Verfahren zur Beschichtung eines Körpers, Beschichtungsanordnung sowie Verwendung des Verfahrens bzw. der Anordnung

Abstract

 Um die Effizienz eines Beschichtungsverfahrens, bei welchem ein Beschichtungsmedium, wie Pulver, aus einer Druckleitung (7) gegen ein zu beschichtendes Werkstück gerichtet wird, allenfalls unterstützt durch ein angelegtes elektrostatisches Feld (E), dann nicht am Werkstück haften gebliebenes Beschichtungsmedium über einen Absaugkanal (19) wieder abgesaugt wird, wird die Strömung des austretenden Mediums gegen das zu beschichtende Werkstück (3) hin gekrümmt, wie durch Vorsehen eines Tragfiächenprofils (13) zwischen Mediumaustritt- (9) und Absaugkanal (29). Damit wird gezielt ein Strömungsgeschwindigkeitsgefälle zwischen zu beschichtendem Werkstück (3) und Profil (13) realisiert, mit resultierendem Druckgefälle vom Profil (13) gegen das Werkstück (3).

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Körpers, mittels eines unter Druck ausströmenden Mediums sowie eine Beschichtungsanordnung mit einer Zuführleitung für ein unter Druck stehendes Beschichtungsmedium, an mindestens einer Austrittsöffnung zur Erzeugung des Sprühstrahles ausmündend und eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Beschichtungsanordnung für die Innenbeschichtung von Hohlkörpern, wie von Dosenkörpern, vorzugsweise im Durchlauf-Seriebetrieb, wie der Schweissnaht derartiger Körper, wie mittels Pulver.

[0002] Es sind Beschichtungsverfahren, wie Pulverbeschichtungsverfahren, bekannt, bei denen das Beschichtungsmedium, ein durch Druckluft mitgetragenes Pulver, aus einer Austrittsöffnung versprüht wird, gegen die zu beschichtende Körperpartie hin gerichtet. Wie gross der Anteil des versprühten Beschichtungsmediums ist, der schlussendlich auf die zu beschichtende Körperpartie aufgetragen wird, hängt unter anderem von der Richtung und der Grösse der auf das Beschichtungsmedium wirkenden Kräfte nach Verlassen der Austrittsöffnung ab.

[0003] Je grösser das Energiegefälle für das Beschichtungsmedium zwischen Austrittsöffnung und zu beschichtender Körperpartie ist, desto grösser ist der Anteil des Beschichtungsmediums, der auf den zu beschichtenden Körper auftrifft. Bekannt ist zu diesem Zwecke die Erzeugung eines elektrostatischen, hohen Feldes zwischen dem Austrittsöffnungsbereich und dem zu beschichtenden Körper, wodurch vorab oder bei Austritt geladene Beschichtungsmediumspartikel oder Tröpfchen, gegen die zu beschichtenden Körper elektrisch getrieben werden.

[0004] Die vorliegende Erfindung bezweckt das Kräftefeld zwischen Austrittsöffnungsbereich und zu beschichtendem Körper zu vergrössern.

[0005] Zu diesem Zweck wird beim eingangs genannten Verfahren der Mediumsstrom im Beschichtungsbereich gegen den Körper hin gekrümmt, vorzugsweise stetig.

[0006] Es wird damit ausgenützt, dass bei der Umlenkung eines strömenden Mediums, bedingt durch den Strömungs-Geschwindigkeitsgradienten - kleinere Geschwindigkeit entlang des Innenbogens, grössere Geschwindigkeit entlang des Aussenbogens - aufgrund der Kontinuitätsbedingung, ein Druckgradient, gerichtet vom Innenbogen nach dem Aussenbogen, und damit ein Kräftefeld, ebenso gerichtet, entsteht. Obwohl die Krümmung des ausströmenden Mediums ohne weiteres durch geeignete, eigens dafür vorgesehene Innenradius-bzw. Aussenradius-bestimmende Vorkehrungen festgelegt werden kann, wird einfacherweise weiter vorgeschlagen, dass man den Strom zwischen dem den Krümmungsaussenradius festlegenden Körper und einem den Krümmungsinnenradius festlegenden Teil durchtreibt. Dabei muss sichergestellt sein, dass der Krümmungsradius des den Innenradius festlegenden Teiles kleiner ist als der Krümmungsradius des in diesem Bereich zu beschichtenden Körpers, was beispielsweise bei einem in dieser Richtung, d.h. in entsprechendem Schnitt, gerade ausgelegten Körper ohne weiteres der Fall ist, ist doch die Gerade als Grenzwert zunehmender Krümmungsradius zu betrachten. Um eine beherrschte Strömung im Beschichtungsbereich zu erlangen, durch die genannte Krümmung, wird weiter vorgeschlagen, dass man den Strom durch krümmungsendseitiges Anlegen von Unterdruck miterzeugt.

[0007] Dieses Verfahren, allenfalls in Kombination mit den obgenannten speziellen Ausführungsvarianten wird erfindungsgemäss dadurch mit dem bekannten elektrostatischen Verfahren zur Erzeugung eines zusätzlichen Kräftefeldes kombiniert, dass man im Bereich des zu beschichtenden Körpers ein elektrostatisches Feld anlegt.

[0008] Zur Erfüllung der oben definierten Aufgabe der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine Beschichtungsanordnung obgenannter Art dadurch aus, dass im Bereich der Austrittsöffnung eine konvexe Ausformung vorgesehen ist.

[0009] Um dabei zu verhindern, dass Turbulenzen und sich für eine Mediumsablagerung anbietende Kehlen entstehen, wird weiter vorgeschlagen, dass die Ausformung stetig ist, vorzugsweise inform eines Tragflügeloberprofils, mit gegen den Bereich der Austrittsöffnung gelegener dickster Stelle.

[0010] Im weiteren wird das Entstehen von Turbulenzen beim Austritt des Beschichtungsmediums unter Druck dadurch weitgehend verhindert, dass die Achse der Austrittsöffnung mindestens nahezu parallel zur Tangente der Ausformung im Austrittsöffnungsbereich ist.

[0011] Um dabei die Möglichkeit zu schaffen, optimale Verhältnisse einstellen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Austrittsöffnung eine Verstellanordnung umfasst, zur Richtungseinstellung der Hauptström-Strahlrichtung mit Bezug auf die Tangente der Ausformung im Austrittsöffnungsbereich.

[0012] Zur erfindungsgemässen Kombination des bekannten Vorsehens eines elektrischen Kräftefeldes, zum zu beschichtenden Körperbereich hin, mit den oben genannten Vorkehrungen wird weiter vorgeschlagen, dass eine Elektrodenanordnung im Ausformungsbereich vorgesehen ist, zur Erzeugung eines elektrostatischen Potentials.

[0013] Es wird an dieser Elektrodenanordnung lediglich das eine elektrostatische Potential festgelegt. Körperseitig wird ein zweites Potential durch letzteren selbst, oder eine weitere Elektrodenanordnung festgelegt, nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, das mit dem ersten Potential die felderzeugende Potentialdifferenz erzeugt. Zur Steuerung des Mediumsstromes im Beschichtungsbereich sowie zum Absaugen nicht auf dem Körper liegengebliebener Anteile des Beschichtungsmediums eines Pulver- oder eines flüssigen Mediums, wird auf einer der Austrittsöffnung abgelegenen Ausformungspartie eine Absaugleitungsanordnung vorgesehen.

[0014] Dabei führt die Ausformung auf der der Austrittsöffnung abgelegenen Seite, vorzugsweise stetig, in einen Absaugkanal, womit auch hier Turbulenzen im Beschichtungsmedium weitgehend vermieden werden, die abgelagertes Medium am Körper wieder lösen könnten.

[0015] Um zu erreichen, dass, und dies insbesondere bei der Beschichtung von Körpern, die mit Bezug auf die Beschichtungsanordnung durchbewegt werden, auch unmittelbar nach dem Beschichtungsbereich vom Körper rückfallende Beschichtungsmediumspartien abgesaugt werden, wird vorgeschlagen, dass der Absaugkanal mit nach aussen geführten Absaugbohrungen kommuniziert.

[0016] Berücksichtigt man, dass eine Druckleitung für das Beschichtungsmedium vorzusehen ist und allenfalls eine Absaugleitung, so ergibt sich eine konstruktiv einfache Möglichkeit, eine vorgesehene Elektrodenanordnung elektrisch zu kontaktieren, dadurch, dass eine elektrische Verbindung für die Elektrodenanordnung in oder an einer Ueber- und/oder einer Unterdruckleitung für das Medium integriert ist.

[0017] Im weiteren wird die Anordnung konstruktiv dadurch wesentlich vereinfacht, dass mindestens eine mit der Mediumsleitungzur Austrittsöffnung oder mit einem Absaugkanal auf der der Austrittsöffnung abgelegenen Ausformungsseite kommunizierende Bohrung vorgesehen ist, die im Bereiche der Ausformung ausmündet, und dass darin eine drahtförmige, vorzugsweise koaxial gelagerte Elektrode mindestens und vorzugsweise bis nahezu an die Ausmündung geführt ist, wobei die Bohrung zur Mediumsleitung bzw. zum Absaugkanal hin mediumsdicht verschlossen ist.

[0018] Die Einsatzflexibilität einer derartigen Beschichtungsanordnung wird dadurch wesentlich erhöht, dass sie als einseitig gespiesener - Mediumsspeisung und allenfalls elektrische Speisung - Auslegerarm ausgebildet ist.

[0019] Das vorgeschlagene Verfahren sowie die vorgeschlagene Beschichtungsanordnung eignen sich vorzüglich für die Beschichtung hohler Körper, wie die Innendurchlaufbeschichtung von Metalldosenkörpern, wie deren Schweissnaht, wie deren Pulverbeschichtung.

[0020] Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

[0021] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Beschichtungsanordnung, mit einem angedeuteten, zu beschichtenden Dosenkörper,

Fig. 2 schematisch den Beschichtungsbereich gemäss Fig. 1, das qualitative Profil der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im genannten Bereich sowie die daraus resultierende Druckverteilung und Kräftewirkung.

[0022] Gemäss Fig. 1 umfasst die erfindungsgemässe Beschichtungsanordnung einen Trägerkörper, beispielsweise inform eines zylinderförmigen Armes 1. Zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern, wie von Dosenkörpern 3, beispielsweise entlang ihrem Schweissnahtbereich 5, ist der Arm 1 einseitig gelagert, in der Fig. links, und von dieser Seite, wie noch zu beschreiben sein wird, gespiesen. Eine Druckleitung 7 für das Beschichtungsmedium, wie durch Druckluft transportierte Pulverpartikel, ragt vorerst achsial durch den Arm 1, ist dann radial umgebogen und mündet an einer Austrittsöffnung 9 in eine in den Arm 1 eingearbeitete, grundsätzlich axial ausgerichtete Rinne 11 ein.

[0023] Im Ausmündungsbereich ist die Rinnenbasisfläche inform des Oberprofils eines Tragflügels bei 13 stetig konvex ausgewölbt. Die Mediumsdruckleitung 7 ist in ihrem Ausmündungsbereich so geführt, dass ihre Mündungshauptachse A, wenigstens nahezu parallel zu einer Tangente T an die Flügelprofilausformung 13 liegt. Mit Hilfe eines verstellbaren Schiebers 15, allenfalls auch auswechselbar, und am Arm 1 mittels einer Schraube 17 feststellbar, lässt sich die wirksame Ausströmungsachse A des Mediums aus der Austrittsöffnung 9, insbesondere richtungsverstellen. Der Austrittsöffnung 9 für das unter Druck stehende Beschichtungsmedium entgegengesetzt gelegen, führt das Tragflächenprofil 13 stetig in einen Absaugkanal 19 ein, der in den Arm 1 eingearbeitet ist. Der Absaugkanal 19 kommuniziert über Absaugbohrungen 21, radial nach aussen ragend, mit der dem Beschichtungsbereich B zugekehrten Oberfläche des Armes 1. Er ist weiter über eine Mehrzahl von Bohrungen 23 mit einer Absaugleitung 25 verbunden, die achsparallel durch den Arm 1 geführt ist. Am freiliegenden, in der Fig. rechts liegenden Ende des Armes 1 mündet die Absaugleitung 25 aus und ist, wie mit einem Schlauchbogen 27 mit einer Unterdruckspeiseleitung 29, die ebenfalls achsial durch den Arm 1 rückgeführt ist, verbunden. Seitlich beidseitig durchragende Absaugbohrungen 23' münden ebenfalls in die Absaugleitung 25 ein. Die Absaugleitung 25 ist gegen das abgestützte Armende hin weiter gegen den Bereich der Austrittsöffnung 9 geführt und weist, radial nach aussen ragend, und im Bereich des Tragflächenprofils 13 ausmündend, Bohrungen 31 auf.

[0024] Koaxial gelagert und fixiert, sind in den Bohrungen 31 drahtförmige Elektroden 33 zum Anlegen eines elektrostatischen Feldes zwischen Arm 1 und zu besprühendem Körper 3 vorgesehen, wobei der elektrische Anschluss 35 für die Elektroden 33 als Koaxialleitung durch die Absaugleitung 25, den Bogen 27 und schliesslich die Leitung 29 an die Zuspeiseseite des Armes 1 geführt ist. Eine Dichtung 35 zwischen Absaugbereich und Tragflächenprofil 13 dichtet die Bohrungen 31 mit den darin gelagerten Elektroden 33 gegen den in den Leitungen 29, 25 herrschenden Unterdruck ab.

[0025] Das unter Druck stehende Beschichtungsmedium tritt aus der Austrittsöffnung 9 aus und wird einerseits durch Wirkung des elektrostatischen Feldes E zwischen Körper 3 und Elektroden 33, erzeugt mittels einer Hochspannungs-DC-Quelle 37 gegen den zu beschichtenden Körperbereich getrieben. Zusätzlich und wie aus Fig.2 ersichtlich, wird der Mediumsstrom gezwungen, auf gekrümmter Bahn P zwischen zu beschichtendem Körper 3 und Ausformung 13', vorzugsweise als Tragflügel-Oberprofil ausgebildet, durchzuströmen. Dabei entsteht das in Fig. 2 dargestellte, qualitative Geschwindigkeitsprofil v, bedingt durch den kleineren Innenkrümmungsradius R_i im Vergleich zum grösseren Aussenkrümmungsradius R , der bei in dieser Richtung geradem Körper 3 unendlich ist. Es entsteht somit im Bereiche des zu beschichtenden Körpers 3 wegen der höheren Strömungsgeschwindigkeit v mit Bezug auf dem der Ausformung 13' folgenden Medium, ein Unterdruck mit, wie in Fig. 2 gerichtetem Kraftfeld F. Auf diese Art und Weise wird, allenfalls in Ergänzung zum elektrostatischen Kraftfeld , das Beschichtungsmedium gegen den zu beschichtenden Körper 3 hin getrieben. Nicht am Körper 3 haftendes Beschichtungsmaterial, wie Pulver oder Tröpfchen, wird am Absaugkanal 19 und durch die Bohrungen 23 abgesaugt, nachmalig vom Körper 3 rückfallendes Beschichtungsmaterial durch die mit dem Absaugkanal 19 kommunizierenden Bohrungen 21 bzw. 23'.

[0026] Es versteht sich von selbst, dass der elektrische Anschluss für die Elektroden 33 auch via Druckleitung 7 in analoger Weise erfolgen kann, wobei dann die Bohrungen 31 gegen die Druckleitung 7 mit einer zur Dichtung 35 analogen Dichtung verschlossen werden.

[0027] Mit der beschriebenen Anordnung bzw. dem dadurch realisierten Verfahren wird eine wesentliche Erhöhung der Ablagerungsmenge pro Zeiteinheit des Beschichtungsmediums am zu beschichtenden Körper 3 erzielt, was insbesondere bei schnellen Durchlaufverfahren wesentlich ist, d.h. wenn der Körper 3 gemäss Fig. 1 in der mit S bezeichneten Richtung rasch durchbewegt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Beschichtung eines Körpers, mittels eines unter Druck ausströmenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass man den Mediumsstrom im Beschichtungsbereich gegen den Körper (3) hin krümmt, vorzugsweise stetig.

2. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Strom zwischen den den Krümmungsaussenradius (R ) festlegenden Körper (3) und einem den Krümmungsinnenradius (R_i) festlegenden Teil (13) durchtreibt.

3. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Strom durch krümmungsendseitiges Anlegen von Unterdruck miterzeugt.

4. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man im Bereich des zu beschichtenden Körpers (3), ein elektrostatisches Feld (E) anlegt.

5. Beschichtungsanordnung mit einer Zuführleitung (7) für ein unter Druck stehendes Beschichtungsmedium, an mindestens einer Austrittsöffnung (9) zur Erzeugung eines Sprühstrahles ausmündend, wie zur Ausführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereiche der Austrittsöffnung (9) konvex ausgeformt ist.

6. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (13) stetig ist, vorzugsweise inform eines Trägerflügeloberprofils mit gegen den Bereich der Austrittsöffnung (9) gelegener dickster Stelle.

7. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (A) der Austrittsöffung (9) mindestens nahezu parallel zur Tangente (T) der Ausformung (13) im Austrittsöffnungsbereich (9) ist.

8. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (9) eine Verstellanordnung (15) umfasst, zur Richtungseinstellung der Hauptausström-Strahlrichtung, mit Bezug auf die Tangente (T) der Ausformung (13) im Austrittsöffnungsbereich.

9. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausformungsbereich (13) eine Elektrodenanordnung (33) zur Erzeugung eines elektrostatischen Potentials (e) vorgesehen ist.

10. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Austrittsöffnung abgelegenen Ausformungspartie eine Absaugleitungsanordnung (19, 21, 23, 23', 27, 29) vorgesehen ist.

11. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestend einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (13) auf der der Austrittsöffnung (9) abgelegenen Seite stetig in einen Absaugkanal (19) einführt.

12. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugkanal (19) mit nach aussen geführten Absaugbohrungen (21, 23') kommuniziert und mit einer Unterdruckleitung (29) verbunden ist.

13. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung (35) für die Elektrodenanordnung (33) in oder an einer Ueber- und/oder Unterdruckleitung (7, 29) für das Medium integriert ist.

14. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mit der Mediumsleitung (7) zur Austrittsöffnung (9) oder mit einem Absaugkanal (29) auf der der Austrittsöffnung (9) abgekehrten Ausformungsseite kommunizierende _Boh- rung (33) vorgesehen ist, die an der Ausformung (13) ausmündet, und dass darin, eine vorzugsweise drahtförmige, vorzugsweise koaxiale Elektrode (31) mindestens und vorzugsweise nahezu an die Ausmündung geführt ist, wobei die Bohrung (31) zur Mediumsleitung bzw. zum Absaugkanal hin mediumsdicht verschlossen ist.

15. Beschichtungsanordnung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung als einseitig gespiesener Auslegerarm (1) ausgebildet ist.

16. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche5 bis 15 für die Innenbeschichtung von Hohlkörpern, wie von Dosenkörpern, vorzugsweise im Durchlauf-Seriebetrieb, wie der Schweissnaht derartiger Körper, wie mittels Pulver.

Zeichnung