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Die Erfindung betrifft eine Düse zum Auftragen flüssiger, insbesondere hochviskoser, Materialien der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Aus dem Serienbau von Kraftwagen ist es bekannt, zur sogenannten Nahtabdichtung pastöse Materialien auf Karosserien oder Karosserieteile zu spritzen, um Blechüberlappungen der Karosserien gegen Wasser abzudichten, um Kanten vor Korrosion und/oder Bauteile vor Steinschlag zu schützen.
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Ein häufig hierzu verwendetes Verfahren ist der sogenannte Flatstreamauftrag. Bei diesem Auftragsverfahren wird das Nahtabdichtmaterial in einem definierten Streifen über vorgegebene Bauteilausschnitte gelegt. Dies geschieht üblicherweise mit Hilfe von Düsen, wie sie aus der
DE 299 24 020 U1 bekannt sind. Solchen Düsen wird über ein Ventil Material zugeführt, welches über eine Sackbohrung in einem Grundkörper der Düse eintritt und von dort in einen Schlitz mit konstanter Breite geleitet wird. Durch diesen Schlitz tritt das Nahtabdichtmaterial auf einer Auftragsseite der Düse aus und wird in einem Streifen konstanter Breite auf das abzudichtende Bauteil aufgebracht. Mit solchen Düsen können dünne und gleichmäßige Nähte aufgebracht werden, die jedoch in ihrem Randbereich nicht scharf definiert sind. Der Materialauftrag muss daher immer etwas breiter sein als funktional unbedingt notwendig. Daher wird bei der Verwendung solcher Düsen unnötig viel Material verbraucht. Bei Nahtüberlappungen verfließt zudem das Material nicht immer ideal, so dass Kapillaren entstehen können, die teuer manuell nachbearbeitet werden müssen.
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Die
DE 10 2010 011 095 A1 offenbart eine Düse zum Auftragen flüssiger Materialien, insbesondere von Nahtabdichtmitteln für Karosseriebauteile von Kraftwagen, auf ein Bauteil mit einem Grundkörper, welcher einen schlitzförmigen Kanal aufweist, der auf einer Anschlussseite des Grundkörpers in eine Zuführöffnung zum Zuführen des aufzutragenden Materials und auf einer Auftragsseite des Grundkörpers in eine Auftragsöffnung mündet. Ein Mittenbereich der Auftragsöffnung weist dabei eine kleinere Breite auf als wenigstens ein Randbereich der Auftragsöffnung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düse zum Auftragen flüssiger, insbesondere hochviskoser, Materialien auf ein Bauteil derart weiterzuentwickeln, dass das Auftragen der Materialien weiter verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Düse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Düse zum Auftagen flüssiger, insbesondere hochviskoser, Materialien, insbesondere von Nahtabdichtmitteln für Karosseriebauteile von Kraftwagen, auf ein Bauteil, umfasst einen Grundkörper, welcher auf einer Anschlussseite eine Zuführöffnung für das aufzutragende Material und auf einer Auftragsseite des Grundkörpers eine Auftragsöffnung aufweist, wobei die Öffnungen über einen Kanal fluidisch miteinander verbunden sind. Der Kanal weist wenigstens einen, sich in axialer Richtung, in welcher die Düse von dem aufzutragenden Material beim Auftragen durchströmt wird, von der Zuführöffnung zu der Auftragsöffnung hin aufweitenden Längenbereich auf.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich der Längenbereich anschlussseitig bis auf eine zumindest im Wesentlichen gleiche Höhe wie ein Eintrittsquerschnitt der Zuführöffnung erstreckt, über welchen die Zuführöffnung mit dem Material beaufschlagbar ist. Bevorzugt erstreckt sich der Längenbereich von dem Eintrittsquerschnitt bis zur Auftragsöffnung, so dass sich die Zuführöffnung durch den Längenbereich und damit den Kanal zur Auftragsöffnung kontinuierlich aufweitet. Dadurch ist ein kontinuierlicher Übergang zwischen einem insbesondere gleichmäßig breiten Austritt des Materials aus dem Grundkörper und einem Eintritt des Materials dargestellt, wodurch das Material effizienter und verbessert auf das Bauteil aufzutragen ist. Die erfindungsgemäße Düse ermöglicht insbesondere einen besonders effizienten Materialeinsatz, was insbesondere die Kosten zur Nahtabdichtung von Karosseriebauteilen gering hält. Die Zuführöffnung kann dabei oval, insbesondere als Kreis oder als Ellipse, ausgebildet sein und so eine besonders vorteilhafte Zuführung des Materials ermöglichen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kanal insbesondere in einem Längenbereich einen als zumindest im Wesentlichen gerader Kreiszylinder ausgebildeten Bereich auf. Dadurch kann eine Verteilung des Materials über einen Materialstrahl beeinflusst und verbessert werden, um insbesondere ein gleichmäßiges Auftragen des Materials zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise ist zwischen der Anschlussseite und der Zuführöffnung eine Fase von der Anschlussseite zur Zuführöffnung vorgesehen, um das Material besonders vorteilhaft der Zuführöffnung zuführen zu können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Längsschnittansicht einer Düse zum Auftragen von Nahtabdichtmitteln für Karosseriebauteile von Kraftwagen mit einem Grundkörper, welcher eine Zuführöffnung für das aufzutragende Nahtabdichtmittel sowie einen fluidisch mit der Zuführöffnung verbundenen Kanal aufweist, welcher einen Längenbereich umfasst, der in axialer Richtung von der Zuführöffnung weg aufweitend ausgebildet ist, wobei sich der Kanal bis auf eine im Wesentlichen gleiche Höhe wie ein Eintrittsquerschnitt der Zuführöffnung erstreckt, über welchen die Zuführöffnung mit dem Nahtabdichtmittel beaufschlagbar ist;
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2 eine schematische Rückansicht der Düse gemäß 1; und
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3 eine schematische Vorderansicht der Düse gemäß der 1 und 2.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Düse 10 zum Auftragen von Nahtabdichtmittel für Karosseriebauteile von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen. Die Düse 10 umfasst einen Grundkörper 12, welcher durch eine geeignete Geometrie mit einer sogenannten Pistole verbunden werden kann, mittels welcher das Nahtabdichtmittel zur Düse gefördert und auf das Karosseriebauteil aufgetragen wird. Der Grundkörper 12 weist eine dem Karosseriebauteil oder einem anderweitigen Werkstück, auf welches das Nahtabdichtmittel oder ein anderweitiges Material, mit der Düse 10 aufzutragen ist, beim Auftragen zugewandte Seite 14 sowie eine dem Karosseriebauteil beim Auftragen abgewandte Seite 16 auf. Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, ist die dem Karosseriebauteil bzw. Werkstück zugewandte Seite 14 konvex gewölbt ausgebildet. Die Seite 14 kann dabei aber auch anderweitig gewölbt oder aber in axialer Richtung der Düse 10 gemäß einem Richtungspfeil 18, in welcher die Düse 10 von dem Nahtabdichtmittel beim Auftragen durchströmt wird, gerade, das heißt eben, ausgebildet sein. Darüber hinaus ist die Düse 10 zu einer Längsachse 20 achsensymmetrisch ausgebildet. Die Seite 16 wird dabei als Anschlussseite bezeichnet, da die Düse 10 auf der Seite 16 mit der Pistole verbunden und an diese angeschlossen ist, um der Düse 10 von der Seite 16 das Nahtabdichtmittel zuzuführen.
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Eine Düsengeometrie der Düse 10 ergibt sich gemäß dem Folgenden: Auf der dem Karosseriebauteil beim Auftragen zugewandten Seite 14, welche als Austrittsseite bezeichnet wird, da auf dieser Seite das Nahtabdichtmittel aus der Düse 10 austritt, wird ein gleichmäßig breites Band 22 mit einer Breite A (3) und einer Länge x definiert. Das Band 22 ist eine Austrittsöffnung der Düse 10, über welche das Nahtabdichtmittel aus der Düse 10 austritt. Dabei ist die Breite A deutlich kürzer als die Länge x. Das Band 22 (die Austrittsöffnung) kann an seinen Schmalseiten 24 gerade (eben) oder gewölbt abschließen, beispielsweise durch einen Halbkreis mit einem Durchmesser, welcher der Breite A zumindest im Wesentlichen entspricht.
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Auf der beim Auftragen dem Karosseriebauteil abgewandten und damit der Pistole zugewandten Seite 16, welche als Zuführöffnung bezeichnet wird, da der Düse 10 von der Seite 16 her das Nahtabdichtmittel zugeführt wird, wird ein Oval 26 definiert. Das Oval 26 umfasst zwei Kreissegmente 28, welche als Halbkreis mit einem Radius R1 ausgebildet sind und in einem Abstand d zueinander angeordnet sind. Dabei ist der Abstand d größer oder gleich Null, so dass das Oval 26 beispielsweise auch als Kreis ausgebildet sein kann. Alternativ kann das Oval 26 auch als Ellipse ausgebildet sein. Das Oval 26 liegt zumindest im Wesentlichen im Bereich einer durch die Seite 16 definierten Ebene. Das Oval 26 kann dabei jedoch auch in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 18 etwas vor oder hinter dieser Ebene angeordnet sein.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, sind Randpunkte 30 des Ovals 26 auf Seiten der Seite 16 mit Randpunkten 32 des Bandes 22 (Auftragsöffnung) verbunden. Dadurch ist ein Kanal 34 gebildet, welcher einerseits mit dem Oval 26 (Zuführöffnung) und andererseits mit dem Band 22 (Austrittsöffnung) fluidisch verbunden ist. Mit anderen Worten sind das Band 22 und das Oval 26 über den Kanal 34 fluidisch miteinander verbunden. Der Kanal 34 weist dabei einen Längenbereich 36 auf, welcher in axialer Richtung der Düse 10 gemäß dem Richtungspfeil 18 ausgehend von dem Oval 26 hin zu dem Band 22 sich aufweitend ausgebildet ist. Dabei erstreckt sich der Längenbereich 36 abschlussseitig, d. h. auf Seiten der Seite 16, bis auf eine zumindest im Wesentlichen gleiche Höhe wie ein Eintrittsquerschnitt AE des Ovals 26, über welche das Oval 26 mit dem Material beaufschlagbar ist.
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Bei dem Eintrittsquerschnitt AE handelt es sich um einen Querschnitt des Ovals 26, über welchen das Nahtabdichtmittel beim Auftragen in das Oval 26 gemäß einem Richtungspfeil 38 und weiter in den Kanal 34 einströmt, bevor es schließlich über Band 22 aus der Düse 10 ausströmt. Durch die Verbindung der Randpunkte 30 und 32 über den Längenbereich 36 entsteht ein kontinuierlicher Übergang zwischen der Zuführöffnung und der Austrittsöffnung des Grundkörpers 10. Die geschilderten Düsengeometrien wie das Oval 26, der Kanal 34, das Band 22 und anderweitige Düsengeometrien der Düse 10, lassen sich besonders vorteilhaft durch Drahterosion herstellen.
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Der Kanal 34 umfasst optional zur Beeinflussung einer Verteilung des Nahtabdichtmittels über einen Nahtabdichtmittelstrahl eine Form 38, welche zumindest im Wesentlichen als gerader Kreiszylinder ausgebildet ist. Die Form 38 schließt dabei auf Seiten der Seite 14 mit einer gewölbten Fläche 40 ab. Sie kann jedoch aber auch mit einer geraden (ebenen) oder halbkugelförmigen Fläche abschließen. Die Form 38 ist beispielsweise von der dem Karosseriebauteil bzw. dem Werkstück abgewandten Seite 16 in den Kanal 34 eingebracht. Die Form 38 weist dabei in axialer Richtung eine Länge L sowie einen Radius R2 auf. Der Radius R2 gilt hierbei für den Radius des geraden Kreiszylinders und seines halbkugelförmigen Abschlusses. Ferner weist die Düse 10 eine optionale Fase 42 zwischen der Seite 16 und der Form 38 auf, welche sich von der Seite 16 bis zu Randpunkten der Form 38 erstreckt.
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Auf der Seite 16 ist der Grundkörper 12 mit einer Bohrung 44 versehen, welche einen Radius R3 aufweist. Die Düse 10 ermöglicht besonders hohe Strahlgeschwindigkeiten und eine besonders günstige räumliche Verteilung des Nahtabdichtmittelstrahls. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine Kapillarbildung zu reduzieren oder gar zu vermeiden und um somit eine effektiv nutzbare, prozesssichere Nahtbreite zu erhöhen. Wenn der Anteil der effektiv nutzbaren, prozesssicheren Nahtseite zur Gesamtnahtbreite steigt, lässt sich dadurch Nahtmaterial einsparen, woraus geringere Materialkosten resultieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29924020 U1 [0003]
- DE 102010011095 A1 [0004]
