Glockenteller für Rotationzerstäuber

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Glockenteller zur Beschichtung von Werkstücken mit einem Beschichtungsmittel, mit einem Beschichtungsmittelkanal (8, 11) zur Zuführung eines Beschichtungsmittels sowie mit mindestens einer Elektrode (12). Es wird vorgeschlagen, dass die Elektrode (12) als Kanalelektrode in den Beschichtungsmittelkanal (11) hineinragt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Beschichtung von Werkstoffen mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere in Form eines Glockentellers oder eines Rotationszerstäubers, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus US 2002/0043576 A1 ist ein Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller bekannt, der in einer Lackieranlage eingesetzt wird, um beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserieteile zu lackieren. Der Glockenteller ist hierbei auf einer Hohlwelle des Rotationszerstäubers drehbar gelagert und wird von einer Turbine auf eine Drehzahl von ungefähr 5000 bis 15000 Umdrehungen pro Minute gebracht. Die Hohlwelle des Rotationszerstäubers bildet hierbei einen Beschichtungsmittelkanal, durch den Beschichtungsmittel zugeführt wird, wobei die Hohlwelle in dem Glockenteller in einen sich konisch aufspreizenden Spaltkanal mündet. Im Beschichtungsbetrieb wird das Beschichtungsmittel in dem Spaltkanal des Glockentellers aufgrund von Zentrifugalkräften nach außen geschleudert und an einer Sprühkante des Glockentellers abgesprüht.

[0003] Die Begrenzungsflächen des Spaltkanals in dem Glockenteller bestehen teilweise aus elektrisch leitfähigem Material und stehen im Lackierbetrieb unter Hochspannung, so dass das durch den Spaltkanal hindurch geführte Beschichtungsmittel aufgeladen wird, um einen möglichst guten Auftragswirkungsgrad zu erreichen.

[0004] Weiterhin weist der vorstehend beschriebene Glockenteller an seiner Frontseite eine axial hervorstehende Frontelektrode auf, die im Bereich der von dem Glockenteller abgegebenen Sprühwolke und im Luftraum vor dem Glockenteller eine Raumladungszone erzeugt, um den Auftragswirkungsgrad weiter zu verbessern. Die elektrische Kontaktierung dieser Frontelektrode erfolgt hierbei durch elektrisch leitfähige Bolzen, die parallel zur Drehachse des Glockentellers durch den Spaltkanal verlaufen und elektrisch mit der Hohlwelle des Rotationszerstäubers verbunden ist. Neben der Kontaktierung der Frontelektroden haben diese Bolzen auch die Aufgabe, Innen- und Außenteil des Glockentellers mechanisch miteinander zu verbinden, so dass die Bolzen einen relativ großen Querschnitt aufweisen.

[0005] Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen bekannten Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller ist jedoch der noch unbefriedigende Auftragswirkungsgrad, der in Abhängigkeit von den Anlagenparametern und dem verwendeten Lack ungefähr 65 - 80% beträgt. Der unbefriedigte Auftragswirkungsgrad erfordert in Lackieranlagen aufwendige Recycling-Maßnahmen, um das überschüssige Beschichtungsmittel (engl. "Overspray") einem erneuten Lackierzyklus zuzuführen.

[0006] Weiterhin ist aus US 6 347 754 ein Glockenteller bekannt, der mehrere nadelförmige Sicherheitselektroden aufweist. Diese Sicherheitselektroden sollen verhindern, dass die Entladungsenergie bei elektrischen Entladungen von dem unter Hochspannung stehenden Glockenteller zu geerdeten Objekten einen vorgegebenen sicherheitsbedingten Maximalwert überschreitet. Zu diesem Zweck sind die Sicherheitselektroden nadelförmig ausgebildet und mit ihrer Spitze den geerdeten Objekten zugewandt, so dass über die Sicherheitselektroden eine Koronaentladung mit einer relativ geringen Entladungsenergie erfolgt, bevor die in dem Glockenteller kapazitiv gespeicherte Energie den Maximalwert der Entladungsenergie überschreiten kann. Die Sicherheitselektroden dienen hierbei also nicht zur Aufladung des Beschichtungsmittels, so dass dieser bekannte Glockenteller ebenfalls einen unbefriedigenden Auftragswirkungsgrad aufweist.

[0007] Ferner ist aus US 2003/0001031 ein Rotationszerstäuber zur elektrostatischen Werkstückbeschichtung bekannt, bei dem die elektrische Aufladung des Beschichtungsmittels durch mehrere Außenelektroden erfolgt. Auch hierbei ist der Auftragswirkungsgrad jedoch unbefriedigend.

[0008] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller den Auftragswirkungsgrad zu erhöhen, wobei der Auftragswirkungsgrad nach Möglichkeit so weit erhöht werden soll, dass keine aufwendigen Recycling-Maßnahmen mehr für das überschüssige Beschichtungsmittel erforderlich sind.

[0009] Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0010] Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, das Beschichtungsmittel nicht oder nicht nur durch die Begrenzungsflächen des Spaltkanals in dem Glockenteller aufzuladen, sondern durch mindestens eine Kanalelektrode, die in den Beschichtungsmittelkanal hineinragt und im Lackierbetrieb vorzugsweise unter Hochspannung steht, wobei die Kanalelektrode vorzugsweise als Nadelelektrode ausgeführt ist. Die Kanalelektrode ermöglicht bei dem erfindungsgemäßen Glockenteller vorteilhaft eine besonders effektive elektrische Aufladung des Beschichtungsmittels, was zu einer Verbesserung des Auftragswirkungsgrads beiträgt.

[0011] Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer in den Beschichtungsmittelkanal "hineinragenden" Kanalelektrode ist vorzugsweise dahingehend zu verstehen, dass die Kanalelektrode nur von einer Seite in den Beschichtungsmittelkanal hineinragt. In einer Variante der Erfindung ragt die Kanalelektrode von der dem Rotationszerstäuber zugewandten Seite in den Beschichtungsmittelkanal hinein. In einer anderen Variante der Erfindung ragt die Kanalelektrode dagegen von der dem Rotationszerstäuber abgewandten Seite in den Beschichtungsmittelkanal hinein.

[0012] In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere Kanalelektroden vorgesehen, die alle in den Beschichtungsmittelkanal hinein ragen, um das Beschichtungsmittel aufzuladen. Die Anordnung mehrerer Kanalelektroden ist im Vergleich zu einer einzigen Kanalelektrode vorteilhaft, da sich so eine gleichmäßige Aufladung des Beschichtungsmittels erreichen lässt.

[0013] Vorzugsweise sind die einzelnen Kanalelektroden hierbei bezüglich der Drehachse des Glockentellers über den Umfang verteilt angeordnet. Beispielsweise kann der Glockenteller drei Kanalelektroden aufweisen, die jeweils in einem Winkelabstand von 120 Grad angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Anzahl der Kanalelektroden nicht auf drei Kanalelektroden beschränkt, sondern auch mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Kanalelektroden realisierbar. In jedem Fall ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Kanalelektroden äquidistant zueinander angeordnet sind, um bei minimaler wechselseitiger Potentialabflachung eine maximale Aufladung des Beschichtungsmittels zu erreichen.

[0014] Darüber hinaus ist die Kanalelektrode in dem Beschichtungsmittelkanal vorzugsweise mindestens teilweise entgegen der Strömungsrichtung ausgerichtet, um bei einer Spülung des Beschichtungsmittelkanals mit einem Spülmittel eine optimale Reinigungswirkung an der Kanalelektrode zu erreichen.

[0015] In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kanalelektrode parallel zur Drehachse des Glockentellers ausgerichtet, was fertigungstechnisch besonders günstig ist.

[0016] Die Befestigung der Kanalelektrode in dem Glockenteller erfolgt vorzugsweise lösbar, um die Kanalelektrode beim Erreichen einer Verschleißgrenze auswechseln zu können. Beispielsweise kann die Kanalelektrode in den Glockenteller eingeschraubt sein, wobei die Kanalelektrode zum Eingriff eines Schraubwerkzeugs einen Schlitz aufweisen kann. Im Rahmen der Wartung des Rotationszerstäubers kann die Kanalelektrode dann einfach ausgewechselt werden.

[0017] Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Glockenteller vorzugsweise auch eine Frontelektrode auf, wie sie eingangs bei der Beschreibung des Standes der Technik kurz erläutert wurde.

[0018] Vorzugsweise werden die Kanalelektrode bzw. die Kanalelektroden und die Frontelektrode auf das gleiche Hochspannungspotential aufgeladen. Hierzu ist vorzugsweise ein Kontaktelement aus einem elektrisch leitfähigen Material vorgesehen, das die Kanalelektroden untereinander und/oder mit der Frontelektrode verbindet. Dieses Kontaktelement kann beispielsweise aus einer kreisscheibenförmigen Platte bestehen, die aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und in den Glockenteller eingebettet ist.

[0019] Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, die einzelnen Kanalelektroden und/oder die Frontelektrode elektrisch getrennt zu kontaktieren, um diese auf unterschiedliche Hochspannungspotentiale aufzuladen. Beispielsweise kann durch eine gezielte Einstellung des Hochspannungspotentials der Frontelektrode das Sprühverhalten beeinflusst werden.

[0020] Vorzugsweise befindet sich die Kanalelektrode in einem Bereich des Beschichtungsmittelkanals, der spülbar ist, so dass die Kanalelektrode von anhaftenden Beschichtungsmittelresten befreit werden kann. Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist deshalb vorzugsweise einen Spülmittelkanal auf, wobei der Spülmittelkanal das Spülmittel mindestens teilweise auf die Kanalelektrode und/oder auf die Frontelektrode richtet.

[0021] Vorzugsweise ist die Kanalelektrode und/oder die Frontelektrode als Nadelelektrode ausgebildet, um eine möglichst effektive elektrische Aufladung des Beschichtungsmittels zu erreichen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Form der Frontelektrode beziehungsweise der Kanalelektrode nicht auf eine Nadelelektrode beschränkt, sondern auch mit anderen Elektrodenformen realisierbar.

[0022] Ferner ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Glockenteller vorzugsweise ein Innenteil und ein Außenteil aufweist, wobei der Beschichtungsmittelkanal zwischen dem Innenteil und dem Außenteil verläuft. In einer Variante der Erfindung bestehen das Innenteil und/oder das Außenteil des Glockentellers aus einem elektrisch leitfähigen Material. In einer anderen Variante der Erfindung bestehen das Innenteil und/oder das Außenteil des Glockentellers dagegen aus einem elektrisch isolierenden Material.

[0023] Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf Glockenteller für Pulverbeschichtungseinrichtungen beschränkt ist, sondern auch Glockenteller für Beschichtungseinrichtungen umfasst, die flüssige Lacke als Beschichtungsmittel einsetzen.

[0024] Darüber hinaus umfasst die Erfindung nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Glockenteller als einzelnes Bauteil, sondern auch einen Rotationszerstäuber mit einem derartigen Glockenteller.

[0025] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1

eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Glockentellers auf einer Hohlwelle eines Rotationszerstäubers.

[0026] Die Querschnittsansicht in Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Glockenteller 1, der an einem herkömmlichen Rotationszerstäuber angebracht werden kann, um beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserieteile mit einem Pulverlack zu beschichten.

[0027] Der Glockenteller 1 weist ein Außenteil 2 und ein Innenteil 3 auf, wobei das Außenteil 2 mittels eines Außengewindes 4 in eine Lagereinheit des Rotationszerstäubers eingeschraubt werden kann und um eine Drehachse 5 drehbar gelagert ist. Der Antrieb des Glockentellers 1 um die Drehachse 5 kann hierbei in herkömmlicher Weise durch eine Druckluftturbine erfolgen.

[0028] Von dem Rotationszerstäuber sind hierbei nur zwei koaxiale Hohlrohre 6, 7 dargestellt, wobei das Hohlrohr 7 einen Beschichtungsmittelkanal 8 zur Zuführung von Pulverlack bildet, während der Zwischenraum zwischen den beiden Hohlrohren 6, 7 einen Spülmittelkanal 9 bildet, durch den ein Spülmittel zugeführt werden kann.

[0029] Das Innenteil 3 ist über drei axial verlaufende Befestigungsbolzen 10 mit dem Außenteil 2 des Glockentellers 1 verbunden, wobei die Befestigungsbolzen 10 über den Umfang verteilt in Winkelabständen von 120° angeordnet sind.

[0030] Zwischen dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3 des Glockentellers verläuft hierbei ein spaltförmiger Beschichtungsmittelkanal 11, in den der Beschichtungsmittelkanal 8 des Hohlrohrs 7 mündet. Das aus dem Hohlrohr 7 des Rotationszerstäubers austretende Beschichtungsmittel gelangt also in den spaltförmigen Beschichtungsmittelkanal 11 des Glockentellers 1 und wird aufgrund der Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert und schließlich abgesprüht.

[0031] Darüber hinaus weist der Glockenteller 1 mehrere Kanalelektroden 12 auf, die als Nadelelektroden ausgebildet sind und axial in den Beschichtungsmittelkanal 11 hineinragen, um das durch den Beschichtungsmittelkanal 11 hindurch tretende Beschichtungsmittel auf Hochspannungspotential aufzuladen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Glockenteller 1 drei Kanalelektroden 12 auf, die über den Umfang des Glockentellers 1 verteilt in einem Winkelabstand von jeweils 120° äquidistant angeordnet sind.

[0032] Weiterhin weist der Glockenteller 1 an seiner Frontseite eine Frontelektrode 13 auf, die ebenfalls als Nadelelektrode ausgebildet ist und von dem Glockenteller 1 mittig axial hervorsteht, um vor dem Glockenteller 1 eine Raumladungszone zu erzeugen.

[0033] Die Kanalelektroden 12 sind untereinander und mit der Frontelektrode 13 durch ein plattenförmiges Kontaktelement 14 aus einem elektrisch leitfähigen Material verbunden, so dass die einzelnen Kanalelektroden 12 auf demselben elektrischen Potential liegen wie die Frontelektrode 13. Die elektrische Kontaktierung des Kontaktelements 14 erfolgt über die Befestigungsbolzen 10.

[0034] Die Kanalelektroden 12 ermöglichen hierbei eine besonders effektive Aufladung des durch den Beschichtungmittelkanal 11 hindurch tretenden Beschichtungsmittels, wodurch der Auftragswirkungsgrad soweit erhöht werden kann, dass in einer Lackieranlage auf aufwendige Recycling-Maßnahmen zur Wiederverwertung des überschüssigen Lacks (engl. Overspray) verzichtet werden kann.

[0035] Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Ansprüche

1. Glockenteller (1) zur Beschichtung von Werkstücken mit einem Beschichtungsmittel, mit einem Beschichtungsmittelkanal (8, 11) zur Zuführung eines Beschichtungsmittels sowie mit mindestens einer Elektrode (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12) als Kanalelektrode in den Beschichtungsmittelkanal (10) hineinragt.

2. Glockenteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) von einer Seite in den Beschichtungsmittelkanal (10) hineinragt.

3. Glockenteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode eine Nadelelektrode ist.

4. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Kanalelektroden (12), die alle in den Beschichtungsmittelkanal (11) hineinragen.

5. Glockenteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektroden (12) bezüglich der Drehachse des Glockentellers (1) über den Umfang verteilt angeordnet sind.

6. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) mindestens teilweise entgegen der Strömungsrichtung in dem Beschichtungsmittelkanal (11) ausgerichtet ist.

7. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine frontseitig von dem Glockenteller (1) hervorstehende Frontelektrode (13).

8. Glockenteller (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (14), das die Frontelektrode (13) mit der Kanalelektrode (12) und/oder die Kanalelektroden (12) untereinander elektrisch verbindet.

9. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) und/oder die Frontelektrode (13) eine Nadelelektrode ist.

10. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Spülmittelkanal (9) zur Führung eines Spülmittels, wobei der Spülmittelkanal (9) das Spülmittel mindestens teilweise auf die Kanalelektrode (12) und/oder auf die Frontelektrode (13) richtet.

11. Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glockenteller (1) ein Außenteil (2) und ein an dem Außenteil (2) befestigtes Innenteil (3) aufweist, wobei der Beschichtungsmittelkanal (10) zwischen dem Innenteil (3) und dem Außenteil (2) verläuft.

12. Glockenteller (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (3) und/oder das Außenteil (2) des Glockentellers (1) mindestens teilweise elektrisch leitfähig ist.

13. Glockenteller nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) und/oder die Frontelektrode (13) in dem Innenteil (3) oder in dem Außenteil (2) des Glockentellers (1) auswechselbar befestigt ist.

14. Glockenteller (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) in dem Innenteil (3) oder in dem Außenteil (2) lösbar verschraubt ist.

15. Glockenteller (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalelektrode (12) zum Eingriff eines Schraubwerkzeugs einen Schlitz aufweist.

16. Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Zeichnung