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EP2782680A1 - Verfahren zum ausbringen von pulver mittels einer pulversprühpistole und pulversprühpistole zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum ausbringen von pulver mittels einer pulversprühpistole und pulversprühpistole zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number
EP2782680A1
EP2782680A1 EP12788428.6A EP12788428A EP2782680A1 EP 2782680 A1 EP2782680 A1 EP 2782680A1 EP 12788428 A EP12788428 A EP 12788428A EP 2782680 A1 EP2782680 A1 EP 2782680A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
spray gun
nozzle
sleeve
nozzle body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12788428.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Pingel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
P+S Pulverbeschichtungs und Staubfilteranlagen GmbH
Original Assignee
P+S Pulverbeschichtungs und Staubfilteranlagen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by P+S Pulverbeschichtungs und Staubfilteranlagen GmbH filed Critical P+S Pulverbeschichtungs und Staubfilteranlagen GmbH
Publication of EP2782680A1 publication Critical patent/EP2782680A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/03—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying
    • B05B5/032—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by the use of gas, e.g. electrostatically assisted pneumatic spraying for spraying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/06—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in annular, tubular or hollow conical form

Definitions

  • the invention relates to a process for applying powder and to a powder spray gun for carrying out the process in powder coating plants.
  • Nozzles for dispensing a powder-air mixture are known in different designs.
  • AI is a powder - spray member for
  • the flow channel has a constriction in the form of a Venturi nozzle. From 2 to 20 mm in front of the Venturi nozzle, a blowing nozzle is arranged which directs an additional gas flow to the Venturi nozzle. This should be the powder distribution in the air stream
  • Coating materials form a shaping air outlet having a plurality of holes for shaping the spray jet and an ambient air passage.
  • Ambient air passageway is located radially between the spray outlet and the holes for shaping the spray jet, and serves to draw ambient air through them
  • the object of the invention is to provide a method for applying powder with a powder spray gun and a powder spray gun to a uniform distribution of the powder in the air stream at low
  • Workpiece geometry can be adjusted by a continuous adjustment between round and flat jet geometries.
  • the nozzle according to the invention should be usable for different spray guns and inexpensive to produce.
  • the inventive method provides that the powder - air mixture from the spray gun first flows into the mixing chamber of a nozzle body.
  • the turbulent flow distributes the powder evenly in the air flow, thus homogenizing the powder - air mixture.
  • the powder-air mixture expands in the nozzle cone of the nozzle body and the powder-air- Mixture is machined by a jet forming section assembly of a slidable and rotatable sleeve. All expansion points preferably have sharp edge cross-sections.
  • Beam shaping section arrangement influencing the
  • Beamformabitessan changes the shape of the powder - air mixture steplessly from the omnidirectional jet to a flat jet geometry according to the arrangement and
  • the invention task is further by the provision of a powder spray gun in particular one on the
  • Powder spray gun attachable nozzle / nozzle body to
  • the inlet channel widens to a mixing chamber via a sharp-edged one Flow separation edge.
  • the cross - sectional widening leads to turbulence, which in turn results in a good mixing and thus a homogenization of the powder - air flow and a
  • the powder-air stream enters a nozzle cone with a Ver divider cone.
  • Mixing chamber also reduces the flow rate through the simultaneous expansion, which is beneficial
  • the transition from the material supply to the mixing chamber takes place via a first, sharp-edged flow separation edge. It is similar with the conically expanding deflection collar.
  • the trailing edge of Ver divider cone is 1 to 5 mm behind the Nozzle boundary edge back. It has been found that the flow velocity reaches a minimum in this range of distances with high homogeneity of the powder - air mixture.
  • the slidable sleeve with jet-forming section arrangements on the nozzle body allows regulation of the width of the powder-air mixture.
  • the powder - air flow can be narrowed and thus the powder application for narrow workpieces can be targeted.
  • the displacement of the sleeve in the opposite direction allows a larger jet angle of the powder - air mixture.
  • the sleeve allows only the change of a round jet. In the case of a sleeve with jet shaping sections, the supernatant by constriction influences the shape of the powder / air mixture.
  • Beam shaping sections the shape of the powder - air mixture is changed. If the sleeve with the jet shaping sections pushed without projection on the nozzle, it produces a
  • Beam shaping sections given shape. This one can
  • the sleeve may at the exit side according to claim 11 z. B. have a circular arc-shaped cutting profile.
  • Spray gun remote beam forming sections of the sleeve cause a narrowing of the spray.
  • Displacement of the sleeve can be done adjusting the beam angle of the flat jet. This makes it possible to coat both narrow workpieces and large areas well.
  • the flat jet can be varied as desired.
  • annular nozzle is arranged between the nozzle and the displaceable sleeve, can be supplied through the guide air.
  • the powder - air mixture formed by the nozzle can be further transported accordingly. This allows a workpiece to be coated with powder at a greater distance. Also for automatically guided
  • Spray guns have advantages, since the powder-air mixture depth can be controlled by changing the supply air.
  • An embodiment according to claim 10 has a scale graduation on the nozzle body in order to adjust the displaceable sleeve with beam shaping section reproducible.
  • a rubber ring between the nozzle body and sleeve seals according to claim 7 both units advantageous against currents in the direction of operating personnel.
  • the nozzle can also be plugged onto the spray gun as a separate component.
  • the nozzles if necessary with adapter, are Universal together with different spray guns
  • Fig. 1 is a nozzle in longitudinal section with a deferred sleeve with Strahlformabitessan Aunt
  • Fig. 2 is a nozzle in longitudinal section with
  • FIG. 3 shows a nozzle in side view with deferred sleeve with jet forming section arrangement with extended position for generating a flat jet and on the nozzle body applied setting scale
  • FIG. 3a shows a plan view of the sleeve according to FIG. 3 with a beam shaping section arrangement for producing a medium flat jet
  • FIG. 4a is a plan view of the sleeve of FIG. 4 with a beam shaping section arrangement for generating a
  • 5 shows a nozzle in side view with deferred sleeve with Strahlformabitessan eleven in the retracted position to produce an omnidirectional and on the nozzle body applied adjustment scale
  • 5a shows a plan view of the sleeve according to FIG. 5 with a beam shaping section arrangement for producing a crossing flat jet with a large beam angle.
  • the nozzle shown in Fig. 1 in longitudinal section is broken off with a broken on the right side
  • Nozzle body 1 shown The nozzle body 1 is designed so that it can be plugged onto the remaining spray gun, not shown.
  • the nozzle is outward through a hollow cylindrical
  • Nozzle body 1 completed. Inside the powder - air mixture 16 from the spray gun enters the material supply 2 of the nozzle body 1. The cross section of the inlet channel 2 widens to a mixing chamber 4. In the mixing chamber 4, there is a deflection of the powder - air - mixture 16 and thus to a greater turbulence, mixing and expansion of the powder - air - mixture 16. This results in a
  • Nozzle cone 5 on. Inside the material supply 2 and the nozzle cone 5 is the United divisional schaff 10 with the
  • Ver divider cone 13 and the ionizing central electrode 14 It has been found that, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, the trailing edge of Ver divider cone 13 one to five millimeters behind the Düsenbegrenzungskante. 6 should stand back for optimal
  • a nozzle body 1 with improved mixing chamber 4 is, as shown, by a first flow separation edge 3 in
  • the stall 3 causes a Stromungsabr iss and thus leads to stronger
  • the flow separation edges 3 is in the cross-sectional widening of the mixing chamber 4.
  • the deflection collar 11 in conjunction with a second
  • the powder - air - mixture 16 can by
  • Beam shaping section arrangements 19 of the aufsteckkbar s, slidable and rotatable sleeve 18 are narrowed when the sleeve 18 is displaced in the flow direction.
  • a different, stepless shape and widening of the powder-air mixture 16 is possible, for example from the flat jet to the round steel.
  • Displacement is easily possible and can also be adapted during the coating process according to the requirements.
  • Fig. 2 shown. It consists in a sleeve 18 which is longitudinally displaceable on the cylindrical nozzle body 1
  • Beam shaping section 19 makes it possible to vary the shape and expansion of the powder-air mixture 16 emerging from the nozzle body 1.
  • the supply of guide air 17 is shown.
  • annular nozzle with a ring 7 is arranged between the nozzle body 1 and sleeve 18, an annular nozzle with a ring 7 is arranged through which additional guide air 17 is supplied.
  • the guide air 17 is supplied via the guide airver partial space 8 of the annular nozzle with Rädelung 7.
  • the additional guide air 17 makes it possible to transport the powder-air mixture 16 on. This allows better coating of removed workpiece parts. This results in advantages in the coating with automatic
  • the powder - air - mixture 16 can be varied in its expansion or constriction.
  • the jet-forming section arrangement 19 consists of at least two opposing protrusions with intermediate rectangular or semicircular recesses.
  • FIG. 3 shows a sleeve 18 with a circular-arc-shaped sleeve limiting edge 20 cut from it.
  • the sleeve 18 becomes a sleeve with beam-shaping section arrangements 19
  • Nozzle boundary edge 6 of the nozzle body 1 removes and thus narrows the powder - air mixture 16.
  • lateral jet shaping sections of the outlet side of the sleeve 18 are located closer to the nozzle boundary edge 6, which leads to a widening of the powder-air mixture 16. In this way, a powder-air mixture 16 can be produced as a flat jet with the nozzle 1. With a flat jet larger surfaces can be coated very well.
  • the width of the flat jet can be changed up to the round jet when fully pushing the sleeve 18 on the nozzle.
  • By turning the sleeve 18 can be generated by the straight sleeve termination in its width variable omnidirectional.
  • the sleeve 18 is universally applicable.
  • FIG. 4 and Fig. 4a show a nozzle 1 and a sleeve 18 with a rectangular cut out sleeve boundary edge 20 in the middle position.
  • Sleeve displacement is a scale 21 applied to the nozzle body 1.
  • Sleeve limiting edge 20 allows a particularly wide fan-flat jet.
  • the middle sleeve setting causes a wide-spread flattened round jet.
  • 5 and 5a show a nozzle body 1 and a sleeve 18 with quadrangular cutouts
  • Sleeve position causes a round jet.
  • a spray process is realized in which the powder-air mixture 16 when entering the nozzle body 1 first passes into a mixing chamber 4 to be homogenized there by a turbulent flow and subsequently in Area of the outlet cone 5 of the nozzle 2 to expand.
  • a longitudinally displaceable sleeve 18 permits constriction of the powder - air mixture 16.
  • jet - forming section arrangements 19 on the exit side of the sleeve 18 the powder - air mixture 16 can e.g. to a flat jet or two intersecting
  • the transport of the powder-air mixture 16 can be improved by a nozzle body 1 and sleeve 18 annularly supplied guide air flow 17 while maintaining the mixing of the powder - air - mixture 16.
  • Spray jet by varying the speed of the powder - air - mixture 16, speed of the guide air 17 and the beam shape by means of sleeve 18 with
  • Beam forming section arrangements 19 make it possible to use the invention for various powder guns, powder types, pulverulent powder / air mixture powder proportions, material geometries, jet shapes and coating speeds with the advantages described. It has proven to be advantageous that the speed of the powder-air mixture 16 should be set as low as possible. This minimizes powder losses. By increasing the guide airflow 17, the conveying length of the powder-air mixture 16 can be adapted to a greater distance between the workpiece and the gun.

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Abstract

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ausbringen von Pulver mit einer Pulversprühpistole und eine Pulversprühpistole bereitzustellen, um eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers im Luftstrom bei geringer Strömungsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemisches zu erzielen. Damit soll ein gleichmäßiger Pulverauftrag mit hohem Eindringvermögen auch in Vertiefungen am zu behandelnden Werkstück ermöglicht werden. Letztlich soll ein hoher Abscheidegrad des Pulvers erzielt werden. Die Strähnenförderung des Pulver-Luft-Gemisches (16) wird im Mischraum (4) innerhalb des Düsenköpers (1) homogenisiert und in eine Flugförderung umgewandelt. Düsenkonus (5) und Verteilerkegel (13) führen zu einer weiteren Expansion des Pulver-Luft-Gemisches (16). Strahlformabschnittsanordnungen (19) an der verschiebbaren Hülse (18) formen das Pulver-Luft-Gemisches (16) nach dem Austritt aus der Düsenbegrenzungskante (6). Durch das Verschieben der Hülse (18) ist eine stufenlose Formverstellung des Pulver-Luft-Gemisches (16) z.B. zwischen Rund- und Flachstrahl möglich. Die Führluft (17), die über die Ringdüse (7) zugeführt wird, vergrößert die Wurfweite das Pulver-Luft-Gemisches (16).

Description

Verfahren zum Ausbringen von Pulver mittels einer Pulversprühpistole und Pulversprühpistole zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen von Pulver und eine Pulversprühpistole zur Durchführung des Verfahrens in Pulverbeschichtungsanlagen .
Düsen zum Ausbringen eines Pulver - Luft - Gemisches sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
Aus der DE 3546231 AI ist ein Pulver - Sprühorgan zum
Beschichten von Gegenständen im elektrischen Feld bekannt. Im Bereich von 30-300 mm vor der Austrittsmündung weist der Strömungskanal eine Verengung in Form einer Venturidüse auf. Von 2 bis 20 mm vor der Venturidüse ist eine Blasdüse angeordnet, die einen Zusatz - Gasstrom auf die Venturidüse richtet. Damit soll die Pulververteilung im Luftstrom
verbessert werden.
Gemäß der DE 3412694 AI wird zusätzlich zum Fördergas und/oder der Steuer luft in einem getrennten Kanal ein regelbarer Gasstrom herangeführt, vor dem Austritt ionisiert und in etwa radialer Richtung im Bereich der verminderten Strömungsgeschwindigkeit des aufgeweiteten Fördergas - Pulvergemischstroms in diesen eingeleitet.
In der EP 1475159B1 wird ein Sprühgerät vorgeschlagen, das neben einem Sprühauslass zum Sprühen des
Beschichtungsmater ials einen Formungsluftauslass in Form einer Vielzahl von Löchern zum Formen des Sprühstrahles sowie einen Umgebungsluftdur chgang aufweist. Der
Umgebungsluftdur chgang befindet sich radial zwischen dem Sprühauslass und den Löchern zum Formen des Sprühstrahles und dient zum Hindurchsaugen von Umgebungsluft durch die
Strömungs - Saugwirkung des Sprühstrahles und/oder des
Formungsluftstromes .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ausbringen von Pulver mit einer Pulversprühpistole und eine Pulversprühpistole bereitzustellen, um eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers im Luftstrom bei geringer
Strömungsgeschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches zu
erzielen. Damit soll ein gleichmäßiger Pulverauftrag mit hohem Eindringvermögen auch in Vertiefungen am zu
behandelnden Werkstück ermöglicht werden. Letztlich soll ein hoher Abscheidegrad des Pulvers erzielt werden. Weiterhin soll die Auftragung des Pulver - Luft - Gemischs auf die
Werkstückgeometrie durch eine stufenlose Verstellung zwischen Rund- und Flachstrahlgeometrien anpassbar sein. Die
erfindungsgemäße Düse soll für verschiedene Sprühpistolen nutzbar und kostengünstig herstellbar sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass das Pulver - Luft -Gemisch von der Sprühpistole zunächst in den Mischraum eines Düsenkörpers strömt. Im Mischraum wird durch eine turbulente Strömung das Pulver im Luftstrom gleichmäßig verteilt, es erfolgt also eine Homogenisierung des Pulver - Luft - Gemisches . Nachfolgend expandiert das Pulver -Luft- Gemisch im Düsenkonus des Düsenkörpers und das Pulver -Luft- Gemisch wird durch eine Strahlformabschnittsanordnung einer verschiebbaren und verdrehbaren Hülse werkstückoptimiert geformt. Alle Expansionsstellen besitzen vorzugsweise schar fkantige Quer schnittserWeiterungen .
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 erfolgt nach der Expansion eine Formung des Pulver -Luft- Gemisches durch eine auf den Düsenkörper aufsteckbare, drehbare und verschiebbare Hülse mit einer
Strahlformabschnittsanordnung eine Beeinflussung des
homogenisier ten Pulver - Luft - Gemisches .
Durch das Verschieben der Hülse mit integrierter
Strahlformabschnittsanordnung verändert sich die Form des Pulver - Luft - Gemisches stufenlos vom Rundstrahl zu einer Flachstrahlgeometrie entsprechend der Anordnung und
Ausführung der Strahlformabschnitte.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 erfolgt nach der Expansion eine Formung des Pulver -Luft- Gemisches durch eine auf die Düse aufsteckbare Hülse mit Strömungsformeinrichtung eine Beeinflussung des
homogenisierten Pulver - Luft - Gemisches mittels eines um die Düse ringförmig zugeführten Führ luftstromes . Die Erfindungsaufgabe wird weiterhin durch die Bereitstellung einer Pulversprühpistole insbesondere einer auf die
Pulversprühpistole aufsteckbaren Düse/Düsenkörper zur
Durchführung des Verfahrens gelöst.
Innerhalb des Düsenkörpers erweitert sich der Eintrittskanal zu einem Mischraum über eine scharfkantige Strömungsabrisskante. Die Quer schnittserweiterung führt zu Turbulenzen, die wiederum eine gute Durchmischung und damit eine Homogenisierung der Pulver - Luft - Strömung und eine
Flugförderung bewirken. Nachfolgend tritt der Pulver -Luft- Strom in einen Düsenkonus mit einem Ver teilerkegel ein.
Die Homogenisierung der Pulver - Luft - Strömung in der
Mischkammer verringert durch die gleichzeitige Expansion auch die Strömungsgeschwindigkeit, was sich positiv auf
gleichmäßige Verteilung und Niederschlag des Pulvers auf dem Werkstück, insbesondere auch in Vertiefungen, auswirkt.
Der Übergang von der Materialzuführung zum Mischraum erfolgt über eine erste, scharfkantige Strömungsabrisskante. Ähnlich ist es beim sich konusartig weitenden Umlenkbund. Beim
Übergang vom Umlenkbund zu einem Rundstab ist eine zweite Strömungsabrisskante vorgesehen.
Durch das über die scharfkantigen Kanten strömende Pulver - Luft -Gemisch werden die Turbulenzen, vergleichbar dem
Totwasser effekt an einem Wehr, verstärkt. Damit wird die
Homogenität des Pulver - Luft - Gemisches erhöht und die Qualität des Pulverauftrages verbessert. Mit einer Vergrößerung des Durchmessers des Ver teiler Schaftes nach dem Umlenkbund kann die Turbulenz weiter verstärkt und die Expansion verbessert werden. Der Förder luftanteil des Pulver - Luft - Gemisches kann bei dieser Ausbildung reduziert werden, ohne die
Homogenisierung zu verschlechtern.
Gemäß einer Ausgestaltung nach Anspruch 8 der Erfindung steht die Abrisskante des Ver teilerkegels 1 bis 5 mm hinter der Düsenbegrenzungskante zurück. Es hat sich herausgestellt, dass in diesem Bereich der Abstände bei großer Homogenität des Pulver - Luft - Gemisches die Strömungsgeschwindigkeit ein Minimum erreicht.
Die verschiebbare Hülse mit Strahlformabschnittsanordnungen auf dem Düsenkörper ermöglicht eine Regulierung der Weite des Pulver - Luft - Gemisches . Durch Verschieben der Hülse von der Sprühpistole weg, kann der Pulver - Luft - Strom verengt werden und somit der Pulverauftrag für schmale Werkstücke gezielt erfolgen. Die Verschiebung der Hülse in die entgegengesetzte Richtung ermöglicht einen größeren Strahlwinkel des Pulver - Luft - Gemisches . Die Hülse ermöglicht nur die Veränderung eines Rundstrahls . Bei einer Hülse mit Strahlformabschnitten beeinflusst der Überstand durch Einschnürung die Form des Pulver - Luft - Gemisches . Je nach Anordnung der
Strahlformabschnitte wird die Form des Pulver - Luft - Gemisches verändert. Ist die Hülse mit den Strahlformabschnitten ohne Überstand auf die Düse geschoben, erzeugt sie einen
Rundstrahl. Wird die Hülse heraus gezogen, verändert sich der Rundstahl stufenlos zu einer, durch die Anordnung der
Strahlformabschnitte, vorgegebenen Form. Diese kann ein
Flachstrahl, ein sich kreuzender Flachstrahl oder sonstige durch Strahleinschnürung erzielbare Formen sein.
Die Hülse kann an der Austrittsseite nach Anspruch 11 z. B. einen kreisbogenförmigen Schnittverlauf aufweisen. Durch diese Gestaltung der Hülse kann das Pulver - Luft - Gemisch als Flachstrahl ausgebracht werden. Die weiter von der
Sprühpistole entfernten Strahlformabschnitte der Hülse bewirken eine Verengung des Sprühstrahls. Durch die
Verschiebung der Hülse kann eine Anpassung des Strahlwinkels des Flachstrahls erfolgen. Damit lassen sich sowohl schmale Werkstücke als auch große Flächen gut beschichten.
Selbstverständlich können Hülsen mit unterschiedlich
ausgeformter Austrittsseite auf die Düse aufgesteckt werden. Damit kann der Flachstrahl wunschgemäß variiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist zwischen der Düse und der verschiebbaren Hülse eine Ringdüse angeordnet, durch die Führluft zugeführt werden kann.
Mit der Führluft kann das durch die Düse gebildete Pulver - Luft-Gemisch entsprechend weiter transportiert werden. Damit kann auch ein Werkstück in größerer Entfernung mit Pulver beschichtet werden. Auch für automatisch geführte
Sprühpistolen ergeben sich Vorteile, da die Pulver -Luft- Gemischtiefe durch Veränderung der Führluft geregelt werden kann . Eine Ausführung nach Anspruch 10 weist eine Skaleneinteilung auf dem Düsenkörper auf, um die verschiebbare Hülse mit Strahlformabschnitt reproduzierbar einstellen zu können.
Ein Gummiring zwischen Düsenkörper und Hülse dichtet nach Anspruch 7 beide Einheiten vorteilhaft gegen Strömungen in Richtung Bedienpersonal ab.
Die Düse kann auch als separates Bauteil auf die Sprühpistole aufsteckbar sein. Damit sind die Düsen, ggf. mit Adapter, universell zusammen mit verschiedenen Sprühpistolen
einsetzbar .
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschr ieben .
Es zeigen:
Fig. 1 eine Düse in Längsschnittdarstellung mit einer aufgeschobener Hülse mit Strahlformabschnittsanordnung, Fig. 2 eine Düse in Längsschnittdarstellung mit
aufgeschobener Hülse mit Strahlformabschnittsanordnung und Führ lufteinr ichtung ,
Fig. 3 eine Düse in Seitenansicht mit aufgeschobener Hülse mit Strahlformabschnittsanordnung mit ausgefahrener Stellung zur Erzeugung eines Flachstrahls und auf dem Düsenkörper aufgetragener Einstellskala,
Fig. 3a eine Draufsicht auf die Hülse nach Fig. 3 mit einer Strahlformabschnittsanordnung zur Erzeugung eines mittleren Flachstrahls ,
Fig. 4 eine Düse in Seitenansicht mit aufgeschobener Hülse mit Strahlformabschnittsanordnung in mittlerer Stellung zur Erzeugung eines abgeflachten Rundstrahls und auf dem
Düsenkörper aufgetragener Einstellskala,
Fig. 4a eine Draufsicht auf die Hülse nach Fig. 4 mit einer Strahlformabschnittsanordnung zur Erzeugung eines
Flachstrahls mit großem Strahlwinkel,
Fig. 5 eine Düse in Seitenansicht mit aufgeschobener Hülse mit Strahlformabschnittsanordnung in eingefahrener Stellung zur Erzeugung eines Rundstrahls und auf dem Düsenkörper aufgetragener Einstellskala und Fig. 5a eine Draufsicht auf die Hülse nach Fig. 5 mit einer Strahlformabschnittsanordnung zur Erzeugung eines sich kreuzenden Flachstrahls mit großem Strahlwinkel. Die in Fig. 1 dargestellte Düse in Längsschnittdarstellung wird mit einem auf der rechten Seite abgebrochenen
Düsenkörper 1 gezeigt. Der Düsenkörper 1 ist so gestaltet, dass er auf die nicht dargestellte restliche Sprühpistole aufgesteckt werden kann.
Die Düse wird nach außen durch einen hohlzylindrischen
Düsenkörper 1 abgeschlossen. Im Inneren gelangt das Pulver - Luft-Gemisch 16 aus der Sprühpistole in die Materialzuführung 2 des Düsenkörpers 1. Der Querschnitt des Eintrittskanals 2 weitet sich zu einem Mischraum 4. Im Mischraum 4 kommt es zu einer Umlenkung des Pulver - Luft - Gemisches 16 und somit zu einer stärkeren Verwirbelung, Vermischung und Expansion des Pulver - Luft - Gemisches 16. Daraus resultiert eine
Homogenisierung des Pulver - Luft - Gemisches 16 und eine
Veränderung der Fördermechanik von der Strähnenförderung zur Flugförderung, d.h. das Farbpulver ist gleichmäßig im
Förder luftstrom verteilt und die Strömungsgeschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches 16 ist reduziert.
Nach dem Mischraum 4 schließt sich eine Aufweitung zum
Düsenkonus 5 an. Im Inneren des Materialzuführung 2 und des Düsenkonus 5 befindet sich der Ver teiler schaff 10 mit dem
Ver teilerkegel 13 und der ionisierenden Zentralelektrode 14. Es hat sich herausgestellt, dass, wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, die Abrisskante des Ver teilerkegels 13 ein bis fünf Millimeter hinter der Düsenbegrenzungskante 6 zurückstehen sollte, um eine optimale
Pulverbeschichtungswolke zu erzielen.
Bei herkömmlichen Pulverdüsen ist eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches 16 am Düsenausgang notwendig, um eine gute Zerstäubung zu
erreichen. Das hat zur Folge, dass sich das Pulver als Strahl und nicht als Wolke aus der Düse austritt. Daraus ergibt sich eine weniger gute, ungleichmäßige Abscheidung des Pulvers am Werkstück und ein hoher Verlust durch Overspray. Aufgrund der geringeren Strömungsgeschwindigkeit ist mit der gefundenen Lösung auch auf stark strukturierten Flächen eine
gleichmäßige Pulverabscheidung bei geringen Verlusten
möglich . Ein Düsenkörper 1 mit verbessertem Mischraum 4 wird, wie dargestellt, durch eine erste Strömungsabrisskante 3 im
Bereich des Übergangs von der Materialzuführung 2 zum
Mischraum 4 erreicht. Die Strömungsabrisskante 3 bewirkt einen Stromungsabr iss und führt damit zu stärkeren
Turbulenzen. Die Durchmischung des Pulver - Luft - Gemisches 16 wird so verbessert.
Vorzugsweise befindet sich die Strömungsabrisskanten 3 in der Querschnittserweitung des Mischraumes 4. Zusätzlich kann der Umlenkbund 11 in Verbindung mit einer zweiten
Strömungsabrisskante 12 die Durchmischung, die
Homogenisierung und die Strömungsreduzierung des Pulver -Luft- Gemisches 16 erheblich verbessern. Das Pulver - Luft - Gemisch 16 kann durch
Strahlformabschnittsanordnungen 19 der aufsteckkbar en, verschiebbaren und verdrehbaren Hülse 18 verengt werden, wenn die Hülse 18 in Strömungsrichtung verschoben wird. Je nach Position der Hülse 18 ist eine unterschiedliche, stufenlose Form und Aufweitung des Pulver - Luft - Gemisches 16 möglich, beispielsweise vom Flachstrahl zum Rundstahl . Die
Verschiebung ist einfach möglich und kann auch während des Beschichtungsvorganges den Erfordernissen entsprechend angepasst werden.
Eine von Fig. 1 ausgehende Weiterentwicklung ist in der
Fig. 2 gezeigt. Sie besteht in einer auf dem zylindrischen Düsenkörper 1 längsverschiebbaren Hülse 18 mit
Strahlformabschnittsanordnung 19 und mit Führluft 17
arbeitend. Die längsverschiebbare Hülse 18 mit
Strahlformabschnitt 19 ermöglicht es, die Form und AufWeitung des aus dem Düsenkörper 1 austretenden Pulver - Luft - Gemisches 16 zu variieren. Zusätzlich ist die Zufuhr von Führluft 17 dargestellt. Dazu ist zwischen Düsenkörper 1 und Hülse 18 eine Ringdüse mit Rädelung 7 angeordnet, durch die zusätzlich Führluft 17 zugeführt wird. Die Führluft 17 wird über den Führ luftver teilraum 8 der Ringdüse mit Rädelung 7 zugeführt. Die zusätzliche Führluft 17 ermöglicht es, das Pulver -Luft- Gemisch 16 weiter zu transportieren. Damit können entferntere Werkstückteile besser beschichtet werden. Damit ergeben sich Vorteile bei der Beschichtung mit automatischen
Pulverpistolen, die in der Regel an linear arbeitenden
Bewegungsautomaten befestigt sind. Hier wird die Form des Pulver - Luft - Gemisch 16 an die erforderliche
Beschichtungstiefe mittels Veränderung der Führluft 17 angepasst . Mit Hilfe der Führluft 17 kann das Pulver - Luft - Gemisch 16 in seiner Aufweitung bzw. Einengung variiert werden.
Die Strahlformabschnittsanordnung 19 besteht aus mindestens zwei gegenüberstehenden Erhebungen mit dazwischenliegenden rechteckigen oder halbkreisförmigen Aussparungen.
Fig. 3 zeigt eine Hülse 18 mit kreisbogenförmig aus¬ geschnittener Hülsenbegrenzungskante 20. Dadurch wird die Hülse 18 zur Hülse mit Strahlformabschnittsanordnungen 19. Durch diese Gestaltung sind zwei gegenüberliegende
Strahlformabschnitte, in Fig. 3a oben und unten dargestellt, der Austrittsseite der Hülse 18 weiter von der
Düsenbegrenzungskante 6 des Düsenkörpers 1 entfernt und verengen somit das Pulver - Luft - Gemisch 16. Die beiden
seitlichen Strahlformabschnitte der Austrittsseite der Hülse 18 befinden sich näher an der Düsenbegrenzungskante 6, was zu einer Aufweitung des Pulver - Luft - Gemisch 16 führt. Auf diese Weise kann mit der Düse 1 ein Pulver - Luft - Gemisch 16 als Flachstrahl erzeugt werden. Mit einem Flachstrahl können größere Flächen sehr gut beschichtet werden.
Die Weite des Flachstrahls kann bis hin zum Rundstrahl beim vollständigen Aufschieben der Hülse 18 auf die Düse verändert werden. Durch Umdrehen der Hülse 18 kann durch den geraden Hülsenabschluss ein in seiner Weite variierbarer Rundstrahl erzeugt werden. Damit ist die Hülse 18 universell einsetzbar. Somit besteht die Möglichkeit der Anpassung des Sprühstrahls an unterschiedliche Werkstückgeometrien.
Fig.4 und Fig. 4a zeigen eine Düse 1 und eine Hülse 18 mit rechteckig ausgeschnittener Hülsenbegrenzungskante 20 in mittlerer Stellung. Zur exakten Einstellung der
Hülsenverschiebung ist eine Skala 21 auf dem Düsenkörper 1 aufgebracht. Der rechteckige Ausschnitt der
Hülsenbegrenzungskante 20 ermöglicht einen besonders weit aufgefächerten Flachstrahl. Die mittlere Hülseneinstellung bewirkt einen weit aufgefächerten abgeflachten Rundstrahl.
Fig.5 und Fig. 5a zeigen einen Düsenkörper 1 und eine Hülse 18 mit vierfach rechteckig ausgeschnittener
Hülsenbegrenzungskante 20 in vollständig aufgeschobener
Stellung (kein Überstand der Hülsenbegrenzungskante) . Zur exakten Einstellung der Hülsenverschiebung ist eine Skala 21 auf dem Düsenkörper 1 aufgebracht. Der vierfache rechteckige Ausschnitt der Hülsenbegrenzungskante 20 erzeugt einen gekreuzten Flachstrahl. Die vollständig aufgeschobene
Hülsenstellung bewirkt einen Rundstrahl .
Mit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Düsenkörper 1 wird ein Sprühverfahren realisiert, bei dem das Pulver -Luft- Gemisch 16 beim Eintritt in den Düsenkörper 1 zunächst in einen Mischraum 4 gelangt, um dort durch eine turbulente Strömung homogenisiert zu werden und nachfolgend im Bereich des Austrittskonus 5 der Düse 2 zu expandieren.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die
Homogenisierung nicht mehr nach dem Austritt aus dem Düsenkörper 1, sondern innerhalb des Düsenkörpers 1 erfolgt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit reduziert werden kann. Bei herkömmlichen Pulverdüsen ist eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches 16 notwendig, um eine gute Verteilung des Pulvers im Pulver - Luft - Gemisches 16 beim Austritt aus der Düse zu erzielen. Diese hohe Strömungsgeschwindigkeit hat jedoch zur Folge, dass sich das Pulver nicht gleichmäßig und vor allen Dingen bei strukturierten Werkstoffober flächen in zurückstehenden Abschnitten weniger gut abscheidet. Von vorstehenden Kanten wird das Pulver abgeblasen. In Vertiefungen bildet sich ein Luftstau. Daraus resultiert ein ungleichmäßig beschichtetes Werkstück. Diese Nachteile werden aufgrund der geringeren Strömungsgeschwindigkeit der gefundenen Lösung vermieden. Damit können Werkstücke unterschiedlicher Geometrien
gleichmäßig mit Farbpulver beschichtet werden.
Eine Weiterentwicklung des Verfahrens wird durch eine
Strahlformung unmittelbar am Austritt aus dem Düsenkörper 1 erzielt. Eine längsverschiebbare Hülse 18 ermöglicht eine Verengung bzw. Aufweitung des Pulver - Luft - Gemisches 16. Durch verschieden angeordnete Strahlformabschnittsanordnungen 19 an der Austrittsseite der Hülse 18 kann das Pulver - Luft - Gemisch 16 z.B. zu einem Flachstrahl oder zwei sich kreuzende
Flachstrahlen geformt werden.
Der Transport des Pulver - Luft - Gemisches 16 kann durch einen zwischen Düsenkörper 1 und Hülse 18 ringförmig zugeführten Führ luftstrom 17 bei Beibehaltung der Durchmischung des Pulver - Luft - Gemisches 16 verbessert werden. Die vielfältigen Möglichkeiten der Beeinflussung des
Sprühstrahls durch Variation der Geschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches 16, Geschwindigkeit der Führluft 17 und der Strahlform mittels Hülse 18 mit
Strahlformabschnittsanordnungen 19 ermöglichen den Einsatz der Erfindung für verschiedene Pulverpistolen, Pulverarten, Pulveranteile am Pulver - Luft - Gemisch, Werkstoffgeometr ien, Strahlformen und Beschichtungsgeschwindigkeiten mit den beschriebenen Vorteilen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass die Geschwindigkeit des Pulver - Luft - Gemisches 16 so gering wie möglich eingestellt werden sollte. Damit werden Pulververluste minimiert. Durch Erhöhung des Führ luftstromes 17 kann die Förderlänge des Pulver - Luft - Gemisches 16 an eine größere Entfernung zwischen Werkstück und Pistole angepasst werden.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 - Düsenkörper
2 - Mater ialZuführung, EintrOttskanal
3 - Strömungsabrisskante 1
4 - Misch aum
5 - Düsenkonus
6 - Düsenbegr enzungskante
7 - Ringdüse mit Rädelung
8 - Führ luftver teilräum
9 - Gummir ing
10 - Ver tei1er schaff
11 - Umlenkbund
12 - Strömungsabrisskante 2
13 - Ver teilerkegel
14 - Zentralelektrode
15 - Ver teilerkante
16 - Pulver - Luft - Gemisch
17 - Führ luft
18 - Hülse
19 - Strahlformabschnittsanordnung
20 - Hülsenbegrenzungskante
21 - Skala

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ausbringen von Pulver mittels einer
Pulver sprühpistole ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass ein Pulver - Luft - Gemisch (16) in einem Düsenkörper (1) über eine Materialzuführung (2) zunächst in einen Mischraum (4) gelangt, dort durch eine turbulente Strömung
homogenisiert wird und nachfolgend im Bereich des
Austrittskonus (5) des Düsenkörpers (1) expandiert.
2. Verfahren zum Ausbringen von Pulver mittels einer
Pulversprühpistole nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Pulver - Luft - Gemisches (16) nach dem Austritt aus dem Düsenkörper (1) durch eine Strahlformabschnittsanordnung (19) einer verschieb- und verdrehbaren Hülse (18) geformt wird.
3. Verfahren zum Ausbringen von Pulver mittels einer
Pulversprühpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Strahl des Pulver - Luft - Gemisches (16) nach der
Expansion mit einer Strahlformabschnittsanordnung (19) einer verschieb- und verdrehbaren Hülse (18) geformt wird und mittels eines äußeren ringförmigen Führ luftstroms (17) beeinflusst wird.
4. Pulversprühpistole zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Düsenkörper (1) eine zentrisch angeordnete
Materialzuführung (2) besitzt, in der wiederum zentrisch ein Ver teiler schaff (10) angeordnet ist, die Materialzuführung (2) sich am Ende des Ver teiler Schaftes (10) in einen
Mischraum (4) weitet und der Übergang von der
Materialzuführung (2) zum Mischraum (4) eine erste,
scharfkantige Strömungsabrisskante (3) besitzt und der
Ver teiler schaff (10) sich konusartig als Umlenkbund (11) weitet und der Übergang vom Umlenkbund (11) zu einem Rundstab eine zweite Strömungsabrisskante (12) bildet, der Rundstab bis in den Bereich eines Düsenkonus (5) mit einer
Düsenbegrenzungskante (6) reicht und dann in einen
Ver teilerkegel (13) übergeht, der mit seiner Ver teilerkante (15) vor der Düsenbegrenzungskante (6) endet und in der Mitte in Richtung Austrittsöffnung des Düsenkörpers (1) eine
Zentralelektrode (14) besitzt
5. Pulversprühpistole zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Pulversprühpistole nach Anspruch 4 am Außenumfang des Düsenkörpers (1) eine aufsteckbare, verschiebbare und verdrehbare Hülse (18) mit einer
Strahlformabschnittsanordnung (19) besitzt, wobei die
Strahlformabschnittsanordnung (19) am freien Ende der Hülse
(18) also im Bereich der Austrittsseite der Hülse (18) liegt.
6. Pulversprühpistole zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zwischen Düsenkörper (1) und der verschieb- und
verdrehbaren Hülse (18) ein Führ luftver teilerraum (8) mit einer Luftzufuhr angeordnet ist und der Führ luftver teilerraum (8) in Richtung Austrittsöffnung des Düsenkörpers (1) eine schmale Austrittsöffnung zwischen Düsenkörper (1) und Hülse (18) für die Führluft (17) besitzt.
7. Pulversprühpistole nach Anspruch 5 und 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zwischen Düsenkörper (1) und der Hülse (18) ein
Gummiring (9) angeordnet ist.
8. Pulversprühpistole nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Ver teilerkante (15) des Ver teilerkegels (13) 1 bis 5 mm hinter der Düsenbegrenzungskante (6) zurücksteht.
9. Pulversprühpistole nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zwischen verschiebbarer Hülse (18) und dem Düsenkörper (1) eine Ringdüse mit Rädelung (7) angeordnet ist, durch die Führ luft (7) zuführbar ist.
10. Pulversprühpistole nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 5 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Düsenkörper (1) an seiner Außenseite eine
ringförmige Skala (21) aufweist.
11. Pulversprühpistole nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 5 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Strahlformabschnittsanordnung (19) aus mindestens zwei gegenüberstehenden Erhebungen mit dazwischenliegenden rechteckigen oder halbkreisförmigen Aussparungen besteht.
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