Düsenkopf mit Radialdüse Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkopf mit einer Radialdüse für den Austritt eines Flüssig- keits-Luftgemisches.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Ver wendung dieser Düse.
Die gleichzeitige Verteilung von festen und flüssi gen Stoffen in der Luft, d. h. das Versprühen einer Suspension stösst auf erhebliche technische Schwie rigkeiten. Einerseits bereitet bereits die Aufrechter haltung einer gleichmässigen Suspension Schwierig keiten, da sich trotz Rühren, eine Sedimentation oft mals nicht völlig verhindern lässt und zudem neigen leichtflüchtige Zusätze zum Verdunsten. Anderseits neigen solche in Düsen versprühte Suspensionen dazu, die Düsenkanäle zu verstopfen.
Namentlich bei Betriebsunterbrüchen lagern sich die festen Stoffe in den Leitungen und Kanälen ab und verringern da durch die Durchflussquerschnitte bis zur schliesslich völligen Verstopfung. Bei einigen pulverförmigen Stoffen entstehen an den Düsen noch zusätzliche Probleme durch die abrasive Wirkung solcher Mate rialien, wie beispielsweise Glimmer.
Probleme dieser Art treten namentlich bei der Fabrikation von Motorfahrzeug-Reifen auf. Der Rei fenrohling ist vor seiner Vulkanisation mit einem als Trenn- und Gleitschicht wirkenden Innenanstrich zu versehen, der in vielen Fabrikationsstätten mit Hilfe eines Pinsels von Hand aufgetragen wird. Das An bringen dieses Anstriches ist aber zeitraubend und ausserdem besteht die Gefahr eines ungleichmässigen: Auftrages, so dass bei der Weiterverarbeitung Schwierigkeiten entstehen können. Ein solcher Auf trag muss zudem sehr dünn sein, damit er für die nachfolgende Vulkanisation des Reifens nicht wär meisolierend wirkt.
Ein zu dicker Auftrag benötigt zudem eine längere Verdunstungszeit für das Lösungsmittel, so .dass die Weiterverarbeitung verzö gert wird.
Mit der erfindungsgemässen Düse lassen sich diese Probleme lösen. Die Erfindung ist dadurch ge- kennzeichnet, dass eine weitere Radialdüse für ein Pulver-Luftgemisch vorhanden ist, wobei die öffnun- gen der beiden Radialdüsen im Austrittsbereich einander zugeneigt sind.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Düsenkopfes zum Auftragen einer Trenn- und Gleit- schicht auf einem Fahrzeugreifen-Rohling vor seiner Vulkanisierung.
Ein Vorteil dieser erfindungsgemässen Düse be steht darin, dass sie nicht zur Verstopfung neigt, selbst bei grossen Toleranzen bezüglich Korngrösse und Reinheit der zu versprühenden Stoffe, da diese keine feinen Bohrungen oder Engpässe zu passieren haben. Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemässen Düsenkopfes besteht in der veränderbaren und ge nauen Dosiermöglichkeit für beide Stoffe.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig.1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Düsen kopf, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Düsen kopf nach der Linie A -B in Fig. 1, Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch eine Gesamt sprüheinrichtung samt Reifenrohling.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Rundstrahldüsenkopf zum Versprühen eines pulverförmigen und eines flüssigen Stoffes dargestellt. In der Mitte des Düsen kopfes befindet sich ein hohles Zufuhrrohr 1 für die Zuleitung des flüssigen Stoffes, beispielsweise Öl oder Lösungsmittel. Dieses Zufuhrrohr 1 ist axial verschiebbar und wird in der untersten Lage durch einen in die Rohröffnung hineinragenden Kegel 2 verschlossen.
Um dieses Zufuhrrohr 1 herum befin det sich ein ringförmiger Kanal 3, welcher .der Zulei- tung von Sprühluft dient. Der Kanal 3 mündet in sei nem vordersten Bereich in eine rechtsgewundene Schraubennut 4 ein, wodurch der Sprühluft ein Drall erteilt wird. Diese Sprühluft tritt am vorderen Stirn ende des Rohres 1 aus und bewirkt infolge des ihr erteilten Dralles eine Verwirbelung der durch den Hohlraum des Rohres 1 zugeführten Flüssigkeit im trichterförmigen Ringspalt 5. Dieser Spalt 5 erstreckt sich über 360 und verengt sich gegen den Rand hin.
Er wird lediglich durch nichteingezeichnete Befesti gungsbolzen o. dgl. an einigen Stellen unterbrochen. Diese Befestigungsbolzen sind von strömungstech nisch gut geformten Leitblechen umgeben, so dass aussen am Umfang der Düse auch im Bereiche dieser Leitbleche keine Unterbrechung des austretenden Rundstrahles entsteht.
Koaxial zum Zufuhrrohr 1 befindet sich um die ses herum eine Förderschnecke 6, die von einem Motor um ihre Längsachse drehbar ist. In den Schneckengängen 7 wird ein pulverförmiger Stoff transportiert, welcher durch Linksdrehung der För- derschnecke gegen die vordere Stirnseite der Schnecke gefördert wird. Die Schnecke ist von einem koaxial angeordneten Rohr 8 umgeben, an welches sich aussen ein rohrförmiger Mantel 9 anschliesst, .der ebenfalls koaxial verläuft.
Zwischen dem Rohr 8 und dem Mantel 9 befindet sich ein ringförmiger Luftkanal 10, der in seinem unteren Teil in eine Schraubennut 11 übergeht, die stirnseitig offen ist. Am vordren Ende .des Rohres 8 gelangt nun die in Drall versetzte Luft mit dem von der Förderschnecke transportierten pulverförmigen, Stoff in. Berührung,
wodurch eine innige Vermischung eintritt. Im Ring kanal 12 wird ein sich trichterförmig verengender Spalt gebildet. Die Drehrichtung des Wirbels im Ringkanal 12 ist entgegengesetzt zu derjenigen im Ringspalt 5. Da die :äusseren Spaltteile 13 und 14 zueinander leicht geneigt sind, d. h. im Querschnitt einen spitzen Winkel zueinander bilden, kreuzen sich die austretenden Strahlen ausserhalb der Düse.
Durch die zueinander entgegengesetzte Drehrichtung findet ausserhalb der Düse eine gute Mischung der beiden versprühten Stoffe statt.
Um die dadurch entstehende nebelartige Mi schung an die gewünschte Stelle zu leiten, werden zwei Luftvorhänge erzeugt, in der Weise, dass über ein Rohr 17 oder einen Schlauch einem oberen und unteren Ringkanal 18 bzw. 19 Luft zugeführt wird und durch obere Kanäle 15 und untere Kanäle 16 ausströmt, welche als Bohrungen oder Schlitze ausge bildet sein können. Diese Kanäle sind zueinander kreuzweise angeordnet, so dass die durch sie erzeug ten Luftvorhänge die versprühten Stoffe zur ge wünschten Stelle leiten. Die Luft für diese Luftvor hänge weist einen etwas höheren Druck auf als die Sprühluft.
Durch den Austritt der Luft aus den Kanälen 15 und 16 etwa in tangentialer Richtung, erreicht man eine kreisende Bewegung der versprüh- ten 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 Düsen 15 und 16 aus, da die Zufuhr des flüssigen und pulverförmigen Stof fes unterbrochen wird, wodurch eine Ausblasung des Werkstückes stattfindet und allfällige restliche Dämp fe in einem Abluftkanal ausgeblasen werden.
Die Breite der Kanäle 5 und 12 kann den jeweili gen Verhältnissen in einfacher Weise angepasst und verändert werden.
Durch diesen Düsenkopf könnte auch ein 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 der Düse für das Auftragen einer Schicht auf der Innenseite eines Motorfahrzeug-Reifenrohlings dargestellt.
Die Düsen erzeugen zwei leicht kegelförmige, nach abwärts gerichtete Strahlen. Dadurch ergibt sich auch bei Reifenrohlingen mit vergleichsweise gros- sem Innendurchmesser .die Möglichkeit, die gesamte Innenseite des Reifenrohlings 27 zu besprühen. Der Reifenrohling 27 wird zwischen einer oberen und 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 unterbro chenen Linien dargestellt. Der Hub entspricht etwa dem längsten zum Einsatz kommenden Reifenrohling und erfolgt durch einen in der Zeichnung nicht dar gestellten pneumatischen oder hydraulischen Hub. zylinder. Durch die perforierte untere Konusscheibe wird überflüssige Sprühluft und Sprühmaterial in die angeschlossene Ventilation abgesogen.
Die Zufuhr der Flüssigkeit erfolgt oben über einen Kopf 22. Das zur Verwendung kommende Pul ver 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 mit einer 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 pul verförmigen 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 90 verdreht, also mit horizontaler Drehachse der Förderschnecke verwendbar ist. Durch die Drehbe wegung der Förderschnecke erfolgt eine Zuführung des Pulvers gegen die Düse mit geringer Geschwin digkeit, wodurch sich die Abnützung der beteiligten Teile in engen Grenzen hält und ausserdem die ein mal gewählte Fördermenge genau konstant bleibt. Dieser Fördermechanismus ergibt den Vorteil, dass die Materialzuführung unabhängig von der Luft menge und dem Luftdruck zwangsläufig erfolgt, wobei gleichzeitig eine Kornpression des Pulvers und Materialzusammenballungen vermieden werden.
Da der Transportweg zudem kurz ist und das Material keine ins Gewicht fallenden Krümmungen oder Ven tile passieren muss, ist die Gefahr von Verstopfungen beseitigt. Das in dem Ringkanal 12 von der Sprühluft erfasste Material wird in eine spiralförmige Bewe gung versetzt, verwirbelt und schliesslich am Düsen mantel ausgeblasen. Für die Sprühluft genügt bereits ein niedriger Druck, so dass sich auch die Austritts geschwindigkeit in mässigen Grenzen bewegt. Die beiden zu dosierenden Komponenten können unab hängig 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 verhindert. Die Luftvorhänge unterstützen zudem den Transport der zerstäubten Stoffe genau an den gewünschten Stellen, so dass nur geringe Verlu ste entstehen, welche in die Ventilation ausgeblasen werden. Mit einem Versuchsdüsenkopf konnten Flüssigkeiten mit einer Viskosität von 14 Engler- Graden vernebelt bzw. versprüht werden.
Dieses Aufsprühen mit dem beschriebenen Düsenkopf ist gegenüber der Handauftragung wesentlich wirtschaftlicher. Bei einer Suspension von Glimmer oder Graphit in Alkohol oder Benzin unter Verwendung eines Schmieröles wurden bei der kon ventionellen Methode durch Anstreichen mit einem Pinsel bei einer Produktion von 120 000 Reifen ins gesamt 2345 Liter Alkohol und 2940 Liter Benzin verbraucht. Mit dem beschriebenen Düsenkopf konnte der Verbrauch für die gleiche Stückzahl auf 82 Liter Alkohol und 82 Liter Benzin gesenkt wer den.
Da somit pro Reifen zusammen weniger als 1,4 cmg Alkohol und Benzin verbraucht wird, ergibt 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 Lagerungszeit zur Trocknung der Reifeninnenseite eingeschaltet werden musste. Ferner wirkt sich der Umstand gün stig aus, dass mit diesem Düsenkopf ohne Änderun gen Reifen von verschiedenen Durchmessern be sprüht werden können. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ohne Umstellung Reifen mit einem Durchmesser von 8" und 21" direkt hintereinander besprüht wer den 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.
Mit diesem Düsenkopf kann auch eine Pro grammsteuerung verbunden werden, in dem Sinne, dass die Anteile der versprühten Stoffe im Verlaufe der Sprühoperation verändert werden oder dass aufeinanderfolgende Werkstücke mit unterschiedli chen Zusammensetzungen besprüht werden.
Unter dem Ausdruck flüssig soll ein leichtflüs siger bis zähflüssiger Viskositätsbereich verstanden werden.
Der Drehsinn der Schraubennuten für die Luft und derjenige der Förderschnecke ist nicht an die beschriebene Ausführungsform gebunden, wichtig ist lediglich, dass durch geeignete gegenseitige Wahl des Drehsinnes der Verwirbelungseffekt möglichst unter stützt wird.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass der pulverförmige Stoff innen und der flüssige Stoff aussen zugeführt wird. Die in der Zeichnung dargestellte und beschriebene Ausführungsform wird jdoch aus konstruktiven Gründen bevorzugt.