DE102007006547A1

DE102007006547A1 - Lenkluftring und entsprechendes Beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102007006547A1
Application number: DE200710006547
Authority: DE
Inventors: Harald Gummlich; Hans-Jürgen Nolte; Andreas Fischer; Peter Marquardt; Jürgen BERKOWITSCH; Harry Krumma
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: US8642131B2; EP2121197B1; WO2008095657A1; DE102007006547B4; US20130266734A1; EP2121197A1; PL2121197T3; KR101452351B1; US8481124B2; US20100021646A1; ES2606211T3; CN101605611A; MX346939B; EP2121197B8; RU2448780C2; CN101605611B; KR20090108072A; ZA200905367B; MX2009008431A; SI2121197T1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lenkluftring (2) mit mehreren Lenkluftdüsen zur Abgabe eines Lenkluftstrahls (6) auf einen Sprühstrahl (5) eines Zerstäubers (1), um den Sprühstrahl (5) zu formen, wobei die Lenkluftdüsen so ausgebildet sind, dass der Lenkluftstrahl (6) innerhalb eines Nahbereichs im Wesentlichen laminar ist. Die Erfindung sieht vor, dass die Lenkluftdüsen in einem stromabwärts hinter dem Nahbereich liegenden Fernbereich des Lenkluftstrahls (6) Turbulenzen erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkluftring für einen Zerstäuber und ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
Es ist bekannt, zur Lackbeschichtung von Bauteilen (z. B. Kraftfahrzeugkarosserieteilen) Hochrotationszerstäuber einzusetzen, die den zu applizierenden Lack (z. B. Pulverlack, Nasslack) mittels eines schnell rotierenden Glockentellers zerstäuben, wobei der rotierende Glockenteller an einer kreisförmig umlaufenden Glockentellerkante einen Sprühstrahl abgibt, der sich in Sprühstrahlrichtung aufweitet. Es ist weiterhin bekannt, zur Formung des Sprühstrahls bei einem derartigen Hochrotationszerstäuber einen Lenkluftstrahl einzusetzen, der von einem Lenkluftring von hinten gegen den Sprühstrahl gerichtet wird, so dass der Sprühstrahl in Abhängigkeit von der Stärke des Lenkluftstrahls eingeschnürt wird.
Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten Hochrotationszerstäubern ist die Tatsache, dass die nicht auf dem zu beschichtenden Bauteil abgeschiedenen Lackteilchen ("Overspray") weit entfernte Oberflächen verschmutzen können, wie beispielsweise die Kabinenwände einer Lackierkabine oder Handhabungsgeräte in der Lackierkabine. Die bekannten Hochrotationszerstäuber können also über große Entfernungen zu Verschmutzungen führen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei den bekannten Rotationszerstäubern den verschmutzungsanfälligen Raumbereich zu verkleinern.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Lenkluftring und ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung beruht auf der technisch-physikalischen Erkenntnis, dass Reibungseffekte im Inneren des Sprühstrahls einen Unterdruck erzeugen, der zu einer Bündelung des Sprühstrahls beiträgt, so dass der Sprühstrahl über relativ große Entfernungen stabil ist. Darüber hinaus ist die Reibung an der äußeren Mantelfläche des Sprühstrahls zu gering, um eine deutliche Strahlaufweitung des Sprühstrahls zu bewirken. Dies hat zur Folge, dass der von dem Rotationszerstäuber abgegebene Sprühstrahl unter Beibehaltung der inneren Strömungsgeschwindigkeit eine große räumliche Länge aufweisen kann, so dass die applizierten Beschichtungsmittelteilchen noch in großer Entfernung von dem Rotationszerstäuber Verschmutzungen verursachen können.
Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, gezielt Turbulenzen in dem Lenkluftstrahl und damit auch in dem Sprühstrahl zu erzeugen, um die ungestörte Reichweite des Sprühstrahls und damit das räumliche Verschmutzungspotenzial zu begrenzen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Turbulenzen in dem Sprühstrahl grundsätzlich unerwünscht sind und deshalb im Rahmen der Erfindung auf einen Fernbereich beschränkt werden sollen. In einem Nahbereich sollte der Sprühstrahl bzw. der umgebende Lenkluftstrahl dagegen vorzugsweise gerichtet und turbulenzarm sein, damit die Beschichtungsqualität nicht durch Turbulenzen beeinträchtigt wird. Gemäß der Erfindung weist der Sprühstrahl also in dem Fernbereich einen wesentlichen größeren Turbulenzgrad auf als in dem Nahbereich.
Zur Erzeugung der Turbulenzen in dem Lenkluftstrahl ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Vergleich zu einem herkömmlichen Lenkluftring mit einer rotationssymmetrischen Anordnung der Lenkluftdüsen zusätzlichen Unregelmäßigkeiten vorgesehen sind, die einerseits die ursprüngliche Funktion der Lenkung des Sprühstrahls beibehalten, aber durch eine gezielte Variation von Strömungsgeschwindigkeit und/oder Strömungsrichtung die Laminarität bzw. Homogenität in dem Lenkluftstrahl in einem solchen Maße stören, dass in dem Fernbereich Turbulenzen erzeugt werden, die Strömungsenergie vernichten, die Strömungsgeschwindigkeit verringern und den Lenkluftstrahl und damit auch den Sprühstrahl aufweiten. Darüber hinaus ermöglichen dadurch erzeugte Effekte in der Mantelfläche des Strömungszylinders den Zustrom von Umgebungsluft in das innere Unterdruckgebiet des Sprühstrahls, so dass die eingangs erwähnten Bündelungskräfte im weiteren Verlauf reduziert werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Lenkluftstrahl eine Zerfallslänge von dem Lenkluftring bis zu dem turbulenten Fernbereich auf, die kleiner als 1 m, 75 cm, 50 cm, 40 cm, 30 cm oder 20 cm ist. Dadurch wird das räumliche Verschmutzungspotenzial des Zerstäubers auf den Nahbereich des Zerstäubers beschränkt, so dass die Verschmutzung entfernter Oberflächen verhindert wird.
Darüber hinaus ist die Zerfallslänge des Lenkluftstrahl vorzugsweise größer als der Bauteilabstand zwischen dem Lenkluftring und dem zu beschichtenden Bauteil, so dass sich das zu beschichtende Bauteil in dem gerichteten und turbulenzarmen Nahbereich des Sprühstrahls befindet. Dies ist vorteilhaft, weil sich das zu beschichtende Bauteil dann in dem Nahbereich befindet, so dass die Beschichtungsqualität durch die relativ starken Turbulenzen in dem Fernbereich nicht beeinträchtigt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkluftrings bestehen die Unregelmäßigkeiten zur Erzeugung der Turbulenzen darin, dass die Lenkluftdüsen bezüglich der Sprühachse bzw. der Rotationsachse des Zerstäubers asymmetrisch angeordnet sind, d. h. nicht rotationssymmetrisch.
Beispielsweise kann zur Turbulenzerzeugung der Düsenquerschnitt und/oder die Strahlrichtung der einzelnen Lenkluftdüsen über den Umfang des Lenkluftrings variiert werden. Bei einer Variierung der Strömungsgeschwindigkeit über den Umfang des Lenkluftrings verlaufen dann schnellere und langsamere Strömungen in dem Lenkluftstrahl nebeneinander, was zu Geschwindigkeitsgradienten und dadurch Strömungsreibung in dem Sprühstrahl führt, wodurch im Verlauf des Sprühstrahls dann Turbulenzen erzeugt werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ringförmig angeordneten Lenkluftdüsen weist ein Teil der Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung auf, die im Wesentlichen parallel zur Sprühachse des Zerstäubers ausgerichtet ist, während ein anderer Teil der Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung aufweist, die gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Lenkluftring sechs Gruppen mit jeweils fünf Lenkluftdüsen aufweisen, wobei drei Gruppen Lenkluftdüsen aufweisen, die im Wesentlichen achsparallel zur Sprühachse ausgerichtet sind, während die anderen drei Gruppen Lenkluftdüsen umfassen, deren Strahlrichtung gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkluftrings mit einer ringförmigen Anordnung der Lenkluft düsen weist dagegen ein Teil der Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist, während ein anderer Teil der Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung aufweist, die gegenüber der Sprühachse radial nach außen geneigt ist. Die einzelnen Lenkluftdüsen sind also entweder radial nach innen oder radial nach außen geneigt. Vorzugsweise sind die einzelnen Lenkluftdüsen auch hierbei in Gruppen mit einer einheitlichen Strahlrichtung unterteilt, wobei die verschiedenen Gruppen der Lenkluftdüsen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkluftrings mit einer ringförmigen Anordnung der Lenkluftdüsen ist ein Teil der Lenkluftdüsen auf einem inneren Ring angeordnet, während ein anderer Teil der Lenkluftdüsen auf einem äußeren Ring angeordnet ist. Die Lenkluftdüsen auf dem inneren Ring weisen hierbei vorzugsweise eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Sprühachse radial nach außen geneigt ist, während die Lenkluftdüsen auf dem äußeren Ring vorzugsweise eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist. Auch hierbei sind die Lenkluftdüsen vorzugsweise in Gruppen mit einer einheitlichen Strahlrichtung angeordnet, wobei die unterschiedlichen Gruppen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Lenkluftstrahl dagegen die Form eines Flachstrahls auf. Hierzu weisen zwei einander gegenüber liegende Gruppen von Lenkluftdüsen jeweils eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist, während zwei andere, einander ebenfalls gegenüber liegende Gruppen von Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung aufweisen, die im Wesentlichen achsparallel zu der Sprühachse ausgerichtet ist oder gegenüber der Sprühachse radial nach außen geneigt ist. Die radial nach innen geneigten Lenkluftdüsen drücken den resultierenden Lenkluftstrahl also zu einem Flachstrahl zusammen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkluftrings mit einer ringförmigen Anordnung der Lenkluftdüsen weisen die einzelnen Lenkluftdüsen eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Sprühachse radial nach innen geneigt ist, was zu einer sich kreuzenden Lenkluftströmung führt und stromabwärts hinter dem Glockenteller eine Einschnürung des Sprühstrahls verursacht. Hinter der Einschnürung weist der Lenkluftstrahl bzw. der Sprühstrahl dagegen in diesem Ausführungsbeispiel eine Aufweitung auf, wodurch die verschmutzungsrelevante Reichweite des Sprühstrahls reduziert wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bestehen die Unregelmäßigkeiten zur Erzeugung der Turbulenzen im Wesentlichen aus Variationen der Strahlrichtung der Lenkluftdüsen. Die Unregelmäßigkeiten zur Erzeugung der gewünschten Turbulenzen können dagegen auch aus Variationen des Düsenquerschnitts der einzelnen Lenkluftdüsen bestehen, was zu entsprechenden Variationen der Strömungsgeschwindigkeit führt. Bei einer ringförmigen Anordnung der Lenkluftdüsen kann beispielsweise der Düsenquerschnitt über den Umfang des Lenkluftrings variiert werden, wobei die Lenkluftdüsen wieder in unterschiedliche Gruppen mit einheitlichen Querschnitten unterteilt werden können.
Darüber hinaus können die Unregelmäßigkeiten zur Erzeugung der Turbulenzen darin bestehen, dass sich der Düsenquerschnitt der Lenkluftdüsen in Strömungsrichtung konisch erweitert oder verjüngt.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass sich der Düsenquerschnitt in Strömungsrichtung mit einer Stufe oder mit mehre ren Stufen ändert, wobei wiederum eine Verjüngung oder eine Erweiterung des Düsenquerschnitts möglich ist.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Unregelmäßigkeiten zur Turbulenzerzeugung aus Schlitzen bestehen, die an die Lenkluftdüsen angrenzen und im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung verlaufen. Bei einer ringförmigen Anordnung der einzelnen Lenkluftdüsen kann der Schlitz ebenfalls ringförmig auf dem Lenkluftdüsenring angeordnet sein und sämtliche Lenkluftdüsen schneiden. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Schlitze kreuzförmig und konzentrisch zu den einzelnen Lenkluftdüsen angeordnet sind.
Weiterhin können die Unregelmäßigkeiten zur Turbulenzerzeugung darin bestehen, dass das Strömungsprofil der Lenkluftdüsen gezielt verzerrt wird. Hierzu kann im Rahmen der Erfindung die Düsenöffnung der einzelnen Lenkluftdüsen gegenüber der vorangehenden Lenkluftbohrung geneigt sein.
Ferner können die Unregelmäßigkeiten zur Turbulenzerzeugung auch durch Einschnitte gebildet werden, in die jeweils eine Lenkluftbohrung oder mehrere (z. B. 2 oder 3) Lenkluftbohrungen münden, wobei die Einschnitte im Querschnitt vorzugsweise dreieckig sind und die Lenkluftdüsen bilden.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lenkluftring umfasst, sondern auch einen Zerstäuber mit einem derartigen Lenkluftring sowie eine Lackiermaschine, insbesondere einen Lackierroboter, mit einem solchen Rotationszerstäuber.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Beschichtungsverfahren, wie sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers, aus der die Unterteilung des Sprühstrahls in einen turbulenzarmen, gerichteten Nahbereich und einen turbulenten Fernbereich ersichtlich ist,
2–6 verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Lenkluftringen mit einer Variation der Strahlrichtung bzw. des Düsenquerschnitts der einzelnen Lenkluftdüsen über den Umfang des Lenkluftrings,
7 eine stark schematisierte Seitenansicht eines Rotationszerstäubers mit einem Lenkluftring, der einen radial nach innen gerichteten, sich kreuzenden Lenkluftstrahl abgibt,
8 eine stark vereinfachte Seitenansicht eines Rotationszerstäubers mit einem Lenkluftring, der drei unterschiedlich geneigte Lenkluftstrahlen abgibt,
9 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Lenkluftdüse mit einer stufenförmigen Innenkontur zur Turbulenzerzeugung,
10 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Lenkluftdüse mit einer Innenkontur, die sich in Strömungsrichtung konisch erweitert,
11 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse mit einer Innenkontur, die sich in mehreren Stufen in Strahlrichtung verjüngt,
12 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse mit einer Innenkontur, die sich in Strahlrichtung konisch verjüngt,
13 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkluftrings mit zwei Lenkluftdüsen, die von einem ringförmigen Schlitz durchzogen sind,
14 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse mit kreuzförmigen Schlitzen,
15 eine vereinfachte Darstellung einer Lenkluftdüse mit einer geneigten Düsenöffnung zur Verzerrung des Strömungsprofils des austretenden Lenkluftstrahls,
16 eine vereinfachte Darstellung einer Lenkluftdüse, die durch einen Einschnitt gebildet wird, in den eine Lenkluftbohrung mündet, sowie
17 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Lenkluftdüse, die durch einen Einschnitt gebildet wird, in den zwei Lenkluftbohrungen münden.
Die Seitenansicht in 1 zeigt in stark vereinfachter Form einen Rotationszerstäuber 1 mit einem Lenkluftring 2 und einem Glockenteller 3, der im Betrieb um eine Rotationsachse 4 rotiert und in herkömmlicher Weise einen Sprühstrahl 5 abgibt.
Der Lenkluftring 2 weist an seiner Stirnseite zahlreiche Lenkluftdüsen auf, die ringförmig angeordnet sind und einen Lenkluftstrahl 6 von hinten auf die Mantelfläche des Glockentellers 3 richten, so dass der Sprühstrahl 5 hinter dem Glockenteller 3 eine Einschnürung aufweist und sich anschließend in Strahlrichtung aufweitet.
Durch die in den 2–6 exemplarisch dargestellte erfindungsgemäße Anordnung der Lenkluftdüsen unterteilt sich der Sprühstrahl 5 in einen turbulenzarmen, gerichteten Nahbereich und einen turbulenten Fernbereich, wobei der Sprühstrahl 5 nach einer Zerfallslänge L_ZERFALL am Übergang von dem Nahbereich in den Fernbereich zerfällt.
Der Rotationszerstäuber 1 wird hierbei so geführt, dass sich ein zu beschichtendes Bauteil 7 in dem gerichteten Nahbereich befindet, so dass die Beschichtung des Bauteils 7 nicht durch Turbulenzen gestört wird.
In dem turbulenten Fernbereich werden dagegen Turbulenzen 8 erzeugt, die Strömungsenergie des Sprühstrahls 5 vernichten und dessen Geschwindigkeit reduzieren und dadurch zur Aufweitung des Sprühstrahls 5 beitragen. Darüber hinaus werden dadurch in der Mantelfläche des Sprühstrahls 5 Defekte erzeugt, die einen Zustrom 9 von Umgebungsluft in das innere Unterdruckgebiet des Sprühstrahls 5 ermöglichen, so dass die Bündelungskräfte des Sprühstrahls 5 reduziert werden.
Die Turbulenzen 8 werden hierbei dadurch gezielt erzeugt, dass die Lenkluftdüsen in dem Lenkluftring 2 im Vergleich zu einer rotationssymmetrischen Anordnung Unregelmäßigkeiten aufweisen, wie beispielsweise Variationen der Strahlrichtung und/oder des Düsenquerschnitts.
2 zeigt eine vereinfachte Perspektivansicht einer Abwandlung des Lenkluftrings 2 aus 1, wobei diese Abwandlung weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 überein stimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass unterschiedliche Lenkluftdüsen 10, 11 über den Umfang des Lenkluftrings 2 verteilt angeordnet sind, wobei die Lenkluftdüsen 11 einen kleineren Düsenquerschnitt aufweisen als die Lenkluftdüsen 10, was zu entsprechend unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten führt.
Die Lenkluftdüsen 10 bzw. 11 sind hierbei in sechs Gruppen mit jeweils fünf Lenkluftdüsen 10 bzw. 11 unterteilt, wobei die Lenkluftdüsen 10 bzw. 11 innerhalb der einzelnen Gruppen jeweils einen einheitlichen Düsenquerschnitt aufweisen.
Über den Umfang des Lenkluftrings 2 treten deshalb nebeneinander langsamere und schnellere Lenkluftströmungen aus, so dass die aus dem Geschwindigkeitsunterschied resultierende Strömungsreibung im weiteren Verlauf des Lenkluftstrahls Turbulenzen erzeugt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass sich die Lenkluftdüsen 10, 11 nicht durch den Düsenquerschnitt unterscheiden, sondern durch die Strahlrichtung. So weisen die Lenkluftdüsen 10 eine Strahlrichtung auf, die im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 ausgerichtet ist. Die Lenkluftdüsen 11 weisen dagegen eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Rotationsachse 4 radial nach innen geneigt ist, wobei der Neigungswinkel vorzugsweise im Bereich zwischen 5° und 30° liegt.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkluftrings 2, der weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Lenkluftring 2 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Lenkluftdüsen 10 eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach außen gerichtet ist, wohingegen die Lenkluftdüsen 11 eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach innen gerichtet ist.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Lenkluftring 2, wobei dieses Ausführungsbeispiel wiederum weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Lenkluftdüsen 10 auf einem inneren Ring 12 angeordnet sind, während die Lenkluftdüsen 11 auf einem äußeren Ring 13 angeordnet sind, wobei die beiden Ringe 12, 13 konzentrisch angeordnet sind.
Die Lenkluftdüsen 11 auf dem äußeren Ring 13 weisen hierbei eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach innen geneigt ist.
Die Lenkluftdüsen 10 auf dem inneren Ring 12 weisen dagegen in diesem Ausführungsbeispiel eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach außen gerichtet ist.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Lenkluftring 2, wobei auch dieses Ausführungsbeispiel weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Lenkluftdüsen 10 eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach innen geneigt ist, während die anderen Lenkluftdüsen 11 eine im Wesentlichen achsparallele Strahlrichtung aufweisen. Die Lenkluftdüsen 10 schnüren den Lenkluftstrahl also zusammen, so dass der Lenkluftstrom die Form eines Flachstrahls annimmt.
7 entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 1 verwiesen wird. Aus dieser Darstellung geht zusätzlich hervor, dass der Lenkluftring 2 aufgrund der nach innen geneigten Strahlrichtung einen sich kreuzenden Lenkluftstrahl 6 abgibt.
8 zeigt ebenfalls ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers 1, wobei dieses Ausführungsbeispiel weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Lenkluftring 2 drei konzentrische Lenkluftdüsenringe aufweist, die drei Lenkluftstrahlen 6.1, 6.2, 6.3 abgeben.
Der äußere Lenkluftstrahl 6.1 weist hierbei eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Rotationsachse 4 radial nach innen geneigt ist. Der mittlere Lenkluftstrahl 6.2 weist dagegen eine im Wesentlichen achsparallele Strahlrichtung auf. Der innere Lenkluftstrahl 6.3 weist schließlich eine Strahlrichtung auf, die gegenüber der Rotationsachse 4 des Glockentellers 3 radial nach außen geneigt ist.
9 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse 14, die von einer Lenkluftbohrung 15 mit Lenkluft gespeist wird. Die Lenkluftdüse 14 erweitert sich hierbei am Übergang von der Lenkluftbohrung 15 zu der Lenkluftdüse 14 stufenförmig, wodurch in der Lenkluftdüse 14 Turbulenzen 16 entstehen.
10 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse 14, die teilweise 9 entspricht, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass sich die Lenkluftdüse am Übergang von der Lenkluftbohrung 15 nicht stufenförmig, sondern konisch erweitert.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse 14, die teilweise dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 entspricht, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass sich die Lenkluftdüse 14 nicht in Strahlrichtung erweitert, sondern in Strahlrichtung verjüngt.
Zum Anderen weist die Lenkluftdüse 14 drei hintereinander liegende stufenförmige Düsenabschnitte 17, 18, 19 auf, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung verringert.
Ferner stimmt auch das Ausführungsbeispiel gemäß 12 teilweise mit dem vorstehend beschriebnen Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit besteht wiederum darin, dass sich die Lenkluftdüse 14 in Strömungsrichtung verjüngt.
Ferner besteht eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels darin, dass die Lenkluftdüse 14 eine konische Innenkontur aufweist.
13 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Lenkluftring mit ringförmig angeordneten Lenkluftdüsen, wobei in der Zeichnung nur zwei Lenkluftdüsen 20, 21 dargestellt sind. Durch die beiden Lenkluftdüsen 20, 21 verläuft hierbei ein ringförmiger Schlitz 22, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des Lenkluftdüsenrings ist.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkluftdüse 23 mit einer kreuzförmigen, konzentrischen Schlitzanordnung 24.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15 ist zur Turbulenzerzeugung eine Verzerrung eines Strömungsprofils vorgesehen. Hierbei mündet eine Lenkluftbohrung 25 in eine Lenkluftdüse 26, wobei der Düsenquerschnitt der Lenkluftdüse 26 gegenüber dem Querschnitt der Lenkluftbohrung 25 geneigt ist. Die Lenkluftströmung in der Lenkluftbohrung 25 weist deshalb ein herkömmliches parabolisches Profil 27 auf, während der aus der Lenkluftdüse 26 austretende Lenkluftstrahl ein verzerrtes Strömungsprofil 28 aufweist.
Ferner zeigt 16 zwei Lenkluftdüsen, die durch Einschnitte 29, 30 gebildet werden, wobei in die beiden Einschnitte 29, 30 jeweils eine Lenkluftbohrung 31, 32 mündet. Die beiden Einschnitte 29, 30 sind hierbei im Querschnitt jeweils dreieckig.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 17 stimmt wiederum teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 16 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden Lenkluftbohrungen 31, 32 in einen gemeinsamen Einschnitt 33 münden, der eine Lenkluftdüse bildet und im Querschnitt ebenfalls dreieckig ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

1: Rotationszerstäuber
2: Lenkluftring
3: Glockenteller
4: Rotationsachse
5: Sprühstrahl
6: Lenkluftstrahl
7: Bauteil
8: Turbulenzen
9: Zustrom
10, 11: Lenkluftdüsen
12: Innerer Ring
13: Äußerer Ring
14: Lenkluftdüse
15: Lenkluftbohrung
16: Turbulenzen
17–19: Düsenabschnitt
20, 21: Lenkluftdüsen
22: Schlitz
23: Lenkluftdüse
24: Schlitzanordnung
25: Lenkluftbohrung
26: Lenkluftdüse
27, 28: Strömungsprofil
29, 30: Einschnitte
31, 32: Lenkluftbohrung
33: Einschnitt

Claims

Lenkluftring (2) mit mehreren Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26) zur Abgabe eines Lenkluftstrahls (6) für eine Formung eines Sprühstrahls (5) eines Zerstäubers (1), wobei die Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26) so ausgebildet sind, dass der Lenkluftstrahl (6) und der Sprühstrahl (5) innerhalb eines Nahbereichs vor dem Lenkluftring (2) gerichtete Strömungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26) so ausgebildet sind, dass der Lenkluftstrahl (6) in einem stromabwärts hinter dem Nahbereich liegenden Fernbereich des Sprühstrahls (5) gezielt Turbulenzen in dem Sprühstrahl (5) erzeugt, so dass der Lenkluftstrahl (6) und der Sprühstrahl (5) in dem Fernbereich wesentlich mehr Turbulenzen enthalten als in dem Nahbereich.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass zwischen dem Lenkluftring (2) und dem turbulenzhaltigen Fernbereich des Lenkluftstrahls (6) eine bestimmte Zerfallslänge (L_ZERFALL) des Sprühstrahls (5) liegt, b) dass zwischen dem Lenkluftring (2) und dem zu beschichtenden Bauteil (7) ein bestimmter Bauteilabstand liegt, c) dass die Zerfallslänge des Lenkluftstrahls (6) kleiner ist als 1 m, 75 cm, 50 cm, 40 cm, 30 cm, 20 cm oder 15 cm, und d) dass die Zerfallslänge (L_ZERFALL) des Lenkluftstrahls (6) größer als der Bauteilabstand ist, so dass sich das zu beschichtende Bauteil (7) in dem gerichteten Nahbereich befindet.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Sprühstrahl (5) und/oder der Lenkluftstrahl (6) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist, und b) dass der Sprühstrahl (5) innen ein Unterdruckgebiet aufweist, und c) dass die Turbulenzen in dem Fernbereich einen Zustrom (9) von Umgebungsluft von außen in das Unterdruckgebiet des Sprühstrahls (5) bewirken.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26) bezüglich der Sprühachse (4) des Zerstäubers (1) unsymmetrisch angeordnet sind.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (10, 11) ringförmig angeordnet sind und unterschiedliche Düsenquerschnitte und/oder unterschiedliche Strahlrichtungen aufweisen, die über den Umfang des Lenkluftrings (2) variieren.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) eine Strahlrichtung aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Sprühachse (4) des Zerstäubers (1) ausgerichtet ist, und b) dass ein anderer Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) eine Strahlrichtung aufweist, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach innen geneigt ist.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) eine Strahlrichtung aufweist, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach innen geneigt ist, und b) dass ein anderer Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) eine Strahlrichtung aufweist, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach außen geneigt ist.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) auf einem inneren Ring angeordnet ist, und b) dass ein anderer Teil der Lenkluftdüsen (10, 11) auf einem äußeren Ring angeordnet ist.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf dem inneren Ring eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach außen geneigt ist, und b) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf dem äußeren Ring eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach innen geneigt ist.
Lenkluftring (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass in Umfangrichtung umlaufend mehrere verschiedene Gruppen der Lenkluftdüsen (10, 11) angeordnet sind, b) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) innerhalb der einzelnen Gruppen jeweils eine einheitliche Strahlrichtung und/oder einen einheitlichen Düsenquerschnitt aufweisen, und c) dass sich die benachbarten Gruppen durch die Strahlrichtung und/oder den Düsenquerschnitt der jeweiligen Lenkluftdüsen (10, 11) unterscheiden.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass zwei einander gegenüber liegende Gruppen von Lenkluftdüsen (10, 11) jeweils eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse (4) radial nach innen geneigt sind, b) dass zwei andere, einander gegenüber liegende Gruppen von Lenkluftdüsen (10, 11) eine Strahlrichtung aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu der Sprühachse (4) ausgerichtet oder gegenüber der Sprühachse (4) radial nach außen geneigt ist, c) dass die verschiedenen Gruppen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, so dass der Lenkluftstrahl (6) ein Flachstrahl ist.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) ringförmig angeordnet sind und alle eine radial nach innen geneigte Strahlrichtung aufweisen, und b) dass der Lenkluftstrahl (6) stromabwärts hinter dem Glockenteller eine Einschnürung aufweist, und c) dass der Lenkluftstrahl (6) stromabwärts hinter der Einschnürung eine Aufweitung aufweist.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf drei konzentrischen Ringen angeordnet sind, b) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf dem inneren Ring eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse (4) des Glockentellers radial nach außen geneigt ist, c) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf dem mittleren Ring eine Strahlrichtung aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu der Sprühachse (4) ausgerichtet ist, und d) dass die Lenkluftdüsen (10, 11) auf dem äußeren Ring eine Strahlrichtung aufweisen, die gegenüber der Sprühachse (4) des Glockentellers radial nach innen geneigt ist.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lenkluftdüsen (10, 11) jeweils einen Düsenquerschnitt aufweisen, der sich in Strömungsrichtung erweitert.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Düsenquerschnitt in Strömungsrichtung a) konisch oder b) stufenförmig mit einer Stufe oder mit mehreren Stufen ändert.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Düsenquerschnitt in Strömungsrichtung a) erweitert oder b) verjüngt.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Lenkluftdüsen (20, 21; 23) jeweils mindestens ein Schlitz (22; 24) angrenzt, der im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung verläuft.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluftdüsen (20, 21) ringförmig angeordnet sind, und b) dass der Schlitz (22) ringförmig durch die Lenkluftdüsen (20, 21) verläuft.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (24) kreuzförmig angeordnet sind.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (26) jeweils von einer Lenkluftbohrung (25) gespeist werden und einen Düsenquerschnitt aufweisen, der gegenüber dem Querschnitt der Lenkluftbohrung (26) geneigt ist, um das Strömungsprofil (28) zu verzerren.
Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26) durch Einschnitte (29, 30, 33) gebildet werden, in die jeweils eine Lenkluftbohrung oder jeweils zwei Lenkluftbohrungen (31, 32) münden.
Lenkluftring (2) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (29, 30; 33) im Querschnitt dreieckig sind.
Zerstäuber (1), insbesondere Rotationszerstäuber, mit einem Lenkluftring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lackiermaschine, insbesondere Lackierroboter, mit einem Zerstäuber (1) nach Anspruch 23.
Beschichtungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Abgabe eines Sprühstrahls (5) eines Beschichtungsmittels auf ein zu beschichtendes Bauteil (7) mittels eines Zerstäubers (1), wobei der Sprühstrahl (5) innerhalb eines Nahbereichs vor dem Zerstäuber (1) eine gerichtete Strömung aufweist, b) Abgabe eines Lenkluftstrahls (6) zur Formung des Sprühstrahls (5) mittels eines Lenkluftrings (2) mit mehreren Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26), gekennzeichnet durch folgenden Schritt: c) Gezielte Erzeugung von Turbulenzen in einem stromabwärts hinter dem Nahbereich liegenden Fernbereich des Sprühstrahls (5) durch die Lenkluftdüsen (10, 11; 14; 20, 21; 26), so dass der Lenkluftstrahl (6) und der Sprühstrahl (5) in dem Fernbereich wesentlich mehr Turbulenzen enthalten als in dem Nahbereich.
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, a) dass zwischen dem Lenkluftring (2) und dem turbulenzhaltigen Fernbereich des Sprühstrahls (5) eine bestimmte Zerfallslänge (L_ZERFALL) des Sprühstrahls (5) liegt, b) dass zwischen dem Zerstäuber (1) und dem zu beschichtenden Bauteil (7) ein bestimmter Bauteilabstand liegt, c) dass die Zerfallslänge des Sprühstrahls (5) kleiner ist als 1 m, 75 cm, 50 cm, 40 cm, 30 cm, 20 cm oder 15 cm ist, und d) dass die Zerfallslänge des Sprühstrahls (5) größer als der Bauteilabstand ist, so dass sich das zu beschichtende Bauteil (7) in dem gerichteten Nahbereich befindet.
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Lenkluftstrahl (6) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist, und b) dass der Lenkluftstrahl (6) innen ein Unterdruckgebiet aufweist, und c) dass die Turbulenzen in dem Fernbereich einen Zustrom von Umgebungsluft von außen in das Unterdruckgebiet bewirken.