DE19811085A1 - Device and method for applying electrostatically charged powder to a grounded, electrically conductive object - Google Patents
Device and method for applying electrostatically charged powder to a grounded, electrically conductive objectInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Auftragen von elektrisch aufgeladenem Pulver auf einen geerdeten elektrisch leitfähigen Gegenstand hat einen Auftragkopf mit einem Hohlraum, der eine Pulveraustrittsöffnung aufweist. In den Hohlraum münden eine Speiseleitung zum Zuführen eines Pulverluftgemisches und eine Absaugleitung für das Pulverluftgemisch. Wird die Vorrichtung nahe genug an eine zu beschichtende Oberfläche eines Gegenstandes gebracht, so tritt aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft zwischen dem geerdeten, elektrisch leitfähigen Gegenstand und den elektrostatisch aufgeladenen Pulverpartikeln Pulver aus der Pulveraustrittsöffnung aus und gelangt auf die Oberfläche. Bei Vergrößern des Abstandes der Pulveraustrittsöffnung von der Oberfläche nimmt die elektrostatische Anziehungskraft mit dem Quadrat des Abstandes ab. Die Absaugleistung ist so bemessen, daß nach Überschreiten eines Sicherheitsabstandes von der Oberfläche überhaupt kein Pulver mehr aus der Pulveraustrittsöffnung austritt, sondern das über die Speiseleitung zugeführte Pulver vollständig abgesaugt wird.A device for applying electrically charged powder to a grounded electrically conductive object has an application head with a cavity which has a powder outlet opening. A feed line for supplying a powder air mixture and a suction line for the powder air mixture open into the cavity. If the device is brought close enough to a surface of an object to be coated, the electrostatic attraction force between the grounded, electrically conductive object and the electrostatically charged powder particles causes powder to emerge from the powder outlet opening and reach the surface. When the distance of the powder outlet opening from the surface is increased, the electrostatic attraction decreases with the square of the distance. The suction power is dimensioned such that after a safety distance from the surface is exceeded, no more powder emerges from the powder outlet opening, but the powder supplied via the feed line is completely sucked off.
Description
Es sind elektrostatische Sprühvorrichtungen, wie Sprühpi stolen, seit langem bekannt und im Einsatz.They are electrostatic spray devices, such as spray pi stolen, long known and in use.
Bei Arbeiten mit Sprühpistolen, bei denen das elektrosta tisch aufgeladene Pulver über eine Düse mit oder ohne Druckluftunterstützung auf eine Werkstückoberfläche ge sprüht wird, ist praktisch nicht möglich, Pulver ohne den Einsatz von Schablonen oder dergleichen scharfkonturiert wie mit einem Pinsel aufzutragen.When working with spray guns where the electrostatic table-loaded powder through a nozzle with or without Compressed air support on a workpiece surface is practically impossible to spray without the powder Use of templates or the like sharply contoured like applying with a brush.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen ein exakter scharfkonturierter Pulverauftrag frei von Verwirbelungen auf einen Gegenstand, wie ein Werkstück, ermöglicht ist. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen eine Vor richtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8.The invention has for its object a method and to create a device of the type mentioned at the outset, with which an exact, sharply contoured powder application is free of eddies on an object, such as a workpiece, is possible. A front is used to solve this task direction according to claim 1 and a method according to Claim 8.
Die Erfindung nutzt die umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes a zwischen Werkstückoberfläche und Pulveraus trittsöffnung der Vorrichtung sich verändernde elektrosta tische Anziehungskraft F aus. Da diese Kraft auch beidsei tig von der Austrittsöffnung quadratisch mit dem Abstand abnimmt, läßt sich durch Einstellen des Abstandes von der Austrittsöffnung Pulver auf einen seitlich scharf begrenz ten Bereich auftragen, wenn die Vorrichtung relativ zu der mit Pulver zu besprühenden Oberfläche des Gegenstandes un ter Einhaltung eines "Auftragabstandes" bewegt wird.The invention uses the inversely proportional to the square the distance a between the workpiece surface and powder opening of the device changing electrosta table attraction F out. Because this force is both tig from the outlet opening square with the distance decreases, can be adjusted by adjusting the distance from the Exit the powder to a sharply defined side Apply th area when the device is relative to the surface of the object to be sprayed with powder ter compliance with an "order gap" is moved.
Ist eine genügend dicke Pulverschicht auf dem Gegenstand gebildet, wird eine elektrostatische Abstoßkraft zwischen gleich geladenen Teilchen wirksam, so daß keine weiteren Pulverpartikel aus der Pulveraustrittsöffnung der Vorrich tung gezogen werden. Der Pulveraustritt wird also selbst tätig eingestellt, wobei die entstehende Pulverschichtdicke auf dem Gegenstand allein vom Auftragabstand abhängt.Is a sufficiently thick layer of powder on the object formed, an electrostatic repulsive force between effective charged particles, so that no more Powder particles from the Vorrich powder outlet be pulled. The powder discharge is itself actively set, the resulting powder layer thickness on the item depends solely on the order spacing.
Verwirbelungen der Pulverschicht, wie sie beispielsweise bei zu nahe der Oberfläche des Gegenstandes positioniertem Auftragkopf entstehen, werden durch die erfindungsgemäße Absaugung des Pulvers aus dem Hohlraum des Auftragkopfes verhindert. Somit ermöglicht die Vorrichtung nach der Er findung eine elektrostatische Pulverbeschichtung bei sehr kleinem Auftragabstand, wie er beispielsweise bei der In nenbeschichtung von Hohlkörpern zweckmäßig ist. Dabei wird der bei Pulversprühpistolen unerwünschte Effekt eines über mäßigen Pulveraustrittes, das sogenannte "Overspraying", vollständig vermieden. Swirling of the powder layer, as for example if positioned too close to the surface of the object Application head are created by the invention Extraction of the powder from the cavity of the application head prevented. Thus, the device after the Er an electrostatic powder coating at very small order spacing, such as the one at In NEN coating of hollow bodies is appropriate. Doing so the undesirable effect of a powder spray gun over moderate powder discharge, the so-called "overspraying", completely avoided.
Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung, die das kon turenscharfe Auftragen von Pulver auf die Oberfläche eines Werkstückes so exakt wie mit einem für den flüssigen Farb auftrag einzusetzenden Pinsel ermöglicht. Die neue Vorrich tung kann deshalb auch als "Pulverpinsel" bezeichnet wer den.The invention thus creates a device that the kon application of powder to the surface of a Workpiece as precisely as with one for the liquid color brush to be used. The new device tion can therefore also be referred to as a "powder brush" the.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Un claims specified.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich nungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the schematic drawing Solutions to exemplary embodiments with further details explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung im Auf tragabstand von der Oberfläche eines mit Pulver zu beschichtenden Gegenstandes; Figure 1 is a schematic vertical section through a device according to the invention in order distance from the surface of an object to be coated with powder.
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine abge wandelte Vorrichtung nach der Erfindung in um 90° gegenüber Fig. 1 gedrehter Position, wobei die Schnittebene parallel zur Pulver austrittsrichtung aus einer hier nicht ge zeigten Pulveraustrittsöffnung verläuft. Fig. 2 shows a schematic section through a modified device according to the invention in a position rotated by 90 ° with respect to FIG. 1, the section plane running parallel to the powder outlet direction from a powder outlet opening not shown here.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung hat einen Auftragkopf 10, der einen Hohlraum 1 enthält. In den Hohlraum 1 wird über eine Pulverspeiseleitung 2 mit einer Düse 20 am freien Ende ein Pulverluftgemisch in Pfeilrichtung 3 eingeblasen. Eine parallel zur Speiseleitung 2 in den Hohlraum einge führte Absaugleitung 4 dient zum Absaugen von Pulverluftge misch. Die Speiseleitung 2 kommuniziert mit einem nicht gezeigten Pulvertank, während die Absaugleitung das Pulver in Richtung des Pfeiles 5 zu einer nicht gezeigten Rückge winnungseinheit führt, welche ein Filter und/oder einen Zyklon bekannter Bauart umfassen kann. The device shown in FIG. 1 has an application head 10 which contains a cavity 1 . A powder air mixture is blown into the cavity 1 in the direction of the arrow 3 via a powder feed line 2 with a nozzle 20 at the free end. A parallel to the feed line 2 in the cavity led suction line 4 is used for suction of powder air mixture. The feed line 2 communicates with a powder tank, not shown, while the suction line leads the powder in the direction of arrow 5 to a recovery unit, not shown, which may comprise a filter and / or a cyclone of a known type.
An seinem unteren Ende hat der Auftragkopf 10 eine Pulver austrittsöffnung 6, die in Richtung des Pfeiles 11 auf die Oberfläche 12 eines bei 13 geerdeten, elektrisch leitfähi gen Gegenstandes oder Werkstückes 8 gerichtet ist und über ihre gesamte Öffnungsfläche gleichen Auftragabstand a von der Oberfläche 12 hat. Der Auftragkopf 10 ist in dem kon stanten Auftragabstand a in Richtung des Doppelpfeiles 14 parallel zur Oberfläche 12 beweglich. Die Bewegung des Auf tragkopfes 10 kann manuell oder motorisch erzeugt werden.At its lower end, the application head 10 has a powder outlet opening 6 which is directed in the direction of arrow 11 onto the surface 12 of an object or workpiece 8 which is grounded at 13 , electrically conductive and has the same application distance a from the surface 12 over its entire opening area . The application head 10 is movable in the constant order distance a in the direction of the double arrow 14 parallel to the surface 12 . The movement of the order head 10 can be generated manually or by motor.
In die Wand des Auftragkopfes 10 ist eine Hochspannungs elektrode 7 zum Aufladen des über die Düse 20 in den Hohl raum 1 eingeblasenen Pulvers eingebaut. Alternativ kann das Pulver auch in oder vor der Speiseleitung 2 elektrostatisch aufgeladen werden.In the wall of the application head 10 , a high-voltage electrode 7 is installed for charging the powder blown into the cavity 1 through the nozzle 20 . Alternatively, the powder can also be charged electrostatically in or in front of the feed line 2 .
Bei dem im Betrieb konstant zu haltenden Auftragabstand a wird Pulver aus dem Hohlraum 1 durch die der Pulveraus trittsöffnung 6 des Auftragkopfes 10 aufgrund der elektro statischen Anziehungskraft F zur Oberfläche 12 gesaugt. Diese Anziehungskraft F ist umgekehrt proportional zum Qua drat des Abstandes a von der Oberfläche gemäß der folgenden Beziehung: F ∼ 1/a2. Die Anziehungskraft F nimmt selbstver ständlich auch in seitlicher Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 zu beiden Seiten des Auftragkopfes hin, im Quadrat des zunehmenden Abstandes ab, so daß ein abhängig von der Dimensionierung der Pulveraus trittsöffnung 6 seitlich exakt begrenzter Bereich der Pul verablagerung auf der Oberfläche entsteht. Wird der Auf tragkopf 10 von der Oberfläche 12 entfernt, so daß der Ab stand a größer wird, nimmt die elektrostatische Anzie hungskraft mit dem Quadrat des zunehmenden Abstandes ab, so daß weniger Pulver entsprechend der oben genannten Bezie hung aus der Pulveraustrittsöffnung 6 austritt. Vorteilhaf terweise ist die Pulveraustrittsöffnung 6 so bemessen, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Sicherheitsabstandes von der Oberfläche 12 überhaupt kein Pulver mehr austritt, sondern vielmehr die gesamte, aus der Düse 20 in den Hohl raum 1 austretende Pulvermenge über die Absaugleitung 4 wieder abgesaugt wird. So geht kein Pulver verloren.When the application distance a to be kept constant during operation, powder is sucked out of the cavity 1 through the opening 6 of the powder outlet 6 of the application head 10 due to the electrostatic attraction force F to the surface 12 . This attractive force F is inversely proportional to the square of the distance a from the surface according to the following relationship: F ∼ 1 / a 2 . The attraction F of course also in the lateral direction, ie in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1 towards both sides of the application head, in the square of the increasing distance, so that depending on the dimensioning of the powder outlet opening 6 laterally exactly limited area the powder deposits on the surface. If the application head 10 is removed from the surface 12 , so that the position A becomes greater, the electrostatic attraction force decreases with the square of the increasing distance, so that less powder emerges from the powder outlet opening 6 in accordance with the aforementioned relationship. Advantageously, the powder outlet opening 6 is dimensioned such that when a predetermined safety distance from the surface 12 no more powder emerges at all, but rather the entire amount of powder emerging from the nozzle 20 into the cavity 1 is sucked off again via the suction line 4 . So no powder is lost.
Wenn eine Schicht gewünscht er Dicke auf der Oberfläche 12 des Gegenstandes 8 ausgebildet ist, werden die elektrosta tischen Abstoßkräfte zwischen gleich geladenen Pulverparti keln so groß, daß keine weiteren Pulverpartikel aus der Pulveraustrittsöffnung 6 gezogen werden. Dann tritt also auch bei unverändert eingehaltenem Abstand a kein Pulver mehr aus der Pulveraustrittsöffnung aus.If a layer desired he thickness is formed on the surface 12 of the article 8 , the electrostatic repulsive forces between equal charged powder particles are so large that no further powder particles are pulled out of the powder outlet opening 6 . Then, even if the distance a is maintained unchanged, no more powder emerges from the powder outlet opening.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung, bei der der Auftragkopf 10 mit einem Abstandhalter 30 versehen ist, der beispielweise die Form einer Führung 30 annehmen kann. Die Führung 30 umfaßt bei dem gezeigten Beispiel ortsfeste Schienen und an einer mit dem Auftragkopf 10 festen Aufhängung 32 montierte Führungsräder oder Gleitkufen 9, so daß der Auftragkopf 10 unter konstantem Abstand a zum Werkstück verfahrbar ist. Selbstverständlich sind anstelle einer hier gezeigten Füh rung auf Schienen und Gleitkufen/Rädern auch beliebige an dere, dem Fachmann bekannte Ausführungen von Abstandhaltern einsetzbar, sofern diese nur eine Bewegung des Auftragkop fes über die Oberfläche 12 mit konstantem Abstand a ermög lichen. Diese Bewegung kann auch eine "freie" Bewegung, d. h. eine gradlinige oder gekrümmte oder abrupt abgewinkel te Bewegung in beliebigen Richtungen in einer zur Oberflä che im Auftragabstand a parallelen Ebene sein. FIG. 2 shows a modification in which the application head 10 is provided with a spacer 30 , which can take the form of a guide 30 , for example. In the example shown, the guide 30 comprises stationary rails and guide wheels or skids 9 mounted on a suspension 32 fixed to the application head 10 , so that the application head 10 can be moved at a constant distance a from the workpiece. Of course, instead of a guide shown here on rails and skids / wheels, any other designs of spacers known to those skilled in the art can also be used, provided that they only allow movement of the order head over the surface 12 with a constant distance a. This movement can also be a "free" movement, ie a straight-line or curved or abruptly angled movement in any direction in a plane parallel to the surface at order spacing a.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The in the above description, the claims and Features disclosed in the drawings can be both individually as well as in any combination for the realization of the invention in its various configurations from Be meaningful.
Claims (10)
einen Auftragkopf (10) mit einem Hohlraum (1), der eine Pulveraustrittsöffnung (6) aufweist,
eine in den Hohlraum (1) mündende Pulverspeiselei tung (2) und
eine in den Hohlraum mündende Absaugleitung (4). 1. Device for applying electrostatically charged powder to a grounded, electrically conductive object ( 8 ), characterized by
an application head ( 10 ) with a cavity ( 1 ) which has a powder outlet opening ( 6 ),
a in the cavity ( 1 ) opening powder feed line ( 2 ) and
a suction line ( 4 ) opening into the cavity.
Einspeisen von Pulver mit einer vorgegebenen Pulver speiseleistung in einen Hohlraum (1) eines Auftrag kopfes (10), der eine Pulveraustrittsöffnung (6) auf weist,
Absaugen von Pulver aus dem Hohlraum (1) mit einer so auf die Speiseleistung abgestimmten Absauglei stung, daß bei ausreichend bemessenem Sicherheits abstand der Pulveraustrittsöffnung (6) von dem Ge genstand (8) kein Pulver austritt,
Einstellen des Abstandes der Pulveraustrittsöffnung (6) von dem Gegenstand (8) auf einen Auftragabstand (a), der kleiner als der Sicherheitsabstand ist, und Bewegen des Auftragkopfes (10) relativ zum Gegen stand (8) im Auftragabstand (a).8. A method for applying electrically charged powder to a grounded, electrically conductive object ( 8 ), characterized by
Feeding powder with a predetermined powder feed power into a cavity ( 1 ) of an application head ( 10 ) which has a powder outlet opening ( 6 ),
Sucking off powder from the cavity ( 1 ) with a suction system matched to the feed power that, with a sufficiently dimensioned safety distance between the powder outlet opening ( 6 ) and the object ( 8 ), no powder emerges,
Setting the distance of the powder outlet opening ( 6 ) from the object ( 8 ) to an application distance (a), which is smaller than the safety distance, and moving the application head ( 10 ) relative to the object ( 8 ) in the order distance (a).
Priority Applications (2)
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| DE19811085A DE19811085A1 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Device and method for applying electrostatically charged powder to a grounded, electrically conductive object |
| EP99101633A EP0941768A3 (en) | 1998-03-13 | 1999-02-04 | Device and process for applying electrostatically charged powder onto an earthed, electrically conductive object |
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| DE19811085A DE19811085A1 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Device and method for applying electrostatically charged powder to a grounded, electrically conductive object |
Publications (1)
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ID=7860882
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| DE (1) | DE19811085A1 (en) |
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