DE2237717C3

DE2237717C3 - Mit Druckmittel betriebene Sprühpistole, z.B. Farbsprühpistole

Info

Publication number: DE2237717C3
Application number: DE2237717A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hermann Skara Liedberg (Schweden)
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1978-11-16
Also published as: GB1360551A; DE2237717A1; US3688990A; IT958548B; DE2237717B2; FR2144507A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Druckmittel betriebene Sprühpistole, z.B. Farbsprühpistöle, bei welcher vor der Austrittsöffnung des Sprühstrahls ein zentraler, den Strahl im wesentlichen rotationssymmetrisch erweiternder Umlenkkopf angeordnet ist mit einer ersten Ringdüse für das Druckmittel und einer konzentrisch diese umfassenden zweiten Ringdüse, durch welche das zu versprühende Material dem zentral durch die erste Ringdüse geleiteten Druckmittel zuführbar ist

Der mittels des Umlenkkopfes erzeugte ringförmige bzw. hohlkegelige Sprühstrahl wird z. B. dazu benutzt um auskleidendes Material auf die innere Oberfläche rohrförmiger oder hohlzylindrischer Gegenstände aufzutragen. Derartige Sprühpistolen eignen sich außerdem für elektrostatische Auftragungsverfahren. Im letzteren Falle dient der radial aufgeweitete Sprühstrahl dazu, eine Wolke sehr fein verteilter flüssiger oder pulverförmiger Teilchen im Bereich der Mündung der Sprühpistole zu erzeugen, woraufhin dann elektrostatische Kräfte für den Transport und das Absetzen der Partikel auf dem Werkstück sorgen. Eine weitere Einflußnahme auf die Gestalt des Sprühstrahls und dessen Richtung ist durch eine steuerbare zusätzliche Druckmitteldüse an der Sprühpistole möglich, welche einen Druckmittelstrahl ausstößt der im wesentlichen nach vorn gerichtet ist und den sich erweiternden Sprühstrahl kreuzt. Dabei ist es auch schon bekannt (US-PS 30 00 574), die Druckmitteldüse und die Sprühdüse als zwei konzentrische Ringdüsen auszubilden.

Die bisher bekannten Sprühpistolen erreichen zwar eine befriedigende radiale Auslenkung des Sprühstrahls, aber die Dichte des Strahls ist im allgemeinen über den Umfang ungleichmäßig und unterliegt bei Bewegungen der Sprühpistole Zufallsschwankungen. Der Auftrag auf die zu bedeckende Oberfläche eines Werkstücks ist deshalb im Ergebnis unbefriedigend, da häufig nur mangelhaft bedeckte Stellen vorkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühpistole der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher von der Stelle aus, wo das zu versprühende Material mit dem dieses mitreißenden Druckmittelstrahls zusammentrifft, eine über den Umfang gleichmäßigere und feinere Verteilung des zu versprühenden Materials erzeugt wird.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rand der Austrittsöffnung für den Sprühstrahl durch einen Innenflansch gebildet ist, der axial vor der Öffnung der /weiten Ringdüsc angeordnet ist.

^hl> Bei der vorgeschlagenen Ausführung ergibt sich die angestrebte gleichmäßige und feine Verteilung des Sprühmaterials im Strahl dadurch, daß es nicht nur ringförmig von außen, also im wesentlichen schon

gleichmäßig von allen Seiten in den Druckmittelstrahl eingeführt wird, sondern dabei zunächst auch noch auf dsTi ringförmigen Innenflansch prallt und dadurch noch feiner verteilt wird.

Um den Ausbreitungswinkel des Sprühstrahls in Richtung stärkerer Konzentration beeinflussen zu können, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine Druckmittel-Ringdüse vorgesehen, deren öffnung die Austrittsöffnung des Sprühstrahls umgibt Dabei ist zweckmäßigerweise die öffnung der Druckmittel-Ringdüse schräg napfe innen gerichtet

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil einer Sprühpistole gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 in F i g. 1,

Fig.4 eine Seitenansicht zum Teil im Schnitt, des hinteren Endes der Sprühpistole nach F i g. 1,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch den vordersten Teil der Sprühpistole nach F i g. 1.

Die Sprühpistole nach den Fig. 1 bis 4 wird zum gleichmäßigen Auftragen von Sprühmaterial, wie z. B. Farbe, im flüssigen oder pulverförmigen Zustand benutzt Wenn Farbe in Form von Granulat oder Pulver versprüht wird, so wird dieses mittels eines Druckfluidstroms, wie z. B. Preßluft, im fluidisierten Zustand gehalten, um das Pulver auf seinem Weg durch die Sprühpistole ständig zu bewegen.

Die Sprühpistole hat einen Lauf 10, in dessen Inneren sich eine Sprühmaterialkammer 11 befindet, der das zu versprühende Material über einen Kanal 12 zugeführt wird. In Längsrichtung durch die Kammer 11 ragt der Ventilkörper 13 eines Nadelventils, welcher mit einem Ventilsitz 14 zusammenwirkt. Das den Ventilsitz 14 bildende Teil ist dicht in das hintere Ende eines Düsenkörpers 15 eingesetzt, welcher seinerseits in den Lauf 10 fest eingeschraubt ist und zusammen mit dem Ventilsitz 14 das vordere Ende der Kammer 11 abschließt. Auf der Vorderseite befindet sich in zentraler Lage im Düsenkörper ein axialer Kanal 18, dessen Mündungsöffnung 16 sich am vorderen Ende eines hohlzylindrischen Vorderteils 19 des Düsenkörpers 15 befindet. Auf den Düsenkörper 15 ist eine kegelstumpfförmige Büchse 20 aufgeschraubt, die beim Aufschrauben fest gegen eine Schrägfläche 17 am vorderen Ende des hohlzylindrischen Teils 19 des Düsenkörpers 15 angezogen und dadurch gekontert wird. Der Teil 19 des Düsenkörpers 15 besitzt über den Außenumfang verteilt Nuten 22 (F i g. 2 und 5), die sich entlang der Erzeugenden der Schrägfläche 17 erstrekken und längs der inneren konischen Fläche 21 der kegelstumpfförmigen Büchse 20 gegen eine innere ringförmige Prall- bzw. Umlenkfläche 23 gerichtet sind, in welche die konische Fläche 21 an ihrem vorderen Ende übergeht. Die Teile 19 und 20 mit den über den Umfang verteilten Nuten 22 bilden im wesentlichen eine Ringdüse. Die Umlenkfläche 23 ist die hintere Seite eines Innenflanschs 24 an der Büchse 20. Der Innenflansch 24 liegt koaxial zum Kanal 18 und hat im wesentlichen dieselbe zentrale öffnungsweite wie der Kanal 18. Der Innenflansch 24 ist mit einem gewissen Zwischenabstand vor dem vorderen Ende des Düsenkörpers 15, 19 angeordnet und begrenzt eine die Mündungsöffnurig 16 des Kanals 18 '.inigebende Austritlsöffnung 25. Die Ablenkfläche 23 an der Austrittsöffnung 25 ist zur Miteiiängsachse des Kanals

10

15

20

25

30

35

40

45

50

f>o 18 hin gerichtet und steht vorzugsweise senkrecht auf dieser. Ein axialer Kanal 26 durch den Düsenkörper 15 verbindet die Auslaßseite des Nadelventils 13, 14 mit dem Ringraum innerhalb der Büchse 20.

Vor der Austrittsöffnung der Sprühpistole ist ein Umlenkkopf 27 befestigt indem dessen Schaft 29 mit Zwischenabstand zur Wand des Kanals 18 über Rippen an dieser abgestützt wird und das mit Gewinde versehene hintere Ende des Schafts 29 in den Düsenkörper 15 eingeschraubt ist In dem mit Gewinde versehenen Bereich des Schafts 29 sind Längsnuten 33 vorgesehen. Der mit 28 bezeichnete eigentliche Kopfteil des Umlenkkopfs 27 befindet sich in zentraler Lage vor der Mündungsöffnung 16 und dem Innenflansch 24 und ist mit einem geeigneten Obergangsradius zum Schaft 29 ausgebildet Auf der Vorderseite des Kopfteils 28 ist eine Schraubenziehernut angebracht, um mittels eines Schraubenziehers die axiale Stellung des Umlenkkopfs 27 durch Veränderung der Einschraubtiefe am Gewinde 34 verändern zu können.

Jm Lauf 10 ist ein weiterer Kanal 31 angeordnet, durch welche das als Träger des Sprühstrahls dienende Druckmittel, vorzugsweise Preßluft, einem Kanal 32 im Düsenkörper 15 zugeführt wird, von wo aus es über die axialen Nuten 33 im mit Gewinde versehenen Schaftteil 34 in den Kanal 18 gelangt. Der Druckmittelstrom passiert den Ringraum zwischen dem Schaft 29 und der Wand des Kanals 18, geht dann durch die Austrittsöffnung 25 und wird schließlich am Umlenkkopf 27, 28 gleichmäßig über den gesamten Umfang radial nach außen abgelenkt, und zwar im wesentlichen senkrecht zum Kanal 18.

Auf das vordere Ende des Laufs 10 ist eine Spannmutter 35 aufgeschraubt, welche einen hinteren äußeren Flansch an einer kegelstumpfförmigen Büchse 36 übergreift und diese gegen radiale Augen oder Vorsprünge 37 am Düsenkörper 15 zieht. Zwischen dieser äußeren kegelstumpfförmigen Büchse 36 und der inneren kegelstumpfförmigen Büchse 20 besteht am vorderen Ende eine ringförmige öffnung 38, welche als Ringdüse gegen das Profil des Kopfteils 28 des Umlenkkopfs gerichtet ist. Ein zusätzlicher Druckmittelstrahl, normalerweise Preßluft, wird der öffnung 38 von einem Steuerventil 40 im hinteren Teil 39 der Sprühpistole aus auf dem Wege über einen Verbindungskanal 41 durch den Lauf 10, den Innenraum der Spannmutter 35 und den Ringraum zwischen den kegelstumpfförmigen Büchsen 36 und 20 zugeführt. Der austretende Luftstrom verläßt die ringförmige Öffnung 38 als ein auf den Kopfteil 28 des Umlenkkopfs konvergierender, im Querschnitt ringförmiger Strahl.

Der Lauf 10 sitzt am hinteren Teil 39 der Sprühpistole, wo auch ein Betätigungshebel 43 drehbar gelagert ist, welcher bei Betätigung den Ventilkörper 13 des Nadelventils gegen eine Vorspannfeder zurückzieht und gleichzeitig auch ein ebenfalls durch eine Feder vorbelastetes Ventil 44 öffnet. Das letztere läßt das als Treibmittel und Trägerstrahl dienende Druckmittel einströmen, welches über einen Schlauch 45 und eine Bohrung 46 dem Ventil 44 zugeführt wird. Hinter dem Ventil 44 strömt das Druckmittel, normalerweise Preßluft, in eine Kammer 47 im hinteren Ende 39 der Sprühpistole. Die Kammer 47 steht mit dem Kanal 31 im Lauf I^ in Verbindung und enthält auch das Steuerventil 40. Der Ventilkörper des letzteren sitzt an einem sich nach hinten erstreckenden Schaft 42, welcher im Gewindeeingriff mit dem Gehäuse des hinteren Teils 39 der Sprühpistole steht und auf der Außenseite einen

Drehknopf 48 trägt. Mittels des Drehknopfs 48 kann der Ventilkörper des Steuerventils 40 mit Bezug auf seinen Sitz in der Kammer 47 axial verstellt werden. Das zu versprühende Material wird über einen Schlauch 49 am hinteren Ende 39 der Sprühpistole eingeführt und gelangt von dort in den Kanal 12.

Wenn die Sprühpistole dazu benutzt wird, die innere Wandfläche eines rohrförmigen oder hohlzylindrischen Werkstücks zu besprühen, in welchem Fall der Lauf 10 entsprechend lang sein muß, um durch das Innere des Werkstücks geführt zu werden, wird der Schlauch 45 an eine Druckluftquelle und der Schlauch 49 an einen Behälter für das zu versprühende Material oder eine geeignete Pumpe angeschlossen. Es sei zunächst angenommen, daß das Ventil 40 geschlossen ist. Dann gelangt Druckluft zur Kammer 47 und von dort in die Kanäle 31, 32 und 18. Das zu versprühende Material gelangt von der Kammer 11 durch den Ventilsitz 14 zum Kanal 26, in den Ringraum zwischen der kegelstumpfförmigen Büchse 20 und dem Vorderteil des Düsenkörpers 15, dann in die Nuten 22, wo der Materialstrom in getrennte Teilströme aufgegliedert wird, die gegen den äußeren Bereich der Umlenkfläche 23 gerichtet sind. Die Teilströme des Sprühmaterials prallen auf diese Fläche auf, werden dadurch abgeflacht und zu einem rundum gleichmäßigen, kontinuierlich radial nach einwärts strömenden Film vereinigt, welcher aus der öffnung 25 austritt.

Gleichzeitig folgt der Druckmittelstrom dem ringförmigen Freiraum im Kanal 18 und strömt an der Austrittsöffnung 25 vorbei, wodurch der daraus hervorkommende Materialfilm im Druckmittelstrom aufgenommen und fein verteilt wird. Mit dem Druckmittelstrom werden die fein verteilten Materialpartikel durch das zentrale Loch im Innenflansch 24 und gegen den Kopfteil 28 des Umlenkkopfs 27 geführt. Hier wird der Strom nach außen abgelenkt, und zwar im wesentlichen senkrecht zum Kanal 18, wodurch ein ringförmiger Sprühstrahl entsteht. Da der Lauf 10 entlang der Achse des rohrförmigen Werkstücks, dessen Innenseite besprüht werden soll, geführt wird, wird mit einem Durchgang die gesamte zu besprühende Fläche beaufschlagt. Der Sprühmaterialfilm, welcher an der Umlenkfläche 23 gebildet wird, sorgt für eine ganz gleichmäßige Verteilung der Sprühmaterialpartikel, und zwar unabhängig von der zufälligen Handhabung und Neigung der Sprühpistole.

Wenn bei einer speziellen Anwendung die axiale Breite des Sprühstrahls verändert werden soll, wird das Steuerventil 40 durch Drehung am Knopf 48 im gewünschten Maße geöffnet Es geht nunmehr ein zusätzlicher Druckluftstrom von der Kammer 47 über den Kanal 41, den Innenraum der Spannbüchse 35 und der äußeren kegeLstumpfförmigen Büchse 36 zur öffnung 38, von welcher ein auf den Umlenkkopf 28 zu konvergierender Druckmittelstrahl ausgeht Dieser beeinflußt den ringförmigen Sprühstrahl, indem er den letzteren stärker nach vorwärts richtet und dadurch zusammenzieht. Das Ausmaß dieser Konzentration des Sprühstrahls hängt von der Stellung des Steuerventils 40 ab. Die Materialpartikel werden dabei dichter zusammengebracht, während ihre Verteilung um die Mittelachse des Strahls ebenfalls ganz gleichmäßig ist.

Eine andere bevorzugte Anwendung der neuen Sprühpistole ergibt sich im Zusammenhang mit elektrostatischen Auftragsverfahren, wobei ein elektrisches Feld zwischen der Sprühpistole und dem zu besprühenden Werkstück erzeugt wird. In diesem Fall kann das Werkstück eine beliebige Form haben. Die Sprühpistole wird für das elektrostatische Auftragen an eine Hochspannungsleitung 50 angeschlossen, welche sich durch das hintere Ende 39 und den Lauf 10 bis zur Kammer 11 für das Sprühmaterial erstreckt, wo sie in einer Elektrode 51 endet. Die Teile der Sprühpistole bestehen alle außer der Hochspannungsleitung 50 und der Elektrode 51 aus isolierendem Material. Während des Betriebs ist die Leitung 50 an einen herkömmlichen elektrostatischen Hochspannungsgenerator (nicht gezeigt) angeschlossen, während das zu versprühende Material und das Druckmittel, wie oben beschrieben, zugeführt werden. Durch die Elektrode 51 wird das Sprühmaterial in der Kammer 11 aufgeladen, und das Materialvolumen zwischen der Kammer 11 und der ringförmigen Ausirittsöffnung 25 überträgt die Aufladung bis zur Verteilzone im Bereich der Austrittsöffnung 25, so daß die dort vereinzelten Materialteilchen im aufgeladenen Zustand im ringförmigen Sprühmuster, wie beschrieben, ausgesprüht werden. Im Strahl und in der Schwebe unterliegen die Partikel den elektrostatischen Kräften sowie der Richtwirkung der durch die ringförmige öffnung 38 ausgeblasenen Druckluft und erhalten dadurch den erwünschten Impuls in Richtung auf das Werkstück. Die innere Elektrode 51 ist vorteilhaft bei Verwendung von flüssigem Sprühmaterial.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der neuen Sprühpistole zur Anwendung bei der elektrostatischen Auftragung von fluidisiertem pulverförmigem Material ist schematisch in Fig. 1 angedeutet, wonach die Elektrode 51 und die Leitung 50 ersetzt sind durch drei Aufladungselektroden 52, die sich axial durch die äußere Büchse 36 erstrecken und mit Zwischenwinkeln von 120° über den Umfang verteilt sind. Die drei Elektroden 52 sind durch einen metallischen Ring 53 in der Büchse 36 miteinander verbunden und an eine äußere isolierte Leitung 54 angeschlossen. In diesem Fall wird die von der Sprühpistole ausgestoßene Wolke fein verteilter Pulverteilchen durch die Elektroden 52 aufgeladen und anschließend durch elektrostatische Kräfte und, falls gewünscht, durch die Strahlkraft eines zusätzlichen Druckmittelstrahls aus der ringförmigen öffnung 38 zum Werkstück befördert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Mit Druckmittel betriebene Sprühpistole, z. B. Farbsprühpistöle, bei welcher vor der Austrittsöffnung des Sprühstrahls ein zentraler, den Strahl im wesentlichen rotationssymmetrisch erweiternder Umlenkkopf angeordnet ist, mit einer ersten Ringdüse für das Druckmittel und einer konzentrisch diese umfassenden zweiten Ringdüse, durch welche das zu versprühende Material dem zentral durch die erste Ringdüse geleiteten Druckmittel zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Austrittsöffhung (25) für den Sprühstrahl durch einen Innenflansch (24) gebildet ist, der axial vor der öffnung der zweiten Ringdüse (17,21,22) angeordnet ist
2. Sprühpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Ringdüse (17, 21,22) schräg nach innen gerichtet ist.
3. Sprühpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Stirnfläche (23) des Innenflanschs (24) in einer Radialebene liegt.
4. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Ringdüse (17, 21, 22) aus einer Vielzahl auf einem Kreisumfang angeordneter kleiner Einzelöffnungen (22) besteht.
5. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Umlenkkopf (27, 28) mit einem Schaft (29) in dem zentral durch die Ringdüse (17, 21, 22) geführten Druckmittelkanal (18) befestigt ist
6. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Druckmittel-Ringdüse (20,36,38) mit einer die Austrittsöffnung (24,25) des Sprühstrahls umgebenden Öffnung (38).
7. Sprühpistole nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Öffnung (38) der Druckmittel-Ringdüse (20, 36, 38) schräg nach vorn innen gerichtet ist.
8. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Sprühstrahls durch einen Ringraum (25) innerhalb einer sich nach vorn verengenden, kegelstumpfförmigen Büchse (20) mit einem Innenflansch (24) am vorderen Ende gebildet ist, die Ringdüse durch einen Spalt (22) zwischen der Büchse (20) und einem koaxial in dieser befestigten, im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper (15,19) gebildet ist und das Druckmittel durch einen zentralen Axialkanal (18) im Düsenkörper (15, 19) geleitet ist.
9. Farbsprühpistöle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Büchse (20) nach hinten fest gegen eine äußere Schrägfläche (17) des Düsenkörpers (15, 19) angezogen ist und der Spalt durch eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Längsnuten (22) in der Schrägfläche (17) gebildet ist, welche nach vorn auf die hintere, mit axialem Zwischenabstand vor dem vorderen Ende des Düsenkörpers (15, 19) angeordnete Stirnfläche (23) des Innenflanschs (24) gerichtet sind.
10. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel-Ringdüse durch einen Spalt (38) zwischen der kegelstumpfförmigen Büchse (20) und einer zu dieser koaxialen äußeren kegelstumpfförmigen Büchse (36) gebildet ist
.1.1. Sprühpistole nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der äußeren Büchse (36) über die innere Büchse (20) vorsteht
12. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß der Umlenkkopf (27, 28) über einen Schaft (29) im Axialkanal (18) abgestützt ist wobei axiale Strömungswege freigelassen sind.