DE102005029687B4

DE102005029687B4 - Spritzvorrichtung und Spritzkopf

Info

Publication number: DE102005029687B4
Application number: DE200510029687
Authority: DE
Original assignee: Krautzberger GmbH
Current assignee: Krautzberger GmbH
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: DE102005029687A1; WO2006136385A1

Abstract

Spritzkopf (10) zum Wasserdampf unterstützten Spritzen von Material, insbesondere von wasserlöslichem Material, der einen Materialkanal (42) aufweist, der von mindestens einer Dampfdüse (20) umgeben ist, die über einen Dampfanschluss (30) an einen Dampferzeuger (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (10) mindestens einen ersten Dampfkanal (23) zur Abscheidung flüssiger Bestandteile des Wasserdampfes und einen zweiten Dampfkanal (21) aufweist, wobei beide Dampfkanäle (21, 23) über mindestens einen Verbindungskanal (22) miteinander verbunden sind, und dass der erste Dampfkanal (23) mit dem Dampfanschluss (30) und der zweite Dampfkanal (21) mit der Dampfdüse (20) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf zum Wasserdampf unterstützten Spritzen von Material, insbesondere von wasserlöslichem Material, wobei der Spritzkopf einen Materialkanal aufweist, der von mindestens einer Dampfdüse umgeben ist, die über einen Dampfanschluss an einen Dampferzeuger angeschlossen ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Spritzvorrichtung.

Die nachveröffentlichte ältere DE 10 2004 012 889 A1 beschreibt allgemein eine Anlage zum Beschichten von Substraten mit einer Düsenanordnung zum Zerstäuben und Spritzen eines Beschichtungsstoffes. Diese Düsenanordnung ist an eine Wasserdampferzeugungseinrichtung angeschlossen. Bei der Ausgestaltung der Spritzdüse wird zwischen einer Innen- und einer Außenmischung unterschieden. Bei der Außenmischung ist die Düsenöffnung der inneren Düsenanordnung auf gleicher Höhe mit der Düsenöffnung der äußeren Düsenanordnung angeordnet, wobei der in der inneren Düsenanordnung befindliche Beschichtungsstoff erst nach dem Verlassen der Düsenanordnung mit dem Wasserdampf, der die äußere Düsenanordnung durch die Düsenöffnung verlassen hat, vermischt wird.

Die DE 25 01 836 A1 offenbart einen Flüssigkeitsinjektor für einen Ölbrenner, bei dem Wasserdampf in eine ringförmige Kammer eingeleitet wird und von dieser durch eine Vielzahl von Löchern in Austritt- oder Düsenlöcher gelangt, wo er sich mit dem durch diese abgegebenen Heizöl vermischt.

Aus der DE 1 270 740 ist eine Zerstäubervorrichtung bekannt, bei der ein Druckmedium, zum Beispiel Luft oder Gas, tangential in einen Ringkanal eingeblasen wird, wodurch dieses einen Drall erhält und beim Austreten aus einem unterhalb angeordneten Ringspalt sich entspannt und in Folge des Dralls unter dauernder Kreiselbewegung kegelförmig ausbreitet.

Die DE 199 24 016 A1 ist mit einer Druckluft- Sprühpistole mit einer toroidförmigen Scheibe befasst, die eine Mehrzahl von radial außen liegenden Druckluftdüsen aufweist. Durch diese Druckluftdüsen wird ein sich umwälzender Luftstrom gebildet, der das im radialen Innenbereich ausgestoßene Beschichtungsmaterial umgibt.

Weitere Angaben zur Ausgestaltung der Spritzvorrichtung sind diesen Schriften nicht zu entnehmen. Insbesondere ein Hinweis dahingehend, wie das Versprühen von trockenem Dampf gewährleistet werden kann, findet sich nicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spritzvorrichtung und einen Spritzkopf anzugeben, mit denen Wasserdampf unterstütztes Spritzen von Material, insbesondere mit trockenem Dampf, möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Spritzvorrichtung und einem Spritzkopf gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Spritzkopf mindestens einen ersten Dampfkanal zur Abscheidung flüssiger Bestandteile des Wasserdampfes und einen zweiten Dampfkanal aufweist, wobei beide Dampfkanäle über mindestens einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind, und dass der erste Dampfkanal mit dem Dampfanschluss und der zweite Dampfkanal mit der Dampfdüse verbunden ist.

Der Vorteil des Spritzkopfes besteht darin, dass sich die flüssigen Bestandteile des Dampfes im ersten Dampfkanal abscheiden, so dass in den zweiten Dampfkanal entsprechend getrockneter Dampf gelangt und von dort durch die Dampfdüse austreten kann. Die Vorrichtung weist somit einen Kondensatabscheider auf, der im Spritzkopf in der Nähe der Dampfdüse integriert ist. Die Dampfdüse ist vorzugsweise eine Ringdüse.

Es ist von Vorteil, wenn mindestens der erste Dampfkanal ein Ringkanal, vorzugsweise ein Kreisringkanal, ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können beide Dampfkanäle als Ringkanäle ausgeführt sein.

Beide Dampfkanäle können im Wesentlichen in einer Ebene liegen, wobei der erste Dampfkanal außen liegt und den zweiten innen liegenden Dampfkanal umgibt. Die Verbindungskanäle, deren Anzahl vorzugsweise zwischen eins und vier liegt, sind bei dieser Ausgestaltung radial ausgerichtet.

Um die Abscheidung der flüssigen Bestandteile des Dampfes zu unterstützen, mündet der Dampfanschluss vorzugsweise tangential in den ersten Dampfkanal. Es wird daher in dem ringförmigen Dampfkanal vorzugsweise eine kreisförmige Durchströmung bewirkt, bevor der getrocknete Dampf in den zweiten Dampfkanal gelangt. Die flüssigen Bestandteile des Dampfes werden aufgrund der Zentrifugalkräfte in dem ringförmigen ersten Dampfkanal nach außen gedrückt, scheiden sich an der Kanalwand ab und fließen von dort nach unten.

Um das Kondensat zu entfernen, ist an den ersten Dampfkanal mindestens ein Kondensatauslaß angeschlossen. Der Kondensatauslaß ist bei üblicher Handhabung der Spritzvorrichtung im unteren Bereich des ersten Dampfkanals angeordnet, wo sich das Kondensat sammelt. Vorzugsweise sind Dampfanschluss und Kondensatauslaß versetzt zueinander, insbesondere an gegenüberliegenden Seiten des Dampfkanals angeordnet.

Um ein vorzeitiges Trocknen des wasserlöslichen Materials und damit ein Verstopfen der Materialdüse zu verhindern, ist weiterhin vorgesehen, dass zwischen der Materialdüse und der Dampfdüse eine Wärmeisolation angeordnet ist. Die hohe Temperatur der Dampfdüse wird auf diese Weise von der Materialdüse abgeschirmt.

In einer einfachen Ausführungsform ist zwischen der Materialdüse und der Dampfdüse ein ringförmiger Zwischenraum vorgesehen. Dieser ringförmige Zwischenraum steht vorzugsweise über einen Luftkanal mit der Umgebungsluft in Verbindung. Es ist auch möglich, an diesen Luftkanal eine Einrichtung zum Erzeugen von gekühltem Gas anzuschließen. Durch das Einleiten von gekühltem Gas in den Luftkanal wird auf diese Weise die Materialdüse temperiert.

In diesem Zusammenhang ist eine weitere Maßnahme vorteilhaft, die sich mit der Auswahl der Materialien des Spritzkopfes befasst. Vorzugsweise besteht die Trennwand zwischen dem Materialkanal und dem Luftkanal aus einem gut wärmeleitenden Material und die Trennwand zwischen Luftkanal und dem oder den Dampfkanälen aus einem schlecht wärmeleitenden Material.

Als gut wärmeleitendes Material ist Metall bevorzugt. Als schlecht wärmeleitendes Material kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial verwendet werden.

Um einen Sprühstrahl mit möglichst großem Durchmesser zu erhalten, ist die Dampfdüse unter einem Winkel α von 40° bis 50° auf den Materialstrahl gerichtet.

Die Spritzvorrichtung umfasst ein Steuerteil und den erfindungsgemäßen Spritzkopf.

Das Steuerteil kann eine Handspritzpistole oder ein Spritzautomat sein.

Der Spritzkopf eignet sich auch zur Nachrüstung bestehender Spritzvorrichtungen, wobei lediglich der Spritzkopf an dem Steuerteil ausgetauscht werden muss.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Spritzvorrichtung,
2 einen Halbschnitt durch den Spritzkopf der in 1 gezeigten Spritzvorrichtung, und
3 einen Schnitt längs der Linie III-III durch den in 2 gezeigten Spritzkopf.
In der 1 ist eine Spritzvorrichtung 1 schematisch dargestellt, die einen Steuerteil 2 mit einem Spritzkopf 10, ein Materialreservoir 4 und einen Dampferzeuger 3 aufweist.
Das Steuerteil 2 kann ein Spritzautomat oder eine Spritzpistole sein. Der Spritzkopf 10 ist über eine Materialleitung 4a mit dem Materialreservoir 4 verbunden. In dem Materialreservoir 4 befindet sich das wasserlösliche Beschichtungsmaterial, das durch beispielsweise eine Pumpe durch die Materialleitung 4a zum Spritzkopf 10 gefördert wird. Als Beschichtungsmaterial wird vorteilhafterweise ein temperaturunempfindliches Material verwendet. Bei empfindlichen Beschichtungsmaterialien empfiehlt es sich, das Material zirkulieren zu lassen. Hierzu kann noch eine Zirkulationsleitung vorgesehen sein (nicht dargestellt). Der Dampferzeuger 3 fördert Dampf über die Dampfleitung 3a zum Dampfanschluss 30 des Spritzkopfes 10. Im unteren Bereich geht vom Spritzkopf 10 eine Kondensatleitung 3b ab, um die abgeschiedenen flüssigen Bestandteile des Dampfes dem Dampferzeuger 3 wieder zuzuführen.
Der Spritzkopf 10 besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 11, in den der Materialdüsenkörper 40 eingebaut ist. Die Vorderseite wird durch eine Platte in Form einer Zerstäuberdüse 12 abgeschlossen. Der Sprühstrahl 5 ist schematisch angedeutet.
In der 2 ist der Spritzkopf 10 vergrößert im Schnitt dargestellt. Im Grundkörper 11 ist der Materialdüsenkörper 40 eingesetzt, der die Materialdüse 43, den Materialkanal 42 und die Materialnadel 41 aufweist. Mittels der Überwurfmutter 13 wird der Materialdüsenkörper 40 fixiert. Um die Materialdüse 43 herum sind in radialer Richtung von innen nach außen der zweite oder innere Dampfkanal 21 und der erste oder äußere Dampfkanal 23 angeordnet. Beide Dampfkanäle sind als Ringkanäle ausgebildet.
Während der innere Dampfkanal 21 einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, ist der Querschnitt des äußeren Dampfkanals 23 im Wesentlichen rechteckig. Der innere Dampfkanal 21 ist über einen Verbindungskanal 22 mit dem äußeren Dampfkanal 23 verbunden. Der äußere Dampfkanal 23 steht mit dem Dampfanschluss 30 in Verbindung, wie noch im Zusammenhang mit der 3 erläutert wird.
Ferner ist am äußeren Dampfkanal 23 ein Kondensatkanal 36 angeschlossen, der zu einem Kondensatauslaß 35 (siehe 3) führt.
Der Kondensatkanal 36 und der Dampfanschluss 30 liegen, wie am Verlauf der eingezeichneten Schnittlinie III-III erkennbar ist, in verschiedenen Ebenen.
Die Vorderseite des Spritzkopfes 10 wird mittels der Zerstäuberdüse 12 abgeschlossen, die eine kreisförmige Öffnung aufweist, die zusammen mit dem Grundkörper 11 die Dampfdüse 20 bildet, die als Ringdüse ausgebildet ist. Die Dampfdüse 20 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Materialdüse 43, wobei die Ausrichtung der Dampfdüse 20 durch die konische Ausgestaltung der Kanalwand 24 des inneren Dampfkanals 21 definiert wird. In der 2 ist der Winkel α zwischen der Kanalwand 24 und der zentralen Achse 16 des Spritzkopfes 10 eingezeichnet. Der Winkel α beträgt in der hier gezeigten Darstellung ca. 45°.
Zwischen dem Materialdüsenkörper 40 mit der konischen Trennwand 44 und dem Grundkörper 11 mit der konischen Trennwand 14 befindet sich ein konischer Zwischenraum 50, der zum rückwärtigen Teil des Spritzkopfes 10 in einen ringförmigen Luftkanal 51 übergeht, der mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Der konische Zwischenraum 50 befindet sich zwischen den konischen Trennwänden 44 und 14.
Die unterschiedliche Schraffur von Grundkörper 11 und Materialdüsenkörper 40 deutet an, dass unterschiedliche Materialien verwendet werden. Der Materialdüsenkörper 40 besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, wie z. B. Metall, während der Grundkörper 11 aus einem schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere aus Kunststoff, besteht.
In der 3 ist ein Schnitt durch den in der 2 gezeigten Spritzkopf längs der Linie III-III gezeigt. Es ist zu sehen, dass die beiden Dampfkanäle 21 und 23 im Wesentlichen in einer Ebene liegen, wobei der äußere Dampfkanal 23 den inneren Dampfkanal 21 umgibt und eine etwas größere axiale Erstreckung, d. h. in Richtung der Achse 16, aufweist. Aufgrund der Schnittlage sind die Verbindungskanäle 22 nicht zu sehen.
Der Dampfanschluss 30 ist an der Oberseite angeordnet und geht in einen vertikal nach unten verlaufenden Einlaßkanal 31 über, der tangential in den äußeren ringförmigen Dampfkanal 23 eintritt. Im unteren Bereich mündet der horizontal angeordnete Kondensatkanal 36 in den äußeren Dampfkanal 23 und geht nach außen in den Kondensatauslaß 35 über, der – wie in 1 gezeigt ist – über die Kondensatleitung 3b mit dem Dampferzeuger 3 verbunden ist.

1: Spritzvorrichtung
2: Steuerteil
3: Dampferzeuger
3a: Dampfleitung
3b: Kondensatleitung
4: Materialreservoir
4a: Materialleitung
5: Spritzstrahl
10: Spritzkopf
11: Grundkörper
12: Zerstäuberdüse
13: Überwurfmutter
14: Trennwand
16: Achse
20: Dampfdüse
21: zweiter Dampfkanal
22: Verbindungskanal
23: erster Dampfkanal
24: Kanalwand
30: Dampfanschluss
31: Einlaßkanal
35: Kondensatauslaß
36: Kondensatkanal
40: Materialdüsenkörper
41: Materialnadel
42: Materialkanal
43: Materialdüse
44: Trennwand
50: Zwischenraum
51: Luftkanal

Claims

Spritzkopf (10) zum Wasserdampf unterstützten Spritzen von Material, insbesondere von wasserlöslichem Material, der einen Materialkanal (42) aufweist, der von mindestens einer Dampfdüse (20) umgeben ist, die über einen Dampfanschluss (30) an einen Dampferzeuger (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (10) mindestens einen ersten Dampfkanal (23) zur Abscheidung flüssiger Bestandteile des Wasserdampfes und einen zweiten Dampfkanal (21) aufweist, wobei beide Dampfkanäle (21, 23) über mindestens einen Verbindungskanal (22) miteinander verbunden sind, und dass der erste Dampfkanal (23) mit dem Dampfanschluss (30) und der zweite Dampfkanal (21) mit der Dampfdüse (20) verbunden ist.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste Dampfkanal (23) ein Ringkanal ist.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfkanäle (21, 23) in einer Ebene liegen, wobei der erste Dampfkanal (23) innen liegend und der zweite Dampfkanal (21) außen liegend angeordnet sind.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfanschluss (30) tangential in den ersten Dampfkanal (23) mündet.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dampfkanal (21) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Dampfkanal (23) mindestens ein Kondensatauslaß (35) angeschlossen ist.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer am Ausgang des Materialkanals (42) angeordneten Materialdüse (43) und der Dampfdüse (20) eine Wärmeisolation vorgesehen ist.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer am Ausgang des Materialkanals (42) angeordneten Materialdüse (43) und der Dampfdüse (20) ein ringförmiger Hohlraum (50) vorgesehen ist.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Hohlraum (50) über einen Luftkanal (51) mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits eine Trennwand (44) zwischen Materialkanal (42) und Luftkanal (51) aus einem gut wärmeleitenden Material und andererseits eine Trennwand (14) zwischen Luftkanal (51) und dem oder den Dampfkanälen (21) aus einem schlecht wärmeleitenden Material besteht.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gut wärmeleitende Material ein Metall ist.
Spritzkopf (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das schlecht wärmeleitende Material ein Kunststoffmaterial ist.
Spritzkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfdüse (20) unter einem Winkel α von 40° bis 50° auf den Materialstrahl gerichtet ist.
Spritzvorrichtung (1) mit einem Steuerteil (2) und einem Spritzkopf (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuerteil (2) eine Handspritzpistole oder ein Spritzautomat ist.