NO160494B

NO160494B - PROCESSING TEAM AND DEVICE FOR ELECTROSTATIC SPROEY POWDER PARTICLES ON A SURFACE TO BE COATED.

Info

Publication number: NO160494B
Application number: NO84844896A
Authority: NO
Inventors: Wolfgang Kirchner; Otto Bebhardt; Hans Hauck
Original assignee: Kopperschmidt Mueller & Co
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1989-01-16
Also published as: NO844896L; NO160494C

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for elektrostatisk sprøyting av pulverpartikler som tilføres i en bæregasstrøm, på en overflate som skal belegges med de trekk som er angitt i innledningen til krav 1, samt en anordning for gjennomfø-ring av fremgangsmåten, ifølge innledningen til krav 3. The invention relates to a method for electrostatic spraying of powder particles that are supplied in a carrier gas stream, on a surface to be coated with the features specified in the introduction to claim 1, as well as a device for carrying out the method, according to the introduction to claim 3.

Ved en slik sprøyteanordning (DE alminnelig tilgjengelig skrift 23 12 363) blir bæregass-pulverblandingen ført forbi en avbøyningsinnretning, fra hvilken det kommer en radial luftstrøm. Ved å regulere den radiale luftstrøm, kan pul-verskyen formes. Til ionisering av pulveret er det anordnet en elektrode i røret, i bæregass-pulverblandingens bane. With such a spray device (DE generally available document 23 12 363), the carrier gas-powder mixture is led past a deflection device, from which a radial air flow comes. By regulating the radial airflow, the plume cloud can be shaped. To ionize the powder, an electrode is arranged in the tube, in the path of the carrier gas-powder mixture.

Det er også kjent (DE alminnelig tilgjengelig skrift 24 46 022) å forgrene en delluftstrøm fra den til forstøvning tjenende luftstrøm og ionisere delstrømmen ved at den passerer minst en nålelektrode og rette dén eksternt på den uttredende sprøytestrålen. Nålelektroden rager da fritt utad og vender mot den overflate som skal belegges. It is also known (DE generally available document 24 46 022) to branch off a partial air flow from the air flow used for atomization and ionize the partial flow by passing at least one needle electrode and directing it externally onto the exiting spray jet. The needle electrode then protrudes freely outwards and faces the surface to be coated.

Ved en sprøyteanordning for våtlakk er det kjent (US-PS In the case of a spray device for wet paint, it is known (US-PS

3 049 092) å omstyre forstøvningsluften radialt mot et prell-legeme som er anordnet på kortsiden og bruke den uttredende luftstrøm til forstøvning av den våte lakk som trer aksialt ut av en ringformet spalte. Forstøvningsluft-strømmen er her bare regulerbar innen snevre grenser med henblikk på en fullstendig forstøvning av lakken. Ionisering skjer ved en korona-utlading i området for prell-lege-mets ytterkant, og høyspenningen tilføres hele sprøytehodet. 3 049 092) to redirect the atomization air radially towards a bounce body which is arranged on the short side and use the exiting air stream to atomize the wet varnish which emerges axially from an annular gap. Here, the atomizing air flow can only be regulated within narrow limits with a view to a complete atomization of the paint. Ionization takes place by a corona discharge in the area of the outer edge of the shock absorber, and the high voltage is supplied to the entire syringe head.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveiebrin-ge en fremgangsmåte, ved hjelp av hvilken sprøytetåken blir bedre formet og pulverpartiklene blir ionisert på en slik måte at det kan oppnås en jevnere belegning av emnets overflate . The invention is based on the task of providing a method, by means of which the spray mist is better shaped and the powder particles are ionized in such a way that a more even coating of the workpiece's surface can be achieved.

Denne oppgave er ifølge oppfinnelsen løst med de trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1. According to the invention, this task is solved with the features specified in the characterizing part of claim 1.

Ifølge oppfinnelsen skjer tilførselen av den ioniserende gasstrøm atskilt fra styreluftstrømmen som skal ekspandere According to the invention, the supply of the ionizing gas flow takes place separately from the control air flow which is to expand

bæregass-pulverblandingen. Da styreluftstrømmen i og for seg er regulerbar med hensyn til trykk og mengde, kan den ønskede form av sprøyte-tåken innstilles på en enkel og fordelak-tig måte. Ioniseringen av bæregass-pulverblandingen skjer ved hjelp av den ioniserte gasstrømmen, som ledes inn i bæregass-pulverblandingen nedstrøms av styreluftstrømmen.Slik blir den ioniserte gasstrøm ledet inn i bæregass-pulverblandingen i et område med redusert strømningshastighet, dvs nedstrøms i forhold til styreluftstrømmen, som har den funksjon å ekspandere og bremse ned, slik at påvirkningstiden for ionepåføring på pulverpartiklene blir forlenget. the carrier gas-powder mixture. As the control air flow in and of itself is adjustable with regard to pressure and quantity, the desired shape of the spray mist can be set in a simple and advantageous way. The ionization of the carrier gas-powder mixture takes place with the help of the ionized gas stream, which is led into the carrier gas-powder mixture downstream of the control air flow. In this way, the ionized gas stream is led into the carrier gas-powder mixture in an area with a reduced flow rate, i.e. downstream in relation to the control air flow, which has the function of expanding and slowing down, so that the impact time for ion application on the powder particles is extended.

Ved elektrode-anordningen hindres en direkte felt-påvirkning på den flate som skal belegges. Virkningen av det elektriske felt som går ut fra elektroden på flaten som skal belegges, blir redusert. Spesielt hindres feltlinjekonsentrasjoner på kanter og fremspring av den flate som skal belegges, slik at det er mulig å oppnå jevn belegning. Den ioniserte gasstrøm er dessuten uavhengig av styreluftstrømmen og derfor i og for seg optimalt innstilbar. With the electrode device, a direct field effect on the surface to be coated is prevented. The effect of the electric field emanating from the electrode on the surface to be coated is reduced. In particular, field line concentrations on the edges and projections of the surface to be coated are prevented, so that it is possible to achieve uniform coating. The ionized gas flow is also independent of the control air flow and therefore optimally adjustable in and of itself.

Ifølge krav 2 er det som supplement av den elektrostatiske lading som følge av den ioniserte gasstrøm, også anordnet en umiddelbar opplading av bæregass-pulverblandingen. Ifølge oppfinnelsen kan den elektrostatiske lading av pulverpartiklene endres og innstilles optimalt ved regulering av den direkte lading og ved regulering av den ioniserte gasstrøm. Reguleringen av den direkte opplading kan enten skje ved endring av den spenning som påtrykkes elektroden, eller ved innretninger til svekkelse av det elektriske felt. Oppladingen ved hjelp av den ioniserte gasstrøm kan enk-lest oppnås ved regulering av gassvolumet. According to claim 2, as a supplement to the electrostatic charging as a result of the ionized gas flow, an immediate charging of the carrier gas-powder mixture is also arranged. According to the invention, the electrostatic charging of the powder particles can be changed and set optimally by regulating the direct charging and by regulating the ionized gas flow. The regulation of the direct charging can either take place by changing the voltage applied to the electrode, or by devices for weakening the electric field. The charging by means of the ionized gas stream can be easily achieved by regulating the gas volume.

Den anordning ifølge oppfinnelsen som foretrekkes for gjen-nomføring av fremgangsmåten er angitt i krav 3-12. The device according to the invention which is preferred for carrying out the method is specified in claims 3-12.

I det følgende er oppfinnelsen beskrevet nærmere under hen-visning til tegningen, hvor In the following, the invention is described in more detail with reference to the drawing, where

fig. 1 viser et snitt gjennom forparten av en sprøyteanord-ning, fig. 1 shows a section through the front part of a spray device,

fig. 2 viser et snitt gjennom forreste del i en endret ut-førelsesform. fig. 2 shows a section through the front part in a modified embodiment.

I fig. 1 er huset for en sprøyteanordning 10 betegnet med In fig. 1, the housing for a spray device 10 is denoted by

II og omfatter en lagsgående boring 12, i hvilken det er anordnet et rør 14, som er forlenget ut over forreste ende-eller kortflate 15 av huset 11 og består av et elektrisk isolerende materiale. II and comprises a layered bore 12, in which a pipe 14 is arranged, which is extended over the front end or short surface 15 of the housing 11 and consists of an electrically insulating material.

Bæregass-pulverblandingen blir på den ikke viste bakside av sprøyteanordningen på kjent måte ledet inn i den ringformede kanal 18, som er dannet mellom husets boring 12 og røret 14, og forlater kanalen ved utløpsdysen 19 i en i det vesentlige aksialt rettet strøm. The carrier gas-powder mixture is, on the not shown rear side of the spray device, guided in a known manner into the annular channel 18, which is formed between the housing bore 12 and the pipe 14, and leaves the channel at the outlet nozzle 19 in a substantially axially directed flow.

I forreste ende av røret 14 er et innsatslegeme 2 0 anordnet som griper over enden av et ytterligere rør 21 som er anordnet innenfor røret 14. I den ringformede spalte 22 mellom de to rør 14 og 21 blir en gasstrøm tilført, som får et vinkel-moment ved hjelp av ett eller flere skrueformede spor 23 i innsatslegemets 20 ytre omkrets og som i tilslutning strøm-mer gjennom en ringformet kanal 24 mellom innsatslegemet 20 og røret 14 . Fra den ringformede kanal 24 trer gasstrømmen ut radialt gjennom en radial spalte mellom rørets 14 frontflate 25 og en radial skulder 26 på innsatslegemet. Innsatslegemet 20 forløper i flukt med ytre diameter av røret 14 og danner en frontforlengelse på ende siden av røret innenfor det tverrsnitt som røret 14 angir. At the front end of the tube 14, an insert body 20 is arranged which grips over the end of a further tube 21 which is arranged inside the tube 14. In the annular gap 22 between the two tubes 14 and 21, a gas flow is supplied, which gets an angular moment by means of one or more helical grooves 23 in the outer circumference of the insert body 20 and which in connection flows through an annular channel 24 between the insert body 20 and the pipe 14 . From the annular channel 24, the gas flow exits radially through a radial gap between the front surface 25 of the tube 14 and a radial shoulder 26 on the insert body. The insert body 20 runs flush with the outer diameter of the tube 14 and forms a front extension on the end side of the tube within the cross-section that the tube 14 indicates.

Styreluften som trer ut av spalten 25, 26 har den funksjon å bremse opp og ekspandere bæregass-pulverblandingen som trer ut av utløpsdysen 19. Ved en tilsvarende tilmåling av sty-reluf ten, kan den ønskede form av pulvertåken innstilles me-get nøyaktig. Til dimensjonering av styreluften brukes en ikke vist ventil i tilførselsledningen for styreluft. The control air that emerges from the slits 25, 26 has the function of slowing down and expanding the carrier gas-powder mixture that emerges from the outlet nozzle 19. By correspondingly measuring the control air, the desired shape of the powder mist can be set very precisely. A valve (not shown) is used in the supply line for control air to size the control air.

Ytterligere en gasstrøm passerer gjennom en langsgående boring 28 i indre rør 21 og gjennom en blindboring 29 og flere radiale boringer 30 til en uttagning 31 i endeflaten av innsatslegemet 20. Endeflaten 32 er hulkonusformet.I den således dannede uttagning 31 er det anordnet en skiveformet elektrode 34 og en skive 35 av isolasjonsmateriale. Elektroden 34 er forsynt med en sokkel 33, som er festet i innsatslegemet 20 ved hjelp av en isolasjonsstoffhylse 36. Sokkelen 33 har fortrinnsvis ikke viste, utvendige gjenger, som er skrudd sammen med likeledes ikke viste innvendige gjenger på hylsen 36, slik at bredden av den ringformede spalte 38 som dannes mellom endeflaten 32 og ytterkanten av elektroden 3 4 hhv isolasjonsstoffskiven 35 er nøyaktig regulerbar. En tilfør-selsledning 39 for elektrisk høyspenning er ført forover gjennom den langsgående boring 28 i det indre rør 21 og er festet til sokkelen 33 ved 40 i boringen 29. An additional gas flow passes through a longitudinal bore 28 in the inner tube 21 and through a blind bore 29 and several radial bores 30 to a recess 31 in the end surface of the insert body 20. The end surface 32 is hollow cone-shaped. In the thus formed recess 31, a disk-shaped electrode is arranged 34 and a disc 35 of insulating material. The electrode 34 is provided with a base 33, which is fixed in the insert body 20 by means of an insulating material sleeve 36. The base 33 preferably has external threads, not shown, which are screwed together with internal threads on the sleeve 36, also not shown, so that the width of the annular gap 38 which is formed between the end surface 32 and the outer edge of the electrode 3 4 or the insulating material disc 35 is precisely adjustable. A supply line 39 for electric high voltage is led forward through the longitudinal bore 28 in the inner tube 21 and is attached to the base 33 at 40 in the bore 29.

Elektroden er en såkalt halvlederelektrode og har således The electrode is a so-called semiconductor electrode and thus has

en forholdsvis høy ohmsk motstand. Den elektriske motstand av halvlederelektroden er så stor at en pulsutlading, dvs en kortslutning ikke er mulig på ytterkanten av den skiveformede elektrode. a relatively high ohmic resistance. The electrical resistance of the semiconductor electrode is so great that a pulse discharge, i.e. a short circuit, is not possible on the outer edge of the disk-shaped electrode.

Isolasjonsstoffskivens 35 diameter er større enn elektrodens 34, men mindre enn frontdiameteren av innsatslegemet 20. Dermed blir feltstyrken og feltlinjekonsentrasjonen som går ut fra elektrodens 34 ytterkant sterkt redusert og den uønskede felteffekt mellom elektroden og kantene eller fremsprin-gene på overflaten av et emne som skal belegges unngås. The diameter of the insulating material disc 35 is larger than the electrode 34, but smaller than the front diameter of the insert body 20. Thus the field strength and field line concentration emanating from the outer edge of the electrode 34 is greatly reduced and the unwanted field effect between the electrode and the edges or protrusions on the surface of a subject to be be avoided.

Når gasstrømmen som trer ut av de radiale åpninger 30, passerer gjennom den ringformede spalte 38 mellom elektroden 34 og endeflaten 32, blir den ionisert av det høye elektriske potensial av elektroden og møter bæregass-pulverblandingen, som er omstyrt av styreluften som trer ut av spalten 25, 26, omtrent i området med lavest strømningshastighet, dvs etter at blandingen er bremset av styreluften. Dermed vil pulverpartiklene som føres med bæregasstrømmen bli jevnt gjennom-blandet med den sterkt ioniserte gasstrøm. Pulverpartiklene blir da elektrostatisk ladet, noe som i det vesentlige skjer ved påføring av gassioner. Pulverpartiklenes lading fremmes ved ionepåføring fra gasstrømmen og dessuten ved pulverpartiklenes oppholdstid i området med høy ionekonsentrasjon. Ifølge oppfinnelsen kan det på denne måte dannes et svært jevnt sprøytemønster av pulvertåken, som fører til jevn belegning av overflaten av et jordet emne. Elektroden 34 er også anordnet slik at den ikke kommer i berøring med pulver-strømmen. As the gas stream emerging from the radial openings 30 passes through the annular gap 38 between the electrode 34 and the end face 32, it is ionized by the high electrical potential of the electrode and encounters the carrier gas-powder mixture, which is diverted by the control air emerging from the gap 25, 26, approximately in the area with the lowest flow rate, i.e. after the mixture has been slowed down by the control air. Thus, the powder particles carried with the carrier gas flow will be evenly mixed with the highly ionized gas flow. The powder particles then become electrostatically charged, which essentially happens when gas ions are applied. The charging of the powder particles is promoted by ion application from the gas stream and also by the residence time of the powder particles in the area with a high ion concentration. According to the invention, a very uniform spray pattern of the powder mist can be formed in this way, which leads to uniform coating of the surface of a grounded object. The electrode 34 is also arranged so that it does not come into contact with the powder flow.

Ladestyrken av pulverpartiklene kan optimeres ved regulering av gasstrømmen ved hjelp av en ikke vist ventil. Ifølge oppfinnelsen kan formen og ladingen av sprøytetåken optimeres ved regulering av styreluften og den ioniserte gasstrømmen. The charge strength of the powder particles can be optimized by regulating the gas flow using a valve not shown. According to the invention, the shape and charge of the spray mist can be optimized by regulating the control air and the ionized gas flow.

På husets 11 endeflate 15 kan det være innført en ringformet elektrode 4 2 av halvledende materiale, som på ikke vist måte er forbundet med høyspenning. Den ringformede elektrode 4 2 er vendt mot kanalen 18. Den ringformede elektrode 42 skal bidra til ytterligere elektrisk opplading av mategass-pulverblandingen. På huset 11 er videre en hylse 43 av isolasjonsmateriale aksialt forskyvbar. Ved hjelp av denne kan effek-ten av det elektriske felt som er generert av elektroden 42 på emneoverflaten som skal belegges bli forstørret hhv redusert. Også spenningen som er påtrykt elektroden 4 2 kan for-andres. På denne måte kan avleiringseffekten av feltkreftene som dels kommer fra den ioniserte gasstrøm og dels fra den ekstra elektrode 42 bli innbyrdes avstemt. On the end surface 15 of the housing 11, an annular electrode 4 2 of semi-conducting material may be inserted, which is connected to high voltage in a manner not shown. The ring-shaped electrode 4 2 faces the channel 18. The ring-shaped electrode 42 shall contribute to further electrical charging of the feed gas-powder mixture. On the housing 11, a sleeve 43 of insulating material is also axially displaceable. With the help of this, the effect of the electric field generated by the electrode 42 on the workpiece surface to be coated can be enlarged or reduced. The voltage applied to the electrode 4 2 can also be changed. In this way, the deposition effect of the field forces which partly come from the ionized gas stream and partly from the additional electrode 42 can be coordinated with each other.

Fig. 2 er en modifisert utførelsesform, hvor bæregass-pulverblandingen som strømmer aksialt på ytterflaten av røret 14 likeledes blir ekspandert av styreluften som trer ut radialt fra spalten mellom flatene 25 og 26. En gasstrøm ledes gjennom en langsgående boring 28 i indre rør 21 til en boring 46 i et dyselegeme 4 7 og trer jevnt fordelt ut av radiale boringer 48. Gasstrømmen blir ledet omtrent radialt utad av den hulkonusformede endeflate 32 av innsatsen 20 og rettes mot bæregass-pulverblandingen. Ioniseringen av denne gasstrøm skjer ved hjelp av en nålelektrode 44, som rager inn i boringen 4 6 i dyselegemet 47. Fig. 2 is a modified embodiment, where the carrier gas-powder mixture that flows axially on the outer surface of the tube 14 is likewise expanded by the control air that emerges radially from the gap between the surfaces 25 and 26. A gas flow is led through a longitudinal bore 28 in the inner tube 21 to a bore 46 in a nozzle body 4 7 and emerges uniformly distributed from radial bores 48. The gas stream is directed approximately radially outwards by the hollow cone-shaped end surface 32 of the insert 20 and is directed towards the carrier gas-powder mixture. The ionization of this gas stream takes place by means of a needle electrode 44, which projects into the bore 4 6 in the nozzle body 47.

Claims

1. Method for electrostatic spraying of powder particles supplied in a carrier gas stream onto a surface to be coated, with a spraying device, in particular a spray gun, where the powder is atomized by a carrier gas, and the carrier gas-powder mixture emerges in the axial direction from an outlet nozzle (19) is expanded by control air, which is led roughly radially into the carrier gas-powder mixture through a radial gap (25, 26), and where the carrier gas-powder mixture is ionized, characterized in that a gas flow that is adjustable independently of the carrier gas and/or the control air , is led forward in a separate channel (28), is ionized before it exits and is led in an approximately radial direction into the expanded carrier gas-powder mixture in an area with a reduced flow rate.

2. Method as set forth in claim 1, characterized in that the carrier gas-powder mixture is electrostatically charged before the ionized gas flow is introduced, while at the same time the strength of the electrostatic charge and the ionization of the carrier gas-powder mixture are mutually coordinated by regulating the ionized gas flow.

3. Device for carrying out the method as stated in claim 1 or 2, comprising a pipe (14) which is extended forward past an outlet nozzle (19) for discharging a carrier gas-powder mixture, and in which pipe (14) there is arranged a annular channel (24) for the supply of control air, a radial gap (25, 26) being arranged between the front end of the tube and an insert body (20) which closes the tube end, the control air for expansion of the carrier gas-powder mixture being led out of the gap (25, 26) as well as comprising an electrode (34; 44) for ionizing the carrier gas-powder mixture, characterized in that the electrode (34; 44) is placed in a channel (28) which is arranged for separate feeding of a gas stream , and that the ionized gas stream is led in a mainly radial direction into the carrier gas-powder mixture downstream in relation to the gap (25, 26) which is arranged for the control air.

4. Device as stated in claim 3, characterized in that a needle electrode (44) is arranged as an electrode in a channel (28) arranged within the annular channel (24) for the control air.

5. Device as stated in claim 3, characterized in that a disk-shaped electrode (34) is arranged on one end surface of the tube which comprises the ring-shaped channel (24) for the control air and the channel (28) for the ionization gas flow.

6. Device as stated in claims 3 and 5, characterized in that the disc-shaped electrode (34) is arranged on the end surface (32) of the insert body (20), has a smaller diameter than the diameter of the end surface and has its front side covered by an insulating material disc (35) , and that from a longitudinal bore (29) in the insert body (20) for the supply of a gas stream, several radial openings (30) open out into an annular gap (31), which extends radially and is arranged between the insert body (20) and the electrode (34), the gas stream which is ionized on the electrode being led in an approximately radial direction into the carrier gas-powder mixture in the area where this is expanded as a result of the control air.

7. Device as stated in one of claims 3 - 6, characterized in that a recess (31) is formed from hollow cone-shaped end surfaces (32) on the insert body (20).

8. Device as specified in one of claims 3 - 7, characterized in that the part of the insert body (20) which lies in front of the end of the pipe (14) and the pipe, has the same cross-section.

9. Device as stated in one of claims 3 - 8, characterized in that the insert body (20) in the area of the annular channel (22, 24) for the control air is provided with screw-shaped grooves (23).

10. Device as set forth in one of claims 3 - 9, characterized in that in the area of the mouth (15) of the housing (11) an annular electrode (42) is arranged for ionizing the carrier gas-powder mixture emerging from the outlet nozzle (19) .

11. Device as stated in claim 10, characterized in that the ring-shaped electrode (42) is arranged on the inner circumference of the mouth of the housing (15), and that a sleeve (43) of insulating material is displaceably arranged on the outer circumference of the housing (11 ).

12. Device as stated in claims 6 and 7, characterized in that the electrode (34) and the insulating material disc (35) are arranged in the annular recess (31) on the end surface (32) of the insert body (20).