DE19938093A1 - Verfahren und Rotationszerstäuber zum serienweisen Beschichten von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Zur Verbesserung des Auftragungswirkungsgrads beim Applizieren von Effektlacken ohne Qualitäts- und Eigenverschmutzungsprobleme werden Rotationszerstäuber verwendet, bei denen das abgesprühte Beschichtungsmaterial unmittelbar an der Absprühkante der Zerstäubungsglocke durch aus einem Innenraum der Glocke zugeführte Luft weiter zerstäubt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum serienweisen Be­ schichten von Werkstücken unter Verwendung eines elektrostati­ schen Rotationszerstäubers der in den unabhängigen Patentan­ sprüchen angegebenen Gattung.

Für die Serienbeschichtung von Kraftfahrzeugen werden bekannt­ lich elektrostatische Rotationszerstäuber verwendet, die das Beschichtungsmaterial durch Absprühen von der ringförmigen Absprühkante eines von einer Luftturbine angetriebenen, mit hoher Drehzahl von mehr als 50000/min rotierenden Glockentel­ lers zerstäuben (vgl. beispielsweise DE 43 06 799 A1 und EP 0 715 896 A2). Üblicherweise wird radial außerhalb der rotie­ renden Glocke Formgebungs- oder Lenkluft zugeführt, die das abgesprühte Beschichtungsmaterial axial in Richtung zum Werk­ stück lenken und/oder eine aus dem Innenraum der Glocke auf deren äußeren Umfangsfläche fließende Reinigungsflüssigkeit gegen diese Fläche andrücken soll (EP 0 715 896 A2, EP 0 878 238 A1). Es ist auch schon bekannt, einen Formge­ bungsluftstrom ohne gesonderte Druckluftquelle durch die ro­ tierende Glocke selbst zu erzeugen, die zu diesem Zweck an ihrer Außenseite mit Gebläseschaufeln versehen sein kann (DE 198 53 710 A1), wodurch eine gute Durchmischung des Be­ schichtungsmaterials erreicht und die Gefahr der Selbstver­ schmutzung durch zurückgeblasenes Material verringert werden soll.

Die bekannten Hochrotationszerstäuber haben den generellen Vorteil eines hohen Auftragungswirkungsgrad (Verhältnis der abgesprühten Menge zur applizierten Menge) von etwa 80%, konn­ ten aber in der Regel nur für normale Lackmaterialien verwen­ det werden. Dagegen war eine befriedigende Beschichtung mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial wie beispielsweise Metalliclack bei ausschließlicher Verwendung der bekannten Rotationszerstäuber bisher nicht möglich. Deshalb war bisher ein doppelter Farbauftrag üblich, bei dem nur die erste Schicht mit Rotationszerstäubern appliziert wurde, während für den die Effekt- und Farbtonausbildung maßgeblich bestimmenden zweiten Auftrag pneumatische Zerstäuber verwendet wurden, die aber neben Qualitätsproblemen z. B. durch die als Wolkenbildung bekannten unerwünschten Bereiche ungleichmäßiger Beschichtung im applizierten Lackfilm vor allem einem im Vergleich mit Ro­ tationszerstäubern wesentlich geringeren Auftragungswirkungs­ grad von oft nur 30 bis 35% haben.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Metallic- oder sonstige Effektlackierung mit Hochrotationszerstäubern durchzuführen, beispielsweise durch eine Beschränkung des Beschichtungsmate­ rials auf bestimmte besonders geeignete Farbtöne, die aber schon wegen des allgemeinen Wunsches nach immer größeren Farb­ wahlmöglichkeiten oft nicht akzeptiert wird und außerdem den Aufwand für die Verarbeitung der zugehörigen Reparaturlacke wesentlich erhöht. Auch Versuche mit speziellen Lenkluftsyste­ men für Rotationszerstäuber mit Drallkomponenten und besonders hohem Luftdurchsatz zur Erzielung großer Axialkomponenten wa­ ren nicht erfolgreich, da der Auftragungswirkungsgrad nur ge­ ringfügig höher wurde als bei der Luftzerstäubung und außerdem erhebliche Selbstbeschichtung der Zerstäuber und sonstiger Teile der Beschichtungsanlage auftrat.

Ein anderer Vorschlag für einen zur Effektlackierung geeigneten Hochrotationszerstäuber zielt auf eine besonders geformte Zer­ stäuberglocke mit einem relativ großen konstanten Winkel zwi­ schen der Stirnfläche und der Rotationsachse und an den spe­ ziellen Zweck angepaßte Betriebsparameter für Drehzahl sowie Lack- und Lenkluftfluß, wobei eine zwischen ihrer Stirnfläche und ihrer an die Absprühkante angrenzenden Umfangsfläche hohle Zerstäuberglocke verwendet wurde (EP-Anmeldung 99 106 063.3).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen zu dessen Durchführung geeigneten Zerstäuber anzugeben, mit denen sich beliebige Metallic- und sonstige Effektlacke bei ausschließlicher Verwendung von Hochrotationszerstäubern mit hoher Beschichtungsqualität, besserem Auftragungswirkungs­ grad als bisher und geringer Eigenverschmutzung der Zerstäuber applizieren lassen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patent­ ansprüche gelöst.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren erfolgt also eine zwei­ stufige Zerstäubung, bei der der Lack zunächst in der üblichen Weise durch die rotierende Glocke zerstäubt wird. Unmittelbar am Außenrand der Absprühkante oder in dessen unmittelbarer Nähe setzt dann eine weitere oder Sekundärzerstäubung durch das dort auftreffende Zerstäubungsfluid ein, bei der es sich vorzugsweise um Luft handelt. Die Sekundärzerstäubung bewirkt eine weitere Zerkleinerung oder Spaltung des abgesprühten Ma­ terials, insbesondere der größeren Tropfen. Dadurch läßt sich ein für die Effektlackierung optimales Tropfengrößenspektrum im abgesprühten Material erzeugen, und zwar für alle derzeit bekannten Effektlacke und Farbtöne und über ein breites Feld möglicher Betriebsparameter wie Drehzahl, Lackmenge usw. Durch die der Luftzerstäubung vorangehende Hochrotationszerstäubung läßt sich aufgrund der hierfür charakteristischen guten elek­ trischen Aufladbarkeit der Lacktröpfchen ein im Vergleich zur elektrostatisch unterstützten konventionellen Luftzerstäubung erheblich höherer Auftragungswirkungsgrad erreichen. Durch die Kombination und Zusammenlegung der Rotationszerstäubung mit der Luftzerstäubung an demselben geometrischen Ort wird eine Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse um den Zerstäuber auf ein Minimum reduziert und dadurch eine Eigenverschmutzung des Zerstäubers weitgehend vermieden.

Gleichzeitig kann man mit dem Zerstäubungsfluid den Lacktröpf­ chen einen für die Effektausbildung günstigen Axialimpuls er­ teilen.

Die beiden am gleichen geometrischen Ort wirkenden Zerstäu­ bungsvorgänge sind voneinander unabhängig einstellbar, änder­ bar und regelbar und erlauben daher eine Optimierung der Zer­ stäubung für jeden Anwendungsfall und Lacktyp unter Verwendung derselben Zerstäuber mit jeweils größtmöglichen Auftragungs­ wirkungsgrad. Für normale Lacke ohne Effektpartikel (z. B. für Unilacke) läßt sich die hier beschriebene, unmittelbar nach der Rotationszerstäubung einsetzende Luftzerstäubung einfach abschalten, so daß auch hierfür dieselben Zerstäuber verwend­ bar sind, ohne daß die Eigenschaften der bekannten reinen Hochrotationszerstäubung beeinträchtigt werden.

Die Erfindung eignet sich sowohl für Systeme mit Direktaufla­ dung konventioneller Lacke durch die Zerstäuberglocke als auch für solche mit Außenaufladung von Wasserlack und sonstigem leitfähigen Beschichtungsmaterial durch externe Elektroden. Im Gegensatz zu der bisher üblichen Metallic- bzw. Effektlack­ applikation entfällt die Notwendigkeit, nach der Auftragung einer ersten Schicht mit Rotationszerstäubern in einer zweiten Station Luftzerstäuber für die Fertiglackierung verwenden zu müssen.

Zur Förderung der axialen Bewegungskomponente des Beschich­ tungsmaterials in Richtung zum Werkstück ist an sich schon versucht worden, das abgesprühte Beschichtungsmaterial in der Nähe der Absprühkante mit Lenkluft zu beaufschlagen, die durch radial außerhalb des Glockenumfangs mündende Kanäle geblasen wird. Es wurde aber festgestellt, daß bei einer derartigen Anordnung die Luftkanäle axial relativ weit hinter der Ab­ sprühkante (mehr als 4 mm) münden und auch einen gewissen ra­ dialen Abstand von der Absprühkante haben müssen, da es an­ dernfalls zu sofortiger und erheblicher Verschmutzung der Au­ ßenflächen des Zerstäubers durch das abgesprühte Beschich­ tungsmaterial kommen kann. Die erfindungsgemäß erwünschte Luftzerstäubung ist aber um so schwieriger erreichbar, je wei­ ter weg von der Absprühkante die Luft austritt und auftrifft, schon weil mit zunehmender Sprühkegelausdehnung auch die für eine Sekundärzerstäubung benötigte Luftmenge wächst. Aus die­ sem Grund wird bei dem hier beschriebenen Verfahren bevorzugt, daß das Zerstäubungsfluid in einen Innenraum der rotierenden Glocke geleitet wird und aus diesem heraus das abgesprühte Beschichtungsmaterial beaufschlagt. Zusätzlich von Vorteil kann hierbei sein, daß die Glocke selbst nicht nur der Zer­ stäubungsluft ähnlich wie dem Sprühkegel eine Drallkomponente in Drehrichtung der Absprühkante erteilen, sondern den Drall mit einfachen Mitteln auch steuern, also je nach den gegebenen sonstigen Bedingungen vergrößern oder statt dessen abbremsen kann.

An verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nä­ her erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Zerstäuber gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, wobei die Zerstäuberglocke im Querschnitt längs einer die Rotationsachse enthaltenden Schnittebene dar­ gestellt ist;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilschnittan­ sicht eines Ausführungsbeispiels mit einer als Gebläse wirken­ den Zerstäuberglocke;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4 ein vergrößert dargestelltes Detail der Glocke gemäß Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte Rotationszerstäuber entspricht weitgehend dem in der erwähnten EP-Anmeldung 99 106 063.3 be­ schriebenen Zerstäuber. Seine am Innenkonus der üblichen Hohl­ welle 10 befestigte, mit ihr drehbar in einem feststehenden Teil 12 des Zerstäubers gelagerte rotationssymmetrische Glocke 14 hat also eine Front- oder Stirnfläche 16, die sich in der die Rotationsachse enthaltenden Schnittebene mit einem kon­ stanten Winkel vorzugsweise zwischen etwa 50 und 85°(z. B. in der Größenordnung von 60°) bezüglich der Rotationsachse von der vorzugsweise scharfkantigen Absprühkante 18 bis zu dem üblichen Umlenkteil 20 oder unter dieses erstreckt, das be­ kanntlich zum Aufteilen des Lackflusses in Teilströme dient, von denen der eine durch eine Mittelöffnung des Umlenkteils fließt. Der Durchmesser des kreisförmigen Umfangs des Um­ lenkteils kann weniger als 40% des Durchmessers der Absprüh­ kante 18 betragen.

Die scharfkantige Absprühkante 18 kann von der Stirnfläche 16 mit der sich darstellungsgemäß konisch nach hinten verjüngen­ den Seiten- oder Umfangsfläche 22 oder mit einer zu der Um­ fangsfläche 22 führenden Fase oder Übergangsfläche gebildet werden. Begrenzt von dem die konische Stirnfläche 16 bildenden Glockentellerteil 17 und der die Umfangsfläche 22 bildenden Umfangswand 23, die darstellungsgemäß einen spitzen Winkel von weniger als 45° einschließen, sowie einem sich radial innen von dem Glockentellerteil 17 aus axial nach hinten erstrecken­ den zylindrischen Wandteil 25 hat die Glocke 14 einen Hohlraum 24.

Ein wesentliches Merkmal des hier beschriebenen Zerstäubers besteht darin, daß zur Sekundärzerstäubung dienende Luft z. B. aus dem feststehenden Teil 12 des Zerstäubers zunächst in den Hohlraum 24 fließen und dann aus diesem, also aus einem In­ nenraum der rotierenden Glocke 14, möglichst unmittelbar axial hinter oder an der Absprühkante 18 wieder austreten und dort auf das abgesprühte Beschichtungsmaterial gerichtet werden soll. Die Zerstäubungsluft kann durch Luftkanäle 26, die in der dem Werkstück zugewandten radial verlaufenden Stirnfläche 28 des feststehenden Zerstäuberteils 12 münden, in einen Ein­ laßraum 29 der Glocke gelangen. Der Einlaßraum 29 ist gegen die Umgebung durch eine Labyrinthdichtung abgedichtet, die durch zwei konzentrische Flanschringe 30, 31 der Glocke 14 gebildet ist, welche auf deren Rückseite in der dargestellten Weise achsparallel in entsprechende konzentrische kreisförmige Ringspalte 32 bzw. 33 eingreifen und zwischen sich den die Mündung der Luftkanäle 26 enthaltenden ringförmigen Bereich der Stirnfläche 28 begrenzen. Auf der axial gegenüberliegenden Seite des Einlaßraums 29 führen beispielsweise ringförmig ver­ teilte Öffnungen 34 in den Hohlraum 24 im Inneren der Glocke.

Der Hohlraum 24 ist gegen die Umgebung geschlossen mit Ausnah­ me einer Öffnungsanordnung 35, durch die das Zerstäubungsmedi­ um aus der Glocke 14 austretend gegen das abgesprühte Be­ schichtungsmaterial gerichtet wird. Die Öffnungsanordnung 35 besteht zunächst aus gleichmäßig um den Glockenumfang verteil­ ten Bohrungen 36, die parallel zu dem an die Absprühkante 18 angrenzenden Teil 22' der Umfangsfläche 22 liegende Achsen haben und sich durch eine ringförmige Stufe 37 erstrecken, die von der Innenseite der sich allgemein kegelstumpfförmig nach hinten verjüngenden Umfangswand 23 der Glocke nach innen vor­ springen und darstellungsgemäß bis zu dem Glockentellerteil 17 reichen kann, wobei die den Bohrungseinlaß enthaltende innere Stufenfläche allgemein der Einlaßöffnung 34 des Hohlraums 24 zugewandt ist. Die Glocke 14 kann mit ihren Elementen 17, 22, 25, 32, 33 und 37 sowie den zwischen den Öffnungen 34 befind­ lichen Stegen einstückig geformt sein.

Da die Zerstäubungsluft aus den Bohrungen 36 zunächst noch inhomogen verteilt austritt, schließt sich vorzugsweise ein in Richtung zur Absprühkante 18 sich achsgleich längs der Boh­ rungsachsen erstreckender ringförmiger Austrittsspalt 38 an, dessen radiale Breite maximal dem Durchmesser der Bohrungen 36 entsprechen oder kleiner sein kann, und in dem sich die aus den Bohrungen fließende Zerstäubungsluft zur homogenen Beauf­ schlagung des Beschichtungsmaterials verteilen kann. Die Mün­ dung des Austrittsspalts 38 liegt axial unmittelbar hinter der Absprühkante 18, zweckmäßig mit einem axialen Abstand von 0,2 bis maximal 3 mm, und fluchtet mit der Umfangsfläche 22, so daß die Zerstäubungsluft unmittelbar radial außerhalb der Ab­ sprühkante auf den Ort gerichtet wird, wo das Beschichtungsma­ terial die Absprühkante verläßt.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht auch die (nicht dargestellte) Möglichkeit, um den Glockenum­ fang eine Vielzahl von Bohrungen entsprechend den Bohrungen 36 zu verteilen, die ohne nachgeschalteten Ringspalt unmittelbar radial außen an der Umfangsfläche 22 und in einem allenfalls kleinen axialen Abstand von weniger als 3 mm hinter der Ab­ sprühkante aus der Umfangswand 23 münden.

Durch die rotierende Glocke und insbesondere durch die zwi­ schen den Bohrungen 36 befindlichen Stege, die auch die erfor­ derliche mechanische Verbindung der Umfangswand 23 mit dem Frontteil des Glockentellers schaffen, wird der ausströmenden Zerstäubungsluft in Übereinstimmung mit dem Sprühkegeldrall ein Drall in Drehrichtung der Glocke erteilt. Durch entspre­ chende Neigung der Achsen der Bohrungen 36 in oder gegen die Drehrichtung der Absprühkante (also gegen die Zeichenebene der Fig. 1), so daß die Auslaßöffnung der Bohrung längs einer Tan­ gente an der betreffenden Umfangsstelle gegen ihre Einlaßöff­ nung versetzt ist, kann es zweckmäßig sein, den Luftdrall der austretenden Zerstäubungsluft je nach den gegebenen Umständen zu vergrößern bzw. zu verkleinern. Die Luft kann also tangen­ tial weiter beschleunigt oder statt dessen abgebremst werden.

Radial außerhalb der Zerstäubungsluftkanäle 26 und des äußeren Flanschrings 30 münden in der feststehenden Stirnfläche 28 Formgebungs- oder Lenkluftdüsen 40, die in der an sich bekann­ ten und üblichen Weise Luft zur Förderung der Axialbewegung des abgesprühten Beschichtungsmaterials in Richtung zum Werk­ stück auf die Außenseite der Glocke 14 richten.

Der Mengendurchsatz der Lenkluft wird in ebenfalls an sich bekannter Weise durch einen geschlossenen Regelkreis geregelt. Ein hiervon unabhängiger zweiter Mengenregelkreis ist für die Zerstäubungsluft vorgesehen, welcher einen größeren Regelbe­ reich haben kann als die Lenkluftregelung. Der Durchsatz der Zerstäubungsluft ist durch eine (nicht dargestellte) Steuer­ einrichtung auf der Einlaßseite der Kanäle 26 variierbar und kann auf Sollwerte bis zu einem Maximalwert von mindestens 1000 Nl/min (Normliter) eingestellt werden. Wie schon erwähnt wurde, kann die Zerstäubungsluft andererseits auch ganz abge­ schaltet werden, wenn derselbe Zerstäuber in konventioneller Weise ohne Sekundärzerstäubung betrieben werden soll.

Durch die bei 41 erkennbaren Kanäle kann in der aus der EP 0 715 896 an sich bekannten Weise Spülflüssigkeit auf einem nicht dargestellten Weg unter Umgehung des Hohlraums 24 auf die Umfangsfläche 22 auf der Glockenaußenseite fließen.

Im Betrieb des beschriebenen Zerstäubers fließt das Beschich­ tungsmaterial aus dem Zentrum der Glocke 14 kommend längs der Unter- und Oberseiten des Umlenkteils 20 auf die Stirnfläche 16 und über diese zu der Absprühkante 18, von wo es im wesent­ lichen radial abgesprüht wird. Hierbei bestehen bekanntlich verschiedene Ablösemöglichkeiten von der Lamellen- über die Fadenablösung bis zur Tropfenablösung, die sich in Abhängig­ keit u. a. von Lackmenge, Lackviskosität und Form der Absprüh­ kante je nach Glockendrehzahl ergeben. Für das hier beschrie­ bene Verfahren wird die Drehzahl vorzugsweise so gewählt, daß sich Fadenablösung einstellt, die generell den Vorteil der Bildung kleiner Tropfen und enger Tropfengrößenverteilung nach dem Zerfallen der Lackfäden (in der Regel in Abständen von weniger als 2 mm von der Absprühkante) haben.

Durch die unmittelbar radial außen und axial von hinten an die Absprühkante gelangende Sekundärzerstäubungsluft wird nun die Zerteilung der Lackfäden unterstützt und eine weitere Spaltung der erzeugten Tropfen bewirkt, die dadurch kleiner werden als im Falle der reinen Rotationszerstäubung von Effektlacken. Insgesamt ergibt sich das für die Effektlackierung gewünschte optimale Tropfengrößenspektrum mit weitgehend gleich großen Tropfen, die in der Regel je ein Pigmentelement enthalten kön­ nen. Die für die gewünschte Sekundärzerstäubung erforderliche Mindestgeschwindigkeit der Zerstäubungsluft beim Auftreffen auf das Beschichtungsmaterial kann durch einfache Versuche ermittelt werden.

Aufgrund ihrer elektrostatischen Aufladung und mit Unterstüt­ zung durch die Lenkluft aus den Düsen 40 und auch durch den zusätzlichen Axialimpuls der Zerstäubungsluft wandern die Lacktropfen dann zu dem zu beschichteten Werkstück.

Die Beschichtung beispielsweise von Fahrzeugkarossen mit Me­ tallic- oder sonstigem Effektlack kann im Einschichtauftrag ausschließlich mit den hier beschriebenen Rotationszerstäubern erfolgen. Die bisher erforderliche Applikation einer zweiten, den Effektlack enthaltenden Schicht mit Luftzerstäubern kann entfallen.

Fig. 2 zeigt ein gegen Fig. 1 abgewandeltes Ausführungsbei­ spiel, bei dem die Zerstäubungsluft zumindest zusätzlich durch Gebläsewirkung der Zerstäuberglocke 14' selbst gefördert wer­ den soll. Die Glocke ist zu diesem Zweck mit die Förderung unterstützenden Gebläseschaufeln 50 versehen, die in dem Hohl­ raum 24' zwischen dem konischen Glockentellerteil 17' und dem zylindrischen Wandteil 25' auf der einen Seite und der Um­ fangswand 23' auf der anderen Seite angeordnet sind und diese Wandteile fest miteinander verbinden sollen.

Zur Luftzufuhr liegt auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Hohlraum 24' auf seiner Rückseite offen der feststehenden Stirnfläche 18 und den dort mündenden Luftkanälen 26 gegen­ über, von wo die Luft ungehindert in den Hohlraum 24' gelangt. Wenn sich die Glocke 14' dreht, fördert sie die Zerstäubungs­ luft durch einen zwischen der Rückseite des Glockentellerteils 17' und dem vorderen Ende der Umfangswand 23' gebildeten Ringspalt 38' von außen auf die Absprühkante 18'. Der Ring­ spalt 38' könnte auch durch radiale Stege unterbrochen sein oder durch einen Kranz von Bohrungen in einem Verbindungsring ersetzt werden (vgl. auch Fig. 4) oder sich an einen solchen Bohrungskranz anschließen.

Die Gebläseschaufeln 50 haben u. a. den Vorteil, daß die Luft­ strömung in den Hohlraum 24' und durch die Austrittsöffnungs­ anordnung bei 38' vektoriell gerichtet werden kann. Obwohl auch in Fig. 2 die erwähnte Labyrinthdichtung in den Ringspal­ ten 32, 33 vorgesehen ist, ergibt sich als weiterer Vorteil, daß im Prinzip keine besondere Abdichtung des Glockenhohlraums 24' erforderlich ist und die Zuluft auch aus der Umgebung kom­ men könnte. Die Abdichtung ermöglicht hier aber eine einfache Steuerung der Zuluft im feststehenden Zerstäuberteil 12.

Der Zerstäubungsluftdurchsatz kann auch hier im geschlossenen Regelkreis geregelt werden, wobei der Durchsatz nicht nur durch die Drehzahl der als Gebläse wirkenden Glocke, sondern unabhängig davon durch eine Lufteinlaßsteuerung in Abhängig­ keit von der Luftregelung auf der Einlaßseite der Kanäle 26 (nicht dargestellt) geändert werden kann.

Gemäß einem anderen, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel besteht auch die Möglichkeit, die Sekundärzerstäubungs­ luft aus dem Innenraum der Glocke kommend unmittelbar durch die Absprühkante hindurch austretend auf das abgesprühte Be­ schichtungsmaterial zu richten. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die konische Umfangswand 43 der metallischen Glocke 44 unter Bildung eines winkelartig geschlossenen Endes 46 bis zu dem achsparallelen zylindrischen Wandteil 45 der Glocke. Zwischen dem Wandteil 45 und der Außenseite der Hohl­ welle 47 ist ein darstellungsgemäß geformter Ring 50 bei­ spielsweise aus Kunststoff eingesteckt, der mit seinem rück­ wärtigen radial vorspringenden Ansatz 51 das Glockenende 46 bis über die Umfangswand 43 umgreift. In einen rückwärtigen axialen Spalt in dem mit der Glocke rotierenden Ring 50 greift zur Bildung einer Labyrinthdichtung ein ortsfester axial vor­ springender Ringflansch 52 des feststehenden Zerstäuberteils 53.

Im Unterschied zu Fig. 1 fließt hier die zur Sekundärzerstäu­ bung dienende Luft aus dem nach außen abgedichteten Ringraum 55 auf der Innenseite des Kunststoffrings 50 durch Kanäle 57, die gleichmäßig um die Rotationsachse verteilt durch den in die Glocke eingesteckten Teil des Kunststoffrings 50 bis zu dessen zylindrischer Außenfläche führen, von wo die Luft durch entsprechende Bohrungen 58 des Wandteils 45 der Glocke radial in deren durch den Wandteil 45, die Umfangswand 43 und die Glockentellerstirnwand 49 begrenzten Hohlraum 60 gelangt. Ab­ weichend von der Darstellung in Fig. 3 kann der Ringraum 55 auch von einer Druckluftquelle gespeist werden, die unabhängig von der durch die Düsen 49 austretenden Lenkluft regelbar ist.

Die Öffnungsanordnung, durch welche die Zerstäubungsluft aus dem Hohlraum 60 austritt, ist genauer in Fig. 4 erkennbar, bei der es sich um die vergrößerte Darstellung des Details Z in Fig. 3 handelt. Die Öffnungen bestehen hier aus einem Kranz um den Glockenumfang verteilter Bohrungen 61, die zwischen der Stirnfläche 63 des Glockentellers und der mit dieser einen spitzen Winkel bildenden Umfangsfläche 64 durch die Absprüh­ kante 65 führen, die durch eine quer zu den Achsen der Bohrun­ gen 61 zwischen den äußeren Enden der Flächen 63 und 64 ver­ laufende schmale (z. B. in der Größenordnung von 2 mm breite) Übergangsfläche gebildet wird. Die Strömungsrichtung an der Mündung der hier aus den Bohrungen 61 bestehenden Öffnungsan­ ordnung muß nicht genau parallel zu dem an die Absprühkante abgrenzenden Bereich der Umfangsfläche liegen, sondern kann gemäß Fig. 4 mit ihr einen kleinen Winkel bilden.

Claims (24)

1. Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken unter Verwendung eines elektrostatischen Rotationszerstäubers mit einer rotierenden Zerstäubungsglocke (14), auf deren dem Werkstück zugewandter Stirnfläche (16) das Beschichtungsmate­ rial zu der Absprühkante (18) fließt, von der das Beschich­ tungsmaterial abgesprüht und dadurch zerstäubt wird, wobei ein aus dem Zerstäuber zugeführtes gesondertes Fluid, insbesondere Luft, mit einer axialen Komponente in Richtung zum Werkstück am Außenrand der Absprühkante gegen das abge­ sprühte Beschichtungsmaterial gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das abgesprühte Beschichtungsmate­ rial von dem gesonderten Fluid in unmittelbarer Nähe der Ab­ sprühkante (18) weiter zerstäubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsfluid unmittelbar radial außen an die Absprüh­ kante (18) angrenzend mit einer Drallkomponente in oder gegen die Drehrichtung der Absprühkante gegen das Beschichtungsmate­ rial gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsfluid durch einen Innenraum (24) der ro­ tierenden Glocke (14) geleitet wird und aus diesem Raum heraus das abgesprühte Beschichtungsmaterial beaufschlagt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsfluid aus dem Innenraum (24) der Glocke (14) in einer Richtung austritt, die parallel zu der an die Ab­ sprühkante (18) angrenzenden Umfangsfläche (22) der Glocke zu der Absprühkante führt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsfluid durch die Absprüh­ kante (65) austritt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsatzmenge des Zerstäubungsfluids durch einen geschlossenen Regelkreis geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das abgesprühte Beschichtungsmaterial ra­ dial außerhalb des Zerstäubungsfluids durch Lenkluft beauf­ schlagt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsfluid von rotierenden Ge­ bläseschaufeln (50) der Glocke (14') zu dem abgesprühten Be­ schichtungsmaterial gefördert wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial der Absprühkante (18) auf der Stirnfläche (16) zumindest in dem an die Absprüh­ kante angrenzenden Flächenbereich in einer Richtung zugeleitet wird, die mit der Rotationsachse einen in Richtung zur Ab­ sprühkante im wesentlichen konstant bleibenden Winkel von 50 bis 85° bildet.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in der das Beschichtungsma­ terial der Absprühkante (18) auf der Stirnfläche (16) zugelei­ tet wird, einen spitzen Winkel mit der Richtung bildet, in der das Zerstäubungsfluid auf das abgesprühte Beschichtungsmate­ rial trifft, und daß diese beiden Richtungen sich unmittelbar an der Absprühkante (18) treffen.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Rotationszerstäubung eine faden­ förmige Ablösung des Beschichtungsmaterials von der Absprüh­ kante (18) bewirkt wird.

12. Elektrostatischer Rotationszerstäuber zum serienweisen Beschichten von Werkstücken
mit einer an einer Welle (10, 47) eines Antriebsmotors mon­ tierten Zerstäuberglocke (14, 44), die einen Innenraum (24, 60) enthält,
mit einer Einrichtung, die das Beschichtungsmaterial auf die Stirnfläche (16, 63) der Glocke (14, 44) leitet,
und mit einem gesonderten Leitungssystem (26, 35, 57), das in der Lage ist, ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, mit einer wesentlichen axialen Komponente in Richtung zum Werk­ stück gegen das abgesprühte Beschichtungsmaterial zu richten, dadurch gekennzeichnet, daß das gesonderte Fluidleitungssystem (26, 35, 57) durch den Innenraum (24, 60) der Glocke (14, 44) führt und durch eine Öffnungsanordnung (35, 61) an oder in der Nähe der Absprühkante (18, 65) aus der Glocke (14, 44) heraus­ führt.

13. Rotationszerstäuber nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungsanordnung (35) durch um den Gloc­ kenumfang verteilte Kanäle (36) und/oder einen Ringspalt (38) gebildet ist, die an oder in der Nähe der Absprühkante auf der Außenseite der Umfangsfläche (22) münden.

14. Rotationszerstäuber nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungsanordnung (35) durch eine Stufe (37) einer die Umfangsfläche (22) der Glocke (14) bildenden, den Innenraum (24) begrenzenden Umfangswand (23) führt, von deren Innenseite die Stufe (37) nach innen vorspringt.

15. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (61) durch die Absprühkante (65) führt.

16. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (35) mit axialem Abstand von weniger als 3 mm von der Absprühkante (18) und radialem Abstand von weniger als 1 mm von dem an die Ab­ sprühkante (18) angrenzenden Bereich (22') der Umfangsfläche (22) der Glocke (14) mündet.

17. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung an der Mün­ dung der Öffnungsanordnung (35) wenigstens annähernd parallel zu dem an die Absprühkante (18) angrenzenden Bereich (22') der Umfangsfläche (22) liegt.

18. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (24) der Glocke (14) auf der der Stirnfläche (16) abgewandten Rückseite geöffnet ist und das Fluidleitungssystem (26) durch diese Öffnung (34) in den Innenraum (24) führt.

19. Rotationszerstäuber nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einlaßbereich (29) der rückseitigen Fluidöffnung (34) nach außen abgedichtet ist.

20. Rotationszerstäuber nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Glocke (14) an der rückseitigen Fluidöffnung (34) mit koaxialen Flanschringen (30, 31) versehen ist, die zur Abdichtung der Fluidöffnung (34) in parallel zu der Rota­ tionsachse verlaufende konzentrische Ringspalte (32, 33) in einer der Glocke (14) zugewandten feststehenden Stirnfläche (28) des Zerstäubers eingreifen, und daß innerhalb des durch die Ringspalte (32, 33) begrenzten Bereiches dieser festste­ henden Stirnfläche (28) ein Kanal (26) des Fluidleitungssy­ stems mündet.

21. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengendurchsatz des Zerstäu­ bungsfluids abhängig und/oder unabhängig von der Glockendreh­ zahl änderbar ist, und daß ein eigener Mengenregelkreis für das Zerstäubungsfluid vorgesehen ist.

22. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (16) der rota­ tionssymmetrischen Glocke (14) in einer die Rotationsachse enthaltenden Querschnittsebene der Glocke wenigstens in dem an die Absprühkante (18) angrenzenden Bereich mit der Rotati­ onsachse einen in Richtung zur Absprühkante im wesentlichen konstant bleibenden Winkel bildet, der etwa 50 bis 85° be­ trägt.

23. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in einer die Rotationsachse ent­ haltenden Querschnittsebene der Glocke (14) der an die Ab­ sprühkante (18) angrenzende Bereich (22') der Umfangsfläche (22) mit dem an die Absprühkante (18) angrenzenden Bereich der Stirnfläche (16) und mit einer zur Rotationsachse parallelen Richtung jeweils einen spitzen Winkel bildet.

24. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (60) der Glocke (44) durch einen inneren zylindrischen Wandteil (45) begrenzt ist, durch den radiale Bohrungen (58) führen, die von Kanälen (57) des Fluidleitungssystems gespeist sind.