Werkzeuge zum Verarbeiten von flüssigen Farben, indem Farbpartikel mittels Druck- luft in Richtung auf das zu lackierende Objekt gesprüht werden, sind in einer großen Vielfalt bekannt. In überwiegender Anzahl werden hand-oder maschinengeführte Lackierpistolen dazu über entsprechende Zuführeinrichtungen und Leitungen mit Luft oder anderen Gasen versorgt. Die Farbflüssigkeit wird aus einem an der Lackierpi- stole befestigten Tank oder einer separaten Zuführleitung in den Druckluftkanal ge- fördert, wo die durch den Druckluftkanal hindurchströmende Druckluft Partikel der Farbflüssigkeit mitreisst und durch die Austrittsdüse hindurch einen fein zerstäubten Farbnebel bildet. Die Lackierpistole wird dabei so geführt, dass sich zumindest ein Teil des Farbnebels auf dem zu lackierenden Objekt festsetzt.

Die zur Erzeugung des Farbnebels erforderliche Druckluft weist für einen Typ von Lackierpistolen einen Arbeitsbereich von 2 bis 5 bar auf. Der Druck wird durch sta- tionäre Kompressoraggregate erzeugt, und die Druckluft wird dann durch Schlauch- leitungen zur Lackierpistole befördert. Lackierpistolen mit solch hohen Arbeitsdrücken weisen einige Nachteile auf : die Erzeugung und Bereitstellung des Druckes ist ver- gleichsweise energieaufwendig, es muß ein hoher Aufwand getrieben werden, um das Druckluftsystem dicht zu machen, und der hohe Luftdruck vernebelt die Farbflüs- sigkeit in erheblichem Maß, was dazu führt, dass sich ein grosser Anteil der Farbflüs- sigkeit nicht auf dem zu lackierenden Objekt, sondern unerwünscht an anderer Stelle niederschlägt. Die benötigte Luftmenge liegt bei 200 bis 400 I/min.

Ein anderer Typ von Lackierpistolen arbeitet nach dem Prinzip der Niederdruck- Lackiertechnik. Die dafür erforderlichen Drücke sind vergleichsweise niedrig, sie lie- gen bei Überdrücken von 0,1 bis 0,3 bar. Um trotzdem ausreichend Farbflüssigkeit befördern zu können, muss jedoch der Luftdurchsatz erhöht werden, der dann bei ca.

500 bis 900 I/min. liegt. Bei geringeren Luftdrücken müssen die Querschnitte im Dü- senbereich der Lackierpistolen größer sein als bei der Hochdruck-Technik. Die Ver- nebelung der Farbflüssigkeit ist weniger ausgeprägt, und der Energiebedarf liegt nied- riger. Die Schlauchquerschnitte zur Förderung der Druckluft sind jedoch deutlich größer, um ausreichend Luft fördern zu können.

Beide Lackierprinzipien leiden unter dem Nachteil, eine kontinuierliche Luftversorgung über Schläuche zu benötigen. Die an den Lackierpistolen befestigten Schläuche be- grenzen die Reichweite der Lackierpistolen, der Bediener ist in der Handhabung der Lackierpistole beeinträchtigt, weil der unflexible Schlauch Drehbewegungen behin- dert, und der Bediener muss Acht geben, nicht über den Schlauch zu stolpern oder mit dem Schlauch das zu lackierende Objekt zu berühren.

Bei einem weiteren Typ von Lackierpistolen ist ein Druckerzeuger mit einem elektri- schen Antrieb in die Lackierpistole integriert, der nicht mit Druckluft arbeitet, sondern die Farbflüssigkeit durch eine kleine Düse presst und dann vernebelt. Wegen des er- heblichen Energiebedarfs des Druckerzeugers muss der elektrische Antrieb konti- nuierlich über ein Stromkabel mit Strom versorgt werden. Das Stromkabel ist zwar graduell flexibler als die herkömmlichen Luftschläuche, im Prinzip gelten aber die Nachteile, die die Luftschläuche verursachen, in gleicher Weise für das Stromkabel.

Zudem ist das Lackierergebnis bei diesem Typ von Lackierpistolen häufig unbefrie- digend, weil im Farbnebel eine laminare Luftströmung fehlt, was die gleichmässige Verteilung der Farbflüssigkeit auf dem zu lackierenden Objekt erschwert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lackierpistole zu schaffen, die eine leichtere Handhabung während des Lackierens ermöglicht, ohne auf Druckluft als Transportmedium für die Lackflüssigkeit zu verzichten. Dafür muss eine neue Technik eines Drucklufterzeugers entwickelt werden, der mit kompakten Abmes- sungen ausreichend Druckluft bereitstellt.

Die Aufgabe wird gelöst indem in die Lackierpistole ein Drucklufterzeuger, bestehend aus einem Luftansaugkanal, einem Elektromotor, einem davon angetriebenen Ge- bläse und einer in den Druckluftkanal mündenden Luftaustrittsöffnung, eingebaut ist und der Elektromotor seinen Bedarf an elektrischer Leistung einem Akkumulator entnehmen kann, der mit der Lackierpistole verbunden ist. Auch eine Lackierpistole mit Drucklufterzeuger und Stromversorgung über eine Zuleitung anstelle eines Akkumulators sind erfindungsgemäß möglich. Der Drucklufterzeuger kann als Modulbauteil ausgeführt sein und bevorzugt nach dem Seitenkanal-Gebläseprinzip arbeiten.

Bei einer erfindungsgemäßen Lackierpistole wird die Farbflüssigkeit von einer Luft- strömung mitgenommen und vernebelt, was einen gleichmäßigen Farbauftrag ermög- licht. Gleichzeitig kann auf den behindernden Luftschlauch oder das Stromkabel ver- zichtet werden, was die Handhabung der Lackierpistole bei der Arbeit enorm erleich- tert. Aber auch eine Ausführung, bei nur noch ein Stromkabel an die Lackierpistole angeschlossen ist, bedeutet eine erhebliche Erleichterung in der Handhabung, weil das Stromkabel viel flexibler ist wie die herkömmlichen Luftschläuche. Bei einem niedrigen Energiebedarf des Motors genügt es, die elektrische Energie einem Akkumulator zu entnehmen, der lösbar mit der Lackierpistole verbunden ist. Mit dem Begriff Akkumulator ist allgemein eine Stromquelle gemeint, die aus Batterien, wiederaufladbaren Speicherzellen oder sonstigen Einheiten zur mobilen Bereitstellung von Strom, wie beispielsweise auch tragbaren Brennstoffzellen, bestehen kann. Die Lackierpistole ist leicht handhabbar und überall einsetzbar. Der Energiebedarf des Motors kann vergleichsweise niedrig gehalten werden, wenn der Überdruck in einem Bereich von 0,1 bis 0,3 bar im Druckluftkanal im Verhältnis zum Umgebungsdruck liegt. Zudem ist die erfindungsgemäße Lackierpistole deutlich kostengünstiger als die herkömmliche Technik, weil die Baueinheit des Drucklufterzeugers mit Elektromotor und Gebläse sehr klein und kompakt ausfällt und auch keine Schläuche oder Kabel mehr erforderlich sind.

Um den Energiebedarf des Motors und den Bauaufwand und das Gewicht der Lackierpistole möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, ein Gebläse zu ver- wenden, das nach dem technischen Prinzip des Seitenkanalgebläses arbeitet. Ein Seitenkanalgebläse verfügt über eine besonders dichte Förderleistung und bedarf deshalb weniger Antriebsleistung zur Erzeugung einer gleichen Menge Druckluft wie herkömmliche Kompressoren. Insgesamt sinkt durch den Einsatz des Seitenkanal- gebläses die Baugröße der Lackierpistole und der Akkumulator kann kleiner ausfallen oder länger ohne Austausch betrieben werden. Der Bediener kann länger ermü- dungsfrei arbeiten und kommt leichter an schwer zugängliche Stellen des zu lackie- renden Objekts. Auch kann bei einem Gebläse, das nach dem Seitenkanalprinzip ar- beitet, eine gute nahezu laminare Strömung erzeugt werden, die sich positiv auf die Qualität der Farbverteilung auswirkt. Um eine ausreichende Luftförderleistung mit hin- reichenden Geschwindigkeiten im Luftförderkanal bei kleinen Abmessungen des Gebläses zu erzielen, sollte das Gebläse mit Drehzahlen von deutlich über 3.000 U/min., beispielsweise 10.000 bis 25.000 U/min., betrieben werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeich- nenden Merkmalen der Unteransprüche. Die Erfindung wird nun anhand von Ausfüh- rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Lackierpistole, Fig. 2 einen Querschnitt durch den prinzipiellen Aufbau eines Drucklufterzeu- gers, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Drucklufterzeuger, der mit einem Farbbe- hälter kombiniert ist, Fig. 4 ein Ausgestaltungsbeispiel mit einem ergonomisch angepassten Druck- luftkanal, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Seitenkanalgebläse, Fig. 6 ein Beispiel eines Gebläse-Laufrades in einer perspektivischen Seitenansicht, Fig. 7 eine Gesamtansicht eines Seitenkanalgebläses, Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Lackierpistole mit einem Drucklufterzeuger im Mittelteil, Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Lackierpistole mit einem Drucklufterzeuger im Griffteil.

In Figur 1 ist die Lackierpistole 2 zu sehen, die aus einem Farbbehälter 4, einem Mit- telteil 6, einem Griffteil 8 und einem Akkumulator 10 besteht. Der Akkumulator 10 kann fest eingebaut sein, er ist dann aufladbar ausgestaltet, oder er ist lösbar mit der Spritzpistole 2 verbunden, er kann dann schnell gegen Ersatz-Akkumulatoren aus- getauscht werden. {m Mittelteil 6 ist als eine Einbaukomponente der Drucklufterzeu- ger 12 angeordnet. Die Lackierpistole 2 ist mit einem Betätigungshebel 9 als Stell- element versehen, mit dem die Sprühstärke der Lackierpistole 2 geregelt werden kann. Das Stellsignal durch die Betätigung des Stellhebels 9 kann entweder die Drehzahl des Motors und/oder Gebläses regeln oder einen Durchlassquerschnitt ver- ändern, der den Durchtritt von Druckluft in den Druckluftkanal regelt, oder auch kom- biniert die Drehzahl regeln und den Durchlass verändern.

In Figur 2 ist der prinzipielle Aufbau des Drucklufterzeugers 12 im Querschnitt dar- gestellt. Die Ansaugluft wird von einem Gebläse 14, das von einem Elektromotor 16 angetrieben ist, in einen Luftansaugkanal 18 eingesogen. Anstelle des Luftansaugka- nals 18 oder zusätzlich zum Luftansaugkanal 18 kann die Ansaugluft auch durch den Elektromotor 16 gesaugt werden. Das verbessert die Kühlung und ermöglicht es, den Elektromotor 16 noch kleiner zu bauen. Vor oder im Luftansaugkanal 18 können Luft- filter und/oder Schalldämpfer 20 angeordnet sein. Das Gebläse 14 entnimmt dem Luftansaugkanal 18 die angesaugte Luft, verdichtet diese in das im Gebläse 14 an- geordnete Druckluftgehäuse und fördert die verdichtete Luft sodann in den Druckluft- kanal 22. Der Druckluftkanal 22 ist mit einer Austrittsdüse 24 versehen, durch die die verdichtete Luft dem Druckluftkanal 22 entweicht. Der Druckluftkanal 22 und/oder das Druckluftgehäuse weisen schalldämmende Eigenschaften auf, wenn sie eine Gehäu- sestärke aufweisen, die schalidämmend wirkt, oder zusätzliche schalldämmende Materialien in das Gehäuse eingebaut sind oder die Innenoberfläche so gestaltet ist, dass sie schalldämmend wirkt.

Der Drucklufterzeuger 12 ist so aufgebaut, dass der Elektromotor 16 nicht direkt von einer Aussenwandung 26 umfasst ist, sondern durch einen Zwischenraum zwischen der Aussenwandung 26 und dem Elektromotor 16 die angesaugte Ansaugluft hin- durchgeführt wird. Diese Bauweise bietet verschiedene Vorteile : die Ansaugluft kühlt den Elektromotor 16 ab und hält diesen dadurch auf einem unkritischen Betriebstem- peraturniveau. Die dadurch erwärmte Ansaugluft, die nochmals durch die nachfol- gende Verdichtung erwärmt wird, erhöht durch die Wärme die Viskosität der ausge- blasenen Farbflüssigkeit, was das Lackierergebnis positiv beeinflusst. Schließlich wirkt der Luftmantel um den Elektromotor 16 schalldämmend, wodurch das Betriebs- geräusch der Lackierpistole 2 gesenkt wird.

Der so aufgebaute Drucklufterzeuger 12 kann als Einzelkomponente konstruiert sein.

Er kann dann leicht montiert werden. Für Wartungs-und Reparaturzwecke ist er leicht entnehmbar. Für den professionellen Lackiereinsatz ist es vorteilhaft, den Druckluft- erzeuger leicht lösbar mit der Lackierpistole 2 zu verbinden, so dass bei Funktions- störungen, Farbwechseln, etc. ein Drucklufterzeuger entnommen und schnell gegen einen anderen ausgetauscht werden kann. Dabei kann die Bauweise des Drucklufter- zeugers abgewandelt werden, beispielsweise, indem der Druckluftkanal 22 fest in die Lackierpistole 2 eingebaut ist und die restlichen Bauteile als Komponente entnehmbar sind. Es ist auch vorstellbar, den Drucklufterzeuger in einem Werkzeugsystem einzu- setzen, so dass die Komponente des Drucklufterzeugers 12 beispielsweise zusam- men mit einem Akkuschrauber als Antrieb oder an ein Netzteil angeschlossen betrie- ben werden kann, um Luftmatratzen oder Reifen aufzupumpen, Teiche und Aquarien zu belüften, und dergleichen.

In Figur 3 ist der Anschluss des Farbbehälters 4 an den Druckluftkanal 22 gezeigt.

Das Druckrohr 28 verbindet den Druckluftkanal 22 mit dem Farbbehälter 4 und über- trägt den im Druckluftkanal 22 herrschenden Druck auf den Farbbehälter 4. Die Farb- flüssigkeit wird durch den Farbzuführungskanal 30 in den Druckluftkanal 22 befördert.

Der an der Endseite des Farbzuführungskanals 30 vorbeistreichende Luftstrom nimmt Farbtröpfchen mit und tritt durch die Austrittsdüse 24 aus der Lackierpistole 2 aus.

Die Anbringung des Farbbehälters 4 an der Unterseite der Lackierpistole 2 erlaubt einen besseren Überblick über den Arbeitsbereich vor der Austrittsdüse 24 sowie auf das zu lackierende Objekt. Zur ausgewogeneren Balance der Lackierpistole 2 kann es jedoch günstiger sein, den Farbbehälter 4 oben auf der Lackierpistole 2 anzu- bringen. Bei einer solchen Anordnung muss die Farbflüssigkeit je nach Viskosität nicht extra unter Druck gesetzt werden, damit sie in den Druckluftkanal 22 gelangt, dazu kann je nach Anwendungsfall auch schon die Gravitationskraft genügen. Bei einer Anbringung oben bildet der Farbbehälter 4 dann ein Gegengewicht zum Akku- mulator 10. Die Austrittsdüse 24 sollte eine Düsenquerschnittsfläche von 30 mm2 bis 80 mm2 aufweisen. Bei den gegebenen Druckverhältnissen und den vorteilhaft nied- rigen Windgeschwindigkeiten ergibt sich daraus, dass während des Betriebs Luftvo- lumenströme aus der Lackierpistole 2 austreten, die in einem Bereich von 0,3 m3/min bis 0,8 m3/min. liegen. Mit diesen Luftvolumenströmen wird die Farbflüssigkeit noch nicht allzu stark vernebelt, sie erlauben aber trotzdem ein gleichmäßiges Auftragen der Farbflüssigkeit auf das zu lackierende Objekt, weil der Luftstrom sehr gut gerich- tet ist.

In Figur 4 ist der Druckluftkanal 22 in einer anderen Form dargestellt. Die angewin- kelte Form kann erforderlich sein, um den Drucklufterzeuger 12 besser an eine gün- stige Form der Lackierpistole 2 anzupassen. Genauso ist es möglich, andere Kom- ponenten des Drucklufterzeugers 12 in ihrer jeweiligen Einbaulage den Bedürfnissen anzupassen. So wäre es auch möglich, den Elektromotor 16 mit oben aufgesetztem Gebläse 14 in das Griffteil 8 einzubauen, wobei das Gebläse 14 die Luft von außen ansaugt, ohne an dem Elektromotor 16 vorbeigeführt zu werden, und die Druckluft aus dem Gebläse 14 in den annähernd waagerecht im Mittelteil 6 eingebauten Druckluftkanal 22 geführt wird.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Seitenkanalgebläse als bevorzugte Aus- führungsform für das Gebläse 14. Das scheibenförmige Gehäuse 32 weist aussen- seitig einen Luftförderkanal 34 auf, der das Gehäuse 32 ringförmig umschliesst. Im Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Luftförderkanals 34 rund, er kann jedoch auch oval oder rechteckig ausfallen, oder zwischen den halbkreisförmigen Hälften ist ein Zwischenstück eingesetzt. In dem Luftförderkanal 34 befindet sich ein Gebläse- Laufrad 36, dessen Gebläseschaufeln 38 den einen Teil des Querschnitts durch den Luftförderkanal 34 einnehmen. Der andere Teil des Querschnitts ist eingenommen vom Seitenkanal 40. In Drehrichtung gesehen hinter der Luftaustrittsöffnung 42 des Seitenkanalgebläses ist ein Unterbrecher 44 im Querschnitt des Seitenkanals 40 angebracht, der den Querschnitt ausfüllt und sich mit seiner dem Gebläse-Laufrad 36 zugewandten Seite rampenförmig dem Luftstrom entgegenstreckt. Um Druckverluste möglichst gering zu halten, sollte der Unterbrecher 44 mit seiner dem Gebläse-Lauf- rad 36 zugewandten Fläche einen so großen Unterbrecherwinkel am Innenradius aufweisen, dass mindestens 2 Schaufelkammern des Gebläse-Laufrades 36 davon überdeckt sind.

Das Funktionsprinzip eines Seitenkanalgebläses ist einfach erklärt : im Raum der Schaufelkammern wird die Luft nahezu mit der Umfangsgeschwindigkeit des Ge- bläse-Laufrades 32 mitgeführt. Sobald der Luftstrom im Seitenkanal geringer als der mit dem Gebläse-Laufrad mitgeführte Luftstrom ist, tritt eine Fliehkraftdifferenz zwi- schen diesen beiden Luftmassen auf, die eine Ausgleichsströmung von den Außen- bereichen der Schaufelkammern in den Seitenkanal, eine Zirkulationsströmung, zur Folge hat. Der damit verbundene Masseaustausch zwischen den Schaufelkammern und dem Seitenkanal bewirkt die Energie-und Impulsübertragung vom Gebläselauf- rad an die Seitenkanalströmung, die am Unterbrecher ausgekoppelt wird. Im Unter- schied zu Radial-oder Axialverdichtern führt hier die Energieübertragung von den Schaufeln an die Luft als Fluid zu einem Druckanstieg in Umfangsrichtung. Im an- gloamerikanischen Sprachraum ist für dieses Funktionsprinzip auch der Begriff"pe- ripheral fan"üblich. Als Strömungsmaschinen haben sie gegenüber den klassischen Verdrängermaschinen entscheidende Vorteile : - es sind keine der Reibung unterworfene Dichtungsbauteile erforderlich, - im Prinzip genügt eine gemeinsame Welle mit dem Antriebsmotor, - es können Laufräder in Gussausführung eingesetzt werden, - mehrflutige oder mehrstufige Ausführungen sind sehr einfach realisierbar, - Seitenkanalgebläse weisen Kennlinien ohne instabil Bereiche auf, der Dauerbe- trieb ist in einem großen Bereich der Kennlinie möglich. Eine Begrenzung ist nur durch die maximale Belastbarkeit des Antriebsmotors und die maximal zulässige Temperatur der Bauteile gegeben.

Als nachteilig ist die höhere Geräuschemission anzusehen, der aber durch entspre- chende Vorkehrungen entgegengewirkt werden kann. Der weitere Nachteil von Sei- tenkanalgebläsen, nicht so hohe Druckdifferenzen aufbauen zu können wie Ver- drängermaschinen, wirkt sich im vorliegenden Anwendungsfall nicht nachteilig aus, weil ein zu hoher Überdruck zu einer zu starken Vernebelung der Farbflüssigkeit führt. Das Gebläse 14 soll gemäß der Erfindung nur einen Überdruck von 0,1 bis 0,4 bar im Druckluftkanal aufbauen. Die Luftansaugöffnung kann sich im Bereich des Luftförderkanals, aber auch zentral im Gehäuse befinden, wodurch sich der Einbau von Schalldämpfern und/oder Ansaugfiltern vereinfachen ließe. Bei einer zentralen Einströmung könnte ein Teil der kinetischen Energie genutzt werden, um die Ent- wicklung der für die Energieübertragung erforderlichen Zirkulationsströmung zu be- schleunigen.

Anstelle eines Seitenkanalgebläses kann auch ein Zellenverdichter als Gebläse ein- gesetzt werden, der eine ähnliche Einsatzcharakteristik aufweist wie die Seitenka- nalgebläse im Verhältnis zu den Verdrängermaschinen.

Figur 6 zeigt ein Gebläse-Laufrad 36 eines Seitenkanalgebläses in einer perspekti- vischen Seitenansicht. Das Gebläse-Laufrad weist 15 Gebläseschaufeln 38 auf, die in einem Winkel von 130° in Umfangsrichtung angestellt sind. Mit einer Anzahl von 10- 20 Gebläseschaufeln 38 kann ein zufriedenstellender Wirkungsgrad erzielt werden.

Der Anstellwinkel sollte sich in einem Bereich von 100° bis 150° befinden, um einer- seits den Luftstrom bewegen zu können, andererseits aber keine Wirkungsgradver- luste durch zu starke Turbulenzen zu verursachen. Der Innenradius 46 sollte für die Anwendung in der Lackierpistole 2 in einem Bereich zwischen 10 mm und 25 mm, der Außenradius 48 in einem Bereich zwischen 28 und 45 mm liegen.

Figur 7 zeigt eine Gesamtansicht eines Gebläses 14, das nach dem Seitenkanalge- bläseprinzip arbeitet. Das scheibenförmige Gehäuse 32 ist rund mit einer ring-und halbkreisförmigen Erhebung auf seiner Oberseite. Unter der ring-und halbkreisför- migen Erhebung ist der Luftförderkanal 34 angeordnet. Die Luftansaugöffnung 50 ist offen dargestellt, teilweise ist der Unterbrecher 44 durch die Luftansaugöffnung 50 sichtbar. Die Luftaustrittsöffnung 42 ist verlängert um ein Druckluftgehäuse 52, wel- ches die vom Gebläse 14 erzeugte Druckluft in den Druckluftkanal 22 überleitet. Das Druckluftgehäuse 52 kann natürlich andere Formen aufweisen, die zur Konstruktion einer jeweiligen Lackierpistole 2 passen.

In Figur 8 ist eine Lackierpistole 2 im Querschnitt gezeigt, in die der Drucklufterzeuger 12 in den Mittelteil 6 eingebaut ist. In Figur 9 ist zu sehen, dass der Druckerzeuger 12 in das Griffteil 8 eingebaut ist.