Устройство для электростатического нанесения покрытий из электропроводных материалов Советский патент 1993 года по МПК B05B5/04 

Изобретение относится к нанесению покрытий из электропроводящего материала на автомобильные кузова.

Цель изобретения - снижение самозагрязнения распыляемым материалом.

На фиг.1 показано устройство, общий вид (первый вариант); на фиг.2 - то же. второй вариант.

Устройство представляет собой распы- ливающий механизм в виде ротационного распылителя 1 известного конического типа, колоколообразная чаша 2 которого, образующая распыливающую головку, приводится во вращение предпочтительно с помощью воздушной турбины с высоким числом оборотов. Вдоль оси распыливаюсо

щего механизма проходит водяной лак или другой токопроводящий материал для напыления в направлении от накопительного резервуара через ведущую к колоколооб- разной чаше 2 металлическую трубку 3, с помощью которой весь материал для напыления вплоть до распиливающей кромки ко- локолообразной чаши 2 заряжается потенциалом земли. Потенциал земли подводится также и к предназначенной для напыления детали, в примере это часть автомобильного кузова, установленного в осевом направлении перед колоколообраз- ной чашей 2.

Распылительный механизм имеет корпус 4 из изоляционного материала, в котором находится металлический внутренний корпус 5. Между колоколообразной чашей и передней плоскостью наружного корпуса 4 установлен вращающийся вместе с колоколообразной чашей 2 кожух 6, который, как и заземленная колоколообразная чаша 2, может изготавливаться из металла. Кожух б может также устанавливаться рядом с колоколообразной чашей в качестве отдельной детали.

Для зарядки распыляемого с распыли- вающей кромки колоколообразной чаши 2 в основном в радиальном направлении материала для нанесения покрытия в представ- ленном примере предусмотрены иглообразные зарядные электроды 7, располагающиеся по концентрическому относительно оси распыливающего механизма на угловом расстоянии друг от друга.

Зарядные иглообразные электроды 7 имеют параллельные оси и своей основной частью заключены в кольцеобразные, выполненные из изоляционного материала выступы 8 кольца 9, также выполненного из изоляционного материала, а своими задними концами подсоединяются к кольцевидному, соединяющему все электроды проволочному проводнику 10, образуя с ним токопроводящее соединение. Проводник 10 должен быть полностью заключен внутрь изоляционного кольца 9 с целью электрической изоляции. Электроды 7 и проводник 10 через кабель 11 высокого напряжения соединяются с генератором высокого напряже- ния, вырабатывающим, как обычно, напряжение порядка 60-100 кВ. Кольцо 9 закреплено на распыливающем механизме, например, с помощью двух выполненных из изоляционного материала спицеобразных радиальных опор 12, которые в свою очередь могут быть закреплены на наружном корпусе 4 с помощью зажимного кольца.

Количество иглообразных зарядных электродов 7 должно выбираться так. чтобы

расстояние между электродами было в достаточной мере минимальным, что необходимо для предотвращения загрязнения напыляемым материалом передней поверхности кольца 9. Если диаметр делительной окружности, на которой закрепляются электроды, равен 400 мм, количество электродов должно составлять по меньшей мере 18. При выборе меньшей или большей делительной

окружности для электродов их предположительное минимальное количество должно соответствующим образом уменьшаться или увеличиваться. При относительно большем диапазоне диаметров длительной окружности, построенном на основе значения 400 мм, представленного в приведенном выше.примере, расстояние между наконечниками электродов должно составлять приблизительно 40 и 70 мм. Радиальный зазор

между наконечниками электродов и распы- ливающей кромки колоколообразной чаши 2 должно быть в два раза больше диаметра распыливающей кромки (в данном случае приблизительно 70 мм). Предпочтительный

диапазон возможных диаметров делительной окружности, по которой располагаются электроды 7, составляет приблизительно 350-450 мм.

Свое значение относительно предотвращения опасности загрязнения имеет также осевое положение наконечников электродов относительно плоскости, в которой располагается распыливающая кромка. Наконечники электродов.располагаются на

определенном осевом расстоянии за плоскостью распыливающей кромки. Этот промежуток определяется так, чтобы достигался приемлемый компромисс между улучшающейся при уменьшении промежут0 ка зарядкой напыляемого материала и растущей одновременно с этим опасности загрязнения. В приведенном примере приемлемыми оказываются промежутки в пределах 25 и 60 мм, предпочтительно около 50

5 мм.

В общем и целом считается целесообразным, чтобы передние концы зарядных пилообразных электродов 7 располагались в осевом направлении на расстоянии от пло0 скости распыливающей головки, составляющем менее 1/3 измеряемого в радиальном направлении расстояния между наконечниками электродов и распыливающей кромкой.

5 в используемых до настоящего времени на практике устройствах названного типа, во время их работы, несмотря на выбор оптимального количества и оптимальное раз- мещение электродов, способом, описанным выше, наблюдалось самозэгрязнение как

крепежного приспособления электродов, так и наружного корпуса распылительного механизма. Эту проблему в соответствии с изобретением можно успешно решить, если части наружного корпуса 4 и/или узла крепления электродов (радиальные опоры 12 и кольцеобразные выступы 8), расположенные в зоне, опасной в отношении загрязнения распыляемым материалом покрытия, выполнены из фторуглеродного синтетического материала.

В качестве фторуглеродного синтетического материала выбран политетрафторэтилен, который известен под названием тефлон.

Радиальные опоры 12 могут быть выполнены из трубы, в свободные концы которой с уплотнением могут вставляться соответствующие по размеру радиальные, направленные внутрь шины 13 кольца 9. Кольцо 9 по конструктивным и технологическим соображениям может изготавливаться из другого полимера, например, полиацетата.

Важное значение в приведенном примере для предотвращения самозагрязнения имеет то обстоятельство, согласно которому, наружные поверхности изготовленных из фторуглеродного синтетического материала деталей должны быть по возможности со сплошной гладкой поверхностью, т.е. свободными от отверстий, трещин, пазов и т.д. Особенно это касается, например, наружного корпуса 4, а также винтов и т.п. Если подобные крепежные элементы необходимы, то они также должны изготавливаться из политетрафторэтилена. Причиной, вызывающей необходимость предотвращения самозагрязнения, наблюдаемого, в частности, на наружном корпусе 4, является возможное снижение диэлектрической пробивной прочности. Диэлектрическая пробивная прочность корпуса 4 должна составлять, по меньшей мере, в рамках всего диапазона опасности загрязнения распыляемым материалом минимум 5 кВ.

Между наружным корпусом 4 и металлическим внутренним корпусом 5 может устанавливаться отдельная прокладка 14 из объемного воздухопроницаемого материала, например, пористого полимера, предназначенного для защиты от конденсируемой влаги, например, фильт- ропласт. Между внутренней поверхностью наружного корпуса и прокладкой 14 может быть выполнен кольцевой зазор, сообщающийся с источником подачи воздуха.

Изобретение не ограничивается примером предпочтительного исполнения устройства с использов анием изоляционного

кольца и относительно большего количества наружных электродов, а относится также к устройству с электродами, каждый из которых установлен на отдельной опоре. Пока еще не выяснен вопрос о том, почему политетрафторэтилен является более предпочтительным материалом для предотвращения самозагрязнения, чем другие полимеры. Возможно, свою роль играют

0 здесь различные свойства, отличающие политетрафторэтилен от других полимеров, например, полипропилена, полиоксимети- лена, поливинилхлорида или других изоляционных материалов, например, твердого

5 изоляционного картона или керамики. К данным свойствам относятся прежде всего чрезвычайно высокое поверхностное сопротивление (по ДИН 53482). относительно слабые возможности к электростатической

0 зарядке в виду низкой диэлектрической проницаемости и очень медленной разрядки, т..е. временных изменений Б распределение заряда ввиду выравнивания заряда вдоль поверхности. Кроме того политетрафторз5 тилен практически не впитывает воды, таким образом, его свойства остаются неизменными при изменениях влажности воздуха.

Способствующее также уменьшению

0 опасности сзмозагрязнения регулирование радиального потенциала, посредством которого радиальное прохождение потенциала в зоне распыливающего механизма в промежутке между металлическим внутрен5 ним корпусом 5.и зарядными электродами 7 должно быть приближено к радиальному распределению потенциала распыливаемо- го материала, может производиться также и с помощью других средств.

0 Для этой цели крепежное приспособление электродов должно выполняться предпочтительным образом, по меньшей мере, в части радиальной опоры 12 и. по меньшей мере, со стороны, обращенной к обрабаты5 ваемому изделию, из изоляционного материала, поверхностный потенциал которого во время работы распыливающего механизма приближен в радиальном направлении к распределению потенциала распыливаемо0 го материала, что, в частности, достигается за счет свойств поверхности особенно, поверхностного сопротивления, имеющего решающее значение для самоззрядки и отвода заряда.

5Предпочтительным является то, чтобы все детали крепежного приспособления электродов имели, по меньшей мере, приблизительно тот же самый электрический потенциал, что и соответствующие частицы красителя, которые при распыли вании проходят или могут пройти в непосредственной близости от них. Поэтому, как правило, предпочтение отдается последовательному радиальному регулированию потенциала в промежутке между корпусом распылителя и электродами. В связи с указанной целью в качестве материала, например, для трубчатых радиальных опор 12 можно использовать также керамику вместо предпочтительного политетрафторэтилена. Можно использовать и другие материалы с таким же поверхностным сопротивлением, как у керамики, полиоксиметилена или политетрафторэтилена.

В представленном на фиг.1 устройстве пористая в трех направлениях кольцеобразная прокладка 14 прикреплена к внутренней поверхности наружного корпуса 4 и расположена между ним и металлическим внутренним корпусом. На фиг.2 показан второй вариант осуществления, в котором отражено наличие на наружной поверхности наружного корпуса 4 накладки 15 из объемного воздухопроницаемого материала, которая в виде кожуха охватывает всю наружную поверхность корпуса 4 из политетрафторэтилена. Между наружной поверхностью 16 наружного корпуса и внутренней поверхностью всей накладки 15 оставлен воздушный зазор 17 за исключением переднего и заднего краев, расположенных в осевом направлении, через который пропущен воздухопровод 18 для вдувания воздуха в этот кольцеобразный зазор 17. Через объемный воздухопроницаемый материал накладки 15 воздух выходит наружу. Накладка 15 может иметь отверстие для прохождения опоры 12.

Формула изобретения 1. Устройство для электростатического нанесения покрытий из электропроводных материалов, содержащее распыливающий механизм, преимущественно ротационный распылитель, распылительная головка которого установлена на внутреннем корпусе, расположенном внутри наружного корпуса из изоляционного материала трубопровод подачи материала покрытия из резервуара к выходной кромке на распылительной головке, который вместе с материалом вплоть до распылительной головки имеет потенциал земли, распределенные радиально вокруг распылительной головки иглообразные электроды, которые подключены к генератору высокого напряжения для зарядки материала покрытия и создания электрического поля, и узел крепления электродов, выполненный из изоляционного материала и включающий выступающие из наружного корпуса одну или нескопь.ко радиальных

опор и преимущественно пальцеобразные выступы для крепления в них электродов за исключением их передних концов, отличающееся тем. что. с целью снижения

самозагрязнения распыляемым материалом, части наружного корпуса и/или узла крепления электродов, расположенные в зоне, опасной в отношении загрязнения распыляемым материалом покрытия, выполнены из фторуглеродного синтетического материала.

2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в качестве фторуглеродного синтетического материала выбран политетраф- торэтилен.

3. Устройство по пп. 1 и2.отличаю- щ е е с я тем, что наружный корпус по меньшей мере в зоне, опасной в отношении загрязнения распыляемым материалом по- крытия, выполнен со сплошной гладкой наружной поверхностью.

4. Устройство по п п.1-3, отличаю - щ е е с я тем, что наружный-корпус выполнен с электрической пробивной прочностью в зоне, опасной в отношении загрязнении распыляемым материалом покрытия, по меньшей мере 5 мВ.

5. Устройство по пп.1-4, отличаю - щ е е с я тем. что узел крепления электродов

выполнен с кольцеобразным элементом, охватывающим радиальные опоры, а пальцеобразные выступы закреплены на кольцевом элементе, выполненном из поли- ацеталя.

6. Устройство по пп.1-5, отличаю - ще ее я тем, что оно снабжено расположенным около распылительной головки кожухом, при этом распылительная головка и/или кожух по меньшей мере частично выполнены из металла.

7. Устройство по пп.1-6, отличаю - щ е е с я тем, что оно снабжено размещенной на внутренней стороне наружного корпуса прокладкой из объемного воздухопроницаемого материала.

8. Устройство по пп.1-6, отличаю - щ е е с я тем, что оно снабжено расположенной на наружной поверхности наружного корпуса накладкой из объемного воздухо- проницаемого материала.

9. Устройство по пп.1-7, отличаю - щ е е с я тем, что между внутренней поверхностью наружного корпуса и прокладкой из объемного воздухопроницаемого мате- риала выполнен кольцевой зазор, сообщающийся с источником подачи воздуха.

Приоритет по пунктам:

Приоритет от 20.07.87 по пп. 1.2. 5-7. от 23.03.88 по пп.З, 4. 8. 9.

Ил /Ю

8l

Изобретение относится к нанесению покрытий из электропроводящего материала на автомобильные кузова. Цель изобретения - снижение самозагрязнения распыляемым материалом. Для .этого части наружного корпуса и/или узла крепления электродов, расположенные в зоне загрязнения распыляемым материалом покрытия, выполнены из фторуглеродного синтетического материала. В качестве фторуглеродного синтетического материала выбран политетрафторэтилен. Наружный корпус по меньшей мере в зоне, опасной в отношении загрязнения распыляемым материалом покрытия, выполнен со сплошной гладкой на ружной поверхностью. Наружный корне выполнен с электрической пробивной прс - ностьювзоне, опасной в отношении загрязнения распыляемым материалом покрытия, по меньшей мере 5 кВ. Узел крепленияэлек тродов выполнен с кольцеобразным элементом, охватывающим радиальные опоры, п пальцеобразные выступы закреплены на кольцеь ом элементе, выполненном из поли- ацеталя. Устройство снабжено расположен- ным около распылительной головки кожухом, по меньшей мере частично выполненным из-металла. Устройство снабжено размещенной на внутренней стороне наружного корпуса прокладкой из объемного воздухопроницаемого материала. Устройство снабжено расположенной на наружной поверхности наружного корпуса накладкой из объемного воздухопроницаемого материала. Между внутренней поверхностью наружного корпуса и прокладкой из объемного воздухопроницаемого материала выполнен кольцевой зазор, сообщающийся с источником подачи воздуха. 8 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С 00 о о о ю о

Фиг. i:

Фиг. 2