BeSchreibung

Titel

Vorrichtung zum Aufbringen flüssiger Beschichtungsmaterialien

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen flüssigen Beschichtungsmateriales auf eine Auftragfläche, insbesondere zum Aufbringen von Farbe auf eine Wandfläche, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Das Aufbringen von Beschichtungsmaterial in Form von Farbe, insbesondere zähflüssiger Dispersionsfarbe, auf Wände erfolgt im Profi- wie auch im Heimwerkerbereich mittels Farbwalzen, Sprühsystemen, mittels Pinselauftrag oder mit Schwammsystemen. Jedes dieser Systeme bedingt aufwändige Arbeitsvorbereitungen, um eine Verschmutzung des Umfeldes durch Farbspritzer oder Farbnebel zu verhindern und/oder das Aufbringen der Farbschicht auf ein vorgegebenes Arbeitsfeld, beispielsweise im übergang zu Fußbodenleisten, Einbaumöbeln, Türrahmen oder dergleichen zu begrenzen. Vor allem ist das Einhalten von Farbauftragsgrenzen auch dann schwierig, wenn unterschiedliche Farben in speziellen Formen auf gegeneinander abgegrenzte Bereiche der Farbauftragfläche aufgetragen werden sollen.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bei robustem, einfachem und einfach zu handhabenden Aufbau dahingehend auszugestalten, dass zuverlässig eine gleichmäßige Ausbringung des Beschichtungsmateriales,

insbesondere auf Wandflächen aufzutragender Dispersionsfarbe, gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an .

Die Vorrichtung arbeitet hierfür mit einem Ausstoßsystem für das Beschichtungsmaterial, bei dem dieses einem Verdrängungsraum zugeführt wird, im Verdrängungsraum mit einem

Verdrängungselement beaufschlagt, aus dem Verdrängungsraum portioniert einer Düse zugeführt und über deren Düsenöffnung in Tropfenform geschoßartig gegen die Auftragfläche ausgestoßen wird.

über ein Verdrängungselement, insbesondere in dessen Ausgestaltung als Pumpenstempel, lässt sich in einfacher Weise der Zulauf des Beschichtungsmateriales auf den Verdrängungsraum und/oder die getaktete Portionierung des aus dem Verdrängungsraum der Düsenöffnung zuzuführenden

Beschichtungsmateriales erreichen sowie auch die Verbindung zwischen Verdrängungsraum und Düsenöffnung in ihrem Querschnitt steuern. Ferner lässt sich auch, insbesondere in Abhängigkeit von der Hubgeschwindigkeit des Pumpenstempels, der Druck bestimmen, unter dem das Düsenmaterial über die Düsenöffnung ausgestoßen wird, so dass das erfindungsgemäße

Verdrängungssystem vielfältige Möglichkeiten in der Auslegung und/oder Anpassung an verschiedene Beschichtungsmaterialien und/oder die Viskosität des jeweiligen Beschichtungsmateriales, so beispielsweise der jeweiligen Dispersionsfarbe, eröffnet.

Sowohl über die Gestaltung der Düsenöffnung wie auch über die Festlegung des Querschnittes zwischen Verdrängungsraum und Düsenöffnung kann weiter auch auf die jeweilige Tropfengröße und/oder Tropfenform des ausgestoßenen Beschichtungsmateriales Einfluss genommen werden.

Ferner kann durch die Gestaltung des überganges zwischen Düsenöffnung und Verdrängungsraum auch die Trennschärfe zwischen aufeinander folgenden Tropfenbildungen beeinflusst werden, wobei sich eine kapillare Ausbildung, beispielsweise in Form eines Kapillarkanales, als zweckmäßig erweist.

Im Hinblick auf die Ausbildung des Tropfens und die Ablösung des Tropfens von der Düse ist es von Vorteil, wenn die Düsenöffnung von einem insbesondere austrittsseitig in der Wandstärke schlanken Düsenkragen umschlossen ist. Insbesondere kann der Düsenkragen austrittsseitig schneidenartig gestaltet sein.

Da über die Düsenöffnung und die Verbindung zwischen Düsenöffnung und Verdrängungsraum der jeweils zu bildende Tropfen in Größe und Form mitbestimmt wird, und dies vor allen Dingen auch in Abhängigkeit von der Konsistenz des jeweiligen Beschichtungsmateriales, also insbesondere der jeweiligen Farbe, erweist es sich als zweckmäßig, zumindest diese Teile in einer Düsenplatte vorzusehen, die bevorzugt zum Vorrichtungsgehäuse auswechselbar mit dem Vorrichtungsgehäuse verbunden ist, insbesondere über ein Schnellverschlusssystem. Das Vorrichtungsgehäuse seinerseits nimmt zweckmäßigerweise das Verdrängungselement und den diesem zugeordneten Stellantrieb auf.

Bevorzugt ist der Verdrängungsraum ebenfalls der Düsenplatte zugeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann die Düse, der Verdrängungsraum sowie Düse und Verdrängungsraum gegebenenfalls als Einsatz zur Düsenplatte ausgebildet sein, die ihrerseits ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehreren Ausstoßsystemen, die jeweils eine Düse aufweisen, erweist es sich als zweckmäßig, die Düsen zusammengefasst in einer Düsenplatte unterzubringen, so dass durch Austausch der jeweiligen Düsenplatte eine Anpassung an die jeweiligen Arbeitsbedürfnisse möglich wird. Die jeweiligen Düsenplatten

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können sich sowohl bezüglich der Anzahl der jeweils vorgesehenen Düsen wie auch deren Anordnung unterscheiden, wobei Anordnungen zweckmäßig sind, bei denen die Düsen, gegebenenfalls gruppenweise, in Reihe zueinander liegen, um fallweise auch eine gemeinsame Beaufschlagung der jeweiligen Verdrängungselemente, insbesondere Pumpenstempel, in einfacher Weise möglich zu machen .

Eine solche Reihenanordnung erweist sich auch als zweckmäßig, um die zur Versorgung der jeweiligen Verdrängungsräume erforderlichen Zuleitungen zu bündeln, so beispielsweise die einer Düsenreihe zugehörigen Verdrängungsräume gemeinsam zu versorgen. Erleichtert wird dies, wenn die Düsen, was im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist, mit den zugehörigen Verdrängungsräumen und den Versorgungsleitungen für diese in der jeweiligen Düsenplatte angeordnet sind.

Demgegenüber erweist sich die Unterbringung des oder der Stellantriebe für die Verdrängungselemente, insbesondere Pumpenstempel, im Gehäuseteil der Vorrichtung als zweckmäßig, so dass ein Auswechseln von Düsenplatten bei gleicher Anordnung der in diesen vorgesehenen Düsen, aber unterschiedlicher Ausgestaltung der Düsen, ohne Einfluss auf den sonstigen Aufbau der Vorrichtung bleibt.

Als vorrichtungsseitiger Stellantrieb, über den Verdrängungselemente einzeln oder auch in Gruppen beaufschlagt und gegebenenfalls auch einzeln oder in Gruppen abzuschalten sind, erweist sich ein mechanischer Exzenter- oder Kurbeltrieb als zweckmäßig, und zwar in Verbindung mit einer jeweiligen

Linearführung für das bevorzugt als Pumpenstempel ausgebildete Verdrängungselement, wobei in einer besonders einfachen Ausführung mehrere Pumpenstempel über einen gemeinsamen Tragbalken beaufschlagt und/oder dem gemeinsamen Tragbalken zugeordnet sind, der über einen gemeinsamen Exzenter- oder Kurbeltrieb hubverstellbar ist.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Grunddarstellung einer Vorrichtung zum Aufbringen flüssiger Beschichtungsmaterialien, insbesondere von Farben auf eine Auftragfläche, wobei in der in der Arbeitsposition der Vorrichtung der Auftragfläche zugewandten Unterseite der Vorrichtung eine

Düsenplatte mit Düsenöffnungen als Austrittsöffnungen für das Beschichtungsmaterial vorgesehen ist,

Fig. 2 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein Ausschnitt der Vorrichtung mit einer Düsenplatte, die mehrere Reihen von Düsenöffnungen umfasst,

Fig. 3 und 4

Draufsichten auf die Unterseite der Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder 2, wobei die jeweiligen Düsenplatten isoliert dargestellt sind,

Fig. 5 und 6 jeweils in schematisierter Darstellung ein Düsenteil eines Ausstoßsystemes, das in Vorrichtungen gemäß

Fig. 1 oder 2 eingesetzt ist, wobei vom jeweiligen Ausstoßsystem ein ein Verdrängungselement bildender Pumpenstempel in Eingriff zu einem Verdrängungsraum gezeigt ist, von dem die Düse ausgeht, wobei Fig. 5 den Pumpenstempel in seiner Aufwärtsbewegung beim

Befüllen des Verdrängungsraumes und Fig. 6 den Pumpenstempel bei in seiner Abwärtsbewegung auf den Befüllungsraum zeigt,

Fig. 7 eine stark schematisierte und vergrößerte Darstellung des die Düsenöffnung enthaltenden Teiles der Düse im Schnitt, und

Fig. 8 eine schematisierte, Aufbau und Funktion der

Vorrichtung erläuternde Darstellung, wobei das Gehäuse der Vorrichtung strichliert als umschließender Rahmen veranschaulicht ist, und zwar in Zuordnung zu einer Auftragfläche, auf die mittels der Vorrichtung Beschichtungsmaterial aufzubringen ist.

Das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 weist im Boden 3 eine eingesetzte Düsenplatte 4 mit Düsenöffnungen 5 auf. Der zum Boden 3 gegenüberliegenden Oberseite 6 ist die Vorrichtung 1 mit einer Handhabe 7 versehen.

Grundsätzlich kann die Handhabe 7 auch seitlich zur Vorrichtung 1 vorgesehen sein. Nicht dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 zweckmäßigerweise im Bereich des Bodens 3, gegebenenfalls auch seitlich auskragend zum Boden 3 mit Stützelementen, wie Rollen, Rädern oder dergleichen, versehen ist, über die ein bevorzugter Arbeitsabstand zur in Fig. 8 angedeuteten Auftragfläche 8 als Mindestabstand eingestellt und eingehalten werden kann.

Fig. 1 bis 4 veranschaulichen, dass die Vorrichtung 1 in Verbindung mit unterschiedlichen Anordnungen von Düsenöffnungen 5 betrieben werden kann, wobei Fig. 3, entsprechend Fig. 1, eine Anordnung der Düsenöffnungen 5 in einer Reihe, Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 2 eine Anordnung von Düsenöffnungen 5 in mehreren Reihen zeigt. Die Reihen von Düsenöffnungen 5 erstrecken sich jeweils quer zu einer durch den Pfeil 9 symbolisierten Arbeitsrichtung.

Die Düsenplatten 4 sind, was die Darstellungen in Fig. 1 und 2 nicht erkennen lassen, bevorzugt auswechselbar zum Gehäuse 2 festgelegt und insbesondere zum Beispiel in Schiebeführungen der Seitenwände des Gehäuses 2 abgestützt, wobei die jeweilige Arbeitslage der Düsenplatte 4 durch eine Arretierung, insbesondere einen Schnappverschluss gesichert werden kann. Die

zum Gehäuse 2 lösbare Anordnung der die Düsenöffnungen 5 enthaltenden Düsenplatte 4 macht es insbesondere auch möglich, die Düsenplatte 4 zu Reinigungszwecken vom Gehäuse 2 zu lösen, so dass neben dem Austausch von unterschiedlich mit Düsenöffnungen 5 bestückten Düsenplatten 4 auch eine einfache und schnelle Wartung der Vorrichtung 1 gewährleistet ist, wie sie für das Arbeiten mit Beschichtungsmaterialien, so insbesondere von Farben, wie Dispersionsfarben, von großer praktischer Bedeutung ist.

über die Düsenöffnungen 5 wird das jeweilige flüssige Beschichtungsmaterial , insbesondere also eine jeweilige Farbe, auf die Auftragfläche 8 aufgebracht, wobei das Beschichtungsmaterial tropfenförmig - in Fig. 8 sind Tropfen 10 angedeutet - in Richtung auf die Auftragfläche 8 ausgestoßen wird und auch tropfenförmig auf die Auftragfläche 8 auftrifft, wo sich die Tropfen 10 zu einer die Auftragfläche 8 überdeckenden Beschichtung, insbesondere einer filmartigen, geschlossenen Farbschicht verbinden. Die so erreichte Farbschicht entspricht im Ergebnis und in der Qualität zumindest dem bei Farbauftrag durch Pinsel, Walzen oder dergleichen Erreichten, ermöglicht aber ein konturscharfes Arbeiten ohne Verschmutzung der Umgebung, sei es durch Farbspritzer oder durch Farbnebel, da die beim Ausstoß über die Düsen 26 gegebene umfangsgeschlossene Tropfenstruktur des Beschichtungsmaterials bis zum Auftreffen auf die Auftragfläche 8 beibehalten wird und auf der Auftragfläche 8 die Tropfen 26 sich jeweils lediglich abflachen, entsprechend der angestrebten Schichtdicke, und mit jeweils angrenzenden Tropfen eine geschlossene Abdeckschicht bilden.

Erreicht wird dies mit einem Ausstoßsystem 11, wie es im Schema in Fig. 8 und mit zugehörigen Details einschließlich des zugehörigen Antriebes schematisiert in den Fig. 5 bis 7 veranschaulicht ist. Das im Gehäuse 2 vorgesehene Ausstoßsystem 11 umfasst ausgehend von der jeweiligen Düsenöffnung 5 einen mit dieser verbundenen Verdrängungsraum 12, in den ein

Verdrängungselement 13 eintaucht, das im Ausführungsbeispiel als Pumpenstempel 14 gestaltet ist, wobei der Pumpenstempel 14 stirnseitig in seiner Kontur an die kalottenförmige Kontur des Verdrängungsraumes 12 im übergang zur Düse 26 und deren Düsenöffnung 5 angepasst ist. Auf den Verdrängungsraum 12 mündet als Zulauf für das Beschichtungsmaterial ein Zulaufkanal 15 aus, der im Ausführungsbeispiel seitlich an den Verdrängungsraum 12 anschließt und der bei in die Kalotte 16 des Verdrängungsraumes 12 eintauchendem Pumpenstempel 14 auf einen Ringraum 17 ausmündet, der durch eine Umfangsreduzierung des

Verdrängungselementes 13 in diesem Bereich nach radial innen begrenzt ist. Im auf die Kalotte 16 zulaufenden Führungsbereich für den Pumpenstempel 14 ist dieser in der aufnehmenden Bohrung 18 geführt, so dass der Verdrängungsraum 12 axial über den in der Führungsbohrung 18 laufenden Teil des Pumpenstempels 14 abgedichtet ist.

Im Scheitel ist die Kalotte 16 mit der Düsenöffnung 5 verbunden, wobei im Ausführungsbeispiel diese Verbindung durch eine Kapillare gebildet ist, die sich bis in die Düsenöffnung 5 fortsetzt, wobei die Düsenöffnung 5 von einem Düsenkragen 20 umschlossen ist, der über den Boden der Düsenplatte 4 auskragt und als dünnwandiger, rohrförmiger überstand bevorzugt schneidenartig ausläuft, gegebenenfalls sich erweiternd in Richtung auf die Schneide, so dass sich der Tropfen 10 aus der durch die Kapillare gebildeten Führung rückstandsfrei ablöst. Bei Reduzierung des Abstandes zwischen Düsenöffnung 5 und Verdrängungsraum 12 auf das aus Festigkeitsgründen Notwendige ergibt sich für die Kapillare 19 eine sehr geringe Länge, je nach Art des zu verarbeitenden Beschichtungsmateriales, insbesondere dessen Zähigkeit, können für die Kapillare 19 aber auch, in Abstimmung auf deren Durchmesser, gegebenenfalls größere Längen vorgegeben sein.

über den Pumpenstempel 14 wird in dessen Arbeitshub das

Beschichtungsmaterial in Richtung auf die Düsenöffnung 5 aus dem Verdrängungsraum 12 ausgeschoben, wie es in Fig. 6

veranschaulicht ist. Wird der Pumpenstempel 14 zurückgezogen, so wird der Verdrängungsraum 12 größer und über den Zulaufkanal 15 befüllt, wobei der Zulauf von Beschichtungsmaterial über den Zulaufkanal 15 auf den Verdrängungsraum 12 bevorzugt unter Vordruck, insbesondere einem geringen Vordruck von wenigen Bar erfolgt, so dass sich in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz des Pumpenstempels 14 bei gegebener freier Verbindung zwischen Zulaufkanal 15 und Verdrängungsraum 12 ein mittlerer Druck einstellt, unter dem das Beschichtungsmaterial in Richtung auf die Düsenöffnung 5 verdrängt wird und über die Düsenöffnung 5 ausgestoßen wird. Die Düsenöffnung 5 und der Verdrängungsraum 12 mit einem anschließenden über den Pumpenstempel 14 abgedichteten Führungsteil 21 für den Pumpenstempel 14 liegen, wie Fig. 5 und 6 zeigen, innerhalb der Düsenplatte 4. Der Antrieb für den Pumpenstempel 14 einschließlich einer Linearführung für den

Pumpenstempel 14 sind innerhalb des Gehäuses 2 unabhängig von der Düsenplatte 4, bei entsprechender wechselseitiger Ausrichtung, abgestützt. Die Linearführung für den Pumpenstempel 14 ist in Fig. 8 bei 22 angedeutet, und als Antrieb für den Pumpenstempel 14 ist ein Exzenter- oder Kurbeltrieb 23 vorgesehen, dessen Exzenter- oder Kurbelarm 24 über ein Pleuel 25 an den in der Linearführung 22 verlaufenden Pumpenstempel 14 angeschlossen ist, so dass sich der Antrieb vom nicht dargestellten Motor ausgehend insgesamt als auf den Pumpenstempel 14 beaufschlagender Schubkurbeltrieb darstellt.

Ein derartiger mechanischer Antrieb erweist sich für den Pumpenstempel im Hinblick auf angestrebte Arbeitsfrequenzen in der Größenordnung von etwa 100 Hz als zweckmäßig, um mit einer möglichst klein bauenden Antriebseinheit auszukommen, wobei eine solche Antriebseinheit grundsätzlich jedem Pumpenstempel 14 zugeordnet sein kann.

Es kann aber auch als gemeinsamer Antrieb für mehrere Pumpenstempel 14 eine Antriebsquelle vorgesehen werden, die eine Exzenter- oder Kurbelwelle antreibt, deren Exzenter oder Kurbeln mit jeweils einem Pumpenstempel 14 verbunden sind. Ferner kann

ein gemeinsamer Antrieb für mehrere Pumpenstempel 14 einen mit den Pumpenstempeln 14 verbundenen Tragbalken umfassen, der über einen Exzenter- oder Kurbeltrieb beaufschlagt ist. Insbesondere lassen sich so auch die den Düsen 26 einer Reihe von Düsenöffnungen 5 zugeordneten Pumpenstempel 14 gemeinsam antreiben .

Zweckmäßigerweise ist eine gemeinsame Versorgung der Verdrängungsräume 12 vorgesehen, die untereinander über entsprechende Zulaufkanäle 15 verbunden werden, welche ihrerseits an einen Vorratsspeicher für das

Beschichtungsmaterial angeschlossen sind, der innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet sein kann, so dass die Vorrichtung sich als eigenständige Handarbeitsvorrichtung darstellt. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung 1 auch mit einem externen Vorratsbehälter verbunden sein, wobei es sich als zweckmäßig erweist, der Vorrichtung 1 gekapselt im Gehäuse 2 zumindest einen Zwischenspeicher zuzuordnen, so dass im Bedarfsfall, zum Beispiel lagebedingt, auch unabhängig vom externen Vorratsbehälter noch ein Arbeiten möglich ist. Für den Exzenteroder Kurbeltrieb ist bevorzugt integriert in die Vorrichtung 1, insbesondere angeordnet im Gehäuse 2, ein Elektromotor vorgesehen, was nicht dargestellt ist.

Insgesamt stellt sich die Vorrichtung 1 damit als ein leicht und insbesondere auch ohne größere Erfahrung mit gutem Arbeitsergebnis zu betreibendes Handarbeitsgerät dar, für dessen Antrieb u. a. auch hydraulische oder pneumatische Antriebe in Frage kommen.

Für die Ausgestaltung der Vorrichtung erweisen sich insbesondere bezüglich des Durchmessers des Pumpenstempels 14 Abmessung von 1 bis 3 mm, bevorzugt etwa 2,5 mm, als zweckmäßig; ferner liegt der Hub des Pumpenstempels 14 bevorzugt bei etwa 1 bis 10 mm, insbesondere 7 mm, und es liegt die Frequenz des Pumpenstempels 14 bei etwa 50 bis 120 Hz, insbesondere 100 Hz. Der Zulaufdruck liegt bevorzugt bei etwa 0,5 bis 1,5 bar, insbesondere im

Bereich um 1 bar. Für die Kapillare erweisen sich Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,6 mm, bevorzugt etwa 0,4 mm, als zweckmäßig, wobei die Länge der Kapillare insbesondere im Bereich von 0,5 bis 6 mm liegt. Für die Tropfen erweisen sich Tropfendurchmesser von etwa 1,5 bis 3 mm, insbesondere von etwa 2,2 mm, als zweckmäßig, um eine gleichmäßige Beschichtung, insbesondere einen gleichmäßig deckenden Farbauftrag, zu erreichen.