NO121646B - - Google Patents

Description

Apparat for oppladning av belegnings- eller

overtrekksmateriale.

Denne oppfinnelsen angår et apparat for oppladning av belegnings- eller overtrekksmateriale under frembringelse av en sprut eller dusj av elektrisk ladede partikler. En således dannet sprut av ladede partikler kan anvendes ved belegnings-eller overtrekksbehandling. Når belegnings- eller overtrekksmaterialet blir matet til en slik sprøyteinnretning, beveger overtrekksmaterialet seg over en flate i sprøyteinnretningen under påvirkning av passende krefter mot punkter på den nevnte sprøyteinnretning eller apparat hvorfra materialet blir avlevert i form av en sprut eller dusj av finfordelte elektrisk ladede partikler, idet partiklene blir elektrisk ladet som resultat av en spenning på sprøyteinnretningen selv.

2t eksempel på en sprøyteinnretning eller et apparat som hittil er anvendt, omfatter en elektrisk ladet, roterende metallskive eller klokke, Overtrekksmaterialet som tilføres en flate på en slik sprøyteinnretning, blir ført til dennes periferi ved rotasjon av denne. Fra denne periferi blir overtrekksmaterialet spredt i form av en sprut eller dusj av finfordelte, ladede partikler. Den spenning som påtrykkes en slik anordning, er i hovedsaken uavhengig av avstanden mellom anordningen og jordede gjenstander, og en slik anordning har vanligvis en høy "effektiv kapasitet". En ulempe med en slik sprøyteinnretning er at hvis en person uheldigvis kommer for nær den, vil han motta et høyst uønsket elektrisk sjokk, og en gnistutladning fra apparatet kan antenne brennbart overtrekksmateriale eller forårsake en eksplosjon.

Et annet eksempel på et apparat som.hittil er anvendt, omfatter en roterende klokke av isolerende materiale med et elektrisk ledende belegg med høy motstand som strekker seg over en av dens overflater. Kår klokken roterer, vil overtrekksmateriale som føres eller mates frem til klokken på grunn av sentrifugalkraften bevege seg over en.overflate på klokken til utløpskan-. ten på klokken. Med en .ladespenning påtrykket det- ledende belegg, vil overtre'vksmaterial-3 avleveres eller utsendes fra utløpskanten som en oppladet sprut for elektrostatisk avsetning på den gjen-stand som skal overtrekkes eller belegges. En slik klokke frem-bringer en sprut av høy kvalitet med finfordelte partikler for anvendelse ved overtrekksbehandling, men hvis klokken har for stor diameter, må entenbelegget på klokken ha for høy overflateledningsevne sett i forhold til den nødvendige sikkerhet eller for lav overflateledningsevne til å meddele en tilstrekkelig stor ladning til det materiale som skal sprøytes, ut. Dessuten er det elektrisk ledende belegg med høy motstand på klokken utsatt for ødeleggende skraping eller slitasjevirkning når det nevnte ledende belegg er anbrakt over den klokkeoverflate på hvilken overtrekksmateriale beveger seg, og tilfeldige støt mot utløpskanten kanødelegge det ledende belegg og således påvirke oppladningen på uheldig måte.'Videre kan den relativt høye temperatur som kreves for å frembringe det- ledende belegg, deformere klokken mekanisk.

Det er således et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret apparat som eliminerer de ovenfor omtalte ulemper og vanskeligheter. Mer spesielt er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret sprøyteapparat som har tilstrekkelig "lav effektiv kapasitet" til å eliminere risikoen for elektrisk sjokk og brann og likevel tilstrekkelig stor ledningsevne til å tillate detønskede elektriske potensial å bli meddelt overtrekksmateriale når det befinner seg i utløps- eller oppladningssonen, og som har tilstrekkelig stor motstandsevne mot den kjemiske påvirkning og slitasjevirkningen av overtrekksmaterialer.

Nærmere bestemt, er således denne oppfinnelse rettet mot

et apparat for oppladning av belegnings- eller overtrekksmateriale, omfattende en sprutdannende anordning av elektrisk isoleren-

de materiale og med en strømningsflate som ender i et utløpsparti og er innrettet til å motta overtrekksmateriale fra en tilførsels-kilde og til å føre dette til utløpspartiet, i hvilken strømnings-flate det er anbrakt eller innlagt et elektrisk ledende element som er forbundet med en høyspenningskilde for oppladning av overtrekksmaterialet. Det særegne for apparatet ifølge oppfinnelsen er at det elektrisk ledende element danner én virksom smal strimmel eller kant som er plassert i liten avstand fra og langs ut-løpspartiet.

I tilknytning til det ovenfor nevnte formål skal det gjøres klart at den "effektive kapasitet" for et elektrodesystem ikke er et mål for systemets evne til å lagre elektrisk energi (konvensjo-nelt definert som systemets elektriske kapasitet), men er heller et mål for tilbøyeligheten eller evnen til å frembringe eller av-gi en ødeleggende utladning fra systemet,3lik at personer kan '

få elektrisk sjokk, brennbare danper kan antennes eller eksplosjoner kan forårsakes. Dette er en direkte funksjon av den elektriske kapasitet og omvendt proporsjonalt med den fordelte elektriske motstand og elektrodens spisshet eller skarphet, men denne egen-skap har ingen konvensjonell måleenhet. Hvis en elektrode er fremstilt av metall, kan hele dens kapasitet utlades tilnærmet øyeblikkelig, av hensyn til sikkerheten må derfor dens størrelse være relativt liten. Hvis elektroden er laget av et materiale med høy motstand, slik som et isolerende materiale med et belegg som har høy motstand eller er en halvleder, vil på den annen side hele elektrodens kapasitet ikke utlades øyeblikkelig,og noe av den lagrede energi blir absorbert av elektrodens motstand. Derfor kan en slik elektrode være større enn det som ellers kunne tillates. Spissheten eller skarpheten av de utstikkende partier av elektroden befordrer eller fremmer også ionisasjonen og øker

lekkasjestrømmen fra denne, hvilket resulterer i nedsatt elektrode-spenning og nedsatt utladningsintensitet.

Det spesielle elektrisk ledende element som anvendes ifølge oppfinnelsen, bevirker at apparatet får lav effektiv kapasitet. Sær-lig god virkning i så måte blir oppnådd ved at dette ledende element legges mellom to isolerende elementer hvorav det ene er utformet med den nevnte strømningsflate.

Det henvises nå til tegningen hvor:

Fig. 1 er et vertikalsnitt gjennom et apparat ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, fig. 2 er et grunnriss av sprøyteinnretningen på fig. 1, og fig. 3 er et grunnriss av en annen utførelsesform for det elektrisk ledende element på fig. 1. Tegningen viser et sprøyteapparat eller en sprøyteinnretning bestående av innbyrdes sammenføyede deler som et ringelement 10, en flens 12 og en skive 14 som er funksjonelt forbundet med en roterbar drivenhet. Som vist på fig. 1, omfatter ringelementet 10 to ringer 15 og 16 som er fremstilt av et elektrisk isolerende materiale, slik som f.eks. epoxy-bundet fiberglass eller lignende, som er motstandsdyktig overfor slitasjevirkning og angrep av opp-løsningsmidler og andre bestanddeler som kan finnes i de overtrekksmaterialer som skal sprøytes ut. Den indre omkrets av ringen 16 befinner seg i avstand radielt utad frå den indre omkrets av ringen 15, og den ytre omkrets av ringen 16 er ført rundt den ytre omkrets av ringen 15 og stikker frem aksielt forbi denne for å danne en trinnformet kant eller ribbe 18 som løper rundt den ytre omkrets av ringelementet 10.

Kanten 18 har som vist en ringformet flate parallelt med

og aksielt i avstand fra den oppadvendende flate av ringen 15.

En funksjon for kanten 18 er å eliminere enhver mangel på jevnhet

i fordelingen av overtrekksmateriale som leveres ved det indre parti 18a av kanten. For eksempel hjelper den til å eliminere ethvert mellomrom eller opphold i den film av overtrekksmateriale som ankommer ved foten av det indre kantparti 18a og mater over-, trekksmaterialet jevnt over toppen av kanten til den ytre skarp-kantede periferi 18b som befinner seg i eller nær den sprutdannende sone. En annen fordel med kanten 18 er at når denne har det rik-tige profil, er felCkonsentrasjonen begrenset bare til den sprutdannende sone. Denne periferiske kant kan være utformet med en

avrunding over en kvart sirkelbue slik som vist, eller kan ha form av en butt egg. Anvendelsen av en isolerende overflåte på den utadvendende kant av sprøyteinnretningen søker å øke den elektriske konsentrasjon i den sprutdannende sone og forhindrer øde-leggelse av endepartiet eller avslutningen av det elektrisk ledende element nær denne» En fordel med den kvart avrundede kant er at foruten å tilveiebringe en forøket feltkonsentrasjon i den sprutdannende sone, bevirker den også en kant på sprøyteinnretnin-gen med en form som ikke lett blir ødelagt eller skadet.

Anbrakt mellom ringene 15 og 16, befinner det seg et elektrisk ledende element 20 med høy spesifikk motstand, hvilket element bekvemt kan være laget som et halvledende plast- eller har-piksholdig belegg på ringen 15. Et slikt belegg kan innbefatte finfordelte, elektrisk ledende faste partikler, slik som findelt karbon, innesluttet i et plast- eller harpiksbindemiddel, slik som en varmeherdende plast. Som det vil forstås, kan elementet 20 således være fremstilt for å gi det nevnte element en forutbe-stemt motstand ved å regulere den mengde karbon som blir tilsatt plastbindemiddelet som inneslutter dette. Elementet 20 utgjør fortrinnsvis et element med en spesifikk motstand på flere meg-ohmper kvadrat, men den spesifikke motstand bør ikke være så stor at den forhindrer opprettholdelse av et passende ladepotensial i den sprutdannende sone. Som vist på fig. 1, er elementet 20 innlagt mellom og sammenføyet med de tilstøtende flater av ringene 15 og 16. I tilfelle elementet 20 er påført ringen 15 som et plast- eller harpiksbelegg, bør ringen 16 være limt fast til plastbele^get med et stoff slik som f.eks. ikke-ledende epoxy lim. Den største del av elementet 20 er således innlagt mellom ringene 15 og 16 med dets indre kantparti plassert radielt innad fra den indre omkretsen av ringen 16 i en udekket stilling. Den ytre kant av elementet 20 avsluttes fortrinnsvis i samme plan som fordelingsflaten for overtrekksmaterialet på ringen 15 mellom dennes ytre omkrets og den trinnformede kant 18.

Den spesifikke motstand av elementet 20 sammen med det faktum at dette element er lagt mellom de to elektrisk isolerende ringer 15 og 16, bevirker at sprøyteapparatet har en lav effektiv kapasitet. Således kan sprøyteinnretningen ha en relativt stor diameter og likevel ha tilstrekkelig ledningsevne for å hindre et for stort spenningsfall over elementet, slik at det kan opprett- holdes en effektiv og virkningsfull feltkonsentrasjon i den sprutdannende sone uten å medføre risiko for sikkerheten. Den lagvise sammenlegging av disse deler er tilbøyelig til å overvinne vind-skjevhet i de enkelte deler, hvilket kan ha forekommet ved forut-gående fremstillingsoperasjoner og avstedkommer en stiv oppbyg-ging.

Den indre kant av ringen 15 er forbundet med flensen 12

ved hjelp av et ikke-ledende lim, slik som epoxylim, idet den ytre kant av den nevnte flens er avdreiet som ved 22 for å få dens oppadvendende flate i samme plan som fordelingsflaten på ringen 15. Av grunner som vil fremgå mer tydelig i det følgende, er flensen 12 forsynt med et ringformet trau 24- hvis ytre sidevegg skråneri oppad ved 26 og ender i en ringformet brystning 28. En skrånende vegg 30 er ført fra brystningen 28 til den oppadvendende flate av flensen 12.

Flensen 12 er ved hjelp av pinner 32, som er fremstilt av et elektrisk isolerende materiale, forbundet med skiven 14. For å lette sammenstillingen av apparatet, blir elementet 20 saramen-føyet med ringen 15» og ringen 16 blir så sammenføyet med elementet 20. Flensen 12 forbindes ved hjelp av pinnene med skiven 14,og ringen 15 med elementet 20jbg ringen 16 blir så sammenføyet med flensen. På denne måte hindrer ikke ringen 16, som befinner seg stort sett i plan med pinnene 32, montasjen av flensen og skiven.

Som vist, befinner den oppadvendende flate av skiven 14

seg stort sett i flukt med fordelingsflaten for overtrekksmaterialet på ringen 15, og den ytre omkrets av skiven ligger over flensens brystning 28 i aksial avstand i forhold til denne, ved rotasjon av sprøyteinnretningen vil således overtrekksmateriale, f.eks. en maling slik som brukt ved kommersiell sprøytelakkeringsvirksom-het, som føres til trauet 24 ved hjelp,.av en dyse forbundet med

en tilførselskilde 35»under virkningen av sentrifugalkraften kly* ve opp flensens vegger 26 og 30 opp £11 fordelingsflaten for overtrekksmaterialet på.ringen 15. Id» fleite tilfelle er de an-vendte overtrekksmaterialer ikke sterkt elektrisk ledende, og hvor det anvendes slike mindre godt ledende materialer, bør tilførselen 35 og muligens et mellomliggende punkt på tilførselsledningen som kommer fra tilførselen 35, være elektrisk Jordet. I tilfelle at overtrekksmaterialene erv.iav en type som.inneholder forholdsvis,, store deler aluminium-pigment eller på grunn av en annen.bestand-del har gode elektrisk ledende egenskaper, bør imidlertid tilfør-

selen 35 og tilførselsledningen isoleres elektrisk fra jord. I dette sistnevnte tilfelle fåes en nedsettelse i sikkerheten ved drift av utstyret, men dette er fremdeles sikrere enn f.eks. vanligvis brukte elektrostatiske sprøyteapparater av skivetypen.

Den dam eller skjerm som dannes av skiven 14 som ligger over flensens brystning 28, vil begrense bevegelsen av overtrekksmateriale til veggene på flensen og forhindre at overtrekksmateriale blir kastet i aksiell retning utad fra den oppadvendende kant av flensens vegg 26. Den sentrifugalkraft som frembringes ved rotasjonen av sprøyteinnretningen, bevirker at overtrekksmaterialet beveger seg over fordelingsflaten for overtrekksmateriale på ringen 13 til dennes kant, idet overtrekksmaterialet passerer i virksomt forhold eller forbindelse over den ytre periferiske kant av det ledende element 20. En høy spenning blir påtrykket elementet 20 ved hjelp av en børsteforbindelse 37 som er koblet til en høyspenningskilde 29. Således vil overtrekksmateriale som beveger seg mot kanten av ringen 15»komme i virksom forbindelse med elementet 20 og vil bli ført over kanten 18 som er laget av et elektrisk isolerende materiale og er plassert radielt utad i forhold til elementet 20, og til kanten l8b hvorfra det blir avlevert eller utsendt som en sprut av findelte, elektrisk ladede partikler for avsetning på de jordede gjenstander som skal belegges. Fortrinnsvis blir det til-ført en høyspenning på i det minste 40 000 volt og fortrinnsvis 70 000 volt eller mer fra høyspenningskilden 29 (vanligvis fra dennes negative klemme) over en, motstand, fortrinnsvis av størrel-sesorden flere megohm per kilo volt påtrykket spenning med en ve-sentlig del av den nevnte motstand nær børsten 37»og gjennom børsten 37 til sprøyteinuretningen for å opprette den nødvendige elektriske gradient mellom sprøyteinnretningen og de gjenstander som skal overtrekkes eller belegges. Hvis utstyret blir brukt med en spenningskilde som har en utgangsspenning som reduseres betraktelig når strømmen øker, kan seriemotstanden nedsettes.

For å bevirke rotasjon av sprøyteinnretningen, er skiven 14 koblet til en drivaksel 39 ved hjelp av en enhet hvor samtlige komponenter nær sprøyteinnretningen fortrinnsvis er laget av elektrisk isolerende materialer. En slik enhet omfatter et nav 40 forbundet med skiven 14 ved hjelp av et flertall skruer 42. Navet stikker aksielt gjennom flensen 12 og har en åpning 44 med et an-slag utformet ved dets øvre ende for å motta en skrue 45 som for- i. i noer navet med en urivkobling 47 montert på den roterende driv-akael \ j vedijelp av ikke-iedende lim Som vist, blir driv-momentet fra koblingen 47 overført til navet 40 ved lijelp av en kile , i tilsvarende kilespor utformet i navet og koblingen. Koblingen 47 er opplagret i et lager 52 som er forbundet med en hylse 5'3. En plattform 56 er* festet til lageret ved hjelp av skruer 54. Plattformen tjener som understøttelse for ledningen for overtre.rksmateriele som fører til dysen J4 og høyspenningskabelen for b srsten J-7 •

Ved visse anvendelser kan det væreønskelig å drive sprøyte-innretningen med en iuftmotor (ikke vist) som er innkapslet i huset "?'. Drivakselen J>og motoren kan v- e. re innkapslet 1 hylsen 53 slik at ekshcuotl.;ften kan føres i hylsen 58 og passere gjennorn åpninger oO utformet i• lageret 5'-, derfra utad gjennom mellomrom-met :.f' mellom navet 40 og lageret 52.

Spiv-jyteapparatec er fremstilt og er blitt beskrevet i en opprettståande horisontal stilling. Imidlertid kan det være orien-ter1: l v Ilket som neist plan, og det kan v.are orientert i en omvendt stilling!:icd fordelingsf laten for overtrekksmateriale ven-dende aedadi I denne :iensi.<t er driv.-.oblingen 47 forsynt med en ringformet ansats 65 ved dens fjerneste ende i forhold til navet n0. fkaiie således sprøyteapparatet bli orientert med fordelings-flatsn på rinjen 15 vendt nedad, vil sprpyteapparatet vnre for-b.i.i;lit med driyakselen J. j ved njolp av sammenføyningen 49 mellom kob.Linj.-en '<!>7 o„ drivakseien, men i tilfelle av en svikt i en slik c■amraeafø<y>ni n, eller i akselen eller i forbindelsen mellom ak lic 1-i r. y} -Ofj motoren vil sprøy teinnretningen fremdeles være for-hindret fra a falle av fra dr LvaKS-axen ved hjelp av ansatsen 65

p icobliviven 47 som ligger an mot lageret 52..

,it eiektrisk ledende element 20', som utgjør en modifisert fonn av elementet 0, er vist på fig. Z og kan erstatte det nevnte niainart f 0. iilc-uente ..0* er innrettet til å anbringes på ringen r; >^omfatt :r to konssntriske ringer 67 og 69 a.v et halvledende ueiej;: påført r:la.;e:i 15. bingene 67 az - 6y er plassert på ringen 15 nm* dfrnr33 indrt og ytre kanter, hvorved ringen 67 kan danne kontakt med ...frsten Z' 7 ,og ringen 6>vi ,. vere anbrakt nar det indre parti l3t r-\k.;-nte:i. Ringene 67 og 6f er elektrisk sammenkoblet vei 'geip av elektrisk ledende elementer, som bekvemt kan ha form av trå lar 70 mad Liton diameter lagt i~por i ringen 15 og elektrisk

forbundet med ringene 67 og 69.

Skjønt det viste sprøyteapparat har en flat, ringformet utforming, vil det selvsagt forstås at den nevnte sprøyteinnretning kan være utformet eller pre filert på en slik måte at det fremkommer ikke-ringformede konstruksjoner, hovedsakelig formet som f.eks.

en avkortet kjegle eller stort sett rørformede.

Selv om den spesielle utførelsesform for oppfinnelsen som er beskrevet, er en roterende type sprøyteinnretning, kan også prinsippene og idéene for oppfinnelsen anvendes ved en ikke-roterende sprøyteapparattype, slik som beskrevet i US patent nr. 2 7^8 0l8 og kan brukes med sprøyteapparater som anvender både væskeformige materialer og materialer inneholdende faste partikler.

Claims (9)

1. Apparat for oppladning av belegnings- eller overtrekksmateriale, omfattende en sprutdannende anordning av elektriske isolerende materiale og med en strø mningsflate som ender i et utløpsparti og er innrettet til å motta overtrekksmateriale fra en tilførselskilde og til å føre dette til utløpspar'iet, i hvilken strø mningsflate det er anbrakt eller innlagt et elektrisk ledende element som er forbundet med en hø yspenningskilde for oppladning av overtrekksmaterialet, karakterisert ved at det elektrisk ledende element (20) danner en virksom smal strimmel eller kant som er plassert i liten avstand fra og langs utløpspartiet (l8b)

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at en hoveddel av det elektrisk ledende element (20) innenfor den nevnte strimmel eller kant er anbrakt mellom et første (15) og et annet (16) isolerende element, hvorav det ene (15) er utformet med den nevnte strømningsflate.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det elektrisk ledende element (20) er forbundet med en overflate på et (16) av de nevnte isolerende elementer og det annet (15) av disse isolerende elementer strekker seg over i det minste den nevnte hoveddel av det elektrisk ledende element og er forbundet med dette.

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at både det nevnte første (15) og det annet (16) isolerende element er i hovedsaken ringformet, o& oet elektrisk ledende element (20) består sv et tynt, ringformet belegg av haivledende materiale.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at det elektrisk ledende element (20) består av to i hovedsaken kon-sentriske, haivledende ringer (67, 69) som er plassert nær henholdsvis indre og ytre omkrets av de isolerende elementer og er elektrisk sammenkoblet ved hjelp av en eller flere elektrisk ledende deler (70), idet den ytre haivledende ring (69) utgjør den virksomme smale strimmel' eller kant.

6. Apparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at både det elektrisk ledende element (20) med sin smaie strimmel eller kant og den nevnte strømningsflate ender ved et fremspring (18) nær det nevnte utløpsparti (l8b).

7. Apparat ifølge et av kravene 4-6, karakterisert ved at den indre kant av det annet isolerende element (16) ender utenfor den indre kant av det første isélerende element (15) og danner utlø pspartiet (l8b) utenfor den ytre kant av det første element, mens den indre kant av det elektrisk ledende element (20) ender mellom de indre kanter av henholdsvis det første og det annet element og er innrettet til å forbindes med en høyspen-ningskilde (29), og at den virksomme smale strimmel eller kant av det elektrisk ledende element (20) ender nar den nevnte strøm-ningsf lates plan på det første element (15) og nær utløpspartiet (l8b) samt at de nevnte isolerende elementer er koblet til en roterende drivmekanisme (39) innrettet til å sette elementene i rotasjon.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at fremspringet (18) er utformet på periferien av det annet isolerende element (16) og stikker aksielt ut fra planet for den virksomme strimmel eller kant av det elektrisk ledende element (20) og det første isolerende element (15)'

9. Apparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at oppladningsanordningen har en avrundet overflate som forbinder utlø pspartiet (l8b) med den flate på oppladningsanordningen som ligger på motsatt side i forhold til strøm-ningsf laten, hvilken avrundede overflate i sin helhet ligger innenfor utløpspartiet.