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Die
Erfindung betrifft eine Heißwachs-Sprühvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige
Heißwachs-Sprühvorrichtungen haben
eine Austrittsdüse
für Heißwachs,
die von einer Luftdüse
umgeben ist. Die Austrittsdüse
für Heißwachs steht
mit der Austrittsöffnung
eines beheizbaren Vorratsbehälters
für Wachs
in Verbindung. Wenn die Temperatur in dem Vorratsbehälter hoch
genug ist, wird das Wachs flüssig
und kann durch Beaufschlagen des Vorratsbehälters mit Druckgas, in der Regel
Druckluft, zu der Austrittsdüse
gefördert
werden, wo es aus der Heißwachs-Sprühvorrichtung austritt.
Gleichzeitig strömt
aus der Luftdüse,
die z.B. mehrere ringförmige Öffnungen
haben kann, Druckluft aus, die einerseits eine Injektorwirkung auf
das austretende Heißwachs
hat, das von der Druckluft zerstäubt
und mitgerissen wird, und die andererseits den Wachsstrahl in Querrichtung
begrenzt, so daß das
Heißwachs
sprühnebelfrei
verarbeitet werden kann und eine gesundheitsgefährdende Wirkung auf den Menschen
auszuschließen
ist.
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Bei
den herkömmlichen
Heißwachs-Sprühvorrichtungen
wird in der Regel nur der Vorratsbehälter für Wachs beheizt, um das Wachs
zu verflüssigen und
auf eine Temperatur von etwa 80°C
zu bringen.
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Dabei
kann es vorkommen, daß das
Wachs auf seinem Weg zu der Austrittsdüse wesentlich zähflüssiger wird
oder gar erstarrt, wodurch der Betrieb der Heißwachs-Sprühvorrichtung erheblich beeinträchtigt wird.
Um Abhilfe zu schaffen, wurden Heißwachs-Sprühvorrichtungen
entwickelt, bei denen zusätzlich
zu der Heizung des Vorratsbehälters
eine Heizmanschette vorgesehen ist, die an der Außenseite
der Luftdüse
angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Heizmanschette wird der Luftmantel
erwärmt,
aber es kann trotzdem zu Betriebsstörungen kommen, weil die Temperatur
des Heißwachses,
das aus einem Düsenkörper aus
Edelstahl austritt, durch den Luftmantel nicht ausreichend schnell
vergrößert wird.
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Aus
der
DE 32 25 844 A1 ist
eine Vorrichtung zum Auftragen von Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen
oder Heißschmelzklebstoffen
bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird mit Hilfe einer Förderschnecke
der aufzubringende Kunststoff oder Heißschmelzklebstoff aus einem
beheizbaren Vorratsbehälter
in einen von einem Rohr gebildeten Kanal transportiert. Das dem
Vorratsbehälter
gegenüberliegende
Ende des Rohres ist als Düse
ausgestaltet und von zwei ringförmigen
Düsenräumen umgeben, in
die vorgeheiztes Druckgas zum Versprühen des Kunststoffes oder Heizschmelzklebstoffes
eingeleitet wird. Um den mittleren Bereich des den Kanal bildenden
Rohres ist ein wendelförmiger
Heizwiderstand gelegt, der in Kontakt mit der Außenwandung des Rohres steht.
Diese Heizung soll verhindern, daß der Kunststoff oder Heißschmelzklebstoff
auf dem Wege zu der Düse
zu zähflüssig wird
oder sich sogar verfestigt.
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Eine
weitere Vorrichtung zum Versprühen von
Schmelzkleber ist in der
EP
0 158 097 B1 beschrieben. Hierbei wird das Material in
einen Pistolenkörper
geleitet, neben dem eine Heizpatrone angeordnet ist. Durch diese
Heizpatrone wird Luft aufgeheizt, bevor mit deren Hilfe das durch
eine an dem Pistolenkörper
angeordnete Düse
austretende Material versprüht
wird. Die Heizpatrone gibt auch Wärme an den Pistolenkörper ab;
die Düse
wird dagegen nicht direkt beheizt.
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Mit
den beiden vorgenannten Vorrichtungen können Heißschmelzklebstoffe oder auch
thermoplastische Kunststoffe versprüht und auf eine Fläche aufgetragen
werden. Zum Versprühen
von Heißwachs
sind dagegen beide Vorrichtungen ungeeignet.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Heißwachs-Sprühvorrichtung zu schaffen, aus
der das Heißwachs
störungsfrei
und mit ausreichend hoher Temperatur austritt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Heißwachs-Sprühvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Heißwachs-Sprühvorrichtung
hat eine Austrittsdüse
für Heißwachs und eine
Luftdüse,
die die Austrittsdüse
für Heißwachs umgibt.
Die Austrittsdüse
für Heißwachs weist
einen Düsenkörper auf
und ist über
ein Verbindungsstück
in Fluidkommunikation mit der Austrittsöffnung eines mit Druckgas beaufschlagbaren,
beheizbaren Vorratsbehälters
für Wachs,
und die Luftdüse
ist in Fluidkommunikation mit einer Druckluftquelle bringbar. Dabei
kann der Vorratsbehälter
für Wachs
permanent mit der Heißwachs-Sprühvorrichtung
verbunden sein oder aber als Austauschteil über eine lösbare Kupplung anschließbar sein.
Erfindungsgemäß ist an
dem Düsenkörper eine
Heizeinrichtung angeordnet, die thermisch leitend an den Düsenkörper gekoppelt
ist. Der Düsenkörper und
das Verbindungsstück
bestehen aus metallischem Material guter Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus Aluminium,
Messing oder Kupfer.
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Dadurch,
daß der
Düsenkörper mit
Hilfe der Heizeinrichtung direkt beheizt wird, ist gewährleistet, daß an der
Austrittsdüse
für Heißwachs eine
ausreichend hohe Temperatur herrscht, bei der das Heißwachs flüssig ist.
Weil die Bauteile, die den Kanal für das Heißwachs innerhalb der Heißwachs-Sprühvorrichtung
bilden, nämlich
im wesentlichen der Düsenkörper und
das Verbindungsstück,
von beiden Enden des Kanals her beheizt werden, nämlich im
Bereich der Austrittsdüse
durch die an dem Düsenkörper angeordnete
Heizeinrichtung und im Bereich der Austrittsöffnung des Vorratsbehälters durch
die Heizung des Vorratsbehälters,
und außerdem
aus gut wärmeleitendem
Material bestehen, ist gewährleistet,
daß der
Kanal über
seine gesamte Länge
eine ausreichend hohe Temperatur hat, bei der das Heißwachs flüssig bleibt.
Dies führt
zu einer zuverlässigen
Betriebsweise der Heißwachs-Sprühvorrichtung.
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Ferner
weist die Heizeinrichtung ein ringförmiges Gehäuse auf, das den Düsenkörper unter
Bildung eines metallisch wärmeleitenden
Kontakts umgibt. Eine derartige, separat von dem Düsenkörper gefertigte
Heizeinrichtung ist im Bedarfsfall leicht auswechselbar.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Heißwachs-Sprühvorrichtung
ein pistolenartiges Gehäuse,
in dessen Mündungsbereich
die Austrittsdüse
für Heißwachs und
die Luftdüse
angeordnet sind, wobei das Verbindungsstück seitlich aus dem pistolenlaufartigen
Teil des Gehäuses
vorsteht und dort mit dem Vorratsbehälter für Wachs, der sich außerhalb
des Gehäuses
befindet, verbunden ist oder verbindbar ist. Dabei kann die Austrittsdüse für Heißwachs durch
einen längs
durch den Düsenkörper geführten Stift
verschließbar
sein, der zwischen einer Schließposition
und einer Freigabeposition längs
verschiebbar gelagert ist. Vorzugsweise ist die Freigabeposition
des Stifts fest einjustierbar. Wenn die Längsverschiebung des Stifts
und die Druckluftzufuhr zu der Luftdüse über ein gemeinsames Bedienungselement
steuerbar sind, etwa über
eine Art Abzug am Griff des pistolenartigen Gehäuses, ist die Bedienung der
Heißwachs-Sprühvorrichtung
besonders einfach. Dabei wird der Abzug bis zum Anschlag gedrückt, wodurch
vorzugsweise zunächst
die Druckluftzufuhr geöffnet
und anschließend
der Stift bis zu der einjustierten Freigabeposition (worüber die pro
Zeiteinheit geförderte
Heißwachsmenge
festgelegt werden kann) zurückgezogen
wird.
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Vorzugsweise
weist die Heißwachs-Sprühvorrichtung
einen Temperatursensor und einen Temperaturregler für die Heizeinrichtung
auf. Die Temperatur, mit der das Heißwachs aus der Austrittsdüse austritt,
beträgt
vorzugsweise etwa 80°C.
Diese Temperatur ist so hoch, daß das Wachs einerseits ausreichend
dünnflüssig ist,
aber andererseits eine Überhitzung
und Zersetzung des Wachses verhindert wird.
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Der
Düsenkörper und
das Verbindungsstück können einstückig ausgestaltet
sein, aber auch als zwei Komponenten gestaltet sein, die in metallisch wärmeleitendem
Kontakt stehen. Im letzeren Fall können der Düsenkörper und/oder das Verbindungsstück jeweils
aus mehreren Teilen bestehen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine schematische Längsschnittansicht
durch eine erfindungsgemäße Heißwachs-Sprühvorrichtung
mit einem pistolenartigen Gehäuse,
in der der Mündungsbereich
im Detail und die übrigen
Bereiche nur umrißartig
dargestellt sind,
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2 einen schematischen Längsschnitt durch
die Heizeinrichtung für
den Düsenkörper und
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3 eine schematische Vorderansicht
der auf den Düsenkörper aufgesetzten
Heizeinrichtung.
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Die
im Ausführungsbeispiel
beschriebene Heißwachs-Sprühvorrichtung
ist als Heißwachs-Pistole
ausgestaltet und hat ein pistolenartiges Gehäuse 1 mit einem Mündungsbereich 2,
einem pistolenlaufartigen Teil 4 und einem Griff 6.
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Im
Mündungsbereich 2 ist
eine Austrittsdüse 10 für Heißwachs angeordnet,
die die Öffnung
am Ende eines Düsenkörpers 12 darstellt.
In 1 ist der Düsenkörper 12 zu
erkennen; er ist in seinem Endbereich um die Austrittsdüse 10 herum
kegelstumpfartig ausgestaltet. Ansonsten hat der Düsenkörper 12 einen
sechseckigen Umriß,
siehe auch 3, damit
er mit einem Schraubenschlüssel
leichter montiert werden kann.
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Der
Düsenkörper 12 ist
an seinem der Austrittsdüse 10 gegenüberliegenden
Ende mit einem T-Stück 14 verschraubt.
Das T-Stück 14 ragt
seitlich aus dem pistolenlaufartigen Teil 4 des Gehäuses 1, und
zwar nach oben. Dort ist an dem T-Stück 14 eine zweiteilige
Kupplung 16 angebracht. Die Kupplung 16 dient
dazu, einen Vorratsbehälter 20 für Wachs
mit dem Gehäuse 1 zu
verbinden.
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Der
Düsenkörper 12,
das T-Stück 14 und
die Kupplung 16 haben in ihrem Innenraum jeweils einen Kanal,
der im montierten Zustand durchgängig
von der Austrittsdüse 10 bis
zu der Austrittsöffnung
des Vorratsbehälters 20 reicht,
die sich in der unteren Zone des Vorratsbehälters 20 befindet.
In 1 ist dieser Kanal
nicht eingezeichnet. Das T-Stück 14 und die
Kupplung 16 bilden also ein Verbindungsstück, über das
der Düsenkörper 12 mit
der Austrittsdüse 10 in
Fluidkommunikation mit der Austrittsöffnung des Vorratsbehälters 20 steht.
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Der
Düsenkörper 12,
das T-Stück 14 und
die Kupplung 16 bestehen jeweils aus einem metallischen
Material guter Wärmeleitfähigkeit,
wie z.B. Aluminium, Messing oder Kupfer. Wenn keine Korrosionsprobleme
zu befürchten
sind, ist es auch denkbar, für
jedes dieser Teile ein anderes Material zu verwenden. Der Düsenkörper 12 oder
die Komponenten des Verbindungsstücks 14, 16 können für sich auch mehrteilig
ausgestaltet sein. Bei einer alternativen Ausführungsform sind der Düsenkörper 12 und
das Verbindungsstück 14, 16 aus
einem Stück
gefertigt. Wichtig ist, daß der
Düsenkörper 12,
das T-Stück 14 und
die Kupplung 16 bzw. deren Einzelteile im montierten Zustand
in metallisch wärmeleitendem
Kontakt stehen, so daß eine
Wärmeleitungsbrücke gebildet
wird, die von der Austrittsdüse 10 bis
zur Austrittsöffnung
des Vorratsbehälters 20 reicht.
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Der
Vorratsbehälter 20 ist
im Ausführungsbeispiel über die
Kupplung 16 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Er
dient zum Aufnehmen von Wachs, das mit der Heißwachs-Pistole versprüht werden
soll. Am oberen Ende des Vorratsbehälters 20 befindet sich
ein Deckel 22, der in 1 nur
angedeutet ist, aber so ausgestaltet ist, daß er druckfest verschließbar ist.
Der Vorratsbehälter 20 wird
durch eine Heizung beheizt, die im Ausführungsbeispiel als Manschette
gestaltet ist und den Vorratsbehälter 20 an dessen
Außenseite
umgibt (in 1 nicht dargestellt),
wobei der Heizdraht zum Schutz in eine Vergußmasse eingegossen ist. Die
elektrischen Zuleitungen der Heizung können an ein externes Netzgerät angeschlossen
werden. Das Netzgerät
regelt die Heizleistung der Heizung des Vorratsbehälters 20 mit Hilfe
eines in der Nähe
der Heizung angeordneten Temperatursensors. Dabei hat sich eine
Temperatur von 80°C
bewährt,
die ausreichend hoch ist, um das in den Vorratsbehälter 20 gefüllte Wachs
zu verflüssigen,
aber nicht so hoch ist, daß es
beeinträchtigt
oder gar zersetzt wird.
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Zu
dem Vorratsbehälter 20 führt ferner
eine Druckluftleitung, die vorzugsweise an den Deckel 22 angeschlossen
ist (in 1 nicht dargestellt). Über diese
Druckluftleitung kann der Vorratsbehälter 20 mit Druck
beaufschlagt werden, der dazu dient, das mittels der Heizung des
Vorratsbehälters 20 verflüssigte Wachs
zu der Austrittsdüse 10 zu
fördern.
Vorzugsweise ist die Druckluftleitung ebenso wie die elektrische
Zuleitung zu dem Vorratsbehälter 20 kurz und
mit ihrem freien Ende am Gehäuse 1 angeschlossen,
denn auch die in dem Gehäuse 1 befindlichen
Kom ponenten müssen
mit Druckluft und elektrischer Energie versorgt werden (siehe unten).
Bei einer derartigen Gestaltung ist es lediglich erforderlich, das
Gehäuse 1 über eine
Druckluftleitung und eine elektrische Zuleitung mit einer Druckluftquelle bzw.
dem Netzgerät
zu verbinden, was die Handhabung der Heißwachs-Pistole erleichtert. In der Praxis wird
meist Druckluft als Druckgas zum Fördern des Wachses benutzt.
Für Spezialanwendungen
sind jedoch auch andere Druckgase denkbar, z.B. sauerstoffreie.
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Der
Düsenkörper 12 ist
im Mündungsbereich 2 des
Gehäuses 1 von
einer Luftdüse 30 umgeben, siehe 1. Die Luftdüse 30 hat
im Ausführungsbeispiel
eine innere Öffnung 32,
die im wesentlichen ringförmig
gestaltet ist, und eine äußere Öffnung 34, die
ebenfalls im wesentlichen ringförmig
gestaltet ist. Mit Hilfe einer Überwurfmutter 36 ist
die Luftdüse 30 am
Gehäuse 1 gehalten.
Die Luftdüse 30 befindet sich
am Ende eines Luftkanals, der durch das Gehäuse 1 zu der bereits
erwähnten
Druckluftleitung führt,
aber in 1 nicht dargestellt
ist. Die aus der inneren Öffnung 32 ausströmende Luft übt auf das aus
der Austrittsdüse 10 austretende
Heißwachs eine
Injektorwirkung aus, wodurch das Heißwachs mitgerissen wird. Die
aus der äußeren Öffnung 34 ausströmende Luft
bildet einen Luftmantel, der den Heißwachs-Sprühstrahl formt und verhindert,
daß sich
Sprühnebel
im Raum ausbreiten. Daher arbeitet die Heißwachs-Pistole sprühnebelfrei,
wodurch einerseits Materialverluste und aufwendige Reinigungsarbeiten
vermieden werden und andererseits die Gesundheit des mit der Heißwachs-Pistole
oder in deren Umgebung arbeitenden Personals nicht beeinträchtigt wird.
Im Ausführungsbeispiel
haben die Luftwege innerhalb des Gehäuses 1 große Strömungsquerschnitte,
weshalb mit Druckluft von relativ niedrigem Druck gearbeitet werden
kann (z.B. Betriebsdruck 2 bar, Zerstäubungsdruck ca. 0,1 bar). Falls
erforderlich, kann anstelle von Druckluft ein anderes Gas, insbesondere
ein sauerstoffreies Gas, benutzt werden, das aus der Luftdüse 30 ausströmt.
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Der
Düsenkörper 12 ist
im Inneren des Gehäuses 1 von
einer Heizeinrichtung 40 umgeben. Die Heizeinrichtung 40 hat
im Ausführungsbeispiel
ein ringförmiges
Gehäuse 42 mit
einer im Zentralbereich befindlichen Öffnung 44, in die
der hintere Abschnitt des Düsenkörpers 12 hineinpaßt, siehe 1, 2 und 3.
Das ringförmige
Gehäuse 42 der
Heizeinrichtung 40 steht in thermisch leitendem Kontakt
mit dem Düsenkörper 12,
da es eng an dem Düsenkörper 12 anliegt.
Anschlußleitungen 46 führen von
der Heizeinrichtung 40 zu einer in 1 nicht dargestellten elektrischen Verteilerklemme,
die sich in dem Gehäuse 1 befindet.
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Vorzugsweise
weist die Heizeinrichtung 40 einen Temperatursensor auf,
der z.B. an dem ringförmigen
Gehäuse 42 oder
an dem Düsenkörper 12 angeordnet
ist. Mit Hilfe dieses Temperatursensors und eines Temperaturreglers,
der sich vorzugsweise in dem bereits erwähnten Netzgerät befindet,
kann die Temperatur des Düsenkörpers 12 konstant
gehalten werden, z.B. auf 80°C.
Je nach Art des verwendeten Wachses sind auch andere Temperaturen
sinnvoll. Im Ausführungsbeispiel
hat die Heizeinrichtung 40 eine Leistung von 20 W, während die
Heizung des Vorratsbehälters 20 eine
Leistung von 210 W hat. In Zusammenwirkung mit der gut wärmeleitenden
Brücke,
die aus dem Düsenkörper 12 und
dem Verbindungsstück 14, 16 gebildet
ist, sorgen die Heizeinrichtung 40 und die Heizung des
Vorratsbehälters 20 dafür, daß das Wachs
in dem von dem Vorratsbehälter 20 bis
zu der Austrittsdüse 10 reichenden
Kanal flüssig
bleibt und als Heißwachs
definierter Temperatur aus der Austrittsdüse 10 ins Freie gelangt.
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Die
Schließorgane
und Bedienungselemente der Heißwachs-Pistole
gemäß dem Ausführungsbeispiel
sind in 1 nicht gezeigt,
da sie den üblichen Schließorganen
und Bedienungselementen einer Heißwachs-Pistole entsprechen.
Ihre Wirkungsweise ist daher an dieser Stelle nur kurz zusammengefaßt.
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Das
T-Stück 14 weist
an seiner dem Düsenkörper 12 gegenüberliegenden
Seite ein Durchführungsteil 50 auf.
Das Durchführungsteil 50 ist
mit einer Gleitdichtung versehen, durch die ein längs verschiebbar
gelagerter Stift in den hinteren Bereich des pistolenlaufartigen
Teils 4 des Gehäuses 1 geführt ist. Dieser
Stift erstreckt sich im wesentlichen entlang der Längsachse
des pistolenlaufartigen Teils 4 und reicht an seinem vorderen
Ende bis zur Austrittsdüse 10. Wenn
der Stift ganz in die Austrittsdüse 10 vorgeschoben
ist, befindet er sich in seiner Schließposition und verschließt die Austrittsdüse 10,
so daß dort
kein Heißwachs
austreten kann. Wenn er von der Austrittsdüse 10 zurückgeschoben
ist, nimmt er eine Freigabeposition ein. Mit Hilfe einer Stellschraube läßt sich
die Freigabeposition des Stifts fest einjustieren, um die pro Zeiteinheit
aus der Austrittsdüse 10 austretende
Menge an Heißwachs
festzulegen. Die Längsverschiebung
des Stifts und die Druckluftzufuhr zu der Luftdüse 30 werden im Ausführungsbeispiel
mechanisch über
ein gemeinsames Bedienungselement gesteuert, das sich in Art eines
Pistolenabzuges im Bereich des Griffs 6 befindet. Beim Drücken dieses
Bedienungselements wird zunächst das
Ventil für
die Druckluftzufuhr geöffnet,
so daß Luft
aus der inneren Öffnung 32 und
der äußeren Öffnung 34 der
Luftdüse 30 ausströmt und von
Anfang an stabile Sprühstrahlverhältnisse
herrschen. Erst beim weiteren Durchdrücken des Bedienungselements
wird der Stift bis zu der vorjustierten Freigabeposition zurückgezogen,
so daß das
Heißwachs
unter dem am Vorratsbehälter 20 anliegenden
Druck aus der Austrittsdüse 10 austreten
kann. Beim Loslassen des Bedienungselements am Griff 6 wird
zunächst
die Austrittsdüse 10 geschlossen
und anschließend
die Luftzufuhr unterbrochen. Der Luftdruck und die Breite des Sprühstrahls
können über separate
Bedienungselemente eingestellt werden. Bevor mit der Heißwachs-Pistole
Heißwachs
versprüht
werden kann, muß die
Heizung des Vorratsbehälters 20 vorgeheizt
werden, um das Wachs zu verflüssigen,
was im Ausführungsbeispiel
etwa 30 Minuten dauert.
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Bei
einer Variante der Heißwachs-Pistole
befindet sich zusätzlich
zu der an dem Düsenkörper 12 angeordneten
Heizeinrichtung 40 eine Heizmanschette außen an der
Luftdüse 30,
vorzugsweise über
der Überwurfmutter 36,
um die austretende Luft aufzuwärmen.