Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid

Abstract

 Es wird eine einfache, handliche und betriebssichere Vorrichtung vorgeschlagen, mit der ein Fluid, z.B. flüssige Farbe, auf einen zu bearbeitenden Gegenstand aufgesprüht werden kann, wobei die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert wird, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15000 bis 60000 UpM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid, z.B. flüssiger Farbe, durch Anlegen einer Hochspannung an eine Sprühglocke und Zuführen des Fluids zu der umlaufend angetriebenen Sprühglocke.

[0002] Verfahren und Vorrichtungen zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit Farbe sind in großer Zahl bekannt. So gibt es Sprühpistolen in den verschiedensten Ausführungen, bei denen das Farbgut mittels Druckluft oder Airless versprüht wird. An der Versprühungsstelle liegt eine nadelförmige Hochspannungselektrode, über die infolge der hohen Feldlinienkonzentration eine elektrische Aufladung des Spritznebels erfolgt.

[0003] Weiter sind Sprühsysteme bekannt, bei denen das Farbgut als dünner Film von einer messerartig ausgebildeten Kante elektrostatisch abgezogen wird. Dabei erfolgt die Zuführung des Farbgutes zur Sprühkante durch Schwerkraft oder Fliehkräfte.

[0004] Schließlich ist es bekannt, daß durch hohe Zentrifugalkräfte, mit oder ohne elektrischem Feld, eine Zerstäubung erzielbar ist, die im wesentlichen die Vorteile der vorher genannten Verfahren beinhaltet. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß infolge der Sprühglockenkonstruktion, selbst bei zentraler Lackzuführung, das Farbgut vor dem Zerstäuben Unstetigkeitsstellen passieren muß (unstetige Querschnittsveränderung, Coriolisbeschleunigungssprung) die Veränderungen im Farbgut (z.B. durch Einschlagen von Luft) nach sich ziehen. Weiter benötigen diese Systeme eine zentrale Zerstäubernabe, um das Farbgut der Sprühkante zuzuführen. Diese Zerstäubernabe unterliegt unkontrollierbarer Verschmutzung.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit der ein Fluid, z.B. flüssige Farbe, auf einen zu bearbeitenden Gegenstand aufgesprüht werden kann, wobei im Unterschied zu den bisher bekannten Einrichtungen auch schwierige Uberzugs-Materialien, wie beispielsweise "Metallic-Lacke", verarbeitet werden können und eine gleichmäßige Feinverteilung der Farbe gewährleistet ist, ohne daß befürchtet werden muß, daß Lufteinschlüsse vorhanden sind. Der Wirkungsgrad soll wesentlich erhöht werden.

[0006] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache, handliche und betriebssichere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

[0007] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert wird, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15ooo bis 6₀.₀₀₀ UPM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.

[0008] Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß in der Zuführungsleitung für das Fluid im Bereich des Leitungsendes ein Diffusor vorgesehen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen erläutert.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird also so gearbeitet, daß der, der mit einer Drehzahl von vorzugsweise 15.ooo bis 6₀.₀₀₀ UPM rotierenden Glocke zentral zugeführte Fluidstrom durch den sich im freien Halbraum ausbildenden Toruswirbel ohne Ablösung der bewegten Glockeninnenfläche zugeführt wird und dort in an sich bekannter Weise über Reibschluß bzw. Formschluß der Sprühkante zugeführt wird. Hierbei wird der Fluidstrom mittels eines Diffusors und eines Gleichrichtersiebes nahezu auf die Geschwindigkeit Null abgebremst. Die Lage der Drallachse unterliegt dabei in weiten Betriebsbereichen keinen Einschränkungen.

[0010] Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer auf einer Hohlachse sitzenden Glocke, die durch einen Außenläuferantrieb angetrieben wird. Die Hohlachse selbst dient dabei als Lackkanal, der sich an der Ubergangsstelle zur Glockeninnenseite diffusorartig erweitert, bevor das Fluid dann an dessen Ende ein Gleichrichtersieb passiert. Radial und rotationssymmetrisch wird dann durch die aufgeprägten Kräfte des Toruswirbels das Fluid der bewegten, zum formschlüssigen Transport gerillten Glockeninnenfläche übergeben. Nach rückwärts versetzt sind Düsenbohrungen auf einem oder mehreren Teilkreisen angebracht, von denen einer vorzugsweise größer ist als der Durchmesser der Zerstäubungskante. Der Teilkreisdurchmesser und die Bohrungsgeometrie werden in Relation zum Luftdurchsatz so gewählt, daß einmal der Lufthaushalt um die rotierende Glocke sichergestellt wird und zum zweiten der abgesprühte Lacknebelkegel durch den kreisringförmigen Luftschleier einen definierten Axialschub erhält.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform mit elektrischem Antrieb und in

Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform mit pneumatischem Antrieb.

[0012] Die Ausführungsform der Fig. 1 weist die Hohlwelle 1 auf, welche die Lagerungen 1o und 1₀' der Glocke 2 mit dem Rotor 5, dem Stator 11 sowie die dynamische Dichtung 2o und die Stoffbuchse 16 trägt. Die elektrische Zuleitung 8 für den Stator wird in einer Nut 17 auf der Hohlwelle durch das Lager 1₀' geführt. Die Hohlwelle endet in einem Diffusor 12, der durch ein Gleichrichtsieb 14 abgeschlossen ist. Der Einlauf des Diffusors ist als Ventilsitz 3 ausgebildet, an dem der Fluidstrom mit Hilfe der Ventilnadel 4 abgesperrt werden kann. Die Glockeninnenkontur trägt zur Übertragung der Corioliskraft eine Radialverzahnung 15. Die Düsenbohrungen 9 des Düsenkranzes 6 erzeugen einen kreisringförmigen Luftschleier, der den an der Kante 13 versprühten Lacknebel einen Axialschub aufprägt. Die Einführung des zu versprühenden Lackes erfolgt über die Leitung 7.

[0013] Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des elektrischen Antriebes ein pneumatischer Antrieb mit Turbinenrotor 18 und Düsenring 19 vorgesehen. Ansonsten stimmt diese Ausführungsform in ihrer Wirkungsweise mit der gemäß Fig. 1 überein.

Ansprüche

1. Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid, z.B. flüssiger Farbe, durch Anlegen einer Hochspannung an eine Sprühglocke und Zuführen des Fluids zu der umlaufend angetriebenen Sprühglocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15000 bis 6₀₀₀₀ UPM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung auf den Toruswirbel und den Fluidfilm formschlüssig erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch _Qekennzeichnet, daß nach Abschleudern der Fluidteilchen vom Sprühglockenrand (13) den Fluidteilchen durch mindestens eine Gasbeaufschlagung ein Axialschub erteilt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Toruswirbel der Sprühglocke rückgeführte Sprühnebel erst auf einen geschlossenen Fluidfilm auftrifft, von diesem aufgenommen wird und dann mit diesem beschleunigt wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführleitung (7) für das Fluid im Bereich des Leitungsendes ein Diffusor (12) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg des Fluids in Strömungsrichtung gesehen auf den Diffusor (12) ein Gleichrichtsieb (14) folgt.

7. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Sprühglocke (2) mit einer Radialverzahnung (15) versehen ist.

8. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens einen im rückwärtigen Bereich der Sprühglocke (2) angeordneten Düsenkranz (6) zur Erzeugung eines kreisringförmigen Luftschleiers.

9. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor- und Lagerraum durch eine dynamische Dichtung vom Fluidhalbraum getrennt ist.

1₀. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (5, 11) an Hochspannung liegt und über einen vollisolierten Trenntransformator betrieben wird.

11. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Motors durch Verändern der Synchronfrequenz verändert wird.

Zeichnung