DE3718154A1 - Sprueheinheit mit einem rotationsspruehorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan, einem dieses antreibenden Motor, und einem Hochspannungserzeuger zur Erzeugung einer, Beschichtungsmaterial elektrisch aufladenden, Hochspannung, die zusammen eine Baueinheit bilden.

Eine Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan, welches von einem durch Druckluft angetriebenen Gasturbinenmotor (Luftmotor) angetrieben wird, ist aus der US-PS 32 81 076 bekannt. Das Rotationssprühorgan kann die Form einer Glocke, Tasse, Scheibe oder dgl. haben. Zur elektrostatischen Aufladung des von ihr versprühten Beschichtungsmaterials ist sie an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. Die Hochspannungsquelle bildet jedoch mit der Sprüheinheit keine Baueinheit, sondern ist extern von ihr getrennt angeordnet. Eine Beschichtungsanlage enthält normalerweise mehrere Sprüheinheiten, die alle an diese gleiche Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Dies hat den Nachteil, daß die Hochspannungsquelle sehr groß und

leistungsfähig sein muß, daß die Sprüheinheiten nicht einzeln steuerbar sind, und daß die elektrischen Verbindungen von der zentralen Hochspannungsquelle zu den Sprüheinheiten teuere Hochspannungskabel sein müssen.

Der Erfinder hat auch bereits vorgeschlagen, jeder Sprüheinheit eine eigene Hochspannungsquelle zuzuordnen. ln der Praxis wurde jedoch diese Zuordnung noch nicht durchgeführt.

Bei Sprüheinheiten, welche kein Rotationssprühorgan haben, sondern das Beschichtungsmaterial über eine Düse zerstäuben, ist es seit längerer Zeit bekannt, den Hochspannungserzeuger in die Sprüheinheit zu integrieren. Dadurch können die Hochspannungen dieser Sprüheinheiten einzeln gesteuert werden und die elektrische Zuleitung braucht keine Hochspannungsisolation aufzuweisen, so daß sie wesentlich billiger als ein Hochspannungskabel ist.

Eine solche Sprüheinheit mit einer Sprühdüse ist aus der DE-PS 20 65 699 bekannt. Sie beschreibt auch die Konstruktion von Hochspannungserzeugern. Demgemäß besteht ein Hochspannungserzeuger mindestens aus einer Spannungsvervielfacherschaltung, welche eine aus Kondensatoren und Gleichrichtern gebildete Kaskadenschaltung oder eine Spannungsteilerschaltung mit ohmschen Widerständen sein kann. Sie transformiert eine niedrige Wechselspannung von beispielsweise 4000 V auf beispielsweise 140 000 V. In vielen Fällen besteht der Hochspannungserzeuger zusätzlich aus einem Transformator, welcher eine noch niedrigere Wechselspannung von beispielsweise 10 V auf die genannten 4000 V transformiert. Dadurch kann ein noch dünneres und billigeres elektrisches Zuleitungskabel verwendet werden. Außerdem gibt es Fälle, bei denen der Hochspannungserzeuger einen Gleichstrom- Wechselstrom-Umformer, normalerweise ein Oszillator, enthält, welcher aus einer Gleichspannung die genannten 10 V Wechselspannung erzeugt, so daß die Zuleitung ein einfaches Gleichstromkabel sein kann. Diese Möglichkeiten der Konstruktion eines Hochspannungserzeugers können auch bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Da diese Möglichkeiten aus der genannten DE-PS 20 65 699 bereits bekannt sind, werden sie hier nicht nochmals im einzelnen beschrieben, sondern dieser Stand der Technik gilt als Teil der Offenbarung vorliegender Erfindung. Die DE-PS 20 65 699 entspricht der US-PS 36 08 823.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einer Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan einen Hochspannungserzeuger vorzusehen, der mit der Sprüheinheit eine Baueinheit in der Weise bildet, daß sich folgende Vorteile ergeben: Eine räumlich kleine Baueinheit, welche insbesondere eine im Durchmesser kleine, längliche Form hat; der Hochspannungserzeuger nicht verschmutzen kann, insbesondere auch nicht durch Partikel von versprühtem Beschichtungsmaterial; die Strömungsmittelleitungen für Beschichtungsmaterial, Lösungsmittel und Luft zur Reinigung und gegebenenfalls Luft für andere Zwecke durch die Sprüheinheit in axialer Richtung bis zum Rotationssprühorgan hindurchgeführt sind, derart, daß sie ebenfalls nicht verschmutzen können und derart, daß sie auch mechanisch geschützt in der Baueinheit untergebracht sind; die Sprüheinheit insgesamt konstruktiv einfach gestaltet ist; Einzelteile zugänglich sind; bei Verwendung von mehreren Sprüheinheiten jede Sprüheinheit elektrisch getrennt ansteuerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Beispiel zeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Sprüheinheit nach der Erfindung enthält ein als Träger dienendes Rohr 2, an dessen einem Ende 4 ein durch Druckluft angetriebener Druckluftmotor axial angeordnet und befestigt ist. Der Druckluftmotor hat in bekannter Weise ein Turbinenrad, welches von Druckluft angetrieben wird. Der Druckluftmotor 6 treibt ein axial zu ihm angeordnetes Rotationssprühorgan 8 an. Dieses kann die Form einer Glocke, einer Tasse, einer Scheibe oder dgl. haben. Das Rotationssprühorgan 8 ist in einem Strömungsmittel-Anschlußstück 10 drehbar gelagert. Das Strömungsmittel-Anschlußstück ist mit mindestens einer Leitung 12 für die Zufuhr von flüssigem Beschichtungsmaterial, insbesondere Farbe oder Lack, mit mindestens einer Leitung 14 für Lösungsmittel, mit mindestens einer Leitung 16 zur Zufuhr von Luft zur Reinigung, jeweils zum Rotationssprühorgan 8, und mit mindestens einer Leitung 18 zur Zufuhr von Luft versehen, welche beim Austreten aus dem Strömungsmittel-Anschlußstück 10 einen im Querschnitt ringförmigen Luftvorhang 20 bildet.

Der Luftvorhang 20 dient zur Begrenzung und Formung des Sprühstrahles des vom Rotationssprühorgan 8 zerstäubten Beschichtungsmaterials.

Der Druckluftmotor 6 ist mit einer Druckgasleitung 22 versehen, durch deren Druckluft der Druckluftmotor 6 angetrieben wird. Die Druckluft strömt von der Leitung 22 durch den Druckluftmotor 6 und dann über Leitungen 24 wieder aus dem Druckluftmotor 6 heraus.

Um das Rohr 2 sind, unmittelbar vor seinem Ende 4, zwei Hochspannungserzeuger 30 und 32 angeordnet. Hochspannungs­ erzeuger dieser Art erzeugen Spannungen bis über 140 000 V. Die Ausgänge 34 der beiden Hochspannungserzeuger 30, 32 sind über Leitungen 36 elektrisch mit dem Rotationssprüh­ organ 8 verbunden, so daß dieses mit der Spannung von beispielsweise 140 000 V geladen wird. Je nach der elektrischen Leitfähigkeit oder Menge je Zeiteinheit des zu beschichtenden Beschichtungsmaterials und der geometrischen Form des zu beschichtenden Gegenstandes wird eine kleinere oder größere Spannung und/oder Stromstärke benötigt. In Abhängigkeit hiervon kann ein einziger Hochspannungs­ erzeuger 30 ausreichen, oder es können zwei oder mehr Hochspannungserzeuger 30, 32 wahlweise seriell oder parallel zueinander geschaltet werden. Um das Rohr 2 herum ist ausreichend Raum für mehrere Hochspannungserzeuger 30, 32. Die Hochspannungserzeuger bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus einem Transformator 38 und einer nachgeschalteten Spannungsvervielfacherschaltung 40. An den Eingängen 42 ist über ein Niederspannungskabel 44 jeweils eine niedrige Wechselspannung von beispielsweise 10 V, 16 kHz. Diese Spannung wird vom Transformator 38 jeweils auf eine etwas höhere Spannung transformiert, beipsielsweise auf 4000 V. Diese transformierte Spannung wird dann von der Spannungsvervielfacherschaltung 40 auf die gewünschte Hochspannung zwischen ungefähr 30 000 V und 140 000 V hochtransformiert und gleichzeitig in eine Gleichspannung umgewandelt. Die Spannungsvervielfacher­ schaltung 40 besteht aus einer Kaskadenschaltung aus Kondensatoren und Gleichrichtern.

In abgewandelter Ausführung ist es auch möglich, daß die Spannungsvervielfacherschaltung auch einen Gleichstrom­ Wechselstrom-Umwandler, vorzugsweise eine Oszillator­ schaltung, enthält. In diesem Falle kann über die Niederspannungsleitungen 44 eine niedrige Gleichspannung von beispielsweise 10 V zugeführt werden, die zunächst vom Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandler in eine Wechselspannung von 10 V umgewandelt wird, bevor sie dann von dem Transformator 38 auf eine höhere Spannung transformiert wird, die ihrerseits beispielsweise 4000 V Wechselspannung ist und die Eingangsspannung für die Spannungsvervielfacherschaltung 40 darstellt. Da die für das Rotationssprühorgan 8 erforderliche Hochspannung eine Gleichspannung ist, kann es auch zweckmäßig sein, eine am Eingang 42 vorhandene Gleichspannung durch eine Spannungsvervielfacherschaltung stufenweise hochzutransformieren, welche aus einer Vielzahl von ohmschen Spannungsteilern besteht. Beiden Arten von Spannungsvervielfacherschaltungen 40 ist gemeinsam, daß die Spannung in mehreren Stufen erhöht wird. Hochspannungserzeuger dieser Art sind aus der DE-PS 20 65 699 und der im wesentlichen gleichlautenden US-PS 36 08 823 bekannt. Ein Rotationssprühorgan und ein Druckluftmotor dazu sind aus der US-PS 32 81 076 bekannt. Deshalb werden hier nicht weitere Einzelheiten beschrieben.

Ein im wesentlichen zylindrischer Schutzmantel 50 umgibt den Endabschnitt 52 mit dem Ende 4 des rohrförmigen Trägers 2 koaxial mit radialem Abstand und bildet in seinem Inneren eine Gasüberdruckkammer 54. Der Schutzmantel 50 erstreckt sich vom Eingang 42 der Transformatoren axial bis zum Strömungsmittel-Anschlußstück 10, wobei der dem Strömungsmittel-Anschlußstück 10 zugewandte Endabschnitt 56 des Schutzmantels 50 kegelstumpfförmig verengt ist und an seinem verengten Ende 58 eine Öffnung 60 aufweist, durch welche sich das Strömungsmittel-Anschlußstück 10 erstreckt. Der Öffnungsrand 62 der Öffnung 60 bildet zusammen mit dem Strömungsmittelanschlußstück 10 einen Ringspalt 63, über welchen aus der Gasüberdruckkammer 54 Luft 64 entweichen kann. Der Öffnungsrand 62 bildet somit zusammen mit dem Strömungsmittel-Anschlußstück 10 eine Dichtung. Außerdem wird durch die über den Ringspalt 63 austretende Luft 64 verhindert, daß versprühte Partikel von Beschichtungsmaterial von der Vorderseite des Rotationssprühorgans 8 nach hinten auf den Schutzmantel 50 gelangen. In der Gasüberdruckkammer 54, welche durch den Schutzmantel 50 gebildet ist, sind die Hochspannungserzeuger 30, 32, deren elektrische Ausgangsleitungen 36, der Druckluftmotor 6 und dessen Zu- und Ableitungen 22, 24, der rückwärtige Abschnitt des Strömungsmittelanschlußstückes 10 und dessen Leitungen 12, 14, 16 und 18 untergebracht. Die Hochspannungserzeuger 30 und 32 befinden sich im Zwischenraum zwischen dem rohrförmigen Träger 2 und dem Schutzmantel 50 in Umfangsrichtung nebeneinander. Sie werden von Flanschen 66 und 68 gehalten, mit welchen auch der Schutzmantel 50 am Träger 2 befestigt ist. Der Druckluftmotor 6 befindet sich räumlich zwischen den Hochspannungserzeugern 30, 32 und dem Rotationssprühorgan 8, wobei der Druckluftmotor 6 und das Rotationssprühorgan 8 axial stirnseitig am Träger 2 angebracht sind. Dadurch wird eine sehr kleine Baueinheit geschaffen, welche auch dann nicht größer ist, wenn anstelle eines einzigen oder anstelle von zwei eine Vielzahl von Hochspannungserzeugern 30, 32 um den Umfang des Trägers 2 herum innerhalb des Schutzmantels 50 angeordnet werden.

Das rückwärtige Ende 70 des Schutzmantels 50 ist offen und bildet einen Auslaß, über welchen Luft aus der Gasüberdruckkammer 54 entweichen kann, zusätzlich zu dem Ringspalt 63 am vorderen Ende 58, welcher ebenfalls einen Auslaß bildet, über welchen Luft in der genannten Weise in die Atmosphäre entweichen kann. Die Luft strömt auf ihrem Weg zum hinteren Auslaß 70 an den Hochspannungserzeugern 30, 32 vorbei und kühlt diese. Außerdem kühlt die in der Gasüberdruckkammer 54 über den Druckluftmotor 6 und das Strömungmittelanschlußstück 10 zum Ringspalt 63 strömende Luft diese beiden Teile und die darin untergebrachten Lager des Druckluftmotors 6 und des Rotationssprühorgangs 8.

In die Gasüberdruckkammer 54 kann über eine getrennte Leitung Luft zugeführt werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird jedoch die Abluft des Druckluftmotors 6 in die Gasüberdruckkammer 54 geleitet, indem die Abluftleitungen 24 des Druckluftmotors 6 in die Gasüberdruckkammer 54 münden und dadurch Gaseinlässe für diese Gasüberdruckkammer bilden.

Die Verwendung eines Rohres als Träger 2 hat den Vorteil, daß die Strömungsmittelleitungen und auch die elektrischen Leitungen durch den Rohrkanal 72 hindurchgeführt werden können, zu welchem Zwecke in der Zeichnung im Rohr gebildete Bohrungen 74 dargestellt sind. Dadurch brauchen diese Strömungsmittelleitungen und elektrischen Leitungen keinen zusätzlichen Raum zwischen den anderen Elementen, und sie können auch außerhalb des Schutzmantels 50, soweit sie im Rohr 2 verlaufen, nicht verschmutzen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung können darin bestehen, daß nur ein einziger Hochspannungserzeuger 30 oder 32 vorgesehen ist. Ferner kann anstelle eines Druckluftmotors 6 ein Elektromotor verwendet werden, falls mit diesem die erforderliche hohe Drehzahl erreicht werden kann. Heute werden Rotationssprühorgane 8 bereits mit Drehzahlen bis über 40 000 Umdrehungen pro Minute angetrieben.

Claims (10)

1. Sprüheinheit mit einem Rotationssprühorgan (8), einem dieses antreibenden Motor (6), und einem Hochspannungserzeuger (30, 32) zur Erzeugung einer, Beschichtungsmaterial elektrisch aufladenden, Hochspannung, die zusammen eine Baueinheit bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungserzeuger (30, 32) in einer Gasüberdruckkammer (54) angeordnet ist, und daß mindestens ein Einlaß (24) zum Einbringen von Luft in die Gasüberdruckkammer (54) vorgesehen ist, um aus dieser entweichende Luft zu ersetzen.

2. Sprüheinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasüberdruckkammer (54) durch einen Schutzmantel (50) gebildet ist, der mindestens eine Öffnung (63) aufweist, durch welche sich ein zwischen dem Hochspannungserzeuger (30, 32) und dem Rotationssprühorgang (8) angeordnetes Bauelement (10) erstreckt, und daß der Rand (62) der Öffnung (60) zusammen mit diesem Bauelement eine Dichtung bildet.

3. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Motor (6) in der Gasüberdruckkammer (54) angeordnet ist.

4. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) ein Druckluftmotor ist, und daß mindestens ein Teil von dessen Abluft über mindestens einen Einlaß (24) in die Gasüberdruckkammer (54) geführt ist, und daß die Gasüberdruckkammer mindestens einen Auslaß (63, 70) zum Entweichen von Luft in die Atmosphäre aufweist.

5. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) zwischen dem Rotationssprühorgan (8) und dem Hochspannungserzeuger (30, 32) angeordnet ist.

6. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationssprühorgan (8) und der Motor (6) axial hintereinander und axial zu einem rohrförmigen Träger an dessen einem Ende (4) angeordnet sind, und daß der Hochspannungserzeuger (30, 32) am Außenumfang des Trägers (2) angeordnet ist.

7. Sprüheinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hochspannungserzeuger (30, 32) um den Träger herum nebeneinander angeordnet sind, und daß diese Hochspannungserzeuger wahlweise seriell oder parallel zueinander schaltbar sind.

8. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der, in der Gasüberdruckkammer (54) untergebrachte, Hochspannungserzeuger (30, 32) mindestens aus einem Transformator (38) und einer Spannungsvervielfacherschaltung (40) besteht.

9. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung gasdurchlässig ist, indem zwischen dem Rand (62) der Öffnung (60) und dem Bauelement (10) ein Ringspalt (63) gebildet ist, über welchen Luft aus der Gasüberdruckkammer (54) in die Atmosphäre entweichen kann.

10. Sprüheinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (10) ein zwischen dem Motor (6) und dem Rotationssprühorgan (8) angeordnetes Strömungsmittel-Anschlußstück zur Zufuhr von Beschichtungsmaterial zum Rotationssprühorgan (8) ist.