[0001] Die Erfindung betrifft eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
[0002] Ferner betrifft die Erfindung ein Pulversprühbeschichtungsverfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 10.
[0003] Die US 4 289 278 zeigt verschiedene Pulversprühbeschichtungsvorrichtungen dieser
Art, bei welchen ein ringschlitzförmiger Druckluftauslass stromaufwärts und/oder stromabwärts
eines Elektrodenhaltersteges für eine Hochspannungselektrode in den Pulverkanal mündet.
Das Versprühen des Beschichtungspulvers erfolgt durch Strömungsabriß am Ende des Pulverkanals
und/oder durch eine sich trichterartig öffnende Kanalmündung und/oder durch einen
im Zentrum des Pulverstromes stromabwärts des Pulverkanals angeordneten Umlenkkörper
oder Prallkörper. Dieser kann mit einer oder mehreren Hochspannungselektroden zur
elektrostatischen Aufladung des Beschichtungspulvers versehen sein, wohingegen eine
im Luftstrom des Druckluftauslasses angeordnete Elektrode an Erdpotential angeschlossen
ist, so dass von der Hochspannungselektrode zu der Erdungselektrode eine unipolare
Coronaentladung stattfinden kann.
[0004] Die DE 195 42 863 A1 zeigt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung mit einer im
Pulverstrom zentral angeordneten Erdungselektrode und mit stromabwärts davon von der
Pulverkanalwand nach innen vorragenden Hochspannungselektroden. Die Elektroden können
in einem Luftstrom angeordnet sein, um zu vermeiden, dass sich auf ihnen Pulverteilchen
ablagern. Die EP 1 008 392 A2 zeigt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung mit einem
Pulverkanal, in dessen stromabwärtigem Endbereich ein länglicher Zentrumskörper angeordnet
ist, dessen stromabwärtiger Endabschnitt trichterartig erweitert ist und zusammen
mit der Pulverkanalwand einen im Querschnitt ringförmigen Pulverkanalabschnitt bildet.
In den Pulverkanal, insbesondere in den im Querschnitt ringförmigen Pulverkanalabschnitt,
wird an mehreren Stellen Druckluft zur Bildung eines um den Zentrumskörper rotierenden
Pulver- und Druckluftwirbels eingeleitet.
[0005] Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Beschichtungsqualität und
den Beschichtungswirkungsgrad zu verbessern.
[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch
1 und von Anspruch 10 gelöst.
[0007] Durch die Erfindung wird die Beschichtungsqualität und der Beschichtungswirkungsgrad
verbessert durch eine bessere Homogenisierung (Vergleichmäßigung) der Pulverpartikelverteilung
nicht nur im Pulverstrom am Ende des Pulverkanals der Pulversprühbeschichtungsvorrichtung,
sondern insbesondere auch in dem danach erzeugten Sprühstrahl oder Sprühwolke. Die
Menge und/oder der Druck der Druckluft, welche gemäß der Erfindung die Verwirbelung
des Pulverstromes zur Erzielung der genannten Vorteile bewirkt, ist vorzugsweise durch
ein computerisiertes Steuergerät und/oder durch ein Netzwerk, an welches die Steuergeräte
von mehreren Pulversprühbeschichtungsvorrichtungen angeschlossen sind, einstellbar,
steuerbar und/oder regelbar, je nach Ausführungsform in der Praxis.
[0008] Durch die Erfindung wird mit der Druckluft eine Art "Druckluftblende" erzeugt, die
aus einem den gesamten Pulverströmungsweg durchkreuzenden, im wesentlichen radialen
Luftvorhang besteht. Dessen Luftmenge und Luftdruck sind so bemessen, dass der Druckluftstrom
den Pulverkanal in Querrichtung vollständig durchdringt und dadurch eine Art geschlossene
Blende bildet, welche vom Pulverstrom zu einer "offenen Blende" aufdrückbar ist. Hierbei
bewirkt die "Druckluftblende" eine Ablösung der Pulverstromrandschicht von der Pulverkanalwand,
eine Verdrängung der Pulverpartikel radial nach innen und nach der "Druckluftblende"
eine Verwirbelung radial nach außen wie auf der Rückseite einer mechanischen Blende.
[0009] Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0010] Demgemäß beinhaltet die Erfindung im wesentlichen folgende Anspruchsmerkmale:
1. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung enthaltend einen Pulverkanal für pneumatisch
gefördertes Beschichtungspulver, welches am stromabwärtigen Ende des Pulverkanals
versprühbar ist, ferner enthaltend mindestens einen den, vom Pulverkanal definierten,
Strömungsweg umgebenden Luftauslass, der quer gegen den Pulverstromweg gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, von welcher ihm Druckluft
mit solcher Menge und Druck zuführbar ist, dass die Druckluft am Luftauslass die Pulverrandschicht
vom Pulverkanal abhebt, den Pulverstrom in Richtung zu seinem radialen Zentrum zusammendrängt
und verwirbelt.
2. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der aus dem Luftauslass austretende Druckluftstrahl eine aus dieser Druckluft
bestehende Strömungsblende für den Pulverstrom bildet, wobei die Strömungsblende geschlossen
ist und vom Pulverstrom zu einer Blendenöffnung aufdrückbar ist.
3. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass am stromabwärtigen Ende des Pulverkanals angeordnet ist, wo die
Versprühung des Beschichtungspulvers beginnt.
4. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass stromabwärts eines Steges angeordnet ist, der sich quer durch
den Pulverkanal erstreckt und darin einen Zentrumskörper hält.
5. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich stromabwärts des Luftauslasses ein Pulverzerstäuberelement im Strömungsweg
des Pulverstromes befindet zur Pulverzerstäubung.
6. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulverauslass eine Ringschlitzdüse ist.
7. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulverauslass durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen gebildet ist, die ringförmig
um den Strömungsweg des Pulverkanals angeordnet sind.
8. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Elektrode im Luftweg des Luftauslasses angeordnet ist, so dass
sie von dessen Druckluftstrom umströmbar ist.
9. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass radial von außen nach innen in den Pulverströmungsweg des Pulverkanals
gerichtet ist.
10. Pulversprühbeschichtungsverfahren, bei welchem Beschichtungspulver pneumatisch
durch einen Pulverkanal gefördert und an dessen stromabwärtigen Ende versprüht wird,
und bei welchem Druckluft durch einen Druckluftauslass quer zu dem vom Pulverkanal
definierten Strömungsweg in den Pulverströmungsweg gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckluft dem Luftauslass mit solcher Menge und Druck zugeführt wird, dass
die Druckluft am Luftauslass die Pulverrandschicht vom Pulverkanal abhebt und den
Pulverstrom in Richtung zu seinem radialen Zentrum zusammendrängt und verwirbelt,
und dass die Druckluft durch den Luftauslass so nahe bei dem stromabwärtigen Ende
des Pulverkanals in dessen Pulverströmungsweg eingeleitet wird, dass die Pulverhomogenität
im Pulverstrom, die durch die Verwirbelung erzeugt wird, bis zum Beginn der Pulverversprühung
anhält.
[0011] Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten
Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach der
Erfindung,
Fig. 2 schematisch im Längsschnitt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach der
Erfindung gemäß einer anderen Ausführungsform,
Fig. 3 schematisch im Längsschnitt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach der
Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 4 schematisch im Längsschnitt eine Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach der
Erfindung gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform.
[0012] Fig. 1 zeigt eine Sprühbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung, mit einem Pulverrohr
2, welches einen Pulverkanal 4 definiert, an dessen stromabwärtigen Ende 6 ein Druckluftauslass
8 gebildet ist, welcher den Pulverströmungsweg ringartig umgibt. Der Druckluftauslass
8 kann durch einen den Pulverströmungsweg ringförmig umgebenden Düsenschlitz oder
durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen gebildet sein, welche den Pulverströmungsweg
ringartig umgeben. Fig. 1 zeigt einen ringförmigen Düsenschlitz. Dieser ist mit einem
ringförmigen Verteilerkanal 10 in Strömungsverbindung, welcher über eine Druckluftleitung
12 mit einer Druckluftquelle 14 verbunden ist, welches z. B. ein Druckluftregler,
ein einstellbares Druckluftventil oder ein Druckluftnetz sein kann. Die Druckluftquelle
14 wird vorzugsweise durch eine computerunterstützte Steuereinrichtung 16 gesteuert
zur Einstellung des Druckes und der Menge der Druckluft 15, welche dem Druckluftauslass
8 zugeführt wird.
[0013] Das Beschichtungspulver wird pneumatisch in Form eines Pulverstromes 18 durch den
Pulverkanal 4 gefördert und an dessen stromabwärtigen Ende 6 versprüht oder zerstäubt.
Für dieses Versprühen oder Zerstäuben kann der Strömungsabriß des Pulverstromes am
Öffnungsrand des Pulverkanals 4 ausreichen und/oder ein zusätzliches Zerstäuberelement
vorgesehen sein, beispielsweise eine Rotationsglocke oder anderes Rotationszerstäuberelement
oder ein nichtrotierender, vorzugsweise in Strömungsrichtung stromabwärts kegelartig
oder glockenartig weiter werdender Prallteller 20. Der Prallteller 20 befindet sich
am vorderen Ende eines Trägerstabes 22, der im Pulverkanal 4 durch einen Trägersteg
24 befestigt ist. Der Trägerstab 22 und der Trägersteg 24 haben eine wesentlich kleinere
Breite als der Druchmesser des Pulverkanals 4, so dass das Beschichtungspulver 18
an ihnen vorbeiströmen kann.
[0014] Der Druckluftauslass 8 befindet sich bezüglich der Pulverströmungsrichtung stromabwärts
von dem Trägersteg 24, so dass dieser die vom Druckluftstrom erzeugte Pulverhomogenität
nicht zerstören kann.
[0015] Im Strömungsweg des Pulvers stromaufwärts und/oder stromabwärts des Pulverkanalendes
6 befindet sich mindestens eine Hochspannungselektrode 26, die zur elektrostatischen
Aufladung des Beschichtungspulvers an eine Gleichspannungs-Hochspannungsquelle 28
angeschlossen ist. Diese kann sich intern oder extern der Pulversprühbeschichtungsvorrichtung
befinden, welche üblicherweise als "Pistole" bezeichnet wird, unabhängig davon, ob
es sich um eine von Hand haltbare, pistolenartige Vorrichtung oder um eine maschinell
getragene Vorrichtung handelt. Die Gleichspannung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
10 kV und 140 kV.
[0016] In Fig. 1 befindet sich die mindestens eine Hochspannungselektrode 26 im Zentrum
auf der Vorderseite des Prallkörpers 20. Sie ist durch eine Hochspannungsleitung 27,
welche sich durch den Trägerstab 22 und den Trägersteg 24 erstreckt, mit der Hochspannungsquelle
28 verbunden.
[0017] Im Pulverauslass 8 können einige oder mehrere Elektroden 29 im Druckluftstrom angeordnet
sein. Dies kann wiederum eine an Hochspannung angeschlossene Hochspannungselektrode
wie die Elektrode 16 sein oder eine an Erdpotential angeschlossene Erdungselektrode
zum Ableiten von elektrischen Ladungen sein.
[0018] In allen Figuren sind gleiche oder einander funktionell entsprechende Teile mit gleichen
Bezugszahlen versehen. Deshalb genügt es bezüglich der Figuren 2 bis 4 die Unterschiede
zu Fig. 1 zu beschreiben.
[0019] In Fig. 2 ist der Druckluftauslass 8 durch eine Vielzahl von radialen Bohrungen gebildet,
die den Pulverweg in einem stromabwärtigen Kanalabschnitt 4-2 ringartig umgeben, welcher
gegenüber einem stromaufwärtigen Kanalabschnitt 4-3 einen erweiterten Durchtrittsquerschnitt
hat und frei von Einbauten wie beispielsweise der Prallkörper-Trägervorrichtung 22,
24 von Fig. 1 ist. Das stromabwärtige Ende 6 des Pulverkanals 4 ist durch eine Schlitzdüse
gebildet. In deren Zerstäuberschlitz 30 ist vorzugsweise eine Hochspannungselektrode
32 angeordnet ist. Sie ist über eine Hochspannungsleitung 27 an einen Hochspannungserzeuger
28 angeschlossen. Die mindestens eine Hochspannungselektrode 32 kann in einem Luftkanal
34 angeordnet sein, durch welchen Druckluft in den Pulverstrom des Zerstäuberschlitzes
30 strömt. Diese Druckluft kann der Druckluftquelle 14 entnommen werden, beispielsweise
über einen Druckminderer oder einen Druckregler oder eine Drosselstelle.
[0020] In Fig. 3 befindet sich der Druckluftauslass 8 stromaufwärts des Trägersteges 24.
[0021] In Fig. 4 erfolgt die Pulverzerstäubung durch Strömungsabriß am Kanalrand am stromabwärtigen
Ende 6 des Pulverkanals 4. Der Druckluftauslass 8 befindet sich nur eine kurze Distanz
stromaufwärts des stromabwärtigen Pulverkanalendes 6 und ist als Düsenschlitz ausgebildet.
Gemäß anderer Ausführungsform könnte auch eine Vielzahl von Düsenbohrungen ringartig
angeordnet werden. Zwischen dem Druckluftauslass 8 und dem stromabwärtigen Pulverkanalende
6 erstrecken sich mehrere Hochspannungselektroden 38 durch die Kanalwand in den Pulverkanal
4 zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungpulvers 18. Sie sind, obwohl in
Fig. 4 nicht gezeigt, vorzugsweise in Luftkanälen angeordnet, entsprechend Fig. 2,
deren Druckluft das Ablagern von Pulverpartikel an den Hochspannungselektroden 38
verhindert.
[0022] Bei allen Ausführungsformen bestehen vorzugsweise alle Teile aus elektrisch isolierendem
Material, mit Ausnahme der Hochspannungselektroden, des Hochspannungserzeugers 28,
der Druckluftquelle 14 und der Steuereinrichtung 16.
[0023] Der Druckluftauslass 18 erstreckt sich vorzugsweise radial in den Pulverkanal 4.
Gemäß anderer Ausführungsform kann er auch entgegen oder in Strömungsrichtung der
Pulverströmung 18 geneigt sein.
[0024] Der Druckluftauslass 8 ist derart geformt, und die Druckluft wird ihm mit solcher
Menge und Druck zugeführt, dass sie am Druckluftauslass die Pulverrandschicht von
der Innenwand des Pulverkanals 4 abhebt, den Pulverstrom zum radialen Strömungszentrum
hin zusammendrängt und verwirbelt. Der Druckluftauslass 8 befindet sich so nahe bei
dem stromabwärtigen Ende 6 des Pulverkanals 4, dass die Pulverhomogenität, die durch
die Verwirbelung erzeugt wird, bis zum Beginn der Pulverversprühung am Pulverkanalende
8 anhält.
[0025] Bei allen Ausführungsformen können entsprechend den Fig. 1 bis 4 ein Druckluftauslass
8 oder, gemäß nicht gezeigten Ausführungsformen, mehrere Druckluftauslässe 8 in Pulverströmungsrichtung
18 axial hintereinander angeordnet sein.
[0026] Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Druckluftauslass
in einem Bereich des Pulverkanals 4, wo dieser keine Einbauten hat, so dass die Druckluft
den gesamten Querschnitt des Pulverkanals 4 quer durchströmen kann, wie dies beispielsweise
in den Figuren 2 bis 4 gezeigt ist.
1. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung enthaltend einen Pulverkanal (4) für pneumatisch
gefördertes Beschichtungspulver (18), welches am stromabwärtigen Ende (6) des Pulverkanals
(4) versprühbar ist, ferner enthaltend mindestens einen den, vom Pulverkanal (4) definierten,
Strömungsweg umgebenden Luftauslass (8), der quer gegen den Pulverstromweg gerichtet
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass (8) an eine Druckluftquelle (14) angeschlossen ist, von welcher ihm
Druckluft (15) mit solcher Menge und Druck zuführbar ist, dass die Druckluft (15)
am Luftauslass (8) die Pulverrandschicht vom Pulverkanal (4) abhebt, den Pulverstrom
(18) in Richtung zu seinem radialen Zentrum zusammendrängt und verwirbelt.
2. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der aus dem Luftauslass (8) austretende Druckluftstrahl eine aus dieser Druckluft
(15) bestehende Strömungsblende für den Pulverstrom (18) bildet, wobei die Strömungsblende
geschlossen ist und vom Pulverstrom zu einer Blendenöffnung aufdrückbar ist.
3. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass (8) am stromabwärtigen Ende (6) des Pulverkanals (4) angeordnet ist,
wo die Versprühung des Beschichtungspulvers beginnt.
4. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass (8) stromabwärts eines Steges (24) angeordnet ist, der sich quer
durch den Pulverkanal (4) erstreckt und darin einen Zentrumskörper (20, 22, 26) hält.
5. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich stromabwärts des Luftauslasses (6) ein Pulverzerstäuberelement (20) im Strömungsweg
des Pulverstromes befindet zur Pulverzerstäubung.
6. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulverauslass (8) eine Ringschlitzdüse ist.
7. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulverauslass (8) durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen gebildet ist, die ringförmig
um den Strömungsweg des Pulverkanals (4) angeordnet sind.
8. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Elektrode (29) im Luftweg des Luftauslasses (8) angeordnet ist, so
dass sie von dessen Druckluftstrom umströmbar ist.
9. Pulversprühbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftauslass (8) radial von außen nach innen in den Pulverströmungsweg des Pulverkanals
(4) gerichtet ist.
10. Pulversprühbeschichtungsverfahren, bei welchem Beschichtungspulver (18) pneumatisch
durch einen Pulverkanal (4) gefördert und an dessen stromabwärtigen Ende (6) versprüht
wird, und bei welchem Druckluft (15) durch einen Druckluftauslass (8) quer zu dem
vom Pulverkanal (4) definierten Strömungsweg in den Pulverströmungsweg gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckluft (15) dem Luftauslass (8) mit solcher Menge und Druck zugeführt wird,
dass die Druckluft (15) am Luftauslass (8) die Pulverrandschicht vom Pulverkanal (4)
abhebt und den Pulverstrom (18) in Richtung zu seinem radialen Zentrum zusammendrängt
und verwirbelt, und dass die Druckluft (15) durch den Luftauslass (8) so nahe bei
dem stromabwärtigen Ende (6) des Pulverkanals (4) in dessen Pulverströmungsweg eingeleitet
wird, dass die Pulverhomogenität im Pulverstrom, die durch die Verwirbelung erzeugt
wird, bis zum Beginn der Pulverversprühung anhält.