DE3117715C2 - Pulverbeschichtungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zum Sprühbeschichten von Gegenständen mit Pulver besitzt einen Sprühkopf, bei dem in Richtung seiner Längserstreckung mehrere düsenartige Austrittsöffnungen vorgesehen sind. Die Austrittsöffnungen werden über je einen Einzelkanal mit Pulver/Luftgemisch gespeist, wobei die Durchflußmenge in jedem Einzelkanal stufenlos einstellbar ist. Der Übergang von einem Hauptabschnitt jedes Einzelkanals zur Austrittsöffnung erfolgt bogenförmig und damit prallfrei für die Förderung des Pulver/Luftgemisches. Mit weiteren Düsen wird hinter dem Sprühkopf ein Gasvorhang erzeugt, der in ihn gelangende Teilchen auf die zu beschichtende Fläche treibt und verhindert, daß Pulverteilchen von schnell bewegten Gegenständen über den Beschichtungsbereich hinaus mitgerissen und aufgewirbelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sprühbeschichten von Gegenständen mit Pulver mit den Merkmalen des Obt ibegriffes von Anspruch 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 4 88 192 bekannt. Dabei endet die einzige, allen zur Zerstäubung dienenden Austrittsöffnungen gemeinsame Zufuhrleitung an der Stirnfläche einer Stellschraube. Die Austrittsöffnungen sind durch senkrecht zur Zufuhrleitungsachse verlaufende Bohrungen gebildet, die von einer Spiralfeder teilweise abgedeckt sind, deren Steigung mittels der Stellschraube veränderbar ist. Das Gemisch aus pulverförmigem Beschichtungsmatcrial und Fördergas wird an der Stirnfläche der Stellschraube plötzlich abgebremst, so daß am Leitungsende nahe der Stellschraube wesentlich mehr Puivw und Fördergas austritt als an den weiter stromaufwärts liegenden Austrittsöffnungen. Ferner kann sich an der Stellschraube Pulver ablagern, wobei Pulverteilchen infolge der hohen Auftreffgeschwindigkeit teilweise auch auf der Stellschraube aufsintern können.

Die DE-AS 27 04 501 zeigt eine bezüglich der gleichmäßigen Pulververteilung verbesserte Vorrichtung. Das Pulver wird über eine Schlitzdüse versprüht, in welcher eine Vielzahl von Prallelementen untergebracht sind, auf welche die Puiverteilchen aufprallen und dadurch abgebremst werden. Auch hier macht es jedoch große Schwierigkeiten, eine gleichmäßige Pulverkonzentrat'on über den gesamten Querschnitt des zerstäubten Pulverstrahles zu erzielen. Ein weiterer Nachteil sind Pulverablagerungen auf den Prallelementen, welche ebenfalls die Durchflußmenge je nach Ablagerungsmenge verändern. Außerdem werden abgelagerte Pulverteilchen von Zeit zu Zeit von anderen Teilchen mitgerissen, so daß sich auch hier ungleiche Pulverkonzentrationen und damit auch ungleiche Beschichtungsflächen ergeben. Schnell auf die Prallelemente auftreffende Pulverteilchen sintern an diesen fest. Die bekannte Vorrichtung ist deshalb nur für geringe Materialdurchflußmengen geeignet.

Bei den bekannten Vorrichtungen ergaben sich somit

b5 große Probleme bei der Umlenkung des Bcschichiungsmiiterials um ungefähr 90° in einem verhältnismäßig kleinen Raum. Eine räumlich kleine Vorrichtung ist sowohl allgemein beim Beschichten von Oberflachen er-

wünscht als auch bei der Beschichtung von Innenflächen in engen rohrförmigen Körpern unbedingt erforderlich. Das mit der Luft mitgeführte pulverförmige Beschichlungsmateria! hat jedoch infolge seines spezifischen Gewichtes ein wesentlich größeres Trägheitsmoment als die zur Förderung des Pulvers dienende Luft Ferner müssen bei den bekannten Vorrichtungen Düsenteile häufig gereinigt und Einzelteile mit aufgesintertem Pulver ausgewecfcsk werden. Die zur Erzielung· einer gleichförmigen Pulververteilung erforderliche Anzahl, Größe und Position der Prallelemente muß durch Versuche für jeden einzelnen Anwendungsfall mühsam ermittelt werden.

Aus der DE-AS 29 14 960 ist eine Vorrichtung zum Sprühbeschichten des Inneren von eine Naiit aufweisenden rohrförmigen Körpern mit Pulver bekannt, bei welcher zwei Sprühdüsen vorgesehen sind, die gleichzeitig, jedoch auf verschiedene Bereiche des rohrförmigen Körpers und mit unterschiedlichen Strömungsmengen Pulver sprühen.

Die US-PS 37 85 852 zeigt einen Sprühköpf mit getrennten, winkelig zueinander ausgerichteten £prühdüsen für Bitumen und Kautschuk, so daß die Bitumenstrahlen die Kautschukstrahlen kreuzen, bevor sie auf eine zu beschichtende Einrichtung treffen. Die Sprühdüsen befinden sich an geraden Endabschnitten von im wesentlichen rechtwinklig abgebogenen Zufuhrleitungen, die von einer Verteilerleitung für Bitumen bzw. einer Verteilerleitung für Kautschuk gespeist werden. In den Verteilerleitungen befindet sich je ein Ventil zur Einstellung der Gesamtmenge an Bitumen bzw. an Kautschuk. Ferner zeigt die US-PS 30 81 947 einen um eine Längsachse rotierenden Sprühkopf zum Innenbeschichten von rohrförmigen Gegenständen mit flüssigem Beschichtungsmaterial. Dabei erzeugen zwei Sprühdüsen getrennte Sprühstrahlen. Die Zuleitungen der Düsen enthalten Auf-Zu-Ventile und werden von einer gemeinsamen Hauptleitung gespeist. Die beiden Düsen sind auf verschiedene Bereiche des Gegenstandes gerichtet. Beim Beschichten von Gegenständen mit flüssigen Beschichtungsmaterialien ergeben sich jedoch ganz andere Strömungsverhältnisse als beim Beschichten mit Pulver.

Aus der DE-OS 28 54 639 und der US-PS 41 71 096 ist es ferner bekannt, beim Sprühbeschichten mit flüssigem Beschichtungsmaterial den Sprühstrahl durch einen Gasmantel vollständig zu umgeben und dadurch den Sprühstrahl auf einen eng beschränkten Beschichtungsbercich zu richten.

Pulverförmiges Beschichtungsmaterial kann elektrostatisch aufgeladen werden, beispielsweise nach der DE-PS 20 30 38b, damit es an dem zu beschichtenden Gegenstand besser haftet und möglichst nicht abprallt. Bei der Innenbeschichtung von engen Rohren kann jedoch nicht elektrostatisch gearbeitet werden. In solchen Fällen muß das Rohr auf die notwendige Schmelztemperatur des Pulvers vorgewärmt werden. Wäre dies nicht der Fall, würde das Pulver, bedingt durch die verhältnismäßig hohe Austrittsgeschwindigkeit des Pulvers, ständig von der Rohrwand abprallen. Als Folge dieser Vorwärmung entsteht jedoch eine andere Schwierigkeit dadurch, daß vagabundierende Pulverteilchen sich infolge der im Rohrinnern herrschenden Wärme zu Körnchen verhärten und sich erst dann auf der bereits festgewordenen Beschichtung dss Rohres aufsetzen. Auf der Beschichtung bilden sie dann einen unerwünschten Rauhhcitscffckl. Die Pulvcrteilcnen schmelzen zwar zunächst in der Wärme, beginnen jedoch dann unabhängig von der Temperatur sofort wieder hart zu werden. Sie müssen also schnell auf die zu beschichtende Fläche gebracht werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auch bei größeren Ausstoßmengen an Pulver eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen, ohne daß dazu ein komplizierter Sprühkopf erforderlich ist und ohne daß Teile des Sprühkopfes häufig gereinigt oder ausgewechselt werden müssen. '

to Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst

Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß jeder einzelne Pulversprühstrahl ständig und kontinuierlich eingestellt werden kann. Dadurch können PuI-verwolken mit einer über den gesamten Querschnitt im wesentlichen gleichförmigen Pulverkonzentration mühelos erzeugt werden. Die gleiche Vorrichtung kann für das Beschichten von verschiedenen Pulversorten und mit verschiedenen Pulvergeschwindigkeiten verwendet werden, da durch die genannte Re^'rJierbarkeit auf leichte Weise eine Anpassung an die jeweilige Situation möglich ist Ferner können sehr große Pulvermengen ausgestoßen werden. Dadurch können sehr große Flächen verhältnismäßig schnell an dem Sprühkopf der Sprühvorrichtung vorbeibewegt werden. Die Beschichtungsgeschwtndigkeit wird noch erhöht, wenn entsprechend den Unteransprüchen hinter dem Pulversprühstrahl ein entsprechend ausgebildeter Gasvorhang erzeugt wird. Dieser Gasvorhang ermöglicht nicht nur eine höhere Beschichtungsgeschwindigkeit, sondern auch die Beschichtung der Innenwand von sehr engen Rohren, in welchen beispielsweise nicht mehr elektrostatisch beschichtet werden kann.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sprühbeschichtungsvorrichtung in einem im Längsschnitt da.-gesteUten rohrförmigen Körper, wobei die Zeichnung wegen Platzmangel axial verkleinert und radial vergrößert dargestellt ist,

F i g. 2 eine stirnseitige Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 gesehen,

F i g. 3 eine abgebrochen gezeigte Ansicht auf die zur Zerstäubung des Pulvers dienenden Austnttsöffnungen eines Sprühkopfes der Sprühbeschichtungsvorrichtung, Fig.4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform mit einem durch ein Rohrbündel gebildeten Sprühkopf.

In den Figuren der Zeichnungen sind einander funktionsmäßig entsprechende Teile jeweils mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Die ^;·ι F i g. 1 gezeigte Sprühbeschichtungsvorrichtung beinhaltet einen Sprühkopf 1, dessen Pulver-Zufuhrleitungen 2 Ventil:: 3 zur stufenlosen Einstellung der Pulver-Durchflußmenge enthalten und die über Versorgungsleitungen 4 an einen Pulverbehälter 5 angeschlossen sind. Die Zufuhrleitungen 2 haben im Sprühkopf 1 um ungefähr 90° oogenförmig verlaufende Endabschnitte 6 mit düsenartigen Austrittsöffnungen 7 zum Versprühen des Pulvers seitlich am Sprühkopf i. Die bogenförmigen Endabschnitte 6 können durch eingefügte Schlauchleitungen 8 ausgekleidet werden. Eine solche schlauchförmig Auskleidung 8 hat eine glattere Innenwand als ein beispielsweise durch Bohren oder Fräsen hergestellter Leitungskanal. Ie glatter die Innenwand der Zufiihrleitungen 2 ist, desto günstiger ist der Strömungszustand des Puivers beim Austritt aus den

Austrittsöffnungen 7. Zwischen den Austrittsöffnungen 7 befinden sich jeweils Elektroden 9 zum elektrostatischen Aufladen des Pulvers.

An der Stirnseite befindet sich am Sprühkopf 1 eine Einrichtung 11 zur Erzeugung eines Gasvorhanges 12, der die Ausbreitung von zerstäubten Pulverteilchen über den vorgesehenen Bereich des zu beschichtenden Gegenstandes hinaus verhindert und in ihn gelangte zerstäubte Pulverteilchen gegen den zu beschichtenden Gegenstand treibt. Eine Gasquelle 13 speist über ein ,stufenlos einstellbares Ventil 14 eine durch den Sprühkopf 1 hindurchführende Gasleitung 15. Diese führt zu düsenartigen Auslaßöffnungen 16 und 17, über welche das zur Erzeugung des Gasvorhanges dienende Gas abgegeben wird. Als Gas dient normalerweise Luft. Bevorzugt besteht jedoch der Gasvorhang aus inertem Gas. Dies vermeidet Reaktionen mit dem Pulver, insbesondere Explosionen. Die GasauslaOöffnungen 16 sind ungefähr rcCniwinkclig ZU dcfi rüivci-AüSiiiiiSüiiMüngcN 7 angeordnet, während die Gasauslaßöffnung 17 in gleieher Richtung wie die Austrittsöffnungen 7 ausmündet.

Der Sprühkopf 1 befindet sich in einem rohrförmigen Körper 21, dessen innere Mantelwand beschichtet wird. Der rohrförmige Körper 21 wird dadurch hergestellt, daß mehrere Mctallbändcr 22 über eine Wickelhülse 23 unter Bildung eines Rohres miteinander verbunden werden. Dabei dreht sich das Rohr 21 mit hoher Geschwindigkeit um seine Rohrachse 24 und relativ zum Sprühkopf auch mit hoher Geschwindigkeit in axialer Richtung 25. Der .Sprühkopf 1 ist ortsfest angeordnet, durch die axiale Bewegung 25 des rohrförmigen Körpers 21 hat er jedoch eine relative axiale Bewegungsrichtung 26.

Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, befinden sich alle Gasauslaßöffnungen 16 und 17 radial außerhalb der Drehachse 24 des rohrförmigen Körpers 21. Dadurch rotiert Gießverfahren, beispielsweise unter Verwendung von Kunststoff, können die einzelnen Leitungen in Form von Nuten in den Grenzflächen 33 gebildet werden.

Die ständige und kontinuierliche Regulierbarkeit jedes einzelnen Pulverstrahles 29 durch die Ventile 3 isi besonders wichtig. Ebenfalls wichtig ist, daß die Endabschnitte 6 kontinuierlich bogenförmig verlaufen und keine Prallflächen für das hindurchströmende Pulver bilden. Das Pulver wird normalerweise durch Förderluft transportiert. Die Wichtigkeit dieser Merkmale ergibt sich dadurch, daß es besonders schwierig ist. Luft und mitgeführtes Pulver auf verhältnismäßig kleinem Raum und damit mit verhältnismäßig kleinen Krümmungsradien um 90° umzulenken und trotzdem an den Austrittsöffnungen eine gleichmäßige Konzentrationsverteilung von Förderluft und Pulver zu erhalten. Das mit der Luft mitgeführte Pulver hat infolge seines spezifischen Gewichtes eine wesentlich größere kinetische Energie und im uauuicn nucri sliiwcici uiiizuicriKCii ais uic luii.

Daiiiit die Pulverteilchen durch den Gasvorhang 12 nicht von dem zu beschichtenden Gegenstand 21 weggeblasen werden, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, daß die Pulverteilchen sofort beim Auftreffen an dem Gegenstand 21 haften bleiben. Dazu sind bei der Ausführungsforrn nach F i g. 1 zwei Maßnahmen getroffen. Einerseits wird durch elektrostatische Ladeelektroden 9 und eine Erdungsvorrichtung 41 das Pulver elektrolytisch stark aufgeladen und dadurch von dem Gegenstand 21 angezogen. Ferner ist eine Heizvorrichtung 42 zur Erwärmung des Rohrkörpers 21 auf die Schmelztemperatur des Pulvers vorgesehen.

Bei der in Fig.4 gezeigten weiteren Ausführungsform enthält der Sprühkopf 51 ein Bündel von Rohren

52 und 53. Die Rohre 52 dienen zur Pulverzerstäubung und entsprechen den Leitungen 2 von Fi g. I. Das Rohr

53 dient zur Gaszufuhr zur Bildung des Gasvorhanges

der Gasvorhan" 12 innerhalb des im wesentlichen kreis- 12 und entsⁿricht der Gasleitun" 15 von Fi".!. Die

runden Rohrkörpers 21 zyklonartig in Drehrichtung 27, so daß in den Gasvorhang 12 gelangende Pulverteilchen nicht mit hoher Fluggeschwindigkeit, sondern mit einer tangentialen Bewegungskomponente und damit mit verringerter Fluggeschwindigkeit gegen den rohrförmigen Körper 21 getrieben werden. Die Drehrichtung 28 des rohrförmigen Körpers 21 entspricht der Drehrichtung 27 des Gasvorhanges 12, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rohrkörper 21 und den auftreffenden Pulverteilchen verhältnismäßig klein ist. Damit wird ein Abprallen am Rohrkörper 21 verhindert, obwohl die Pulverteilchen verhältnismäßig schnell durch den Gasvorhang zum Rohrkörper 21 gebracht werden. Die Pulver-Einzelsprühstrahlen 29 aus den Austrittsöffnungen 7 liegen so eng beieinander, daß sie sich zu einem wolkenartigen Gesamtsprühstrahl 30 mit homogener Pulververteilung vereinigen. Durch den Gasvorhang 12 wird auch bei sehr hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Rohrkörpers 21 verhindert daß Pulverteilchen aus dem Gesamtsprühstrahl 30 im Rohrkörper 21 mitgerissen und verwirbelt werden, anstatt sich auf der Innenwand abzusetzen.

Die Herstellung des Sprühkopfes 1 wird wesentlich vereinfacht, wenn er aus einem mehrteiligen Materialblock besteht und die Pulverzufuhrleitungen 2, vorzugsweise auch die Gaszufuhrleitung 15, in den Grenzflächen 33 zwischen den einzelnen Blockteilen 34, 35, 36 und 37 gebildet sind. Die Grenzflächen 33 liegen in den Ebenen der bogenförmigen Leitungsabschnitte 6. Dadurch können die Leitungen in die Grenzflächen eingefräst werden. Bei der Herstellung des Sprühkopfes im Leitungen 52 und 53 werden von einem Gehäuseteil 54 zusammengehalten. Dieses trägt auch eine Heizeinrichtung 55 zur Erwärmung des zerstäubten Pulvers 29 und 30 auf dessen Schmelztemperatur. Bei der Heizeinrichtung 55 kann es sich um einen Wärmestrahler oder um eine Vorrichtung zur Abgabe einer Gasflamme handeln. Bei der Ausführungsform nach Fig.4 können in den Pulverzufuhrleitungen 52 Regelventile 3 entfallen, wenn in der dargestellten Weise an sich bekannte Injektoren 56 verwendet werden. Eine Gasquelle 57 liefert über ein stufenlos einstellbares Steuer- oder Regelventil 58 Förderluft in den Injektor 56. Die Förderluft entzieht durch Injektor- bzw. Diffusorwirkung in an sich bekannter Weise dem Behälter 5 Pulver. Die entzogene Puivermenge ist von der Stärke der Injektor- bzw. Diffusorwirkung abhängig. Eine Feinregulierung kann dadurch erzielt werden, daß in ebenfalls bekannter Weise von einer Druckgasquelle 59 über ein stufenlos regelbares Steuer- oder Regelventil 60 Steuergas in den Unterdruckbereich des Injektors gegeben wird. Dadurch ist es möglich, die in jeder Leitung 52 geförderte Pulvermenge durch Einstellung an den Ventilen 58 und 60 stufenlos äußerst fein auf gewünschte Werte einzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Pulverbeschichtungsvorrichtung, mit einem Sprühkopf zum Zerstäuben von durch Fördergas, gefördertem Pulver, der ungefähr quer zu einer Zufuhrleitung ausmündende Austrittsöffnungen aufweist, die so eng nebeneinander angeordnet sind, daß die von ihnen ausgestoßenen Pulver-Einzelsprühstrahlen bereits kurz nach den Austrittsöffnungen zu einem wolkenartigen Pulver-Gesamtsprühstrahl zusammenströmen, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Austrittsöffnung (7) eine eigene Zufuhrleitung (2; 52) vorgesehen ist, daß die Pulverzufuhrmenge für jede einzelne Zufuhrleitung getrennt einstellbar (3; 58,60) ist, und daß die zu den Austrittsöffnungen (7) führenden Endabschnitte (6) bogenförmig ausgebildet sowie glatt und frei von Prallflächen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, saß die zu den Austrit'sdffnungen (7) führenden stromabwertigen Endabschnitte (6) der Leitungen bezüglich der vorangehenden Leitungsabschnitte um ungefähr 90° abgebogen verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen, mindestens aber deren stromabwärtige Leitungsabschnitte (6), durch ein Bündel von Rohrleitungen (52) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (1) einen mehrteiligen Materialblock aufweist und daß die Leitungen (2), mindestens aber deren bogenförmig zu den Austrittsöffnungen (>'; verlaufenden Endabschnitte (6), in den Grenzflächen (33) zwischen den einzelnen Blockteilen (34,35,3t, 37) gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzufuhrleitungen (2), mindestens aber deren bogenförmige, zu den Austrittsöffnungen (7) führende Endabschnitte (6), mit einem Schlauch (8) ausgekleidet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum kontinuierlichen Beschichten von relativ zum Sprühkopf (1; 51) schnell bewegten Gegenständen (21) eine Einrichtung (9, 41; 42; 55) zur Erzeugung einer starken Haftung des Pulvers an dem zu beschichtenden Gegenstand im wesentlichen sofort beim Auftreffen auf den Gegenstand — durch elektrostatische Aufladung und/oder vorzugsweise durch Erwärmung des Pulvers — vorgesehen ist, und daß auf einer Seite der Anordnung der Austrittsöffnungen (7), bezüglich der Relativbewegung zwischen Sprühkopf und Gegenstand nach diesen Austrittsöffnungen, mindestens ein Gasauslaß (16,17) zur Erzeugung eines das zerstäubte Pulver einseitig begrenzenden, in ihn gelangte zerstäubte Pulverteilchen gegen den zu beschichtenden Gegenstand treibenden Gasvorhanges (12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß im wesentlichen in die gleiche Richtung gerichtete Gasauslaßöffnungen (17) aufweist wie die Austrittsöffnungen (7) für das Pulver.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß tier Gasauslaß um ungefähr 90" versetzt zu den Aiistrittsöffnungen (7) des Pulvers ausmündende Gusauslaßöffniingen (16)derari aufweist, duß der G as vorhang (12) in einem zu beschichtenden Gegenstand zyklonartig rotiert und in ihn gelangende Teilchen des Pulvers radial und mit einer tangentialen Bewegungskomponente nach außen gegen den zu beschichtenden Gegenstand treibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß mehrere Gasauslaßöffnungen aufweist, von denen ein Teil (17) in die gleiche Richtung gerichtet ist wie die Austrittsöffnungen (7) für das Pulver und ein anderer Ten (16) um

to ungefähr 90° versetzt zu den Austrittsöffnungen (7) des Pulvers derart ausmündet, daß der Gasvorhang (12) in einem zu beschichtenden Gegenstand zyklonartig rotiert und in ihn gelangende Teilchen des Pulvers radial und mit einer tangentiaJen Bewegungskomponente nach außen gegen den zu beschichtenden Gegenstand treibt

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die über der. Gasauslaß (16, 17) zur Erzeugung des Gasvorhanges (12) ausgestoßene Gasmenge einstellbar ist