DE10053296C2 - Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack mit einem Gehäuse; mit einem an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten dreh­ baren Glockenteller; mit einem in dem Gehäuse unterge­ brachten Motor, der den Glockenteller antreibt; mit mindestens einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite des Gehäuses austretenden Pulverzu­ führkanal und mit einer zum Glockenteller koaxialen Lenklufteinrichtung, mit welcher unter Überdruck stehende Lenkluft in Richtung auf die vom Glockenteller erzeugte Pulverwolke blasbar ist.

Die von Hochrotationszerstäubern erzeugte Pulverwolke bedarf einer Formung, wozu bisher Lenklufteinrichtungen in Form von mehreren an der Vorderseite des Gehäuses angebrachten Bohrungen eingesetzt werden. Über diese Bohrungen tritt die unter Überdruck stehende Lenkluft gegen die Pulverwolke aus und übt dabei die gewünschte formende Wirkung aus. Nachteilig bei dieser bekannten Lenklufteinrichtung ist, daß die Lenkluft beim Durch­ treten der verschiedenen Bohrungen Wirbel bilden, welche sich nachteilig auf die Pulverwolke auswirken. Außerdem ist die Menge an Lenkluft, die auf diese Weise der Pulver­ wolke zuführbar ist, begrenzt.

Ein Hochrotationszerstäuber der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 857 515 A2 bekannt. Die DE 39 31 726 A1 und die DE 32 14 314 A1 beschreiben Hochrotationszerstäuber, bei den der Lack zur Innenseite des Glockentellers geleitet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochrota­ tionszerstäuber der eingangs genannten Art derart auszu­ gestalten, daß die Lenkluft möglichst gleichmäßig und wirbelfrei in Richtung auf die Pulverwolke fließt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Lenklufteinrichtung einen rotationssymmetrischen Luftleitkörper umfaßt, der an der Vorderseite des Gehäuses angebracht ist und eine Mantelfläche aufweist, welcher die Lenkluft derart zuführbar ist, daß sie entlang der Mantelfläche in Richtung auf den Glockenteller als ein im wesentlichen rotations­ symmetrischer Luftvorhang abströmt,
wobei der Luftleitkörper eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, welche das Lackpulver in Richtung zum Glockenteller führt.

Erfindungsgemäß wird also die Lenkluft nicht durch kleine Bohrungen geführt sondern entlang einer Außenmantelfläche eines mehr oder weniger massiven Körpers, ohne daß die Lenkluft dabei radial nach außen eine körperliche Begren­ zung erfährt. Der Lenkluftvorhang weist keine Unterbrechun­ gen auf, ist also nicht in einzelne Teilströmungen unter­ teilt, die sich nur unter Wirbelbildung wiedervereinigen könnten. Über die verhältnismäßig große Mantelfläche des Luftleitkörpers lassen sich außerdem verhältnismäßig große Mengen an Lenkluft bewegen, so daß die Wirkung der Lenkluft auf die Pulverwolke viel größer als bei bekannten Hochrotationszerstäubern ist.

Besonders bevorzugt wird diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine hintere radiale Fläche des Luftleitkörpers und ein dieser benachbartes Teil einen radialen Spalt begrenzen, über den Lenkluft radial nach außen strömen kann, wobei die Mantelfläche des Luftleit­ körpers eine im vorderen Bereich liegende, sich nach vorne konisch verjüngende Kegelstumpffläche und einen die hintere radiale Fläche mit der Kegelstumpf-Mantelfläche verbindenden Übergangsbereich aufweist. Bei dieser Ausfüh­ rungsform findet aufgrund der zunächst den Spalt radial durchströmenden, dann jedoch nach vorne umgelenkten Leitluft eine Verstärkung der Luftströmung dadurch statt, daß Umgebungsluft von der von innen zugeführten Lenkluft mitgerissen wird. Die an der Mantelfläche des Luftleit­ körpers nach vorne strömende Luft setzt sich also aus der zugeführten Lenkluft und der mitgerissenen Umgebungs­ luft zusammen. Auch dies erhöht die Möglichkeit, auf die Form der Pulverwolke Einfluß zu nehmen.

Bevorzugt wird dabei, wenn der Übergangsbereich aus mehreren konischen Ringflächen mit unterschiedlichen Konuswinkeln zusammengesetzt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung bleibt die Lenkluft bei ihrer Umlenkung von der radialen in die im wesentlichen axiale Strömungs­ richtung besser an der Mantelfläche des Luftleitkörpers "haften", als wenn diese kontinuierlich gekrümmt wäre.

Vorteilhaft ist ferner, wenn in dem Gehäuse ein Lenkluft führender Ringraum vorgesehen ist, der mit dem an den Luftleitkörper angrenzenden Spalt kommuniziert. Innerhalb dieses Ringraums kann ein Druckausgleich stattfinden, was die Lenkluftströmung weiter homogenisiert.

Eine besonders günstige Möglichkeit der Kommunikation zwischen Ringraum und Spalt ist eine gewindeähnliche Nut, welche in einem axial verlaufenden Flächenbereich eines den Ringraum begrenzenden Teils eingeschnitten ist.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Luftleitkörpers kann der Fall eintreten, daß die an der Mantelfläche des Luftleitkörpers entlangströmende Luft an dessen vorderem Ende, wo die Durchgangsbohrung ausmündet, einen höheren Druck aufweist, als der Pulverstrom, der die Durchgangsbohrung durchströmt. Dies kann zu unerwünschten Wirbeln führen. Um dies zu verhindern, kann nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Stützlufteinrichtung vorgesehen sein, mit welcher in den die Durchgangsbohrung des Luftleitkörpers durchfließenden Pulverstrom unter Überdruck stehende Stützluft derart zuführbar ist, daß der an der Mündungsstelle der Durch­ gangsbohrung herrschende Druck nicht unter den dort an der Mantelfläche herrschenden Druck abfällt. So lassen sich Wirbel, welche die Ausbildung der Pulverwolke stören könnten, zuverlässig vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Hochrotationszer­ stäuber;

Fig. 2 eine Detailvergrößerung aus Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochrotationszerstäuber weist ein Gehäuse 1 auf, welches sich einstückig aus einem hinteren Gehäuseabschnitt 1a, einer radial verlau­ fenden Ringschulter 1b und einem vorderen Gehäuseabschnitt 1c zusammensetzt. Der hintere Gehäuseabschnitt 1a erweitert sich mit kleinem Konuswinkel in Richtung auf die Rückseite des Hochrotationszerstäubers; auch der vordere Gehäuseab­ schnitt 1c ist konisch, wobei der Konuswinkel jedoch größer als derjenige des hinteren Gehäuseabschnitts 1a ist. Das Gehäuse 1 besteht vollständig aus Kunststoff.

Vom radial äußeren Rand der Stufe 1b des Gehäuses 1 verläuft ein ebenfalls konisches und ebenfalls aus Kunst­ stoff hergestelltes Ringteil 2 zum vorderen Bereich der äußeren Mantelfläche des vorderen Gehäuseabschnitts 1c. Das Ringteil 2 ist an seinem der Ringschulter 1b des Gehäuses 1 benachbarten kreisförmigen Rand abgedichtet, während in der Innenmantelfläche seines vorderen Bereichs, die am vorderen Bereich des Gehäuseabschnitts 1b anliegt, aus später deutlich werdenden Gründen eine Nut 60 in Form eines Trapezgewindes ausgebildet ist. Diese Nut 60 stellt eine Verbindung zwischen dem Ringraum 3, der zwischen dem Ringteil 2 und dem Gehäuse 1 liegt, und der vorderen Stirnseite des Ringteils 2 her.

Koaxial innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Elektrodeneinsatz 4 angeordnet, der einen in axialer Richtung verhältnismäßig kurzen, kreiszylindrischen rückwärtigen Bereich 4a und einen konischen vorderen Bereich 4b aufweist. Der vordere Bereich 4b des Elektrodeneinsatzes 4 endet in der Nähe des vorderen Endes des vorderen Gehäuseabschnitts 1c.

In den geeignet abgestuften Innenraum des Elektrodenein­ satzes 4 ist ein luftgetriebener Motor 13 eingesetzt, dessen Welle 14 koaxial zum Gehäuse 1 und zum Elektroden­ einsatz 4 verläuft und eine Durchgangsbohrung 15 im Elektrodeneinsatz 4 durchsetzt. Auf der Welle 14 ist die Nabe eines Glockentellers 16 eingerastet, derart, daß sich der Glockenteller 16 gemeinsam mit der Welle 14 verdreht.

Der Motor 13 ist mittels eines einen größeren Radius aufweisenden Bereichs 13a an dem Elektrodeneinsatz 4 festgelegt. Dies geschieht dadurch, daß der Motorbereich 13a zwischen der hinteren Stirnseite des Elektrodenein­ satzes 4 und einem topfförmigen Halteeinsatz 17 einge­ klemmt ist. Dies erfolgt mit nicht dargestellten Schrau­ ben, welche Durchgangsbohrungen in dem Motorabschnitt 13a durchsetzen und in Gewindebohrungen des Elektrodenein­ satzes 4 eingedreht sind.

Das rückwärtige Ende des Gehäuses 1 ist durch eine Anschlußplatte 26 verschlossen, die an der Rückseite des Halteein­ satzes 17 anliegt, verschiedene, zum Teil in der Zeichnung nicht dargestellte Luftanschlüsse trägt und außerdem der Befestigung am Arm eines ebenfalls nicht dargestellten Roboters dient. Die Anschlußplatte 26 wird mit Hilfe einer Überwurfmutter 34 am Gehäuse 1 festgehalten, die an einer Umfangsstufe des Gehäuses 1 einen Anschlag findet und auf ein Außengewinde 35 der Anschlußplatte 26 aufgedreht ist.

Die Anschlußplatte 26 wird von zwei Buchsen 27, 28 durch­ stoßen, die innen über die Anschlußplatte 26 überstehen und in eine Stufenbohrung des Halteeinsatzes 17 hinein­ ragen. An der Außenseite der Anschlußbuchsen 27, 28 ist jeweils ein Anschlußnippel 29 bzw. 30 angebracht, an dem ein Druckluft-Zuführschlauch befestigt werden kann.

Ein Rohr 31 erstreckt sich von der Anschlußbuchse 27 durch die Stufenbohrung des Halteeinsatzes 17 hindurch sowie durch eine Bohrung in der Ringschulter 1b des Gehäuses 1 und mündet in den Ringraum 3, der sich zwischen dem Ringteil 2 und dem vorderen Gehäuseabschnitt 1c befindet. Ein weiteres Rohr 32 führt von der Anschlußbuchse 28 durch die entsprechende Stufenbohrung des Halteeinsatzes 17 durch eine weitere Bohrung in der Ringschulter 1b des Gehäuses 1 hindurch. An dieses Rohr 32 ist ein weiteres, gewinkeltes Rohr 33 angesetzt, welches durch den Ringraum 3 hindurchgeführt und in eine Bohrung 36 des vorderen Gehäuseabschnitts 1c eingesteckt ist. Die Bohrung 36 mündet in eine Nut in der vorderen ringförmigen Stirn­ fläche des vorderen Gehäuseabschnitts 1c. In dieser Nut liegt ein Ring 70 aus weichem Kunststoff, z. B. PTFE, der mit einer Dichtkante radial an einer Außenfläche des Gehäuseabschnitts 1c anliegt.

Der Hochrotationszerstäuber weist außerdem zwei Pulverzu­ führkanäle auf, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und von einem an der Anschlußplatte 26 angeordneten Anschluß für das Lackpulver zu einem Ringspalt zwischen dem Elektrodeneinsatz 4 und dem vorderen Gehäuseabschnitt 1c führen. Diese beiden Pulverzuführkanäle sind durch den radial außerhalb des Motors 13 liegenden Raum hindurch­ geführt.

Auf dem vorderen Ende des vorderen Gehäuseabschnitts 1c ist ein Luftleitkörper 37 aufgesetzt. Er weist eine Durchgangsbohrung 38 auf, welche die Nabe des Glockentel­ lers 16 mit Abstand umgibt. An der Vorderseite besitzt der Luftleitkörper 37 eine sich konisch verjüngende Kegelstunpf-Mantelfläche 39. Die Rückseite des Luftleit­ körpers 37 umfaßt zwei über eine Stufe miteinander verbun­ dene radiale Ringflächen 40, 41. Zwischen der radial weiter außen liegenden Ringfläche 40 und der Stirnfläche des Ringteils 2 verbleibt ein schmaler, radial gerichteter Spalt 42. An der radial weiter innen liegende Ringfläche 41 des Luftleitkörpers 37 liegt der Ring 70 an.

Die radial außen liegende, rückseitige Ringfläche 40 des Luftleitkörpers 37 ist mit der Kegelfläche 39 über einen Übergangsbereich 43 verbunden, der sich aus aneinan­ der angesetzten Konusflächen zusammensetzt.

Der beschriebene Hochrotationszerstäuber funktioniert wie folgt:
Das über die nicht dargestellten Pulverzuführkanäle herangeführte Lackpulver streicht entlang metallischer Flächen des Elektrodeneinsatzes 4 und wird dabei direkt ionisiert. Es tritt in dieser ionisierten Form durch die zwischen dem vorderen Ende des Gehäuses 1 und dem vorderen Ende des Elektrodeneinsatzes 4 liegenden Austritts­ spalte der Pulverzuführkanäle aus, durchsetzt die Durch­ gangsbohrung 38 des Luftleitkörpers 37 und wird darauf folgend vom dem sich drehenden Glockenteller 16 verwirbelt.

Über den Anschlußnippel 29 und das Rohr 31 wird dem Ringraum 3 zwischen Ringteil 2 und vorderem Gehäuseab­ schnitt 1c Druckluft zugeführt. Diese Druckluft verteilt sich in dem Ringraum 3. Sie tritt über das Trapezgewinde 60 im vorderen Endbereich des Ringteils 2 in den Spalt 42 zwischen dem Luftleitkörper 37 und dem Ringteil 2 aus, strömt entlang dieses Spalts 42 radial nach außen und wird sodann durch den Übergangsbereich 43 des Luftleitkör­ pers 37 umgelenkt. Mit Hilfe der konischen Ringflächen, die eine Ablösung und Verwirbelung dieses Luftstroms verhindern, legt sich die Luft an der konischen Kegelfläche 39 des Luftleitkörpers 37 an und strömt auf die Pulverwolke zu, die von dem rotierenden Glockenteller 16 erzeugt wird. Die Art der Strömung entlang des Luftleitkörpers 37 ist so, daß gleichzeitig Umgebungsluft mitgerissen wird, so daß der Gesamtstrom, der entlang des vorderen Bereichs des Luftleitkörpers 37 strömt, erheblich verstärkt ist. Diese gemeinsame Strömung von über den Spalt 42 fließender und aus der Umgebungsluft angesaugter Luft formt nunmehr die Pulverwolke, die von dem sich drehenden Glockenteller 16 erzeugt wird.

Über den Anschlußnippel 30, die Rohre 32, 33, die Bohrung 36 im vorderen Gehäuseabschnitt 1c strömt diese Luft in den Ringraum zwischen dem Ring 70 und der vorderen Stirn­ fläche des vorderen Gehäuseabschnitts 1c. Bei einem gewissen Mindestdruck hebt die Dichtkante des Rings 70 von dem Gehäuseabschnitt 1c ab und läßt die Luft passieren.

Sie gelangt so in den vordersten Bereich der Pulverzuführkanäle und erhöht den Druck der die Durchgangsöffnung 38 des Luftleitkörpers 37 durchfließenden Strömung. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Druck in der Durch­ gangsbohrung 38 des Luftleitkörpers 37 unter den von der Lenkluft an der Kegelfläche 39 absinkt, was zu Verwirbe­ lungen beim Austritt der Lackpulverströmung aus dem Luftleitkörper 37 führen könnte. Aus diesem Grunde wird die über den Anschlußnippel 30 zugeführte Druckluft hier auch "Stützluft" genannt.

Durch Steuerung des Drucks, den die Lenkluft innerhalb des Ringraums 3 aufweist, sowie durch die Wahl der Geome­ trie der Nut 60 in dem Ringteil 2, des Spalts 42 zwischen Luftleitkörper 37 und Ringteil 2 sowie die Wahl der Geometrie des Luftleitkörpers 37 selbst läßt sich die Form der von dem Hochrotationszerstäuber erzeugten Pulver­ wolke weitgehend nach Wunsch beeinflussen; insbesondere lassen sich sehr schlanke, einen geringen Durchmesser aufweisende Pulverwolken erzielen, wie sie für viele Anwendungszwecke gewünscht werden.

Claims (6)

1. Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack mit einem Gehäuse; mit einem an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten drehbaren Glockenteller; mit einem in dem Gehäuse untergebrachten Motor, der den Glockenteller antreibt; mit mindestens einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite des Gehäuses austretenden Pulverzuführkanal und mit einer zum Glocken­ teller koaxialen Lenklufteinrichtung, mit welcher unter Überdruck stehende Lenkluft in Richtung auf die vom Glockenteller erzeugte Pulverwolke blasbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lenklufteinrichtung einen rotationssymmetrischen Luftleitkörper (37) umfaßt, der an der Vorderseite des Gehäuses (1) angebracht ist und eine Mantelfläche (39, 43) aufweist, welcher die Lenkluft derart zuführbar ist, daß sie entlang der Mantelfläche (39, 43) in Richtung auf den Glockenteller (16) als im wesentlichen rotationssymmetrischer Luftvorhang abströmt,
wobei der Luftleitkörper (37) eine axiale Durchgangsboh­ rung (38) aufweist, welche das Lackpulver in Richtung zum Glockenteller (16) führt.

2. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hintere, radiale Fläche (40) des Luftleitkörpers (37) und ein dieser benachbartes Teil (2) einen radialen Spalt (42) begrenzen, über den Lenkluft radial nach außen strömen kann, wobei die Mantel­ fläche des Luftleitkörpers (37) eine im vorderen Bereich liegende, sich nach vorne konisch verjüngende Kegelstumpf- Mantelfläche (39) und einen die hintere radiale Fläche (40) mit der Kegelstumpf-Mantelfläche (39) verbindenden Übergangsbereich (43) aufweist.

3. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Übergangsbereich (43) aus mehreren konischen Ringflächen mit unterschiedlichen Konuswinkeln zusammensetzt.

4. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) ein Lenkluft führender Ringraum (3) vorgesehen ist, der mit dem an den Luftleitkörper (37) angrenzenden Spalt (42) kommuniziert.

5. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen Ring­ raum (3) und Spalt (42) über eine gewindeähnliche Nut (60) gebildet ist, welche in einem axial verlaufenden Flächenbereich eines den Ringraum (3) begrenzenden Teils (2) eingeschnitten ist.

6. Hochrotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützluft­ einrichtung (28, 30, 32, 33, 36) vorgesehen ist, mit welcher in den die Durchgangsbohrung (38) des Luftleit­ körpers (37) durchfließenden Pulverstrom unter Überdruck stehende Stützluft derart zuführbar ist, daß der an der Mündungsstelle der Durchgangsbohrung (38) herrschende Druck nicht unter den dort an der Mantelfläche (39) herrschenden Druck abfällt.