DE1577917A1

DE1577917A1 - Spritzgeraet zum Zerstaeuben und Niederschlagen von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1577917A1
Application number: DE19631577917
Authority: DE
Inventors: Fraser Reginald Percy
Original assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT; Machines Electrostatiques SA
Current assignee: SAMES MACH ELECTROSTAT; Machines Electrostatiques SA
Priority date: 1962-06-04
Filing date: 1963-05-31
Publication date: 1971-07-15
Also published as: BE633198A; US3233831A; FI42180B; GB1023721A; CH393149A; ES288705A1; DE1577917B2

Description

DIET^DR.CH UWWSICT I "^* ·"-CX»J. I 31- Mal «3

PATENTANWALT MlBC.M-P.Sine. taHI-BUMW-Sfc* 2« 1577917

Telefon 1 81 39

Scciete Anonyme de Machines Electrostat-iques f SoAoM-JS. S Grenoble (Isere), Rue Jean-Mace 21 (Frankreich)

"Spritzgerät aum Zerstäuben und Niederschlagen von Flüssigkeiten"

Britische Priorität τόπι 4* Juni 1962 aus der britischen Patentanmeldung Nr, 21 493/62

Die Erfindung betrifft ein Spritzgerät zum Zerstäuben und Niederschlagen von Flüssigkeiten, insbesondere von Farben und Lacken, durch Gasdruck- und elektrostatische Feldwirkung eines Zerstäuberkopfes« Bei allen arteigenen Vorteilen derartiger Zerstäubervorrichtungen besitzen diese jedoch noch den Mangel, daß die Zerstäubung der Flüssigkeit in Abhängigkeit deren Viskositätsgrades mehr oder minder häufig ungenügend ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Zerstäubung der betreffenden Flüssigkeit bei solchen Spritzgeräten erheblich zu verbessern. Dies gelingt bei dem hier vorgeschlagenen Spritzgerät im wesentlichen dadurch, daß erfindungsgemäß in oeinem Zeretäuberkopf Mittel vorgesehen sind, welche die zu versprühende Flüssigkeit während oder

Cas 46· 2 -

109829/0228

nach ihrer elektrostatischen Aufladung unter Druck in einen Gaswirbel strömen lassen* der die Zerstäubung der Flüssigkeit wesentlich verfeinert. Die Zerstäubung der Flüssigkeit wird demnach mechanisch, nämlich durch eine Luftdruckwirkung vorgenommen und hierbei nach dem ßrfindungsVorschlag durch die Wirbelbewegung der Luft noch verbessert und außerdem in an sich bekannter «Veise durch die elektrostatische Feldwirkung weiterhin verfeinert, &\e darüber hinaus die Lenkung der einzelnen aufgeladenen Flüssigkeitsteilchen zu dem mit ihnen zu überziehenden Gegenstand hin veranlaßt_o

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Zerstäuberkopf eine erste, die zu versprühende Flüssigkeit abgebende DUsenöffnung und eine sie koaxial umgebende zweite, ringförmige Düsenöffnung auf, welche das betreffende Gas in Form eines die aus der ersten Düsenöffnung austretende Flüssigkeit zerstäubenden Wirbels ausströmen läßt, der die durch ihn zerstäubten Flüssigkeitsteilchen zu dem mit ihnen zu überziehenden Gegenstand trägt, wobei das Hinführen der Flüssigkeitsteilchen zu dem betreffenden Gegenstand noch durch das elektrostatische Feld begünstigt wird, da die durch den Zerstäuberkopf aufgeladenen Flüssigkeitsteilchen von den auf Gegenpotential, vorzugsweise Masse liegenden Gügenständen angezogen werden. Beide Düsenöffnungen können hierbei in einem gemeinsamen Düsenkopf vorgesehen sein. Im einzelnen ist der Düsenkopf vorzugsweise hierbei so ausgestaltet, daß der Flüsoigkeitsstrom in Gestalt eines dünnen, in Form eines Kegelmantels divergierenden Films abgegeben

109829/0228 ' ³ ~

wird, der sich koaxial zur Achse des Gaswirbels erstreckt,

Weitere Merkr iCe der Erfindung und durch ßie erzielte Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein Spritzgerät der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulichte

Fig„ 1 ist eine teilweise im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht eines in Form einer Handspritzpistole gehaltenen Spritzgeräts gemäß der Erfindung. Hg« 2 zeigt im größeren Maßstab einen Axialschnitt des SSerstäuberkopfs der Spritzpistole gemäß Pig» 1. Fig.. 3 bringt einen Querschnitt längs den Linien A-A^v der Figo 2₉ und Fig» 4 stellt einen Querschnitt nach den Linien B-B' der Figo 2 dar«

Figo 5 läßt in einem Axialschnitt eine weitere Ausführungsforra dea Spritzgeräts gemäß der Erfindung erkennen. Figo 6, 7 und 8 bringen Einzelheiten der Düsenausbildung»

Die liandspritzpistole der Fig. 1 besitzt einen Pistolenlauf 101 und einen Handgriff 102. Auf dem vorderen freien Ende des Pistolenlaufs 101 ist abnehmbar und somit austauschbar ein Zeratäuberkopf T angeordnet, dem Luftdruck durch die in dem Pistolenlauf 101 vorhandene Druckluftleitung und eine Gleichhoohspannung durch das sich ebenfalls durch den Pietolenlauf 101 erstreckende Hofthspannungskabel ICM zugeführt wird. Die Druckluftleitung 103 und dae Hochspannung^- kabel 104 treten beide über den Handgriff 102 in die Pistole ein. An dei,: Handgriff 102 ist ein fingerbetätigter Abzug BAD OR]QL7^{orgeöehern dör über eine aich axlal} durch den Pietolen-

109829/0226 - 4 -

lauf 101 erstreckende Stange 106 die Abgabe der betreffenden Farbe oder sonstigen vom Zerstäuberkopf T zu versprühenden Flüssigkeiten steuert, wie im einzelnen noch beschrieben wirdo Die zu versprühende Flüssigkeit wird unter Druck von einem Behälter 107 über eine Zuleitung 108 dem Zerstäuberkopf T zugeführt ο

Der *ierstäuberkopf T ist im einzelnen aus den Fig. 2 bis 4 zu erkennen. Nie sich diesen Figuren entnehmen läßt, besitzt der Zerstäuberkopf T ein Gehäuse 1, in dessen offene Vorderseite ein Düsenkopfstück 2 mit einer koaxialen Bohrung 3 eingeschraubt ist, derjn vorderer JSndbereich zu einer zylindrischen Kammer 4 erweitert ist, deren Stirnwandung mit ihrer Innenfläche kegelig in eine scharfe Kante übergeht, welche die Düsenöffnung 5 umschließt und einen kleineren Durchmesser als die Bohrung*3 besitzt. Die zylindrische Kammer 4 ist mit mehreren in sie etwa tangential einmündenden und das Druckgas einleitenden Kanälen/ausgestattet, welche an ihrem anderen Ende in eine auf der Außenfläche des Düsenkopfstücks 2 ausgesparte Ringnut 7 übergehen, die ihrerseits mit dem Inneren des Gehäuses 1 über in dem Körper dea Düsenkopfstücke 2 vorgesehene Axialnuten 8 verbunden iet_o

Ein Düsenregler 9 ist mit seinem konischen Ende 10 in die Bohrung 3 des DUsenkopfatücks 2 eingesetzt und besitzt eine zentrale Bohrung 17, welche die zu zerstäubende Flüssigkeit dfir Düsenöffnung 5 zuführt und in welcher· ein Stiel 18 mit konischem Kopf 19 gelagert let, dor in eine kegelige

BAD ORIGINAL

109829/0220

Aussparung 20 an der Mündung der Bohrung 17 einpaßt, Der Stift 18 besitzt einen vorderen Schaftteil 21 von geringerem Durchmesser gegenüber dem Kopf 19; in Abstand von letzterem sind auf diesem Schaftteil Längsrippen 22 angeordnet, um den Kopf 19 bezüglich der Bohrung 17 zu zentrieren. Die Mittelbohrung 17 ist in dem BeMch23 erweitert, der über Anschlußstücke 24-. 25 mit der Flüssigkeitszuleitung 108 verbunden ist, über welche die zu versprühende Flüssigkeit von dem Behälter 107 aus unte; Druck der Bohrung 17 zugeführt werden kann. Die durch eine Schraube 28 festgehaltene Unterlegscheibe 27 gibt dem rückwärtigen Ende der Mittelbohrung 17 einen dichten Abschluß. Der Ventilstift 18 kann mittels des Abzugs 105' über die Stange 106 in Axialrichtung verschoben und damit der Flüssigkeitsauslauf am konischen Kopf 19 geregelt werden. Das rückwärtige Ende des Ventilstifta besitzt ein Gewinde 26, über das er mit der Stange 106 verbunden ist. Der Zerstäuberkopf T ist an dem Pistolenlauf 101 durch Schrauben 29 befestigt, welche durch einen am Düsenregler 9 vorgesehenen Flansch 30 hindurchtreten 0 Die Gleichhochspannung wird über das Hochspannungskabel 104 einem Widerstand 31 zugeführt, der über eine Feder 32 an einen Block 33 aus einem Werkstoff hohen elektrischen Widerstands angeschlossen ist, der seinerseits mit der in der Leitung strömenden Flüssigkeit in unmittelbarer Berührung steht.

Sämtliche Teile können aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Stattdessen kann jedoch der Ventilstift 18 auch aus einem leitenden Material oder einem Werkstoff ho-

109829/0228

hen elektrischen Widerstands gefertigt und an die betreffende Hochspannungequelje angeschlossen sein, um so als Elektrode zum Auftragen der zu zerstäubenden Flüssigkeit zu dienen.

Im Betrieb der Farbspritzpistole wird Druckluft durch die Leitung 103 dem Zerstäuberkopfgehäuse 1 zugeführt und tritt über die Kanäle 6 in die Kammer 4 ein, in der sie eine rasch drehende Luftmasse und somit einen Wirbel an dem Ringspalt zwischen der Endfläche 10 des Düsenreglers 9 und der Düsenöffnung 5 erzeugt. Die Farbe oder sonstige Flüssigkeit wird unter Druck durch den Ringspalt zwischen dem konischen Kopf 19 und der konischen Aussparung 20 in Form eines dünnen, kegelmantelförmig divergierenden Flüssigkeitsfilms abgegeben, der koaxial zur Achse des Luftwirbels sich erstreckt und in die Luftmassen des Wirbels einzieht, ·- der die Flüssigkeit zerstäubt. -Die Flüssigkeit ist bereits elektrostatisch aufgeladen, wenn sie in den Luftwirbel gelangt.

Figo 5 zeigt in einem Querschnitt eine weitere Ausführungsform des Zerstäuberkopfe, bei der es möglich ist, den Ringapalt einzuregeln, durch den der Druckluftwirbel hin-, durchtritt· In der Mittelbohrung 3 ist axial verschiebbar ein DÜ8euregier 39 angeordnet, der eine kegelige Endfläche 10 besitzte die in die DUsenöffnung TG^ hineinragt» Die Endfläche 10 verläuft hierbei spitzwinkeliger als die Innenwand der hammer 4, so daü der Ringspalt zwischen der kegeligen Endfläche 10 und der Düaenöffnung 5 durch Axlalvoretellung des Düsenreglere 39 verändert werden kann. Dies laßt sich

109829/0226

durch Drehung des Drehorgans 11 vornehmen, das auf den EmVteil 12 dea Düsenreglers 39 aufgeschraubt ist» der aus dem rückwärtigen Ende des Zerstäuberkopfgehäuses herauaragt» Der Mittelteil 13 des Düsenreglers 39 ist in einer Bohrung in der Rückwand dee Zerstäuberkopfgehäuses verschiebbar gelagert und von einer dicken Unterlegscheibe 14 aus nachgiebigem Werkstoff wie Gummi umgeben, die zwischen der Innenfläche der Rückwand des Gehäuses und einem auf den Mittelteil 13 des Düsenreglers 39 aufgeschraubten Ring 15 eingepreßt ist» Die Unterlegscheibe 14 dient hierbei sowohl der Abdichtung der Rückwand des Gehäuses gegen Druckluftaustritt als auch zur Halterung des Düsenreglers 39 entsprechend der jeweiligen Einstellung des Drehorgans 11« Zwischen dem Drehorgan 11 und der Rückwand des Zerstäuberkopfgehäuses sind Kugellager 16 vorgesehen. Der Ventilstift 18 ist mittels des Knopfs 40 längsversehieblich einregelbar₉ der durch eine Gegenmutter 41 an dem Hinterende des Ventiletifts 18 in der eingeregelten Lage feststellbar ist·> Die Druckluft wird bei 42 eingelassen ρ und der Einlaß der zu versprühenden Flüssigkeit erfolgt bei 43. Dieser Zerstäuberkopf ist sowohl für stationäre Spritzanlagen als auch für Spritzpistolen geeignet

Figo 6₉ 7 und 8 zeigen einige AuafÜhrungsformen des Endes der Mittelbohrung 17 und des Endes des Ventilstifts 18, die anstelle der zuvor beschriebenen konischen Form verwendbar sind.

Im übrigen Bind mannigfaltige Änderungen bei dem hier ßririBn Spritzgerät möfilioh«, Boiepielswelee kann dor

BAD ORIG/NAL

108828/0226 " ^ö"

Düsenregler 39 eine Iiohlelektrode zum Aufladen der Flüssigkeit bilden, die zusätzlich oder anstelle des Ventilstifts 18 tritt. Die Elektrode kann aus einein werkstoff hohen elektrischen Widerstandes bestehen oder aus einem Isolier*· material mit einem hochohmigen Überzug gefertigt sein, der mit der Flüssigkeit in Berührung steht. Wenn die Flüssigkeit selbst genügend leitend ist, können sämtliche vorne aue dem Gerät heraustretenden Teile aus Isoliermaterial bestehen, wobei die Flüssigkeit mit einer Elektrode in Berührung steht, wenn sie zu der Düsenöffnung strömt, so daß die Flüssigkeitateilchen elektrostatisch aufgeladen werden, wenn sie in den Luftwirbel eintreten. Wenn auch das hier vorgeschlagene Spritzgerät mit den dargestellten Ausführungsbeispielen in Form einer Handspritzpistole gezeigt ist, ist die Erfindung ebenso anwendbar auf stationäre Spritzanlagen.

-. 9 -109829/0226

Claims

Patentansprüche ί m77Q17

1.) Spritzgerät zum Zerstäuben und Niederschlagen von Flüssigkeiten, insbesondere von farben und Lacken, durch Gaodruck- und elektrostatische Feldwirkung eines Zerstäuberkopfes ₉ dadurch gekennzeichnet _a daß in dem Zerstäuberkopf (I) Mittel vorgesehen sind, welche die zu versprühende Flüssigkeit während oder nach ihrer elektrostatischen Aufladung unter Druck in einen Gaswirbel strömen lassen·

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberkopf (T) eine erste, die zu versprühende Flüssigkeit abgebende Düsenöffnung (20) und eine sie koaxial umgebende zweite, ringförmige Düsenöffnung (5) aufweist, welche das betreffende Gas in Form eines die aus der ersten Düsenöffnung austretende Flüssigkeit zerstäubenden Wirbels ausströmen läßt.

3· Gerät nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß beide Büeenöffnungen in einem gemeinsamen Düsenkopf vorgesehen βInd.

4· Gerät nach Anspruch 3# dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberkopf (S) einerseits am einen Ende seines Gehäuses (1) ein Düsenkopfstück (2) mit einer axialen Bohrung (3) » deren äußerer Bndbereich zu einer zylindrischen Kairoer (4) erweitert is£, deren einer Wandbereidh

109820/022·

eine den Kamrr.erauslaß begrenzende scharfe Kante aufweist und andererseits einen in der Bohrung (3) de3 Dü3enkopf Stücks (2) axial beweglichen Düsenregler (9) mit einer vorderen konischen Stirnfläche (10) besitzt, die den zwischen sich und dem Kaminerauslaß vorhandenen Ringspalt in seiner Weite regeln läßt«

5. Gerät nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (4) mit mehreren in sie etwa tangential einmündenden und das Druckgas einleitenden Kanälen

(6) ausgestattet 1st.

6ο Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß in den die zylindrische Kammer (4) umgebenden Düsenkopfstück (2) eine das Druckgas den Kanälen (6) zuführende Ringnut

(7) ausgespart ist.

7β Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6_P dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der äußeren Abschlußwandung der zylindrischen Kammer (4) kegelig in eine scharfe Kante endet und der Düsenregler (9) mit seiner konischen Stirnfläche (10) in die durch die scharfe Kante begrenzte Auslaßöffnung (5) ragt, wobei die konische Stirnfläche (tO) spitzwinkliger als die Kegelfläche der Kammer (4) ist.

8c Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7t dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenregler (39) ein Gewindeteil aufweist, auf dem ein an der Rückfläche des Zeratäuberkopffebäusee drehbar gelagertes Organ <11) sitst, dae'bei

109829/0226

Drehung eine axiale Verotellung des Düsenreglere {39} herfceiführt (Fi^, 5).

9, Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis S₉ dadurch gekennzeichnet» daß zwischen einer Rückwand des Zerstäuberkopfgehäuses und einem auf dem Düsenregler (39)* vorzugsweise des Mittelteils (13) vorgesehenen Anschlag (15) eine den Düsenregler umgebende und ihn in einer vorbestimmten Lage haltende sowie die Gehäuaerüokwand gegen Gasaustritt abdichtende Unterlegscheibe (14) aus einem nachgiebigen Werkstoff zusammendrückbar angeordnet ist (Pig. 5).

10- Gerät nae.i einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet» daß der Düsenregler (9; 39) eine die zu versprühende Flüssigkeit der Düsenöffrmng (5) zuführende zentrale Bohrung (17) besitzt„ die ein zur Regelung der sie durchfließenden Flüssigkeitsmenge zwischen einer Schließ- und maximalen Offenstellung steuerbares Ventil (18, 19) enthält.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen sich durch die Düsenreglermittelbohruhg (17) erstreckenden stielartigen, axial beweglichen Schaft (18) und an dessen rorderem Ende einen in die Mündung (20) der Mittelbohrung schließend einsetzba-Ventilkopf (19) umfaßt»

- 12 *

109829/0226

12, Gerät nach Anspruch n_? dadurch gekennzeichnet daß der Ventilkopf (19) mit seiner Schließfläche konisch aus gebildet und seine in der Mündung (20) der Mittelbohrung (17) des Dücenrcglers (9; 39) vorgesehene Sitzfläche entsprechend kegelinantelig gestaltet ist.

13=. Gerät nach Anspruch M oder 12_t dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft f13) aus leitendem Material oder einem fforkstoff mit hohen elektrischen Widerstand besteht, an die betreffende Gleichhochspannung angeschlossen ist und so als Elektrode zur Ladung der au zerstäubenden Flüssigkeit dient.

Gerät nach eiriem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Handspritzpistole ausgebildet ist-

r. Gerät nach Anspruch 14» gekennzeichnet durch einen abnehmbaren Zerstäuberkopf oder Teil desselben-

BAD

109829/0226