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Düsenkopf zum gleichzeitigen Versprühen, eines pulverförmigen und eines flüssigen Stoffes
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Düsenkopf, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Düsenkopf nach der Linie A - B in Fig. 1, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Gesamtspruheinrichtung samt Rei- fenrohling und Fig. 4 eine schematische Darstellung des Düsenkopfes gemäss Fig. 1. Der Düsenkopf nach Fig. 1 und 2 weist für die Zuleitung des flüssigen Stoffes, z. B. eines Öles oder eines andern Lösungsmittels, ein axial angeordnetes Rohr 1 auf.
Das Rohr 1 ist von einer koaxialen Förderschnecke 6 umschlossen, die eine axiale Bohrung 3 aufweist, deren Durchmesser grösser als der des Rohres 1 ist und die im Abstand von der vorderen Stirnseite der Schnecke endet. In diese Bohrung mündet ein wendel förmiger Kanal 4 ein, der durch ein in der Schnecke vorgesehenes Innenflachgewinde und das Rohr 1 gebildet ist und der an der vorderen Stirnseite der Schnecke ausmündet. Die Bohrung 3 und der Kanal 4 bilden die Zuleitung der Sprühluft für den flüssigen Stoff.
Axial an das Rohr 1 schliesst sich ein trichterförmiger, und an der Umfangsfläche des Düsenkopfes ausmündender Ringkanal 5 an, dessen eine von der äusseren Wand des Kanals 4 ausgehende Leitfläche und dessen andere von einem gegenüber dem Rohr 1 axial angeordneten, diesem mit der Spitze zugewendeten Kegel 2 ausgehende Leitflä- che gegen die Umfangsfläche des Düsenkopfes konvergierend verlaufen. In dem Ringkanal findet durch die Luft, die im Kanal 4 einen Drall erhält, eine kräftige Durchwirbelung der aus dem Rohr 1 austretenden Flüssigkeit statt. Zur Regelung der zugeführten Flüssigkeitsmenge ist das Rohr 1 axial verschiebbar, so dass es mit dem Kegel 2 zusammenwirkt. Beim Aufsitzen des Rohres auf dem Kegel kann der Flüssigkeitszufluss gänzlich unterbunden werden.
Die Förderschnecke 6 ist von koaxial angeordneten Rohren 8 und 9 umschlossen. Die Schnekkengänge 7 und das Rohr 8 bilden einen wendelförmigen Zuleitungskanal, in dem der pulverförmige Stoff beim Drehen der Schnecke durch einen nicht dargestellten Motor gegen die vordere Stirnseite der Schnecke. gefördert wird. Das Rohr 9 ist ähnlich wie die Förderschnecke mit einer axialen Bohrung 10 versehen, die einen grösseren Durchmesser besitzt als das Rohr 8 und in einen wendelförmigen Kanal 11 übergeht, wobei dieser eine dem Kanal 4 entgegengesetzte Wicklungsrichtung aufweist. Die.
Boh- rung 10 und der Kanal 11 bilden die Zuleitung für die Luft des pulverförmigen Stoffes, die in einem trichterförmigen Ringkanal 12 mündet, dessen Leitflächen vom inneren Umfang der Schnecke und vom äusseren Umfang des Kanals 11 ausgehen und gegen die Umfangsfläche des Düsenkopfes konvergierend verlaufen. Im Ringkanal 11 findet eine innige Vermischung des pulverförmigen Stoffes mit der Luft statt, die durch den Kanal 11 einen Drall erhält. Die Drehrichtung des Wirbels im Ringkanal 12 ist der des Wirbels im Ringkanal 5 entgegengesetzt, da die Kanäle 4,11 entgegengesetzte Wicklungrichtungen haben. Die Austrittszonen 13,14 der Kanäle 5,12 sind zueinander leicht geneigt, d. h. sie verlaufen in einem spitzen Winkel zueinander, so dass sich die austretenden Strahlen ausserhalb der Düse kreuzen.
Durch die zueinander entgegengesetzte Drehrichtung findet ausserhalb der Düse eine gute Mischung der beiden versprühten Stoffe statt.
Der Winkel ci, unter welchem die Versprühung erfolgt, kann zwischen 00-1800 liegen (Fig. 4).
Die aus der Längsachse des Kopfes geneigten Kanäle 5 und 12 erstrecken sich über 3600 und werden lediglich durch nicht dargestellte Befestigungsbolzen od. dgl. an einigen Stellen unterbrochen. Diese Befestigungsbolzen sind von strömungstechnisch gut geformten Leitblechen umgeben, so dass aussen am Umfang der Düse auch im Bereiche dieser Leitbleche keine Unterbrechung der austretenden schirmartige Strahlen entsteht.
Um die aus dem Düsenkopf austretende nebelartige Mischung der Stoffe an die gewünschte Stelle zu leiten, werden über dem austretenden Gemisch des pulverförmigen Stoffes mit Luft und unter dem der Flüssigkeit mit Luft zwei kegelförmige Luftvorhänge aus dem Düsenkopfgeblasen. Zu diesem Zweck ist ein kreisringförmiger Luftführungskanal 18 über dem Ringkanal 12 und ein zweiter kreisringförmiger Luftführungskanal 19 unter dem Ringkanal 5 angeordnet. Von diesen Kanälen 18,19 sind Bohrungen 15 bzw. 16 zur Umfangsfläche des Düsenkopfes etwa tangential angeordnet, wobei die Bohrungen 15 entgegengesetzt zu den Bohrungen 16 gerichtet sind.
Die Luft dieser Luftvorhänge besitzt einen etwas höheren Druck als die Sprühluft. Durch den Austritt der Luft aus den Bohrungen 15 und 16 etwa in tangentialer Richtung, erreicht man eine kreisende Bewegung der versprühten Stoffe, was zusammen mit der Axialbewegung der Düse einen gleichmässigen Stoffauftrag an einem Werkstück ergibt. Am Schluss der Sprühoperation strömt nur noch Luft aus den Bohrungen 15 und 16 aus, da die Zufuhr des flüssigen und pulverförmigen Stoffes unterbrochen wird, wodurch eine Ausblasung des Werkstückes stattfindet und allfällige restliche Dämpfe in einen Abluftkanal ausgeblasen werden.
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Die Breite der Ringkanäle 5 und 12 kann den jeweiligen Verhältnissen in einfacher Weise angepasst und verändert werden.
Mit dem Düsenkopf kann auch eine Programmsteuerung verbunden werden, in dem Sinne, dass die Anteile der versprühten Stoffe im Verlaufe der Sprühoperation verändert werden oder dass aufeinanderfolgende Werkstücke mit unterschiedlichen Zusammensetzungen besprüht werden.
Statt für eine pulverförmige und eine flüssige Substanz liesse sich der Düsenkopf auch zum Versprühen zweier flüssiger Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften verwenden.
Umter dem Ausdruck'"flüssig"soll ein leichtflüssiger bis zähflüssiger Viskositätsbereich verstanden werden.
Der Drehsinn der Kanäle 4 und 11 für die Luft und der der Gänge der Förderschnecke ist nicht an die beschriebene Ausführungsform gebunden, wichtig ist lediglich, dass durch geeignete gegenseitige Wahl der Drehsinne der Verwirbelungseffekt möglichst unterstützt wird.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass der pulverförmige Stoff innen und der flüssige Stoff aussen zugeführt wird. Die in den Zeichnungen dargestellte und beschriebene Ausführungsform wird jedoch aus konstruktiven Gründen bevorzugt.
Mitdiesem Düsenkopf könate auchein schichtmässiger Auftrag durchgeführt werden, indem beispielsweise vorerst nur die mit Luft vermischte Flüssigkeit aufgesprüht und hernach nur das mit Luft vermischte Pulver zerstäubt wird, welches dann an der am Werkstück niedergeschlagenen Flüssigkeit haftet.
In Fig. 3 ist die Anwendung des Düsenkopfes für das Auftragen einer Schicht auf der Innenseite eines Motorfahrzeug-Reifenrohlings dargestellt. Er erzeugt zwei leicht kegelförmige, nach abwärts gerichtete Strahlen. Dadurch ergibt sich auch bei Reifenrohlingen mit vergleichsweise grossem Innendurchmesser die Möglichkeit, die gesamte Innenseite des Reifenrohlings 27 zu besprühen. Der Reifenrohling 27 wird zwischen einer oberen und einer unteren konischen Scheibe 28,29 gehalten. Das Ganze ist von einer Haube 21 umgeben. In der Mitte befindet sich der Düsenkopf, dessen Mantelrohr 9 auf- und abbeweglich ist, beispielsweise durch einen pneumatischen Hubzylinder.
Die unterste Lage ist in Fig. 3 in vollen Linien, die oberste Lage in unterbrochenen Linien dargestellt.
Der Hub entspricht etwa dem längsten zum Einsatz kommenden Reifenrohling und erfolgt durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten pneumatischen oder hydraulischen Hubzylinder. Durch die perforierte untereKonusscheibe wird überflüssige Sprühluft und Sprühmaterial in die angeschlossene Ventilation abgesogen.
Die Zufuhr der Flüssigkeit erfolgt oben über einen Kopf 22. Das zur Verwendung kommende Pulver liegt in einem Behälter 23. In diesem dreht sich eine Drahtschlaufe 24 um eine Welle 25.
Diese Drahtschlaufe 24 wird über ein Kegelradgetriebe 26 von einem nicht dargestellten Motor, welcher auch die Förderschnecke antreibt, in Bewegung gesetzt. Der äussere Mantel 9 ist im Bereich des Behälters 23 miteiner sektorförmigen Öffnung versehen, so dass das Pulver in die Förderschnecke 7 hineingelangen kann und von dort gegen die Düse transportiert wird. Durch diese Drahtschlaufe 24 wird die sonst bei pulverförmigen Stoffen zu befürchtende Brückenbildung zuverlässig vermieden und anderseits gewährleistet diese Einrichtung eine gleichmässige Materialzufuhr. Die abgewinkelte Ausbildung des Behälters 23 ist so getroffen, dass die Einrichtung ohne Änderung auch um 900 verdreht, also mit horizontaler Drehachse der Förderschnecke verwendbar ist.
Durch die Drehbewegung der Förderschnecke erfolgt eine Zuführung des Pulvers gegen die Düse mit geringer Geschwindigkeit, wodurch sich die Abnutzung der beteiligten Teile in engen Grenzen hält und ausserdem die einmal gewählte Fördermenge genau konstant bleibt. Dieser Fördermechanismus ergibt den Vorteil, dass die Materialzuführung unabhängig von der Luftmenge und dem Luftdruck zwangsläufig erfolgt, wobei gleichzeitig eine Kompression des Pulvers und Materialzusammenballungen vermieden werden. Da der Transportweg zudem kurz ist und das Material keine ins Gewicht fallenden Krümmungei. oder Ventile passieren muss, ist die Gefahr von Verstopfungen beseitigt. Das in der Zone 12 von der Sprühluft erfasste Material wird in eine spiralförmige Bewegung versetzt, verwirbelt und schliesslich am Düsenmantel ausgeblasen.
Für die Sprühluft genügt bereits ein niedriger Druck, so dass sich auch die Austrittsgeschwindigkeit in mässigen Grenzen bewegt. Die beiden zu dosierenden Komponenten können unabhängig voneinander reguliert werden, wodurch sich eine gewählte Zusammensetzung genau einhalten bzw. reproduzieren lässt. Dadurch, dass man die Aufprallgeschwindigkeit der versprühten Stoffe unter Kontrolle hat, wird eine Verdichtung der besprühten Fläche ver- hindert.
Die Luftvorhänge unterstützen zudem den Transport der zerstäubten Stoffe genau an den gewünschten Stellen, so dass nur geringe Verluste entstehen, welche in die Ventilation ausgeblasen werden. Mit einem Versuchsdüsenkopf konnten Flüssigkeiten mit einer Viskosität von 14 Engler-Graden vernebelt bzw. ver-
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sprüht werden.
Dieses Aufsprühen mit dem beschriebenen Düsenkopf ist gegenüber der Handaufeagung wesentlich wirtschaftlicher. Bei einer Suspension von Glimmer oder Graphit in Alkohol oder Benzin unter Verwendung
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sich auch eine wesentlich kürzere Trocknungszeit des Reifens nach dem Auftrag. Als Folge davon kann der Rohling sofort weiterverarbeitet werden, während bei der bisherigen Methode eine längere Lagerungzeit zur Trocknung der Reifeninnenseite eingeschaltet werden musste. Ferner wirkt sich der Umstand günstig aus, dass mit diesem Düsenkopf ohne Änderungen Reifen von verschiedenen Durchmessern besprüht werden können.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass ohne Umstellung Reifen mit einem Durchmesser von 8" und 21". direkt hintereinander besprüht werden können. Da die Innenseite des Rohlings während des Sprühvorganges vollständig abgeschirmt ist und die restlichen Spuren der versprühten Stoffe sofort in den Abluftkanal ausgeblasen werden, sind in der Umgebung der Sprühkabine praktisch keine Dämpfe vorhanden, so dass das Bedienungspersonal ohne Maske arbeiten kann. Ausserdem bleibt auch die Explosionsgefahr weit unterhalb der Gefahrengrenze. Der wesentlich geringere Verbrauch an Benzin und Alkohol bzw. der geringere Anfall von Dämpfen, vermindern zudem die Feuersgefahr.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Düsenkopf zum gleichzeitigen Versprühen eines pulverförmigen und eines flüssigen Stoffes, insbesondere zum Aufbringen einer Trenn-und Gleitschicht auf einem zu vulkanisierenden FahrzeugreifenRohling, wobei sich die zù versprühenden Stoffe im Innern des Düsenkopfes mindestens über einen Teil ihres Förderweges in separaten Kanälen befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf zur Zuleitung der flüssigen Stoffe ein axial angeordnetes Rohr (1) und zur Zuleitung der pulverförmigen Stoffe eine zum Rohr koaxiale Förderschnecke (6) aufweist und zwischen dem Rohr und der Schnecke und an der Aussenseite der Schnecke das Rohr bzw. die Schnecke umschliessende, im Bereich der Rohrausström- öffnung bzw.
der Schneckenausstossseite wendelförmig ausgebildete Luftleitungen (3,4 bzw. 10,11) an- geordnetund zur Abführung des Flüssigkeits-Luftgemisches sowie des Pulver-Luftgemisches zwei übereinan- der angeordnete an der Kopfumfangsfläche ausmündende Ringkanäle (5 bzw. 12) vorgesehen sind, wobei die Leitflächen und Austrittszonen (13 bzw.
14) der Ringkanäle konvergierend zueinander verlaufen und die eine Leitfläche des Kanals für das Flüssigkeits-Luftgemisch von der zugehörigen Luftleitung (3,4) und die andere von einem gegenüber dem Rohr (1) angeordneten, diesem mit der Spitze zugewendeten Kegel (2) ausgeht und die eine Leitfläche des Kanals für das Pulver-Luftgemisch an die zugehörige Luftleitung (10. 11) und die andere Leitfläche an die Förderschnecke (G) anschliessen.