HU198406B

HU198406B - Spraying gun

Info

Publication number: HU198406B
Application number: HU885035A
Authority: HU
Inventors: Wolfgang Kleber
Original assignee: Oranienburg Infrarot Veb
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1989-10-30
Also published as: HUT48134A; EP0314049A2; DD271611A3; CA1336130C; JPH01148354A; US4979680A; EP0314049A3

Description

A találmány tárgya szórópisztoly felületi lakkréteg bevonat kialakítására, amely a lakk por alakú anyagának elektrokinetikus feltöltődése elvén működik. A találmány kézi szórópisztolyként és automata berendezésekben egyaránt alkalmazható. A találmány alkalmazható továbbá más jellegű berendezésekben elektrokinetikus feltöltő eszközként. Ez esetben rétegbevonó anyagként termoaktív vagy termoplasztikus műanyagok, zománcok vagy már por alakú anyagok szolgálnak.

Elektrosztatikus felületi rétegbevonat előállítására alkalmas szórókészülékek ismertek. Ezeknél a szórókészülékeknél a por alakú rétegbevonó anyag triboelektromos feltöltődésre hajlamos. Szigetelőanyagból kialakított speciális csatornán pneumatikus hatásra áramlik, súrlódás hatására elektromosan feltöltődik, és a csatorna kivezető nyílásának körzetében áramlásvezető elemek vagy radiális légsugarak által finoman diszpergált porfelhővé lesz porlasztva. Lényegében ilyen megoldásokat ismertetnek a 15 77 757, a 22 03 351 és a 22 57 316 lajstromú DE szabadalmi leírások.

A fenti megoldások hiányossága, hogy csak olyan por alakú anyagok szórására alkalmasak, amelyek triboelektromos feltöltődésre fokozott mértékben hajlamosak. További hátrány, hogy a porrészecskéknek az áramlási csatorna belső falával való gyakori ütköztetése, és ezáltal kielégítő porfeltöltődés érdekében a berendezések a hordozógázon belüli viszonylag alacsony porkoncentrációval dolgoznak.

A porrészecskék elektromos feltöltődésének növelésére ismertek különböző javaslatok, amelyek az áramlás turbulenciájának erősítésén, és ezáltal a porrészecskék és az áramlási csatorna belső fala közötti ütközések intenzitásának és gyakoriságának növelésén alapulnak. A 22 09 231 lajstrom számú DE szabadalmi leírás például profilozott felületű áramlási csatornát javasol, a 31 00 002 lajstrom számú DE szabadalmi leírás szűk kersztmetszetű hajlított töltőcsövet ismertet,a 13 48 41 lajstrom számú DD szabadalmi leírásból súrlódókúp alkalmazása ismerhető meg a 85 16 746 lajstrom számú DE használati minta és a 13 48 41 lajstrom számú DD szabadalmi leírás a szigetelőanyag-csatornán belül spirál alakú hornyok vagy csatornák kialakítását javasolja, a 29 38 606 lajstrom számú DE, a 3 905 330 lajstrom számú US és a 24 51 514 lajstrom számú DE szabadalmi leírások pedig speciális örvényléskeltő eszközök — vezetőlapát, propeller, illetve fúvókakerék — alkalmazását ismertetik. Triboelektromos feltöltésre ismertek olyan csatornakialakitások is, ahol a por alakú anyag bevezetésének körzetében vagy a kimenőnyílás körzetében az áramlási sebességet ívelten hajlított szigetelőanyag felületeken, kiegészítő légsugárzás segítségével megnövelik, ezálta nyomáshiányt hoznak létre, amelynek hatására a porrészecskék fokozott mértékben ütköznek a szigetelőanyag felületnek. Ilyen megoldást javasol például a 27 13 697 lajstrom számú DE szabadalmi leírás. A 27 56 009 lajstrom számú DE szabadalmi leírás hasonló meggondolás alapján csavarvonal alakú porrészecske pályát ismertet, amelynek köszönhetően a porrészecskék és a falfelület között intenzívebb ütközés érhető el.

Elektrosztatikus szórókészülékekhez kapcsolódóan ismertek továbbá olyan megoldások, amelyeknél a por alakú anyag triboelektromos hatások szuperpozíciója által kiváltott ionizációs folyamatok következtében töltődik fel (például a 106 308 és a 232 595 lajstrom számú DD szabadalmi leírások). Ezeknél a szórókészülékeknél a triboelektromos feltöltőcsatorna kezdeti szakaszában passzív influenciaionizátorként működő földelt elektróda van elrendezve. A hordozógázban diszpergált porrészeoskék először a szigetelőanyag csatorna falfelületéhez ütközve triboelektromos hatások következtében töltődnek fel. Míg a porrészcskék töltése a hordógáz áramlásával együtt a csatornából folyamatosan távozik, a szigetelőanyag csatorna falfelületén a porrészecskék töltésével azonos értékű, ellentétes polaritású töltés marad. Ez a töltés folyamatosan növekszik, és a földelt elektródán a porrészecskék töltésével azonos polaritású féltéseket megosztja mindaddig, amíg a kétféle töltés között kialakuló elektromos tér a hordozógáz dielektromos szilárdságát meghaladja és az elektróda előtt gázionizáció következik be. A szigetelőanyag csatorna falának ütköző gázionok polaritása a triboelektromos úton létrejött porfeltöltődés polaritásával megegyezik. A gázionok ezért a szigetelőanyag csatorna falának felületi töltését részben kompenzálják, és ezáltal a felületet további triboelektromos feltől tődéshez mintegy regenerálják. Az áramló ionok egy része ezzel egyidejűleg rárakódik az áramló porrészecskékre, és ilyen módon azok triboelektromos úton nyert töltését megnöveli, illetőleg a semleges porrészecskék, amelyek a szigetelőanyag csatornán ütközés nélkül áramoltak keresztül, elektromos töltést kapnak.

Ez utóbbi megoldás hátránya, hogy az ionizációs folyamatok igen keskeny áramlási csatornában játszódnak le, amely többnyire keskeny gyűrűs hézagként van kiképezve, és szigetelőanyag felületeik az axiális irányú elektromos térre árnyékoló hatást gyakorolnak, aminek követekztében az ionizációs elektródák hatókörzete a szigetelőanyag csatorna kezdeti szakaszán korlátozott. A távolabbi tartományokban kialakuló viszonylag nagy felületi töltéssűrűségek nem kívánt kúszó szikrakisüléseket okozhatnak vagy akár a csatornafal átütéséhez vezethetnek.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, vagyis olyan elektrokinetikus porfeltöltődés elvén alapuló szórópisztoly kialakítása, amely fokozott mértékű és stabilitású porfeltöltődést eredményez, ugyanakkor kiküszöböli a szigetelőanyag csatornában a kúszó szikrakisülések és az elektromos átütések veszélyét.

A kitűzött feladatot azáltal oldottuk meg, hogy szórópisztolyban, amelynek hordoz ágázban diszpergált porrészecskéket szállító szigetelőanyag csatornája van, amely cső alakú részből és abban centrikusán elhelyezkedő hosszúkás áramlásvezető testből gyűrűs keresztmetszettel van kialakítva és a szigetelőanyag csatorna bevezető szakaszán passzív ionizátorként viselkedő influenciaionizátor elektróda van elrendezve, a találmány szerint a centrikus áramlásvezető testet egy vagy több félvezető szakaszból vagy félvezető felülettel ellátott

198 406 szakaszból alakítottuk ki úgy, hogy a félvezető szakaszokat, illetve a félvezető felülettel ellátott szakaszokat egymásgtól és az influenciaionizátor elektródától elektromosan szigeteltük.

A találmány előnyös hatása, hogy az elektromos félvezető anyag alkalmazásának köszönhetően az influenciaionizátor elektróda hatótávolsága jelentős mértékben megnövekszik. Az áramlásvezető testről a szigetelőanyag csatorna szemközti felületének és későbbi csatornaszakaszainak felületi töltéseire irányuló koronakisülések következtében, a felületi töltések semlegesítődése révén kedvező feltételek jönnek létre a további triboelektromos fe ltöltőd éshez. Az áramlásvezető test félvezető szakasza egyidejűleg viszonylag magas, a porrészecskék töltésével ellentétes poralitású potenciálra töltődik fel, ami az influenciaionizátor elektródáról az áramlásvezető test félvezető szakaszára irányuló stabil koronakisülés kialakulását segíti elő, így az ezen a tartományon áthaladó porrészecskék a gázionoktó további töltéshez jutnak. A koronakisülés jelensége ugyanakkor az áramlásvezető test félvezető szakaszának potenciálját korlátozza.

A félvezető szakasznak köszönhető továbbá, hogy a felületi töltéssűrűség a cső alakú rész belső felületén alacsony értéken marad, igy a szigetelőanyag csatornában szikraszerű kisülések és a csatornafalon elektromos átütések nem lépnek fel.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon az

1. ábrán a találmány szerinti szórópisztoly példakénti kiviteli alakjának vázlatát tüntettük fel, hosszmetszetben; a

2. ábrán a találmány szerint kialakított szigetelőanyag csatorna egy előnyös változatát ábrázoltuk, hosszmetszetben; a

3. ábrán a találmány szerint kialakított szigetelőanyag csatorna egy további változatának hosszmetszetét ábrázoltuk; a

4. ábrán a találmány szerinti szórópisztoly egy további változatát tüntettük fel, hosszmetszetben.

Amint az 1. és 4. ábrából kitűnik, a találmány szerinti szórópisztolynak 1 porbevezető csöve van, amelyen keresztül a hordozógázban diszpergált porrészecskék a szigetelőanyag csatornába áramlanak. A szórópisztoly továbbá gázhalmazállapotú nyomóközeg, rendszerint levegő bevezetésére szolgáló 2 gázbevezető csővel van ellátva.

Az 1. ábra szerinti változatnál az 1 porbevezető cső tangendálisan van a szigetelőanyag csatornába bevezetve. A 2 gázbevezető cső 3 elektródafoglalat hossztengellyel párhuzamos furatain, valamint 5 szigetelőhüvely és tű alakú 6 influenciaionizátor elektróda közötti gyűrűkeresztmetszetű áramlási csatornán keresztül van a szigetelőanyag csatornával összekötve. A 6 influenciaionizátor elektróda 4 kontaktgyűrűn keresztül földpotenciálra van kötve.

A gyűrűkeresztmetszetű csatornát és a szigetelőanyag csatorna kezdeti szakaszát körülvevő 7 ház szigetelőanyagból és elektromos vezetőanyagból egyaránt készülhet.

A szigetelőanyag csatornát triboelektromos feltöltőeésre hajlamos elektromos szigetelőanyagból kialakított 8 cső alakú rész és abban centrikusán, koaxiálisán elrendezett hengeres áramlásvezető test alkotják. A hengeres áramlásvezető test egymás után következő kúp alakú 9 csúcsból, valamint 10 és 11 szakaszokból áll. A kúp alaKú 9 csúcsa az áramlás szétválasztását biztosítja. A 9 csúcshoz kapcsolódó 10 szakasz hossza a szigetelőanyag csatorna teljes hosszának 25-75 %-a, és elektromos félvezető anyagból készül. A félvezető 10 szakaszhoz kapcsolódó 11 szakasz anyaga a 8 cső alakú rész anyagával azonos villamos szigetelőanyag. Az áramlásvezető test 13 távtartó elemek segítségével van rögzítve. A 8 cső alakú részhez 12 szórófej csatlakozik.

A félvezető anyagból készült 10 szakasz ugyancsak összeállítható több félvezető részelemből, amelyeket egymástól szigetelőanyag-betétek választanak el. Ilyen változatot a rajzon nem tüntettünk fel.

A találmány egyik előnyös változatánál (2. ábra) a 14 tartóidom révén centrikus helyzetű áramlásvezető test felváltva egymást követő hengeres és csonka kúp felületű szakaszokból épül fel. A kúp alakú 9 csúcshoz hengeres 10a szakasz kapcsolódik, amelyet rendre csonka kúppalást felületű l la szakasz, hengeres 10b szakasz, csonka kúppalást felületű 11b szakasz, hengeres 10c szakasz és csonka kúppalást felületű 11c szakasz követ. A hengeres 10a, lObés 10c szakaszok elektromos félvezető anyagból vannak kialakítva. A csonka kúppalást felületű lla, 11b és 11c szakaszok anyaga elektromos szigetelőanyag.

A 8 cső alakú rész belső felülete azonos szigetelőanyagból kialakított 15 betétekkel úgy van kiképezve, hogy a hengeres és csonka kúp felületű szakaszok vonalát követi, igy a szigetelőanyag csatorna gyűrű alakú áramlási keresztmetszete közel állandó.

A félvezető anyagból kialakított hengeres 10a, 10b és 10c szakaszok az áramlási irányban szélesedő keresztmetszetű 9 csúcsot, valamint lla és 11b szakaszokat követik, így az áramlás a 10a, 10b és 10c szakaszok feleületére nem irányul, ezért a porrészecskék lerakódása ezeken a felületeken kevésbé valószínű.

A 3. ábra szerint kialakított szigetelőanyag csatornában a centrikus áramlásvszető testnek ugyancsak hengeres és csonka kúppalást felületű szakaszai vannak. A kúp alakú 9 csúcshoz kapcsolódó hengeres 10a szakaszt csonka kúppalást felületű 1 la szakasz követi. A hengeres felületű 10a szakasz félvezető anyagból, a csonka kúppalást felületű lla szakasz pedig szigetelőanyagból van kialakítva, illetve ilyen külső bevonattal van ellátva. A szigetelő bevonattal ellátott lla szakaszt félvezető bevonattal ellátott 10b szakasz követi.

A 8 cső alakú rész belső felülete szigetelőanyagból kialakított 15a és 15b betétekkel úgy van kibélelve, hogy a szigetelőanyag csatorna gyűrűs áramlási keresztmetszete az áramlásvezető test hossza mentén lényegében változatlan. A felváltva egymást követő hengeres és csonka kúppalást felületű 10a, lla, stb. szakaszok következtében a gyűrűkeresztmetszetű szigetelőanyag csatorna keresztmetszete szakaszonként változik.

198 406

Amint a 3. ábra alapján is belátható, a félvezető anyagból kialakított, illetve félvezető bevonattal ellátott 10a, 10b, stb. szakaszok külső palástfelülete úgy van kiképezve, hogy az a fő áramlási irány „árnyékában” helyezkedik el, az áramlás ezeken a szakaszokon a 8 cső alakú rész belső felületét képező 15a, 15b stb. betétekre irányul. Az áramlási irányban növekvő átmérőjű, szigetelőanyagból kialakított lla szakasz felülete ugyanakkor fokozott mértékben a porrészecskék áramlásának irányába esik, és ennek köszönhetően a porrészecskék ütközésének intenzitása és gyakorisága, ezáltal pedig a triboelektromos feltöltődés mértéke jelentősen megnövekszik. Az ütközésnek kevésbé kitett 10a, lOd stb. szakaszok ugyanakkor elősegítik a töltéssemlegesítődést.

A találmány előnyös kiviteli alakját mutatja a 4. ábra. Az I porbevezető cső és a folytatásában lévő 17 porbevezető csatorna ennél a változatnál tengelyirányú. A 2 gázbevezető cső sugárirányban van bekötve. A behívatott hordozógáz gyűrűkeresztmetszetű 19 influenciaionizátor elektróda körül kiképezett 18 gyűrűs gázcsatornákban áramlik. A gyűrűkeresztmetszetű 19 influenciaionizátor elektróda előre néző homlokfelülete éles.

A szigetelőanyag csatorna áramlásvezető testének félvezető anyagból készült 10 szakasza körül koaxiálisán 20 cső alakú hüvely van elrendezve, amely a szigetelőanyag csatornát két koaxiális gyűrűkeresztmetszetű csatornaszakaszra osztja. A 10 szakaszt és a 20 cső alakú hüvelyt a 8 cső alakú rész belső falához kapcsolódó 21 tartóelemek rögzítik. Az áramlási keresztmetszet a kettős gyűrűkeresztmetszetű csatorna szakaszán és az azt követő szakaszon lényegében állandó. A felületnek a keresztmetszethez képest történő viszonylagos megnövelése révén a triboelektromos hatások intenzitása jelentős mértékben megnövekszik anélkül, hogy az áramlási ellenállás megnövekedne.

Az áramlásvezető test félvezető szakaszainak kialakításához különösen előnyös 10-9 és 10-6 s/m közötti, ezen az intervallumon belül is 10-8 és 10-7 s/m közötti fajlagos vezetó'képességű félvezető anyagot felhasználni. A javasolt tartományban a félvezető szakaszok vezetőképessége elég nagy ahhoz, hogy a felület mentén egyenletes gázionizáció jöjjön létre, nem olyan nagy azonban, hogy szikrakisüléseket eredményezhetne. Ugyanez a hatás érhető el olyan félvezető felületbevonattal ellátott szigetelőanyag alkalmazásával, amelynek fajlagos felületi ellenállása 10? és 10^0 Ohm között, előnyösen 5x10$ és 5x109 Ohm között van (a fenti értékeket a TGL 15 347 NDK szabvány szerint, két 10 cm hosszú, egymástó 1 cm távolságban lévő elektródával végrehajtott mérésre vonatkoztatva adtuk meg).

Az áramlásvezető test félvezető szakaszai kialakíthatók triboelektromos feltöltődésre hajlamos szigetelőnyagból és a szigetelőanyagba beépített vezetőanyagrészekből.

A félvezető szakaszok anyagaként különösen célszerű a triboelektromos feltöltődére hajlamos politetrafluoretil (PTFE) felhasználása, előnyösen 3—12 t% grafittartalommal.

Claims

SZABADA LMI IGÉNYPONTOK

1. Szórópisztoly, amelynek hordozógázban diszpergáh porrészecskéket szállító szigetelőanyag csatornája van, amely cső alakú részből és abban centrikusán elhelyezkedő hosszúkás áramlásvezető testből gyűrűs keresztmetszettel van kialakítva, a szigetelőanyag csatorna bevezető szakaszán passzív ionizátorként viselkedő influenciaionizátor elektróda van elrendezve, azzal jellemezve, hogy a centrikus áramlásvezető test egy vagy több félvezető szakaszból (10) vagy félvezető felülettel ellátott szakaszból épül fel, amelyek' egymástól és az influenciaionizátor elektródától (6) elektromosan szigetelve vannak.

2. Az 1. igénypont szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető test kúp alakú csúccsal (9) rendelkező hengeres pálcaként van kialakítva, amelynek az áramlási irányt tekintve kezdeti, teljes hosszának 25-75 %-át kitevő szakasz (10) félvezető anyagból van kialakítva vagy félvezető felületttel van ellátva, további szakaszai (11) pedig a szigetelőanyag csatorna cső alakú részének (8) szigetelőanyagával azonos, triboelektromos feltöltődésre hajlamos szigetelőanyagból vannak kialakítva.

3. Az 1, igénypont szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy a hengeres áramlásvezető test több szakaszból épül fel úgy, hogy félvezető szakaszok (10) és triboelektromos feltöltődésre hajlamos szigetelő szakaszok (11) felváltva követik egymást.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető testnek hengeres és csonka kúpfelületű szakaszai (10a, 10b, 10c, lla, 11b, 11c) vannak, és az áramlásvezető testet körülvevő cső alakú rész (8) belső felülete az áramlásvezető test hengeres és csonka kúpfelületeit követően van kialakítva úgy, hogy a gyűrűs keresztmetszetű szigetelőanyag csatorna áramlási keresztmetszete állandó, ugyanakkor a szigetelőanyag csatorna kersztmetszete szakaszonként (10a, 10b, 10c, lla, 11b, 11c) változik.

5 . Az 1. igénypont szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy a szigetelőanyag csatorna egy szakaszán, az áramlásvezető test külső felülete és a cső alakú rész (8) belső felülete között cső alakú hüvely (20) van koaxiálisán elrendezve, amely a szigetelőanyag csatorna gyűrűs keresztmetszetét az adott szakaszon kettéosztja, ahol a cső alakú hüvely (20) és/vagy az áramlásvezető test cső alakú hüvelyben (20) lévő szakasza (10) félvezető anyagból van kialakítva.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti szórópisztoly , azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető test félvezető szakaszai (10) 10’9 és 10'6 S/m közötti fajlagos vezetőképességű félvezető anyagból vannak kialakítva.

7. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető test félvezető szakaszai (10) félvezető felülettel bevont szigetelőanyagból vannak kialakítva, ahol a félvezető felület anyagának fajlagos felületi ellenállása 1θ7-]θ1θΩ

198 406

8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető test félvezető szakaszai (10) triboelektromos feltöltődésre hajlamos szigetelőanyagból és abba beépített vezetőanyag-részekből vannak kialakítva.

9. A 7. igénypont szerinti szórópisztoly, azzal jellemezve, hogy az áramlásvezető test félvezető szakaszai (10) 3-12 t% grafittartalmú politetrafluoretilénből vannak kialakítva.