender Weise der Durchführung von Lenkluft, mit welcher sich die Form der erzeugten Pulverwolke beieinflussen läßt.
Koaxial innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Elektrodeneinsatz 4 angeordnet, der einen in axialer Richtung verhältnismäßig kurzen, kreiszylindrischen rückwärtigen Bereich 4a und einen konischen vorderen Bereich 4b aufweist. Der vordere Bereich 4b des Elektrodeneinsatzes 4 endet in der Nähe vorderen Endes des vorderen Gehäuseabschnittes 1c.
Wie Figur 2 zeigt, sind an der Innenmantelfläche des vorderen Gehäuseabschnitts 1c zwei spiegelsymmetrische Ausnehmungen 50, 51 angeordnet, die sich von der Rückseite der Stufe 1b bis zum vorderen Ende des vorderen Gehäuseabschnittes 1c erstrecken und dabei von einer annähernd kreisförmigen Querschnittsform in die Querschnittsform kreisbogenförmiger Spalte übergehen. Die konische Innenmantelfläche des vorderen Gehäuseabschnittes 1c liegt, wie Figur 2 deutlich macht, über zwei Stege 7, 8 an der konischen Mantelfläche des vorderen Abschnittes 4b des Elektrodeneinsatzes 4 an. Auf diese Weise bilden der vordere Abschnitt 4b des Elektrodeneinsatzes 4 und der vordere Gehäuseabschnitt 1c zwei Kanäle 9 und 10. Diese Kanäle 9, 10 sind gegenüber der gemeinsamen Achse des Gehäuses 1 und des Elektrodeneinsatzes 4 so geneigt, daß sie in Richtung auf das vordere Ende des Hochrotationszerstäubers konvergieren.
Etwa im Übergangsbereich zwischen dem vordereren Bereich 4b und dem hinteren Bereich 4a ist an den Elektrodeneinsatz 4 ein radial verlaufender Flansch 4c angeformt, der sich parallel zur Ringschulter 1b des Gehäuses 1, an deren Innenseite anliegend, erstreckt. Der Ringflansch 4c wird von zwei die Kanäle 9, 10 fortsetzenden Ausnehmungen 11, 12 durchsetzt.
In den geeignet abgestuften Innenraum des Elektrodeneinsatzes 4 ist ein luftgetriebener Motor 13 eingesetzt, dessen Welle 14 koaxial zum Gehäuse 1 und zum Elektrodeneinsatz 4 verläuft und eine Durchgangsbohrung 15 im Elektrodeneinsatz 4 durchsetzt. Auf der Welle 14 ist die Nabe eines Glockentellers 16 eingerastet, derart, daß sich der Glockenteller 16 gemeinsam mit der Welle 14 verdreht.
Der Motor 13 ist mittels eines einen größeren Radius aufweisenden Bereiches 13a an dem Elektrodeneinsatz 4 festgelegt. Dies geschieht dadurch, daß der Motorbereich 13a zwischen der hinteren Stirnseite des Elektrodeneinsatzes 4 und einem topfförmigen Halteeinsatz 17 eingeklemmt ist. Hierzu weist der Halteeinsatz 17 Stufenbohrungen 18 auf, durch welche Schrauben 19 hindurchgeführt sind. Diese Schrauben 19 durchsetzen Durchgangsbohrungen 20 in dem Motorabschnitt 13a und sind in Gewindebohrungen 21 des Elektrodeneinsatzes 4 eingedreht.
Durch einen radial überstehenden Flanschbereich 17a des Halteeinsatzes 17 sind zwei Anschlußbuchsen 22, 23 hindurchgeführt. An den Anschlußbuchsen 22, 23 ist jeweils das rückwärtige Ende eines Verbindungsschlauches 24, 25, befestigt, der an seinem vorderen Ende mit einer Beryllium-Hülse 40 (Figur 1) verbunden ist, welche die Durchgangsbohrung 11 bzw. 12 im Flanschabschnitt 4c des Elektrodeneinsatzes 4 sowie die Kanäle 9, 10 durchsetzt und an deren Innenflächen anliegt. Diese dichtet die Pulverströmungswege ab. Alternativ kann diese Hülse 40 auch entfallen, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Das rückwärtige Ende des Gehäuses 1 ist durch eine Anschlußplatte 26 verschlossen, die an der Rückseite des Halteeinsatzes 17 anliegt, die verschiedenen in der Zeichnung nicht dargestellten Luftanschlüsse trägt und außerdem der Befestigung am Arm eines ebenfalls nicht dargestellten Roboters dient. Koaxial zu den Anschlußbuchsen 22, 23 im Halteeinsatz 17 verlaufen durch die Anschlußplatte 26 zwei Beschleunigungsdüsen-Einsätze 27, 28. Deren genaue Funktion wird weiter unten erläutert; ihre Durchgangsöffnungen 29 bzw. 30 fluchten jeweils mit der Durchgangsöffnung der benachbarten Anschlußbuchse 22 bzw. 23.
Auf die hintere Stirnseite der Beschleunigungsdüsen-Einsätze 27, 28 ist, erneut fluchtend, jeweil ein Anschlußnippel 31, 32 aufgesetzt, welcher der Verbindung mit einem flexiblen Schlauch dient, über welchen das Pulver von einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Anschlußnippel 31 und 32 sowie Beschleunigungsdüsen-Einsätze 27, 28 sind mit Schrauben 33 derart an der Anschlußplatte 26 befestigt, daß nach Lösen der Schrauben 33 zunächst die Anschlußnippel 31, 32 abgenommen und sodann die Beschleunigungsdüsen-Einsätze 27, 28 aus der Anschlußplatte 26 herausgenommen werden können.
Die Anschlußplatte 26 wird mit Hilfe einer Überwurfmutter 34 am Gehäuse 1 festgehalten, die an einer Umfangsstufe des Gehäuses 1 einen Anschlag findet und auf ein Außengewinde 35 der Anschlußplatte 26 aufgedreht ist.
Auf das vordere Ende des Gehäuses 1 ist ein Luftleitkörper 36 aufgesetzt, der im vorliegenden Zusammenhang nicht von Interesse ist. Er weist eine Durchgangsbohrung 27 auf, welche die Nabe des Glockentellers 16 mit Abstand umgibt.
Der Beschleunigungsdüsen-Einsatz 27 und der zugehörige Anschlußnippel 31 sind in Figur 3 in größerem Maßstabe herausgezeichnet und werden nachfolgend genauer beschrieben. Der zweite Beschleunigungsdüsen-Einsatz 28 und dessen Anschlußnippel 32 sind in identischer Weise ausgebildet.
Der Beschleunigungsdüsen-Einsatz 27 weist einen Düsenkörper 50 auf, in dem die oben bereits erwähnte Durchgangsöffnung 29 ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnung 29 hat im in Figur 3 dargestellten Axialschnitt eine Form, die ähnlich einer Lavalle- bzw. einer Venturi-Düse ist. Das heißt, die Durchgangsöffnung 29 verjüngt sich zunächst von ihrer auf höherem Druck liegenden, dem Anschlußnippel 31 benachbarten Eintrittsseite bis zu einer engsten Stelle und erweitert sich von dort aus konisch über eine größere Entfernung hinweg bis zur Austrittsseite, die in Figur 3 links gelegen ist. Die Verjüngung der Durchgangsöffnung 29 erfolgt über einen Übergangsbereich 60, der im Axialschnitt gesehen polygonartig aus einzelnen konischen Ringflächen 61 zusammengesetzt sind, die jeweils unterschiedliche Konuswinkel aufweisen und an der engsten Stelle in eine Kreiszylinderfläche 62 übergehen.
Der Düsenkörper 50 des Beschleunigungsdüsen-Einsatzes 27 weist in seiner Mantelfläche eine Ringnut 51 auf, die mit einer durch die Anschlußplatte 26 geführten, in der Zeichnung nicht dargestellten Zuführbohrung für unter Überdruck stehende Beschleunigungsluft kommuniziert. Von der Ringnut 51 führen Axialbohrungen 52 zu einer zweiten Ringnut 53, die in der dem Anschlußnippel 31 benachbarten Stirnfläche des Düsenkörpers 50 eingearbeitet ist. Zwischen dem Anschlußnippel 31 und dem Beginn der Durchgangsöffnung 29 des Düsenkörpers 50 verbleibt ein dünner Spalt 54.
Die Durchgangsbohrung 55 des Anschlußnippels 31 erweitert sich in der Nähe des Düsenkörpers 50 auf den Durchmesser, den die Durchgangsöffnung 29 des Düsenkörpers 50 an der Eintrittsseite besitzt.
Die Funktion des beschriebenen Hochrotationszerstäubers ist wie folgt:
Das über die Anschlußnippel 31, 32 zugeführte, elektrisch leitende Teilchen enthaltende Lackpulver gelangt in die Durchgangsöffnungen 29, 30 der Beschleuniger-Düseneinsätze 27, 28 und wird bereits auf Grund der Verengung des Strömungsquerschnittes auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, daß über die Nut 51, die Axialbohrungen 52, die Nut 53 des Düsenkörpers 50 und über den Spalt 54 zwischen dem Düsenkörper 50 und dem Anschlußnippel 31 Beschleunigungsluft unter Druck zugemischt wird. Diese Beschleunigungsluft tritt über den Spalt 54 zunächst in radialer Richtung ein, wird jedoch dann entlang des aus den mehreren konischen Ringflächen 61 zusammengesetzten Übergangsbereichs 60 in axialer Richtung umgelenkt und strömt dann vorzugsweise entlang der Wand der Durchgangsöffnung 29 weiter. Sie bildet dabei eine Art Luft-Trennschicht zwischen dem Pulverstrom und der Wand der Durchgangsöffnung 29. Erst in einer gewissen Entfernung in Strömungsrichtung hinter der engsten Stelle 62 der Durchgangsöffnung 29 des Düsenkörpers 50 findet eine vollständige Vermischung der Beschleunigungsluft und des Pulverstromes und eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der vereinigten Ströme auf einen niedrigeren Wert statt. In dem zwischenliegenden Bereich, der hauptsächlich von dem konischen Bereich der Durchgangsöffnung 29 des Düsenkörpers 50 aber ggfs. auch noch von weiter stromabwärts liegenden Teilen des Pulverzuführkanals gebildet wird, verhindern die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit sowie die schützende Luftschicht der Beschleunigungsluft, daß sich Teilchen auf den Wänden des Pulverzuführkanales absetzen. Ein elektrischer Rückschlag von dem Elektrodeneinsatz 4 her ist auf diese Weise zuverlässig unterbunden.
Nach dem Verlassen der Beschleunigerdüsen-Einsätze 27, 28 wird das Lackpulver über die Schläuche 24, 25 in die die Durchgangsbohrungen 11, 12 und die Kanäle 9, 10 durchsetzenden Hülsen 40 eingebracht. Es streicht dabei entlang metallischer Flächen, die mit dem Elektrodeneinsatz 4 elektrisch verbunden sind, und wird direkt ionisiert. Es tritt nunmehr in dieser ionisierten Form durch die beiden zwischen dem vorderen Ende des Gehäuses 1 und dem vorderen Ende des Elektrodeneinsatzes 4 liegenden bogenförmigen Austrittspalte aus, durchsetzt die Durchgangsbohrung 37 des Luftleitkörpers 36 und wird darauffolgend von dem sich drehenden Glockenteller 16 verwirbelt.

Claims (7)

  1. Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack mit einem Gehäuse; mit einem an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten drehbaren Glockenteller; mit einem in dem Gehäuse untergebrachten Motor, der den Glockenteller antreibt; mit mindestens einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite des Gehäuses austretenden Pulverzuführkanal und mit mindestens einer im Gehäuse angeordneten Hochspannungselektrode, an welcher die den Pulverzuführkanal durchströmenden Lackpulverteilchen zur Ionisation vorbeigeführt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Pulverzuführkanal (28, 29, 22, 23, 24, 25, 11, 12, 9, 10) eine Beschleunigungsdüse (27, 28) enthält, in welcher die Lackpulverteilchen auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, die zumindest über eine gewisse Wegstrecke hinweg aufrechterhalten bleibt.
  2. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsdüse (27, 28) einen Einlaß (51, 52, 53, 54) aufweist, über welchen unter Überdruck stehende Beschleunigungsluft in die Durchgangsöffnung (29, 30) der Beschleunigungsdüse (27, 28) einführbar ist.
  3. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß eine Ringnut (51) in der Mantelfläche, eine Ringnut (53) in der einlaßseitigen Stirnfläche und mindestens eine die Ringnut (51, 53) verbindende Axialabohrung (52) im Düsenkörper (50) der Beschleunigungsdüse (27, 28) umfaßt.
  4. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für die Beschleunigungsluft einen zur Einlaßseite der Durchgangsöffnung (29, 30) der Beschleunigungsdüse (27, 28) führenden schmalen, radial verlaufenden Spalt (54) umfaßt.
  5. Hochrotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (29, 30) der Beschleunigungsdüse (27, 28) sich in Durchströmungsrichtung zunächst bis zu einer engsten Stelle verjüngt und sodann wieder erweitert.
  6. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (29, 30) der Beschleunigungsdüse (27, 28) einen Übergangsbereich von der Einlaßseite zur engsten Stelle aufweist, der von mehreren aneinandergesetzten konischen Ringflächen mit unterschiedlichen Konuswinkeln gebildet ist.
  7. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchgangsöffnung (29, 30) der Beschleunigungsdüse 27, 28) hinter der engsten Stelle in Strömungsrichtung konisch erweitert.
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