DE102008050359A1

DE102008050359A1 - Sprühvorrichtung

Info

Publication number: DE102008050359A1
Application number: DE102008050359A
Authority: DE
Inventors: Hubert Peick; Kjell Lundin
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2009-04-16

Abstract

ng (10) für Druckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr (20) mit Sprühöffnungen (22) und einer Fluidpumpe (50), zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine, wobei das Sprührohr (20) ohne zwischengelagerte Übertragungsleitungen mit der Fluidpumpe (50) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere für Rotationsdruckmaschinen.
Für die Verwendung in Druckmaschinen sind Sprühvorrichtungen bzw. Sprührohre bekannt, die die Aufgabe haben, Fluide in genau dosierten Mengen auf entsprechende Bereiche von Druckmaschinen aufzubringen. Insbesondere werden Waschlösemittel, Wasser oder Feuchtmittel zur Reinigung und Temperierung auf Druckwalzen, Reinigungswalzen oder beliebige Arbeitszylinder aufgebracht. Auch werden mittels Sprührohren sonstige Prozessfluide aufgetragen.
Die Sprührohre weisen üblicherweise an ihrem Umfang angeordnete Sprühdüsen auf. Da die Volumenaustragsmenge geregelt werden muss, verbietet sich der Einsatz von dauerhaft sprühenden Auftragssystemen, weil deren Auftragsleistung zu groß wäre und eine Fördermengenregelung durch eine Sprühdruckveränderung das Sprühbild stark beeinflussen würde. Die technische Herausforderung in der Entwicklung von Sprühvorrichtungen besteht darin, eine sehr gleichmäßige Verteilung der aufgebrachten Flüssigkeit auf dem zu benetzenden Bauteil, wie z. B. umlaufenden Walzenkörpern, zu erzielen. So wird üblicherweise der aufzubringende Volumenstrom durch zeitabhängige Sprühstöße oder durch die Zuführung von voreingestellten Volumeneinheiten gesteuert.
Die zeitabhängigen Sprühstöße werden durch die Öffnungszeit eines Ventils bestimmt, das über eine Versorgungsleitung mit dem Prozessfluid versorgt wird. Entweder wird ein Ventil am Eingang des Sprührohrs oder in einigen Anwendungen mehrere Ventile einzeln vor jeder Sprühdüse positioniert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Sprührohr über z. B. Hubkolbenpumpen zyklisch mit festen Volumeneinheiten des Prozessfluids zu versorgen. Diese Hubkolbenpumpen werden üblicherweise über Druckschläuche oder Rohre mit dem Sprührohr verbunden.
Es ist bekannt, dass die optimale Sprühqualität dann erreicht wird, wenn über die Dauer des Sprühstoßes an jeder der Sprühdüsen der jeweils gleiche konstante Druck anliegt und dieser Druck bei Beginn des Sprühstoßes möglichst unverzüglich anliegt und am Ende des Sprühstoßes möglichst unverzüglich beendet wird.
Jedoch haben Lösungen mit einem vorgeschalteten Ventil den Nachteil, dass nach dem Öffnen des Ventils ein verbundener Druckraum von Sprührohr und dem zuführenden Schlauchsystem geschaffen wird und die Elastizität der Zuleitung sich negativ auf den Druck auswirkt. So hat selbst ein Hochdruckschlauch eine druckabhängige Dehnung, welche von den verwendeten Werkstoffen, dem Durchmesser und der Länge der Zuleitung abhängt. Der Fluiddruckverlauf innerhalb eines Sprühstoßes ist so an jedem Sprühventil abhängig von den Ventil- und Zuleitungseigenschaften, was bedeutet, dass der Druck sich nur weich und langsam auf- und abbaut. Durch diesen weichen und langsamen Druckauf- und Abbau wird das Düsensprühbild (bei Flachstrahldüsen oder Fächerdüsen) der austretenden Flüssigkeit und somit die Auftragsqualität der Prozessflüssigkeit stark beeinflusst.
Sprühvorrichtungen, die auf Basis einer Hubkolbenpumpe konzipiert sind, sind so aufgebaut, dass stets ein Leitungsweg von der Pumpe zu dem Sprührohr überbrückt werden muss. Die DE 43 16 747 C1 offenbart eine Rohrleitung, welche als kurzer Rohrkrümmer in Form einer Hochdruckleitung ausgeführt ist. Aufgrund dieser Bauform kommt die DE 43 16 747 C1 zu der Schlussfolgerung, dass elastische Effekte der Zuleitung weitestgehend vermieden werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Gleichmäßigkeit der Druckstöße an jeder der Sprühdüsen sicherzustellen und die Anstiegs- und Abfallflanken des Druckverlaufs steil auszuführen, so dass möglichst konstant über die gesamte Sprühstoßdauer der exakt gleiche Druck an allen Düsen anliegt.
Die Aufgabe wird durch die Sprühvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Bei den erfinderischen Untersuchungen wurde erkannt, dass bei einem druckoptimierten Leitungssystem, also bei einem Leitungssystem mit sehr starren Rohren, die Qualität des Sprühdruckverlaufs wesentlich von dem Impuls des in dem Rohrsystem geförderten Fluids abhängt.
Der Impuls p berechnet sich nach der Formel p = m·v. (m = bewegte Masse und v = Bewegungsgeschwindigkeit). Nach dem Schließen des Ventils oder dem Beenden des Ausstoßes des Hubvolumens aus einer Hubkolbenpumpe bewegt sich das Fluid mit dem Impuls p in der Rohrleitung und in dem Sprührohr. Dieser Impuls des Fluids bewirkt eine Verzögerung des Druckanstiegs bei den Düsen zu Beginn des Sprühstoßes und ebenfalls eine Verzögerung am Ende des Sprühstoßes. Insbesondere wirkt sich der Impuls bei den dem Ventil oder der Pumpe benachbarten Düsen anders aus, als an entfernten Düsen.
Ein erster Aspekt betrifft eine Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien, auf Arbeitszylinder, Walzen oder sonstige Komponenten, insbesondere zur Reinigung von Druckwalzen oder als Prozessfluiden für den Druckprozess bereitgestellt, die grundsätzlich ein Sprührohr mit Sprühöffnungen umfasst, an welches eine Fluidpumpe, vorzugsweise eine Hubkolbenpumpe angeschlossen wird. Der Anschlussbereich ist dabei so ausgeführt, dass auf zwischengelagerte Übertragungsleitungen und/oder Winkelstücke von der Pumpe zu dem Sprührohr verzichtet wird. Sprühöffnungen im vorliegend verwendeten Sinn können durch einfache Bohrungen im Sprührohr ausgebildet sein, ferner durch an einem Sprührohr angebrachte Sprühdüsen, insbesondere durch Flachstrahldüsen, oder in beliebiger anderer Art und Weise.
Somit wird durch die Vermeidung von Rohrverbindungen zwischen der Fluidpumpe und dem Sprührohr die Qualität des Sprühbildes verbessert.
"Ohne zwischengelagerte Übertragungsleitungen und/oder Winkelstücke angeschlossen" bedeutet, dass keine weiteren Rohrstücke, Rohrkrümmer, Kanäle, Schläuche oder dergleichen zwischen Fluidpumpe und Sprührohr vorhanden sind. Bauteile, wie ein zwischen Fluidpumpe und Eingang des Sprührohr vorhandenes Rückschlagventil oder Kupplungstücke, Schraubverbindungen oder dauerhafte, nicht trennbare Verbindungselemente zwischen dem Sprührohr und der Fluidpumpe werden nicht als "zwischengelagerte Übertragungsleitungen und/oder Winkelstücke" verstanden. Diese betreffenden Bauteile beeinflussen aber auch nicht das angestrebte optimale Sprühergebnis.
Das Sprührohr kann beliebig konfiguriert sein, d. h. einen beliebigen Querschnitt aufweisen, so auch u. a. zylindrische Geometrien. Im Sinne der Erfindung wird jedes Bauteil mit vorzugsweise einer längenmäßigen Erstreckung und einer inneren axial ausgerichteten Kammer zur Aufnahme von Prozessfluid und vorzugsweise einer Mehrzahl von Sprühöffnungen als ein Sprührohr gesehen. Dies umfasst auch Komponenten, z. B. Gehäuseteile, mit entsprechenden Bohrungen.
Neben Hubkolbenpumpen sind Membranpumpen geeignet oder jegliche Art von Pumpen, welche stoßweise eine definierte Volumenmenge abgeben können.
Alternativ zu der im unabhängigen Anspruch verwendeten Beschreibung kann erfindungsgemäß ausgedrückt werden, dass die Fluidpumpe direkt, bzw. unmittelbar an das Sprührohr angeschlossen ist.
Vorzugsweise bilden das Sprührohr und die Fluidpumpe eine eigenständige Baueinheit, die einstückig in eine entsprechende Geräteeinheit der Druckmaschine oder die Druckmaschine selbst einsetzbar ist.
In einer alternativen erfinderischen Ausführungsform beträgt die Entfernung des Hubkolbens in seiner vorgefahrenen Position, also nach dem Ausstoßen des Pumpvolumens bis zum Beginn des Sprührohres, maximal 100 mm, vorzugsweise maximal 15 mm.
Vorteilhafterweise fördert die Fluidpumpe das Prozessfluid in einer Förderrichtung, welche umlenkungsfrei in das Sprührohr mündet. Aufgrund dieser Fluidführung wird ein weitgehend verwirbelungsfreier Fluidfluss erreicht. Die Fluidpumpe ist stirnseitig an einem axialen Ende des Sprührohres befestigt. So wird das von der Fluidpumpe ausgestoßene Fördervolumen direkt in das Sprührohr, also in dessen Längsachsenrichtung, gepresst und dann von den Düsen ausgestoßen. Demnach kann die Fluidpumpe im Verhältnis zum Sprührohr derart angeordnet sein, dass die Bewegungsrichtung des Kolbens parallel zur Längsachse des Sprührohres verläuft. Dabei kann die Kolbenachse in Verlängerung der Längsachse des Sprührohres verlaufen.
Also entspricht im Wesentlichen die Längsachse des Hubkolbens der Längsachse des Sprührohrs. Außerdem ist ein kleines Pumpvolumen von Vorteil, wodurch die Baugröße der Pumpe erheblich reduziert werden kann. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der direkte Anbau der Pumpe an dem Sprührohr unterstützt, um im Ergebnis eine insgesamt klein dimensionierte Einheit zu erreichen.
Die Fluidpumpe weist vorzugweise ein Verdrängungsvolumen von 0,1 bis 10 ml, vorzugsweise von 0,1 bis 3 ml und höchst vorzugsweise von 1 bis 3 ml auf. Die genannten Volumina sind deutlich kleiner als die derzeit verwendeten Pumpenvolumina. Aufgrund des kleinen Volumens wird über die kleinere bewegte Masse m der eingebrachte Impuls p = m·v reduziert.
Durch die erhöhte Anzahl kürzerer und exakt definierter Sprühstöße kleinerer Fördervolumina ist es möglich, ein gleichmäßiges Sprühbild zu erzeugen.
Entsprechend wird die Fluidpumpe vorzugsweise mit einer relativ hohen Taktfrequenz von 2–30 Hz, vorzugsweise von 5 bis 20 Hz und höchst vorzugsweise von 5–15 Hz betrieben. Die angegebene Taktfrequenz bezieht sich auf die Anzahl der Förderhübe pro Sekunde.
Zweckmäßigerweise beträgt das Verhältnis aus Fördervolumen der Fluidpumpe zu dem Volumen des Fluids zwischen Fluidpumpe und den Sprühöffnungen weniger als 10% (also Verhältnis 10 zu 100), vorzugsweise weniger als 5% (also Verhältnis 5 zu 100) und höchst vorzugsweise weniger als 3% (also Verhältnis 3 zu 100). Da die Sprühöffnungen sich an dem Sprührohr befinden, schließt das bezeichnete "Volumen des Fluids zwischen der Fluidpumpe und den Sprühöffnungen" das gesamte Fluidvolumen innerhalb des Sprührohres ein.
Je kleiner das Fördervolumen der Fluidpumpe ist, desto kleiner ist der Impuls des fließenden Fluids. Die angegebenen prozentualen Werte beschreiben in vorteilhafter Weise die Größe der Fluidpumpe in Bezug auf die Baugröße des Sprührohres.
Die Fluidpumpe ist vorteilhafterweise als eine selbstansaugende Pumpe ausgeführt. Bei dem Rückhub des Kolbens, also der Bewegung in seine Startposition, wird in der Pumpe ein Unterdruck erzeugt, über den Prozessfluid von einem entsprechenden Prozessfluidreservoir angesaugt wird. Es wird für die Prozessfluidzuführung somit keine weitere vorgeschaltete Pumpe benötigt. In dem Reservoir herrscht vorzugsweise Umgebungsdruck. Ferner kann beim Ansaugen eine Höhendifferenz überwunden werden, so dass das Reservoir sich auch unterhalb der Fluidpumpe befinden kann. Wenn das Reservoir sich oberhalb der Fluidpumpe befindet, unterstützt die Schwerkraft den Ansaugvorgang.
Vorteilhafterweise wird die Fluidpumpe pneumatisch angetrieben. Da pneumatische Medien kompressibel sind, kann in ihnen die für den Pumpvorgang verwendete Energie zwischengespeichert werden. Beim Öffnen eines der Pumpe vorgeschalteten Pneumatikventils breitet sich das Pneumatikmedium in den entsprechenden Raum der Fluidpumpe aus und bewirkt so die Bewegung des Hubkolbens. Vorteilhafterweise ist das Pneumatikventil direkt an der Fluidpumpe befestigt. Hierdurch werden kurze Wege für das Strömen des Pneumatikmediums erreicht und es wird möglich, die Fluidpumpe mit einer hohen Arbeitsfrequenz zu betreiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fluidpumpe als eine Druckübersetzungspumpe ausgeführt. Aufgrund unterschiedlicher Wirkdurchmesser des Hubkolbens kann das Prozessfluid mit einem höheren Druck als dem Pneumatikdruck in das Sprührohr gepumpt werden.
Weiter sind die Düsen des Sprührohres vorzugsweise als Flachstrahldüsen oder Fächerdüsen ausgeführt.
Ferner kann das Sprührohr als Teilgeometrie eines umschließenden Gehäuses einer Gerätevorrichtung ausgeführt sein. Das Sprührohr muss somit keine eigenständige Baueinheit sein, sondern kann in eine andere Komponente, wie einen Waschbalken, einen Farbkasten oder dergleichen integriert werden. Das Sprührohr dient als Prozessfluidführung und kann als eine Bohrung in einer derartigen Komponente oder als Kavität in einem extrudierten Bauteil ausgeführt sein. Durch eine derartige Integration der Komponenten können die Fertigungskosten reduziert werden.
Vorzugsweise kann die Sprühvorrichtung eine Steuerung umfassen, welche die durch die Pumphübe beförderte Prozessfluidmenge als Volumen auswertet und aufbereitet. Eine derartige Auswertung ist vorteilhaft, da aufgrund des eingesetzten Fluidvolumens die Abläufe des Druckprozesses, der Reinigung der Komponenten oder entsprechende Abläufe kontrolliert werden können.
Die Erfindung soll auch eine Vorrichtung zum Auftragen von Prozessfluiden in Druckmaschinen, wie z. B. Waschlösemittel, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien, umfassen, bei der die pulsierend arbeitende Verdrängerpumpe, vorzugsweise eine Hubkolbenpumpe, dem Sprührohr die Prozessflüssigkeit in kleinen Volumeneinheiten und kleinen zeitlichen Dosierimpulsen derart zuführt, dass die Prozessflüssigkeit aus allen im Sprührohr vorgesehenen Öffnungen bzw.
Sprühöffnungen, die als Sprühdüsen ausgebildet sein können, mit dem zeitlichen Versatz der Schallgeschwindigkeit der Prozessflüssigkeit von Sprühöffnung zu Sprühöffnung gleichzeitig austritt.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr mit Sprühöffnungen zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine und einer Fluidpumpe, wobei die Fluidpumpe mit einer Zuflussleitung verbunden ist, wobei in der Zuflussleitung in Flussrichtung vor der Fluidpumpe ein Ausgleichsbehälter angeordnet ist. Die Zuflussleitung ist die Leitung, über die die Fluidpumpe dem Fluid versorgt wird, das durch die Fluidpumpe in das Sprührohr gepumpt werden soll. Die Zuflussleitung kann saugseitig an der Fluidpumpe angeordnet sein, während das Sprührohr druckseitig an der Fluidpumpe angebracht ist.
Bei einer solchen Sprühvorrichtung kann der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe kleiner sein als der Strömungsquerschnitt im Ausgleichsbehälter. Zusätzlich oder alternativ kann der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung vor dem Ausgleichsbehälter kleiner sein als der Strömungsquerschnitt im Ausgleichsbehälter. Zusätzlich oder alternativ kann der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe größer sein als der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung vor dem Ausgleichsbehälter. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass die Zufuhrleitung weiter vor der Fluidpumpe mit einem kleineren Querschnitt vorgesehen werden kann. So kann eine Zufuhrleitung z. B. auch über eine Energiekette mit der Impulspumpe verbunden werden. Dabei können Reibungsverluste in der Zuflussleitung auch im Fall eines geringen Querschnitts des Abschnitts der Zuflussleitung vor dem Ausgleichsbehälter niedrig gehalten werden, indem in diesem Abschnitt eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen wird. Im Betrieb der Fluidpumpe kann eine Differenz zwischen dem größeren Massenstrom in der Leitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe und dem kleineren Massenstrom in der Leitung vor dem Ausgleichsbehälter durch das Fluidvolumen im Ausgleichsbehälter mit geringen oder keinen Druckschwankungen an der Saugseite der Fluidpumpe ausgeglichen werden.
Bei einer solchen Sprühvorrichtung kann der Ausgleichsbehälter ein veränderliches Volumen aufweisen. Ein veränderliches Volumen kann durch eine elastische Gestaltung des Ausgleichsbehälters geschaffen werden. Ein solcher Ausgleichsbehälter kann z. B. bereichsweise eine elastische Wandung, z. B. aus Gummi, einem anderen Elastomer oder einem ähnlich elastischen Material, aufweisen, welche derart angeordnet ist, dass mit einer elastischen Verformung der Wandung eine Volumenänderung des Ausgleichsbehälters einhergeht. Ferner ist denkbar, dass der Ausgleichsbehälter in Form eines im Betrieb der Sprühvorrichtung an das Prozessfluid angrenzenden, komprimierbaren Volumens bereitgestellt wird. Dies kann z. B. ein mittels eines beweglichen Kolbens oder einer Membran abgetrenntes Gasvolumen sein, wobei der Kolben oder die Membran derart angeordnet ist, dass mit einer Bewegung des Kolbens oder der Membran eine Volumenänderung des Ausgleichsbehälters einhergeht. Andere Gestaltungsformen sind ebenfalls denkbar. in Flussrichtung vor dem Ausgleichsbehälter kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein. So kann im Betrieb über den Ausgleichsbehälter ein weitgehend konstanter Eingangsdruck des eingangsseitig an der Fluidpumpe anstehenden Fluids gewährleistet werden.
Ferner kann bei einer solchen Sprühvorrichtung die Leitungslänge des Abschnitts der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe möglichst klein gewählt werden kleiner sein als 30 cm. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Leitungslänge kleiner als 15 cm oder sogar kleiner als 5 cm sein. So können Einflüsse einer minimalelastischen Verformung dieses Leitungsabschnittes der Zuflussleitung und Reibungsverluste minimiert werden.
Eine Sprühvorrichtung gemäß dem derart beschriebenen zweiten Aspekt kann ferner eines der Merkmale aufweisen, die in Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben wurden.
Ein dritter Aspekt betrifft eine Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr mit Sprühöffnungen zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine und einer Fluidpumpe, wobei die Fluidpumpe eine druckluftbetriebene Fluidpumpe ist, die antriebsseitig mit einer Druckluftleitung verbunden ist, wobei in der Druckluftleitung in Strömungsrichtung vor der Fluidpumpe ein Druckspeicher angeordnet ist. Die Druckluftleitung kann die Fluidpumpe mit einer Druckluftquelle, wie z. B. einem Kompressor oder einer Gasflasche verbinden. Ein zwischengeschalteter Druckspeicher hat den Vorteil, dass eine Druckluftversorgung mit einem weitgehend gleichbleibenden Druck bereit gestellt werden kann. Bei dieser Sprühvorrichtung kann eine Druckluftversorgung bereit gestellt werden, bei der, auch wenn die Zuleitung über eine Energiekette nur eine Druckluftversorgung mit einem Verbrauchsmittelwert fördern kann, keine oder nur geringe Druckabfälle vor der Fluidpumpe auftreten. Dabei kann die Fluidpumpe ein Magnetventil aufweisen. Der Druckspeicher kann in der Druckluftleitung kurz vor der Antriebsseite der Fluidpumpe vorgesehen sein. Die Begriffe Druckluft, Druckluftleitung, etc. wurden zum einfachen Verständnis gewählt. Die Begriffe sollen mit der Bedeutung verstanden werden, dass alle unter Druck bereitgestellten Gase unter diese Begriffe fallen. Ein Druckspeicher kann z. B. ein elastisches Behältnis oder ein unter eine Vorspannung gesetztes Behältnis sein. Ferner ist denkbar, ein ausreichend großes Behältnis in der Druckluftleitung als Druckluftspeicher vorzusehen, in dem durch das im Behältnis befindliche Gas selber ein im Wesentlichen konstanter Druck bereitgestellt werden kann.
Eine Sprühvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt kann ferner eines der Merkmale aufweisen, die mit Bezug auf den ersten und/oder zweiten Aspekt beschrieben wurden.
Ein vierter Aspekt betrifft eine Anordnung an einer Druckmaschine mit mehreren Reinigungsvorrichtungen, wobei zumindest zwei der Reinigungsvorrichtungen eine Sprühvorrichtung nach einem der vorstehend beschriebenen Aspekte aufweist.
Im Folgenden werden einzelne Ausführungsformen anhand der Figuren beispielhaft detailliert beschrieben. Dabei weisen die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen zum Teil Merkmale auf, die nicht zwingend erforderlich sind, um den beanspruchten Gegenstand auszuführen, die aber in bestimmten Anwendungsfällen gewünschte Eigenschaften bereit stellen. So sollen auch Ausführungsformen als unter die in dieser Druckschrift beschriebenen technischen Lehre fallend offenbart angesehen werden, die nicht alle Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Ferner werden um unnötige Wiederholungen zu vermeiden bestimmte Merkmale nur in Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Ausführungsformen daher nicht nur für sich genommen sondern auch in einer Zusammenschau betrachtet werden sollen. Anhand dieser Zusammenschau wird der Fachmann erkennen, dass einzelne Ausführungsformen auch durch Einbeziehung von einzelnen oder mehreren Merkmalen anderer Ausführungsformen modifiziert werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass eine systematische Kombination der einzelnen Ausführungsformen mit einzelnen oder mehreren Merkmalen, die in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben werden, wünschenswert und sinnvoll sein kann, und daher in Erwägung gezogen und auch als von der Beschreibung umfasst angesehen werden soll.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Fluidpumpe mit einem Sprührohr,
2 eine perspektivische Ansicht der Fluidpumpe,
3 eine Seitenansicht der Fluidpumpe,
4 einen Schnitt durch den Hubkolben der Förderpumpe,
5 einen Schnitt durch die Fluidzuführung der Förderpumpe,
6 eine Fluidpumpe mit einem Ausgleichsbehälter,
7 eine Schnittansicht eines Ausgleichsbehälters und
8 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Fluidpumpe mit einem Ausgleichsbehälter und einem Druckspeicher.
1 zeigt eine Sprühvorrichtung 10 mit einer als Hubkolbenpumpe 50 ausgeführten Fluidpumpe, welche über die Fluid-Zuführung In_F mit Prozessflüssigkeiten bzw. Prozessfluiden versorgt wird. Die Prozessflüssigkeit wird über ein Sprührohr 20 und daran angeordneten Sprühöffnungen bzw. Düsen 22 auf eine entsprechende Walze bzw. einen Arbeitszylinder der Druckmaschine aufgebracht. Hierbei wird das Sprührohr 20 vorzugsweise achsparallel zu der entsprechenden Walze der Druckmaschine positioniert. Wenn die Sprühvorrichtung Bestandteil eines Waschbalkens ist, kann die Sprühvorrichtung Reinigungsmittel und/oder Wasser auf eine entsprechende Reinigungswalze aufbringen.
1 zeigt die von unten in die Hubkolbenpumpe 50 führende Fluid-Zuführung In_F des aufzuspritzenden Fluids. Dieses Fluid kann durch die Hubkolbenpumpe 50 aus einem Reservoir (nicht gezeigt) direkt angesaugt werden.
Die Hubkolbenpumpe 50 umfasst einen Hubkolben 52, der in 4 in einer zurückgefahrenen Position dargestellt ist, unterhalb dessen sich das Pumpenfördervolumen V_p befindet. Der Hubkolben 52 ist entlang seiner in 4 vertikal dargestellten Längsachse verfahrbar und stößt bei der Abwärtsbewegung das Fördervolumen V_p in Richtung Out_F aus. Die Richtung Out_F entspricht der Längsachse des Sprührohrs 20. So bewirkt die Bewegung des Hubkolbens 52 den Fluss bzw. Ausstoß des Fördervolumens V_P umlenkungsfrei in das Sprührohr 20. Das Sprührohr 20 zeigt gemäß 1 vier Sprühöffnungen 22. Üblicherweise werden Sprührohre verwendet, welche deutlich länger als in 1 dargestellt sind und somit eine deutlich größere Anzahl von Sprühöffnungen aufweisen. Die Sprühöffnungen 22 sind zu der zu besprühenden Fläche oder Bereich entsprechend ausgerichtet, so dass bei jedem Pumpzyklus die geförderte Menge V_p des Fluids über die Düsen 22 aufgebracht wird.
Die Hubkolbenpumpe 50 wird pneumatisch angetrieben. Hierzu führt eine Pneumatikzuführung In_p in ein Pneumatikventil 70. Dieses Ventil 70 umfasst auch elektrische Anschlüsse und ist so schaltbar/steuerbar, dass Volumenströme des über die Pneumatikzuführung In_p zugeführten Pneumatikmediums zu der Hubkolbenpumpe 50 gemäß 1 oberhalb des Hubkolbens 52 zugeführt werden. Der Druck des Pneumatikmediums erhöht den Druck im Fördervolumen V_p der Pumpe 50, die u. a. auch eine Feder 54 aufweist, und bewirkt den Ausstoß Out_F in Richtung des Sprührohrs 20, wobei auch die Feder 54 gestaucht wird.
Nach dem Erreichen des Endpunktes des Hubkolbens 52 schaltet das Pneumatikventil 70 um und entlässt den Pneumatikdruck aus der Pumpenkammer oberhalb des Hubkolbens 52, so dass der Hubkolben 52 sich aufgrund der Rückstellkraft der Feder 54 in seine in 4 dargestellte Ausgangsposition zurückbewegt.
Zwischen dem Fördervolumen V_P und dem Sprührohr 20 befindet sich ein Rückschlagventil 60, welches als ein mittels Kugel vorgespanntes Ventil ausgeführt ist und bewirkt, dass nur ein Fluidfluss von der Pumpe 50 in das Sprührohr 20 und nicht entgegengesetzt stattfinden kann. So entsteht bei der Rückbewegung des Hubkolbens 52 im Volumen V_P ein Unterdruck, welcher einen Fluidstrom In_F des Prozessfluids aus einem Fluid-Reservoir (nicht dargestellt) in die Pumpenkammer bewirkt. Ferner ist bei der Einleitung des Fluids In_F in die Pumpe 50 ein weiteres entsprechendes Rückschlagventil 66 vorgesehen, welches dafür sorgt, dass bei der Förder- oder Pumpbewegung des Hubkolbens 52 kein Fluid zurück in das Reservoir gefördert wird.
Am Förderausgang der Hubkolbenpumpe, also dem Ausfluss des Fluids Out_F, ist ein Anschlussflansch 62 vorgesehen. Eine entsprechende Gegenform des Sprührohrs 20 greift in diesen Anschlussflansch 62 und sorgt für eine gute und vor allem drucksteife Verbindung beider Teile, wobei auch eine Dichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann. Alternativ kann diese Verbindung auch über andere lösbare oder dauerhafte und nicht lösbare Verbindungen oder Verschraubungen oder dergleichen ausgeführt sein.
Der Hubkolben 52 weist zwei unterschiedliche Wirkflächen auf. Zum einen wirkt eine gemäß 4 nach unten zeigende Wirkfläche auf das Pumpenvolumen V_p. Nach oben ist der Hubkolben 52 durch eine Pneumatikwirkfläche begrenzt, deren Größe sich durch den Pneumatikdurchmesser 56 ergibt. An der Pneumatikwirkfläche wird der Pneumatikdruck angelegt. Aufgrund des Flächenverhältnisses ergibt sich eine Druckübersetzung. So ist der Druck mit dem das Fluid Out_F in das Sprührohr 20 abgegeben wird, größer als der Pneumatikdruck In_p, mit dem der Hubkolben 52 angetrieben wird.
Der Hub der Pumpe 50 kann beispielsweise 13,8 mm betragen, mit einem fluidseitigen Durchmesser von 14 mm. Somit ist beträgt das Fördervolumen V_P 2130 mm³. Ein typisches Sprührohr weist eine Länge von bspw. 1200 mm mit einem Kanal für das Fluid im Durchmesser von 10–20 mm.
Der für das Pneumatikmedium wirksame Durchmesser des Hubkolbens 56 beträgt bspw. 20 mm. Dies entspricht einer Pneumatik-Wirkfläche von 1255 mm². Mit dem fluidseitigen Durchmesser von 14 mm ergibt sich eine fluidseitige Wirkfläche von 615 mm². Das Verhältnis der entsprechenden Wirkflächen zueinander entspricht der Druckübersetzung und beträgt in diesem Beispiel ungefähr 2. Demgemäß entspricht der Fluiddruck bei diesem Beispiel dem Doppelten des Pneumatikdrucks, wobei aber noch der Anteil der Kraft der Feder 54 abzuziehen wäre.
6 zeigt eine Fluidpumpe 50, die druckseitig mit einem Sprührohr 20 verbunden ist. Eine solche Fluidpumpe 50 kann im Wesentlichen so ausgebildet sein, wie sie in Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben wurde. In der dargestellten Ausführungsform ist die Fluidpumpe 50 saugseitig mit einer Zuflussleitung 81 verbunden, über die das Fluid, welches durch die Fluidpumpe 50 in das Sprührohr gepumpt werden soll, der Fluidpumpe 50 zugeführt werden kann.
In der Fluidleitung 81 ist kurz vor der Saugseite der Fluidpumpe 50 ein Ausgleichsbehälter 82 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgleichsbehälter 82 an einer sackgassenartigen Ableitung von der Fluidleitung 81 vorgesehen. Genauso denkbar ist es, den Ausgleichsbehälter 82 als Aufweitung der Fluidleitung 81 in der Fluidleitung 81 selber vorzusehen.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgleichsbehälter 82 in Form eines elastischen Galgens vorgesehen, der das Fluid im Balgen im Wesentlichen unter Umgebungsdruck bereit stellt. Eine derartige Gestaltung erfolgt lediglich beispielhaft. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls denkbar, wie z. B. die Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist.
In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist der Ausgleichsbehälter 82 in einem im Wesentlichen formstabilen Gehäuse vorgesehen, das zwei elastische Membranen 83 aufweist. Über die elastischen Membranen ist gewährleistet, dass in der dargestellten Ausführungsform das Volumen des Ausgleichsbehälters variabel ist. Auch hier wird das Fluid im Ausgleichsbehälter 82 im Wesentlichen unter Umgebungsdruck bereit gestellt werden.
Ferner ist denkbar, dass sämtliche Wandlungen des Ausgleichsbehälters 82 formstabil ausgebildet sind. Ein solcher Ausgleichsbehälter kann z. B. nur teilweise mit Sprühfluid befüllt werden, so dass das Fluid im Ausgleichsbehälter einen Fluidspiegel zu einem angrenzenden Gas (z. B. Luft) im Ausgleichsbehälter ausbildet. Auch bei dieser Ausführungsform kann saugseitig kurz vor der Fluidpumpe ein ausreichendes Volumen von Fluid mit im Wesentlichen konstantem Druck bereitgestellt werden, so dass Druckschwankungen, welche z. B. durch Reibungsverluste in einer längeren Zuleitung der Zuflussleitung 81 und/oder der Beharrung der Masse des Fluids in dieser längeren Zuleitung hervorgerufen werden können, über den Ausgleichsbehälter ausgleichbar sind. Insbesondere in Bezug auf die eingangs beschriebene Fluidpumpe 50, die mit einer hohen Frequenz betrieben werden kann und dabei eine genaue Dosierung des Fluids ermöglichen soll, kann der Ausgleichsbehälter eine Verbesserung der Dosierungsgenauigkeit bewirken.
Als weitere, nicht dargestellten Ausführungsform kommt z. B. ein federbelasteter Kolben in einem im Wesentlichen formstabilen Gehäuse infrage, welcher das Fluid in dem Ausgleichsbehälter 82 mit Druck beaufschlagen kann. Der Kolben kann auch mit einem anderen Kraftspeicher mit Druck beaufschlagt werden.
Der Strömungsquerschnitt der Fluidleitung 81 kann ferner zwischen der Ableitung des Ausgleichsbehälters beziehungsweise zwischen dem Ausgleichsbehälter selber und der Saugseite der Fluidpumpe größer bemessen sein als der Querschnitt der Fluidleitung 81 vor der Abzweigung des Ausgleichsbehälters 82 beziehungsweise vor dem Ausgleichsbehälter 82 selber. Diese unterschiedlichen Querschnitte der Fluidleitung 81 vor und hinter dem Ausgleichsbehälter sind insbesondere in 7 deutlich dargestellt. Auch durch diese Gestaltung können die beschriebenen negativen Einflüsse in einer langen Zuleitung verringert oder ausgeglichen werden. In 7 ist der Ausgleichsbehälter 82 in einem Abzweig zur Fluidleitung 81 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 82 kann, wie bereits beschrieben auch als Aufweitung in der Fluidleitung 81 ausgebildet werden. Insbesondere in diesem Fall kann der Strömungsquerschnitt im Ausgleichsbehälter 82 selber größer als der Querschnitt der Fluidleitung 81 vor dem Ausgleichsbehälter 82 und/oder größer als der Querschnitt der Fluidleitung 81 nach dem Ausgleichsbehälter 82 sein.
In 8 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hier ist der Ausgleichsbehälter 82 schematisch als Aufweitung der Zuflussleitung 81 unmittelbar in der Zuflussleitung 81 dargestellt. Die Fluidpumpe 50 ist als pneumatisch betriebene Kolbenpumpe ausgebildet, die über ein Magnetventil 51 getaktet mit Druck beaufschlagt werden kann. Das Magnetventil 51 kann über eine Steuerung definiert angesteuert werden, so dass die Pumpe mit einer bestimmten Frequenz betrieben werden kann.
Dabei wird die Fluidpumpe 50 über eine pneumatische Druckluftleitung 91 mit Druckluft oder einem anderen unter Druck stehenden Gas versorgt. Kurz vor der Fluidpumpe 50 ist in der Druckluftleitung 91 ein Druckspeicher 92 vorgesehen. Auch dieser Druckspeicher 92 kann Leitungsverluste ausgleichen oder reduzieren, so dass eine besonders genaue Dosierung erfolgen kann, da im Betrieb in der Druckluftleitung 91 kurz vor der Fluidpumpe 50 kaum ein Druckabfall entsteht.
Ferner ist denkbar, dass im Betrieb der Fluidpumpe 50 ein größerer Druckluftstrom benötigt wird, als über Druckluftleitung 91 bereitgestellt werden kann. In dem Fall kann ein Engpass über den Druckspeicher 92 zumindest vorübergehend ausgeglichen werden.
Unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung sind beliebig kombinierbar.

Out_F: Fluid-Ausfluss
In_F: Fluid-Zuführung
In_p: Pneumatik-Zuführung
V_p: Fördervolumen der Hubkolbenpumpe
10: Sprühvorrichtung
20: Sprührohr
22: Düse
50: Hubkolbenpumpe, Fluidpumpe
52: Hubkolben
54: Feder
56: Pneumatikdurchmesser des Hubkolbens
60: Fluid-Ausgangsventil
62: Anschlussflansch
66: Fluid-Eingangsventil
70: Pneumatikventil
81: Zuflussleitung
82: Ausgleichsbehälter
83: Membran
91: Druckluftleitung
92: Druckspeicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4316747 C1 [0008, 0008]

Claims

Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr (20) mit Sprühöffnungen (22) zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstigen flüssigen Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine und einer Fluidpumpe (50), wobei das Sprührohr (20) unmittelbar mit der Fluidpumpe (50) verbunden ist.
Sprühvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Fluidpumpe (50) das Prozessfluid in einer Förderrichtung fördert, welche umlenkungsfrei in das Sprührohr (20) mündet.
Sprühvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Fluidpumpe (50) ein Verdrängungsvolumen von 0,1 bis 10 ml aufweist und/oder wobei die Fluidpumpe (50) mit einer Taktfrequenz von 2–30 Hz betrieben wird und/oder wobei das Verhältnis aus dem Fördervolumen der Fluidpumpe (50) zu dem Volumen des Fluids zwischen dem Ausgang der Fluidpumpe (50) und den Sprühöffnungen weniger als 10% beträgt.
Sprühvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Fluidpumpe (50) als eine selbstansaugende Pumpe ausgeführt ist und/oder wobei die Fluidpumpe (50) pneumatisch angetrieben ist und/oder wobei die Fluidpumpe (50) als Druckübersetzungspumpe ausgeführt ist.
Sprühvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Düsen (22) als Flachstrahldüsen oder Fächerdüsen ausgeführt sind und/oder wobei das Sprührohr (20) als Teilgeometrie eines umschließenden Gehäuses einer Gerätevorrichtung ausgeführt ist.
Sprühvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Sprühvorrichtung eine Steuerung umfasst, welche die durch die Pumphübe beförderte Prozessfluidmenge als Volumen auswertet und aufbereitet.
Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr (20) mit Sprühöffnungen (22) zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine und einer Fluidpumpe (50), wobei die Fluidpumpe mit einer Zuflussleitung verbunden ist, wobei in der Zuflussleitung in Flussrichtung vor der Fluidpumpe ein Ausgleichsbehälter angeordnet ist.
Sprühvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe kleiner ist als der Strömungsquerschnitt im Ausgleichsbehälter und/oder wobei der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung vor dem Ausgleichsbehälter kleiner ist als der Strömungsquerschnitt im Ausgleichsbehälter und/oder wobei der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe größer ist als der Strömungsquerschnitt in dem Abschnitt der Zuflussleitung vor dem Ausgleichsbehälter.
Sprühvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Ausgleichsbehälter ein veränderliches Volumen aufweist.
Sprühvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Leitungslänge des Abschnitts der Zuflussleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Fluidpumpe kleiner ist als 30 cm.
Sprühvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, welche ferner eines der Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Sprühvorrichtung für Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, mit zumindest einem Sprührohr (20) mit Sprühöffnungen (22) zum Aufbringen von Prozessfluiden, insbesondere Waschmittellösungen, Wasser, Feuchtmittel oder sonstiger flüssiger Medien auf Walzen oder sonstige Komponenten der Druckmaschine und einer Fluidpumpe (50), wobei die Fluidpumpe eine druckluftbetriebene Fluidpumpe ist, die antriebsseitig mit einer Druckluftleitung verbunden ist, wobei in der Druckluftleitung in Strömungsrichtung vor der Fluidpumpe ein Druckspeicher angeordnet ist.
Sprühvorrichtung nach Anspruch 12, welche ferner eines der Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Anordnung an einer Druckmaschine mit mehreren Reinigungsvorrichtungen, wobei zumindest zwei der Reinigungsvorrichtungen eine Sprühvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweisen.