DE1877919U - Zerstaeuber zur verwendung in einer elektrostatischen zerstaeubungsanlage zum ueberziehen von gegenstaenden. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht/sich auf einen elektrostatischen Zerstäuber zum Überziehen von Gegenständen, bei welchem Farbe oder ein anderes Überzugsmaterial auf der Oberfläche eines rotierenden Zerstäuberkopfes in die Form eines Filmes gebracht und an dem Umfang des Kopfes zerstäubt wird. Bisher haben die in solchen Anlagen verwendeten Köpfe allgemein eine konische, glockenartige oder schalenartige Gestalt gehabt, da solche Köpfe eine innere Filmtragfläche schaffen und gut geeignet sind, ihren beabsichtigten Zweck zu erfüllen, nämlich die Farbe od.dgl. durch Zentrifugalkraft als einen dünnen Film von im wesentlichen gleichförmiger Dicke über den ganzen Umfang des Kopfes zuzuführen und daher unabhängig von der Schräglage der Achse des Kopfes zu arbeiten. Köpfe in der Form von ebenen Scheiben wür-

den den Vorteil der einfachen Ausführung und geringer Kosten haben, jedoch ist ihre Verwendung wegen der Zuführungs- und Filmbildungsprobleme, die insbesondere dann akut werden, wenn die Scheibenachse nicht senkrecht angeordnet ist, weitestgehend auf Anlagen beschränkt gewesen, in denen der Kopf um eine senkrechte Achse rotiert und das Zerstäubte allgemein radial abgegeben wird, um auf Gegenstände aufzutreffen, die gewöhnlich in einer schleifenförmigen Bahn rings um den Kopf bewegt werden.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, für eine elektrostatische Zerstaubungsanlage zum Überziehen von Gegenständen einen Zerstäuber zu schaffen, der eine ebene oder im wesentlichen ebene Scheibe enthält, und die Farbe oder ein anderes Überzugsmaterial einem derartigen Kopf in solcher Weise zuzuführen, daß die Bildung eines gleichförmigen dünnen Filmes des Überzugsmaterials auf der Fläche der Scheibe nicht gestört wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, für einen sich drehenden Zerstäuberkopf eine Zufuhrvorrichtung zu schaffen, die jedwede Neigung, daß das zugeführte Überzugsmaterial von dem Kopf in Form von relativ großen Tropfen abgeschleudert wird, ohne in den auf der Fläche des Kopfes gebildeten Film des Überzugsmaterials einverleibt zu werden, auf ein Geringstmaß reduziert.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Zerstäuber zu schaffen, der einen im wesentlichen ebenen,

scheibenartiges! Kopf enthält und der in Stellungen verwen- ■;,.,.., det werden kann, in denen die Achse des Kopfes gegen die pfi-Vertikale beträchtlich geneigt ist. ~

Zur Verwirklichung der oben genannten Zwecke schlägt \ die Erfindung neue Merkmale vor, deren eines in der Zufuhr des Überzugsmaterials zu dem Kopf aus einem Zuführrohr besteht, das nahe am Kopf, vorzugsweise nahe der Drehachse pß endet und das zur Fläche des Kopfes in solcher Weise ge- N?* neigt ist.,., daß der aus dem Rohr austretende Flüssigkeitsstrom eine relativ hohe Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Drehbewegung des Kopfes und eine relativ kleine Komponente senkrecht zur Fläche des Kopfes hat. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist, wenn ein Zerstäuberkopf ^: von seheibenartiger Form verwendet werden soll, um einen axialen Sprühstrahl in einer waagerechten oder allgemein waagerechten Richtung auszuwerfen, die Scheibenachse in einem kleinen Winkel zur Horizontalen angeordnet, und der Auslaß des Zuführrohres ist genügend nahe an der Scheibe und genügend weit von ihrer untersten Stelle angeordnet, so daß irgendwelche Flüssigkeit, die aus dem Zuführrohr unter dem Einfluß der Schwerkraft herabfällt, auf die Scheibe auftrifft.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beispielsweise erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine zum Überziehen von Gegenständen

dienende elektrostatische Zerstäubungsanlage, in welcher ein Zerstäuber, der in Seitenansicht wiedergegeben ist, einen allgemein waagerechten Sprühstrahl in axialer Richtung des rotierenden Zerstäuberkopfes nach vorn wirft. Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Kopfes des Zerstäubers gemäß Fig. 1.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Zerstäubers gemäß der Erfindung. Fig. 4 ist ein allgemein senkrechter Schnitt nach der

Linie 4-4 der Fig. 5.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage enthält ein in seiner Gesamtheit mit dem'Bezugszeichen 1o benannter Zerstäuber einen scheibenartigen Zerstäuberkopf 11, der auf der Welle 12 eines Elektromotors 1j5 angeordnet ist. Der Zerstäuber ist in beliebiger zweckentsprechender Weise montiert und so dargestellt, daß seine Achse allgemein waagerecht in solcher Lage angeordnet ist, daß ein von ihm in axialer Richtung ausgehender Strahl bzw. das Zerstäubte auf Gegenstände 14 auftrifft, die längs des und im Abstand von dem Zerstäuberkopf auf einem Förderorgan zweckentsprechender Form (nicht dargestellt) getragen werden. Zum Zwekke der Erzeugung eines- elektrostatischen Feldes zwischen dem Zerstäuberkopf 11 und den Gegenständen 14 ist der Zerstäuber, wie dargestellt, mit der einen Klemme einer Hoch-

Spannungsquelle 16 verbunden, deren andere Klemme geerdet ist, wobei die Gegenstände H ebenfalls geerdet sind, indem sie beispielsweise mit einem geerdeten Förderorgan elektrisch verbunden sind.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zerstäuber wird ein Film des Überzugsmaterials auf der ■Vorderfläche der Scheibe 11, d.h. auf derjenigen Fläche gebildet, die den zu überziehenden Gegenständen zugekehrt ist. Um dieser Vorderfläche des Kopfes die Farbe oder ein anderes flüssiges Überzugsmaterial zuzuführen, ist in den Figuren 1 und 2 ein Fltissigkeitszufuhrrohr 2o dargestellt, das in dem Zerstäuber in fester Lage befestigt werden kann, indem es z.B. mit einem Bund 21 verbunden _t wird, der den Motor 1J umgibt. Von dem Bund 21 erstreckt sich das Zufuhrrohr 2o an dem Rand der Scheibe 11 und im Abstand von ihm vorbei, und sein vorderes Ende ist rückwärts gebogen, so daß es nahe der Fläche der Scheibe endigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Endstück des Zuführrohres 2o nahe der Außenfläche der Scheibe in einem kurzen Abstand von der Achse des Kopfes angeordnet und erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu einem durch seine Auslaßöffnung gehenden Radius, so daß das auf die Fläche des Kopfes abgegebene Überzugsmaterial eine Geschwindigkeitskomponente in der Bewegungsrichtung des Kopfes an der Stelle hat, -an welcher das Überzugsmaterial auf ihn auftrifft. Die Achse des Zerstäuberkopfes ist zweckmäßig in einem Ausmaß schräg aufwärts gerichtet, wie es

notwendig ist, um zu gewährleisten, daß irgendwelche Flüssigkeit, die von dem Abgabeende des Zuführrohres abtropft, auf die Vorderfläche des Kopfes oberhalb ihrer untersten Stelle auftrifft.

Falls das Zuführrohr 2o aus elektrisch leitendem Material besteht und entsprechend der Scheibe 11 elektrisch aufgeladen ist, hat es das Bestreben, die von der Scheibe abgeschleuderten elektrisch geladenen Teilchen abzustoßen und dadurch in dem sonst ringförmigen Zerstäubten, das von der Scheibe gegen die Gegenstände H geschleudert wird, einen Leerraum zu erzeugen. In manchen Fällen braucht ein solcher Leerraum oder eine Unterbrechung in der Kontinuität des ringförmigen Zerstäubungsmusters nicht nachteilig zu sein, und er kann in gewissen Fällen sogar erwünscht sein. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, zwei Leerräurae oder Unterbrechungen in dem ringförmigen Zerstäubungsmuster vorzusehen, so daß das Zerstäubte das Bestreben hat, sich auf den Gegenständen in zwei mehr oder weniger getrennten Mustern niederzuschlagen. In einem solchen Fall kann der Zerstäuber mit einer Hilfselektrode 25 versehen sein, die in ihrer Form dem Zuführrohr 2o insoweit ähnelt, als sie sich nach vorn an dem Rand des Kopfes 11 vorbeierstreckt und einen Endteil hat, der nach innen gebogen ist, so daß er diametral gegenüber -dem Ende des Zuführrohres über die Vorderflache des Kopfes greift.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Zerstäuber dargestellt,

in welchem der Film aus Überzugsmaterial auf der Hinterfläche eines rotierenden, allgemein ebenen scheibenartigen Kopfes ^o gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform endet das Zuführrohr j51 nahe der Hinter fläche des Kopfes 3o, und sein Endteil ist wie bei der vorhergehenden Ausführungsform so gestaltet, daß er sich in einer Richtung allgemein rechtwinklig zu einem durch seine Auslaßöffnung hindurchgehenden Radius des Kopfes erstreckt, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Bei dem Zerstäuber gemäß den Figuren J> und 4 ist die Aehse des Kopfes zweckmäßig schräg abwärts gerichtet, so daß irgendwelche Flüssigkeit, die von dem Ende des Zuführrohres 3>1 abtropft, auf die filmbildende hintere Fläche des Kopfes 3o auf tr iff \/.

Beim Arbeiten jedes/ der dargestellten Zerstäuber wird die auf die filmbildende Fläche des Kopfes abgegebene Flüs-

sigkeit dem Umfang des Kopfes durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zugeführt. Wenn das Zuführrohr richtig angeordnet ist, wird die so zugeführte Flüssigkeit, z.B. Farbe, auf der Fläche des Kopfes in die Form eines im wesentlichen gleichförmigen Filmes gebracht, und alle Punkte des Umfanges des Kopfes erhalten Farbe mit der gleichen Geschwindigkeit. Die auf diese Weise dem Umfang des Kopfes zugeführte Farbe wird unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes, das zwischen dem Kopf -und den Gegenständen 14 aufrechterhalten wird, in feine Teilchen zerstäubt. Diese zerstäubten Teilchen tragen wirksame elektrische Ladungen und wer-

den auf elektrostatischem Wege gegen die Gegenstände gedrängt, um sich auf ihnen niederzuschlagen.

Es ist gefunden worden, daß Flüssigkeit, die auf die Fläche eines rotierenden Kopfes an einer Stelle auftrifft, wo die lineare Geschwindigkeit des Kopfes die lineare Geschwindigkeit des Flussigkeitsstromes in der Richtung der Drehbewegung des Kopfes beträchtlich überwiegt, das Bestreben hat, große Tropfen zu bilden, die von der Fläche des Kopfes abprallen, ohne daß sie in den auf dieser Fläche befindlichen Flüssigkeitsfilm einverleibt werden. Falls derartige' relativ große Tropfen auf die zu überziehenden Gegenstände auftreffen, stören sie die Erzeugung eines hochqualitativen Finish auf ihnon. Indem der Endteil des Zuführrohres so angeordnet wird; daß die aus ihm abgegebene Flüssigkeit eine beträchtliche Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Drehbewegung des Kopfes hat, wird die Neigung der Flüssigkeit, große Tropfen zu bilden, die von der Kopffläche abgeschleudert werden, auf ein Geringstmaß reduziert. Es wurde weiter gefunden, daß die Neigung der Flüssigkeit, große Tropfen zu bilden, wenn sie auf die Fläche des Kopfes auftrifft, in einem gewissen Ausmaß von der Geschwindigkeitskomponente des Flüssigkeitsstromes abhängt, die senkrecht zur Fläche des Kopfes verläuft. Wenn diese Geschwindigkeitskomponente zu groß 1st·, besteht eine Neigung für ein unerwünschtes Verspritzen, während, wenn sie zu klein ist, die zugeführte Flüssigkeit abprallende Tropfen zu bilden sucht

und nicht in den Film auf der Fläche des Kopfes einverleibt wird. Es wurde gefunden, daß ein Zerstäuber, bei dem der Endteil des Zuführrohres in einem Winkel von etwa J>o° zur Kopffläche liegt, einen weiten Bereich von Flüssigkeitszuführgeschwindigkeiten zuläßt.

Es ist erwünscht, daß die Flüssigkeit auf den Kopf in einer beträchtlichen Entfernung einwärts von dem Umfang des Kopfes abgegeben wird, damit die Flüssigkeit ausreichend Gelegenheit hat, sich zu einem gleichmäßigen Film auszubreiten, bevor ^sie den Rand des Kopfes erreicht. Aus diesem Grund kann die* Flüssigkeit dem Kopf an einer Stelle nahe der Achse des Kopfes zugeführt werden. Eine solche Zuführungsweise gibt der Flüssigkeit nicht nur eine Möglichkeit, sich zu einem gleichmäßigen dünnen Film auszubreiten, sondern vermindert auch wegen der niedrigeren linearen Geschwindigkeit des Kopfes nahe seiner Achse die Wahrscheinlichkeit, daß unerwünschte große Tropfen von dem Kopf abgeschleudert werden.

Eine bessere Regelung der Abgabe von Flüssigkeit an den Kopf wird erhalten, wenn die Auslaßöffnung des Zuführrohres sich der Fläche des Kopfes nähert. Zugleich ist etwas Zwischenraum zwischen der Fläche des Kopfes und dem Ende des Zuführrohres erwünscht, um zu gewährleisten, daß keine Berührung des Rohres mit der Fläche der Scheibe oder mit dem auf ihr befindlichen Flüssigkeitsfilm eintritt. Um einen kleinen Abstand zwischen dem Auslaß des Zuführrohres und der Fläche des Kopfes zu erreichen, ist das Ende des Zu-

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führrohres zweckmäßig abgeschrägt, so daß die Ebene des Auslasses parallel zu der Fläche des Kopfes liegt.

Es hat sich allgemein als erwünscht herausgestellt, die Auslaßöffnung des Zuführrohres so anzuordnen, daß die aus ihr austretende Flüssigkeit auf den Kopf ausreichend oberhalb des untersten Punktes des Umfanges der Scheibe auftrifft, so daß beim Drängen der Flüssigkeit gegen den Rand des Kopfes die Richtung der Zentrifugalkraft an der Auftreffstelle mit der Schwerkraft nicht übereinstimmt. Eine solche Anordnung des Zuführrohres ermöglicht weiterhin eine Verkleinerung der Kopfachsen-Schräglage, die aufrechterhalten werden muß, um ,zu gewährleisten, daß von dem Ende des Zuführrohres abtropfende Flüssigkeit auf den Kopf auftrifft und nicht frei herabfällt.

Die erwünschteste Anordnung des Endes des Zuführrohres relativ zu einem Kopf, der sich um eine etwa waagerechte Achse dreht, ist die, bei der dieses Ende auf oder nahe dem waagerechten Durchmesser des Kopfes oder an einer Stelle liegt, an welcher die Richtungen des Flüssigkeitsstromes, der Bewegung des Kopfes und der Schwerkraft annähernd zusammenfallen.

Der Grund dafür, zu gewährleisten, daß von dem Ende des Zuführrohres abtropfende Flüssigkeit auf den Kopf auftrifft und nicht frei herunterfällt, wird augenscheinlich, sobald man die Bedingung berücksichtigt, die vorhanden ist, falls der Zerstäubungsvorgang beendet werden soll, wenn sich

die Gegenstände 14 in einer das Zerstäubte aufnehmenden Stellung befinden. Wenn unter diesen Bedingungen die Flüssigkeit nicht auf den Kopf auftreffen würde, würde der letzte Teil der abgegebenen Flüssigkeit von dem Ende des Zuführrohres in der Form von Tropfen nach unten fallen, die elektrostatisch auf die Gegenstände niedergeschlagen würden, und das gewünschte Finish verderben könnten. Wenn jedoch die Achse des Zerstäubers in dem Ausmaß geneigt ist, das notwendig ist, um zu gewährleisten, daß die von dem Zuführrohr herabfallenden Tropfen in den Film auf der Fläche des Kopfes eingeschlossen werden, dann kann die Flüssigkeitszufuhr ohne Beeinträchtigung oder Beschädigung des Finish der Gegenstände abgeschaltet werden,/wenn diese sich noch in einer das Zerstäubte aufnehmenden Stellung befinden.

Als ein besonderes Ausführungsbeispiel von Zerstäubern gemäß der Erfindung kann auf einen Zerstäuberkopf Bezug genommen werden, der einen Durchmesser von 152 mm hat, mit einer Geschwindigkeit von j3oo bis 900 U/Min umläuft und mit einem mit Titandioxydpigment versetzten ofenhärtenden Alkydaminoträgermedium mit einer Viskosität von etwa 2o Sekunden, in einer Zahnschale Nr. 2 gemessen, gespeist wird. Solchen Köpfen konnte Farbe in Mengen bis zu etwa 4oo ccm/Min durch die Verwendung eines Zuführrohres zugeführt werden, das einen Innendurchmesser-von 1,59 mm hatte und dessen Auslaß etwa 1,27 mm von der Kopffläche entfernt an einer Stelle angeordnet war, die in einem Abstand von etwa 19 mm in waa-

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gerechter Richtung von der Mitte des Kopfes lag. Das Ende des Zuführrohres war so angeordnet, daß es die Farbe allgemein nach unten in einem Winkel von etwa j?o° zu der Ebene der Scheibenfläche abgab, und es war natürlich auf derjenigen Seite der Kopfachse angeordnet, an der die allgemeine Bewegung des Kopfes nach unten erfolgte. Es ist einleuchtend, daß diese bevorzugte Anordnung des Zuführrohres unabhängig davon verwendet werden kann, ob die Flüssigkeit der Vorder- oder der Hinterfläche des Kopfes zugeführt wird. Unabhängig davon, ob die Flüssigkeit der Vorder- oder der HinterfMche des Kopfes zugeführt wird, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, den Rand des Kopfes gegen seine den Film tragende Fläche abziuschrägen, so daß die Flüssigkeit von einer verhältnismäßig scharfen Kante zerstäubt wird.

Obwohl die bevorzugte Anordnung und Richtung des Endteiles des Zuführrohres relativ zu dem Kopf diejenigen sind, wie sie vorstehend angegeben sind, ist zu bemerken, daß beträchtliche Abänderungen zugelassen werden können. Wenn beispielsweise der aus dem Zuführrohr austretende Flüssigkeitsstrom keine merkliche radiale Geschwindigkeitskomponente hat, kann die Auslaßöffnung bis etwa 6o° oberhalb oder unterhalb des waagerechten Kopfdurchmessers angeordnet werden, ohne daß die Filmbildung nennenswert beeinflußt wird, Eine geringfügige radial nach außen gerichtete Komponente der Strömungsgeschwindigkeit verursacht keinen ernsthaften

Nachteil. Dagegen wird eine Anordnung des Zuführrohres, die eine beträchtliche radial nach innen gerichtete Komponente erzeugt, am besten vermieden.

Der Abstand des Auslasses des Zuführrohres von der Achse des Kopfes hängt in einem gewissen Ausmaß von der Drehgeschwindigkeit des Kopfes ab, denn wenn die lineare Geschwindigkeit des Kopfes an einer Stelle, an welcher die Flüssigkeit auf ihn auftrifft, zu hoch ist, kann sie abprallende Tropfen bilden. Im Betrieb des oben beschriebenen _:,Zerstäubers mit einem Kopf von I52 mm Durchmesser wurden 'befriedigende Ergebnisse bei 900 u/Min erzielt, wenn der Auslaß des Zuführrohres nur 25 mm von dem Rand des Kopfes entfernt lag. Es/ist jedoch gewöhnlich erwünscht, die zugeführte Flüssigkeit auf den Kopf möglichst nahe der Kopfachse abzugeben. Wenn wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 der Flüssigkeitsfilm auf der Vorderfläche des Kopfes gebildet wird, ist es möglich, die Flüssigkeit in der Mitte des Kopfes abzugeben. In einem solchen Fall würde eine Schrägstellung des Endteiles des Zuführrohres in einem Winkel zu der Fläche des Kopfes nicht dem Zweck dienen, die Geschwindigkeiten der Strömung und der Scheibenfläche zu koordinieren, jedoch ist dies nicht von Wichtigkeit, und zwar sowohl wegen der niedrigen Geschwindigkeit irgendeines Flächenteiles, auf welchen der Strom auftrifft, als auch wegen der ausreichenden Gelegenheit, die der zugeführten Flüssigkeit gegeben wird, um einen gleichmäßigen Film zu bilden,

bevor sie den Rand des Kopfes erreicht.

Oben wurde auf die Zweckmäßigkeit der Abschrägung des Endes des Zuführrohres hingewiesen, so daß seine Auslaßöffnung in einer Ebene parallel zu der Fläche des Kopfes liegt. Ein solcher Parallelismus braucht nicht genau zu sein; tatsächlich kann es bei verhältnismäßig hohen Abgabegeschwindigkeiten vorteilhaft sein, daß die Ebene des Endes des Zuführrohres in bezug auf die Kopffläche in der Drehrichtung des Kopfes etwas divergiert.

Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen für die Zuführung der Flüssigkeit nur Beispiele

sind und daß die Erfindung ni,cht auf sie beschränkt ist. Ins

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besondere sei bemerkt, daß bestimmte Merkmale der Erfindung auch in Verbindung mit rotierenden Zerstäuberköpfen verwendet werden können, die keine scheibenförmige Gestalt haben.

Claims (4)

Schutzansprüohe.

1. Zerstäuber zur Verwendung in einer elektrostatischen Zerstäubungs-Überzugsanlage, bei welcher ein rotierender Zerstäuberkopf, der eine am Umfang endigende Filmtragfläche aufweist, mit Flüssigkeit durch ein Zuführrohr gespeist wird, dessen Auslaß mit Bezug auf die Drehachse unsymmetrisch und nahe der Fläche angeordnet ist und die auf diese Weise zugeführte Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft zu einem Film geformt und dem Umfang des Kopfes zwecks Zerstäubung und elektrostatischen Überziehens auf einen zu überziehenden Gegenstand zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des'Zerstäubers im wesentlichen eben ist und der Endteil des Zuführrohres in einem spitzen

Winkel zu und in der Drehrichtung dieser Fläche angeordnet ist.

2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil des Zuführrohres nahe der Drehachse des Zerstäuberkopfes angeordnet ist und sich vorzugsweise senkrecht zu einem Radius des Kopfes erstreckt.

J. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil des Zuführrohres an seiner Auslaßöffnung im wesentlichen parallel zur Zerstäuberfläche abgeschrägt ist.

4. Ausführung eines Zerstäubers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

Drehachse des Zerstäuberkopfes zur Waagerechten ausreichend so geneigt ist, daß aus dem Zuführrohr-Auslaß unter dem Einfluß der Schwerkraft senkrecht nach unten tropfende Flüssigkeit auf die Fläche innerhalb ihres Urafanges trifft.

5· Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Zuführrohres von der Fläche des Zerstäuberkopfes regelbar ist.