DE10348716A1

DE10348716A1 - coater

Info

Publication number: DE10348716A1
Application number: DE2003148716
Authority: DE
Inventors: Joachim Pingel
Original assignee: P & S Pulverbeschichtungs und; P and S PULVERBESCHICHTUNGS- und STAUBFILTERANLAGEN GmbH
Current assignee: P & S Pulverbeschichtungs und; P and S PULVERBESCHICHTUNGS- und STAUBFILTERANLAGEN GmbH
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-25
Also published as: WO2005035832A2; WO2005035832A3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Auftragen eines pulverförmigen Werkstoffes auf ein Werkstück weist eine Ionisiervorrichtung zum Aufladen des Pulvers auf, welche eine Hochspannungselektrode 6 und eine stromaufwärts hierzu angeordnete Masseelektrode 4 aufweist. Hochspannungselektrode und Masseelektrode sind als ein den mit Pulver beladenen Luftstrom führendes Kunststoffrohr 1 umschließende Ringelektroden ausgeführt.An apparatus for applying a powdery material to a workpiece comprises an ionizing device for charging the powder, which has a high-voltage electrode 6 and a ground electrode 4 arranged upstream thereof. High voltage electrode and ground electrode are designed as a powder-laden air flow leading plastic tube 1 enclosing ring electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines pulverförmigen Stoffes auf ein Werkstück mit einer Zuführung zum Zuführen eines mit Pulver beaufschlagten Luftstroms, einer Ionisiervorrichtung zum elektrischen Aufladen des Pulvers und einer Abgabeeinrichtung zur Abgabe des elektrisch aufgeladenen Pulvers in Richtung des geerdeten Werkstücks, wobei die Ionisiervorrichtung eine Hochspannungselektrode und eine bezüglich der vorgesehenen Flußrichtung des mit Pulver beaufschlagten Luftstroms stromauf angeordnete Masseelektrode aufweist.The The invention relates to a device for applying a powdery substance on a workpiece with a feeder for feeding a powdered air stream, an ionizer for electrically charging the powder and a dispenser for discharging the electrically charged powder in the direction of the grounded workpiece, wherein the ionizing device comprises a high voltage electrode and a relative to the provided flow direction having the impinged air flow upstream powder electrode arranged.

Solche Vorrichtungen sind z.B. aus der DE 27 22 10 C2 und der DE 195 42 863 A1 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen ist die Hochspannungselektrode in Form wenigstens einer in den mit Pulver beaufschlagten Luftstrom ragenden Spitzenelektrode ausgestattet, während die Masseelektrode als stumpfe Elektrode ebenfalls in unmittelbarem Kontakt mit dem Luftstrom steht. Durch diese Vorrichtungen wird eine sehr gute Ionisierungswirkung erzielt, da der mit Pulver beaufschlagte Luftstrom gegen die Stromrichtung von im elektrischen Feld ionisierten Gasmolekülen fließt und somit die elektrische Ladung besonders effektiv auf die Pulverpartikel übertragen wird.Such devices are for example from the DE 27 22 10 C2 and the DE 195 42 863 A1 known. In these devices, the high-voltage electrode is provided in the form of at least one tip electrode protruding into the air flow impinged with powder, while the ground electrode as a blunt electrode is also in direct contact with the air flow. By these devices, a very good ionization effect is achieved because the acted upon with powder air flow flows against the current direction of ionized in the electric field gas molecules and thus the electric charge is transferred to the powder particles particularly effective.

Ein gravierender Nachteil dieser Vorrichtungen ist, dass die Pulverpartikel, welche im Bereich des sich zwischen den Elektroden ausbildenden elektrischen Feldes ionisiert werden, im Bereich der Elektroden angezogen werden und an der Oberfläche der Elektroden anhaften. Dadurch wird zum einen die Wirksamkeit der Elektroden vermindert, während zum anderen die Gefahr ensteht, dass es durch elektrische Durchschläge durch die sich ausbildende Isolierschicht zu einer Entzündung des Pulvers kommt.One serious disadvantage of these devices is that the powder particles, which in the region of forming between the electrodes electrical Field are ionized, are attracted to the area of the electrodes and on the surface adhering to the electrodes. This will on the one hand the effectiveness the electrodes diminished while on the other hand there is the danger that it will be damaged by electrical breakdowns the forming insulating layer to an inflammation of the Powder is coming.

Um diesem Problem entgegen zu wirken sind verschiedene Anordnungen zum Freispülen der Elektroden mit Spülluft entwickelt worden, welche mit einem hohen konstruktiven Aufwand verbunden sind. Solche Anordnungen zeigen z.B. die DE 195 42 863 A1 und die DE 25 39 450 B2 .To counteract this problem, various arrangements have been developed for flushing the electrodes with purging air, which are associated with a high design complexity. Such arrangements show, for example, the DE 195 42 863 A1 and the DE 25 39 450 B2 ,

Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zu verbessern.task The invention is the devices known from the prior art to improve.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, welche gemäß des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 weitergebildet ist.Is solved This object is achieved by a device according to the preamble of the claim 1, which according to the characterizing Part of claim 1 is further developed.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auch ohne direkten Kontakt der Elektroden mit dem mit Pulver beaufschlagten Luftstrom und ohne Ausführung der Hochspannungselektrode als Spitzenelektrode, welche nach dem Stand der Technik zum Zünden einer Gasentladung führt, eine sehr gute Ionisierung des Pulvers erreicht wird. Offensichtlich ist das im Innern der hülsenartig ausgeformten Elektroden herrschende elektrische Feld stark genug, um einen den Ionisierungsvorgang unterstützenden Strom von Gasionen auszulösen. Die Ionisiervorrichtung ist vorzugsweise gemäß Anspruch 2 direkt vor der Abgabeeinrichtung für den mit Pulver beaufschlagten Luftstrom angeordnet.Surprisingly it has been shown that even without direct contact of the electrodes with the impinged with powder flow of air and without execution of the High voltage electrode as a tip electrode, which according to the state the technique of ignition a gas discharge leads, a very good ionization of the powder is achieved. Obviously is that inside the sleeve-like shaped electrodes prevailing electric field strong enough a stream of gas ions assisting the ionization process trigger. The ionizing device is preferably according to claim 2 directly in front of the Dispensing device for arranged the acted upon with powder airflow.

Eine besonders effektive Ionisierung wird erreicht, wenn die Abmessungen und Abstände der Elektroden in den in Anspruch 6 und 7 angegebenen Größenbereichen sind.A Particularly effective ionization is achieved when the dimensions and distances the electrodes in the size ranges specified in claim 6 and 7 are.

Für die Abgabe des mit Pulver beaufschlagten Luftstroms in Richtung auf ein Werkstück eignen sich besonders Einrichtungen mit den in den Ansprüchen 3 bis 5 angegebenen Merkmalen.For the levy of the impinged air flow in the direction of a workpiece are suitable especially devices with the features specified in claims 3 to 5.

Um die Funktion der Vorrichtung an unterschiedliche Gegebenheiten, wie z.B. unterschiedliche Leitfähigkeit des zu verarbeitenden Pulvers oder unterschiedliche Durchsatzmengen des Pulvers anzupassen, kann der in der Ionisiervorrichtung fließende Strom durch einen der Masseelektrode nachgeschalteten, bevorzugt einstellbaren Widerstand begrenzt werden.Around the function of the device to different conditions, such as. different conductivity of the powder to be processed or different flow rates of the powder, the current flowing in the ionizer current by one of the ground electrode downstream, preferably adjustable Resistance to be limited.

Im folgenden werden einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:in the Following are some possible ones embodiments the invention explained with reference to drawings. Show it:

1: Eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer Schlitzförmigen Abgabeeinrichtung für das Pulver. 1 A first embodiment of the invention with a slot-shaped dispenser for the powder.

2: Eine wertere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Abgabeeinrichtung einen Prallteller umfasst. 2 A further embodiment of the invention, wherein the dispensing device comprises a baffle plate.

3: Eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer Teilungsvorrichtung für den mit Pulver beladenen Luftstrom. 3 A further embodiment of the invention with a dividing device for the powder-laden air stream.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Kunststoffrohr 1, in welches ein mit Pulver beaufschlagter Luftstrom in Richtung des Pfeils 2 eingebracht werden kann. Am abgabeseitigen Ende des Kunststoffrohrs 1 ist eine schlitzförmige Düse 3 vorgesehen, um den aus dem Kunststoffrohr 1 in Richtung eines elektrisch geerdeten Werkstücks 12 austretenden Pulvernebel den aus der jeweiligen Beschichtungsaufgabe erwachsenden Anforderungen entsprechend zu formen.In the 1 The device shown consists of a plastic tube 1 , in which a powder flow of air in the direction of the arrow 2 can be introduced. At the discharge end of the plastic tube 1 is a slot-shaped nozzle 3 provided to the out of the plastic pipe 1 in the direction of an electrically grounded workpiece 12 Emerging powder mist to form the requirements arising from the respective coating task accordingly.

Am aufgabeseitigen Ende des Kunststoffrohrs 1 ist eine dieses umschließende Ringelektrode 4 vorgesehen, welche über einen regelbaren Widerstand 5 auf Masse gelegt ist. Nahe am abgabeseitigen Ende des Kunststoffrohrs 1 ist eine ähnliche Ringelektrode 6 vorgesehen, welche mit einem Hochspannungsgenerator 7 verbunden ist. Die gesamte Anordnung wird durch ein Gehäuse 8 getragen, in welches eine Luftkammer 9 eingearbeitet ist, welche über einen Anschluss 10 mit Druckluft versorgt werden kann. Diese Druckluft kann durch Öffnungen 11 in der Umgebung der Düse 3 austreten. Auf diese Weise kann der aus der Düse 3 austretende Pulvernebel durch einen Mantelluftstrom umschlossen werden, welcher Verwirbelungen verhindert und die Qualität der Beschichtung deutlich erhöhen kann.At the discharge end of the plastic pipe 1 is a ring electrode enclosing this 4 provided, which has a variable resistor 5 is grounded. Close to the discharge end of the plastic pipe 1 is a similar ring electrode 6 provided, which with a high voltage generator 7 connected is. The entire arrangement is made by a housing 8th carried into which an air chamber 9 is incorporated, which has a connection 10 can be supplied with compressed air. This compressed air can pass through openings 11 in the vicinity of the nozzle 3 escape. In this way, the out of the nozzle 3 emerging powder mist are enclosed by a shell air flow, which prevents turbulence and can significantly increase the quality of the coating.

Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Zwischen den Elektroden 4 und 6 bildet sich in Folge der angelegten Hochspannung ein elektrisches Feld aus, welches innerhalb der Ringelektroden besonders stark ist. Hier kommt es zur Ionsierung von Gasmolekülen, die entstehenden Gasionen werden in Richtung der Masseelektrode 4 beschleunigt und geraten dabei in Kontakt mit in entgegengesetzter Richtung strömenden Pulverpartikeln, an welche sie ihre Ladung übertragen. Durch die entgegengesetzten Strömungsrichtungen ist der Wirkungsgrad der Ladungsübertragung sehr hoch und das Pulver wird gut aufgeladen. Gleichzeitig verhindert das Kunststoffrohr 1 ein Anhaften des Pulvers an den Elektroden. Pulverteilchen, welche sich an die Innenwand des Kunststoffrohrs 1 anlegen, werden durch den Luftstrom fortgespült. Die Ladung der Pulverpartikel sorgt für einen geordneten Strom des Pulvernebels in dem nur noch schwachen elektrischen Feld zwischen der Elektrode 6 und dem Werkstück 12. Die geringe Stärke dieses Feldes sorgt dafür, dass in der Nähe des Werkstücks 12 keine störenden Effekte duch Feldinhomogenitäten auftreten. Durch die aus den Öffnungen 11 austretende Mantelluftströmung wird die Gleichmäßigkeit des Pulvernebels auch über größere Entfernungen aufrecht erhalten.The operation of the device shown is as follows: between the electrodes 4 and 6 As a result of the high voltage applied, an electric field is formed which is particularly strong inside the ring electrodes. Here it comes to the ionization of gas molecules, the resulting gas ions are in the direction of the ground electrode 4 accelerates and thereby come into contact with powder particles flowing in opposite directions, to which they transfer their charge. Due to the opposite flow directions, the efficiency of charge transfer is very high and the powder is well charged. At the same time prevents the plastic pipe 1 an adhesion of the powder to the electrodes. Powder particles which adhere to the inner wall of the plastic tube 1 create, are flushed away by the air flow. The charge of the powder particles provides an ordered current of the powder mist in the still weak electric field between the electrode 6 and the workpiece 12 , The low strength of this field ensures that near the workpiece 12 no disturbing effects occur due to field inhomogeneities. Through the out of the openings 11 exiting jacket air flow, the uniformity of the powder fog is maintained over longer distances.

Die in 2 dargestellt Vorrichtung entspricht in den meisten Punkten der Vorrichtung gemäß 1. Entsprechende Elemente sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert.In the 2 The device corresponds in most respects to the device according to FIG 1 , Corresponding elements are provided with reference numbers increased by 100 and will not be explained in detail.

Zur Beschichtung von bestimmten Werkstücken, z.B. den Innenräumen von Schaltschränken, wird ein besonders weit aufgefächerter Pulvernebel benötigt. Hierzu ist am abgabeseitigen Ende des Kunststoffrohrs 101 ein Prallteller 113 vorgesehen, durch welchen der mit Pulver beaufschlagte Luftstrom stark aufgeweitet wird. Das Einhüllen eines solchen Pulvernebels durch Mantelluft ist nicht erforderlich, deswegen sind die entsprechenden Elemente nicht vorgesehen. Der aufgeweitete Pulvernebel tritt nach kurzem Weg in den Innenraum des Werkstücks 112 ein und sorgt für eine großflächige und gleichmäßige Beschichtung.For coating certain workpieces, for example the interiors of control cabinets, a particularly wide-spread powder mist is needed. For this purpose, at the discharge end of the plastic tube 101 a baffle plate 113 provided by which the impinged with powder flow of air is greatly expanded. The wrapping of such a powder mist by shell air is not required, so the corresponding elements are not provided. The expanded powder mist occurs after a short path into the interior of the workpiece 112 and ensures a large-scale and uniform coating.

Die in 3 dargestellte Vorrichtung eignet sich besonders zum Erzeugen eines besonders breiten, flachen Pulvernebels, wie er z.B. in Beschichtungskabinen benötigt wird, durch welche die Werkstücke in hängendem Transport automatisch gefördert werden. Teile, welche denen in 1 entsprechen, sind mit um 200 erhöhten Bezugsziffern versehen.In the 3 The device shown is particularly suitable for producing a particularly broad, flat powder mist, as required, for example, in coating booths, through which the workpieces are automatically conveyed in suspended transport. Parts which in those 1 match, are with 200 provided with increased reference numerals.

Der mit Pulver beladene Luftstrom wird in Richtung des Pfeils 202 in die Zuleitung 220 eingebracht, an welche die Teilungsvorrichtung 222 anschließt. In der Teilungsvorrichtung 222 wird der Luftstrom in mehrere Kunststoffschläuche 201 geleitet, welche ringförmig um die Längsachse der Zuleitung 220 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind nur zwei der Kunststoffschläuche 201 dargestellt, diese können jedoch auch in größerer Anzahl, z.B. 16, vorgesehen sein. Am abgabeseitigen Ende sind die Kunststoffschläuche in einer Reihe in einem Gehäuse 208 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind wiederum ein Luftanschluss 210, eine Luftkammer 209 und Austrittsöffnungen 211 zum Erzeugen einer Mantelluftströmung vorgesehen, welche gerade in automatischen Beschichtungskabinen große Vorteile bietet.The powder-laden air stream is in the direction of the arrow 202 in the supply line 220 introduced, to which the dividing device 222 followed. In the division device 222 the airflow is in several plastic hoses 201 which is annular around the longitudinal axis of the supply line 220 are arranged. For the sake of clarity, only two of the plastic hoses 201 However, these can also in larger numbers, eg 16 , be provided. At the discharge end, the plastic hoses are in a row in a housing 208 arranged. In this embodiment, in turn, an air connection 210 , an air chamber 209 and outlet openings 211 provided for generating a shell air flow, which offers great advantages, especially in automatic coating booths.

Claims

Device for applying a powdery substance to a workpiece ( 12 . 112 ), with a supply for supplying a powdered air stream, an ionizing device for electrically charging the powder and a discharge device for discharging the electrically charged powder in the direction of the grounded workpiece, wherein the ionizing device comprises a high-voltage electrode ( 6 . 106 . 206 ) and an upstream with respect to the intended flow direction of the powdered air flow arranged earth electrode ( 4 . 104 . 204 ), characterized in that the ionizing device comprises a tubular plastic conduit ( 1 . 101 . 201 ) for the passage of the powdered air stream and that the electrodes ( 4 . 6 . 104 . 106 . 204 . 206 ) as the plastic line ( 1 . 101 . 201 ) are executed substantially enclosing, preferably completely enclosing ring electrodes.

Device according to claim 1, characterized in that that the ionizing device immediately before the dispensing device for the Powder is arranged.

Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the dispensing device is a slot nozzle ( 3 ).

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the dispensing device comprises a baffle plate ( 113 ) having.

Device according to one of claims 1 to 3 with a dividing device ( 222 ) for dividing the powdered air stream into a plurality of partial streams, characterized in that for each of the partial streams downstream of the dividing device ( 222 ) an ionizing device is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the ground electrode measured in the direction of flow of the air stream subjected to powder flow ( 4 . 104 . 204 ) and the high voltage electrode ( 6 . 106 . 206 ) is between 50 and 100 millimeters, preferably between 70 and 80 millimeters.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inner diameter of the ring electrodes ( 4 . 6 . 104 . 106 . 204 . 206 ) is less than 10 millimeters, preferably less than 6 millimeters.