DETTLAFF, Peter (Neue Gärten 10, Remseck, 71686, DE)
SCHMON, Ewald (Brunnenstr. 5/1, Grafenberg, 72661, DE)
DETTLAFF, Peter (Neue Gärten 10, Remseck, 71686, DE)
| Ansprüche 1 . Düsenkopf für eine Spritzvorrichtung, mit einer zentralen Materialdüse, einer diese Materialdüse umgebende Luftringdüse und vorzugsweise mit mindestens zwei seitlich vorstehenden Hörnern, in welche jeweils mindestens eine Hornluftdüse eingearbeitet ist, sowie gegebenenfalls mit einer materialführenden Nadel, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Düse (3, 3a, 3b, 5, 5a, 12, 12a, 12 b, 15, 16, 17, 17a, 17b, 17c ,18, 18a, 18b1 , 18b2, 18b3, 300a, 300b), vorzugsweise wenigstens eine Hornluftdüse (15, 16, 17, 17a, 17b, 17c, 18, 18a,18b1 , 18b2, 18b3, 300a ) eine nichtzylindrische Gestalt aufweist. 2. Düsenkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftringdüse (5a, 5b) eine nichtzylindrische Gestalt aufweist. 3. Düsenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftringdüse mit nichtzylindrischer Gestalt mit wenigstens mit einer Hornluftdüse kombiniert ist, die eine zylindrische Gestalt aufweist. 4. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Luftringdüse ( (5) wenigstens eine Steueröffnung (12a, 12b) vorgesehen ist, welche eine nichtzylindrische Gestalt aufweist. 5. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der nichtzylindrischen Düsen (17a) über einen Einsatz (23) am Düsenkopf (1 ) befestigt ist. 6. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (17) im Querschnitt elliptisch ausgebildet ist. 7. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (17a) im Querschnitt tropfenförmig-oval ausgebildet ist. 8. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (12a, 17c) im Querschnitt etwa halbmondförmig ausgebildet ist. 9. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (17b) im Querschnitt bzw. im Umriss etwa der Zahl 8 gleicht. 10. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (12b) im Querschnitt etwa die Form eines dreiblättrigen Kleeblatts aufweist. 1 1 . Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (18a, 18b1 , 18b2, 18b3) im Querschnitt etwa die Form eines Rechtecks (18b1 , 18b2, 18b3), insbesondere eines Quadrats (18a), aufweist. 12. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsfläche (22) wenigstens einer der Düsen (17d ) gewellt, genoppt, geriffelt, spiralförmig oder andersartig gestaltet ist. 13. Düsenkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (17a) wenigstens eine strömungsführende Nut (24) aufweist. 14. Düsenkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut eine Längsnut ist. 15. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Horn (13, 14) nur eine einzige Hornluftdüse (17a, 17b) aufweist. 16. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Horn (13, 14) zwei Hornluftdüsen (15, 16, 17,17c, 18,18a) aufweist. 17. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Horn (14) drei Hornluftdüsen (18b1 , 18b2, 18b3) aufweist. 18. Düsenkopf nach einem Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hornluftdüsen (17,18a) ungleich groß gestaltet sind. 19. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (5a, 5b, 12, 12 b, 15, 16, 17, 17a, 17b, 18, 18b1 , 18b2, 18b3, 300a, 300b) in Längsrichtung überall wenigstens annähernd das gleiche Innenmaß aufweisen. 20. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Innenmaß der Düsen (12a) in Längsrichtung erweitert oder verjüngt. 21 . Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (12, 12a, 15,16, 17,18, 17c, 18a, 18b1 , 18b2, 18b3) segmentweise zusammen angeordnet sind. 22. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hornluftdüse bzw. die Hornluftdüsen in Bereichen angeordnet sind, die keine Horngestalt aufweisen. 23. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der nichtzylindrischen Düsen (5a, 5b, 12, 12a, 12b) wenigstens annähernd in Längsrichtung des Düsenkopfes (1) verläuft. 24. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der nichtzylindrischen Düsen (15, 16, 17, 17a, 17b, 17c , 18, 18b1 , 18b2, 18b3) wenigstens annähernd quer zur Längsrichtung des Düsenkopfes (1) verläuft. 25. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (15, 16) wenigstens annähernd im gleichen Winkel (101 ) zur Spritzstrahlrichtung (100) verlaufen. 26. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 16 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (15, 16) in unterschiedlichen Winkeln (102, 103) zur Spritzstrahlrichtung (100) verlaufen. 27. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (15, 16, 17, 17b, 17c, 18, 18b1 , 18b2, 18b3) in den Düsenkopf (1) bzw. eines damit verbundenen Bauteils (7) eingelassen sind. 28. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Düse (17a) über einen Einsatz (23) mit dem Düsenkopf (1 ) bzw. mit einem damit verbundenen Bauteil (7) verbunden ist. 29. Düsenkopf nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (7) die Luftkappe einer Farbspritzpistole ist. 30. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine materialführende Nadel vorgesehen ist, die als Vollkörper ausgebildet ist. 31 . Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohle Nadel (4) mit einer materialführenden Öffnung (4a) vorgesehen ist. 32. Düsenkopf nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4a) in der hohlen Nadel (4) eine nichtzylindrische Gestalt aufweist. 33. Düsenkopf nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4a) an eine Material beinhaltende Vorrichtung angeschlossen ist. 34. Düsenkopf nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4a) an Druckluft oder Vakuum angeschlossen ist. 35. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (4) mit Presspassung im Düsenkopf (1) sitzt. 36. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Steuerdüsen (12, 12a, 12 b) vorgesehen sind. 37. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftringdüse (5, 5a) wenigstens ein materialführendes Bauteil (3, 3a, 3b, 4) umgibt. 38. Düsenkopf nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftringdüse auf das materialführende Bauteil aufgesteckt, aufgeclipst, aufgeschraubt oder anderweitig mit ihm verbunden ist. 39. Düsenkopf nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftringdüse einstückig mit dem materialführenden Bauteil ausgebildet ist. 40. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1 ) wenigstens bereichsweise aus Kunststoff gefertigt, insbesondere aus Kunststoff gespritzt ist. 41 . Düsenkopf nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1 ) eine Luftkappe (7) aufweist, die aus Kunststoff gefertigt ist. 42. Düsenkopf nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein düsenführender Einsatz (23) im Düsenkopf (1 ) aus Kunststoff gefertigt ist. 43. Düsenkopf nach Anspruch 41 oder 42,, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf ansonsten aus Metall, insbesondere aus Stahl, gefertigt ist. 44. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er direkt mit dem Körper der Spritzpistole verbunden ist. 45. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass er über eine Trägereinrichtung mit dem Körper der Spritzpistole verbunden ist. 46. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer pneumatischen Spritzpistole vorgesehen ist. 47. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer hydrostatischen Spritzpistole vorgesehen ist. 48. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer kombinierten pneumatischen/hydrostatischen Spritzpistole vorgesehen ist. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf für eine Spritzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Solche Düsenköpfe sind an Spritzvorrichtungen zum hydrostatischen, pneumatischen oder kombinierten hydrostatischen und pneumatischen Zerstäuben von Farbe, Lack, Kleber oder anderen flüssigen Stoffen, insbesondere an Farbspritzpistolen gebräuchlich.
Bei den Düsenköpfen solcher Spritzvorrichtungen hat die Luftringdüse die Funktion, die der Vorrichtung zugeführte Druckluft als einen Luftstrahl mit hoher Energie austreten zu lassen, der dabei Material aus einer anderen, zentralen Düse saugt, zerstäubt und einen
materialbehafteten Spritzstrahl bildet. In seitlich angeordneten, nach vorne in
Spritzstrahlrichtung weisenden Hörnern des Düsenkopfes sind Hornluftdüsen üblicherweise schräg und gleichsinnig zur Abströmrichtung auf den Spritzstrahl gerichtet, so dass die aus diesen Düsen austretenden Luftstrahlen den Spritzstrahl deformieren bzw. formen können. Durch die seitliche Deformation/Formung entsteht in Abhängigkeit von der
Strömungsenergie (Luftmenge, Luftdruck, Strömungsgeschwindigkeit etc.) ein mehr oder weniger großer Flachstrahl oder ein Flach- und Rundstrahl.
Zur Erzielung eines optimalen Arbeitsergebnisses muss der Spritzstrahl u.a. hinsichtlich Strahlbreite, Materialverteilung, Materialart und Tropfengröße angepasst werden. Die Anpassung erfolgt in Abhängigkeit von den physikalischen Randbedingungen
(Eingangsluftdruck, Luftmenge usw.) im Wesentlichen durch konstruktive Anpassung der Mündung der zentralen Luftringdüse und der Hornluftdüsen. Für ausreichend homogene Spritzsträhle werden in der Regel ein, zwei, drei oder mehr Hornluftdüsen je Horn eingesetzt, welche in Wechselwirkung mit der zentralen Mündung der zentralen Düse stehen. Aus der Praxis sind Farbspritzpistolen mit ein, zwei oder mehr Hornluftdüsen bekannt, welche über die Kriterien gegenseitiger Abstand, Durchmesser, Winkel und Abstand zur Farbdüsenmündung, sowie deren Anzahl eine ausreichende Strahlformung und Zerstäubung sicher stellen. Die Hornluftdüsen sind dabei in einer Luftkappe
vorgesehen, die auf dem Farbspritzpistolenkörper befestigt, meistens mittels
Befestigungsringen aufgeschraubt ist. Die zentrale Luftdüse kann auch unmittelbar auf die Farbdüse oder aber auf den Farbspritzpistolenkörper aufgeschraubt, aufgeclipst oder anderweitig befestigt sein. Ein derartiger Düsenkopf ist beispielsweise aus dem Deutschen Gebrauchsmuster G 90 01 265.8 bekannt. Die Farbdüsenöffnungen und die Hornluftdüsenöffnungen sind wie allgemein üblich als Rundbohrungen ausgeführt.
In der Praxis werden die Durchmesser der Hornluftdüsen je nach Eingangsdruck und der individuell gewünschten Form des Spritzstrahls unterschiedlich groß ausgeführt. Die Wirkung der einzelnen Hornluftdüsen ist abhängig vom Eingangsdruck. Bei höheren Eingangsdrücken kann es dabei zum Spalten des Strahles kommen. Bei zu kleinen Eingangsdrücken kann es zu unerwünscht grober Zerstäubung mit kleiner Strahlbreite kommen. Auch besteht eine große Abhängigkeit des Materialdurchsatzes und weiteren Materialeigenschaften (z.B. Viskosität, Rheologie usw.), vom Eingangsdruck und der Anordnung der Hornluftdüsen. Zuweilen entstehen bei Verwendung einer oder mehrerer kleinerer Hornluftdüsen oder ungünstigen Bohrungswinkeln Probleme mit Rücknebel auf den Mündungsflächen der Düsen infolge der Sogwirkung bei kleineren Düsen- bzw.
Bohrungsdurchmessern.
In der Regel sind um die zentrale Düse zusätzlich kleine Steueröffnungen oder
Hilfszerstäuberöffnungen angeordnet, die zur Strahlformung und Zerstäubung beitragen. Um den aus der zylindrischen Röhre der zentralen Luftdüsenöffnung vorgeformten Strahl in eine andere Form umzuwandeln, beispielsweise einen Rundstrahl in einen Flachstrahl umzuwandeln, sind hohe Energiemengen aus den Strahlformbohrungen und
Hornbohrungen notwendig, welche zu hohen Energieverlusten führen und die
Strahlformung einschränken.
Ein großer Nachteil dieser Methode der Strahlformung ist, dass ein großer Teil der Energie der für die Strahlformung und Nachzerstäubung bereits durch die engen Bohrungen und Mehrfachaustritte an die Umgebungsluft (große Scherflächen an der Oberfläche im Zusammenhang mit großen Geschwindigkeitsunterschieden) verpufft.
Oft müssen für geringfügig unterschiedliche Färb- oder Lackmaterialien modifizierte Düsenköpfe mit eventuell abweichenden Spritzparametern und Geometrien eingesetzt werden, um ein einwandfreies Spritzbild und damit das gewünschte Färb-, Lack- oder sonstiges Materialauftragsergebnis zu erhalten. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Düsenkopf so zu verbessern, dass die
Strömungsenergie der Druckluft optimal in Strahlformung, Strömungsgeschwindigkeit und damit in Zerstäubungsarbeit umgesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Düsenkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch eine Formung des zentralen Strahles mit Hilfe wenigstens einer nichtzylindrischen Düse, insbesondere wenigstens einer nichtzylindrischen Hornluftdüse, können zudem erhebliche Energiemengen zur Strahlformung eingespart werden.
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass bei zylindrischen Düsen die nötige
Anpassung an die individuellen Erfordernisse lediglich durch Variationen der
Durchmessermaße, der Länge und der Neigung der zylindrischen Bohrungen, deren gegenseitigem Abstand und dem Abstand zu den anderen Düsenöffnungen möglich ist. Nichtzylindrische Düsen können leichter strömungstechnisch optimiert und der individuellen Aufgabenstellung angepasst werden.
Es versteht sich von selbst, dass dabei die Innengestalt, insbesondere die Mündung der Düsen, nichtzylindrisch sein sollen. Die Außengestalt der Düsen ist für die Strahlformung in der Regel unwesentlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine variable Gestaltung der Steuerbohrungen vorgeschlagen, um eine effiziente Strahlformung zu erzielen.
Gleiches gilt für die Formgebung der Strömungsbereiche der Luftdüse. Dadurch kann der Rundstrahl durch eine spezielle Formgebung so vorgeformt werden, dass weniger Hornluft für die Formung des Breitstrahls erforderlich ist und beliebige Strahlformen erzielt werden können.
Insbesondere werden im Querschnitt elliptische oder wenigstens in etwa langlochförmige Düsen empfohlen.
Durch eine sich in Richtung des Spritzstrahles erweiternde Düsenöffnung kann der
Zerstäubungsvorgang weiter verbessert werden. Auch können Nuten, Lammellen, Luftleitschaufeln oder dergleichen zur Luftleitung in den Düsenöffnungen vorgesehen werden.
Die nichtzylindrischen Düsen können in Metallteilen durch Zerspanen hergestellt werden. Besonders einfach können die nichtzylindrischen Düsen aus Kunststoff, insbesondere aus einem spritzgussfähigen Kunststoff hergestellt werden. Ebenso ist es möglich, solche Düsen in Kunststoff-Einlegeteile einzusetzen und in Düsenköpfen aus Metall zu befestigen.
Auch können durch die Kombination von zylindrischen, konischen und anderen
nichtzylindrischen Düsenöffnungen weitere vorteilhafte Effekte erzielt werden.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
nachfolgend erläuterten Figuren dargestellt.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Düsenkopfes, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teilbereich des Düsenkopfes nach Fig. 1 , Fig. 3 eine Variante von Fig. 2,
Fig. 4 bis 8 und 11 bis 14 jeweils eine Draufsicht auf diverse Varianten eines Teilbereichs eines Düsenkopfes,
Fig. 9 und 10 jeweils eine Schnittansicht eines Düsenkopfes, und
Fig. 15 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Düsenkopfes .
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Düsenkopf für eine Farbspritzpistole weist einen
Farbdüsenkorper 1 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Farbkanal 2 auf, der zentral in einer Farbdüse 3 mündet. In die Farbdüse 3 ist eine hohle Farbnadel 4 eingesetzt. Die Farbdüse 3 ist von einer Luftringdüse 5 umgeben, der Luft über Kanäle 6 zugeführt werden kann. Auf den Pistolenkörper ist eine Luftkappe 7 mittels eines Ringes 203, der
üblicherweise als Luftdüsenring bezeichnet wird, aufgeschraubt. Die Luftkappe 7 könnte aber auch anderweitig am Pistolenkörper befestigt sein. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die Luftkappe 7 ist aus einem Kunststoff spritzgegossen. Sie weist einen ringförmigen Abschnitt 8 auf, welcher passend am Pistolenkörper anliegt. An den ringförmigen Abschnitt 8 schließt sich eine im Wesentlichen ebene Deckplatte 9 an. In einem sogenannten Mündungsbereich weist die Deckplatte 9 eine über diesen ebenen Bereich 9 überstehende ringförmige Erhebung 10 auf, in welcher mittig eine Öffnung 1 1 ausgespart ist. Die Öffnung 1 1 erstreckt sich, wenn die Farbdüse 3 montiert ist, um diese und damit um die Luftringdüse 5 herum. In der Deckplatte 9 sind seitlich der Öffnung 1 1 an mehreren Stellen durchgehende Steuerdüsen bzw. Steueröffnungen 12 vorgesehen. Die
Steuerdüsenöffnungen 12 sind in einem Winkel von etwa 20 Grad zur Spritzstrahlrichtung 100 hin ausgerichtet. An zwei einander gegenüberliegenden Stellen besitzt die Luftkappe 7 jeweils ein Horn 13 bzw.14, welches sich nach vorne in Spritzstrahlrichtung 100 erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hörner 13, 14 als im Querschnitt
rechteckförmige, oben geschlossenen Körper ausgebildet. Jedes Horn 13,14 weist zwei in Spritzstrahlrichtung 100 hintereinander angeordnete Hornluftdüsen 15, 16 bzw. 17, 18 auf, die sich durch die Innenwand 19 der Hörner 13, 14 hindurch erstrecken. Die Hornluftdüsen 15,16,17,18 sind in schräg in Richtung des Spritzstrahls 100 ausgerichtet. Im vorliegenden Fall verlaufen die beiden Hornluftdüsen 15, 16 bzw. 17, 18 eines jeden Hornes 13 bzw. 14 im Wesentlichen parallel zueinander in einem Winkel 101 von etwa 140 Grad zur
Spritzstrahlrichtung 100. Die Hornluftdüsen 15, 16 könnten aber auch in einem Winkel zueinander oder gegeneinander ausgerichtet sein. Sie können über jeweils einen in
Längsrichtung durch das Horn 13 bzw. 14 verlaufenden Luftkanal 20 bzw. 21 mit Druckluft versorgt werden. Der mit hoher Energie aus der Luftringdüse 5 austretende Ringluftstrahl saugt die Farbe aus der Farbdüse 3, wobei sich ein Rundstrahl bildet, der in
Spritzstrahlrichtung 100 abströmt. Die aus den Hornluftdüsen 15, 16 bzw. 17, 18
austretenden Hornluftstrahlen sind auf den Rundstrahl gerichtet und strömen schräg und gleichsinnig zur Spritzstrahlrichtung 100 und deformieren den Rundstrahl zum gewünschten Breitstrahl.
Die Hornluftdüsen 15, 16 bzw. 17, 18 sind strömungstechnisch so optimiert, dass der Rundstrahl eine homogene Strahlformung erfährt und die gewünschte Strahlbreite erzielt wird, ohne den Spritzstrahl zu spalten. Wie Fig. 2 zeigt, sind beide Hornluftdüsen 17, 18 des Hornes 14 im Querschnitt elliptisch und gleich groß ausgebildet. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel liegen die schmalen Rundungen der Ellipsen oben bzw. unten. Die Ellipsen könnten aber auch quer zur Längserstreckung des Hornes 14 bzw. 13 angeordnet sein. Kombinationen solcher Ellipsen sind ebenfalls möglich. Diese spezielle Gestaltung der Hornluftdüsen 17, 18 konnte problemlos durch Spritzgießen der Luftkappe 7 realisiert werden. Dabei ist es nicht zwingend nötig, eine separate Luftkappe 7 vorzusehen; der Düsenkopf 1 könnte auch anders (einstückig) gestaltet sein. Wesentlich im Sinne der Erfindung sind die nichtzylindrischen Düsen im Düsenkopf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Farbnadel 4 hohl und weist eine entlang ihrer Längsachse zylindrische Öffnung 4a auf, durch welche ein Vakuum oder ein Überdruck im Spritzstrahl erzeugt werden kann. In einer besonderen Variante wird über die Hohlnadel 4 eine weitere Lackkomponente in den Spritzstrahl injiziert. Zu diesem Zweck wird die
Einlassöffnung der Nadel 4 an entsprechende, Material beinhaltende Vorrichtungen angeschlossen. In einer speziellen Ausgestaltung kann die Öffnung 4a nichtzylindrisch, z.B. im Querschnitt oval oder in jeder anderen beliebigen nichtzylindrischen Form ausgeführt sein.
Die Öffnung 4a kann an Druckluft oder Vakuum angeschlossen sein.
Andererseits könnte die Farbnadel 4 auch nicht hohl, sondern aus Vollkörper ausgebildet sein. Die Nadel 4 wird dabei vorteilhafterweise immer so gestaltet sein, dass ihre äußere Form an der Dichtungsstelle bzw. Anlagefläche an der Farbdüse 3 der inneren Form dieser Düse entspricht, sodass dichtende Paarungen erzielt werden.
Bei der Variante nach Fig. 3 ist die in Spritzstrahlrichtung 100 zuerst kommende
Hornluftdüse 17 im Querschnitt elliptisch ausgebildet, während die danach kommende Hornluftdüse 18a im Querschnitt quadratisch ausgebildet ist. Eine Rechteckform ist ebenfalls möglich. Die Hornluftdüse 18a ist hier kleiner als die Hornluftdüse 17. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind keine Steueröffnungen vorhanden. Sie könnten aber auch hier vorgesehen werden. Gleiches gilt auch für die nachfolgend beschriebenen
Ausführungsformen. In Fig. 4 ist eine Luftkappe 7 für einen Düsenkopf angedeutet, bei der lediglich eine einzige Hornluftdüse 17a pro Horn vorgesehen ist. Diese Hornluftdüse 17a ist tropfenförmig-oval geformt, wobei in Draufsicht auf die Innenwand 19 des Horns 14 die größere Rundung des Ovals im oberen Bereich des Horns 14 angeordnet ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante ist ebenfalls lediglich eine einzige Hornluftdüse 17b pro Horn vorgesehen. Hier ist Form der Hornluftdüse 17b derart gestaltet, dass in Draufsicht auf die Innenwand 19 des Horns 14 etwa der Umriss der Zahl 8 sichtbar ist.
In Fig. 6 ist eine ähnliche Variante wie in Fig. 5 dargestellt. In der Luftkappe 7 ist die
Hornluftdüse 17 b nach Fig. 5 ist hier quasi längs aufgeteilt zu einer zweiteiligen
Hornluftdüse 17c. Die beiden Teile der Hornluftdüse 17c sind etwa halbmondförmig. In der dargestellten Ausführungsform sind die Rundungen dabei nach außen gerichtet. Eine umgekehrte Anordnung ist ebenfalls möglich. Ebenso ist es möglich, die Rundungen der Halbmonde nach oben bzw. unten auszurichten
Bei der Variante nach Fig. 6a sind drei im Querschnitt rechteckige Hornluftdüsen 18b1 , 18b2, 18b3 im Horn 14 der Luftkappe 7 vorgesehen.
Die bislang beschriebenen Hornluftdüsen haben in Längsrichtung überall das gleiche Innenmaß. Es sind aber auch Hornluftdüsen einsetzbar, die sich in Längsrichtung erweitern oder verjüngen.
Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der sich eine in Draufsicht elliptische Hornluftdüse 17d in Längserstreckung durch die Innenwand 19 des Horns 14 nach oben hin bzw. in
Längsrichtung erweitert. Die Strömungsfläche 22 der Hornluftdüse 17d ist dabei glatt ausgebildet.
Die Strömungsfläche 22 der Hornluftdüse 17d oder einer anderen Hornluftdüse könnte auch gewellt, genoppt, geriffelt, spiralförmig oder andersartig gestaltet sein.
Bei der Variante nach Fig. 8 ist an der Luftkappe 7 die gleiche Hornluftdüse 17a wie in Fig. 4 vorgesehen. Hier ist die Hornluftdüse 17a aber nicht gemeinsam mit der Luftkappe 7 gefertigt worden, sondern als durchgehende Öffnung aus einem Kunststoff körper 23 ausgespart, der in eine durchgehende Öffnung in der Innenwand 19 des Horns 14 passgenau eingesetzt, insbesondere eingeclipst ist. Im vorliegenden Fall ist der Einsatz im Umriss rechteckförmig gestaltet - wie die Öffnung in der Innenwand 19 des Horns 14. Der Einsatz und die Öffnung für die Hornluftdüse 17a oder eine andere Hornluftdüse können selbstverständlich auch anders gestaltet sein; für die Funktion des erfindungsgemäßen Düsenkopfes spielen diese Einzelheiten keine große Rolle. Derart geformte Öffnungen zur Aufnahme von Düsen können nicht nur bei Luftkappen aus Kunststoff, sondern
grundsätzlich auch bei Luftkappen aus Metall wie beispielsweise Stahl (z.B. Manganstahl) problemlos hergestellt werden.
Der Einsatz 23 könnte auch in die Öffnung in der Seitenwand 19 des Horns 14 geklebt sein.
In Fig. 9 ist in der oberen Hälfte eine Variante von Fig. 1 dargestellt; gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Abweichung von Fig. 1 verlaufen hier die beiden Hornluftdüsen 15, 16 des Horns 13 in unterschiedlichen Winkeln zur Spritzstrahlrichtung 100. Der Winkel 102 bei der Hornluftdüse 15 beträgt etwa 130 Grad, während der Winkel 103 bei der Hornluftdüse 16 etwa 120 Grad beträgt.
Fig. 9 zeigt in der unteren Hälfte der Schnittansicht eine Variante eines Teilbereichs der Variante nach Fig. 4. Hier ist deutlich ersichtlich, dass die Strömungsfläche 22 der
Hornluftdüse 17a in Höhenerstreckung der Hornluftdüse 17a bzw. in Spritzstrahlrichtung 100 glatt ausgebildet ist.
Fig. 10 zeigt eine Variante von Fig. 8 und Fig. 4. Hier ist deutlich ersichtlich, dass die Strömungsfläche 22 der Hornluftdüse 17a in Höhenerstreckung dieser Hornluftdüse 17a auch quer geriffelt ausgebildet sein kann und eine Vielzahl strömungsführende Nuten 24 für die Hornluft aufweisen kann. In einer anderen Ausführungsform können die Nuten 24 als Längsnuten ausgestaltet sein. Weiterhin sind auch hier Steueröffnungen bzw.
Steuerdüsenöffnungen 12, 12 a vorgesehen. Die Steuerdüsenöffnungen 12, 12 a sind in einem Winkel zur Spritzstrahlrichtung 100 hin ausgerichtet. Einige Steueröffnungen bzw. Steuerdüsenöffnungen 12 a, die in der Deckplatte 9 der Luftkappe 7 vorgesehen sind, nicht wie üblich zylindrisch, sondern mit einem sich in Spritzstrahlrichtung 100 konisch
erweiternden Durchmesser gestaltet. In Draufsicht sind die Steuerdüsenöffnungen 12a etwa halbmondförmig gestaltet, wie Fig. 1 1 zeigt. Die Innenrundung jedes Halbmonds 12 weist dabei zur Luftringdüse 5 bzw. zur Farbdüsenöffnung 3. Es können ein, zwei oder mehr Steuerdüsenöffnungen pro Seite in beliebigen Querschnitten ausgeführt werden; die Erfindung ist nicht auf die Anzahl der Steuerdüsenöffnungen beschränkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Steuerdüsenöffnungen 12 und 12a vorgesehen, die paarweise in Bereichen der Deckplatte 9 der Luftdüse 7 vorgesehen sind, die neben den Hörnern 12, 13 liegen. Jeweils eine zylindrische Steuerdüsenöffnung 12 liegt dabei neben einer nichtzylindrischen Steuerdüsenöffnung 12a. Es können aber auch nur nichtzylindrische oder aber nur zylindrische Steuerdüsenöffnungen vorgesehen werden.
Anstatt der Quernuten 24 oder Längsnuten könnten auch Lamellen, Noppen oder dergleichen vorgesehen werden.
Bei der Variante nach Fig. 12 sind anstatt vier Steueröffnungen lediglich zwei
Steueröffnungen 12b vorgesehen, die noch unregelmäßiger als bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sind. Sie besitzen nämlich in Draufsicht bzw. im Umriss etwa die Form eines dreiblättrigen Kleeblatts. Die beiden Steueröffnungen 12b sind neben den Hörnern 13, 14 auf der Deckplatte 9 der Luftkappe 7 neben der
Farbdüse 3 und der Luftringdüse 5 vorgesehen.
Mit den zuvor beschriebenen Querschnittsformen der Hornluftdüsen werden spezielle, strömungstechnisch optimierte Kanäle für die Hornluft geschaffen. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen und Kombinationen davon möglich.
In Fig. 13 ist eine Variante einer Luftkappe 7 gezeigt, bei welcher die sich um die Farbdüse 3 herum erstreckende Luftringdüse nicht wie üblich zylindrisch gestaltet ist. Die Luftringdüse 5a ist hier in Draufsicht etwa sechseckig mit zwei Spitzen 26, 27 geformt. Die Spitzen 26, 27 sind dabei von den Hörnern 13, 14 abgewandt, in anderer Ausgestaltung könnten die Spitzen 26, 27 auch den Hörnern 13, 14 zugewandt sein.
Fig. 14 zeigt eine andere, in Draufsicht streng oval geformte Luftringdüse 5b in Kombination mit einer ebenso geformten Farbdüse 3a an einer Luftkappe 7 eines Düsenkopfes 1 .
Bei den beiden zuletzt beschriebenen Varianten wird der Rundstrahl durch die spezielle Formgebung so vorgeformt, dass weniger Hornluft für die Formung des Breitstrahls als üblich erforderlich ist. Andere Ausgestaltungen des Düsenkopfes mit einer anderen Luftkappe oder auch ohne Luftkappe sind möglich; wesentlich im Sinne der Erfindung sind die nichtzylindrischen Öffnungen im Düsenkopf.
Der in Fig. 15 dargestellte Düsenkopf 1 a gehört zu einer hochdruckgespeisten SpezialPistole, die ideal für das Verarbeiten großer Mengen hochviskoser Materialien ist, weil sie mit unterstützender Luftzerstäubung arbeitet. Der Düsenkopf 1 a besitzt eine sogenannte Luftdüse 200 und eine sogenannte Vordüse 201 , die über einen Vorsatz 202 in die Luftdüse 200 eingreift. Diese Bauteile sind über einen sogenannten Luftdüsenring 203 auf den Körper der nicht dargestellten Spritzpistole aufschraubbar. Sämtliche luft- oder materialführenden Öffnungen bzw. Düsen sind bei solchen Spritzpistolen üblicherweise zylindrisch gestaltet. Aus der zentralen Düse 3b tritt das Material in Form eines Flachstrahls aus und wird danach zu einem Rundstrahl geformt. Es wird vorgeschlagen, wenigstens eine der Öffnungen 300a, 300b bzw. luft- oder materialführenden Düsen mit nichtzylindrisch zu gestalten,
insbesondere die Hornluftdüsen 300a. Dadurch können auch hier Spezialeffekte erzielt werden.
Beliebige Kombinationen der beschriebenen Düsenvarianten sind selbstverständlich möglich und können zu besonders vorteilhaften Spritzergebnissen führen.
Sämtliche Kombinationen von zylindrischen und nichtzylindrischen Düsen sind je nach gewünschtem Arbeitsergebnis denkbar und fallen unter die vorliegende Erfindung.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die zuvor beschriebenen Düsenköpfe beschränkt. Sie kann auch mit Vorteil bei anderen Düsenköpfen eingesetzt werden.
Die vorgeschlagenen nichtzylindrischen Düsen lassen sich selbstverständlich besonders einfach in Düsenköpfen bzw. Teilen von Düsenköpfen herstellen, die aus Kunststoff gefertigt, insbesondere spritzgegossen werden. Bei Düsenköpfen, die ganz oder teilweise aus Metall (üblicherweise Edelstahl) gefertigt werden, können nichtzylindrische Düsen mittels Wachsausschmelzguss oder über Einsätze realisiert werden.
In weiteren Ausführungsformen kann die Luftdüse/Luftringdüse auch direkt auf die
Farbdüse aufgesteckt, aufgeclipst, aufgeschraubt oder anderweitig montiert bzw. befestigt werden. Die Luftdüse und die Farbdüse können auch einstückig ausgeführt sein. Die gesamte Düseneinrichtung könnte mit oder ohne zusätzliche Trägereinrichtung direkt mit einem Pistolenkörper verbunden werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform wird die Düseneinrichtung direkt mit dem
Druckluftnetz bzw. einer Materialversorgung verbunden.
Die Düseneinrichtung kann in einer weiteren Ausführungsform auch einen Teil der Luft- oder Materialversorgung darstellen.
Auch kann die äußere Form der Düseneinrichtung beliebige geometrische Formen in Umfangsrichtung aufweisen; in einer besonderen Ausführungsform kann die gesamte Spritzvorrichtung zusätzlich beliebige geometrische Formen aufweisen.
Die Öffnungen zur Strahlformung sowie die Hornluftdüsen bzw. -auslassöffnungen müssen nicht zwangsweise in vorspringenden Hörnern vorgesehen sein, sondern können
beispielsweise in der Platte 9, seitlichen Erhöhungen, Rohren oder in einem um die Platte umlaufenden Ring angeordnet werden.
Die Anzahl der Öffnungen in den Hörnern wie auch zur Strahlformung ist grundsätzlich beliebig; mehrere Öffnungen können auch in Segmenten zusammengefasst in
beispielsweise einander gegenüberliegenden Bereichen (90 Grad, 45 Grad, 30 Grad ) angeordnet werden. Dabei können durch einzelne Öffnungen, mehrere oder viele
Öffnungen besondere Strahlformen erzielt werden
Durch die beschriebenen und weitere denkbaren strömungstechnisch optimierten
Düsenöffnungen kann die Energie der Druckluft optimaler ausgenutzt werden, der Strahl besser ausgeformt und die Zerstäubung verbessert werden. Dadurch können neben feineren Tröpfchen auch die Tröpfchenverteilung im Strahl verbessert und ein
gleichmäßigeres Tropfchenverteilungszentrum erzeugt werden. Ebenso erreicht werden kann die Reduzierung der Strahlabhängigkeit von anderen Parametern wie z.B.
Eingangsdruck, Materialviskosität und Fertigungstoleranzen sowie eine
Lautstärkereduzierung durch Reduzierung der Austrittsgeschwindigkeit und Verringerung des Druckluftbedarfes.
Next Patent: EXHAUST GAS AFTER-TREATMENT DEVICE