DE102021124141A1

DE102021124141A1 - Lackierpistole und Verfahren zum Betreiben einer Lackierpistole

Info

Publication number: DE102021124141A1
Application number: DE102021124141.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Tschan
Original assignee: SATA GmbH and Co KG
Current assignee: SATA GmbH and Co KG
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-03-23
Also published as: WO2023041655A1

Abstract

Lackierpistole aufweisend einen Druckluftanschluss, der über einen Drucklufteinlasskanal (3) mit einer Druckkammer (4) verbunden ist, eine Luftdüse, die mit einer Luftkammer (6) verbunden ist, ein Luftventil (7) mit einem Luftkolben (8) und einer Ventilsitzhülse (9) zur Steuerung des Luftstroms zwischen der Druckkammer (4) und der Luftkammer (6) und ein Betätigungselement zur Betätigung des Luftkolbens (8), wobei die zumindest teilweise koaxial zum Luftkolben (8) angeordnete Ventilsitzhülse (9) den Luftkolben (8) über zumindest einen Abschnitt des Betätigungsweges des druckkammerseitigen Luftkolbens (8) umgibt. Die Ventilsitzhülse (9) ragt in ein Einströmraumsegment, das durch eine Projektion des Drucklufteinlasskanals (3) entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals (3, 13) in Richtung der Druckkammer (4) definiert ist. Hierbei ist das druckkammerseitige Ende (14) der Ventilsitzhülse (9) von der gegenüberliegenden Druckkammerstirnseite (15) beabstandet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lackierpistole gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Druckluftanschluss, der über einen Drucklufteinlasskanal mit einer Druckkammer verbunden ist, einer Luftdüse, die mit einer Luftkammer verbunden ist, einem Luftventil mit einem Luftkolben und einer Ventilsitzhülse zur Steuerung des Luftstroms zwischen der Druckkammer und der Luftkammer und einen Betätigungshebel zur Betätigung des Luftkolbens, wobei die Ventilsitzhülse den Luftkolben über zumindest einen Abschnitt des Betätigungsweges des druckkammerseitigen Luftkolbens umgibt, und die Ventilsitzhülse in ein Einströmraumsegment ragt, das durch eine Projektion des Drucklufteinlasskanals entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals in Richtung der Druckkammer definiert ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lackierpistole.
Lackierpistolen dienen dazu, fließfähiges Material zu zerstäuben und auf eine Oberfläche aufzutragen.
Eine gattungsgemäße Spritzvorrichtung in Form einer handbetriebenen luftzerstäubenden einachsigen Lackierpistole ist beispielsweise in der Patentanmeldung US 2,880,940 A offenbart. Bei der vorbekannten Farbspritzpistole handelt es sich um eine sogenannte Fließbecher-Lackierpistole. Die Lackierpistole weist einen vorderen Teil mit Düsensegment und einen hinteren Teil mit Griff und Luftventil auf, wobei beide Teile voneinander getrennt werden können. Das Luftventil ist durch einen Kolben gebildet, der in einer umgebenden Hülse sitzt und zum Öffnen und Schließen innerhalb der Hülse axial verschoben wird. Der Kolben ist hierzu auf einer Materialnadel gelagert, die ebenfalls koaxial mit Kolben und Hülse ist. Die Luft wird von einem Ringraum außerhalb der Hülse über Löcher ins Innere der Hülse geleitet, wonach der Luftstrom das Luftventil passiert und durch Löcher in einen umgebenden Ringraum austritt.
Um einen gleichmäßigen Auftrag des zu zerstäubenden Materials zu erreichen, ist es wichtig, Schwankungen im Volumenstrom, Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeiten sowie Verwirbelungen innerhalb der Lackierpistole, während der Materialabgabe zu reduzieren. Aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren, die hierzu führen können, wird im Folgenden nur von Luftstromänderungen beziehungsweise Änderungen des Luftstroms gesprochen, wobei hierunter eine positive Veränderung Reduktion eines oder mehrerer Einflussfaktoren subsumiert sind, die zu solchen Änderungen führen.
Idealerweise treten nach dem Öffnen des Materialventils keine Änderungen des Luftstroms mehr auf. Entsprechende Änderungen des Luftstroms können beispielsweise durch die Ausgestaltung der Luftventile innerhalb der Lackierpistole entstehen. Daher ist es von Vorteil, die Luftventile entsprechend zu optimieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lackierpistole mit einem strömungsoptimierten Luftventil bereitzustellen.
Des Weiteren soll ein Verfahren zum Betreiben einer Lackierpistole mit einem strömungsoptimierten Luftventil bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird durch eine Lackierpistole mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lackierpistole umfasst einen Druckluftanschluss, der über einen Drucklufteinlasskanal mit einer Druckkammer verbunden ist, eine Luftdüse, die mit einer Luftkammer verbunden ist, ein Luftventil mit einem Luftkolben und einer Ventilsitzhülse zur Steuerung des Luftstroms zwischen der Druckkammer und der Luftkammer und ein Betätigungselement zur Betätigung des Luftkolbens. Die Ventilsitzhülse ist im Wesentlichen koaxial zum Luftkolben angeordnet und umgibt den Luftkolben über zumindest einen Abschnitt des Betätigungsweges des druckkammerseitigen Luftkolbens. Die Ventilsitzhülse ragt in ein Einströmraumsegment ein, das durch eine Projektion des Drucklufteinlasskanals entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals in Richtung der Druckkammer definiert ist, wobei das druckkammerseitige Ende der Ventilsitzhülse von der gegenüberliegenden Druckkammerstirnseite beabstandet ist. Zwischen dem Druckluftanschluss und der Luftdüse können noch weitere Bauteile vorgesehen sein, die nicht beschrieben werden.
Mittels einer erfindungsgemäßen Lackierpistole kann flüssiges oder pulverförmigem Material zerstäubt werden. Erfindungsgemäß kann es sich um luftzerstäubenden Lackierpistolen und luftlos zerstäubenden Lackierpistolen - sogenannten Airless-Pistole - handeln.
Erfindungsgemäß kann das Material mechanisch zerstäubt werden, wobei meist eine rotierende Glocke eingesetzt wird.
Bei erfindungsgemäßen luftzerstäubenden Lackierpistolen wird das zu zerstäubende Material über einen auf das Material auftreffenden Luftstrom in feine Tröpfchen zerstäubt. Bei erfindungsgemäßen luftlos zerstäubenden Lackierpistolen steht das zu zerstäubende Material unter hohem Druck und wird nach dem Austritt aus der Lackierpistole über die Wechselwirkung mit der Umgebungsluft zerstäubt. Eine erfindungsgemäße Kombination beider Techniken wird als Airmix Lackierpistole bezeichnet.
Die erfindungsgemäßen luftzerstäubende Lackierpistolen und Airmix Lackierpistolen können entweder einachsig oder zweiachsig ausgestaltet sein. Bei erfindungsgemäßen einachsig ausgestalteten Lackierpistolen teilen sich das Luftventil und das Materialventil eine gemeinsame Achse. Bei erfindungsgemäßen zweiachsigen Lackierpistolen ist das Luftventil von Materialventil beabstandet und beide Ventile weisen unterschiedliche Achsen auf. Erfindungsgemäße einachsige oder zweiachsige Lackierpistolen können sowohl als handbetriebene Lackierpistolen wie auch als automatisch betriebene Lackierpistolen gestaltet sein. Erfindungsgemäße handbetriebene Lackierpistolen werden von einem Anwender bedient und meist in der Einzelteilfertigung oder Kleinserie eingesetzt. Erfindungsgemäße automatisch betriebene Lackierpistolen - sogenannte Automatikpistolen oder Roboterpistolen - werden fest auf einem Träger befestigt, automatisch angesteuert und meist in der industriellen Fertigung eingesetzt.
Bei einer erfindungsgemäßen Lackierpistole kann es sich sowohl um eine automatische Lackierpistole wie auch um eine handgeführte Lackierpistole handeln. Auch kann es sich um eine einachsige Lackierpistole oder um eine zweiachsige Lackierpistole handeln. Grundsätzlich eignet sich eine erfindungsgemäße Lösung für jede Art von Lackierpistolen, soweit diese mit Hilfe von Luft oder einem anderen gasförmigen Medium betrieben werden. Hierzu zählen auch Lackierpistolen, die über ein Gebläse mit Luft versorgt werden. Das zu versprühende Material kann sowohl flüssig wie auch pulverförmig sein.
Die Druckkammer ist ein Bereich, der sich stromaufwärts des Luftventils beziehungsweise des Ventilsitzes des Luftventils befindet und bei geschlossenem Luftventil vorzugsweise den Luftdruck aufweist, der über den Druckluftanschluss zugeführt wird.
Unter Luftkolben wird der bewegliche Teil des Luftventils verstanden, der dazu dient, das Luftventil über eine translatorische Bewegung zu öffnen und/oder zu schließen.
Bei der Luftkammer handelt es sich um einen Bereich, der sich stromabwärts des Luftventils beziehungsweise des Ventilsitzes des Luftventils befindet und bei geschlossenem Luftventil vorzugsweise Umgebungsluftdruck aufweist.
Unter Steuerung des Luftstroms wird das Öffnen und Schließen des Luftventils verstanden, wobei eine Luftstromänderung, zumindest im Wesentlichen, nur im ersten Bereich des Betätigungsweges stattfindet. Spätestens ab dem Punkt, an dem das Materialventil öffnet, ändert sich der Luftstrom über den weiteren Betätigungsweg bis hin zur maximalen Öffnung des Luftventils nur noch sehr gering, vorzugsweise um weniger als 10%, besonders bevorzug um weniger als 5%.
Das Betätigungselement dient der Betätigung des Luftkolbens und kann wie bei einer handgeführten Lackierpistole als Betätigungshebel ausgestaltet sein. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung wie bei einer automatischen Lackierpistole in der Form eines pneumatisch oder elektrisch gesteuerten Betätigungselements möglich.
Unter Betätigungsweg wird die Strecke verstanden, die sich der Luftkolben beim Öffnen des Luftventils aus dem Dichtsitz in die Richtung entgegen der Luftdüse bis zu einem Endpunkt bewegt. Beim Schließen des Luftventils bewegt sich der Luftkolben auf dem Betätigungsweg in entgegengesetzter Richtung.
Unter effektivem Strömungsquerschnitt wird, der von Luft durchströmte Querschnitt des Luftventils verstanden, der die Engstelle des Luftventils mit minimalem Querschnitt für die durchströmende Luft darstellt.
Bei der Betätigung des Betätigungselements öffnet sich zunächst das Luftventil und Luft wird über die Luftdüse beziehungsweise die Luftdüsen ausgeleitet. Ist ein maximaler Volumenstrom erreicht, öffnet sich das Materialventil und Material tritt in den Luftstrahl ein, der über die Luftdüsen ausströmt. Spätestens ab diesem Punkt treten keine oder nur noch geringe Änderungen, vorzugsweise kleiner als 10%, besonders bevorzug kleiner als 5%, des Luftstroms auf. Wird der Luftkolben in gleicher Richtung weiterbewegt, trifft dieser auf eine Endposition an der das Betätigungselement und/oder der Luftkolben aufgrund eines Anschlagelements nicht weiter in diese Richtung bewegt werden kann.
Bei Bewegung entgegengesetzt zum Betätigungsweg schließt sich zunächst das Materialventil immer weiter. Nachdem das Materialventil geschlossen ist, nimmt der Volumenstrom der abgegebenen Luft immer weiter ab, bis das Luftventil geschlossen ist.
Es können drei verschiedene Arten von Luftdüsen vorgesehen sein. So können eine oder mehrere Hornluftdüsen vorgesehen sein. Diese Hornluftdüsen sind von außen nach innen auf den Strahl des austretenden Materials gerichtet und formen diesen Strahl. Wenn sich die Hornluftdüsen nicht direkt neben der Materialdüse befinden, können diese in Hörnern vorgesehen sein, die in Materialabgaberichtung von der Lackierpistole vorstehen. Diese Hornluftdüsen dienen dazu, den Materialstrahl zu formen. Bei luftzerstäubenden Lackierpistolen beispielsweise wird ein Materialstrahl mit ansonsten etwa kreisrundem Querschnitt (Rundstrahl) in einen Materialstrahl mit länglichem beziehungsweise elliptischem Querschnitt (Flachstrahl) umgeformt. Um zwischen Flachstrahl und Rundstrahl zu wechseln ist meist ein Stellelement vorhanden, über das der Luftvolumenstrom eingestellt werden kann, der aus den Hornluftdüsen austritt. Weiter können sogenannte Steuerbohrungen vorgesehen sein, die im Wesentlichen in Materialabgaberichtung gerichtet sind und die ebenfalls unter anderem der Formung des Materialstrahls dienen.
Bei erfindungsgemäßen luftzerstäubenden Lackierpistolen ist der äußere Bereich des Materialventils von einer Zerstäubungsdüse in Form eines Ringspaltes umgeben. Über diese Zerstäubungsdüse wird das austretende Material mittels eines entstehenden Unterdrucks aus der Materialdüse gesaugt und zerstäubt. Wird das Material über einen hohen Materialdruck ohne zusätzliche Luftunterstützung zerstäubt, wird keine Zerstäubungsdüse benötigt. Bei ebenfalls erfindungsgemäßen Kesselpistolen handelt es sich um eine Mischform bei denen der Lackierpistole unter Druck stehendes Material zugeführt wird, das aber nicht über den Materialdruck, sondern über die an der Zerstäubungsdüse beziehungsweise am Ringspalt austretende Luft zerstäubt wird.
Das Einströmraumsegment bildet die imaginäre Verlängerung des Drucklufteinlasskanals entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals. Der Drucklufteinlasskanal kann aber auch nicht geradlinig gestaltet sein. Besteht dieser beispielsweise aus verschiedenen Rohrförmigen Teilstücken, die in unterschiedlichen Winkeln zueinanderstehen oder ist dieser ähnlich eines Kreisbogens geformt, existiert keine entsprechende Achse und die Konstruktion eines entsprechenden Einströmraumsegments fällt schwer. In diesem Fall ist maßgeblich, dass eine vergleichbare Wirkung erzielt wird. Dies ist der Fall, wenn der aus dem Drucklufteinlasskanal ausströmende Luftstrom zumindest auf einen Teil der Außenfläche der Ventilsitzhülse strömt, bevor er in das Innere der Ventilsitzhülse einströmt.
Beim druckkammerseitigen Ende der Ventilsitzhülse handelt es sich um das Ende der Ventilsitzhülse das der Luftdüse gegenüberliegt und in die Druckkammer hineinragt. Dieses Ende befindet sich innerhalb der Druckkammer. Dementsprechend durchragt die Ventilsitzhülse die Druckkammer nicht komplett.
Die Ventilsitzhülse ist als zusätzliches Bauteil ausgestaltet, sie kann erfindungsgemäß aber auch einteilig mit dem Körper der Lackierpistole sein. Die Ventilsitzhülse kann auch aus mehreren Teilen bestehen.
Die Ventilsitzhülse endet innerhalb der Druckkammer. Dies hat den Vorteil, dass keine Löcher innerhalb der Ventilsitzhülse vorgesehen werden müssen. Solche Löcher wirken sich ungünstig auf den Luftstrom aus, da hierdurch starke Verwirbelungen in der Ventilsitzhülse entstehen. Dies begründet sich unter anderem auch darin, dass beim Durchströmen der Löcher die Strömungsgeschwindigkeit stark zunimmt. Durch Fertigungstoleranzen ist es außerdem nicht möglich, die Position der Löcher in Umfangsrichtung reproduzierbar festzulegen. Somit ist das Durchströmungsverhalten nicht reproduzierbar. Eine erfindungsgemäße Ventilsitzhülse ist zusätzlich einfacher und damit kostengünstiger zu fertigen.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Bewegung des Luftkolbens über den Betätigungsweg hinweg zu unkontrollierbaren Schwankungen des Luftstroms führt. Diese Schwankungen werden dadurch hervorgerufen, dass der Luftstrom je nach Stellung des Luftkolbens unterschiedlich auf den Luftkolben auftrifft und je nach Stellung des Luftkolbens anders beeinflusst wird. Diese Schwankungen treten verstärkt auf, wenn der Luftkolben direkt angeströmt wird. Um dies zu verhindern, ist die Ventilsitzhülse derart verlängert, dass zumindest ein Teil des Luftstroms zuerst die Außenseite der Ventilsitzhülse anströmt, bevor dieser Teil über das druckkammerseitige Ende in das Innere der Ventilsitzhülse zum Ventilsitz und daran vorbei strömt. Dadurch wird zumindest ein Teil der über den Drucklufteinlasskanal in die Druckkammer einströmenden Luft durch das verlängerte Ende der Ventilsitzhülse abgelenkt und trifft nicht direkt auf den Luftkolben auf, sondern verteilt sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung um die Ventilsitzhülse und strömt zumindest teilweise axial ins Innere der Ventilsitzhülse ein. Durch diese Ausgestaltung wirkt sich die Bewegung des Luftkolbens weniger auf den Luftstrom aus. Zusätzlich wird der Durchgang des Luftventils mehr in axialer Richtung und weniger in Radialrichtung angeströmt. Dies verringert ebenfalls die Luftstromänderungen, die durch die Bewegung des Luftkolbens hervorgerufen wird.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Ventilsitzhülse den druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens über den gesamten Betätigungsweg umgibt. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn der kleinste Strömungsquerschnitt nach dem Öffnen des Materialventils über den weiteren Betätigungsweg hinweg gleichbleibt. Hierdurch kann verhindert werden, dass sich der Strömungsquerschnitt im Bereich des Betätigungswegs, in dem das Materialventil geöffnet ist, verändert. Dies führt zu geringeren Schwankungen im Luftstrom und zu einem gleichbleibenden Zerstäuben des Materials.
Besonders bevorzugt ist, wenn der kleinste Strömungsquerschnitt zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens und der Innenseite der Ventilsitzhülse über den gesamten Betätigungsweg des Luftkolbens kleiner als der kleinste Strömungsquerschnitt zwischen Druckluftanschluss und Druckkammer ist. Hierdurch können Luftstromänderungen verhindert werden, die im Bereich vor dem Luftventil entstehen und sich negativ auf die Durchströmung des Luftventils auswirken.
Vorteilhaft ist auch, wenn der zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens und der Innenseite der Ventilsitzhülse gebildete kleinste Strömungsquerschnitt zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über zumindest die Hälfte, weiter vorzugsweise über zumindest 2/3, des Betätigungsweges des Luftkolbens gleichbleibt. Besonders vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Bereich des Betätigungsweges, in dem kein Material abgegeben wird, besonders klein ist. So kann der Betätigungsweg, in dem der kleinste Strömungsquerschnitt gleichbleibt, auch über 80 % vorzugsweise über 90 % des Betätigungswegs betragen. Eine Verringerung des Betätigungswegs wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Bedienbarkeit der Lackierpistole.
Von besonderem Vorteil ist, wenn die Ventilsitzhülse über mehr als die Hälfte, vorzugsweise über mehr als 2/3, des Durchmessers des Einströmraumsegments in das Einströmraumsegment hineinragt. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Ventilsitzhülse soweit in die Druckkammer hineinragt, dass die Ventilsitzhülse sich über die gesamte Querschnittsfläche des Einströmraumsegments erstreckt. In den beschriebenen Ausgestaltungen strömt ein besonders großer Teil des Luftstroms zuerst die Außenseite der Ventilsitzhülse an, bevor der Luftstrom über das druckkammerseitige Ende der Ventilsitzhülse ins Innere der Ventilsitzhülse einströmt. Vorteilhafterweise endet die Ventilsitzhülse im Inneren der Druckkammer. Durch eine solche Gestaltung verteilt sich die in die Druckkammer einströmende Luft besser über das druckkammerseitige Ende der Ventilsitzhülse und das Luftventil, wodurch die Luftstromänderungen über den Betätigungsweg hinweg weiter verringert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der in die Druckkammer einströmende Luftstrom zunächst an der Außenseite der Ventilsitzhülse über deren Umfang verteilt, bevor er in das Innere der Ventilsitzhülse eintritt. Vorzugsweise verteilt sich zumindest die Hälfte des Luftstroms entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse bevor er ins Innere der Ventilsitzhülse einströmt. Besonders bevorzugt verteilt sich der Luftstrom vor dem Einströmen ins Innere der Ventilsitzhülse um zumindest 70 % entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse. Durch diese Verteilung des Luftstroms entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse wird verhindert, dass das Luftventil konzentriert einseitig angeströmt wird. Dadurch können die Änderungen des Luftstroms über den Betätigungsweg hinweg reduziert werden.
Es ist von Vorteil, wenn zwischen dem Außenumfang der Ventilsitzhülse und dem Lackierpistolengehäuse ein Verteilraum vorgesehen ist, der sich im Bereich des Drucklufteinlasskanals zumindest bereichsweise entlang des Außenumfangs der Ventilsitzhülse erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich der Verteilraum entlang des gesamten Außenumfangs der Ventilsitzhülse. Durch diesen Verteilraum wird der Luftstrom vor dem Eintritt in das Innere der Ventilsitzhülse leichter über den Umfang der Ventilsitzhülse verteilt, wodurch eine Reduktion der Luftstromänderungen und damit eine Verbesserung des Lackierergebnisses erzielt wird.
Vorteilhafterweise ist der Verteilraum derart gestaltet, dass sich der Luftstrom, der über den Drucklufteinlasskanal einströmt, zumindest teilweise, vorzugsweise zu zumindest 50 %, besonders bevorzugt zu zumindest 2/3, im Verteilraum entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse verteilt, bevor er über das druckkammerseitige Ende der Ventilsitzhülse in das Innere der Ventilsitzhülse eintritt. Dies bedeutet, dass der Teil des Luftstroms, der sich über den Umfang der Ventilsitzhülse verteilt, nicht in dem Bereich des Drucklufteinlasskanals von außen über das druckkammerseitige Ende der Ventilsitzhülse ins Innere der Ventilsitzhülse strömt, sondern an einer anderen Stelle entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse. Durch diese Verteilung des Luftstroms im Verteilraum werden Luftstromänderungen reduziert, die durch das Anströmen des Luftkolbens entstehen.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn eine Materialnadel zur Steuerung eines Materialventils vorgesehen ist, deren Achse im Wesentlichen koaxial zur Achse des Luftkolbens ist. Durch eine solche einachsige Ausgestaltung der Lackierpistole kann eine besonders kompakte Bauform erzielt werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Luftkolben durch eine Hülse gebildet ist, die verschiebbar auf der Materialnadel gelagert ist, wobei der Luftkolben als Mitnehmer für die Materialnadel dient. Hierbei erfolgt beim Betätigen des Betätigungselements zunächst eine Verschiebung des Luftkolbens in Richtung Druckkammer, wodurch das Luftventil geöffnet wird. Nachdem das Luftventil geöffnet ist, stößt der Luftkolben an eine Dichthülse, die mit der Materialnadel verbunden ist, wodurch die Materialnadel durch die Bewegung des Luftkolbens nach hinten bewegt wird und das Materialventil öffnet. Durch diese Gestaltung entfallen zusätzliche Bauteile zur Betätigung der Materialnadel.
Im Fall eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels ragt die Materialnadel durch die Luftkammer hindurch und in die Druckkammer hinein, wobei das Materialnadelende innerhalb der Druckkammer mit einer Dichthülse verbunden ist, über die das Innere der Druckkammer zur Umgebung hin abgedichtet ist. Die Materialnadel und die Dichthülse können sowohl einteilig wie auch mehrteilig sein. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichthülse innen hohl ist, wobei die Materialnadel an ihrem Materialnadelende mit der Dichthülse verbunden ist. Die Verbindung kann sowohl fest wie auch lösbar sein. Die Dichthülse und der hintere Teil der Materialnadel können auch einteilig sein. Durch eine solche Dichthülse kann das Innere der Druckkammer besonders funktionssicher zur Umgebung hin abgedichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Materialnadel mittels eines Federelements, insbesondere mittels eines in der hohlen Dichthülse angeordneten Federelements, in Richtung des Materialventils mit Kraft beaufschlagbar ist. Durch die Kraft, die über das Federelement auf die Materialnadel einwirkt, bleibt das Materialventil verschlossen, soweit das Betätigungselement nicht betätigt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innere Mantelfläche der hohlen Dichthülse als Federführung dient, die ein Verwinden der Feder verhindert. Hierdurch kann eine weichere Feder verwendet werden, was die Handhabung der Lackierpistole verbessert. Durch eine solche Gestaltung wird außerdem eine besonders kompakte Bauform ermöglicht.
Handelt es sich um eine zweiachsige Lackierpistole, ist eine Materialnadel zur Steuerung eines Materialventils vorgesehen, deren Achse unterschiedlich zur Achse des Luftkolbens ist. Unterschiedlich bedeutet hierbei, dass beide Achsen linear unabhängig oder echt parallel zueinander sind. In der Praxis sind die Achsen von zweiachsigen Lackierpistolen im Wesentlichen parallel zueinander, wobei die Achse des Luftkolbens luftdüsenseitig leicht nach unten geneigt ist. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar, bei denen dies nicht der Fall ist. Eine solche zweiachsige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sowohl der Materialnadel wie auch dem Luftventil ein Bedienelement an der Rückseite der Lackierpistole zugeordnet werden kann, über das ein Endpunkt des Betätigungsweges der Materialnadel und/oder des Luftkolbens festgelegt werden kann. Durch zwei getrennte Bedienelemente wird die Handhabung der Lackierpistole verbessert.
Besonders vorteilhaft ist, wenn eine verstellbare Drossel vorgesehen ist, mittels derer der Volumenstrom regelbar ist, der bei maximal geöffnetem Luftventil durch das Luftventil strömt. Eine solche Drossel kann beispielsweise als Drosselventil oder Druckregelventil ausgestaltet sein und sowohl bei einer einachsigen Lackierpistole wie auch bei einer zweiachsigen Lackierpistole eingesetzt werden. Eine verstellbare Drossel hat den Vorteil, dass der maximale Volumenstrom des zu zerstäubenden Materials der Arbeitsgeschwindigkeit oder anderen Faktoren angepasst werden kann.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine Drossel stromaufwärts des Luftventils vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Drossel durch eine Drosselhülse gebildet, deren Achse im Wesentlichen koaxial zur Ventilsitzhülse ist. Die Drosselhülse kann einen größeren Durchmesser als die Ventilsitzhülse aufweisen und diese zumindest bereichsweise umgeben. Es kann auch eine Drossel vorgesehen sein, deren Durchmesser ähnlich dem Durchmesser der Ventilsitzhülse ist, wobei die Ventilsitzhülse und die Drosselhülse nebeneinander auf der gemeinsamen Achse liegen und sich nicht überschneiden. Die Drosselhülse kann zur Regelung des Volumenstroms axial verschiebbar und/oder um ihre Rotationsachse drehbar sein. Durch eine solche Ausgestaltung der Drossel kann eine kompakte Bauform und eine besonders gleichmäßige Anströmung des Luftventils realisiert werden.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Lackierpistole eine Rund-Breitstrahl-Verstellung, insbesondere an einer lateralen Seitenfläche oder einer der Materialdüse entgegengesetzten Rückseite, aufweist, mittels derer die Anteile des Luftstroms zwischen zumindest zwei verschiedenartige Luftdüsen zueinander gesteuert werden kann. Über eine solche Rund-Breitstrahl-Verstellung kann beispielsweise eingestellt werden, wie groß der Luftvolumenstrom ist, der an den Hornluftdüsen austritt. Es ist ebenso denkbar, dass dadurch der Volumenstrom gesteuert werden kann, der an der Zerstäubungsdüse oder an den Steuerdüsen austritt. Es ist auch denkbar, dass mittels der Rund-Breitstrahl-Verstellung das Verhältnis des Volumenstroms, der an einer Luftdüse austritt, in Abhängigkeit vom Luftstrom, der an einer anderen Luftdüse austritt, eingestellt werden kann. Durch eine solche Rund-Breitstrahl-Verstellung kann beispielsweise die Breite des Spritzstrahls eingestellt werden, um diese dem Werkstück anzupassen, das beschichtet werden soll.
Von besonderem Vorteil kann es auch sein, wenn eine Materialnadel zur Steuerung eines Materialventils vorgesehen ist, wobei die Materialnadel zumindest aus einer Vordernadel und einer Hinternadel bestehen kann. Vordernadel und Hinternadel können im Betriebszustand formschlüssig miteinander verbunden sein und in einem Wartungszustand, in dem ein Luftdüsenbereich entfernt ist, voneinander trennbar sein. Durch eine solche trennbare Materialnadel kann die Reinigung der Lackierpistole erleichtert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein verschlissener Teil der Materialnadel ausgewechselt werden kann, ohne dass der andere Teil ausgewechselt werden muss.
Hierbei zeichnet sich der Betriebszustand dadurch aus, dass eine radial außenliegende Fläche der Vordernadel und/oder Hinternadel im Betriebszustand and einer innenumfänglichen Gegenfläche eines umgebenden Kanals der Lackierpistolen anliegt, wobei beide Flächen ein Gleitlager bilden. Durch das Anliegen beider Flächen aneinander wird die Auslenkung eines Rastelements, vorzugsweise senkrecht zur Materialnadelachse, verhindert wodurch die Verbindung zwischen Vordernadel und Hinternadel gegen ein Öffnen gesichert ist.
Der Wartungszustand zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Bereich der Verbindung zwischen Vordernadel und Hinternadel nicht innerhalb des umgebenden Kanals der Lackierpistole befindet, was die Auslenkung des Rastelements erlaubt und die Verbindung zwischen Vordernadel und Hinternadel, vorzugsweise in Richtung der Materialnadelachse, lösbar ist.
Vorzugsweise wird die Lackierpistole vom Betriebszustand in den Wartungszustand versetzt, indem das den Kanal bildende Bauteil von der Lackierpistole entfernt wird, oder der Bereich der Verbindung zwischen Vordernadel und Hinternadel in Richtung der Materialnadelachse aus dem umgebenden Kanal der Lackierpistole geschoben wird.
Von besonderem Vorteil kann es auch sein, wenn die Vordernadel im Wartungszustand der Lackierpistole nach vorne aus der Lackierpistole entfernt werden kann, wohingegen die Hinternadel in der Lackierpistole verbleibt. Da der hintere Teil der Materialnadel nicht mehr entfernt werden muss, werden die Arbeitsschritte beim Reinigen der Lackierpistole reduziert.
Ebenfalls als vorteilhaft wird das im folgenden erläuterte Verfahren zum Betreiben einer Lackierpistole angesehen. Insbesondere weist diese Lackierpistole eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale auf. Bei diesem Verfahren wird beim Betätigen eines Betätigungsmechanismus, wie beispielsweise eines Betätigungshebels oder eines anderen Betätigungselements, ein Luftventil geöffnet wodurch Luft abgegeben wird. Hierbei vergrößert sich bei weiterem Betätigen des Betätigungsmechanismus zunächst der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils bis der maximale effektive Strömungsquerschnitt erreicht ist, bevor sich ein Materialventil öffnet. Nach dem Öffnen des Materialventils wird Luft und Material abgegeben. Spätestens sobald sich das Materialventil öffnet, bleibt der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils über den weiteren Betätigungsweg hinweg gleich. Der Teil des Betätigungsweges, in dem sich der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils vergrößert, kann auch schon vor dem Öffnen des Materialventils enden. Maßgeblich ist, dass das Luftventil den maximalen effektiven Strömungsquerschnitt erreicht hat, bevor sich das Materialventil öffnet. Dementsprechend ist der maximale Luftvolumenstrom der aus den Luftdüsen austritt erreicht, bevor sich das Materialventil öffnet. Durch dieses Verfahren werden Luftstromänderungen während der Materialabgabe verhindert, was zu einem gleichmä-ßigeren Materialauftrag führt.
Insbesondere bleibt der effektive Strömungsquerschnitt nach dem Öffnen des Materialventils bis zu einem Endpunkt gleich, an dem kein weiteres Öffnen des Luftventils mehr möglich ist. Vorzugsweise ist ein Anschlag vorgesehen, der den Betätigungsweg beim Öffnen des Materialventils am Endpunkt begrenzt. Vorteilhaft ist, wenn der Anschlag durch ein Bedienelement verschoben werden kann, wodurch die maximale Abgabemenge des zu zerstäubenden Materials erhöht oder verringert wird. Eine solche Gestaltung führt zu einem gleichmäßigeren Materialauftrag über den gesamten Betätigungsweg hinweg.
Um zu gewährleisten, dass der effektive Strömungsquerschnitt nach dem Öffnen des Materialventils über den weiteren Betätigungsweg hinweg gleichbleibt, muss sich der Luftkolben mit seinem druckkammerseitigen maximalen Querschnitt über den gesamten Betätigungsweg innerhalb der Ventilsitzhülse bewegen. Dies muss auch gewährleistet sein, wenn das Bedienelement maximal geöffnet ist. Daher kann der Anschlag über das Bedienelement im Betriebszustand vorzugsweise nur so weit nach hinten verschoben werden, wie sich der Luftkolben noch innerhalb der Ventilhülse bewegt. Vorzugsweise ist hierfür ein Bedienelementanschlag vorgesehen, der ein weiteres Öffnen des maximal geöffneten Bedienelements verhindert. Durch diese Gestaltung werden Bedienfehler verhindert.
Vorteilhaft ist, wenn das Luftventil durch einen Luftkolben und eine Ventilsitzhülse gebildet ist und die Ventilsitzhülse den Luftkolben über den gesamten Betätigungsweg umgibt. Der Raum zwischen Luftkolben und der Ventilsitzhülse bildet den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils, wobei ein Bereich des Außenumfangs der Ventilsitzhülse von zumindest einem Teil der zugeführten Druckluft angeströmt wird, bevor dieser Teil der zugeführten Druckluft in den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils eintritt. Vorzugsweise verteilt sich zumindest die Hälfte des Luftstroms, bevorzugt zumindest 70 %, entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse, vorzugsweise innerhalb des Verteilraums, bevor der Luftstrom in den effektiven Strömungsquerschnitt eintritt und das Luftventil durchströmt. Durch dieses Verfahren wird verhindert, dass das Luftventil verstärkt einseitig angeströmt wird, was zu einer Reduktion von Luftstromänderungen und damit einem verbesserten Materialauftrag führt.
Alle offenbarten Merkmale können erfindungsgemäß frei untereinander kombiniert werden, auch wenn eine solche Kombination der Merkmale aus der Beschreibung nicht eindeutig hervorgeht oder die Merkmale unterschiedlichen Ausführungsbeispielen angehören.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungen erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen zweiachsigen Lackierpistole in einem Betriebszustand,
2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole in einem Betriebszustand,
3 eine ausschnittsweise Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole aus 2,
4 eine ausschnittsweise Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole aus 2 ohne Anbauteile und Materialnadel,
5 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lackierpistole mit verlängerter Ventilsitzhülse,
6 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen zweiachsigen Lackierpistole,
7 eine Schnittansicht eines Luftventils eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lackierpistole mit einer Drossel,
8 eine Schnittansicht eines Luftventils eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lackierpistole mit einer Drossel,
9 eine ausschnittsweise Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole aus 2,
10 eine ausschnittsweise Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole aus 2 mit entfernten Anbauteilen,
11 eine ausschnittsweise Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole aus 2 in einem Wartungszustand,
12 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einachsigen Lackierpistole mit alternativ gestalteter Materialnadel in einem Wartungszustand.
13 eine Schnittansicht einer Materialnadelverbindung für eine erfindungsgemäße Lackierpistole in einem Wartungszustand,
14 eine Schnittansicht einer alternativ gestalteten Materialnadelverbindung für eine erfindungsgemäße Lackierpistole in einem Betriebszustand.

Die 1 und 6 zeigen jeweils eine zweiachsige Lackierpistole 1. Die 2 bis 5 und 7 bis 12 jeweils eine einachsige Lackierpistole 1. Beide Ausgestaltungen weisen ein Luftventil 7 auf, dass wie nachfolgend erläutert gestaltet ist. Über das Luftventil 7 wird der Luftstrom zwischen einem Druckluftanschluss 2 und einer oder mehreren Luftdüsen 5 gesteuert. Hierbei wird beim Betätigen eines Betätigungsmechanismus, wie beispielsweise des Betätigungselements 10, das Luftventil 7 geöffnet, wodurch Luft abgegeben wird. Durch das Betätigen vergrößert sich zunächst der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils 7, wonach sich ein Materialventil 20 öffnet und Luft und Material abgegeben wird. Nach dem Öffnen des Materialventils 20 bleibt der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils 7 über den weiteren Betätigungsweg 11 gleich. Das Luftventil 7 wird durch einen in 3 und 6 gezeigten Luftkolben 8 und eine Ventilsitzhülse 9 gebildet, wobei die Ventilsitzhülse 9 den Luftkolben 8 über den gesamten Betätigungsweg 11 umgibt. Der Raum zwischen Luftkolben 8 und der Ventilsitzhülse 9 bildet den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils 7, wobei ein Bereich des Außenumfangs der Ventilsitzhülse 9 von zumindest einem Teil der zugeführten Druckluft angeströmt wird, bevor dieser Teil der zugeführten Druckluft in den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils 7 eintritt.
1 zeigt eine zweiachsige Lackierpistole 1. Solche zweiachsigen Lackierpistolen besitzen eine Materialnadel 19 zur Steuerung eines Materialventils 20 die eine Achse aufweist, die unterschiedlich zur Achse des Luftkolbens 8 ist. Genauer ist dies in der Schnittansicht in 6 dargestellt. Das Materialventil 20 der zweiachsigen Lackierpistole 1 aus 1 befindet sich direkt an der in Materialabgaberichtung gesehen vorderseitigen Endfläche der Luftkappe 30 und ist von einer Zerstäubungsdüse 38 in Form eines Ringspaltes umgeben. Gezeigt ist auch eine Rund-Breitstrahl-Verstellung 25 an einer lateralen Seitenfläche 26, mittels derer der Luftstrom gesteuert werden kann, der an einer oder an mehreren der Luftdüsen 5 austritt. Beispielsweise kann durch die Rund-Breitstrahl-Verstellung 25 eingestellt werden, wie viel Luft an den Hornluftdüsen 39 austritt. Tritt an den Hornluftdüsen 39 viel Luft aus, wird der durch die Zerstäubungsdüse 38 geformte Materialstrahl mit im Wesentlichen kreisrundem Querschnitt zu einem Materialstrahl mit länglichem beziehungsweise elliptischem Querschnitt umgeformt. Tritt an den Hornluftdüsen 39 wenig oder keine Luft aus, bleibt der Querschnitt des Materialstrahls im Wesentlichen kreisrund. Es ist auch denkbar, dass über die Rund-Breitstrahl-Verstellung 25 das Verhältnis der austretenden Luft zwischen zwei oder mehr Luftdüsen 5 unabhängig oder in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden kann. 1 zeigt ebenfalls zwei Bedienelemente 41 mit denen der effektive Strömungsquerschnitt einer Drossel 24 zur Steuerung der zugeführten Druckluft, sowie ein Endanschlag für die Materialnadel, eingestellt werden kann.
Bei der in 2 gezeigten einachsigen Lackierpistole 1 befindet sich das Materialventil 20 im inneren der Luftkappe 30. Auf das Materialventil 20 folgt stromabwärts ein Materialkanal, der in einer Vorzerstäuberkammer endet, worauf stromabwärts erst die eigentliche Zerstäubungsdüse 38 folgt, an der das Material zerstäubt wird. Die Lackierpistole 1 weist außerdem eine Materialnadel 19 zur Steuerung eines Materialventils 20 auf, die im Wesentlichen koaxial zur Achse des Luftkolbens 8 ist. Ebenfalls gezeigt ist, dass der Druckluftanschluss 2 über einen Drucklufteinlasskanal 3 mit einer Druckkammer 4 verbunden ist. Außerdem sind mehrere Luftdüsen 5 vorgesehen, die mit einer Luftkammer 6 verbunden sind. Ebenfalls gezeigt ist eine Materialnadel 19 zur Steuerung des Materialventils 20, wobei die Materialnadel aus zwei separaten Teilen 27, 28 besteht, die zum Austausch und/oder zu Reinigungszwecken voneinander getrennt werden können. 2 zeigt ebenfalls eine Drossel 24 die in diesem Fall stromabwärts des Luftventils 7 angeordnet ist. Die Drossel 24 wird durch einen Kolben gebildet, der über ein Verstellelement axial verschoben werden kann, wodurch der effektive Strömungsquerschnitt an der Drosselstelle vergrößert oder verkleinert wird.
Die 3 und 4 zeigen den Aufbau des Luftventils 7 im Detail. Das Luftventil 7 weist einen Luftkolben 8 und eine Ventilsitzhülse 9 auf. Der Luftkolben 8 ist durch eine Hülse gebildet, die verschiebbar auf der Materialnadel 19 gelagert ist, wobei der Luftkolben 8 als Mitnehmer für die Materialnadel 19 dient. Der Luftkolben 8 wird über das Betätigungselement 10 entlang des Betätigungsweges 11 des Luftkolbens 8 verschoben, wodurch das Luftventil 7 geöffnet und geschlossen wird. Die Ventilsitzhülse 9 ist im Wesentlichen koaxial zum Luftkolben 8 angeordnet und umgibt den druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens 8 über zumindest einen Abschnitt des Betätigungsweges 11. Die Materialnadel 19 ragt durch die Luftkammer 6 hindurch und in die Druckkammer 4 hinein, wobei das hintere, das heißt das den Luftdüsen 5 abgewandte, Materialnadelende 21 innerhalb der Druckkammer 4 mit einer Dichthülse 22 verbunden ist, über die das Innere der Druckkammer 4 zur Umgebung hin abgedichtet ist. Die Materialnadel 19 oder zumindest ein Teil der Materialnadel 19 kann aber auch einstückig mit der Dichthülse 22 gefertigt sein. Beispielsweise kann es sich um ein Kunststoffspritzteil handeln, wobei aber auch eine Herstellung über ein zerspanendes Verfahren oder ein additives Verfahren, wie beispielsweise 3D-Druck, in Frage kommt. Ebenso wie bei zweiachsigen Lackierpistolen ist die Materialnadel 19 mittels eines Federelements 23 in Richtung eines Materialventils 20 mit Kraft beaufschlagbar. Vorteilhaft ist hierbei, wenn das Federelement 23 innerhalb der hohlen Dichthülse 22 angeordnet ist.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ragt die Ventilsitzhülse 9 in ein Einströmraumsegment 12 hinein, das durch eine Projektion des Drucklufteinlasskanals 3 entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals 3, 13 in Richtung der Druckkammer 4 definiert ist. Gezeigt ist auch ein druckkammerseitiges Ende 14 der Ventilsitzhülse 9, wobei das druckkammerseitige Ende 14 von der gegenüberliegenden Druckkammerstirnseite 15 beabstandet ist. Die Ventilsitzhülse 9 ist derart ausgebildet, dass der Luftstrom über das druckkammerseitige Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 in das Innere der Ventilsitzhülse 9, in Richtung des effektiven Strömungsquerschnitts und daran vorbei strömt. Vorzugsweise trifft der Luftstrom zumindest teilweise zuerst auf einen Teil der Außenseite der Ventilsitzhülse 9 bevor der Luftstrom über das druckkammerseitige Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 ins Innere der Ventilsitzhülse 9 strömt.
Eine verlängerte Ventilsitzhülse 9 wie diese in den 4 oder 5 gezeigt ist, hat den Vorteil, dass sich der Luftstrom über einen Teil des Außenumfangs der Ventilsitzhülse verteilt, bevor er ins Innere der Ventilsitzhülse einströmt. Um dies zu erleichtern, ist zwischen dem Außenumfang 16 der Ventilsitzhülse 9 und dem Lackierpistolengehäuse 17 ein Verteilraum 18 vorgesehen, der sich im Bereich des Drucklufteinlasskanals 3 zumindest bereichsweise entlang des Außenumfangs 16 der Ventilsitzhülse 9 erstreckt. In den gezeigten Beispielen erstreckt sich der Verteilraum 18 entlang des gesamten Außenumfangs 16 der Ventilsitzhülse 9. Hierbei ist der Verteilraum 18 derart gestaltet, dass sich der Luftstrom, der über den Drucklufteinlasskanal 3 einströmt, entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse 9, vorzugsweise innerhalb des Verteilraums 18, verteilt, bevor er über das druckkammerseitige Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 in das Innere der Ventilsitzhülse 9 eintritt. Im in 5 gezeigten Beispiel verteilt sich der Luftstrom zumindest zu 2/3 im Verteilraum 18 entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse 9, bevor er über das druckkammerseitige Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 in das Innere der Ventilsitzhülse 9 eintritt.
Besonders vorteilhaft kann eine in 5 gezeigte verlängerte Ventilsitzhülse 9 sein, deren druckkammerseitiges Ende 14 bis über die Seite des Drucklufteinlasskanals 3, die der Luftdüse abgewandt ist, in die Druckkammer 4 in Richtung der Druckkammerstirnseite 15 hineinragt. Eine ähnliche Wirkung kann auch schon erzielt werden, wenn die Ventilsitzhülse 9 über mehr als die Hälfte oder auch mehr als 2/3, des Durchmessers des Einströmraumsegments 12 in das Einströmraumsegment 12 hineinragt.
Wie in 5 auch gezeigt, umgibt die Ventilsitzhülse 9 den druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens 8 über den gesamten Betätigungsweg 11. Hierbei ist der effektive Strömungsquerschnitt zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens 8 und der Innenseite der Ventilsitzhülse 9 über den gesamten Betätigungsweg 11 des Luftkolbens 8 hinweg kleiner als der kleinste Strömungsquerschnitt zwischen Druckkammer 4 und Druckluftanschluss 2. Der zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens 8 und der Innenseite der Ventilsitzhülse 9 gebildete effektive Strömungsquerschnitt bleibt über den Betätigungsweg 11 zumindest abschnittsweise gleich. Im gezeigten Beispiel bleibt der effektive Strömungsquerschnitt zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens 8 und der Innenseite der Ventilsitzhülse 9 über mehr als die Hälfte, vorzugsweise mehr als 2/3 oder 4/5, des Betätigungsweges 11 des Luftkolbens 8 gleich.
6 zeigt eine zweiachsige Lackierpistole, wobei die Materialnadel 19 zur Steuerung eines Materialventils 20 eine Achse aufweist, die unterschiedlich zur Achse des Luftkolbens 8 ist.
Sowohl die in den 1 und 6 gezeigten zweiachsigen Lackierpistolen, wie auch die in den 2 bis 5 gezeigten einachsigen Lackierpistolen, können mit einer verstellbaren Drossel 24 entsprechend den 7 bis 8 versehen sein, mittels derer der Volumenstrom regelbar ist, der bei maximal geöffnetem Luftventil 7 durch das Luftventil 7 strömt. Eine solche Drossel 24 kann zusätzlich oder alternativ zu einer in 1 gezeigten Drossel 24 vorgesehen sein.
In 7 ist die Drossel 24 stromaufwärts des Luftventils 7 vorgesehen und durch eine Drosselhülse 40 gebildet, welche die Ventilsitzhülse 9 umgibt. Diese Drosselhülse 40 kann über ein Bedienelement 41 um die Achse der Drosselhülse 40 verdreht werden, wodurch sich die Drosselöffnung 42 relativ zu der Achse des Drucklufteinlasskanals 13, vorzugsweise in Umfangsrichtung, verschiebt. Somit kann der effektive Strömungsquerschnitt über eine Betätigung des Bedienelements 41 vergrößert und verkleinert werden, wodurch der maximale Luftvolumenstrom eingestellt werden kann, der durch das vollständig geöffnete Luftventil 7 strömt und im Anschluss über die Luftdüsen 5 abgegeben wird. Es ist vorteilhaft, wenn auch bei maximal geschlossener Drossel 24 Luft über zumindest eine der Luftdüsen 5 abgegeben wird, sobald der Punkt erreicht ist, an dem sich das Materialventil 20 öffnet. Dadurch wird gewährleistet, dass die Lackierpistole 1, auch bei maximal geschlossener Drossel 24, funktionstüchtig ist. Das kann entweder dadurch erreicht werden, dass zwischen Drosselhülse 40 und dem umgebenden Lackierpistolengehäuse 17 ein Abstand vorgesehen ist. Eine andere Möglichkeit ist, die Drehung der Drosselhülse 40 so zu begrenzen, dass auch bei maximal geschlossener Drossel 24 ein Teil des Einströmraumsegments 12 nicht von der Drossel 24 verschlossen wird.
8 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer entsprechenden Drossel 24. Hier ist die Drossel 24 durch eine Drosselhülse 40 gebildet, deren Achse im Wesentlichen koaxial zur Ventilsitzhülse 9 ist. Die Drosselhülse 40 kann zur Regelung des Volumenstroms über ein Bedienelement 41 axial verschoben werden. Vorzugsweise weist die Drosselhülse 40 hierbei einen ähnlichen Durchmesser wie das Druckkammerseitige Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 auf. Durch diesen Aufbau entsteht zwischen dem druckkammerseitigen Ende 14 der Ventilsitzhülse 9 und dem druckkammerseitigen Ende der Drosselhülse 40 eine Drosselöffnung 42. Durch das Vergrößern oder Verkleinern der Drosselöffnung 42 kann der maximale Luftvolumenstrom geregelt werden, der über die Luftdüsen 5 bei vollständig geöffnetem Luftventil 7 abgegeben wird. Wie bereits bei der Ausgestaltung aus 7, ist es vorteilhaft, wenn bei maximal geschlossener Drossel 24, an dem Punkt, an dem sich das Materialventil 20 öffnet, Luft über zumindest eine der Luftdüsen 5 abgegeben wird. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Axialbewegung der Drosselhülse 40 in derart begrenzt wird, dass auch bei maximal geschlossener Drossel 24 eine ausreichend große Drosselöffnung 42 vorhanden ist. Alternativ kann die Drosselhülse 40 hierzu auch Öffnungen, beispielsweise in der Form von Bohrungen, aufweisen.
Die in 7 und 8 gezeigten Drosseln können sich anders als gezeigt auch stromabwärts des Luftventils 7 befinden.
Die 9 bis 11 verdeutlichen den Entnahmevorgang der Materialnadel 19. Die Materialnadel 19 dient zur Steuerung eines Materialventils 20 und besteht zumindest aus einer Vordernadel 27 und einer Hinternadel 28.
9 zeigt den Betriebszustand der Lackierpistole 1 in dem die Vordernadel 27 und die Hinternadel 28 formschlüssig miteinander verbunden sind. Eine solche formschlüssige Verbindung kann entweder mittels einer in 13 gezeigten Rastkralle 33 oder einem in 14 gezeigten Aufsteckmechanismus 44 erfolgen. In den 10 bis 12 befindet sich die Lackierpistole in einem Wartungszustand, in dem Anbauteile der Lackierpistole entfernt sind. In diesem Wartungszustand kann die Vordernadel 27 von der Hinternadel 28 getrennt werden. Hierzu wird die Vordernadel 27 nach vorne aus der Lackierpistole 1 gezogen. Die Hinternadel 28 verbleibt in der Lackierpistole 1.
Bei der in den 9 bis 11 und der 13 gezeigten Rastkralle 33 erfolgt die Entnahme der Vordernadel 27 wie in 10 und 11 gezeigt ist.
10 zeigt, dass hierzu zunächst die Luftkappe 30, die Materialdüse 31, das Verschlusselement 32 und das Federelement 23 entfernt werden müssen. Im Anschluss wird die Hinternadel 28 in axialer Richtung entgegen der Luftdüse 5 nach hinten gezogen. Gleichzeitig bewegt sich der Bereich der Rastkralle 33 aus dem Bereich der Rastkrallenführung 34, wodurch die Rastkralle 33 freigegeben wird. Bevor die Rastkralle 33 den Bereich der Rastkrallenführung 34 verlassen hat, verhindert die umgebende Rastkrallenführung 34, dass sich die Rastkralle 33 öffnet. Genauer ist dies in 13 gezeigt. Wird die Hinternadel 28 anschließend weiter zurückgezogen, stößt die Vordernadelverdickung 45 der Vordernadel 27 am Vordernadelanschlag 35 an. Wenn die Vordernadel 27 ab diesem Punkt weiter zurückgezogen wird, löst sich die Vordernadel 27 automatisch von der Hinternadel 28. Wie in 11 gezeigt, kann die Vordernadel 27 anschließend in Entnahmerichtung 36 aus dem Lackierpistolengehäuse 17 entfernt werden. Die Hinternadel 28 verbleibt im Lackierpistolengehäuse 17.
13 zeigt, dass die Bohrung der Rastkrallenführung 34 nur einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist als die Rastkrallenarme 46. Dadurch wird verhindert, dass sich die Rastkrallenarme 46 in Radialrichtung zur Achse der Materialnadel 19 bewegen, sofern sich die Rastkrallenarme 46 im Bereich der Rastkrallenführung 34 befinden. Durch diesen Aufbau wird das ungewollte Öffnen der Rastkralle 33 im Betriebszustand verhindert.
Bei dem in 12 und 14 gezeigten Aufsteckmechanismus 44 handelt es sich um eine ähnliche Lösung, wobei die Verbindung zwischen Vordernadel 27 und Hinternadel 28 hier im Materialführenden Bereich der Lackierpistole 1 liegt. In diesem Fall übernimmt der Innendurchmesser der Materialdüse 31 die Funktion der Rastkrallenführung 34. Dementsprechend wird das Öffnen des Aufsteckmechanismus 44 durch die Führungsmittel 47, die an der Materialdüseninnenfläche 48 anstoßen, verhindert.
Wie in 12 gezeigt ist, müssen bei dieser Ausgestaltung nur die Luftkappe 30 und die Materialdüse 31 entfernt werden, um die Vordernadel 27 aus dem Lackierpistolengehäuse 17 entfernen zu können.
Anhand der Figuren sowie der vorstehenden Ausführungen sind lediglich beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Andere Bauformen, Materialien oder Verbindungsarten, sind denkbar und ergeben sich für den Fachmann bei der Lektüre der Ausführungen und dem Stand der Technik. Alle Einzelmerkmale der Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht explizit erwähnt ist. Dies trifft auch auf die Ausführungsbeispiele an sich zu. Der Fachmann erkennt eindeutig, wenn eine Kombination nicht möglich oder nicht sinnvoll ist. Alle Ausgestaltungen können auf verschiedene Arten von Lackierpistolen angewendet werden, auch wenn dies nicht explizit beschrieben ist. Insbesondere Lösungen einer zweiteiligen Materialnadel 19 können sowohl bei einer einachsigen Lackierpistole 1 wie auch bei einer zweiachsigen Lackierpistole 1 eingesetzt werden. Dies trifft auch auf die unterschiedlichen Gestaltungen einer Drossel 24 zu. Sowohl die beschriebenen Drosseln 24 wie auch die beschriebenen zweiteiligen Materialnadeln 19, können mit allen beschriebenen Ausgestaltungen eines Luftventils 7 kombiniert sein. Sowohl die beschriebenen Ausgestaltungen der Drossel 24 wie auch die beschriebenen Ausgestaltungen der zweiteiligen Materialnadel 19, werden auch ohne das beschriebene Luftventil 7 als eigenständige Erfindungen angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2880940 A [0004]

Claims

Lackierpistole (1) aufweisend einen Druckluftanschluss (2) der über einen Drucklufteinlasskanal (3) mit einer Druckkammer (4) verbunden ist, eine Luftdüse (5), die mit einer Luftkammer (6) verbunden ist, ein Luftventil (7) mit einem Luftkolben (8) und einer Ventilsitzhülse (9) zur Steuerung des Luftstroms zwischen der Druckkammer (4) und der Luftkammer (6) und ein Betätigungselement (10) zur Betätigung des Luftkolbens (8), wobei die im Wesentlichen koaxial zum Luftkolben (8) angeordnete Ventilsitzhülse (9) den Luftkolben (8) über zumindest einen Abschnitt eines Betätigungsweges (11) des druckkammerseitigen Luftkolbens (8) umgibt, und wobei die Ventilsitzhülse (9) in ein Einströmraumsegment (12) ragt, das durch eine Projektion des Drucklufteinlasskanals (3) entlang der Achse des Drucklufteinlasskanals (3, 13) in Richtung der Druckkammer (4) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckkammerseitiges Ende (14) der Ventilsitzhülse (9) von einer gegenüberliegenden Druckkammerstirnseite (15) beabstandet ist.
Lackierpistole (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzhülse (9) derart ausgebildet ist, dass der Luftstrom über das druckkammerseitige Ende (14) in das Innere der Ventilsitzhülse (9) zum Ventilsitz und daran vorbei strömt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzhülse (9) den druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens (8) über den gesamten Betätigungsweg (11) umgibt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Strömungsquerschnitt zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens (8) und der Innenseite der Ventilsitzhülse (9) über den gesamten Betätigungsweg (11) des Luftkolbens (8) kleiner ist als der kleinste Strömungsquerschnitt zwischen Druckluftanschluss (2) und Druckkammer (4).
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem druckkammerseitigen Teil des Luftkolbens (8) und der Innenseite der Ventilsitzhülse (9) gebildete kleinste Strömungsquerschnitt zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über zumindest die Hälfte, weiter vorzugsweise über zumindest 2/3, des Betätigungsweges (11) des Luftkolbens (8) gleichbleibt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitzhülse (9) über mehr als die Hälfte, vorzugsweise über mehr als 2/3, des Durchmessers eines Einströmraumsegments (12) in das Einströmraumsegment (12) hineinragt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Außenumfang (16) der Ventilsitzhülse (9) und des Innenumfangs der Druckkammer (4) ein Verteilraum (18) vorgesehen ist, der sich im Bereich des Drucklufteinlasskanals (3) zumindest bereichsweise entlang des Außenumfangs (16) der Ventilsitzhülse (9), vorzugsweise entlang des gesamten Außenumfangs (16) der Ventilsitzhülse (9), erstreckt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilraum (18) derart gestaltet ist, dass sich der Luftstrom, der über den Drucklufteinlasskanal (3) einströmt, zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu 2/3, im Verteilraum (18) entlang des Umfangs der Ventilsitzhülse (9) verteilt, bevor er über das druckkammerseitige Ende (14) der Ventilsitzhülse (9) in das Innere der Ventilsitzhülse (9) eintritt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialnadel (19) zur Steuerung eines Materialventils (20) vorgesehen ist, deren Achse im Wesentlichen koaxial zur Achse des Luftkolbens (8) ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkolben (8) durch eine Hülse gebildet ist, die verschiebbar auf der Materialnadel (19) gelagert ist, wobei der Luftkolben (8) als Mitnehmer für die Materialnadel (19) dient.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialnadel (19) durch die Luftkammer (6) hindurch in die Druckkammer (4) hineinragt, wobei die Materialnadel (19) mit einer Dichthülse (22) verbunden ist, über die das Innere der Druckkammer (4) zur Umgebung hin abgedichtet ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialnadel (19) an ihrem hinteren Materialnadelende (21) mit einer hohlen Dichthülse (22) verbunden ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (23) vorgesehen ist, mittels dessen die Materialnadel in Richtung eines Materialventils (20) kraftbeaufschlagbar ist, wobei das Federelement (23) insbesondere in der hohlen Dichthülse (22) angeordnet ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialnadel (19) zur Steuerung eines Materialventils (20) vorgesehen ist, wobei die Achse der Materialnadel (19) unterschiedlich zur Achse des Luftkolbens (8) ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine verstellbare Drossel (24) vorgesehen ist, mittels derer der Volumenstrom regelbar ist, der bei maximal geöffnetem Luftventil (7) durch das Luftventil (7) strömt.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (24) stromaufwärts des Luftventils (7) angeordnet ist und vorzugsweise durch eine Drosselhülse (40) gebildet ist, welche die Ventilsitzhülse (9) zumindest bereichsweise umgibt und/oder die durch eine Drosselhülse (40) gebildet ist, deren Achse im Wesentlichen koaxial zur Ventilsitzhülse (9) ist, und wobei die Drosselhülse (40) zur Regelung des Volumenstroms axial verschiebbar und/oder um eine Rotationsachse drehbar ist.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierpistole (1) eine Rund-Breitstrahl-Verstellung (25), insbesondere an einer lateralen Seitenfläche (26), aufweist, mittels derer die Verteilung des Luftvolumenstroms auf zumindest zwei verschiedenartige Luftdüsen gesteuert werden kann.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialnadel (19) zur Steuerung eines Materialventils (20) vorgesehen ist, wobei die Materialnadel (19) zumindest aus einer Vordernadel (27) und einer Hinternadel (28) besteht, welche im Betriebszustand formschlüssig miteinander verbunden sind und in einem Wartungszustand, in dem ein Luftdüsenbereich entfernt ist, voneinander trennbar sind.
Lackierpistole (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wartungszustand der Lackierpistole eine Vordernadel (27) nach vorne aus der Lackierpistole (1) entfernt werden kann, wohingegen eine Hinternadel (28) in der Lackierpistole (1) verbleiben kann.
Verfahren zum Betreiben einer Lackierpistole, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem sich beim Betätigen eines Betätigungsmechanismus, wie beispielsweise eines Betätigungselements (10), ein Luftventil (7) öffnet und Luft abgegeben wird, wobei sich zunächst der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils (7) vergrößert, wonach sich ein Materialventil öffnet und Luft und Material abgegeben wird, wobei der effektive Strömungsquerschnitt des Luftventils (7) nach dem Öffnen des Materialventils über den weiteren Betätigungsweg (11) gleichbleibt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftventil (7) durch einen Luftkolben (8) und eine Ventilsitzhülse (9) gebildet ist, wobei die Ventilsitzhülse (9) den Luftkolben (8) über den gesamten Betätigungsweg (11) umgibt und der Raum zwischen Luftkolben (8) und der Ventilsitzhülse (9) den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils (7) bildet, wobei ein Bereich des Außenumfangs der Ventilsitzhülse (9) von zumindest einem Teil der zugeführten Druckluft angeströmt wird, bevor dieser Teil der zugeführten Druckluft in den effektiven Strömungsquerschnitt des Luftventils (7) eintritt.