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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial, insbesondere von Beschichtungspulver, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine Düse mit einem Gehäuse, welches eine erste, eingangsseitige Öffnung und eine zweite, ausgangseitige Öffnung aufweist, welche über einen Durchgangskanal miteinander verbunden sind. Das Gehäuse weist einen inneren Gehäuseteil auf, welcher den Durchgangskanal definiert, und einen äußeren Gehäuseteil, welcher dazu ausgebildet ist, die Düse lösbar mit einer Beschichtungsvorrichtung zu verbinden.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher Düsen zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterialien bekannt. Mit einer geeigneten Düse kann das Sprühbild einer Beschichtungsvorrichtung auf das zu beschichtende Produkt genau angepasst werden. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da durch die Auswahl einer geeigneten Düse eine optimale Beschichtungsqualität, Konsistenz und Betriebseffizientz erreicht werden kann. So wird durch eine geeignete Düse die gewünschte Beschichtung schneller und einfacher erreicht, ohne dabei Beschichtungsmaterial zu verschwenden. Mit anderen Worten, die bekannten Düsen dienen der Zerstäubung des Beschichtungsmaterial und somit der Ausbildung einer homogenen Beschichtungsmaterialwolke.
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Um unterschiedliche Beschichtungsgegenstände, wie beispielsweise flache Oberflächen, eingeschnitzte Platten oder Produkte mit komplexen Geometrien, optimal beschichten zu können, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Düsenformen bekannt. So können beispielsweise je nach Beschichtungsgegenstand Pralltellerdüsen, Flachstrahldüsen, Fingerdüsen oder Rotationsglocken zum Einsatz kommen.
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Je nach Art der jeweiligen Düse können diese teilweise sehr komplexe Geometrien aufweisen. Zur Herstellung der bekannten Düsen ist es dazu bekannt, diese entweder spanabhebend zu drehen oder als Kunststoff-Spritzbauteile herzustellen. Die Herstellung ist jedoch oftmals mit einem großen Aufwand verbunden, was zu hohen Fertigungskosten führt. Dies ist insbesondere bei kleineren Stückzahlen unwirtschaftlich.
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Aus oben genannten Gründen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial anzugeben, welche eine besonders einfache Geometrie aufweist und mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
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Demnach zeichnet sich die erfindungsgemäße Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial insbesondere dadurch aus, dass das Gehäuse der Düse einen inneren Gehäuseteil und einen äußeren Gehäuseteil aufweist, welche als separate Einzelstücke ausgebildet sind.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial liegen auf der Hand: So kann durch die zumindest zweiteilige Ausbildung des Gehäuses erreicht werden, dass die Einzelteile besonders schnell und einfach herstellbar sind. Hierdurch werden im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten einstückigen Düsen die Herstellungskosten reduziert. Auch ist durch den modularen Aufbau der erfindungsgemäßen Düse aus Einzelstücken gewährleistet, dass zu Wartungszwecken nicht immer das gesamte Gehäuse der Düse ausgewechselt werden muss. Vielmehr kann lediglich der betroffene Teil der Düse, beispielsweise der von Beschichtungsmaterial durchströmte innere Gehäuseteil, ersetzt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterialien sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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So ist es in einer möglichen Realisierung der erfindungsgemäßen Düse vorgesehen, dass der innere Gehäuseteil aus einem anderen Material als der äußere Gehäuseteil gebildet ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Düsen zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial sind grundsätzlich aus einem Material gefertigt. Dabei bestehen die bekannten Düsen jedoch häufig aus einem relativ teuren Material, um insbesondere den Durchgangskanal langzeitbeständig auszubilden, so dass eine optimale Oberfläche für den Transport des Beschichtungsmaterials entsteht. Im Gegensatz dazu liegt der hier diskutierten Ausführungsform die Erkenntnis zu Grunde, dass lediglich die das Beschichtungsmaterial berührenden Oberflächen der erfindungsgemäßen Düse aus hochwertigen Materialien gefertigt werden müssen. Aus diesem Grund ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das innere Gehäuseteil, welches den Durchgangskanal definiert, aus einem hochwertigen Material bzw. Material mit einer hochwertigen Oberfläche besteht, während der äußere Gehäuseteil, welcher dazu dient, die Düse mit der Beschichtungsvorrichtung zu verbinden, aus günstigen Werkstoffen gebildet werden kann. Hierdurch lassen sich die Produktionskosten für die erfindungsgemäße Düse noch weiter optimieren, ohne eine Reduktion der Beschichtungsqualität hinnehmen zu müssen.
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Im Einzelnen kann dabei vorgesehen sein, dass der innere Gehäuseteil aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet ist. Der besonders reaktionsträge und langzeitbeständige Werkstoff PTFE eignet sich besonders stark als Material für den inneren Gehäuseteil, d. h. zur Ausbildung des Durchgangskanals. Dieser ist insbesondere bei Tribo-Beschichtungsvorrichtungen, welche auf der Aufladung des Beschichtungsmaterials durch Reibung basieren, hilfreich. Hierbei wird das pulverisierte Beschichtungsmaterial in dem inneren Gehäuseteil aus PTFE durch Reibung an der Innenwand des Durchgangskanals positiv aufgeladen. PTFE garantiert dabei eine optimale Aufladung und verfügt über sehr gute Antihafteigenschaften zur Vermeidung von Beschichtungsmaterialrückständen.
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Als Werkstoff für den äußeren Gehäuseteil kann andererseits jedes Material verwendet werden, welches geringe Materialkosten aufweist. Grundsätzlich ist es dabei vorstellbar, den äußeren Gehäuseteil aus Metall oder Kunststoff auszubilden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung von teilkristallinen Thermoplasten, wie beispielsweise Polypropylen (PP). Dies ist insbesondere von Vorteil, da sich PP besonders gut zum Spritzgießen eignet und somit sehr einfach auf die Struktur des inneren Gehäuseteils angepasst werden kann.
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Nach einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Düse ist der innere Gehäuseteil insbesondere lösbar mit dem äußeren Gehäuseteil verbunden. Demnach lässt sich der besonders verschleißanfällige innere Gehäuseteil der erfindungsgemäßen Düse ohne weiteres zu Wartungszwecken austauschen, während der äußere Gehäuseteil in der Regel weiter verwendet werden kann. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Düsen war es im Gegensatz dazu immer notwendig, die gesamte Düse zu ersetzen. Selbstverständlich ergibt sich demgemäß durch die erfindungsgemäße Düse nicht nur ein Kostenvorteil, sondern auch ein positiver Effekt für die Umwelt.
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Die lösbare Verbindung der beiden Gehäuseteil kann dabei beispielsweise über einen Einrastmechanismus realisiert werden, welcher aktiviert wird, sobald der innere Gehäuseteil in den äußeren Gehäuseteil eingeschoben wird. Im Einzelnen kann der äußere Gehäuseteil dazu einen innseitigen Vorsprung mit einem Absatz aufweisen. Dieser Absatz ist gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet, formschlüssig in eine außenseitige Nut des inneren Gehäuseteils einzugreifen. Beispielsweise kann der innere Gehäuseteil soweit in den äußeren Gehäuseteil eingeschoben werden, bis dessen außenseitige Nut am Absatz des äußeren Gehäuseteils zum Liegen kommt und eine formschlüssige Verbindung mit letzterem ausbildet. Der Absatz ist dabei vorzugsweise entgegen der Strömungsrichtung des Beschichtungsmaterials ausgerichtet. Somit wird insbesondere verhindert, dass der innere Gehäuseteil durch den Druck des Beschichtungsmaterials aus dem äußeren Gehäuseteil herausgeschoben werden kann.
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Nach einer weiteren Realisierung der vorliegenden Erfindung kann der innenseitige Vorsprung des äußeren Gehäuseteils derart ausgebildet sein, so dass die Höhe des Vorsprungs in Richtung der eingangsseitigen Öffnung des Gehäuses so lange zunimmt, bis der Absatz des Vorsprungs erreicht ist. Mit anderen Worten, der Vorsprung ist nicht eckig, sondern rampenförmig ausgebildet, so dass ein leichtes Einführen des inneren Gehäuseteils in den äußeren Gehäuseteil ermöglicht wird. Somit kann der innere Gehäuseteil der Düse auch von einem nicht erfahrenen Benutzer sehr einfach ausgewechselt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der innere und/oder der äußere Gehäuseteil als Drehteil ausgebildet. Alternativ hierzu können der innere und/oder der äußere Gehäuseteil auch als Spritzgussteile ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es dabei jedoch, den inneren Gehäuseteil als Drehteil auszubilden und diesen danach komplett mit dem äußeren Gehäuseteil zu umspritzen bzw. den inneren Gehäuseteil in das äußere Gehäuseteil einzupressen. Schließlich wäre es auch denkbar, die komplette Düse in einem Arbeitsgang direkt als Zwei-Komponenten-Spritzguss herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial eignet sich insbesondere als Flachstrahldüse, wobei demnach die zweite Öffnung des Gehäuses schlitzförmig ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, die erfindungsgemäße Düse als Pralltellerdüse, Fingerdüse, Rotationsglocke oder weiter Düsenform auszubilden.
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Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterial mit Bezug auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1a: eine perspektivische Ansicht von Vorne auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterialien;
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1b: eine perspektivische Ansicht von Hinten auf die in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse;
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2: eine Seitenansicht der in 1a dargestellten Erstausführungsform der erfindungsgemäßen Düse;
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3a: eine Querschnittsansicht entlang der Schnittachse A-A aus 2;
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3b: eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A aus 3a;
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4a: eine Querschnittsansicht entlang der Schnittachse B-B aus 3a; und
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4b: eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts B aus 4a.
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In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile aus Gründe der Übersichtlichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Den 1a und 1b sind perspektivische Ansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse 1 zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterialien zu entnehmen. Die Düse 1 zum Zerstäuben von Beschichtungsmaterialien, insbesondere Beschichtungspulver, weist ein Gehäuse mit einer ersten eingangsseitigen Öffnung 11 und einer zweiten ausgangseitigen Öffnung 12 auf. Die beiden Öffnungen 11 und 12 sind dabei zumindest teilweise über einen Durchgangskanal 13 miteinander verbunden, welcher in der dargestellten Ausführungsform insbesondere zylinderförmig ausgebildet ist. Der Durchgangskanal 13 dient dazu, dass das Beschichtungsmaterial, beispielsweise Beschichtungspulver, durch die Düse 1 strömen kann. Zu diesem Zweck wird die Düse 1 derart lösbar mit einer Beschichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, so dass der Durchgangskanal 13 mit einem Pulverabgabekanal der Beschichtungsvorrichtung fluchtet.
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Im Hinblick auf die 3a, 3b sowie 4a und 4b sei ferner erwähnt, dass das Gehäuse einen inneren Gehäuseteil 20 sowie einen äußeren Gehäuseteil 30 aufweist. Der innere Gehäuseteil 20 ist dabei erfindungsgemäß getrennt von dem äußeren Gehäuseteil 30 ausgebildet, d. h. der innere Gehäuseteil 20 sowie der äußere Gehäuseteil 30 sind jeweils als separate Einzelstücke ausgebildet. Wie zu erkennen ist, kann der äußere Gehäusebereich 30 beispielsweise die erste, eingangsseitige Öffnung 11 ausbilden, während der innere Gehäuseteil 20 die zweite, ausgangseitige Öffnung 12 definiert.
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Die erste, eingangsseitige Öffnung 11, welche durch den äußeren Gehäuseteil 30 ausgebildet wird, dient dazu, einen nicht dargestellten Pulverkanal einer Beschichtungsvorrichtung aufzunehmen. Dieser Pulverkanal wird insbesondere durch einen eingangsseitigen Aufnahmebereich 31 des äußeren Gehäuseteils 30 mit der Düse 1 verbunden. Ein hinterer Verbindungsbereich 32 des äußeren Gehäuseteils 30 wird hingegen über die nicht dargestellte Beschichtungsvorrichtung gestülpt, um die Düse 1 lösbar mit der Beschichtungsvorrichtung zu verbinden.
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Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der hintere Verbindungsbereich 32 ein Innengewinde aufweist, um die Düse 1 auf eine Beschichtungsvorrichtung aufschrauben zu können. Anders ausgedrückt, der Aufnahmebereich 31 und der Verbindungsbereich 32 des äußeren Gehäuseteils 30 sind dazu vorgesehen, eine lösbare Verbindung mit der Beschichtungsvorrichtung herzustellen.
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Der Durchgangskanal 13, welcher dem eingebauten Zustand der Düse 1 fluchtend mit dem Pulverkanal der Beschichtungsvorrichtung zum Liegen kommt, wird ausschließlich durch das innere Gehäuseteil 20 definiert, wie dies ferner aus den 3a und 4a zu entnehmen ist. Der innere Gehäuseteil 20 weist hierzu einen Innendurchmesser auf, welcher in etwa dem Innendurchmesser eines Pulverkanals einer Beschichtungsvorrichtung entspricht. Die innere Oberfläche des inneren Gehäuseteils 20 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches besonders günstige Reibungseigenschaften sowie lange Standzeiten aufweist. Beispielsweise kann das innere Gehäuse 20 zu diesem Zweck aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein.
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Der äußere Gehäuseteil 30 hingegen kann aus einem anderen Material als das innere Gehäuseteil 20 gebildet sein, um Kosten zu sparen. Da das äußere Gehäuseteil 30 erfindungsgemäß niemals in Kontakt mit dem Beschichtungsmaterial gelangt, kann dieses aus einem günstigeren Material als das innere Gehäuseteil 20 gebildet werden. Beispielsweise eignet sich hierfür Polypropylen.
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Der innere Gehäuseteil 20 ist lösbar mit dem äußeren Gehäuseteil 30 verbunden. Dazu wird gemäß der dargestellten Ausführungsform ein Klickmechanismus verwendet, welcher insbesondere aus der 3b ersichtlich ist. Zur Ausbildung des Klickmechanismus weist der äußere Gehäuseteil 30 entlang seines Innendurchmessers ein innenseitigen Vorsprung 34 mit einem Absatz 35 auf, welcher dazu ausgebildet ist, formschlüssig in eine außenseitige Nut 21 des inneren Gehäuseteils 20 einzugreifen. Aus einem Vergleich der 3b und 4b lässt ist erkennbar, dass sich die Nut 21 gemäß der hier dargestellten Ausführungsform lediglich an bestimmten Bereichen des Umfangs des inneren Gehäuseteils 20 befindet. Ähnlich verhält es sich auch mit dem Vorsprung 34 des äußeren Gehäuseteils 30. Auch ist es denkbar, dass eine Vielzahl von Vorsprüngen 34 und Nuten 21 vorgesehen ist, um den nötigen Halt des inneren Gehäuseteils 20 im Inneren des äußeren Gehäuseteils 30 zu gewährleisten. Da die beiden Gehäuseteile 20 und 30 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, ist es dementsprechend auch vorstellbar, dass die außenseitige Nut 21 des inneren Gehäuseteils 20 als vollumfängliche Ringnut ausgebildet ist, während der Vorsprung 34 ebenfalls entlang der gesamten Innenoberfläche des inneren Gehäuseteils 30 verläuft.
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Der Vorsprung 34 und die Nut 21 sind in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass der innere Gehäuseteil 20 nach der Produktion der beiden Gehäuseteile 20, 30 in den Innenraum des äußeren Gehäusebereiches 30 eingeschoben werden kann. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass der innenseitige Vorsprung 34 des äußeren Gehäuseteiles 30 derart ausgebildet ist, dass die Höhe des Vorsprungs 34 in Richtung der eingangsseitigen Öffnung des Gehäuses so lange stetig zunimmt bis der Absatz 35 des Vorsprungs 34 erreicht ist. Mit anderen Worten, der Vorsprung 34 weist eine dem innenseitigen Gehäuseteils zugewandte schräge Führungsfläche auf, über welche der innenseitige Gehäuseteil 20 beim Zusammensetzen des Gehäuses 10 geschoben werden kann. Sobald die außenseitige Nut 21 des inneren Gehäuseteils 20 über den kompletten Vorsprung 34 geschoben wurde, rastet die Nut mit ihrem eingangsseitigen Absatz 22 am Absatz 35 des Vorsprungs 34 ein.
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Um ein zu weites Einschieben des inneren Gehäuseteils 20 in den äußeren Gehäuseteils 30 zu verhindern, weist der innere Gehäuseteil 20 einen Bereich 24 mit vergrößertem Durchmesser auf. Hierdurch wir ein Anschlag 25 ausgebildet, welcher mit einem vorderen Endbereich 36 des äußeren Gehäuseteils in Kontakt steht und somit ein weiteres Verschieben der ersten Gehäuseteils 20 in Richtung der eingangsseitigen Öffnung 11 verhindert.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Düse 1 nicht auf die dargestellte Ausbildung der Düse 1 als Flachstrahldüse beschränkt, sondern kann auch in jeder weiteren Düsenform vorliegen. Auch ist es statt des Klickmechanismus selbstverständlich denkbar, alternative Verbindungsmöglichkeiten zwischen den beiden Gehäuseteilen 20 und 30, wie beispielsweise eine Verschraubung mit Innen- bzw. Außengewinden vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Düse
- 10
- Gehäuse
- 11
- eingangsseitige Öffnung
- 12
- ausgangseitige Öffnung
- 13
- Durchgangskanal
- 20
- innerer Gehäuseteil
- 21
- außenseitige Nut
- 22
- Absatz
- 24
- Bereich mit vergrößertem Durchmesser
- 25
- Anschlag
- 30
- äußerer Gehäuseteil
- 31
- Aufnahmebereich
- 32
- Verbindungsbereich
- 34
- innenseitiger Vorsprung
- 35
- Absatz
- 36
- vorderer Endbereich
