Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver

Abstract

 Ein Zufuhrkanal (2) ist stromaufwärts einer das Pulver versprühenden Abgabeöffnung (4) durch ein Rohrstück (8) mit einem ihn koaxial umgebenden Injektor (12) zum koaxialen Einbringen von Beschleunigungsgas versehen. Stromabwärts davon befindet sich im Zufuhrkanal (2) ein länglicher Leitkörper (26) Dadurch wird die voll ausgefüllte Querschnittsform des Zufuhrkanals (2) auf eine im Querschnitt ringartige Querschnittsform mit kleinerer Strömungsdurchtritts-Querschnittsfläche verändert. Dies hat eine weitere Beschleunigung der Pulverströmung zur Folge. Der Leitkörper (26) und der ihn mit Abstand umgebende Wandbereich des Zufuhrkanals (2) bestehen aus einem Isoliermaterial, an welchem vorbeibewegte Pulverteilchen durch Reibung elektrisch aufgeladen werden. Durch die Geschwindigkeitserhöhung und Querschnittsverengung ergibt sich auf kürzerer Strecke eine stärkere elektrische Aufladung der Pulverteilchen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver, mit einem Zufuhrkanal für das durch einen Trägergasstrom pneumatisch geförderte Pulver, mit einer Abgabeöffnung am Ende des Zufuhrkanals, mit einer den Zufuhrkanal bildenden Kanalwand, welche auf einem Längsabschnitt durch ein Rohrstück und stromabwärts davon aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Isoliermaterialmantel besteht, der sich bis oder bis nahe zur Abgabeöffnung erstreckt, und mit einem koaxial zum Zufuhrkanal angeordneten Injektor zum Einbringen eines den Trägergas-Pulverstrom koaxial umgebenden und ihn durch Saugwirkung beschleunigenden Beschleunigungsgases unter einem Winkel zwischen 15° und 90⁰ zur Zufuhrkanalachse über einen Injektorauslaß am stromabwärtigen Ende des Rohrstücks.

[0002] Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 4 090 666 bekannt. Bei ihr bildet das Rohrstück eine doppelte Ringspaltdüse, durch deren inneren Kanal der Trägergas-Pulverstrom und über deren äußeren Ringspalt der Beschleunigungsgasstrom zugeführt wird. Eine _Pulversprühvorrichtung mit elektrokinetischer Aufladung des Pulver zeigt auch die DE-PS 23 47 491. Ferner zeigt die DE-OS 18 14 809 eine Sprühvorrichtung, bei welcher in den Pulverstrom Zusatzluft beigegeben und anschließend der Pulver-Zusatzluftstrom durch Leitschaufeln in eine Wirbelströmung umgewandelt wird.

[0003] Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einer kürzeren Strecke des Zufuhrkanals eine stärkere elektrische Aufladung der Pulverteilchen zu erzielen.

[0004] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Pulverdurchlaßquerschnitt des Zufuhrkanals durch einen in seinem Zentrum zwischen Injektor und Abgabeöffnung axial angeordneten länglichen Leitkörper von einer ausgefüllten Querschnittsform auf eine im Querschnitt ringartige Querschnittsform mit kleinerer Strömungsdurchtritts-Querschnittsfläche übergeht, daß auch der Leitkörper aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Material besteht, und daß sich der Leitkörper von nahe des Injektors mindestens soweit bis nahe zur Abgabeöffnung erstreckt, daß das Pulver durch Reibung am Leitkörper elektrisch stärker aufgeladen wird und das Pulver vom stromabwärtigen Ende des Leitkörpers bis zur Abgabeöffnung im wesentlichen keine elektrische Ladung verliert.

[0005] Durch die Erfindung wird folgende Wirkung erzielt:

Der Gasstrom des Injektors saugt den Trägergas-Pulverstrom in Richtung zur Abgabeöffnung an und beschleunigt ihn in dieser Richtung auf eine höhere Geschwindigkeit. Durch den Leitkörper ist der Durchlaßquerschnitt des Zufuhrkanals verengt, so daß eine weitere Beschleunigung des Gas-Pulverstromes stattfindet. Die höhere Geschwindigkeit hat eine stärkere elektrische Aufladung der Pulverteilchen durch Reibung an der Kanalwand und an der Außenfläche des Leitkörpers zur Folge. Gleichzeitig erfolgt durch die Querschnittsverengung infolge des Leitkörpers eine stärkere Konzentration der Pulverteilchen, wodurch die Pulverteilchen mit größerer Kraft an der Pulverkanalwand und der Oberfläche des Leitkörpers entlanggleiten und sich elektrisch durch Reibung stärker aufladen. Ferner findet die elektrische Reibungsaufladung nicht nur an der Innenfläche der Zufuhrkanalwand, sondern auch an der nicht viel kleineren Oberfläche des Leitkörpers statt, so daß sich nahezu eine Verdoppelung der Reibungsfläche und damit auch eine wesentliche Steigerung der elektrischen Reibungsaufladung ergibt. Durch die Förderwirkung des Beschleunigungsgases und der Stauwirkung des Leitkörpers wird weniger Trägergas für die Förderung des Pulvers und damit auch weniger Energie benötigt. Ferner wirkt sich die geringere Menge an Trägergas günstig aus, sowohl auf die genannte elektrische Reibungsaufladung als auch auf die aus der Abgabeöffnung der Vorrichtung austretende Pulverwolke oder den austretenden Pulversprühstrahl und auf die Qualität der mit dem Pulver beschichteten Fläche, weil durch weniger Gas auch weniger Pulverteilchen vom Gegenstand abprallen.

[0006] Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0007] Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung als Beispiel beschrieben. Darin zeigen

[0008] Figur 1 einen axialen Längsschnitt einer Sprühvorrichtung nach der Erfindung.

[0009] Die in der Zeichnung dargestellte Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver enthält einen Zufuhrkanal 2 für das durch einen Trägergasstrom pneumatisch geförderte Pulver, eine Abgabeöffnung 4 am Ende des Zufuhrkanals 2, eine den Zufuhrkanal 2 bildende Kanalwand 6, welche auf einem Längsabschnitt durch ein Rohrstück 8 und stromabwärts davon aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Isoliermaterialmantel 10 besteht, der sich bis zur Abgabeöffnung 4 erstreckt. Koaxial zum Zufuhrkanal 2 ist ein Injektor 12 zum Einbringen eines den Trägergas-Pulverstrom koaxial umgebenden und ihn durch Saugwirkung beschleunigenden Beschleunigungsgases angeordnet. Der Injektorauslaß 14 ist eine Ringspaltdüse, welche am stromabwärtigen Ende des Rohrstückes 8 zwischen diesem Rohrstück 8 und dem Isoliermaterialmantel 10 gebildet ist. Das Rohrstück 8 trennt den Zufuhrkanal 2 von einer ihn umgebenden Ringkammer 16. Der Außenumfang am stromabwärtigen Ende 18 des Rohres 8 ist kegelstumpfförmig in Strömungsrichtung so verjüngt, daß der Rand dieses stromabwärtigen Rohrendes in Form einer ringförmigen Schneide 20 spitz ausläuft. Dem kegelstumpfförmiq verjüngten Endabschnitt 18 des Rohres 8 liegt mit kleinem Abstand ein kegelstumpfförmig trichterartiger Anfangsabschnitt 22 des Isoliermaterialmantels 10 gegenüber. Die beiden Teile 18 und 22 bilden zwischen sich den Ringspalt des als Ringspaltdüse ausgebildeten Injektorauslasses 14, welcher sich, in dem in der Zeichnung gezeigten Längschnitt, unter einem Winkel zwischen 15° und 90°, vorzugsweise unter einem Winkel von weniger als 45° zur Längsachse des Zufuhrkanals 2 erstreckt. Das Rohrstück 8 ist über eine elektrische Leitung 24 an ein elektrisches Potential angeschlossen, vorzugsweise an Erdpotential.

[0010] Im Zentrum des Zufuhrkanals 2 ist ein länglicher Leitkörper 26 axial angeordnet, der sich im wesentlichen über die Länge des Isoliermaterialmantels 10 von einer Stelle nahe beim stromabwärtigen Endabschnitt 18 des Rohrstückes 8 bis zur Abgabeöffnung 4 erstreckt und ebenso wie der Isoliermaterialmantel 10 aus einem elektrisch isolierendem Material besteht, welches an ihm entlangreibende Pulverteilchen durch Reibung elektrisch auflädt. Der stromaufwärtige Anfangsabschnitt 30 des Leitkörpers 26 ist stromaufwärts kegelförmig verjüngt. Die Kegelspitze 32 liegt zwischen der ringartigen Schneide 20 des Rohrstückes 8 und dem Winkel-Scheitelpunkt 34 des Ringschlitzes 14 des Injektorauslasses.

[0011] Das stromabwärtige Ende 38 des Leitkörpers 26 ist über die Abgabeöffnung 4 axial hinaus verlängert und an ihrem Ende mit einer radialen Ringschlitzdüse 40 zur Erzeugung eines im wesentlichen strahlenförmig radial ausströmenden Gasvorhanges 42 versehen. Der Gasvorhang 42 wirkt als "pneumatischer Prallkörper", auf welchen das Gas-Pulvergemisch des Zufuhrkanals 2 auftrifft und zu einer Pulverwolke umgeformt wird, welche anschließend in Strömungsrichtung des Zufuhrkanals 2 auf einen zu beschichtenden Gegenstand weiterströmt. Die Zuführung des Gases für den Gasvorhang 42 erfolgt über einen zum Zufuhrkanal 2

[0012] in Gehäuseteilen 44 und 46 parallel verlaufenden Kanal 48, einen anschließend zwischen dem Gehäuseteil 46 und dem Isoliermaterialmantel 10 gebildeten Ringkanal 48, über Bohrungen 50 in Stegen 52, welche den Leitkörper 26 im Zufuhrkanal 2 halten, zu einer Axialbohrung 54 des Leitkörpers 26 und von dieser zur Ringschlitzdüse 40. Anstelle einer Ringschlitzdüse 40 zur Erzeugung eines Gasvorhanges 42 könnte auch ein an sich bekannter mechanischer Prallkörper vorgesehen sein.

[0013] Die Zufuhr des Beschleunigungsgases in die Ringkammer 16 erfolgt über einen weiteren Kanal 56 des Gehäuseteils 44. Durch diesen Gaskanal 56 ist auch die elektrische Leitung 24 für das Rohrstück 8 hindurchgeführt, welch letzteres aus einem elektrisch leitenden oder mindestens halbleitenden Material besteht.

[0014] Ob die Pulverteilchen positiv oder negativ durch Abzug von Anionen oder Kationen aufgeladen werden, hängt von der Art des Pulvermaterials und des darauf abgestimmten Materials des Isoliermaterialmantels 10 sowie des aus Isoliermaterial bestehenden Leitkörpers 26 ab. Die Ladungskonzentration an der inneren Mantelfläche steigt mit der entgegengesetzten elektrischen Aufladung der Pulverteilchen an und erreicht nach kurzer Zeit eine gewisse Sättigung, was eine weitere elektrische Aufladung der Pulverteilchen beeinträchtigt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wandert die elektrische Aufladung des Isoliermaterialmantels 10 entgegen der Strömungsrichtung des Pulver-Gasstromes im Zufuhrkanal 2 stromaufwärts zur Schneide 20 und wird vom elektrisch leitenden Rohrstück 8 über dessen elektrische Leitung 24 abgeleitet, Dadurch wird die genannte Sättigung von Kationen oder Anionen zwischen dem Isoliermaterialmantel 10 und dem Leitkörper 26 vermieden, so daß fortlaufend eine maximal mögliche Reibungsaufladung der nachfolgenden Pulverteilchen stattfindet. Der Isoliermaterialmantel 10 kann aus mehreren Teilen bestehen.

[0015] Vorzugsweise ist auch der Leitkörper 26 über die elektrische Leitung 24 oder eine getrennte Leitung an ein entsprechendes elektrisches Potential, vorzugsweise an Erdpotential, angeschlossen. Gemäß der Zeichnung kann dieser Anschluß indirekt dadurch erfolgen, daß der Leitkörper 26 über Stifte 62, welche ihn im Zufuhrkanal 2 halten, mit dem Isoliermaterialmantel 10 verbunden ist.

Ansprüche

1. Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver, mit einem Zufuhrkanal (2) für das durch einen Trägergasstrom pneumatisch geförderte Pulver, mit einer Abgabeöffnung (4) am Ende des Zufuhrkanals, mit einer den Zufuhrkanal (2) bildenden Kanalwand (44,46,6,8,10), welche auf einem Längsabschnitt durch ein Rohrstück (8) und stromabwärts davon aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Isoliermaterialmantel (10) besteht, der sich bis oder bis nahe zur Abgabeöffnung (4) erstreckt, und mit einem koaxial im Zufuhrkanal (2) angeordneten Injektor (12) zum Einbringen eines den Trägergas-Pulverstrom koaxial umgebenden und ihn durch Saugwirkung beschleunigenden Beschleunigungsgases unter einem Winkel zwischen 15⁰ und 90⁰ zur Zufuhrkanalachse über einen Injektorauslaß (14) am stromabwärtigen Ende (18,20) des Rohrstückes (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverdurchlaßquerschnitt des Zufuhrkanals (2) durch einen in seinem Zentrum zwischen Injektor (12) und Abgabeöffnung (4) axial angeordneten länglichen Leitkörper (26) von einer ausgefüllten Querschnittsform auf eine im Querschnitt ringartige Quenschnittsform mit kleinerer Strömungsdurchtritts-Querschnittsfläche übergeht, daß auch der Leitkörper (26) aus einem das Pulver durch Reibung elektrisch aufladenden Material besteht, und daß sich der Leitkörper (26) von nahe des Injektors (12) mindestens soweit bis nahe zur Abgabeöffnung (4) erstreckt, daß das Pulver durch Reibung am Leitkörper elektrisch aufgeladen wird und das Pulver vom stromabwärtigen Ende des Leitkörpers bis zur Abgabeöffnung (4) im wesentlichen keine elektrische Ladung verliert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärtige Anfangsabschnitt (30) des Leitkörpers (26) stromaufwärts kegelförmig verjüngt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 o der 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (26) mindestens bis zur Abgabeöffnung (4) sich erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (26) an seinem stromabwärtigen Ende ein Ablenkelement (38,40) zum Versprühen des Pulvers der Pulver-Gasströmung aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (12) eine den Zufuhrkanal (2) umgebende Ringkammer (16) aufweist, von welcher der Injektorauslaß (14) zum Zufuhrkanal (2) führt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Injektorauslaß eine Ringspaltdüse (14) ist, deren Ringspalt zwischen dem stromabwärtigen Endabschnitt (18) des Rohrstückes (8) und einem mit Abstand gegenüberliegenden Teil der Wand des Zufuhrkanals (2) gebildet ist, vorzugsweise einem trichterartigen Anfangsabschnitt (22) des Isoliermaterialmantels (10).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (8) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material besteht und an eine elektrische Leitung (24) zum Anschluß an ein bestimmtes elektrisches Potential angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Endabschnitt (18) des Rohrstückes (8) in Form einer ringartigen Schneide (20) ausläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärtige Anfang (32) des Leitkörpers (26) axial zwischen dem stromabwärtigen Ende (18,20) des Rohrstückes (8) und dem Kegelscheitelpunkt (34) des Injektorauslasses (14) liegt.

10. Sprühvorrichtung zum Beschichten von Gegenständen mit Pulver, mit einem zu einer Abgabeöffnung (4) führenden Zufuhrkanal (2) für das durch einen Trägergasstrom pneumatisch geförderte Pulver, in welchem sich axial ein länglicher Leitkörper befindet, durch welchen der Zufuhrkanal (2) längs dieses Leitkörpers einen ringförmigen Querschnitt hat und die Pulverteilchen sowohl an diesem Leitkörper als auch an der Kanalwand sich durch Reibung elektrisch aufladen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein _Unmittel stormaufwärts des Leitkörpers gelegener, das Pulver fördender Abschnitt (8) des Zufuhrkanals (2) axial gegen den stromaufwärtigen Anfang (32) des Leitkörpers (26) gerichtet ist und eine ausgefüllte Querschnittsform hat, daß der im Querschnitt ringförmige Abschnitt einen kleineren Strömungsdurchtrittsquerschnitt als der eine ausgefüllte Querschnittsform aufweisende Abschnitt hat, und daß in den Zufuhrkanal (2) ein Injektorauslaß (14) zum Einbringen eines den Pulverstrom axial umgebenden und ihn in Richtung zum Leitkörper (26) beschleunigenden Beschleunigungsgases mündet.

Zeichnung