DE1923234B2

DE1923234B2 - Verfahren und Düse zum luftlosen Umwandeln einer unter Überdruck strömenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE1923234B2
Application number: DE1923234A
Authority: DE
Inventors: Frederic M. Rocky River Bosworth; Eric T. Oberlin Nord; Alvin R. Westlake Rood
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1968-05-22
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1978-07-27
Also published as: JPS5434170B1; DE1923234C3; DE1923234A1; NL6907815A; DK131237C; FR2009102A1; BE733478A; DK131237B; JPS558218B1; SE372716B; US3556411A; GB1257662A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum luftlosen Umwandeln einer unter Überdruck strömenden Flüssig- ι j keit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft darüber hinaus auch eine Düse zum luftlosen Umwandeln einer unter Überdruck strömenden Flüssigkeit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Der Stand der Technik kennt bisher keine Spritzdüsen für niedrige Durchflußmengen zum Erzeugen eines flachen Fächerstrahles, die gleichzeitig: erstens, eine feine Zerstäubung der zu spritzenden Flüssigkeit erreichen, zweitens, eine wünschenswert gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsnebels über einen breiten, randzonenfreien Fächerstrahl ohne scharfe Kanten gewährleisten, drittens, einen geringen Druckverlust haben, viertens, dicht an der Austrittsblende eine dünne kurze turbulente Flüssigkeitsschicht oder einen vibrierenden Flüssigkeitsfilm zu Nebel zerstäuben und fünftens, der zerstäubten Flüssigkeit eine geringe Geschwindigkeit erteilen für ihren Weg von der Düse zu dem Werkstück, dem Unkraut oder einem anderen Ziel. Die dem Stand der Technik gemäßen Fächerspritzdüsen erreichen auch eine höchst wünschenswerte Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften nicht gleichzeitig und/oder unter den gleichen oder ähnlichen Bedingungen. Zum Beispiel benötigen die dem Stand der Technik gemäßen Fächerspritzdüsen zur feinen Zerstäubung der Flüssigkeit in einen brauchbaren Fächerstrahl in Abhängigkeit von der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit einen relativ hohen Druckverlust an der Düse einschließlich der erforderlichen Meßdüsen und Durchflußbegrenzungsblenden.

In der US-PS 27 79 478 ist eine Spritzdüse mit 4> vorgeschaltetem Filter beschrieben, die zum Versprühen einer Flüssigkeit ohne Zuhilfenahme von Luft dient. Die Flüssigkeit wird hier im wesentlichen axial bis zur Austrittsblende geführt. Lediglich im Bereich des Filters erhält sie eine Radialkomponente, um von der Außenseite in das Innere des Filters gelangen zu können. Ähnlich ist die aus der US-PS 26 81 829 bekannte Düse aufgebaut. In beiden Fällen wird ein hoher Druckabfall für die Zerstäubung benötigt, ohne daß die obenerwähnten erwünschten Eigenschaften erreicht wurden. Die Düse nach der US-PS 26 21 078 unterscheidet sich von derjenigen nach der US-PS 26 81 829 nur durch eine andere Ausbildung der Austrittsblende, ohne aber dadurch entscheidend bessere Eigenschaften zu erreichen. Bekannt ist weiterhin aus der US-PS 24 26 641 eine Düse, bei der das abzugebende Material zunächst radial in Richtung auf die Längsachse der Düse zugeführt und in einem Kanal vor der Austrittsblende in axialer Richtung umgelenkt wird. Diese Anordnung ist für die Abgabe zähflüssiger Materialien bestimmt, so daß es hier auf die oben angesprochenen Eigenschaften allenfalls bezüglich des Druckverbotes ankommt, der aber durch die Umlenkung dieses Materials allenfalls erhöht

Weiterhin ist aus der US-PS 28 19 115 eine Sprinklerdüse bekannt, bei der die zu versprühende Flüssigkeit vor dem Verlassen der Düse um 90^s in Strahlrichtung umgelenkt wird. Besondere Maßnahmen zur Erreichung der einen oder anderen der obigen Eigenschaften sind nicht erkennbar.

Schließlich offenbart die US-PS 25 22 928 eine Düse mit einem der Austrittsblende vorgeschalteten Verteiler. Die zu versprühende Flüssigkeit wird in dem Verteiler verschiedentlich umgelenkt und zuletzt beschleunigt und gelangt schließlich mit einer gewissen Verzögerung an die Austrittsblende. Ziel dieser Konstruktion war eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsnebels über einen randzonenarmen FächerstrahL In strömungsmäßiger Hinsicht ist aber kein wesentlicher Unterschied zu den anderen bekannten Düsen vorhanden, so daß auch hier nicht die weitgehende Vereinigung der oben angesprochenen Zielvorstellungen erreicht wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, durch den gleichzeitig eine feine Zerstäubung der Flüssigkeit, eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsnebels über einen breiten Fächerstrahl, ein randzonenfreier Fächerstrahl ohne scharfe Kanten, eine geringe Geschwindigkeit der Flüssigkeitsteilchen im Nebel, ein relativ geringer Druckverlust, eine relativ geringe Durchflußmenge und an der Austrittsblende eine dünne, kurze und turbulente Flüssigkeitsschicht bzw. ein vibrierender Flüssigkeitsfilm erreicht werden kann.

Bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe durch Hinzufügen der Merkmale des Kennzeichnenden Teils dieses Anspruchs gelöst.

In apparativer Hinsicht wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Düse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2 auszubilden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ergänzungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen zusammengefaßt.

Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorzug, daß sie weitgehend gleichzeitig die vorstehend genannten günstigen Eigenschaften in sich vereinigt, um deren Vereinigung sich der Stand der Technik bislang vergeblich bemüht hat. So ist insbesondere von Vorteil, daß sich der ausgestoßene dünne Flüssigkeitsfilm schnell in einen feinen Flüssigkeitsnebel auflöst, so daß die zu beschichtende Fläche auch bei kurzem Abstand zwischen Austrittsblende und Fläche mit kleinen Tröpfchen beschichtet wird und nicht mit Teilen des Films. Film und Flüssigkeitsteilchen besitzen bei Anwendung der gegebenen Lehre eine relativ geringe Geschwindigkeit. All dies wirkt sich z. B. beim elektrostatischen Beschichten günstig aus, weil die geladenen Teilchen auf diese Weise leichter elektrostatisch beeinflußbar, leichter in ihrer Bewegungsrichtung änderbar und/oder leichter auf die Rückseite des zu beschichtenden Werkstücks od. dgl. zu bringen sind. Die geringe Geschwindigkeit der Flüssigkeitsteilchen führt außerdem dazu, daß die Umgebungsluft nur geringfügig in Bewegung versetzt wird, so daß auch r.uf diese Weise ein Verlust von Flüssigkeitsteilchen auf dem Weg zum Werkstück gering bleibt.

Vorteilhaft ist darüber hinaus, daß die Umwandlung der Flüssigkeit in den Nebel bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre mit einem verhältnismäßig geringen Druckabfall stattfindet. Dies bedeutet einen ver-

minderten Verschleiß der Düse und einen größeren Wirkungsgrad, der nicht mit einer Verringerung der abgegebenen Menge, der Spritzqualität oder einer ungünstigen Beeinflussung des gewünschten Spritzbildes erkauft zu werden braucht.

Eine entsprechend den Patentansprüchen aufgebaute Düse ist darüber hinaus leicht und wirtschaftlich aus verschleißfestem Material herzustellen, wobei der von ihr erzeugte breite Fächerstrahl es ohne weiteres rechtfertigt, eine an sich schwierig und teuer herzustellende schmale V-förmige Austrittsblende einzusetzen; die Düse ist darüber hinaus leicht zu reinigen, zu inspizieren und zu warten.

Die Erfindung ist anschließend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiclc näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine Explosionsdarstellung im Längsschnitt der Einzelteile einer Ausführungsform einer Spritzdüse, wobei ein Einzelteil nur teilweise geschnitten ist,

I i g. 2 einen Längsschnitt einer aus den Einzelleilen gemäß F' i g. 1 zusammengebauten Spritzdüse,

F i g. 3 eine Vorderansicht 3-3 der Düse gemäß F ι g. 2,

F i g. 4 eine Rückansicht 4-4 der Düse gemäß F i g. 2,

F i g. 5 eine Rückansicht 5-5 einer Düsenspitzc gemäß F i g. 1,

Fig. 6 eine Vorderansicht 6-6 einer Turbulenzplatte gemäß F i g. 1,

Fig. 7 eine Rückansicht der Turbulenzplatte gemäß F i g. 6,

Fig.8 eine Seitenansicht der Turbulenzplatte gemäß F i g. 6 mit untenliegender genuteter Stirnfläche, wobei F i g. 8a eine Vergrößerung der Nut zeigt,

Fig. 9 eine Vorderansicht 9-9 einer Lochschraube gemäß F i g. 1, die zur Befestigung der Turbulenzplatte dient,

Fig. 10 eine Seitenansicht einer einstückigen Ausführungsform einer Düsenspitze.

F i g. 11 einen Längsschnitt 11-11 der Düsenspitze gemäß Fi g. 10.

Fig. 12 eine Vorderansicht 12-12 der Düsenspitze gemäß F i g. 10,

Fig. 13 eine Rückansicht 13-13 der Düsenspitzc gemäß F i g. 10,

Fig. 14 eine Vorderansicht der genuteten Stirnfläche einer modifizierten Ausführungsform einer Turbulenzplatte,

F i g. 15 eine Seitenansicht der Turbulenzplatte gemäß Fig. 14 mit untenliegender genuteter Stirnfläche,

Fig. 16 einen Längsschnitt einer modifizierten Ausführungsform einer Düsenspitze und einer Turbulenzplatte in Wechselwirkung, wobei die Eintrittskanälc als Nuten im Ende der Düsenspitze ausgeführt sind,

Fig. 17 eine weitere modifizierte Ausführungsform der Düsenspitze und der Turbulenzplatte gemäß F i g. 16, bei der die Düscnplatte eine flache, zentrischc, zylindrische Kammer besitzt, die zum Vorlaufkanal der Düsenspitze hin offen ist,

F ig. 18 eine Vorderansicht 18-18 der Turbulenzplatte gemäß F i g. 17.

fig. 19 einen Längsschnitt einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Düsenspitzc und der Turbulcn/.plattc gemäß I i g. 16, bei der nur ein einziger seitlicher Fintrittskanal am stromaufwärts gelegenen Ende der Düscnspil/e. angrenzend an die Turhulcn/.-plalle, vorgesehen isl,

F ι μ. 20 einen l.üngssehnili einer weiteren modifizierten Ausführungsform einer Düsenspitze und einer Turbulenzplatte in Wechselwirkung, bei der der seitliche Eintritt in den Vorlaufkanal der Düsenspitze durch einen den vollen 360°-Winkel umfassenden Spalt zwischen dem Ende der Düsenspitze und der angrenzenden Stirnfläche der Turbulenzplatte gebildet wird,

Fig. 21 einen fragmentarischen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Düse oder eines vorderen Endes einer hydraulischen, luftlosen Spritzpistole, an dem die Spritzdüse befestigt ist, mit einer Düsenspitze gemäß F i g. 10 bis 13, die lösbar in der Düse befestigt ist,

F i g. 22 einen vergrößerten, schematischen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Spritzdüse, der die geometrischen Beziehungen der zusammenwirkenden Funktionsteile zueinander zeigt.

Gemäß F i g. 1 bis 9 besitzt eine bevorzugte Ausführungsform einer Fächerspritzdüse A/ein konventionelles Düsengehäuse A mit einem äußeren Bund und mit Innengewinde, einen Düsenkörper T, eine Platte P und eine Lochschraube S, die in das Düsengehäuse A einschraubbar ist und die gemäß F i g. 2 an ihrer vorderen Stirnfläche die Platte P trägt, so daß diese koaxial zum Düsenkörper T ausgerichtet ist und dessen stromaufwärts gelegenes Ende in einer Normalebene zur Mittellinie des Düsenkörpers T, der Lochschraube 5 oder des Düsengehäuses A berührt. Gemäß F i g. 2 ist der Düsenkörper 7im stromabwärts gelegenen Ende des Düsengehäuses A durch eine Hartlötung 10 befestigt. Die Platte fist in einer Zentrierung 11 an die Lochschraube S angelötet, so daß sie koaxial zum Düsenkörper Tangeordnet ist, wenn die Lochschraube S in das Düsengehäuse A eingeschraubt ist. Die Eindrehung 12 im stromabwärts gelegenen Ende des Düsengehäuses A, die die Hartlötverbindung 10 zwischen dem Düsenkörper T und dem Düsengehäuse A aufnimmt, ist koaxial zum Düsengehäuse A und dessen Innengewinde angeordnet. Das stromabwärts gelegene, vergrößerte Ende des Düsenkörpers T ist satt in die Eindrehung 12 eingepaßt, so daß der Düsenkörper T koaxial zum Düsengehäuse A zentriert wird. Der Düsenkörper Tund die Platte P sind zweckmäßigerweise aus einem harten, verschleißfesten Material, z. B. Wolfram-Karbid, hergestellt, das den nötigen Verschleißwiderstand gegen die in der Farbe enthaltenen scheuernden Bestandteile, die durch oder über diese Teile bewegt werden, besitzt. Das Düsengehäuse A und die Lochschraube 5 sind aus konventionellen Materialien hergestellt, z. B. Edelstahl, wegen dessen Korrosionsfestigkeit sowie wegen der Genauigkeit, mit der er bearbeitbar ist.

Der Düsenkörper T, allein betrachtet, weicht nur geringfügig von der konventionellen Form bereits bekannter Düsenkörper ab, die insbesondere zum Hydraulischen luftlosen Spritzen von Farben verwendet werden, ausgenommen, daß sein stromaufwärts gelegenes Ende eine ebene Stirnfläche 13 besitzt, die normal zur Längsachse des Düsenkörpers Tund dessen zentralen Vorlaufkanals liegt, so daß eine ebene Stirnfläche 14 der Platte P glatt an ihr anliegen kann. Die wesentlichen äußeren Oberflächen des Düsenkörpers T sind zylindrisch und verlaufen koaxial zu seiner Mittellinie. Der äußere Durchmesser des stromaufwärts gelegenen Teils des Düsenkörpers Γ isl gemäß F i g. 2 wesentlich geringer als der Durchmesser der Bohrung im Düscngchäusc A, in die der Düsenkörper T eingesetzt ist, damit dieser einwandfrei an der Schulter 12' der Eindrchung 12, die ebenfalls normal zur Mittellinie des Düsengehäuses A angeordnet ist, zcntricrbar ist und damit eine Drosselung der Einlrittsströmung in die ["in-

trittskanäle der Platte P vermieden wird. Die Länge des Düsenkörpers Tim Verhältnis zu einer inneren Schulter 15 des Düsengehäuses A gestattet einen freien, ungedrosselten Flüssigkeitsstrom zu den Eintrittskanälen des Düsenkörpers T. ^r>

Der Düsenkörper T besitzt einen kreisförmigen, leicht konischen zentralen Kanal 20, auch Vorlaufkanal genannt, dessen Längsachse mit der Mittellinie des Düsenkörpers T des Düsengehäuses A und seinem Innengewinde zusammenfällt. Das stromabwärts ge- ίο legene Ende des Düsenkörpers Tbesitzt beispielsweise einen konventionellen halbkugelförmigen oder halbellipsoidförmigen Aufpralldom 21, dessen Innenwand knickfrei in die Innenwand des Vorlaufkanals 20 übergeht und der gemäß Fig. 1, 2, 3 und 5 mit einer konven- ι -i tionellen, im Querschnitt V-förmigen Austrittsblende 22 ausgerüstet ist, deren senkrechte Projektion infolge der Krümmung des Domes 21 oval erscheint. Die Größe solcher Blenden wird durch den Durchmesser oder den Querschnitt einer strömungsmäßig äquivalenten kreisförmigen Bohrung gekennzeichnet, die empirisch durch Durchflußmessungen bestimmt werden. Als Verhältnis der Länge L des Vorlaufkanals 20 zu seinem Durchmesser dgemäß F i g. 22 hat sich für mittlere und große Düsen ein Verhältnis von ungefähr 4:1 bis 7 :1 und für 2~> kleinere Düsen ein Verhältnis bis 10:1 aus mechanischen Gründen als günstig erwiesen. Der Vorlaufkanal 20 kann gemäß F i g. 11 und 21 gerade Zylinderform oder gemäß F i g. 2 und 22 Kegelform mit einem Kegelwinkel von ungefähr 10° besitzen. Die innere Ober- m fläche des Vorlaufkanals 20 ist konventionell glatt und besitzt eine Textur, die sich aus dem konventionellen Herstellungsverfahren durch Pressen und Sintern ergibt.

Gemäß Fig. 1,2,6, 7 und 8 besitzt die Platte Pin ihrer r> vorderen Stirnfläche 14 auf einem Durchmesser einander gegenüberliegende zueinander fluchtende Nuten, die Eintrittskanäle 25 in den Düsenkörper T bilden, wenn die Platte P gemäß F i g. 2 glatt am stromaufwärts gelegenen Ende des Düsenkörpers Tanliegt. Die Stirnfläche 14 besitzt ferner eine zentrale Kammer 26, die koaxial zum Vorlaufkanal 20 angeordnet ist. Die Kammer 26 hat die Form eines geraden kreisförmigen Zylinders mit einer ebenen Bodenfläche 27, deren Abstand von der Stirnfläche 17 bis zum 4fachen Wert <r> größer ist als die Tiefe der Nuten bzw. Kanäle 25. Die zylindrische Seitenwand der Kammer 26 wird von den Kanälen 25 geschnitten. Die Kammer 26 bildet, wenn die Düse N in Betrieb ist, zusammen mit dem angrenzenden Endteil des Vorlaufkanals 20 eine Turbulenz- ">n kammer. Die äußere Zylinderfläche der Platte P paßt exakt in eine Zentrierung 11, die die Platte P korrekt zentriert, so daß die Kammer 26 koaxial mit dem Düsenkörper T fluchtet. Die Zentrierung 11 dient ferner als Lötfläche für die Verbindung der Platte Pmit der Loch- Ti schraube S.

Gemäß Fig. 8a können die Kanäle 25 bildenden Nuten einen quadratischen Querschnitt haben, der jedoch zur Fcrtigungserlciehterung leicht trapezförmig abgewandelt ist, so daß die Seitenwändc zur offenen wi Flüche der Nut hin nach außen geneigt sind, wodurch das Schneiden der Nuten mit einer Diamantfrässcheibe ermöglicht wird. Gleichermaßen sind die Übergangsstellen zwischen den Scitcnwänden und der Bodcnflilchc der Nuten leicht gerundet, um die Fräsoperation M zu ermöglichen. Vorzugsweise betrügt in Übereinstimmung mit den genannten Betrachtungen das Verhältnis der Besamten Wandobcrfltlchc der Nuten, einschließlich der Wandfläche die durch die hintere Stirnfläche 13 des Düsenkörpers T gebildet wird, zur gesamten Querschnittsfläche der Nuten einen Mindestwert. Wie bereits erwähnt, ist die gesamte Querschnittsfläche der Kanäle 25 vorzugsweise ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnitisfläche der Austrittsblende 22 plus 20% minus 30%.

Die Kanäle 25 können in einer modifizierten Ausführungsform geringfügig unterschiedliche Querschnittsflächen besitzen, so daß die gegeneinander gerichteten Eintrittsströme unterschiedliche Impulse haben und dadurch das Stoßzentrum geringfügig seitlich zur Mittellinie des Vorlaufkanals 20 verschieben. Es hat sich gezeigt, daß dadurch der Fächerstrahl verbessert und in seiner Form und Qualität stabilisiert wird. In den folgenden Beispielen werden günstige Verhältniszahlen für die Querschnittsflächen der Eintrittskanäle genannt.

Gemäß F i g. 1, 2 und 9 trägt die Lochschraube 5 die Platte P an ihrer vorderen, stromabwärts gelegenen Stirnfläche, so daß diese koaxial mit dem Vorlaufkanal 20 fluchtet und gemäß F i g. 2 kräftig gegen das stromaufwärts gelegene Ende des Düsenkörpers Γ gedrückt wird. Die Lochschraube 5 besitzt ein Außengewinde, mit dem sie gemäß F i g. 2 in das Innengewinde des Düsengehäuses A eingeschraubt wird, wodurch die Platte P kräftig und dichtend gegen das Ende des Düsenkörpers Tgedrückt wird, so daß die Nuten zu den Eintrittskanälen 25 vervollständigt werden. In einer modifizierten Ausführungsform gemäß F i g. 20 hat die Lochschraube 5 die Aufgabe, die Platte P so zu halten, daß zwischen deren vorderer Stirnfläche und dem benachbarten Ende des Düsenkörpers T ein gewünschter, einstellbarer axialer Abstand besteht. Die Lochschraube 5ist durch relativ große Längsbohrungen 29 charakterisiert, die gemäß F i g. 2 einen störungsfreien Durchfluß der Flüssigkeit mit niedriger Geschwindigkeit von dem Hauptventil der Spritzpistole zum Düsenkörper T und/oder zur Platte P gewährleisten. In den Zeichnungen sind zwei Bohrungen 29 dargestellt. Es können soviel Bohrungen 29 vorgesehen werden, wie zu einer ausreichenden Versorgung der seitlichen Eintrittskanäle der Düse N mit Flüssigkeit erforderlich sind. Die stromaufwärts gelegene Stirnfläche der Lochschraube S kann mit einem Querschlitz 30 ausgerüstet sein, so daß die Lochschraube Smit Hilfe eines Schraubenziehers in das Düsengehäuse A eingeschraubt werden kann.

Gemäß Fig. 10 bis 13 besitzt eine weitere Ausführungsform einer Spritzdüse einen einstückigen Düsenkörper B. Diese Ausführungsform besitzt den gleichen Pralldom 21 und die gleiche V-förmige Austrittsblende 22 wie der Düsenkörper T, sie besitzt jedoch einen weitgehend über seine Länge zylindrischen Vorlaufkanal 32 mit einer minimalen »konischen« Neigung zur Erleichterung der Fertigung. Einander gegenüberliegende und miteinander fluchtende Eintrittskanäle 33, die auf einem Durchmesser des Düsenkörpers B einander gegenüberliegen, sind rechtwinklig zur Mittellinie des Vorlaufkanals 32, vorzugsweise mit ungefähr 4- bis 7fachcm Durchmesser des Vorlaufkanals 32 von dem Dom 21 entfernt in die Wand des Düsenkörpers B gebohrt. Die gesamte Querschnittsfläche der Eintrittskanälc 33 ist vorzugsweise ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsflächc der Austrittsblcndc 22 plus oder minus 25%.

Der Vorlaufkanal 32 wird zunächst über die gesamte Länge des Düsenkörpers ßbis zum Dom 21 hergestellt und danach am stromaufwärtsgclcgencn Ende verschlossen, z, H, durch einen Kpoxydharzstopfcn 34, der

in plastischer Form eingebracht wird, so daß an der Schnittstelle der Kanäle 32 und 33 eine Turbulenzkammer entsteht. Das Harz wird symmetrisch zur Mittellinie des Vorlaufkanals 32 eingebracht, so daß sich der Vorlaufkanal 32 oberhalb des Harzstopfens 34 auf- > wärts erstreckt. Die äußere Form des Düsenkörpers B kann gleich der äußeren Form des Düsenkörpers Tsein. Der Düsenkörper B ist auf die gleiche Art wie der Düsenkörper Tin die Eindrehung 12-12' des Düsengehäuses A einbaubar. Wenn der Düsenkörper B in das in Düsengehäuse A eingebaut wird, können die Lochschraube 5 und die Platte P der anderen Ausführungsform der Spritzdüse entfallen. Alternativ kann der Stopfen 34 weggelassen und das offene Ende des Vorlaufkanals 32 gemäß F i g. 16 durch eine Platte 39 ver- r> schlossen werden, die auf die gleiche Art an der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche des Düsenkörpers 0 anliegt wie die Platte 39 gemäß F i g. 16 an der Stirnfläche eines Düsenkörpers 36. Bei einer anderen Alternative, deren Anwendung in Verbindung mit größeren Düsen und/oder mit konischen Vorlaufkanälen größere Vorteile bringt, wird das Ende des zylindrischen oder leicht konischen Vorlaufkanals 32 durch die Platten P oder /"verschlossen, die an der Stirnfläche des Düsenkörpers B auf die gleiche Art anliegen wie die Platte P '-> gemäß F i g. 2 an der Stirnfläche des Düsenkörpers T. Dadurch steht eine Vielfalt sowohl axial als auch radial gegeneinander versetzter Eintrittskanäle zur Verfügung, deren Gesamtquerschnittsfläche vorzugsweise ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten in Querschnittsfläche der Austrittsblende 22 plus oder minus 25 bis 30% ist.

Eine modifizierte Ausführungsform der Spritzdüse gemäß F i g. 1 bis 9 besitzt eine Platte P'gemäß F i g. 14 und 15, die konstruktiv weitgehend der Platte Pent- π spricht, jedoch mit der Ausnahme, daß die Kammer 26 fehlt und ein Kanal 25' sich durchgehend quer über eine stromabwärts gelegene Stirnfläche 14' der Platte P'erstreckt. Der durchgehende Kanal ist gerade und liegt vorzugsweise auf einem Durchmesser der Platte P'. In dieser Ausführungsform bildet der Mittelteil des Kanals 25' zusammen mit dem angrenzenden Teil des Vorlaufkanals 20 eine Turbulenzkammer. Diese Modifikation der stromabwärts gelegenen Stirnfläche der Platte vermeidet die Notwendigkeit, die Kammer 26 koaxial mit dem Vorlaufkanal 20 auszurichten und gestattet eine geringfügige, günstige seitliche Versetzung des Stoßzentrums relativ zur Mittellinie des Vorlaufkanals 20, so daß der Fächerstrahl stabilisiert wird, ohne den Charakter der Strömung in den Vorlaufkanal 20 von der Türbulenzzone zu dem Pralldom 21 zu stören. Diese seitliche Versetzung erzeugt keine schädlichen, tangentialen Strömungskomponenten, die die Strömung zur Austrittsblende 22 in eine Drallbewegung versetzen würden.

Eine weitere modifizierte Ausführungsform der Spritzdüse ist in Fig. 16 dargestellt. Der hier verwendete Düsenkörper 36 kann innen und außen in Form, Größe und Proportionen den Düsenkörpern T und/oder B oder Teilen davon, der Turbulenzkammer, den Eintrittskanälen, dem Vorlaufkanal, dem Pralldom 21 oder der Austrittsblende 22, entsprechen. In dieser Ausführungsform entsprechen die Eintrittskanäle 38 weitgehend den Eintrittskanälen 25 gemäß F i g. 6,8 und 8a, jedoch mit der Ausnahme, daß die Eintrittskanäle 38 in das stromaufwärts gelegene Ende des DUsenkörpers 36 eingearbeitet sind, statt in die Stirnfläche 14 der Platte P. Die Eintrittskanäle 38 sind auf einem Durchmesser des Düsenkörpers 36 einander gegenüberliegend so angeordnet, daß sie die Mittellinie des Vorlaufkanals 37 rechtwinklig schneiden. Verhältnis und Größe der Querschnittsfläche der Eintrittskanäle 38 zur strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende 22 sind vorzugsweise gleich dem Verhältnis und der Größe der Querschnittsfläche der Eintrittskanäle 25 zu der Querschnittsfläche der Austrittsblende 22. In dieser Ausführungsform besitzt die Platte 39 eine durchgehende, ebene, vordere Stirnfläche, die weitgehend der hinteren Stirnfläche der Platte P gemäß F i g. 7 entspricht. Wenn die Platte 39 auf die gleiche Art wie die Platte P kräftig gegen den Düsenkörper 36 gedrückt wird, verschließt sie das Ende des Vorlaufkanals 37 und die offenen Seiten der nutenartigen Eintrittskanäle 38. Eine weitere modifizierte Ausführungsform der Spritzdüse verwendet gemäß F i g. 17 und 18 den Düsenkörper 36 auf die gerade beschriebene Art und ist im übrigen hinsichtlich der Anordnung des Düsenkörpers und der Platte weitgehend identisch der Ausführungsform gemäß F i g. 16, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Platte 39' eine Kammer 26' besitzt, die weitgehend der in der vorderen Stirnfläche der Platte P angeordneten Kammer 26 entspricht, die koaxial zum Vorlaufkanal 37 ausgerichtet und weitgehend mit dem stromaufwärts gelegenen Ende des Vorlaufkanals 37 deckungsgleich ist, so daß sie zusammen mit dem stromaufwärts gelegenen Ende des Vorlaufkanals 37 um den Schnittpunkt der seitlichen Eintrittskanäle 38 herum eine Turbulenzkammer bildet. Wie die Kammer 26 im Verhältnis zum Vorlaufkanal 20 des Düsenkörpers T, besitzt die Kammer 26' einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des stromaufwärts gelegenen Endes des Vorlaufkanals 37, so daß die Kammer 26' auch dann das kreisförmige Ende des Vorlaufkanals 37 überdeckt, wenn die Kammer 26' nicht exakt koaxial mit dem Vorlaufkanal 37 fluchtet.

Die modifizierte Ausführungsform der Spritzdüse gemäß F i g. 19 entspricht weitgehend der Ausführungsform gemäß F i g, 16, jedoch mit der Ausnahme, daß der Düsenkörper nur einen seitlichen Eintrittskanal 40 besitzt statt der beiden Eintrittskanäle 38. Der Eintrittskanal 40 hat ungefähr die gleiche Querschnittsfläche wie die Eintrittskanäle 38 gemeinsam, das heißt, seine Querschnittsfläche ist ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende plus 20% minus 30%. Die Mittellinie des Eintrittskanals 40 liegt radial' zur Mittellinie des Vorlaufkanals 37 und schneidet die Mittellinie des Vorlaufkanals 37 weitgehend exakt rechtwinklig, um zu vermeiden, daß die Strömung in dem Vorlaufkanal 37 eine tangentiale Drallkomponente erhält. Die Eintrittsströmung aus dem Eintrittskanal 40 trifft auf die gegenüberliegende Oberfläche des Vorlaufkanals 37 und erzeugt dadurch in dem Gebiet um den Schnittpunkt der Mittellinien der Kanäle 37 und 40 eine günstige heftige Turbulenz. Der einzelne Eintrittskanal 40 kann auch die gleiche allgemeine Querschnittsform haben wie die Kanäle 25 gemäß F i g, 8a. Der Vorteil des einzelnen Eintrittskanals 40 ist, daß er eine Querschnittsfläche besitzt, die wesentlich größer ist als die festen, unlöslichen und/oder Farbpartikel, die von dem Flüssigkeitsstrom mitgeführt werden, so daß ein Verstopfen, das bei zwei oder mehreren kleinen Eintrittskanälen auftreten kann, vermieden wird. Der einzelne Eintrittskanal 40, erzeugt eine extreme seitliche Versetzung des Turbulenzzentrums relativ zur Mittellinie des Vorlaufkanals 37, die günstig ist, so lange sich die Mittellinien der Ströme

schneiden und/oder kein ungünstiger Drall erzeugt wird.

Die eben beschriebene Ausführungsform bildet eine Grenzkonzeption einer weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß F i g. 20, bei der der seitliche Eintritt der Flüssigkeit in den Düsenkörper Tdurch einen 360°- Ringspalt zwischen der ebenen, ringförmigen, stromaufwärts liegenden Stirnfläche des Düsenkörpers Tund der benachbarten ebenen vorderen Stirnfläche 14" einer Platte 39' erfolgt. Die Platte 14" besitzt eine zenträte Kammer 26', die koaxial mit dem Vorlaufkanal 20 des Südenkörpers T fluchtet. Wenn der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden parallelen Stirnflächen des Düsenkörpers Tund der Platte 39' ein Viertel des Durchmessers des benachbarten Endes des Vorlaufkanals 20 beträgt, sind die Durchflußmenge und die Strömungsgeschwindigkeit der Eintrittsströmung in die Turbulenzkammer am stromaufwärts gelegenen Ende des Vorlaufkanals 20 und der Kammer 26' weitgehend gleich der Durchflußmenge und der axialen, durchschnittlichen Geschwindigkeit von der Kammer zur Austrittsblende 22. Mit diesem Verhältnis wurden gute Versuchsergebnisse erzielt an einer Ausführungsform der Spritzdüse, die eine Platte 30 mit einer durchgehend ebenen vorderen Stirnfläche und einen zylindrischen Vorlaufkanal 32 wie der Düsenkörper B, jedoch ohne Eintrittskanäle 33 besaß und deren Austrittsblende 22 einen strömungsmäßig äquivalenten Durchmesser von 0,4 mm und eine strömungsmäßig äquivalente Querschnittsfläche von ungefähr zwei Dritteln bis drei Vierteln der Querschnittsfläche des ringförmigen Eintrittsspalts besaß. Mit diesem Abstand der Platte 39' von dem Düsenkörper Γ wurde die obere Grenze des bevorzugten Verhältnisses der Eintritts-Querschnittsfläche zur strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende 22 ermittelt, die bereits für andere Ausführungsformen genannt wurde. Bei diesen Versuchen betrug der Abstand zwischen dem Düsenkörper Γ und der Platte 39 nur ungefähr 0,1 bis 0,12 mm, so daß zu befürchten war, daß Pigmente oder andere feste Partikel aus der Farbe oder anderen Flüssigkeiten ausgefiltert werden würden. Für klare Flüssigkeiten begrenzt dieser geringe Abstand und auch noch kleinere Abstände bei kleineren Düsen weder die Anwendbarkeit dieses Ausführungsbeispiels, noch erfordert er eine wesentliche Abweichung von dem bevorzugten Verhältnis der Eintritts-Querschnittsfläche zur strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende.

Bei großen DUsenspitzen und/oder bei konischen Vorlaufkanälen und/oder mit einer Kammer versehenen Platten gemäß F i g. 20 wird durch das bevorzugte Verhältnis Eintritts-Querschnittsfläche zu strömungsmäßig äquivalenter Querschnittsfläche der Austrittsblende kein schädliches Filterproblem hervorgerufen, so daß das bevorzugte Verhältnis dadurch bestätigt wird. Davon abweichende günstige Verhältniswerte, die für spezielle Flüssigkeiten oder andere Betriebsbedingungen durch selektive Einstellung des Abstands zwischen der Platte und dem Düsenkörper ermittelt werden, können jedoch auch angewendet werden. Bei allen Varianten und Größen dieser Ausführungsform der Spritzdüse ist der Vorteil der Einstellung des Abstandes zwischen der Platte und dem Düsenkörper durch das Drehen der Schraube 5 im Innengewinde des Düsengehäuses A gegeben. Ein selbsthemmendes Gewinde reicht zur Aufrechtcrhaltung einer gewählten Einstellung aus.

Wenn der Düsenkörper B mit dem permanenten Verschlußstopfen 34 unlösbar mit dem Düsengehäuse A verbunden ist, ist insbesondere hei kleinen Düsen für niedrige Durchflußmengen die Säuberungsmögiichktil ) infolge der fehlenden Zugänglichkeit stark beschränkt. Um den Düsenkörper B oder einen beliebig anderen Düsenkörper zugänglich anzuordnen, kann er gemäß Fig. 21 lösbar mit einem Düsengehäuse A' einer Spritzdüse N'verbunden werden. Das Düsengehäuse A'

κι besitzt im Gegensatz zum Düsengehäuse A eine konische Zentrierbohrung 45 als Gegenstück zu einer äußeren konischen Paßfläche 46 des Düsenkörpers. Die konische Bohrung 45 und die konische Paßfläche 46 liegen dichtend aneinander, wenn der Düsenkörper mit

ι "> Hilfe einer Schraube 47 kräftig in die konische Bohrung 45 hineingedrückt wird, dadurch, daß die Schraube 47 im Innengewinde des Düsengehäuses A' Gemäß F i g. 21 angezogen wird. Eine Beilegescheibe 48 liegt zwischen der Schraube und einem benachbarten Bund des Düsenkörpers, so daß die freie Zuströmung und der freie Eintritt der Flüssigkeit in die Eintrittskanäle 33 gewährleistet ist. Die Schraube 47 besitzt einen Schraubenzieher-Schlitz 50 und eine große zentrale Bohrung 49 für den freien ungehinderten Durchfluß von Flüssigkeit

r> zum Düsenkörper. Diese lösbare Anordnung des Düsenkörpers gestattet nicht nur den Ausbau des Düsenkörpers zu Reinigungs- und Inspektionszwecken, sondern gestattet auch den wahlweisen Austausch eines Düsenkörpers gegen andere Düsenkörper verschiede-

K) tier Durchflußmengen und Formen, ohne daß Änderungen am Düsengehäuse A'oder an der Schraube 47 erforderlich werden.

F i g. 21 zeigt ferner die Verbindung einer Spritzdüse mit dem vorderen Ende einer hydraulischen Spritz-

i') pistole, z. B. einer Hochdruckhydraulikspritzpistole G gemäß US-Patent 31 16 020, jedoch ohne die darin speziell beschriebene Drosselblende. Das vordere Ende der Spritzpistole G besitzt ein Außengewinde, in das das Innengewinde einer Überwurfmutter eingreift, mit

•to deren Hilfe die Spritzdüse N'flüssigkeitsdicht gegen die vordere Stirnfläche der Spritzpistole G gedrückt wird. Die Spritzpistole G besitzt einen Flüssigkeitskanal großen Querschnitts, der von einem großen, schnell öffnenden und schnell schließenden Ventil 53, das im US-Patent 31 16 020 beschrieben ist, zu der Spritzdüse führt. Der folgende Vergleich der Betriebs-Daten und -Ergebnisse verschieden großer und verschieden geformter Ausführungsformen der Spritzdüse soll die vorangegangene Beschreibung veranschaulichen. F i g. 22 zeigt

3n einen vergrößerten Längsschnitt eines Düsenkörpers und einer Platte. Die Länge L des Vorlaufkanals ist von dem Mittelpunkt des Pralldoms bis zur stromaufwärts gelegenen Stirnfläche des Düsenkörpers gemessen. Dem Durchmesser c/des Doms und des anschließenden Vorlaufkanals ist zum Vergleich der Durchmesser c/'dcr strömungsmäßig äquivalenten kreisförmigen Querschnittsfläche der Austrittsblende gegenübergestellt. Die Kanäle χ und /entsprechen den Eintrittskanälen 25, 25', 33,36 usw. Die Kammer Zentspricht den Kammern

bo 26, 26' und 34. In den folgenden Fällen wurden die Düsenkörper gemäß Fig. 10 bis 13 und 21 untersucht. Die Eintritts-Querschnittsflächen waren jene der Eintrittskanäle 33. Die Durchmesser dund d' waren die in F i g. 22 definierten Durchmesser. Die Vorlaufkanäle 32

b5 waren weitgehend zylindrisch statt leicht konisch wie in F i g. 22. Die Länge L wurde vom Mittelpunkt des Doms 21 bis zur nächstgelegenen Wand der Eintrittskanüle 33 gemessen.

In den folgenden beispielhaften Fällen wurden die vergleichenden Tests mil Düsen niedriger Durchflußmengen durchgeführt und veröffentlicht. Die Versuchsergebnisse wurden auf Durchflußmengen pro Minute bezogen, die mit Hilfe von Wasser für die V-förmige Aiistritlsblendc in einer konventionellen Düsenspitzc bei 35 bar Druckverlust ermittelt wurden. Die folgende Tabelle enthält die Durchflußmengen und die ungefähren Werte der Durchmesser dund d'gemäß F i g. 22 der Düsen des untersuchten Bereichs:

Durchfluß	J	d
bei 35 bar
l/min	mm	mm
0.14	0,18	0,25
0,18	0,23	0,28
0.27	0,28	0,33
0,41	0,33	0,41
0,64	0,41	0,51
0,91	0,51	0,64
1,36	0,61	0,79

Nach den gegenwärtigen Erkenntnissen muß der Vorlaufkanal nicht nur, insbesondere bei kleineren Düsen, eine bestimmte erforderliche Länge besitzen, damit die Düsenkörper Tund B mechanisch zuverlässig in das Düsengehäuse A einbaubar und mit den Platten zusammenbaubar sind, sondern auch ein bevorzugtes Verhältnis Länge zu Durchmesser, gemäß F i g. 22, Ud, besitzen. L/c/-Verhältnisse von 1 : 10 erfüllen insbesondere bei kleinen Düsen die wünschenswerte Aufgabe, schädliche Drallströmungen bis zur Austrittsblende abzubauen. Insbesondere in größeren Düsen neigen jedoch hohe L/d-Verhältnisse dazu, die günstige Turbulenz zu dämpfen und/oder erfordern einen höheren Druckabfall, als er für kleinere L/cZ-Verhältnisse ermittelt wurde, um die günstige Turbulenz zu erzeugen oder zu erhalten. Die Versuchsergebnisse der folgenden Fälle veranschaulichen u, a. die Vorzüge bestimmter L/cZ-Verhältnisse.

In den folgenden Fällen wurden verschiedene Ausführungsformen der Spritzdüse vor eine luftlose handelsübliche Nordson-Farb-Spritzpistole geschraubt.

Die verwendete Spritzpistole war gemäß US-Patent 31 16 020 ausgeführt, jedoch war die in diesem Patent beschriebene Drosselblende entfernt worden. Bei Verwendung von zweistückigen Düsenkörpern, z. B. gemäß F i g. 2, wurden die Versuche mit der gleichen Spri'zpistole durchgeführt. Jedoch wurde der Düsenkörper ohne die Lochschraube S und die Platte P verwendet, und die Drosselblende wurde wieder gemäß US-Patent 3116 020 in die Spritzpistole vor die Düse N eingebaut. Solche Drosselblenden entsprachen Nordsons bisheriger handelsüblicher Praxis. Diese Drosselblenden besaßen eine zentrale Bohrung, die koaxial mit dem Düsenkörper fluchtete und deren Durchmesser in jedem der folgenden Fälle spezifiziert ist. Die Bohrungen in diesen Drosselblenden waren kürzer als ihr Durchmesser. Bei Verwendung einstückiger Düsenkörper, z. B. gemäß F i g. 10 bis 13, wurden diese vor die gleiche Spritzpistole geschraubt, deren Drosselblendc jedoch entfernt war. und mit dem Stand der Technik entsprechenden Nordson-Düscnkörpern verglichen, deren stromaufwärts gelegenes Ende offen war und die keine seitlichen F.intrittskanäle 33 besaßen. Für die dem Stand der Technik entsprechenden Düsenkörper wurde die Drosseibiende wieder in die Spritzpistole eingebaut.

Im Fall I wurde eine Düse gemäß Fig. 1 und 2, die einen Düsenkörper 7, jedoch eine Turbulenzplatte P' gemäß F i g. 14 und 15, eine oben tabellierte Durchflußkapazität von 0,14 l/min, die oben tabellierten Durchmesser dund d'. ein LJd-Verhältnis von 1:10 und Eintrittskanäle ν und y gleicher Querschnittsfläche, deren Gesamtquerschnittsfläche gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende war, besaß, verglichen mit dem gleichen Düsenkörper T in der gleichen Spritzpistole unter den gleichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung einer Drosselblende mit 0,25 mm Blendendurchmesser; dabei waren die Lochschraube Sund die Platte P' entfernt. Mit beiden Düsenkörpern wurde ein härtender Alkydharz-Lack in einem horizontalen Fächerstrahl gespritzt, wobei der Lack in der Spritzpistole eine Temperatur von 65°C und eine Viskosität von 27 Centipoise besaß. In beiden Fällen wurde ausreichend Lack auf ein mit vertikalen Riefen versehenes Blatt Papier gespritzt, so daß sich eine zentrale lackierte Fläche ergab, in der in den Riefen Lack in Abhängigkeit von der Breite der zentralen Fläche um ein Stück nach unten lief. Die Ermittlung des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins von Randzonen oder scharlen Kanten in separaten Flächen über die zentrale Fläche hinaus umfaßte: erstens, die Bestimmung der unteren Grenze des Spritzausdrucks, bei der die in der Randzone abgelagerte Lackmenge gerade ausreicht, um einen Tropfen zu bilden, der in einer der Riefen abwärts läuft — dieser Zustand wurde weitgehend willkürlich als Tropfschwelle definiert — und zweitens, die Bestimmung der oberen Grenze des Spritzdruckes, bei der geringste merkbare Ablagerungen von Lacknebel in den Randzonen beobachtet wurden. Es wurden nur stabile Fächerstrahle guter Qualität miteinander verglichen.

Unter den Bedingungen des Fall I erreichte der Düsenkörper mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende die Tropfschwelle bereits, wenn der Druckabfall an der Düse auf ungefähr 45 bar abgesenkt wurde. Die neue Düse erreichte die Tropfschwelle erst, wenn der Druckabfall an der Düse auf ungefähr 20 bar abgesenkt wurde. Die Düse mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende benötigte einen Druckabfall von ungefähr 60 bar, um den Zustand zu erreichen, bei dem die geringste merkbare Ablagerung von Lacknebel in den Randzonen beobachtet wurde. Die neue Düse erforderte nur einen Druckabfall von ungefähr 30 bar, um den Zustand zu erreichen, bei dem die geringste merkbare Ablagerung von Lacknebel in den Randzonen beobachtet wurde. Wenn die dem Stand der Technik entsprechende Drosselblende und die Platte P' sowie die Lochschraube 5 entfernt wurden, traten bei einem Druckabfall von ungefähr 60 bar noch Tropfen einer höheren Größenordnung als der Tropfschwelle auf. Ein höherer Druckabfall um das Nachlassen des Tropfens oder das Verschwinden der Tropfschwelle zu ermitteln, wurde nicht aufgebracht.

Im Fall Il wurden alle Bedingungen des Fall I beibehalten, mit der Ausnahme, daß ein größerer Düsenkörper mit einer Durchflußkapazität von 0,27 l/min unc mit weiteren oben tabellierten Charakteristiken ver wendet wurde, dessen Ud-Verhältnis ungefähr 7 :1 betrug. Die Tiefe der Nut eines ersten Eintriitskanal; betrug 0,178 mm, und die Tiefe der Nut eines zweiter Eintrittskanals betrug 0,193 mm, gemessen an der äußeren Enden der Nuten. Dadurch wurde eine leichte seitliche Versetzung des Stoßzcntrtims erreicht. Dk

gesamte Querschnittsfläche der Eintrittskanäle war ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende. Für den Vergleich mit der neuen Düse wurde eine dem Stand der Technik entsprechende Drosselblende mit einem Blendendurchmesser von 0,4 mm verwendet.

Die Düse mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende erreichte die Tropfschwelle bereits bei einer Absenkung des Druckabfalls auf ungefähr 20 bar, und die geringsten merkbaren Spuren von Randzonen wurden weitgehend eliminiert, wenn der Druckabfall auf ungefähr 42 bar erhöht wurde. Die neue Düse erreichte die Tropfschwelle erst, wenn der Druckabfall auf ungefähr 20 bar abgesenkt wurde, und die geringsten merkbaren Spuren von Randzonen wurden weitgehend eliminiert, wenn der Druckabfall auf ungefähr 42 bar erhöht wurde.

Im Fall HI wurden alle Bedingungen des Fall Il beibehalten, jedoch mit der Ausnahme, daß die Nuten in der Platte verkleinert wurden, so daß die Tiefe der ersten Nut 0,132 mm und die Tiefe der zweiten Nut 0,140 mm betrug, gemessen an den äußeren Enden der Nuten. Dadurch wurde eine geringe seitliche Versetzung des Stoßzentrums erreicht. Die gesamte Querschnittsfläche der Eintrittsnuten betrug nun nur noch ungefähr zwei Drittel der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende. Diese Ausführungsform der neuen Düse erreichte ihre Tropfschwelle erst, wenn der Druckabfall auf ungefähr 18 bar abgesenkt wurde, obwohl die geringsten merkbaren Spuren von Randzonen erst vollständig verschwanden, nach dem der Druckabfall auf ungefähr 42 bar erhöht worden war. Die Ergebnisse der Düse mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende waren die gleichen wie in Fall II.

Im Fall IV wurden der Lack und die allgemeinen Bedingungen des Fall I beibehalten, jedoch mit der Ausnahme, daß die Temperatur des Lacks in der Spritzpistole auf ungefähr 38° C abgesenkt wurde, wodurch sich eine Viskosität von 55 Centipoise ergab. Ferner wurde eine Ausführungsform der neuen Düse gemäß Fig. 10 bis 13 mit einer Durchflußkapazität von 0,64 l/min und den oben tabellieren Werten der Durchmesser d und d' verwendet. Das L/tf-Verhältnis betrug ungefähr 5,521, die seitlichen Eintrittskanäle hatten Durchmesser von 0,284 mm und 0,292 mm. Die gesamte Querschnittsfläche der Eintrittskanäle war ungefähr gleich der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende. Diese Ausführungsform der neuen Düse wurde mit einem gleichen Düsenkörper, dessen Vorlaufkanal jedoch ein stromaufwärts gelegenes offenes Ende besaß und die statt mit einer Platte mit einer dem Stnnd der Technik entsprechenden Drosselblende mit einem Blendendurchmesser von 0,48 mm kombiniert war, verglichen.

Die neue Düse erreichte ihre Tropfschwelle erst, wenn der Druckabfall auf ungefähr 14 bar reduziert wurde, und die geringsten merkbaren Spuren von Randzonen wurden weitgehend eliminiert, wenn der Druckabfall auf ungefähr 30 bar erhöht wurde. Die Düse mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende erreichte die Tropfschwelle bereits, wenn der Druckabfall auf ungefähr 20 bar reduziert wurde, und die geringsten merkbaren Spuren von Randzonen wurden weitgehend eliminiert, wenn der Druckabfall auf ungefähr 42 bar erhöht wurde.

In den vorangegangenen Fällen I bis IV sollte der Druckabfall der Tropfschwelle im Verhältnis zu dem höheren oder niedrigen Druckabfall, bei dem der Grad der Randzonenbildung für einen zufriedenstellenden Endanstrich nicht schädlich ist, als solcher nicht exakt gemessen werden. Unter den Bedingungen der vorangegangenen Fälle war das ungefähre Verhältnis des Druckabfalls der Tropfschwelle relativ zu dem Druckabfall, bei dem akzeptable, randzonenfreie Spritzbilder geeignet für einen Endanstrich erzielt werden, wie erwartet so, daß die Vergleiche die relativ ausgezeichnete,

ίο kommerzielle Anwendbarkeit der getesteten neuen Düsen bewiesen.

In den folgenden Fällen V bis VII wird die in einer merkbaren, getrennten Randzone enthaltene Lackmenge mit der in der zentralen Fläche des Spritzbildes enthaltenen Lackmenge verglichen. Diese Versuche ergänzen die Versuchsergebnisse der vorangegangenen Fälle 1 bis IV und versuchen dem Vergleich eine Mathematische Grundlage zu geben.
Die mathematische Grundlage des Vergleichs enthält die Voraussetzung, daß, wenn nicht mehr als 1 % der gesamten auf das Ziel gespritzten Lackmenge in einer klar abgegrenzten Randzone enthalten ist und die seitliche Breite dieser Randzone nicht weniger als 10% der Breite der zentralen Fläche des Spritzbildes beträgt, die Randzone harmlos ist und kein Hindernis für den feinen Endanstrich bildet. Dies ist verständlich, da die Filmdicke einer solchen Randzone kleiner ist als ein Zehntel der durchschnittlichen Filmdicke der zentralen Fläche des Spritzbildes. Eine Randzone oder das Symptom einer Randzone dieser Dicke verschwindet bei dem nächsten Passieren der Spritzpistole durch die Überlappung mit dem nächsten Spritzbild, so daß es den Endanstrich nicht behindert.

Um die Filmdicke einer solchen Randzone für jede der zu vergleichenden Düsen zu messen, wurden mit jeder Düse mit einer fest positionierten Spritzpistole Probespritzungen auf verschiedene Blätter mit vertikalen Riefen mit verschiedenen Lackdrücken durchgeführt, wobei mit einem ausreichend niedrigen Druck begonnen wurde, um offensichtlich nicht einwandfreie Randzcnen zu erzeugen, und danach der Druck um je einen Schritt für jedes Blatt erhöht wurde, bis die Randzonen entsprechend einer visuellen Beobachtung sich dem Zustand näherten, bei dem die Filmdicke einer Randzone ungefähr 10% der mittleren Filmdicke in der zentralen Fläche des Spritzbildes betrug. Wenn ein solcher Vor-10%-Zustand beobachtet wurde, wurde die vertikale Linie des mittleren Teils der Randzone markiert und von einer vertikalen Bezugslinie aus vermessen. Ferner wurde die Entfernung von der Bezugslinie zu der vertikalen Linie der Stelle durchschnittlicher Filmdicke in der zentralen Fläche des Spritzbildes markiert und vermessen, indem die Hälfte der Entfernung zwischen der zentralen Fläche nach der Randzone und der Mitte der zentralen Fläche genommen wurde.

Danach wurden zwei saubere Streifen Aluminiumfolien, deren Gewicht festgestellt worden war, statt des mit Riefen versehenen Blattes an den Stellen angeordnet, an denen die Linien der Randzone und der mittleren

fan Filmdicke markiert und vermessen worden waren. Dann wurde eine vertikale Schablone mit gleichen vertikalen Schlitzen, die so angeordnet waren, daß sie die vertikalen Linien der Randzone bzw. der mittleren Filmdicke freigaben, über die Streifen gelegt und die Spritzpistole

h'i betätigt, um das vorangegangene Spritzbild auf der Schablone und den freigegebenen Flächen der Streifen zu wiederholen. Dabei wurde darauf geachtet, die Menge des gespritzten Lacks zu begrenzen, urn Lack-

Verluste durch Abfließen von den Unterkanten der beiden Folienstreifen zu vermeiden. Die Folienstreifen und die Schlitze in der Schablone waren länger als der maximale festgestellte Ablauf. Danach wurden die Folienstreifen getrocknet und gewogen und der Prozentsatz der in der Randzone enthaltenen Lackmenge im Verhältnis zu der in der durchschnittlichen Filmdicke enthaltenen Lackmenge in Abhängigkeit von dem Spritzdruck ermittelt.

Dieses Verfahren wurde mit höheren und/oder unterschiedlichen Spritzdrücken wiederholt, bis der Zustand, bei dem 10% der mittleren Filmdicke der zentralen Fläche in der Randzone enthalten waren, eingegrenzt und/oder bestimmt war. Dieses Verfahren wurde mit den neuen Spritzdüsen und mit Spritzdüsen mit dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblenden durchgeführt, um die jeweils erforderlichen Drücke, die erforderlich sind, um die in der Randzone enthaltene Lackmenge auf 10% der in der durchschnittlichen Filmdicke der zentralen Fläche enthaltenen Lackmenge zu reduzieren, miteinander zu vergleichen. Die Ergebnisse dieser Vergleiche von Düsen unterschiedlicher Größe unter Verwendung weißen Einbrennlacks mit verschiedenen Temperaturen und Viskositäten sind in den Fällen V, VI und VII enthalten:

Im Fall V wurden die gleichen Düsen, die gleiche Drosselblende und andere Teile mit gleichen physikalischen Eigenschaften wie im Fall III verwendet, die der Reihe nach von Fall I und II übernommen und modifiziert wurden. Es wurde weißer Einbrennlack mit einer Temperatur von ungefähr 50⁰C und einer Viskosität von 40 Centipoise verwendet und das eben beschriebene Verfahren durchgeführt. Die Düse mit der dem Stand der Technik entsprechenden Drosselblende benötigte einen Druckabfall von ungefähr 48 bar, um die Filmdicke der Randzone auf ca. 10% der mittleren Filmdicke der zentralen Zone zu reduzieren. Die neue Spritzdüse benötigte nur einen Druckabfall von ungefähr 24 bar.

Im Fall VI wurde das gleiche Verfahren bei der gleichen Temperatur und bei der gleichen Viskosität wie ίο im Fall V angewendet, alle anderen Teile und Bedingungen waren ebenfalls gleich, jedoch mit der Ausnahme, daß die DUsenkörper eine Durchflußkapazität von 0,41 l/min und ein Ud-Verhältnis von 5,7 :1 und die dem Stand der Technik gemäße Drosselblende einen Durchmesser von 0,46 mm besaß, jedoch besaß die in der neuen Spritzdüse verwendete Platte die gleiche Größe wie diejenige der 0,27-1/min-Düse in Fall II, so daß die gesamte Querschnittsfläche der Eintrittskanäle χ und y gemäß Fig.22 nur ungefähr zwei Drittel der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende betrug. Unter diesen Bedingungen benötigte die bekannte Düse einen Druckabfall von ungefähr 24 bar, um die Filmdicke der Randzone auf 10% der durchschnittlichen Dicke der zentralen Zone des Spritzbildes zu reduzieren, während die neue Düse für das gleiche Ergebnis nur einen Druckabfall von ungefähr 18 bar benötigte.

Im Fall VII wurden die gleichen Teile und Bedingungen beibehalten wie im Fall VI, jedoch mit den Ausnahmen, daß die Durchflußkapazität der Düsenkörper 0,46 l/min, das Ud-Verhältnis der neuen Düse 5,5 :1, die gesamte Querschnittsfläche der Eintrittskanäle χ und y der Platte nur ungefähr zwei Drittel der strömungsmäßig äquivalenten Querschnittsfläche der Austrittsblende und der Blendendurchmesser der bekannten Drosselblende 0,48 mm betrugen, und daß die Temperatur des gleichen Lacks auf 38° C abgesenkt worden war, so daß sich die Viskosität auf 55 Centipoise erhöhte. Unter diesen Bedingungen benötigte die bekannte Düse ungefähr 28 bar, um die Filmdicke der Randzone auf die gewünschten 10% der durchschnittlichen Filmdicke der zentralen Zone zu reduzieren, während die neue Düse nur ungefähr 25 bar benötigte, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Der in der Beschreibung und den Ansprüchen gebrauchte Ausdruck »Flüssigkeit« ist aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung gewählt worden. Er umfaßt also auch gasartige Medien.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum luftlosen Umwandeln einer unter Überdruck strömenden Flüssigkeit durch ί deren Entspannung auf Atmosphärendruck in einen feinzerstäubten fächerförmigen Flüssigkeitsnebel, bei dem die strömende Flüssigkeit nach einer ersten Umlenkung auf die Achse des Nebels zu geführt und dabei durch eine große Strömungsquerschnittsver- ι υ minderung stark beschleunigt und dann in die Richtung dieser Achse zum zweitenmal umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach der ersten, um etwa 90° verlaufenden Umlenkung an das stromaufwärts gelegene Ende li eines mit dem zu erzeugenden Nebel gleichachsigen Vorlaufkanals gelangt und dort vorentspannt sowie zum zweitenmal, und zwar scharf, um etwa 90° umgelenkt wird, wobei der Gesamtquerschnitt der Strömung im Bereich der starken Beschleunigung 2i> erheblich geringer sowohl als der Querschnitt der Strömung vor diesem Kanal als auch im Vorlaufkanal ist und in der Größenordnung des Querschnitts der Strömung beim Austritt in die Atmosphäre liegt, so daß die Flüssigkeit am stromaufwärts gelegenen Ende des Vorlaufkanals in heftige Turbulenz gerät, daß die Flüssigkeit im Vorlaufkanal bis zur Entspanmingsstelle so lange strömt und in ihm durch Verminderung des runden Querschnitts derart beschleunigt wird, daß eventuell vorhandener Drall jo der Strömung längs des Vorlaufkanals ausreichend reduziert wird, ohne daß die Turbulenz verlorengeht.

2. Düse zum luftlosen Zerstäuben einer Flüssigkeit in die Form eines fächerförmigen Nebels, bestehend aus einem Düsenkörper mit in Längsachse liegen- j? dem, mindestens annähernd zylindrischem, im Querschnitt rundem Vorlaufkanal, an dessen stromabwärts gelegenem Ende eine schlitzförmige Austrittsblende und an dessen stromaufwärts gelegenem Ende und senkrecht zur Längsachse eine seinen -to Querschnitt überdeckende Platte od. dgl. vorhanden ist, wobei die Düse mindestens einen Kanal mit senkrecht zur Längsachse verlaufender Achse aufweist, zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (40) bzw. die <r> Kanäle (25; 33; 38) im Bereich des stromaufwärts gelegenen Endes des Vorlaufkanals (20; 32; 37) gelegen ist bzw. sind, daß bei Vorhandensein mehrerer Kanäle (25; 33; 38) deren Achsen in einer Ebene liegen, daß der Querschnitt des Kanals (40) bzw. die Summe der Querschnitte der Kanäle (25; 33; 38) erheblich geringer sowohl als der Strömungsquerschnitt vor diesem Kanal bzw. diesen Kanälen als auch der Querschnitt des Vorlaufkanals ist und in der Größenordnung des Querschnitts der Austritts- v> blende (22) liegt, so daß am stromaufwärts gelegenen Ende des Vorlaufkanals die Flüssigkeit in heftige Turbulenz gerät, und daß die Länge des Vorlaufkanals und sein Durchmesser derart gewählt sind, daß eventuell auftretender Drall längs des Vorlauf- bo kanals ausreichend reduziert wird, ohne daß aie Turbulenz verlorengeht.

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche aller Kanäle (40; 25; 33; 38) gleich dem Durchflußquerschnitt der Austrittsblende (22) mit einer Toleranz von etwa plus 20% und etwa minus 30% ist.

4. Düse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Vorlaufkanals (20) ungefähr das Vierfache und nicht länger als das Zehnfache seines Durchmessers im Bereich der Austrittsblende (22) ist.

5. Düse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den axialen Verschluß des Vorlaufkanals (20) an dessen stromaufwärts gelegenem Ende bildende Platte (P)od. dgl. gegenüber dem stromaufwärtigen Ende des Vorlaufkanals verstellbar ist und zusammen mit der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche des den Vorlaufkanal enthaltenden Düsenkörpers (T) die Kanäle (25; 38) begrenzt.

6. Düse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige Ende des Düsenkörpers (T) von einer ebenen und normal zur Längsachse des Vorlaufkanals (20) verlaufenden Fläche gebildet ist.

7. Düse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (P) od. dgl. eine Vertiefung (26; 26') aufweist, die koaxial und deckungsgleich zum Vorlaufkanal (20) angeordnet ist und das stromaufwärtige Ende des Vorlaufkanals bildet.

8. Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (26; 26') in axialer Richtung von einer Stirnwand (27) begrenzt ist, deren Ebene senkrecht zur Längsachse verläuft, und daß die Einmündung des Kanals (40) bzw. der Kanäle (25; 33; 38) in den Vorlaufkanal (20) in axialer Richtung vor dem inneren Ende der Vertiefung (26; 26') liegt.

9. Düse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der sich gegenüberliegenden Flächen des Düsenkörpers (T) oder der Platte (P) od. dgl. Nuten eingearbeitet sind, die den bzw. die Kanäle (25) bilden.

10. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Kanals (40) die Längsachse des Vorlaufkanals (20) möglichst exakt schneidet.

11. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (25; 33; 38) einander gegenüber und auf einer gemeinsamen Achse liegen.

12. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Kanäle (25; 33; 38) auf eine gemeinsame Stelle innerhalb des Vorlaufkanals ausgerichtet sind.

13. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufkanal (20) über seine Länge im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet ist.

14. Düse nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende des Vorlaufkanals (20) aus einem weitgehend halbkugelförmigen Pralldom (21) besteht, in dem die Austrittsblende (22) durch einen V-förmigen Schnitt gebildet ist, und daß die Längs des Vorlaufkanals gleich dem vier- bis zehnfachen Durchmesser des Pralldomes (21) ist.

15. Düse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufkanal (20) vom stromaufwärtigen zum stromabwärtigen Ende konisch verjüngend ausgebildet ist.

16. Düse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achsen des Kanals (40) und des Vorlaufkanals (20) rechtwinklig schneiden.

17. Düse nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kanäle koaxial fluchtend auf der Sehne eines Querschnittskreises

des Vorlaufkanals (20) angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse des Vorlaufkanals liegt.

18. Düse nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (P) od. dgl auf einer Lochschraube (S) befestigt und die Lochschraube zusammen mit der Platte oü. dgl. in axialer Richtung in einen Halter (N) einschraubbar ist, in dem der Düsenkörper (T) mit axial verlaufendem Vorlaufkanal (20) befestigt ist.

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