EP0034278A2 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid Download PDF

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EP0034278A2
EP0034278A2 EP81100609A EP81100609A EP0034278A2 EP 0034278 A2 EP0034278 A2 EP 0034278A2 EP 81100609 A EP81100609 A EP 81100609A EP 81100609 A EP81100609 A EP 81100609A EP 0034278 A2 EP0034278 A2 EP 0034278A2
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    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member
    • B05B3/1064—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member the liquid or other fluent material to be sprayed being axially supplied to the rotating member through a hollow rotating shaft
    • 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
    • B05B5/0403—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
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    • B05B5/0415—Driving means; Parts thereof, e.g. turbine, shaft, bearings

Definitions

  • the invention relates to a method for electrostatically coating objects with a fluid, e.g. liquid paint, by applying a high voltage to a spray bell and supplying the fluid to the rotating spray bell.
  • a fluid e.g. liquid paint
  • Spray systems are also known in which the paint is electrostatically drawn off as a thin film from a knife-like edge.
  • the paint is fed to the spray edge by gravity or centrifugal force.
  • the invention has for its object to provide a method with which a fluid, for example liquid paint, can be sprayed onto an object to be processed, in contrast to the previously known devices also difficult coating materials, such as "metallic paints", can be processed and a uniform fine distribution of the color is guaranteed without fear of the presence of air pockets.
  • a fluid for example liquid paint
  • metallic paints difficult coating materials
  • Another object of the invention is to provide a simple, handy and reliable device for performing the method.
  • the underlying the invention object is achieved in that the conveying speed of the fed to the center of the spray bell fluid is decelerated when entering into the bell to nearly zero, then the speed is increased by the fact that by the bell on 15ooo to 6 0th Accelerated 000 RPM and then thrown off the spray edge of the bell and fed to the object to be coated.
  • the device for carrying out the method according to the invention is characterized in that a diffuser is provided in the feed line for the fluid in the region of the line end.
  • the inventive method is thus worked so that the one with a speed of preferably 15.ooo to 6 0th 000 RPM rotating bell centrally supplied fluid flow through the toroidal vortex forming in the free half space without detachment of the moving bell inner surface and is supplied there in a manner known per se via frictional engagement or positive engagement of the spray edge.
  • the fluid flow is almost decelerated to zero speed by means of a diffuser and a rectifier screen.
  • the position of the swirl axis is not subject to any restrictions in wide operating areas.
  • a particularly expedient device for carrying out the method according to the invention consists in a bell which is seated on a hollow axis and is driven by an external rotor drive.
  • the hollow axis itself serves as a lacquer channel, which widens like a diffuser at the transition point to the inside of the bell, before the fluid then passes through a rectifier sieve at its end.
  • the impressed forces of the torus vortex then make the fluid of the moving inner surface of the bell, which is grooved for positive transport, radial and rotationally symmetrical to hand over.
  • nozzle bores are provided on one or more partial circles, one of which is preferably larger than the diameter of the atomizing edge.
  • the pitch circle diameter and the bore geometry are selected in relation to the air throughput so that the air balance around the rotating bell is ensured and the sprayed paint mist cone receives a defined axial thrust through the circular air curtain.
  • Fig. 1 has the hollow shaft 1, 1o and 1 0 'of the bell 2 with the rotor 5, the stator 11 and the dynamic seal 2o and the fabric sleeve 16 carries the bearings.
  • the elec trical lead 8 for the stator is guided in a groove 17 on the hollow shaft through the bearing 1 0 '.
  • the hollow shaft ends in a diffuser 12, which is closed by a rectifying screen 14.
  • the inlet of the diffuser is designed as a valve seat 3, on which the fluid flow can be shut off using the valve needle 4.
  • the bell inner contour carries a radial toothing 15 for the transmission of the Coriolis force.
  • the nozzle bores 9 of the nozzle ring 6 generate an annular air curtain which imparts an axial thrust to the paint mist sprayed on the edge 13.
  • the paint to be sprayed is introduced via line 7.

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  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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Abstract

Es wird eine einfache, handliche und betriebssichere Vorrichtung vorgeschlagen, mit der ein Fluid, z.B. flüssige Farbe, auf einen zu bearbeitenden Gegenstand aufgesprüht werden kann, wobei die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert wird, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15000 bis 60000 UpM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid, z.B. flüssiger Farbe, durch Anlegen einer Hochspannung an eine Sprühglocke und Zuführen des Fluids zu der umlaufend angetriebenen Sprühglocke.
  • Verfahren und Vorrichtungen zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit Farbe sind in großer Zahl bekannt. So gibt es Sprühpistolen in den verschiedensten Ausführungen, bei denen das Farbgut mittels Druckluft oder Airless versprüht wird. An der Versprühungsstelle liegt eine nadelförmige Hochspannungselektrode, über die infolge der hohen Feldlinienkonzentration eine elektrische Aufladung des Spritznebels erfolgt.
  • Weiter sind Sprühsysteme bekannt, bei denen das Farbgut als dünner Film von einer messerartig ausgebildeten Kante elektrostatisch abgezogen wird. Dabei erfolgt die Zuführung des Farbgutes zur Sprühkante durch Schwerkraft oder Fliehkräfte.
  • Schließlich ist es bekannt, daß durch hohe Zentrifugalkräfte, mit oder ohne elektrischem Feld, eine Zerstäubung erzielbar ist, die im wesentlichen die Vorteile der vorher genannten Verfahren beinhaltet. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß infolge der Sprühglockenkonstruktion, selbst bei zentraler Lackzuführung, das Farbgut vor dem Zerstäuben Unstetigkeitsstellen passieren muß (unstetige Querschnittsveränderung, Coriolisbeschleunigungssprung) die Veränderungen im Farbgut (z.B. durch Einschlagen von Luft) nach sich ziehen. Weiter benötigen diese Systeme eine zentrale Zerstäubernabe, um das Farbgut der Sprühkante zuzuführen. Diese Zerstäubernabe unterliegt unkontrollierbarer Verschmutzung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit der ein Fluid, z.B. flüssige Farbe, auf einen zu bearbeitenden Gegenstand aufgesprüht werden kann, wobei im Unterschied zu den bisher bekannten Einrichtungen auch schwierige Uberzugs-Materialien, wie beispielsweise "Metallic-Lacke", verarbeitet werden können und eine gleichmäßige Feinverteilung der Farbe gewährleistet ist, ohne daß befürchtet werden muß, daß Lufteinschlüsse vorhanden sind. Der Wirkungsgrad soll wesentlich erhöht werden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache, handliche und betriebssichere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert wird, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15ooo bis 60.000 UPM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß in der Zuführungsleitung für das Fluid im Bereich des Leitungsendes ein Diffusor vorgesehen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen erläutert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird also so gearbeitet, daß der, der mit einer Drehzahl von vorzugsweise 15.ooo bis 60.000 UPM rotierenden Glocke zentral zugeführte Fluidstrom durch den sich im freien Halbraum ausbildenden Toruswirbel ohne Ablösung der bewegten Glockeninnenfläche zugeführt wird und dort in an sich bekannter Weise über Reibschluß bzw. Formschluß der Sprühkante zugeführt wird. Hierbei wird der Fluidstrom mittels eines Diffusors und eines Gleichrichtersiebes nahezu auf die Geschwindigkeit Null abgebremst. Die Lage der Drallachse unterliegt dabei in weiten Betriebsbereichen keinen Einschränkungen.
  • Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer auf einer Hohlachse sitzenden Glocke, die durch einen Außenläuferantrieb angetrieben wird. Die Hohlachse selbst dient dabei als Lackkanal, der sich an der Ubergangsstelle zur Glockeninnenseite diffusorartig erweitert, bevor das Fluid dann an dessen Ende ein Gleichrichtersieb passiert. Radial und rotationssymmetrisch wird dann durch die aufgeprägten Kräfte des Toruswirbels das Fluid der bewegten, zum formschlüssigen Transport gerillten Glockeninnenfläche übergeben. Nach rückwärts versetzt sind Düsenbohrungen auf einem oder mehreren Teilkreisen angebracht, von denen einer vorzugsweise größer ist als der Durchmesser der Zerstäubungskante. Der Teilkreisdurchmesser und die Bohrungsgeometrie werden in Relation zum Luftdurchsatz so gewählt, daß einmal der Lufthaushalt um die rotierende Glocke sichergestellt wird und zum zweiten der abgesprühte Lacknebelkegel durch den kreisringförmigen Luftschleier einen definierten Axialschub erhält.
  • Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in
    • Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform mit elektrischem Antrieb und in
    • Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform mit pneumatischem Antrieb.
  • Die Ausführungsform der Fig. 1 weist die Hohlwelle 1 auf, welche die Lagerungen 1o und 10' der Glocke 2 mit dem Rotor 5, dem Stator 11 sowie die dynamische Dichtung 2o und die Stoffbuchse 16 trägt. Die elektrische Zuleitung 8 für den Stator wird in einer Nut 17 auf der Hohlwelle durch das Lager 10' geführt. Die Hohlwelle endet in einem Diffusor 12, der durch ein Gleichrichtsieb 14 abgeschlossen ist. Der Einlauf des Diffusors ist als Ventilsitz 3 ausgebildet, an dem der Fluidstrom mit Hilfe der Ventilnadel 4 abgesperrt werden kann. Die Glockeninnenkontur trägt zur Übertragung der Corioliskraft eine Radialverzahnung 15. Die Düsenbohrungen 9 des Düsenkranzes 6 erzeugen einen kreisringförmigen Luftschleier, der den an der Kante 13 versprühten Lacknebel einen Axialschub aufprägt. Die Einführung des zu versprühenden Lackes erfolgt über die Leitung 7.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des elektrischen Antriebes ein pneumatischer Antrieb mit Turbinenrotor 18 und Düsenring 19 vorgesehen. Ansonsten stimmt diese Ausführungsform in ihrer Wirkungsweise mit der gemäß Fig. 1 überein.

Claims (11)

1. Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit einem Fluid, z.B. flüssiger Farbe, durch Anlegen einer Hochspannung an eine Sprühglocke und Zuführen des Fluids zu der umlaufend angetriebenen Sprühglocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit des dem Zentrum der Sprühglocke zugeführten Fluids bei Eintritt in die Glocke auf nahezu Null verzögert, dann die Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, daß es durch die Glocke auf 15000 bis 60000 UPM beschleunigt und anschließend von der Sprühkante der Glocke abgeschleudert und dem zu beschichtenden Gegenstand zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung auf den Toruswirbel und den Fluidfilm formschlüssig erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Qekennzeichnet, daß nach Abschleudern der Fluidteilchen vom Sprühglockenrand (13) den Fluidteilchen durch mindestens eine Gasbeaufschlagung ein Axialschub erteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Toruswirbel der Sprühglocke rückgeführte Sprühnebel erst auf einen geschlossenen Fluidfilm auftrifft, von diesem aufgenommen wird und dann mit diesem beschleunigt wird.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführleitung (7) für das Fluid im Bereich des Leitungsendes ein Diffusor (12) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg des Fluids in Strömungsrichtung gesehen auf den Diffusor (12) ein Gleichrichtsieb (14) folgt.
7. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Sprühglocke (2) mit einer Radialverzahnung (15) versehen ist.
8. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens einen im rückwärtigen Bereich der Sprühglocke (2) angeordneten Düsenkranz (6) zur Erzeugung eines kreisringförmigen Luftschleiers.
9. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor- und Lagerraum durch eine dynamische Dichtung vom Fluidhalbraum getrennt ist.
10. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (5, 11) an Hochspannung liegt und über einen vollisolierten Trenntransformator betrieben wird.
11. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Motors durch Verändern der Synchronfrequenz verändert wird.
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