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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen flüssigen Beschichtungsmateriales
auf eine Auftragfläche,
insbesondere zum Aufbringen von Farbe auf eine Wandfläche, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Das
Aufbringen von Beschichtungsmaterial in Form von Farbe, insbesondere
zähflüssiger Dispersionsfarbe,
auf Wände
erfolgt im Profi- wie auch im Heimwerkerbereich mittels Farbwalzen,
Sprühsystemen,
mittels Pinselauftrag oder mit Schwammsystemen. Jedes dieser Systeme
bedingt aufwändige
Arbeitsvorbereitungen, um eine Verschmutzung des Umfeldes durch
Farbspritzer oder Farbnebel zu verhindern und/oder das Aufbringen
der Farbschicht auf ein vorgegebenes Arbeitsfeld, beispielsweise
im Übergang
zu Fußbodenleisten,
Einbaumöbeln,
Türrahmen
oder dergleichen zu begrenzen. Vor allem ist das Einhalten von Farbauftragsgrenzen
auch dann schwierig, wenn unterschiedliche Farben in speziellen
Formen auf gegeneinander abgegrenzte Bereiche der Farbauftragfläche aufgetragen
werden sollen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bei robustem, einfachem und einfach zu handhabenden Aufbau
dahingehend auszugestalten, dass zuverlässig eine gleichmäßige Ausbringung
des Beschichtungsmateriales, insbesondere auf Wandflächen aufzutragender
Dispersionsfarbe, gewährleistet
ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
Vorrichtung arbeitet hierfür
mit einem Ausstoßsystem
für das
Beschichtungsmaterial, bei dem dieses einem Verdrängungsraum
zugeführt wird,
im Verdrängungsraum
mit einem Verdrängungselement
beaufschlagt, aus dem Verdrängungsraum
portioniert einer Düse
zugeführt
und über
deren Düsenöffnung in
Tropfenform geschoßartig
gegen die Auftragfläche
ausgestoßen
wird.
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Über ein
Verdrängungselement,
insbesondere in dessen Ausgestaltung als Pumpenstempel, lässt sich
in einfacher Weise der Zulauf des Beschichtungsmateriales auf den
Verdrängungsraum und/oder
die getaktete Portionierung des aus dem Verdrängungsraum der Düsenöffnung zuzuführenden
Beschichtungsmateriales erreichen sowie auch die Verbindung zwischen
Verdrängungsraum
und Düsenöffnung in
ihrem Querschnitt steuern. Ferner lässt sich auch, insbesondere
in Abhängigkeit
von der Hubgeschwindigkeit des Pumpenstempels, der Druck bestimmen,
unter dem das Düsenmaterial über die
Düsenöffnung ausgestoßen wird,
so dass das erfindungsgemäße Verdrängungssystem
vielfältige
Möglichkeiten
in der Auslegung und/oder Anpassung an verschiedene Beschichtungsmaterialien und/oder
die Viskosität
des jeweiligen Beschichtungsmateriales, so beispielsweise der jeweiligen Dispersionsfarbe,
eröffnet.
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Sowohl über die
Gestaltung der Düsenöffnung wie
auch über
die Festlegung des Querschnittes zwischen Verdrängungsraum und Düsenöffnung kann
weiter auch auf die jeweilige Tropfengröße und/oder Tropfenform des
ausgestoßenen
Beschichtungsmateriales Einfluss genommen werden.
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Ferner
kann durch die Gestaltung des Überganges
zwischen Düsenöffnung und
Verdrängungsraum
auch die Trennschärfe
zwischen aufeinander folgenden Tropfenbildungen beeinflusst werden,
wobei sich eine kapillare Ausbildung, beispielsweise in Form eines
Kapillarkanales, als zweckmäßig erweist.
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Im
Hinblick auf die Ausbildung des Tropfens und die Ablösung des
Tropfens von der Düse
ist es von Vorteil, wenn die Düsenöffnung von
einem insbesondere austrittsseitig in der Wandstärke schlanken Düsenkragen
umschlossen ist. Insbesondere kann der Düsenkragen austrittsseitig schneidenartig
gestaltet sein.
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Da über die
Düsenöffnung und
die Verbindung zwischen Düsenöffnung und
Verdrängungsraum
der jeweils zu bildende Tropfen in Größe und Form mitbestimmt wird,
und dies vor allen Dingen auch in Abhängigkeit von der Konsistenz
des jeweiligen Beschichtungsmateriales, also insbesondere der jeweiligen
Farbe, erweist es sich als zweckmäßig, zumindest diese Teile
in einer Düsenplatte
vorzusehen, die bevorzugt zum Vorrichtungsgehäuse auswechselbar mit dem Vorrichtungsgehäuse verbunden
ist, insbesondere über
ein Schnellverschlusssystem. Das Vorrichtungsgehäuse seinerseits nimmt zweckmäßigerweise
das Verdrängungselement
und den diesem zugeordneten Stellantrieb auf.
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Bevorzugt
ist der Verdrängungsraum
ebenfalls der Düsenplatte
zugeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann die Düse, der Verdrängungsraum
sowie Düse
und Verdrängungsraum
gegebenenfalls als Einsatz zur Düsenplatte
ausgebildet sein, die ihrerseits ein- oder mehrteilig ausgebildet
sein kann.
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Im
Hinblick auf die Ausgestaltung der Vorrichtung mit mehreren Ausstoßsystemen,
die jeweils eine Düse
aufweisen, erweist es sich als zweckmäßig, die Düsen zusammengefasst in einer
Düsenplatte
unterzubringen, so dass durch Austausch der jeweiligen Düsenplatte
eine Anpassung an die jeweiligen Arbeitsbedürfnisse möglich wird. Die jeweiligen Düsenplatten können sich
sowohl bezüglich
der Anzahl der jeweils vorgesehenen Düsen wie auch deren Anordnung
unterscheiden, wobei Anordnungen zweckmäßig sind, bei denen die Düsen, gegebenenfalls
gruppenweise, in Reihe zueinander liegen, um fallweise auch eine
gemeinsame Beaufschlagung der jeweiligen Verdrängungselemente, insbesondere Pumpenstempel,
in einfacher Weise möglich
zu machen.
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Eine
solche Reihenanordnung erweist sich auch als zweckmäßig, um
die zur Versorgung der jeweiligen Verdrängungsräume erforderlichen Zuleitungen
zu bündeln,
so beispielsweise die einer Düsenreihe
zugehörigen
Verdrängungsräume gemeinsam
zu versorgen. Erleichtert wird dies, wenn die Düsen, was im Rahmen der Erfindung
bevorzugt ist, mit den zugehörigen
Verdrängungsräumen und
den Versorgungsleitungen für
diese in der jeweiligen Düsenplatte
angeordnet sind.
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Demgegenüber erweist
sich die Unterbringung des oder der Stellantriebe für die Verdrängungselemente,
insbesondere Pumpenstempel, im Gehäuseteil der Vorrichtung als
zweckmäßig, so dass
ein Auswechseln von Düsenplatten
bei gleicher Anordnung der in diesen vorgesehenen Düsen, aber unterschiedlicher
Ausgestaltung der Düsen,
ohne Einfluss auf den sonstigen Aufbau der Vorrichtung bleibt.
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Als
vorrichtungsseitiger Stellantrieb, über den Verdrängungselemente
einzeln oder auch in Gruppen beaufschlagt und gegebenenfalls auch
einzeln oder in Gruppen abzuschalten sind, erweist sich ein mechanischer
Exzenter- oder Kurbeltrieb als zweckmäßig, und zwar in Verbindung
mit einer jeweiligen Linearführung
für das
bevorzugt als Pumpenstempel ausgebildete Verdrängungselement, wobei in einer
besonders einfachen Ausführung
mehrere Pumpenstempel über
einen gemeinsamen Tragbalken beaufschlagt und/oder dem gemeinsamen
Tragbalken zugeordnet sind, der über
einen gemeinsamen Exzenter- oder Kurbeltrieb hubverstellbar ist.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Grunddarstellung einer Vorrichtung
zum Aufbringen flüssiger
Beschichtungsmaterialien, insbesondere von Farben auf eine Auftragfläche, wobei
in der in der Arbeitsposition der Vorrichtung der Auftragfläche zugewandten
Unterseite der Vorrichtung eine Düsenplatte mit Düsenöffnungen
als Austrittsöffnungen
für das
Beschichtungsmaterial vorgesehen ist,
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2 in
einer der 1 entsprechenden Darstellung
ein Ausschnitt der Vorrichtung mit einer Düsenplatte, die mehrere Reihen
von Düsenöffnungen
umfasst,
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3 und 4 Draufsichten
auf die Unterseite der Vorrichtung gemäß 1 oder 2,
wobei die jeweiligen Düsenplatten
isoliert dargestellt sind,
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5 und 6 jeweils
in schematisierter Darstellung ein Düsenteil eines Ausstoßsystemes, das
in Vorrichtungen gemäß 1 oder 2 eingesetzt
ist, wobei vom jeweiligen Ausstoßsystem ein ein Verdrängungselement
bildender Pumpenstempel in Eingriff zu einem Verdrängungsraum
gezeigt ist, von dem die Düse
ausgeht, wobei 5 den Pumpenstempel in seiner
Aufwärtsbewegung
beim Befüllen des
Verdrängungsraumes
und 6 den Pumpenstempel bei in seiner Abwärtsbewegung
auf den Befüllungsraum
zeigt,
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7 eine
stark schematisierte und vergrößerte Darstellung
des die Düsenöffnung enthaltenden
Teiles der Düse
im Schnitt, und
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8 eine
schematisierte, Aufbau und Funktion der Vorrichtung erläuternde
Darstellung, wobei das Gehäuse
der Vorrichtung strichliert als umschließender Rahmen veranschaulicht
ist, und zwar in Zuordnung zu einer Auftragfläche, auf die mittels der Vorrichtung
Beschichtungsmaterial aufzubringen ist.
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Das
Gehäuse 2 der
Vorrichtung 1 weist im Boden 3 eine eingesetzte
Düsenplatte 4 mit
Düsenöffnungen 5 auf.
Der zum Boden 3 gegenüberliegenden
Oberseite 6 ist die Vorrichtung 1 mit einer Handhabe 7 versehen.
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Grundsätzlich kann
die Handhabe 7 auch seitlich zur Vorrichtung 1 vorgesehen
sein. Nicht dargestellt ist, dass die Vorrichtung 1 zweckmäßigerweise
im Bereich des Bodens 3, gegebenenfalls auch seitlich auskragend
zum Boden 3 mit Stützelementen,
wie Rollen, Rädern
oder dergleichen, versehen ist, über
die ein bevorzugter Arbeitsabstand zur in 8 angedeuteten
Auftragfläche 8 als
Mindestabstand eingestellt und eingehalten werden kann.
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1 bis 4 veranschaulichen,
dass die Vorrichtung 1 in Verbindung mit unterschiedlichen Anordnungen
von Düsenöffnungen 5 betrieben
werden kann, wobei 3, entsprechend 1,
eine Anordnung der Düsenöffnungen 5 in
einer Reihe, 4 in Verbindung mit 2 eine
Anordnung von Düsenöffnungen 5 in
mehreren Reihen zeigt. Die Reihen von Düsenöffnungen 5 erstrecken
sich jeweils quer zu einer durch den Pfeil 9 symbolisierten Arbeitsrichtung.
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Die
Düsenplatten 4 sind,
was die Darstellungen in 1 und 2 nicht
erkennen lassen, bevorzugt auswechselbar zum Gehäuse 2 festgelegt und
insbesondere zum Beispiel in Schiebeführungen der Seitenwände des
Gehäuses 2 abgestützt, wobei die
jeweilige Arbeitslage der Düsenplatte 4 durch eine
Arretierung, insbesondere einen Schnappverschluss gesichert werden
kann. Die zum Gehäuse 2 lösbare Anordnung
der die Düsenöffnungen 5 enthaltenden
Düsenplatte 4 macht
es insbesondere auch möglich,
die Düsenplatte 4 zu
Reinigungszwecken vom Gehäuse 2 zu
lösen,
so dass neben dem Austausch von unterschiedlich mit Düsenöffnungen 5 bestückten Düsenplatten 4 auch
eine einfache und schnelle Wartung der Vorrichtung 1 gewährleistet
ist, wie sie für
das Arbeiten mit Beschichtungsmaterialien, so insbesondere von Farben,
wie Dispersionsfarben, von großer
praktischer Bedeutung ist.
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Über die
Düsenöffnungen 5 wird
das jeweilige flüssige
Beschichtungsmaterial, insbesondere also eine jeweilige Farbe, auf
die Auftragfläche 8 aufgebracht,
wobei das Beschichtungsmaterial tropfenförmig – in 8 sind Tropfen 10 angedeutet – in Richtung
auf die Auftragfläche 8 ausgestoßen wird und
auch tropfenförmig
auf die Auftragfläche 8 auftrifft,
wo sich die Tropfen 10 zu einer die Auftragfläche 8 überdeckenden
Beschichtung, insbesondere einer filmartigen, geschlossenen Farbschicht
verbinden. Die so erreichte Farbschicht entspricht im Ergebnis und
in der Qualität
zumindest dem bei Farbauftrag durch Pinsel, Walzen oder dergleichen
Erreichten, ermöglicht
aber ein konturscharfes Arbeiten ohne Verschmutzung der Umgebung,
sei es durch Farbspritzer oder durch Farbnebel, da die beim Ausstoß über die
Düsen 26 gegebene
umfangsgeschlossene Tropfenstruktur des Beschichtungsmaterials bis
zum Auftreffen auf die Auftragfläche 8 beibehalten
wird und auf der Auftragfläche 8 die
Tropfen 26 sich jeweils lediglich abflachen, entsprechend
der angestrebten Schichtdicke, und mit jeweils angrenzenden Tropfen
eine geschlossene Abdeckschicht bilden.
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Erreicht
wird dies mit einem Ausstoßsystem 11,
wie es im Schema in 8 und mit zugehörigen Details
einschließlich
des zugehörigen
Antriebes schematisiert in den 5 bis 7 veranschaulicht ist.
Das im Gehäuse 2 vorgesehene
Ausstoßsystem 11 umfasst
ausgehend von der jeweiligen Düsenöffnung 5 einen
mit dieser verbundenen Verdrängungsraum 12,
in den ein Verdrängungselement 13 eintaucht,
das im Ausführungsbeispiel
als Pumpenstempel 14 gestaltet ist, wobei der Pumpenstempel 14 stirnseitig
in seiner Kontur an die kalottenförmige Kontur des Verdrängungsraumes 12 im Übergang zur
Düse 26 und
deren Düsenöffnung 5 angepasst ist.
Auf den Verdrängungsraum 12 mündet als
Zulauf für
das Beschichtungsmaterial ein Zulaufkanal 15 aus, der im
Ausführungsbeispiel
seitlich an den Verdrängungsraum 12 anschließt und der
bei in die Kalotte 16 des Verdrängungsraumes 12 eintauchendem Pumpenstempel 14 auf
einen Ringraum 17 ausmündet,
der durch eine Umfangsreduzierung des Verdrängungselementes 13 in
diesem Bereich nach radial innen begrenzt ist. Im auf die Kalotte 16 zulaufenden
Führungsbereich
für den
Pumpenstempel 14 ist dieser in der aufnehmenden Bohrung 18 geführt, so dass
der Verdrängungsraum 12 axial über den
in der Führungsbohrung 18 laufenden
Teil des Pumpenstempels 14 abgedichtet ist.
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Im
Scheitel ist die Kalotte 16 mit der Düsenöffnung 5 verbunden,
wobei im Ausführungsbeispiel diese
Verbindung durch eine Kapillare gebildet ist, die sich bis in die
Düsenöffnung 5 fortsetzt,
wobei die Düsenöffnung 5 von
einem Düsenkragen 20 umschlossen
ist, der über
den Boden der Düsenplatte 4 auskragt
und als dünnwandiger,
rohrförmiger Überstand
bevorzugt schneidenartig ausläuft,
gegebenenfalls sich erweiternd in Richtung auf die Schneide, so
dass sich der Tropfen 10 aus der durch die Kapillare gebildeten
Führung
rückstandsfrei
ablöst.
Bei Reduzierung des Abstandes zwischen Düsenöffnung 5 und Verdrängungsraum 12 auf
das aus Festigkeitsgründen
Notwendige ergibt sich für
die Kapillare 19 eine sehr geringe Länge, je nach Art des zu verarbeitenden
Beschichtungsmateriales, insbesondere dessen Zähigkeit, können für die Kapillare 19 aber
auch, in Abstimmung auf deren Durchmesser, gegebenenfalls größere Längen vorgegeben
sein.
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Über den
Pumpenstempel 14 wird in dessen Arbeitshub das Beschichtungsmaterial
in Richtung auf die Düsenöffnung 5 aus
dem Verdrängungsraum 12 ausgeschoben,
wie es in 6 veranschaulicht ist. Wird
der Pumpenstempel 14 zurückgezogen, so wird der Verdrängungsraum 12 größer und über den Zulaufkanal 15 befüllt, wobei
der Zulauf von Beschichtungsmaterial über den Zulaufkanal 15 auf
den Verdrängungsraum 12 bevorzugt
unter Vordruck, insbesondere einem geringen Vordruck von wenigen Bar
erfolgt, so dass sich in Abhängigkeit
von der Arbeitsfrequenz des Pumpenstempels 14 bei gegebener
freier Verbindung zwischen Zulaufkanal 15 und Verdrängungsraum 12 ein
mittlerer Druck einstellt, unter dem das Beschichtungsmaterial in
Richtung auf die Düsenöffnung 5 verdrängt wird
und über
die Düsenöffnung 5 ausgestoßen wird.
Die Düsenöffnung 5 und
der Verdrängungsraum 12 mit
einem anschließenden über den
Pumpenstempel 14 abgedichteten Führungsteil 21 für den Pumpenstempel 14 liegen,
wie 5 und 6 zeigen, innerhalb der Düsenplatte 4.
Der Antrieb für
den Pumpenstempel 14 einschließlich einer Linearführung für den Pumpenstempel 14 sind
innerhalb des Gehäuses 2 unabhängig von
der Düsenplatte 4,
bei entsprechender wechselseitiger Ausrichtung, abgestützt. Die
Linearführung
für den
Pumpenstempel 14 ist in 8 bei 22 angedeutet,
und als Antrieb für
den Pumpenstempel 14 ist ein Exzenter- oder Kurbeltrieb 23 vorgesehen,
dessen Exzenter- oder Kurbelarm 24 über ein Pleuel 25 an
den in der Linearführung 22 verlaufenden
Pumpenstempel 14 angeschlossen ist, so dass sich der Antrieb
vom nicht dargestellten Motor ausgehend insgesamt als auf den Pumpenstempel 14 beaufschlagender
Schubkurbeltrieb darstellt.
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Ein
derartiger mechanischer Antrieb erweist sich für den Pumpenstempel im Hinblick
auf angestrebte Arbeitsfrequenzen in der Größenordnung von etwa 100 Hz
als zweckmäßig, um
mit einer möglichst klein
bauenden Antriebseinheit auszukommen, wobei eine solche Antriebseinheit
grundsätzlich
jedem Pumpenstempel 14 zugeordnet sein kann.
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Es
kann aber auch als gemeinsamer Antrieb für mehrere Pumpenstempel 14 eine
Antriebsquelle vorgesehen werden, die eine Exzenter- oder Kurbelwelle
antreibt, deren Exzenter oder Kurbeln mit jeweils einem Pumpenstempel 14 verbunden
sind. Ferner kann ein gemeinsamer Antrieb für mehrere Pumpenstempel 14 einen
mit den Pumpenstempeln 14 verbundenen Tragbalken umfassen,
der über
einen Exzenter- oder Kurbeltrieb beaufschlagt ist. Insbesondere
lassen sich so auch die den Düsen 26 einer Reihe
von Düsenöffnungen 5 zugeordneten
Pumpenstempel 14 gemeinsam antreiben.
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Zweckmäßigerweise
ist eine gemeinsame Versorgung der Verdrängungsräume 12 vorgesehen, die
untereinander über
entsprechende Zulaufkanäle 15 verbunden
werden, welche ihrerseits an einen Vorratsspeicher für das Beschichtungsmaterial
angeschlossen sind, der innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet
sein kann, so dass die Vorrichtung sich als eigenständige Handarbeitsvorrichtung
darstellt. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung 1 auch mit
einem externen Vorratsbehälter
verbunden sein, wobei es sich als zweckmäßig erweist, der Vorrichtung 1 gekapselt im
Gehäuse 2 zumindest
einen Zwischenspeicher zuzuordnen, so dass im Bedarfsfall, zum Beispiel
lagebedingt, auch unabhängig
vom externen Vorratsbehälter
noch ein Arbeiten möglich
ist. Für
den Exzenter- oder
Kurbeltrieb ist bevorzugt integriert in die Vorrichtung 1,
insbesondere angeordnet im Gehäuse 2,
ein Elektromotor vorgesehen, was nicht dargestellt ist.
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Insgesamt
stellt sich die Vorrichtung 1 damit als ein leicht und
insbesondere auch ohne größere Erfahrung
mit gutem Arbeitsergebnis zu betreibendes Handarbeitsgerät dar, für dessen
Antrieb u. a. auch hydraulische oder pneumatische Antriebe in Frage
kommen.
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Für die Ausgestaltung
der Vorrichtung erweisen sich insbesondere bezüglich des Durchmessers des
Pumpenstempels 14 Abmessung von 1 bis 3 mm, bevorzugt etwa
2,5 mm, als zweckmäßig; ferner liegt
der Hub des Pumpenstempels 14 bevorzugt bei etwa 1 bis
10 mm, insbesondere 7 mm, und es liegt die Frequenz des Pumpenstempels 14 bei
etwa 50 bis 120 Hz, insbesondere 100 Hz. Der Zulaufdruck liegt bevorzugt
bei etwa 0,5 bis 1,5 bar, insbesondere im Bereich um 1 bar. Für die Kapillare
erweisen sich Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,6 mm, bevorzugt etwa
0,4 mm, als zweckmäßig, wobei
die Länge
der Kapillare insbesondere im Bereich von 0,5 bis 6 mm liegt. Für die Tropfen
erweisen sich Tropfendurchmesser von etwa 1,5 bis 3 mm, insbesondere
von etwa 2,2 mm, als zweckmäßig, um
eine gleichmäßige Beschichtung,
insbesondere einen gleichmäßig deckenden
Farbauftrag, zu erreichen.