HU194507B

HU194507B - Device for electrostatic coating of objects

Info

Publication number: HU194507B
Application number: HU871181A
Authority: HU
Inventors: Hans Behr; Kurt Vetter; Rolf Schneider; Fred Luderer
Original assignee: Behr Industrieanlagen
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-02-29
Also published as: EP0238031A2; DE3609240A1; JPH0755299B2; EP0238031B1; FI871205A0; ES2017947B3; FI871205A; US4852810A; HUT43277A; CA1282951C; EP0238031A3; DD255482A5; DE3765274D1; FI84027C; JPS62277171A; DE3609240C2; FI84027B; US4872616A

Description

A találmány tárgya készülék tárgyaknak villamosán vezető anyaggal történő elektrosztatikus bevonására, amelynek szórókészüléke, előnyösen forgó porlasztója, a szórófejet tartó külső háza van, a bevonóanyagot egy adagolótartályból a szórófej szórópereméhez vezető és a bevonóanyagot a szórófejig földpotenciálra kötő vezetéke van, a szórófej tengelyével koncentrikus kör mentén a szórófej körül egyenletes osztásban tű alakú elektródák vannak elrendezve, amelyek a bevonóanyagot feltöltő elektromos teret előállító nagyfeszültségű feszültségforrásra vannak csatlakoztatva, az elektródáknak a bevonandó tárgy felé néző első vége és a szóróperem közötti sugárirányú távolság a szóróperem kétszeres átmérőjénél nagyobb, továbbá az elektródákat tartó szigetelőanyagból levő szerkezete van, amelybe az elektródák az elülső végük kivételével be vannak ágyazva, amely szerkezetnek a szórófej külső házából kiálló, legalább egy tartója van, amelyben az elektródákkal villamosán összekötött nagyfeszültségű vezeték van.

Egy ilyen berendezés, amely például járművek karosszériájának festésére szolgál, amelynél, szemben a hagyományos rendszerekkel, a szórófej helyett csak egy külső elektródarendszert kell nagyfeszültségre helyezni, ismert módon jelentős előnyökkel rendelkezik nagy vezetőképességü szóróanyagok alkalmazása esetén, mint például az úgynevezett vizes lakkoknál (lásd például a DE 34 29 075 számú nyilvánosságrahozataíi iratot). Segítségével különösen jelentős szigetelési problémák kerülhetők el, mivel a teljes lakkvezeték-rendszer egészen a szórófejig földelhető.

Egy ilyen külső elektródákkal rendelkező készüléknél azonban különösen nehéz jó felhordási hatásfokú üzemeltetés esetén - ami a kiszórt bevonóanyag jó feltöltésének függvénye - a szórókészüléknek, az elektródáknak és az elektródatartónak a bevonóanyag általi szennyeződésének elkerülése. Az elektródák környékének elszennyeződése teljesítmény-csökkenéshez vezet, vagyis ennek kisebb hatásfok a következménye, ami viszont tovább növeli a kiszórt anyag által történő elszennyeződést. A DE 34 29 075 számú nyilvánosságrahozataíi iratban ismertetett készülékben ennél az oknál fogva csak kettő, három vagy legfeljebb négy feltöltő elektródát alkalmaznak, amelyek mindegyike a szórófej külső házától sugárirányban, térközzel elálló, és a bevonandó tárgy irányában előreálló tartókba vannak beágyazva. Ezen tartók mindegyike a hozzátartozó elektródához vezető nagyfeszültségű kábelt tartalmaz, amelyek hátsó vége a külső házra felhelyezett, és szintén műanyagból levő gyűrűvel mereven össze van kötve. Jóllehet, ez a szerkezeti kialakítás a gyakorlatban már jól bevált, bizonyos üzemi körülmények között azonban még nem minden, az említett elszennyeződési veszélyre vonatkozó nehézség kerülhető el. A legfeljebb négy elektródára korlátozó követelmény ezen túlmenően még azt a veszélyt is jelenti, hogy a bevonóanyagnak az elektródák körüli koncentrációja következtében egyenetlen „szóráskép” alakul ki.

A találmány elé célul tűztük ki egy külső elektró2 dákkal rendelkező bevonókészüléknek a kidolgozásét, amelynek a felhordási hatásfoka jó, és emellett a szórókészülék és az elektródatartók elszennyeződése nagymértékben elkerülhető. A bevonandó tárgynál előnyösen egyenletes szórásképet kell biztosítani.

A kitűzött feladatot a bevezetőben körülírt készülékkel a találmány szerint úgy értük el, hogy az elektródák a szórófej külső házát térközzel körülvéve, szigetelőanyagból levő gyűrűbe vannak beágyazva, amely gyűrűben az elektródákat egymással gyűrűszerűén összekötő nagyfeszültségű kábelhez csatlakozó, és a gyűrűnek a bevonandó tárgy felé néző homlokfelületétől elszigetelt villamosvezeték van elrendezve, továbbá az elektródáknak az elrendezése és egymás közötti távolsága úgy van megválasztva, hogy üzem közben a bevonóanyag a gyűrűnek a homlokfelületére jelentősen ne csapódjon 1«5.

A nagy vezetőképességü bevonóanyagok alkalmazásából adódó nehézségek (amint azt a DE 34 29 075 számú nyilvánosságrahozataíi irat is ismerteti) a találmány szerint a szórófej körül viszonylag nagy számú elektróda elosztása esetén is megoldható, ha az elektródatartó külső oldalán levő elektródacsúcsok közötti kielégítő szigetelésről gondoskodunk. A szigetelés a vezetőképességgel rendelkező bevonóanyagnak az elektródákat tartó gyűrű homlokfelületére történő jelentős lecsapódás¹ a lecsökkentené, ami az elektródák csúcsán levő térerősséget ugrásszerűen lecsökkentené; aminek tovább növekvő szennyeződés lenne a következmmye. Azt találtuk, hogy a gyűrű alakú elektródatartó elektródacsúcsai közötti elektromosan vezető szennyezés esetén a bevonóanyag alig, vagy legalábbis szabálytalanul vándorol a bevonandó tárgyra, ehelyett maga a készülék vonódik be. Ugyanez lenne az eset akkor is, ha az elektródáknak fémes tartógyűrűje lenne. Másrészről, a gyűrű elszen ayeződésének veszélye nemhogy csökken az elektródák egymás közötti távolságával, hanem ellenkezőleg; a gyűrű átmérőjének függvényében egy minimális számú elektródára van szükség (ami lehetséges módon a szükséges megfelelő villamos térrel van összefüggésben). Például az elektródák osztókörének 400 mm-nél nagyobb átmérője esetén legalább tizennyolc elektródára van szükség, ami ebben az esetben az elektródák közötti, legfeljebb 70 mm-es távolságnak felel meg, amennyiben semmi ele különleges intézkedést nem hozunk az elszennyeződés megakadályozására.

A találmányt az alábbiakban a mellékelt rajzokon bemutatott kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra a készülék oldalnézetét mutatja, kicsinyített, de méretarányos ábrázolásban, a

2. ábra az 1. ábrán bemutatott készülék felülnézete, a bevonandó tárgy felől nézve, és a

3-4 ábrák a készülék gyűrűjének két különböző változatát mutatják.

Az 1. ábrán bemutatott készüléknek egy olyan szórókt szüléké van, amelynek ismert harangrendszerű 1 forgó porlasztója van, amelynek a szórófe-21

194 507 jét alkotó 2 harangtányérja, előnyösen egy nagy fordulatszámú légturbina segítségével van meghajtva. A szórókészülék tengelye mentén húzódik a lakk vagy más bevonóanyagot egy adagolótartályból a 2 harangtányérhoz vezető vezeték (nincs ábrázolva). Ezzel a például földelt fémcsővel kialakított vezetékkel az egész vezető bevonóanyag, például vízlakk vagy hasonló, egészen a 2 harangtányér 6 szórópereméig földpotenciálon van.

Szintén földpotenciálon van a rajzon nem ábrázolt, bevonandó tárgy, például egy jármű karosszériájának a része, amely a 2 harangtányértól tengelyirányban térközzel van elhelyezve.

A szórókészüléknek lehet egy szigetelő műanyagból, például poliacetát műanyagból (különösen fehér POM) vagy hasonlóból levő 7 külső háza.

A 6 szóróperemről jórészt sugárirányban leszórt bevonóanyagnak a feltöltésére a bemutatott kiviteli példában harminc tű alakú 10 elektróda van alkalmazva, amelyek a szórókészülék tengelyével koncentrikus, mintegy 400 mm átmérőjű kör mentén egyenletesen vannak elosztva. A 10 elektródák középső főrészükkel tengelypárhuzamosan egy kör alakú 20 gyűrűbe vannak beágyazva, amint az az

1. ábrán látható. A 10 elektródáknak a mellső vége (csúcsa) a 20 gyűrűnek a bevonandó tárgy felé eső 21 homlokfelületében levő 22 süllyesztésekben szabadon van hagyva. A 22 süllyesztés kifelé 90°-nál nagyobb szög alakban nyílik (például mintegy 120°-ban), miáltal többek között az elektródacsúcsok esetlegesen szükséges tisztítása egyszerűen elvégezhető. A 10 elektródáknak a hátsó vége egy villamosán vezető, valamennyi 10 elektródát egymással Összekötő gyűrű alakú huzal vagy huzalszerü 12 vezetékkel van összekötve, ami villamos szigetelés szempontjából teljesen a 20 gyűrűbe be van ágyazva.

Mind a 7 külső háznak az anyaga, mind a különösen a 20 gyűrű szigetelőanyaga és annak tartószerkezete bizonyos hatással van a térerősség eloszlására, és ezzel összefüggésben a szennyeződés veszélyére. A szórókészülék 7 külső házán a 20 gyűrű két, szintén szigetelőanyagból levő 24 küllővel van felfüggesztve, amelyek egy a 7 külső házra felhelye- < zett szigetelőanyagból levő 26 gyűrűből sugárirányban, előnyösen azonban a bevonandó tárgy felé ferdén előre nyúlnak. Más alakú, és másképp elrendezett küllők is alkalmazhatók. A 20 gyűrű, a 24 küllők és a 26 gyűrű egybefüggően is kialakítható, ! vagy egymással összekapcsolhatók. A 7 külső házon történő rögzítésre a 29 rögzítőcsavar szolgál.

A 26 gyűrűhöz és az egyik cső alakú 24 küllőhöz egy külső 28 csatlakozón keresztül nagyfeszültségű 14 kábel vezet, amely a 24 küllő egyik végén (az 1. ^!ábrán a felső) levő 16 csatlakozáson keresztül a 10 elektródákat összekötő 12 vezetékhez csatlakozik. Ily módon a 10 elektródák nagyfeszültségre, például 60 — 80 kV vagy ennél nagyobb feszültségre kapcsolhatók. A rajzon látható módon a 16 csatlako- ¹zás megvalósítható például egy 17 nyomórugó, és ezzel szemben a 12 vezetékhez csavarozott 18 érintkező csap segítségével. Az itt leírt készüléknek az előnye abban van, hogy a 10 elektródáknak a villa- , mos csatlakoztatásához csak egyetlen nagyfeszültségű 14 kábelre van szükség, míg az ismert készüléknél az egyes tartókban levő elektródák mindegyikéhez egy külön kábel vezet, amely különálló kábeleket a tartón kívül egy csatlakoztatási helyen egymással össze kell kötni.

A 10 elektródák száma természetesen nem korlátozódik az itt ismertetett példa szerintire, azok számi t azonban úgy kell megválasztani, hogy az egyes 10 elektródák között elegendően kis távolság legyen annak érdekében, hogy a 20 gyűrű 21 homlokfel Hetének a bevonóanyag által történő elszennyeződés! veszélye elkerülhető legyen. A 10 elektródák mi itegy 400 mm átmérőjű osztóköre esetén mintegy tizennyolc-harminc elektródát kell alkalmazni. Jebntősen kisebb számú 10 elektróda esetén a szigetelő 20 gyűrűn kívüli 10 elektródákat a 21 homlokfelületen a már említett módon a bevonóanyag ált il ugrásszerűen megnövekvő szennyeződés vezető módon összeköti, míg harmincnál több elektróda alkalmazása esetén a villamos erőtér számottevő további javulása nem figyelhető meg, csupán a költségek növekednének. Amennyiben az elektródáknak kisebb vagy nagyobb osztókor átmérőt választunk, akkor a 10 elektródák minimális száma megfelelő mértékben csökken vagy növekszik. A 400 mm osztókor átmérő körüli, viszonylag széles tartományban a leírt példának megfelelően a 10 elektródák csúcsa közötti távolság mintegy 40 -70 mm-t tesz ki.

λ 10 elektródáknak a 6 szóróperemtől sugárirányban vett távolsága — éppúgy, mint az ismert készüléknél - nagyobb kell legyen, mint a 6 szóróperem átmérőjének kétszerese (ebben az esetben mintegy 70 mm). A 10 elektródák osztókor átmérőjének jelenleg előnyös nagysága mintegy 35C-450 mm.

A szennyeződés veszélye szempontjából az elektródák csúcsának a 6 szóróperem síkjához képesti ten gelyirányú helyzetének jelentősége van. Éppúgy, mir t az ismert készüléknél, az 1. ábrán bemutatott kiv teli példában a 10 elektródák csúcsa tengelyirányban bizonyos távolságra a 6 szóróperem síkja mögött helyezkednek el. Ezt a távolságot úgy választjuk meg, hogy egy elfogadható kompromisszumo keresünk a kisebb távolságból adódó kiszórt bevonóanyag jobb feltöltődése, és ezzel együtt növekvő szennyeződés, különösen a 2 harangtányér és a hí z növekvő szennyeződése között. A bemutatott példában a tengelyirányban mért távolságok 25- 60 mm között, előnyösen 50 mm-re adódnak. Általában igaz, hogy a 10 elektródák mellső vége tengelyirányban a 6 szóróperem síkja mögött a 10 elektródák és a 6 szóróperem sugárirányú távolságán ík 1/3-ánál, előnyösen legfeljebb 1/4-énél kisebb távolságban hátrább van.

Amint azt már ismertettük, a 10 elektródáknak a tartójukat alkotó 20 gyűrűn kívüli része közötti vezetőanyag bevonat általi összekötését el kell kerülri. Az 1. ábrán az A körrel jelzett egyszerű kiviteli alaknál a 10 elektródák megfelelő minimális számával, illetve azok egymás közötti távolságának maximális értéken tartásával ez a feltétel messze-31

194 507 menően biztosítható. Célszerű lehet azonban a nem kívánatos lerakódás elkerülésére még további intézkedéseket foganatosítani.

Egy első, további intézkedés a „kúszóáram” megnövelése, vagyis a 10 elektródák csúcsa közötti felületi út megnövelése. E célból például a 3. ábra szerint hosszabb, tű alakú 10’ elektródákat lehet alkalmazni, amelyek egy ujjszerű, a 20’ gyűrűből a bevonandó tárgy irányában tengelyirányban a 21’ homlokfelületből kiálló szigetelőanyagból levő 31 csapokba vannak beágyazva, vagy bezárva. Ezek a 31 csapok hátsó végükkel a 20’ gyűrűbe lehetnek beágyazva, vagy azzal egybefüggően kialakítva. A 10’ elektródák mellső vége a 22 süllyesztéshez hasonlóan, a 31 csapok mellső végein levő süllyesztésekben szabadon vannak hagyva, míg azok hátsó vége - amint azt az 1. ábrán bemutatott kiviteli példa kapcsán ismertettük — egy összekötő 12’ vezetékhez kapcsolódnak.

Egy további járulékos intézkedés látható a 4. ábrán, amely szerint a 20 gyűrű belsejében, az összekötő vezeték mellett egy gyűrű alakú, légnyomás alatt álló 35 légcsatorna van kialakítva, amely tengelyirányban a 20 gyűrű 21 homlokfelületén tengelyűányú 36 nyílásokba torkollik, amelyek a 10 elektródák között vannak. A 36 nyílásokból kiáramló légnemű közeg, előnyösen levegő, távoltartja a bevonóanyagot a 21 homlokfelülettől. A 35 légcsatorna csatlakozása az 1. ábrán a 37 nyíllal jelölt külső sűrítettlevegő forráshoz vagy más, légnemű közegforráshoz csatlakozik az egyik 24 küllőn keresztül, célszerűen nem azon keresztül, amelyben a nagyfeszültségű 14 kábel van.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Készülék tárgyaknak villamosán vezető anyaggal történő elektrosztatikus bevonására, amelynek szórókészüléke, előnyösen forgó porlasztója, a szórófejet tartó külső háza van, a bevonóanyagot egy adagoíótartályból a szórófej szórópereméhez vezető, és a bevonóanyagot a szórófejig földpotenciálra kötő vezetéke van, a szórófej tengelyével koncentrikus kör mentén a szórófej körül egyenletes osztásban tű alakú elektródák vannak elrendezve, amelyek a bevonóanyagot feltöltő elektromos teret előállító nagyfeszültségű feszültségforrásra vannak csatlakoztatva, az elektródáknak a bevonandó tárgy felé néző mellső vége és a szóróperem közötti sugárirányú távolság a szóróperem kétszeres átmérőjénél nagyobb, továbbá az elektródákat tartó, szigetelőanyagból levő szerkezete van, amelybe az elektródák a mellső végük kivételével be vannak ágyazva, amely szerkezetnek a szórófej külső házából kiálló, legalább egy tartója var., amelyben az elektródákkal villamosán összekötött nagyfeszültségű vezeték van, azzal jellemez5 ve, hogy az elektródák (10) a szórófej külső házát (7) térközzel körülvevő, szigetelőanyagból levő gyűrűbe (20) vannak beágyazva, amely gyűrűben (20) az elektródákat (10) egymással gyűrűszerűén összekötő, nagyfeszültségű kábelhez (14) csatlako10 zó, és a gyűrűnek (20) a bevonandó tárgy felé néző homlokfelületétől (21) elszigetelt villamos vezeték (12 van elrendezve, továbbá az elektródáknak (10) az elrendezése és egymás közötti távolsága úgy van meg,választva, hogy üzem közben a bevonóanyag a ¹5 gyűrűnek (20) a homlokfelületére (21) jelentősen ne csapódjon le.
2 Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az elektródák (10) osztókörének 200 mm-nél nagyobb átmérője esetén legalább kilene elektróda (10) van alkalmazva.
3 A 2. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy 400 mm-nél nagyobb osztókor átmérő esetén legalább tizennyolc elektróda (10) van alkalmazva.
4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a szigetelőgyürü (20) polipropilénből (PP) van.
5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti ké₃₀ szülék, azzal jellemezve, hogy a mellső elektródavégek egy süllyesztésben (22) szabadon vannak, amelynek a nyílásszöge 90°-nál nagyobb.
6. Az 1 — 5. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzaljellemezve, hogy a gyűrű (20’) homlok₃₅ felületén (2Γ) az elektródák (10’) szabadon levő mellső vége között a felületi utat jelentősen megnövelő eszköz van.
7. A 6. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezte, hogy az elektródák (10’) a gyűrű homlokfe40 lületéből tengelyirányban kiálló, szigetelőanyagból levő ujjszerű csapokban (31) vannak elhelyezve.
8. Az 1 — 7. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a bevonóanyagnak a gyűr i (10) homlokfelületére (21) történő íecsapó45 dásáí megakadályozó szerve .van.
9. A 8. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezt?, hogy a gyűrűnek (12) légnyomás alatt álló légcs itornája (35) van, amely az elektródák (10) között a homlokfelületen (21) levő nyílásokba (36)

50 tenge lyirányban torkollik.
10 Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az elektródák (10) mellső vége tengelyirányban a szóróperem (6) síkja mögött, az elektródák (10) és a szóróperem (6) su55 gárirányú távolságának 1/3-ánál kisebb távolságban hátrább van.