DE1777284A1 - Zerstaeuberduese an einer elektrostatischen Auftragsvorrichtung fuer Pulver - Google Patents

Description

Societe Anonyme de Machines Electrostatiques, Grenoble (Isfere)

Rue Jean-Mace" (Frankreich)

"Zerstäuberdüse an einer elektrostatischen Auftragsvorrichtung für Pulver"

Ausscheidung aus P 14 27 642.7-14

Eritische Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 44 056 vom 8. Dezember 1961

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse an einer elektrostatischen Auftragsvorrichtung für Pulver od. dgl. zum überziehen von Gegenständen mit einer Pulverschicht, die sich sogleich in einen gleichmäßigen Film umwandelt, wobei der Zerstäuberdüse ein Pulver-Gas- oder Pulver-Luft-Gemisch zugeführt wird und diese selbst in ihrem vorderen Teil eine Ionisationselektrode aufweist, die auf einem hohen Potential in Bezug auf den zu überziehenden Gegenstand liegt und weiterhin der vordere Teil der Düse mit einer Drallkammer zur Erzeugung einer Drallbewegung des Pulver-Luft-Stromes versehen ist, in die gegebenenfalls einen Hilfsluftstrom zuführende Kanäle tangential zu dem Pulver-Luft-Strom einmünden.

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Derartige Zerstäuberdüsen werden dabei am austritsseitigen Anschlußflansch von elektrostatischen Auftragsvorrichtungen, ""·■ die beispielsweise die Form einer Spritzpistole haben können, befestigt. Die Auftragsvorrichtungen dienen zum Zerstäuben und Niederschlagen von in einem Gasstrahl enthaltenen pulverigen Stoffen, insbesondere Kunststoffen durch elektrostatische Feldwirkung. Zumindest der vordere Teil der Auftragsvorrichtung liegt hierzu auf hohem Potential, während der zu besprühende Gegenstand gewöhnlich geerdet ist. Das Pulver wird der Auftragsvorrichtung durch eine Rohr- oder Schlauefteitung zugeführt, durch die Luft als Träger für das Pulver strömt. Um die axiale Geschwindigkeitskomponente des austretenden Pulver-Luft-Gemisches zu vermindern, wird dem Pulver-Luft-Strom eine Drallbewegung erteilt, und zwar dadurch, daß in eine Drallkammer in der Nähe der Mündung ein über eine weitere Rohr- oder Schlauchleitung zugeführter Hilfsluftstrom tangential zu dem Pulver-Luft-Strom eintritt. Anderenfalls würden nämlich die ausgestoßenen Pulverteilchen infolge ihrer hohen axialen Geschwindigkeitskomponente infolge der relativ geringen elektrosta&schen Kräfte aus dem Einflußbereich des elektrostatischen Feldes herausgelangen und damit nicht auf den Gegenstand niedergeschlagen werden, was zu einem erheblichen Mehrbedarf an Pulver führt. Für die Geschwindigkeitskomponenten der austretenden

j Teilchen In axialer und in radialer Richtung ist jedoch nicht nur die Drallkammer maßgebend, sondern auch die Formgebung

j des anschließenden Strömungsquerschnittes, die darüberhinaus j noch eine entscheidende Rolle für die Höhe der Aufladung der

Teilchen spielt.

j Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Zer stäuberdüse der einleitend angegebenen Gattung in ihrem Strö- mungsquerschnitt bis zur Mündung so auszubilden, daß bei opti-

! maler Aufladung des Pulver-Luft-Stromes günstige Werte sowohl

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für dessen räumliche Verteilung als auch für dessen Geschwindigkeitsverteilung in Anpassung an Form und Ausdehnung des zu überziehenden Gegenstandes erzielt werden.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Zerstäuberdüse dadurch gelöst, daß sie zwischen der Drallkammer und der Mündung gleichförmigen Strömungsquerschnitt aufweist.

Hierdurch wird ein scharfgerichteter Strahl bei geringem Pulverbedarf erreicht, so daß trotz der vorteilhaften Drallbewegung, die sowohl eine günstige Aufladung ergibt,als auch das Verstopfen der Düse verhindert, kleinere Gegenstände mit geringen PtRfäferlusten überzogen werden können.

Für etwas größere Gegenstände, die also eine größere Aufschlagfläche bieten, eignet sich eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse, deren Strömungsquerschnitt sich stromab der Drallkammer konisch erweitert.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist in dem sich konisch erweiternden Teil ein konischer Leitkörper derart angeordnet, daß zwischen ihm und der konischen Düseninnenwand ein durchgehender Ringspalt verbleibt. Die so ausgebildete Zerstäuberdüse ist insbeeondere dann von Vorteil, wenn das Pulver innerhalb eines Hohlkörpers, beispielsweise im Inneren von Röhren oder Behältern aufgebracht werden soll. Der Leitkörper bewirkt nämlich sowohl eine für diesen Anwendungsfall vorteilhafte räumliche Verteilung des Pulver-Luft-Stromes als auch eine Unterstützung dessen Drallbewegung, die ein Zusetzen des Ringspaltes verhindert, während andererseits der Ringspalt dafür sorgt, daß der Pulver-Luft-Strom stets dicht an der Ionisationskante vorbeigeführt wird und so trotz der breiten räumlichen Verteilung eine ausgezeichnete Aufladung erzielt wird.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzen der sich konisch erweiternde Teil und der Leitkörper verschiedene öffnungswinkel und letztere ist so angeordnet, daß die Spaltbreite des Ringspaltes zur Mündung hin abnimmt. Durch diese Formgebung wird zu den bereits vorstehend genannten Vorteilen eine weitere Verbesserung der Selbstreinigungswirkung wie auch der Aufladung der Pulverteilchen an der Ionisationskante erreicht.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Zerstäuberdüse j anhand mehrerer beispielsweise gewählter Ausführungsformen ; schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

; Flg. 1 eine erfindungsgemäße Zerstäuberdüse, die auf dem andeutungsweise dargestellten Anschlußstutzen einer Auftragsvorrichtung befestigt ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Zerstäuberdüse mit sich konisch erweiterndem Strömungsquerschnitt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Zerstäuberdüse mit Leitkörper,

Fig. Ί einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Zerstäuberdüse nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Zerstäuberdüse nach Flg. 3.

Fig. 1 zeigt eine Zerstäuberdüse 1 mit einem Befestlgungsflansch la und einem Anschlußflansch Ib, die auf dem Anschlußstutzen 2 einer Auftragsvorrichtung mittels eines Überwurfes 3, beispielsweise einer Mutter, befestigt ist. Der nur schematisch angedeutete Anschlußstutzen 2 ist mit einer mittleren aiialen

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Bohrung bzw. einem Kanal ¹I versehen, durch den das Pulver-Luft-Gemisch der Zerstäuberdüse 1 zugeführt wird. Im Anschlußstutzen 2 ist außerdem ein weiterer exzentrisch liegender Kanal 5 vorgesehen, der in einen ringförmig den hinteren Teil der Zerstäuberdüse umgebenden Hohlraum mündet und der Führung des Hilfsluftstromes dient. Aus dem ringförmigen Hohlraum tritt der Hilfsluftstrom über einen oder mehrere Kanäle 7 vorzugsweise tangential in die Drallkammer 8 der Zerstäuberdüse 1 ein. Diese Drallkammer hat kreisförmigen, gegenüber dem Eintrittsquerschnitt am Anschlußflansch Ib erweiterten Querschnitt und setzt sich mit gleichbleibendem Querschnitt bis zur Mündung der Düse fort. An dieser Mündung ist durch konische Verjüngung der Außenwand der Zerstäuberdüse eine scharfe Zerstäuberkante 9 gebildet, an der die elektrostatische Aufladung der Pulverteilchen erfolgt. Diese Formgebung der Zerstäuberdüse ist besonders dann geeignet, wenn ein geringer Pulververbrauch, beispielsweise 0,1 kg pro Stunde gefordert wird. Trotz der Drallbewegung und der daraus resultierenden niedrigen axialen Geschwindigkeitskomponente wird nämlich ein scharfgerichteter Strahl erzielt und die Aufschlagfläche liegt dementsprechend zwischen 5 und 15cms, abhängig von dem Druck, mit dem der Hilfsluftstrom in die Drallkammer 8 eingeleitet wird. Auf diese Weise lassen j sich vornehmlich kleine Gegenstände bei geringen Pulververlusten überziehen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsge- \ mäßen Zerstäuberdüse, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugs-ι ziffern versehen sind. An die Drallkammer 8 schließt sich eine sich konisch erweiternde Innenwand 10 an, die in der zusammen mit der Außenwand gebildeten scharfen Zerstäuberkante 9 endet. Der Anschlußstutzen der Auftragsvorrichtung ist hier wie in den weiteren Figuren der Einfanheit halber weggelassen. Die Verhältnisse liegen ähnlich, wie bei der Zerstäuberdüse nach Fig.l, jedoch wird bei dieser Ausführungsform der Strahl bereits beim

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Austritt leicht divergent, so daß diese Zerstäuberdüse insbesondere zum überziehen etwas größerer Gegenstände geeignet 1st, wie sich auch aus der etwas vergrößerten Stoßfläche von 20 -B5 cms Durchmesser für einen gewählti den konischen Innenwänden 10 ergibt.

B5 cms Durchmesser für einen gewählten Winkel von 32° zwischen

Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse, bei der der Stömungsquerschnltt sich erheblich stärker als bei der Ausführungsform nach Fig. 2 konisch erweitert. Bei einem derart großen Austrittsquerschnitt, der einer entsprechend breiten räumlichen Verteilung des Pulver-Luft-Stromes entspricht, wie sie beispielsweise dann gefordert wird, wenn das Pulver im Inneren von Röhren oder Behältern aufgebracht werden soll, wäre trotz der Drallbewegung eine hinreichende elektrostatische Aufladung an der Zerstäuberkante 9 nicht mehr gesichert. Um diese dennoch zu erreichen, ist In die Austrittsöffnung ein ebenfalls konischer Leitkörper 11 eingesetzt, so daß sich zwischen ihm und der konischen Innenwand 10 ein Ringspalt 13 konstanter Breite ergibt. Der Leitkörper 11 1st an drei um 120° gegeneinander versetzten Stellen am Umfang der Zerstäuberdüse 1 befestigt. Er unterstützt einerseits die Drallbewegung des Pulver-Luft-Stromes, führt andererseits diesen dicht an der Zerstäuberkante 9 vorbei, so daß eine gute Aufladung möglich 1st und chattet zum dritten einen angenähert kegelförmigen Raum in der Verlängerung der Achse der Zerstäuberdüse gegen den Pulver-Luft-Strom ab, wodurch entsprechende Verluste beim überziehen der Innenwände von Hohlkörpern vermieden werden.

Flg. 4 veranschaulicht schließlich eine Weiterbildung der Zerstäuberdüse nach Fig. 3, bei der in ähnlicher Weise ein Leitkörper 11 vorgesehen ist, der Jedoch an seiner der Drallkammer zugewandten Spitze einen größeren Raumwinkel einschließt, als

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die konische Innenwand 10 der Düse. Bei im übrigen gleicher Befestigung des Leitkörpers 11 wird hierdurch erreicht, daß der Ringspalt 13 sich zur Mündung hin verjüngt, wodurch ein besonders enges Anliegen des so beschleunigten Pulver-Luft-Stromes an der Zerstäuberkante 9 erzielt wird. Hierdurch wird einerseits die Selbstreinigungswirkung der Düse aufgrund der Drallbewegung noch unterstützt und zum anderen werden die Bedingungen für eine hohe Aufladung bzw. Ionisation der Pulverteilchen noch verbessert.

Fig. 5 zeigt eine weitere Aueführungsform der Zerstäuberdüse, deren Strömungsquerschnitt sich nach der Drallkammer 8 nicht konisch,sondern progressiv erweitert, ebenso wie der entsprechend geformte Leitkörper 11. Diese Form ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Drallkammer 8, in die die Kanäle münden, einen von der Kreieform abweichenden Querschnitt hat. Hierzu besteht die eigentliche Zerstäuberdüse 1 aus zwei Teilen, dem Teil Ic, das den Anschlußflansch Ib, die Drallkammer 8 und die zugehörigen Kanäle 7 aufweist und dem Tell Id, mit dem Befestigungsflansch la und der eigentlichen Mündung. Das Teil Ic läßt sich aus Kunststoff formen oder gießen.

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Oipl.-Ing. Dipl. oec. pub*'. DiETR'a: nwiNSKY München 21 - CoiUudilr.ll UI. Feb. 1970 Telefon 561762 5862-IV/He. Socie'te' Anonyme de Machines Electrostatiques Patentansprüche:

1. Zerstäuberdüse an einer elektrostatischen Auftragsvorrichtung für Pulver od. dgl. zum überziehen von Gegenständen mit einer Pulverschicht, die sich sogleich in einen gleichmäßigen Film umwandelt, wobei der Zerstäuberdüse ein Pulver-Gas- oder Pulver-Luft-Gemisch zugeführt wird und diese selbst in ihrem vorderen Teil eine Ionisationselektrode aufweist, die auf einem hohen Potential in Bezug auf den zu überziehenden Gegenstand liegt und weiterhin der vor- , dere Teil der Düse mit einer Drallkammer zur Erzeugung einer Drallbewegung des Pulver-Luft-Stromes versehen ist, j in die gegebenenfalls einen Hilfsluftstrom zuführende Ka- ! näle tangential zu dem Pulver-Luft-Strom einmünden, dadurch ; gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (1) zwischen der Drallkammer (8) und der Mündung gleichförmigen Strömungsquerschnitt aufweist. ί

2. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ; ihr Strömungsquerschnitt sich stromab der Drallkammer (8) j konisch erweitert.

3. Zerstäuberdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß In dem sich konisch erweiternden Teil (10) ein konischer Leitkörper (11) derart angeordnet ist, daß zwischen ihm und

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der konischen Düseninnenwand ein durchgehender Ringspalt (13); verbleibt. j

4. Zerstäuberdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß i

der sich konisch erweiternde Teil O-O) und der Leitkörper (11) j verschiedene öffnungswinkel besitzen und letzterer so ange- i ordnet ist, daß die Spaltbreite des Ringspaltes (13) zur
Mündung hin abnimmt.

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