DE2033951A1 - Atomizer nozzle for a system for spraying paint, enamel or the like - Google Patents
Atomizer nozzle for a system for spraying paint, enamel or the likeInfo
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Description
Dr. ing. Walter Abitz .Dr. ing. Walter Abitz.
Dr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. BraunsDr. Dieter F. Morf
Dr. Hans-A. Browns
8 München 86, Hewtnauerstr.288 Munich 86, Hewtnauerstr. 28
8. Juli 1970 GAS 112 + 113July 8, 1970 GAS 112 + 113
TUNZINI-SAMES
21, rue Jean Mace, 38 Grenoble, FrankreichTUNZINI-SAMES
21, rue Jean Mace, 38 Grenoble, France
Zerstäuberdüse für eine Anlage zum Spritzen von farbe, Email oder dergleichenAtomizer nozzle for a system for spraying paint, enamel or the like
Die vorliegende "Erfindung betrifft eine Sprühdüse für eine Farbspritzpistole und insbesondere eine elektrostatische Sprühdüse zum Auftragen von Farbschichten, Emailschichten, und dergleichen. 'The present "invention relates to a spray nozzle for a Paint spray gun and in particular an electrostatic spray nozzle for applying paint layers, enamel layers, and the same. '
Man hat bereits derartige Sprühdüsen hergestellt, -welche einen ersten Ringkörper zur Abgabe des flüssigen zu versprühenden Erzeugnisses aufwiesen, sowie einen zweiten dazu konzentrischen Ringkörper für die Zerstäubungsluft, wobei der erste Ringkörper sich nach vorne erweitert und in ihm ein mittig angeordneter Zerstäuber angeordnet ist, welcher einen ringförmigen Austrittskanal für die zu zerstäubende Flüssigkeit bildet. Diese Ausführungsformen waren im wesentlichen darauf abgestellt, ein Aufeinandertreffen des Flüssigkeitsstrahls und des Luftstrahla herbeizuführen, indem die Flüssigkeit inSuch spray nozzles have already been made, -which one had first ring body for dispensing the liquid product to be sprayed, and a second ring body concentric thereto for the atomizing air, the first Annular body expands forward and a centrally arranged atomizer is arranged in it, which has an annular Forms outlet channel for the liquid to be atomized. These embodiments were essentially thereon turned off to bring about a meeting of the liquid jet and the air jet by the liquid in
-. 1 - . -..'■. 00988S/1S57 -. 1 - . - .. '■. 00988S / 1S57
f> Γ) 1Ί 9 f > Γ) 1Ί 9
CAS 112 + 113 fc U ο g αCAS 112 + 113 fc U ο g α
eine vorbereitende Phase für die Zerstäubung geführt wurde, in welcher sie in der Form einer dünnen Schicht vorlag. Derartig aufgebaute Zerstäubungsdüsen sind für eine ordnungsgemäße Zerstäubung geeignet bei Leistungen in der Grössenordnung von 10 bis maximal 20 Liter/Stunde. Die maximale Durchmesserabmessung des zentralen Zerstäubers liegt zwischen 5 und 8 mm, wobei bei derartigen Abmessungen und der genannten Flüssigkeitsleistung kein besonderes Problem besteht, eine zufriedenstellende Zerstäubung zu erzielen. Wird dagegen eine höhere Leistung angestrebt, beispielsweise das doppelte oder vierfache der genannten Leistung, so hat die Erfahrung gezeigt, dass dazu eine einfache entsprechende Vergrösserung der Zerstäuberdüse nicht ausreicht. Es treten dabei verschiedene Mangel auf, wovon der wichtigste in einer Ausflussverringerung der Flüssigkeit besteht, .durch welche Erscheinung stossartige Flüssigkeitsstrahlen mit veränderlicher Leistung periodisch auftreten, welche zu einer schlechten Zerstäubung zum Zeitpunkt der maximalen Leistungsabgabe führen, die merklich höher liegt als die mittlere Leistungsabgabe. Man hat diesem Mangel teilweise.dadurch abgeholfen, dass man die mittlere Leistung verringert oder entsprechend die Düse überdimensioniert hat.a preparatory phase for atomization has been carried out, in which it was in the form of a thin layer. Such constructed atomizing nozzles are for a proper Atomization suitable for outputs in the order of magnitude of 10 to a maximum of 20 liters / hour. The maximal The diameter dimension of the central atomizer is between 5 and 8 mm, with such dimensions and the there is no particular problem in achieving satisfactory atomization. If, on the other hand, a higher performance is sought, for example twice or four times the stated performance, then has Experience has shown that a simple corresponding enlargement of the atomizer nozzle is not sufficient for this. It various deficiencies occur, the most important of which is a reduction in the outflow of fluid which phenomena occur periodically jerky jets of liquid with variable power, which lead to a lead to poor atomization at the time of maximum power output, which is noticeably higher than the mean Power output. This deficiency is partly due to it It helped that the average power was reduced or the nozzle was overdimensioned accordingly.
Der vorliegenden Erfindung! liegt unter anderem die Aufgabe · zugrunde, eine Zerstäubungsdüse hoher Leistung zu schaffen, • welche eine kontinuierliche Strömung abgibt und eine optimale Zerstäubung ermöglicht. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäubungsdüse dieser Art zu schaffen, welche geeignet dimensioniert ist, um eine erhöhte Leistung zu liefern ohne die vorausgehend aufgeführten Mangel aufzuweisen.The present invention! one of the tasks is to create a high-performance atomizing nozzle, • which emits a continuous flow and an optimal one Allows atomization. Further lies the present invention the object of the invention is to provide an atomizing nozzle of this type which is suitably dimensioned to accommodate an increased To deliver the service without showing the defects listed above.
009885/1557009885/1557
GAS 112 +113 . τGAS 112 +113. τ
Der vorliegenden Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, dass der Flüssigkeitsaustritt aus der Zerstäubungsdüse umso rege!massiger ist je stärker der auftretende Ladungsverlust ist. Falls der Ladungsverlust zu schwach ist, führt die durch den Druckabfall der Zerstäubungsluft hervorgerufene Saugwirkung zu intermittierend und periodisch auftretenden Leerstellen im Ringkanal der Düse. Dieser Ladungsverlust führt zu einer. Bremsung, welche durch die Wandung des Ringkanals der Düse hervorgerufen wird, wobei diese Bremsung der Länge des Kanals proportional und dem Querschnitt des Kanals umgekehrt proportional ist; die Bremsung ist ferner der Viscosität der Flüssigkeit proportional. Erhöht man diese Bremsung oder diesen Ladungsverlust, das heisst verringert man den Querschnitt des Ringkanals der Düse und/oder erhöht man die Längsabmessung dieses Kanals, so stellt man fest, dasa die Erscheinung der Ausflussverringerung unterdrückt wurde. Der Ausfluss wird gleichmässig und die Zerstäubung ungeachtet der Leistung sehr zufriedenstellend.The present invention is based on the finding that the liquid discharge from the atomizing nozzle is more active, the greater the charge loss that occurs is. If the charge loss is too weak, the suction effect caused by the pressure drop in the atomizing air will result to intermittent and periodic vacancies in the nozzle's annular channel. This loss of charge leads to one. Braking, which is caused by the wall of the annular channel of the nozzle, this braking the length of the Channel proportional and inversely to the cross section of the channel is proportional; the braking is also the viscosity of the Liquid proportional. If you increase this braking or this loss of charge, that means you reduce the cross-section of the annular channel of the nozzle and / or if the longitudinal dimension of this channel is increased, it is found that the appearance the decrease in discharge has been suppressed. The outflow will be even and the atomization will be great regardless of the power satisfactory.
Man wird daher dazu verleitet anzunehmen, dass bei einem langen und engen Düsenkanal die besten Ergebnisse erhalten werden. Es ist jedoch ein Grenzwert vorhanden, da mit Farbe und insbesondere mit Email das zu verstäubende Erzeugnis im allgemeinen Agglomerate mitführt, welche in schädlicher Weise Hindernisse bilden sowohl für die Qualität der Zerstäubung wie auch bezüglich der für die Reinigung der Düse erforderlichen Zeit, was zu entsprechenden Betriebsunterbrechungen führt. Man ist daher bezüglich e;Lner Erhöhung des Ladungsverlustes eingeengt. Jedoch ist ein weiterer Grenzwert vorhanden, welcher sich einzig,soweit die Flüssigkeit betroffen ist, aus der Oberflächenspannung ergibt. Man hat in der Tat festgestellt, dass die drei Abmessungen des Ringkanals, nämlich dieOne is therefore led to believe that the best results will be obtained with a long and narrow nozzle channel. There is, however, a limit, since with paint and in particular with enamel, the product to be atomized generally entrains agglomerates, which are harmful obstacles both to the quality of the atomization and to the time required for cleaning the nozzle, which leads to corresponding problems Business interruption leads. One is therefore restricted with regard to increasing the charge loss. However, there is another limit value which, as far as the liquid is concerned, results from the surface tension. It has in fact been found that the three dimensions of the ring channel, namely the
009885/1557009885/1557
CAS 112 + 113CAS 112 + 113
Längsabmeasung, die Umfangsabmeasung und die Dicke, massgeblich für die Schaffung eines langen und engen Hohlraums sind, in welchem sich wichtige, auf der Oberflächenspannung der Flüssigkeit beruhende Erscheinungen abspielen. Unter gewissen Umständen, wenn die Längsabmessung ausreichend gross bemessen ist, die Umfangsabmessung nicht zu hoch gewählt wird und die Dicke genügend verkleinert ist, erzielt man eine unbewegliche Flüssigkeitssehicht im Düsenkanal ohne jeglichen Ausfluss und daher einzig unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte. Man hat Versuche unternommen, die mit einer Flüssigkeit von einer mittleren Viscosität und Oberflächenspannung durchgeführt wurden, nämlich einer Viscosität von 25 bei einer Ford-Schale Nr. 4 und einer Oberflächenspannung von 25 bis 35 Dyn/cm, welche die Feststellung gestatten, dass eine zufriedenstellende Zerstäubung erhalten wird, wenn in normaler Lage der Düse bezüglich der Schwerkraft die Abmes- . sungen der Düse derart gewählt werden, dass sie. die Ausbildung einer stabilen Flüssigkeitsschicht im Hohlraum des Ringkanals der Düse gewährleisten. Die Untersuchung dieses Zustandes gestattet ferner die Feststellung, dass für eine gegebene Umfangsabmessung und eine gegebene Dicke des Ringkanals der Düse eine Erhöhung der Längsabmessung über einen bestimmten kritischen Wert lediglich eine feststellbare aber auf alle Fälle keine wesentliche Wirkung bringt. Mit anderen Worten, falls man für eine begrenzte Anzahl von Umfangsabmessungen der Düse die Kurven für den Zustand der Ausbildung einer stabilen Schicht aufträgt, so ergibt sich ein erster Kurvenabschnitt, ausgehend· vom Nullpunkt, wo jeder Erhöhung der Längsabmessung ein entsprechender Anstieg der Dicke entspricht, und anschliessend ein zweiter Kurvenabachnitt, wo jeder Vergrösserung der Längsabmessung des Ringkanals nur Longitudinal dimensions, circumferential dimensions and thickness are decisive for creating a long and narrow cavity in which important phenomena based on the surface tension of the liquid take place. Under certain circumstances, if the longitudinal dimension is dimensioned sufficiently large, the circumferential dimension is not chosen too high and the thickness is sufficiently reduced, an immobile liquid layer is achieved in the nozzle channel without any outflow and therefore only under the action of surface tension forces. Experiments have been carried out with a liquid of medium viscosity and surface tension, namely a viscosity of 25 for a # 4 Ford cup and a surface tension of 25 to 35 dynes / cm, which indicate that a satisfactory Atomization is obtained when, in the normal position of the nozzle with respect to gravity, the dimensions. Solutions of the nozzle are chosen so that they. ensure the formation of a stable liquid layer in the cavity of the annular channel of the nozzle. The investigation of this state also allows the determination that for a given circumferential dimension and a given thickness of the annular channel of the nozzle, an increase in the longitudinal dimension above a certain critical value only brings a determinable but in any case no significant effect. In other words, if the curves for the state of formation of a stable layer are plotted for a limited number of circumferential dimensions of the nozzle, a first curve section results, starting from the zero point, where every increase in the longitudinal dimension corresponds to a corresponding increase in thickness , and then a second curve section, where each enlargement of the longitudinal dimension of the ring canal only
Q0Ö885/1557Q0Ö885 / 1557
CAS 112 + 113 5 'CAS 112 + 113 5 '
sehr geringe Erhöhungen der Dickenabmessung des Ringkanals entsprechen. Dies bedeutet, dass es zweckmässig ist, die Dicke des Kanals im ersten Kurvenabschn.itt zu wählen, oder noch besser in der Verbindungszone der beiden Kurvenabschnitte, weil dann jeder Anstieg der Längsabmessung nicht mehr zu einem merklichen Anstieg der Dicke des Kanals führt.correspond to very small increases in the thickness dimension of the annular channel. This means that it is expedient to do that To choose the thickness of the channel in the first curve section, or even better in the connecting zone of the two curve sections, because then any increase in the longitudinal dimension no longer leads to a noticeable increase in the thickness of the channel.
Um den Zustand einer unbeweglichen FlUsslgkeitsschicht im genannten DUsenkanal unter der Einwirkung allein der Oberflächenspannung zu erhalten, ergeben sich entsprechend der Vis- (j cosität und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit Bemes.-sungswerte für den Ringkanal der Düse, welche entweder von der gleichen GrossenOrdnung sind wie die vorausgehend erwähnten Bemessungs-Grenzwerte für ein Nichtauftreten einer Ausflussverringerung, oder aber verschieden entsprechend einem höheren Druckverlust oder einem kleineren Druckverlust gegenüber dem Druckverlust-Grenzwert bei einem Nichtauftreten einer Ausflussverringerung. About the state of an immobile layer of fluid in the above Obtaining the DUsenkanal under the action of surface tension alone results according to the Vis- (j cosity and surface tension of the liquid design values for the annular channel of the nozzle, which are either of the same order of magnitude as those mentioned above Design limit values for a non-occurrence of a reduction in discharge, or differently according to a higher pressure loss or a smaller pressure loss compared to the Pressure loss limit value if there is no discharge reduction.
Ausserdem ergibt die vorliegende Erfindung die Lehre, die Abmessungen des Ringkanals der Düse (Länge, Durchmesser und Dicke) derart vorzusehen, dass im Bereich der zerstäubenden Flüssigkeiten der Ladungsverlust in unmittelbarer Nachbarschaft des höchsten Ladungsverlustes auftritt, welcher sich für die beiden Ladungsverluste ergibt, wovon einer dem Grenzwert für das Nichtauftreten einer Ausflussverringerung und der andere der Ausbildung einer stabilen Schicht als Folge . der Oberflächenspannung entspricht.In addition, the present invention provides the teaching of providing the dimensions of the annular channel of the nozzle (length, diameter and thickness) in such a way that in the area of the atomizing liquids the charge loss occurs in the immediate vicinity of the highest charge loss, which results for the two charge losses, one of which the limit value for the non-occurrence of a decrease in discharge and the other for the formation of a stable layer as a result . corresponds to the surface tension.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, bei den genannten ZerstäubungsdUsen die Bildung eines möglichst regelmäseigen Ausflusses längs des äusseren Umfangs des The present invention is also based on the object of forming an outflow that is as regular as possible along the outer circumference of the said atomizing nozzles
ΟΟ9Θ85/155ΟΟ9Θ85 / 155
GAS 112 + 113 L GAS 112 + 113 L
Auslasses zu erzielen. Gemäss der vorliegenden jErf indung ist der zentrale Zerstäuber axial gleitend im Ringkörper angeordnet und wird gegen eine rückwärtige Lage, oder gegen die ,Schliesslage!des. Ringkörpers durch eine Rückholfeder gedrückt, welche die Wirkung des Flüssigkeitsdruckes auf den Zerstäuber in solcher Weise ausgleicht, dass eine Öffnung des Ringkörpers gewährleistet wird, die der benötigten Leistung und den Ausflusskenndaten der Flüssigkeit entspricht. Vorzugsweise gestattet die axial gleitende Befestigung des Ringkörpers eine begrenzte radiale Bewegung. Die erstere Massnahme ermöglicht die Anordnung eines Ringkanals, dessen Querschnitt sieh selbsttätig auf die zu zerstäubende Menge, und auf die Art der zu zerstäubenden Flüssigkeit abstellt, so dass sich selbsttätig eine Flüssigkeitsschicht mit einer im wesentlichen konstanten Dicke um den Auslass bildet, die von der benötigten Leistung und der Viscosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit abhängt. Die zweite Massnahme gestattet es, die Ausbildung eines gleichmässigen Ausflusses durch die Wirkung der Selbst-Zentrierung noch zu verbessern, welche duroh die zu zerstäubende Flüssigkeit hervorgerufen wird, da die genaue Lage des Zerstäubers durch die Flüssigkeit selbst bestimmt wird; auf diese Weise ist es nicht notwendig, die Bauteile und den Zusammenbau mit äusserster Präzision vorzunehmen, um den gewünschten gleichmässigen Ausfluss zu erzielen. Im übrigenTo achieve outlet. According to the present invention, the central atomizer is arranged in an axially sliding manner in the ring body and is opposed to a rear position, or to the closed position ! The ring body is pressed by a return spring, which compensates for the effect of the liquid pressure on the atomizer in such a way that an opening of the ring body is ensured which corresponds to the required power and the flow characteristics of the liquid. Preferably, the axially sliding attachment of the ring body allows limited radial movement. The first measure enables the arrangement of an annular channel, the cross-section of which automatically depends on the amount to be atomized and the type of liquid to be atomized, so that a liquid layer with an essentially constant thickness is automatically formed around the outlet, which is required by the Performance and the viscosity of the liquid to be atomized depends. The second measure makes it possible to improve the formation of a uniform outflow through the effect of self-centering, which is caused by the liquid to be atomized, since the exact position of the atomizer is determined by the liquid itself; In this way it is not necessary to carry out the components and the assembly with extreme precision in order to achieve the desired even outflow. Furthermore
würde man, ungeachtet der Sorgfalt, die man für die Durchführung einer sehr genauen axialen Gleitanordnung aufwendet, niemals einen entsprechenden Ringraum erzielen, da ein derartiger Riagraum, welcher Abmessungen von einigen Zehnteln Millimeter in radialer Richtung für schwache Ausflusslei- . stungen aufweist, eine Präzision in der Grössenordnung von einigen Hundertsteln Millimeter erfordert, die im Hinblickone would, regardless of the care that is expended for the implementation of a very precise axial sliding arrangement, never achieve a corresponding annular space, as such a Riagraum, which dimensions of a few tenths of a millimeter in the radial direction for weak outflow. Stungen has a precision in the order of a few hundredths of a millimeter, which in terms of
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gas 1*12 + 113 20 3 39 5 Tgas 1 * 12 + 113 20 3 39 5 T
auf die Bewegung dea Zerstäubers und die Anwesenheit von abrasiven Teilchen während des Betriebes niemals beibehalten werden kann.to the movement of the atomizer and the presence of abrasive particles can never be retained during operation.
Die vorliegende Erfindung | wird anschliess'end anhand einiger ■ Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The present invention | is then based on some ■ Embodiments described in connection with the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der [Erfindung» ·Figure 1 is a section through a first embodiment of the [Invention »·
Figur 2 eine perspektivische Ansicht,Figure 2 is a perspective view,
Figur 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,FIG. 3 shows a section through a second embodiment,
Figur 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform,FIG. 4 shows a section through a further embodiment,
Figur 5 einen Schnitt mit zum Teil schematischer Darstellung und mit zwei verschiedenen Masstäben einer automatischen Farbsprühanlage im Stillstand der Anlage,FIG. 5 shows a section with a partially schematic representation and with two different scales of an automatic paint spraying system when the system is at a standstill,
Figur.6 eine Teilansicht der Sprühdüse nach Figur 5 in Betriebslage, ·Figure 6 is a partial view of the spray nozzle according to Figure 5 in the operating position, ·
Figur 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Farbspritzpistole der vorliegenden Erfindung]undFigure 7 is a partially sectioned view of a paint spray gun of the present invention] and
Figur 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Sprühdüse.FIG. 8 shows a section through a further embodiment of the spray nozzle.
Gemäss den Figuren 1 und 2 besteht die Sprühdüse der vorliegenden JErflndung aus einem Rohr 1, welches eine axiale öffnung 2 zum Durchtritt von Flüssigkeit sowie eine seitlicheAccording to FIGS. 1 and 2, the spray nozzle of the present invention consists of a tube 1 which has an axial opening 2 for the passage of liquid and a side
- 7 -00988 6/155 7- 7 -00988 6/155 7
Bohrung 3 für die Sprühluft aufweist. Am Ende der Öffnung ist ein Düsenkörper 4 angeordnet, dessen axiale Öffnung 5 sich zur Aussenseite hin in einen zylindrischen Bereich 5' erweitert, in welchem ein Ende des Hohlzylinders 6 eines Zerstäubers 7 angeordnet ist. Der Zerstäuber 7 besitzt einen äussereri Abschnitt, der als Kegelstumpf 8 ausgebildet ist und der einem ebenfalls als Kegelstumpf 9 ausgebildeten Teil des Ringkörpers 4 gegenüberliegt. Auf diese Weise wird eine Leitung für die Flüssigkeit durch den axialen Kanal 5, die seitlichen Bohrungen 10 des Zerstäubers 7 und den sich kegelstumpf förraig nach aussen öffnenden Ringkanal 11 geschaffen.Has bore 3 for the spray air. At the end of the opening a nozzle body 4 is arranged, the axial opening 5 of which extends towards the outside into a cylindrical area 5 ' expanded, in which one end of the hollow cylinder 6 of an atomizer 7 is arranged. The atomizer 7 has a outer section, which is designed as a truncated cone 8 and a part also designed as a truncated cone 9 of the ring body 4 is opposite. In this way, a line for the liquid through the axial channel 5, the lateral bores 10 of the atomizer 7 and the truncated cone-shaped outwardly opening annular channel 11 is created.
Eine Kappe 12 begrenzt zusammen mit dem Rohr 1 und dem Düsenkörper 4 Luftverteilerkammern 13 und 14. Die Zerstäubungsluft tritt in einer ringförmigen Wirbelschicht zwischen dem Ende des Ringkörpers und dem Ende der Kappe 12 aus.A cap 12 delimits together with the tube 1 and the nozzle body 4 air distribution chambers 13 and 14. The atomizing air occurs in an annular fluidized bed between the End of the ring body and the end of the cap 12 from.
Die vorliegende (Erfindung ist auf die Form des Ringkanals abgestellt, wobei folgende Bezeichnungen verwendet werden:The present (invention is based on the shape of the ring channel turned off, whereby the following terms are used:
1 die Entfernung in Längsrichtung zwischen den Punkten A uhd1 is the distance in the longitudinal direction between points A uhd
£ die ümfangsseitige Abmessung des Kanals an der Stelle des Auslasses,£ the circumferential dimension of the channel at the location of the Outlet,
e_ die Dicke-des Ringkanals, das heisst die Entfernung zwischen den beiden Seiten 8 und 9 des Ringkanals.e_ the thickness of the ring channel, that is, the distance between the two sides 8 and 9 of the ring channel.
Bei dieser Ausführungsform ist der Ladungsverlust beträchtlich und die ümfangsseitige Abmessung £ wird als Punktion der zu messenden Leistung ausgewählt, wobei diese umfangsseitige Abmessung £ in Zentimetern gemessen wird und zwischen 0,05 und 0,2 des Werts der zu zerstäubenden Flüssigkeitsmenge,In this embodiment the charge loss is considerable and the circumferential dimension £ is selected as the puncture of the power to be measured, this circumferential dimension £ being measured in centimeters and between 0.05 and 0.2 of the value of the amount of liquid to be atomized,
- 8 009885/1557 - 8 009885/1557
gemessen in Litern/stunde liegt. Anders ausgedrückt, jedem Zentimeter der umfangsseitigen Abmessung entspricht eine Flüssigkeitsleistung zwischen 5 l/h und 20 l/h. Beispielsweise weist bei einer Farbe mit einer Viseosität von 25 bis 35 Sekunden bei einer Ford-Schale Nr. 4 und einer Oberflächenspannung von 25 bis 35 Dyn/cm für eine umfangsseitige Abmessung von 6 cm eine Dimension .1 von 0,4 cm auf, während die Dicke e_ 0,04 cm beträgt. Die Flüssigkeitsleistung kann zwischen 30 und 120 l/h betragen. Der Ringkanal, welcher hier eine im wesentlichen konstante Dicke aufweist, besitzt ein Verhältnis zwischen Dicke e_ und Längsabmessung l^t welches zwischen 1/20 und 1/10 und vorzugaweiae zwiachen 1/15 und 1/7 liegt. ·measured in liters / hour. In other words, every centimeter of the circumferential dimension corresponds to a liquid output between 5 l / h and 20 l / h. For example, for a paint with a viscosity of 25 to 35 seconds for a # 4 Ford cup and a surface tension of 25 to 35 dynes / cm for a circumferential dimension of 6 cm, .1 has a dimension of 0.4 cm, while the thickness e_ is 0.04 cm. The liquid output can be between 30 and 120 l / h. The annular channel, which here has an essentially constant thickness, has a ratio between thickness e_ and longitudinal dimension l ^ t which is between 1/20 and 1/10 and preferably between 1/15 and 1/7. ·
In der Figur 3 sind die entsprechendenBauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 dargestellt, wobei der Unterschied zu letzterer darin besteht, dass die Dicke des Ringkanals nicht mehr konstant ist und die Wandungen 8 und 9 des Ringkanals gegeneinander konvergieren. Ea gilt jedoch das vorausgehend erwähnte Merkmal,-gemäss welchem der Ladungsverlust kleiner sein soll ala jener für den Grenzwert für das Niohtvorliegen einer Ausflussverringerung, wo- , bei sich in der Nachbarschaft dieses Grenzwertes als Folge der Oberflächenspannung eine stabile· Schicht ausbildet. Dass dieses Merkmal nur erhalten wird, wenn der Winkel OC zwischen den Wandungen 8 und 9 kleiner ala 5° ist, zeigt sich daraus. Sobald dieser Winkel überschritten wird, tritt die Erscheinung einer Auafluasverringerung oder die Nichtaua-· bildung einer, stabilen Schicht auf.In Figure 3, the corresponding components are shown with the same reference numerals as in Figure 1, the difference being to the latter is that the thickness of the annular channel is no longer constant and the walls 8 and 9 of the ring channel converge against each other. However, Ea applies the previously mentioned feature, -according to which of the Charge loss should be smaller than that for the limit value for the absence of a decrease in discharge, where- a stable layer forms in the vicinity of this limit value as a result of the surface tension. That this characteristic is only obtained when the angle OC is between the walls 8 and 9 is less than 5 °, is shown from it. As soon as this angle is exceeded, the appearance of a reduction in flow or non-flow occurs formation of a stable layer.
Anstelle einea Ringkanala der Düse, welcher aich nach ausaen gemäaa den Figuren 1 und 2 erweitert, kann der Ringkanal ge-Instead of an annular channel of the nozzle, which also expands as shown in FIGS. 1 and 2, the annular channel can be
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mass Figur 4 durch einen zylindrischen Ringkanal. 40 gebildet werden, welcher zwischen dem zylindrischen Zerstäuber 41 und dem gleichermassen zylindrischen Ringkörper 42 ausgebildet ist.mass Figure 4 through a cylindrical ring channel. 40 formed be, which between the cylindrical atomizer 41 and the equally cylindrical ring body 42 is formed is.
In Figur 5 ist eine Zerstäubungsdüse gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen Ringkörper 51 aufweist, der an der Einströmseite einen ersten konvergierenden - divergierenden Kanal 52 aufweist, sowie einen zweiten Abschnitt 53 mit zylindrischer Formgebung und einen dritten Endabschnitt 54, welcher sich nach aussen hin kegelstumpfartig erweitert. Der·zylindrische Bereich 53 nimmt eine zylindrische Hülse 55 auf, die mit einer Querwand 56 und mit seitlichen öffnungen 57 zum Durchtritt der zu zerstäubenden Flüssigkeit versehen ist. Die Querwand 56 der Hülse 55 weist eine axiale Öffnung, auf, durch welche mit einem begrenzten radialen Abstand eine axial angeordnete Stange 58 durchtritt, die an ihrer Innenseite mit einer Schulter 59 versehen ist und ausserhalb der. Hülse 55 mit einem mit Gewinde versehenen Endabschnitt, auf welchem ein Zerstäuber 60 aufgesetzt ist. Eine Druckfeder 61 ist zwischen der Querwand 56 der Hülse 55· und der SchulterIn Figure 5 is an atomizing nozzle according to the present Invention shown, which has an annular body 51, which on the inflow side a first converging - diverging Has channel 52, as well as a second portion 53 with a cylindrical shape and a third end portion 54, which widens towards the outside like a truncated cone. The cylindrical area 53 accommodates a cylindrical sleeve 55 which is provided with a transverse wall 56 and with lateral openings 57 for the liquid to be atomized to pass through is. The transverse wall 56 of the sleeve 55 has an axial opening, on, through which an axially arranged rod 58 passes with a limited radial distance, which on its inside is provided with a shoulder 59 and outside the. Sleeve 55 with a threaded end portion which an atomizer 60 is attached. A compression spring 61 is between the transverse wall 56 of the sleeve 55 and the shoulder
59 der axial liegenden Stange 58 angeordnet. Der Zerstäuber59 of the axially lying rod 58 is arranged. The atomizer
60 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sein grösserer Durchmesser im wesentlichen so gross wie der grössere Durchmesser des konischen Bereichs 54 des Ringkörpers 51 ist. Der Konuswinkel des Ringkörpers 51 und jener des Zerstäubers 60 sind geringfügig voneinander verschieden, und zwar in einem solchen Sinne, dass der Konuswinkel des Ringkörpers 51 kleiner als jener des Zerstäubers 60 ist, so dass ein Ringkanal gebildet wird, welcher sich vom Einströmende zum Ausströmende hin in radialer Richtung verengt.und insbesondere bei zurückgezogener Stellung des Zerstäubers 60 (Figur 5) einen vollständigen Absohluss am Ende des Auslasses ergibt. Der 60 is designed in the shape of a truncated cone, its larger diameter being essentially as large as the larger diameter of the conical region 54 of the annular body 51. The cone angle of the ring body 51 and that of the atomizer 60 are slightly different from each other, in such a sense that the cone angle of the ring body 51 is smaller than that of the atomizer 60, so that an annular channel is formed which extends from the inflow end to the outflow end narrows in the radial direction and, in particular, when the atomizer 60 is in the retracted position (FIG. 5), it results in a complete discharge at the end of the outlet. Of the
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Ringkörper 51.ist in einem Halter 62 befestigt, welcher eine Anschlusseinrichtung an äus3ere Versorgungsquellen aufweist, nämlich einen axialen Anschluss 63 für das zu zerstäubende Erzeugnis, einen, seitlichen Anschluss 64 für die Zufuhr der Zerstäubungsluft, und einen seitlichen Abgabe-Hilfsanschluss 65, welcher mit einer leitung 66 in Verbindung steht. Der Anr Schluss 64 führt an eine Verteilerkammer 67, die über geneigt angeordnete Leitungen 68 mit einer zweiten Kammer 69 zwischen dem Träger 62 und einer Kappe 70 in Verbindung steht, die durch eine Schraubenmutter 71 gehalten wird, wobei der Ausgang für die Zerstäubungsluft durch einen zweiten ringförmigen Auslass gebildet wird, welcher konzentrisch zum Auslass für die Flüssigkeit liegt und durch einen zylindrischen Abschnitt 72a des Ringkörpers 51 und dem Vorderteil 72b, welches der Kappe 70 gegenüberliegt, [begrenzt wird. Me Anordnung von leitungen, welche entsprechend den Tangenten an die zylindrische Kammer 72a geneigt sind, gestattet die Bildung von Wirbeln der Zerstaubungsluft, welche besonders vorteilhaft ist. ■ Annular body 51 is fastened in a holder 62 which has a connection device to external supply sources, namely an axial connection 63 for the product to be atomized, a side connection 64 for the supply of the atomizing air, and a side auxiliary discharge connection 65, which is connected with a line 66 is in communication. The on r-circuit 64 performs to a distribution chamber 67 which communicates via arranged inclined lines 68 to a second chamber 69 between the support 62 and a cap 70 in connection, which is held by a nut 71, wherein the output for the atomizing air through a second annular outlet is formed, which is concentric to the outlet for the liquid and is limited by a cylindrical portion 72a of the ring body 51 and the front part 72b, which is opposite the cap 70, [. The arrangement of lines, which are inclined in accordance with the tangents to the cylindrical chamber 72a, allows the formation of eddies of the atomizing air, which is particularly advantageous. ■
In der dargestellten Ausführungsform wird die Zerstäuberdüse in einer automatischen Anlage verwendet und der Farbanschluss 63 ist mit einem Farbvorrat 73 unter Zwischenschaltung einer Pumpe 74 verbunden, die von einem Motor 75 angetrieben wird, sowie einer leitung 76, während der Anschluss 64 für die Zerstäubungsluft inan sich bekannter Weise über eine Rohrleitung 77 mit einer Druckluftverteilungsanlage 78 in Verbindung steht. Wie ersichtlich, steht die Abzweigleitung 66, die zum dritten Anschluss 65 führt, mit einem Dreiwegventil. 79 in Verbindung, dessen beide anderen Ausgänge mit einer Rückleitung 80 der Pumpe 74 bzw. einer Auslassleitung 81 in Verbindung stehen.In the illustrated embodiment, the atomizer nozzle used in an automatic system and the color connection 63 is with a color supply 73 with the interposition of a Connected to pump 74, which is driven by a motor 75, and a line 76, while the connection 64 for the atomizing air in a manner known per se via a pipeline 77 with a compressed air distribution system 78 in connection stands. As can be seen, the branch line 66, which leads to the third connection 65, is provided with a three-way valve. 79 in connection, the other two outlets of which are connected to a return line 80 of the pump 74 and an outlet line 81 in FIG Connected.
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Die Wirkungsweise dieser Anlage wird anschliessend beschrieben :'The mode of operation of this system is described below : '
In der Stellung der Anlage, bei welcher die Farbstoffzuführung unterbrochen ist (Figur 5), das heisst in der Stellung, in welcher die Pumpe 74 abgestellt ist, wird der Zerstäuber 60 gegen den Ringkörper 51 gepresst und die Zerstäuberdüse ist auf diese Weise gerade an einer Stelle abgeschlossen, welche dem Zerstäubungspunkt am nächsten liegt. In dieser Lage konnte im übrigen eine Reinigung des Düsenkörpers durch Zirkulieren eines Lösungsmittels unter schwachem Druck vorgenommen werden, welches durch die Ablassleitung 66 und die Auslassleitung 81 abgelassen wird. Während des Betriebs der Speisepumpe 74 wird in der Farbzuführleitung ein Druck aufgebaut und gleichermassen an der eingangsseitigen Wand des Zerstäubers 60, wodurch sowohl der Austritt der Farbe als auch ein Zusammendrücken der Feder 61 (Figur 6) verursacht wird. Die Pumpe 74 ist im allgemeinen eine· Pumpe veränderlicher Leistung und der Auslass des Zerstäubers 60 wird, wie auch immer die Eigenschaften der Farbe sind, derart eingestellt, dass die gewünschte Leistung abgegeben wird, wobei der Öffnungsgrad des Zerstäubers sich als Funktion der Viscosität der Farbe ändert. Für sehr viscose Farben ist der Auslass des Zerstäubers 60 grosser als im Falle eines leichter flüssigen Farbstoffes, für welchen die Ladungsverluste im Ringraum zwischen dem Zerstäuber 60 und dem Ringkörper 51 geringer sind. Wie ersichtlich wird infolge der Anordnung, welche eine geringfügige radiale Verschiebung der axial liegenden Stange 58 gestattet, die in der Hülse 55 angeordnet ist und den Zerstäuber 60 trägt, eine selbsttätige Zentrie-' rung des Zerstäubers 60 durch den Flüssigkeitsdruck gewährleistet, welcher gegen die rückwärtige und seitliche Zerstäu-In the position of the system in which the dye feed is interrupted (Figure 5), that is, in the position in which the pump 74 is switched off, the atomizer 60 pressed against the ring body 51 and the atomizer nozzle is closed in this way at one point, which is closest to the atomization point. In this position the nozzle body could also be cleaned Circulating a solvent under low pressure can be made, which through the discharge line 66 and the Outlet line 81 is drained. During the operation of the feed pump 74, a pressure is built up in the paint supply line and equally on the inlet-side wall of the atomizer 60, whereby both the exit of the paint as compression of the spring 61 (Figure 6) is also caused. The pump 74 is generally a more variable pump Whatever the properties of the paint, the power and outlet of the atomizer 60 is adjusted so that that the desired power is delivered, the degree of opening of the atomizer being a function of the viscosity the color changes. For very viscous paints, the outlet of the atomizer 60 is larger than in the case of a lighter one liquid dye, for which the charge losses in the annular space between the atomizer 60 and the annular body 51 are lower. As can be seen due to the arrangement, which is a slight radial displacement of the axially lying Permitted rod 58, which is arranged in the sleeve 55 and carries the atomizer 60, an automatic centering ' tion of the atomizer 60 ensured by the liquid pressure, which against the rear and side atomization
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berwand wirkt, Ea ist gleichfalls ersichtlich, dass die Ausführung mit doppelter Konizität nicht nur einen Verschluss an der entferntesten Stelle der Farbleitung und so nahe wie möglich an der Zerstäubungastelle gestattet, sondern ebenfalls die Ausbildung eines Ringkanals, welcher sich zunehmend von der Einströmseite zur Auaströmseite verengt. Diese Ausführung hat äen zweifachen Vorteil, dass sie einen Verachluaa an der genauen Stelle der Zerstäubung während des Stillstands der Pumpe gestattet, das heisst eine zeitlich aehr genau festgelegte Beendigung der Zerstäubung, während bei bekannten Anordnungen dieae Zerstäubung noch einige Zeit nach-dem Abaehalten der Pumpe andauert, und ferner ebenfalls eine bessere Stabilität des Ausfluaaes als Folge der vorhandenen Leitungakonvergenz, welche eine zunehmende Verengung in der Dicke der ringförmigen Strömung veruraacht. Wie eraichtlich, ist die anfängliche Spannung der Feder 61 (Zerstäuber 60 geschlossen) durch Anziehen oder Lösen der Stange 58 im Zerstäuber 60 einstellbar, wodurch die Ausflussbedingungen verändert werden können. .It can also be seen that the double-tapered design allows not only a closure at the most distant point of the paint pipe and as close as possible to the atomization point, but also the formation of an annular channel which narrows increasingly from the inflow side to the outflow side . This design has a twofold advantage that it allows a verachluaa at the exact point of the atomization during the standstill of the pump, i.e. a very precisely defined termination of the atomization, while in known arrangements the atomization continues for some time after the pump has stopped lasts, and also a better stability of the outflow as a result of the existing conduit convergence, which causes an increasing constriction in the thickness of the annular flow. As can be seen, the initial tension of the spring 61 (atomizer 60 closed) is adjustable by tightening or loosening the rod 58 in the atomizer 60, whereby the outflow conditions can be changed. .
In Figur 7 ist eine Zeratäubungaanlage der vorauagehend beschriebenen Bauart dargestellt, welche hier in Verbindung mit einer tragbaren Spritzpistole 90 verwendet wird. Zu diesem Zweck wird die Steuerung der Leistung mittels einer Nadel 91 vorgenommen, welche durch einen Abzug 82 betätigt wird,, wobei die Nadel 91 gegen einen vorderen Sitz 93 anliegt, welcher im Ringkörper 51 vorhanden ist. Wie' ersichtlich, ist hier die Zuführung 94 der Flüssigkeit exzentrisch angeordnet und der zentrale Kanal 95 wird durch einen Stöpsel 96 abgeschlossen, welcher die Nadel 91 dichtend aufnimmt. Die Druckluftzuführung besteht aus einer Rohrleitung 97, welche in FIG. 7 shows an atomization system of the type described above, which is used here in connection with a portable spray gun 90. For this purpose, the power is controlled by means of a needle 91 which is actuated by a trigger 82, the needle 91 resting against a front seat 93 which is present in the ring body 51. As' seen here, the supply of the liquid 94 is arranged eccentrically and the central channel 95 is closed by a plug 96 which sealingly receives the needle 91. The compressed air supply consists of a pipe 97, which in
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einer Ausnehmung des aus Isoliermaterial bestehenden Düsen*· körpers angeordnet ist und in welcher ebenfalls der Ringkörper 51 untergebracht ist.a recess in the nozzle made of insulating material * is arranged body and in which the ring body 51 is also housed.
Die Figur 8 stellt eine weitere Ausführungsform einer Zerstäuberdüse gemäss der vorliegenden Erfindung dar, welche sich von der vorausgehend beschriebenen Anordnung dadurch unterscheidet, dass der Zerstäuber 60 einen kegelstumpfförmigen Ab- ^ schnitt 100 aufweist, welcher den gleichen Konuswinkel be- Ψ sitzt wie die Innenwandung 101 des Ringkörpers 51, an welchen sich ein kegelförmiger Bereich 102 anschliesst, der mit dem Endabschnitt der Fläche 101 des Ringkörpers zusammenwirkt, die einen Ventilsitz bildet. In diesem Falle bildet der ringförmige Ausflusskanal zwischen dem Ringkörper 51 und dem Zerstäuber 60 eine Flüssigkeitsschicht von konstanter Dicke;Figure 8 illustrates another embodiment of an atomizing nozzle according to the present invention, which differs from the previously described arrangement is that the diffuser 60 a frusto-conical exhaust ^ Cut 100 comprises that the same cone angle sawn Ψ sits as the inner wall 101 of the ring body 51, which is adjoined by a conical region 102 which interacts with the end portion of the surface 101 of the ring body which forms a valve seat. In this case, the annular outflow channel forms a liquid layer of constant thickness between the annular body 51 and the atomizer 60;
Unabhängig von der Form des verwendeten Ringraums (paralleler Ringraum oder konisch ausgebildeter, konvervierender oder divergierender Ringraum) werden die besten Ergebnisse bezüglich der Zerstäubung erhalten, wenn die Endkante 104 des Zerfc stäubers 60 bei zurückgezogener Stellung des Zerstäubers 60 unmittelbar benachbart der Endkante 105 des Ringkörpers 51 liegt. Weicht man von dieser Ausführung ab, so sind.die erhaltenen Ergebnisse weniger gut.Regardless of the shape of the annular space used (parallel annular space or conical, converging or diverging annulus) the best results in terms of atomization are obtained when the end edge 104 of the Zerfc When the atomizer 60 is in the retracted position, it is immediately adjacent to the end edge 105 of the annular body 51 lies. If one deviates from this version, the received Results less good.
Es ist ferner von Bedeutung, dass der Ringraum, welcher sich einströmseitig der Zerstäubungskante befindet, so dünn wie. möglich ausgebildet wird. Ein zu grosser Hohlraum führt zu einer Verringerung der Zerstäubung, welche dann ruckartig und von schlechter Qualität wird. Ein einatrömseitiger Hohlraum It is also important that the annular space which is located on the inflow side of the atomizing edge is as thin as. possible is trained. Too large a cavity leads to a reduction in atomization, which then becomes jerky and of poor quality. An upstream cavity
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GAS 112 + 113 j ς GAS 112 + 113 j ς
mit geringen Abmessungen wird in den beiden dargestellten Ausführungaformen der Düse erhalten:with small dimensions is shown in the two Design of the nozzle received:
In der Ausführungaform nach der Figur 5 wird dieser verringerte Hohlraum erhalten, indem ein geringer Unterschied in der Konizität zwischen dem Ringkörper 51 und dem Zerstäuber 60 aufrecht erhalten wird. Es ist vorteilhaft, dass der Winkel, der durch die Innenfläche des Ringkörpers 51 und der Aussenfläche des Zerstäubers 60 gebildet wird, kleiner als 5° ist.In the embodiment according to FIG. 5, this is reduced Void obtained by adding a slight difference in taper between the ring body 51 and the atomizer 60 is maintained. It is advantageous that the angle formed by the inner surface of the ring body 51 and the outer surface of the atomizer 60 is formed, is smaller than 5 °.
In der Ausführungaform nach Figur 8 weist die Innenwandung des Ringkörpers 51 und die Aussenwandung des Zerstäubers 52 einen geringen Abstand auf; es ist wichtig, dass dieser Abstand kleiner als 0,5 mm ist.In the embodiment according to FIG. 8, the inner wall of the ring body 51 and the outer wall of the atomizer 52 a small distance; it is important that this Distance is less than 0.5 mm.
Eine weitere Massnahme, welche bei derartigen Düsen beachtet werden muss, betrifft den Konuswinkel des Ringkörpers 51 und des Zerstäubers 60. Dieser Winkel kann zwischen ausreichend grossen Grenzwerten schwanken, jedoch hat sich ergeben, dass ein geeigneter Konuswinkel etwa 40° beträgt, wobei die Abweichungen zwischen + 20° liegen.Another measure that must be taken into account with such nozzles relates to the cone angle of the ring body 51 and of the atomizer 60. This angle can fluctuate between sufficiently large limit values, but it has been found that a suitable cone angle is about 40 °, the deviations being between + 20 °.
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