DE2346467A1

DE2346467A1 - Hochdruckspritzpistole

Info

Publication number: DE2346467A1
Application number: DE19732346467
Authority: DE
Inventors: Hartmut Bachmann
Original assignee: Ravensberg GmbH Chemische Fabrik
Current assignee: Ravensberg GmbH Chemische Fabrik
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1975-03-27

Description

I NACHGEEFvEtCHT I ^"TtCTA C H

PATEM FANWALT Telegramme: PATENTEYSENBACH, PULLACH-ISARTAL

Telefon München (08Π): 7930391 Dr. Hans Eysenbach, D - 8023 Pullach, Baumstraße 6 Zeichen - ref.: Ra-7-P «-^rr·*-

Datum V 14. September 1573

Beschreibung 2346467

zur

Pat entanmeldung " Hochuruckspritzpistole· "

Anmeluerin : Chemische Fabrik Ravensberg GmbH.

Die Erfindung betrifft die Verbesserung einer Hochdruckspritzpistole zum trägerluftfreiem Ausspritzen von Schleif- und Polieremulsionen, die ausgestattet ist mit einer ein Rückschlagventil aufweisenden EmulsionsdBuckzuführungsleitung, einer an diese Zuführungsleitung angeschlossenen Emulsionsladungsvorratskammer, einem ein Überdruckventil aufweisenden Emulsionsaussprit ζdüsenkanal und einem in die Emulsionsladungsvorratskammer eindringenden, den Emulsionsladungsvorrat stoßweise in gesteuerter Impulsfolge unter Hochdruck setzenden Druckkolben.

Eine derartige Ilochdruckspritzpistole ist z.B. bekannt aus der US-PS 2 232 992. Der den Emulsionsladungsvorrai/stoßweise unter Hochdruck setzende Druckkolben steht mit der Emulsionsvorratsladungskammer über ein nachgiebiges Diaphragma in Verbindung und wird von einem in einer Induktionsspule zeitgesteuert angetriebenem Schlagbolzen beaufschlagt. Als Überdruckventil dient ein abgefederter Düsenverschluß in Form von zwei federbelasteten Verschlußklappen, deren Federbelastung durch Einstellschrauben veränderbar ist und so einreguliert werden kann, daß sie dem stationär auf dem Emulsionsladungsvorrat von der Zufuhrleitung her ruhenden Druck widersteht, also nur dann öffnet, wenn durch den Schlag des Druckkolbens über das Diaphragma der Druck im Emulsionsladungsvorrat zeitweise darüber ansteigt; es

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■wird dann ein kleiner Teil dieses Vorrates jeweils ausgespritzt. Diese und ähnlich aufgebauten Spritzpistolen haben den Nachteil, daß der Ausspritzdruck für die Emulsion nicht auf den wünschenswerten Grad des Hochdruckes eingestellt werden kann und vor allem auch nicht auf einem einmal eingestellten Hochdruck verbleibt. Zur Durchdringung des die Polierwalzen umgebenden Zetrifugalwindes ist es erforderlich, daß das Spritzgut mit einem Überdruck von etwa 5o bis 15o atü ausgespritzt wird. Durch Absperrorgane der üblichen Überdruckventile, bei denen der Überdruck die Federkraft eines Ventilverschlusses überwinden muß, kann diese Federkraft nicht genügend hoch und genügend leicht regulierbar ausgestattet werden. Außerdem bewirkt die bei Ausspritzung von Schleifmitteln unvermeidliche Materialabtragung eine Minderung der Punktionsfähigkeit und Veränderung der Öffnungsbereiche solcher Spritzpistolen. Außerdem wird durch die geringe Eindringtiefe der Schlagbolzen im Vergleich zur Emulsionsladungsvorratsmenge, von der jeweils immer nur ein kleiner Teil ausgespritzt wird, nur eine verhältnismäßig geringe Verdichtung dieses Ladungsvorrats und damit eine verhältnismäßig geringe Druckerhöhung, bewirkt.

Zur Behebung dieser Nachteile ist man deshalb dazu übergegangen, den Zufuhrungsdruck der Schleif- und Polieremulsion auf die gewünschte Hochdruckeinstellung zu erhöhen und als Absperrorgan für die intermittierende Öffnung der Ausspritzdüse Nadelventile zu verwenden, welche in der Strömungsrichtung der Ausspritzemulsion schließen und durch entsprechende Zugvorrichtungen während der gewünschten Öffnungszeit entweder von Hand oder auch zeitgebergesteuert von ihrem Ventilsitz zurückgezogen werden. Eine solche Spritzpistolenart ist zum Beispiel geschildert in der DT-PS 1 257 o45. Diese Patentschrift schildert auch die Gefahr, verbünde? mit dem Umgang solcher Pistolen, bei denen der Flüssigkeitsstrahl unter dauerndem Hochdruck steht. Diese Gefahr wird besonders akut bei dem notwendigen Austausch der dem Verschleiß unterworfenen Austrittsdüsen.

Jie der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand demgemäß

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darin, eine Spritzpistole der eingangs geschilderten Art zu entwickeln, bei der auf einfache Weise ein stoßweiser Hochdruck ausreichender Höhe erzielt und weitgehend unveränderlich einreguliert werden kann.

Dieses Ziel läßt sich erreichen, wenn bei einer Hochdruckspritzpistole der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß das Überdruckventil als ein in Emulsionsströmungsrichtung schließendes federbelastetes Nadelventil und der hochdruckerzeugende Druckkolben als ein in eine·zylindrisch geformte Emulsionsvorratsladungskammer eingepaßter, von einem durch Preßluft beaufschlagten und über ein Dreiwegemagnetventil gesteuerten Luftveränderungskolben gegen Federrückstellkraft verschiebbarer, druckübersetzter Materialverdrängungskolben kleineren Durchmessers als der Luftverdrängungakolben ausgebildet ist. Es zeigte sich bei Erprobung des erfindungsgemäß gestalteten Überdruckventils am Düsenkanal, bei dem also umgekehrt wie bei normalen Überdruckventilen das Absperrorgan nicht am Düsenausgang unter Federbelastung gegen die Strömungsrichtung, sondern vor der als Verntilsitz dienenden Einlaß-Öffnung des Düsendurchgangskanals als Ventilnadel mit Federbelastung in Strömungsrichtung angeordnet ist, infolge der stoßartigen außerordentlich ho/hen Drucksteigerung in der Spritzgutflüssigkeit eine einwandfreie Kurzzeitöffnung des Ventils gewährleistet ist, ohne daß es hierzu einer Rückziehvorrichtung für die Ventilnadel bedarf.

Ein Abrieb an der Ventilkegelspitze und am Ventilsitz ist auch bei dieser Ausführungsform nicht vermeidbar, jedoch vermindert dieser Abrieb weder die Dichtigkeit noch die Funktionsfähigkeit und es muß nur bei einem zu starken Verschleiß die Düsennadel und der Ventilsitz, welcher zweckmäßig als austauschbare Lochscheibe ausgebildet ist, gelegentlich ersetzt werden. Der Schaft der Ventilnadel wirkt mit seinem an der Spitze abgeschrägten Flankenbereich, soweit er nicht von dem Lochbereich des Ventilsitzes abgedeckt ist, als ein verschiebbarer, auf die Spritzgutflüssigkeit Gegendruck ausübender Kolben, der gegen die Rückstellfeder zurückgedrückt wird, sobald der Flüssigkeitsdruck den Federdruck der Rückstellfeder übersteigt. Nach dem Anheben vom

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Ventilsitz kommt auch der dabei freigelegte Flankenbereich der Nadelspitze noch kurzzeitig zum Tragen, bis soviel Flüssigkeit ausgespritzt ist, daß der Flüssigkeitsdruck dem Federdruck nicht mehr zu widerstehen vermag. Es ist ersichtlich, daß die von der verdichteten Spritzgutflüssigkeit auf den Schaft der Ventilnadel in der Richtung gegen die Rückstellfeder ausgeübte Druckkomponente von der Ringbreite des freiliegenden i>lankenbereiches der Kegelspitze abhängt und daß demgemäß der Durchmesser des Ventilnadelschaftes in seinem Verhältnis zum Lochdurchmesser des Ventilsitzes in einem bestimmten Verhältnis zum Federdruck der Rückstellfeder adjustiert sein muß. Die erforderliche Korrelation dieser G-rößenverhältnisse läßt sich leicht durch Erproben ermitteln. Von der Einregulierung dieses Verhältnisses hängt auch der durchschnittliche Ausspritzdruck ab, mit dem die Emulsionsladung ausgeschossen wird. Da dieser Ausspritzdruck so niedrig als möglich gewählt und den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden sollte, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig auch bei dem fertig eingerichteten Gerät einen gewissen Adjustierungsspielraum zu ermöglichen; er wird beispielsweise durch veränderliche Einstellbarkeit der Rückstellfederkraft mittels geeigneter Vorrichtungen veränderbar gemacht .

Für die sichere Arbeitsweise des Ventils ist es ausschlaggebend wichtig, daß in der Spritzgutflüssigkeit ein schlagartig auftretender Druckanstieg auf sehr hohe Hochdruckwerte hervorgerufen wird. In Kombination zu dem erfindungsgemäß gestalteten Düsenausgangsventil ist also auch eine besondere Ausgestaltung der Hochdruckerzeugungsvorrichtung erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Emulsionsvorratsladungskammer als in seinem wesentlichen Volumensteil zylindrischer Hohlraum einer Kolbenpumpe und durch die Druckübersetzung zwischen dem Materialverdrängungskolben und dem damit verbundenen, durch Preßluft gegen Federkraft intermittierend niedergedrückten Luftverdrängungskolben in dem zugehörigen Lufteinlaßzylinderraum die Hilfe von gewöhnlicher Preßluft, wie sie in den Betrieben normalerweise zur Verfügung steht, ausreicht, um nahezu beliebig hohe Drucksteigerung in der Spritzgutflüssigkeit zu erzeugen. Das Übersetzungsverhältnis richtet

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sich nach dem Größenverhältnis der Durchmesser des Luftverdrängungskolbens und des Materialverdrängungskolbens. Der Durchmesser des Materialverdrämgungskolbens bestimmt auch den Durchmesser des zylindrischen Bereiches der Emulsionsladungsvorratskammer und damit auch die Menge der jeweils bei einem Ausspritzimpuls ausgestoßenen Materialmenge. Der Durchmesser des Luftverdrängungskolbens muß also entsprechend dem gewünschten Druckübersetzungsverhältnis bemessen werden.

Für die jeweils ausgestoßene Spritzgutmenge ist für ein Gerät von festgelegten Abmessungen auch die Huhhöhe des Druckkolbens maßgeblich und es ist erfindungsgemäß zweckmäßig, auch hier eine Regelungsmöglichkeit einzubauen. Die Hubhöhe läßt sich beispielsweise leicht dadurch regulierbar machen, daß die Hubhöhe des Luftverdrängungskolbens durch einen in seinem Abstand zur Luftzylinderdecke veränderbaren Anschlag begrenzt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei eine bevorzugte Ausführungsform an Hand der beigefügten Zeichnung genau beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht der Spritzpistole mit dem vorderen Pistolenkörper 1 und dem hinteren Pistolenkörper An dem hinteren Pistolenkörper 2 ist der Zylindermantel 3 mit Hilfe der Überwurfmutter 4 angeschlossen. Der Zylindermantel 3 umschließt den Preßlufteinlaßraum für den Luftverdrängungskolben 5 und den mit Hilfe der Yerbindungsschraube 6 daran befestigten, in der Kolbenführung 7 mit der Zylinderhülse 8 verlagerbaren Materialverdrängungskolben 9·

Durch eine mittlere Bohrung im hinteren Pistolenkörper 2 greift. eine höhenverstellbare Einstellschraube 1o zur Begrenzung der Hubhöhe des Luftverdrängungskolbens in den Luftzylinderraum ein.

Am äußeren Ende des vorderen Pistolenkörpers 1 ist ein mehr oder weniger weit einschraubbarer Reglerkopf 11 mit einer Aufschraub-

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kappe 12 eingelassen, der in Form einer Innenbohrung die Fortsetzung der Emulsionavorratsladungskammer bis zum Düsenausgans umschließt und die Ventilnadel 13, welche von der Nadelführung 14 zentriert durch die Ringscheibe 15 hindurch verlagerbar in der■Nadelhalterungszylinderhülse 16 verschiebbar ist. Rückstellfedern 17 für die Ventilnadel 13 stützen sich einerseits am oberen geschlossenen Ende der Nadelhalterungszylinderhülse 16 und anaer-, erseits an der die Ventilnadel 13 zentrierenden Nadelführung 14 ab.

Zur Abdichtung beweglicher Teile gegen Gas- bzw. Flüssigkeitsdurantritt sind O-Ringe 17, 18, 19, 2o, 21 und 22, sowie Nutringe 23 und 24 vorgesehen.

Von der Aufschraubkappe 12 wird die Düse 25 mit der daraufliegenden, als Ventilsitz dienende Lochscheibe 26 getragen. Durch Einschrauben oder Ausschrauben des Reglerkopfes 11 mit der daran befindlichen Aufschraubkappe 12, Düse 25 und Lochscheibe 26 wird die Ventilnadel in ihrer Ruhestellung mehr oder weniger weit ±n die Nadelhalterungszylinderh&lse 16 eingeschoben und damit die Vorspannung der Rückstellfedern 17 verändert.

Der mit einem Rückschlagventil 27 versehene Einlaßhahn 28 für das Abschlußstück 29 der Emulsionszuführung in die Emulsionsvorratsladungskammer trägt den Schlauchstutzen 3o für die Druckzuführung der Schleif- und Polieremulsion.

An einer seitlichen Bohrung im hinteren Pistolenkörper 2 ist der iiippel 31 für den Anschluß der Steuerluft an den Luftzylinder vorgesehen. Über diesen Nippe 31 ist das nicht gezeichnete Dreiwegemagnetventil für die Zeitgebung der !intermittierenden Luftzu- und abführung angeschlossen. Die Abfführung wird von dem Luftverdrängungskolben 5 durch die Wirkung der Druckfeder 32 erreicht.

Die Betriebeaweise der beschriebenen Spritzpistole spielt sich wie folgt ab. Die Emulsion wird über ein (nicht gezeigtes)

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Druckgefäß mit dem üblichen Druck von etwa 2-6 atü (je nach Viscosität) über den Schialianschluß 3o durch den Hahn 28, das Rückschlagventil 27 und das Anschlußstück 29 zugeführt, nachdem über das Dreiwegemagnetventil durch den Anschlußnippel 31 die Luft durch den Luftverdrängungskolben 5 ausgelassen und der Hubraum des MaterialverdrängUngskolbens 9 in der Zylinderhülse 8 freigegen ist. Der Reglerkopf 11 soll bei der Erstfüllung soweit wie möglich nach links herausgedreht werden, damit die Ventilnadel 13 nicht mehr schließt j Emulsion wird dann nach Füllung der Emulsionsvorratsladungskammer aus der Düse 25 austreten, sobald die Luft daraus völlig verdrängt ist. Die Düsenöffnung wird bei dieser Erstfüllung zweckmäßig nach oben gerichtet. Danach ist der Reglerkopf 11 soweit nach rechts zu drehen, bis keine Emulsion mehr austritt. Nun kann 'die Pistole unter Ingangsetzung der Luftzuführung zum Spritzen gebracht werden; dabei ist der Reglerkopf 11 immer weiter nach rechts zu drehen, bis.der Druck langsam auf den erforderlichen Wert eingestellt ist. Auf diese Weise wird die Pistole auch restlos entlüftet.

Die möglichen Mindestzeiten für das Dreiwegemagnetventil sind für die Spritzzeit 0,5 See. und für die Pausenzeit T See. Die Praxis verlangt aber kaum solche kurze Zeiten, so daß die Spritzzeit auf etwa 1 See. und die Pausenzeit.nach den jeweiligen Erfordernissen einzustellen sind.

Hoher Spritzdruck bewirkt großen Verschleiß von Düse und Schließorgan. Es soll deshalb nur mit dem Druck gearbeitet werden, der zur Erzielung eines einwandfreien Polierergebnisses gerade ausreichend ist. Die Pistole kann bei Wahl eines Größenverhältnisses des Luftverdrängungskolbens 5 zum Materialverdrängungskolben 9 wie es in der beigefügten Figur dargestellt ist (27 : 1) mit einem Luftdruck von 5,5 atü einen Höchstdruck von etwa 15o atü in der Emulsion erreichen. In den meisten Fällen genügt jedoch ein Arbeitsdruck für die Ausspritzflüssigkeit von 9o - 11o atü, so daß ein Luftdruck für die Steuer] v:ⁿ± zwischen 3 und 4 atü ge-

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nügt. Um eine Peinabstimmung mit dem Reglerkopf vornehmen zu können, stellt man jedoch den Luftdruck für die Steuerluft etwas höher ein. Druckschwankungen im Druckluftversorgungsnetz können dadurch ausgeglichen werden.

Die Wirkungsweise der Pistole beruht also zu einem wesentlichen Teil auf einer Druckübersetzung, die durch unterschiedliche Größe von Luftverdrängungskolben und Materialverdrängungskolben 6rreicht wird. Der auf dem Luftverdrängungskolben wirkende Luftdruck wird bei der gezeigten Ausführungsform im Verhältnis von etwa 1 : 27 auf die Vaderfront des Materialverdrängungskolbens kleineren Durchmessers übertragen. Durch die Vorwärtsbewegung des Materialverdrängungskolbens wird die davor befindliche Emulsion hoch verdichtet, da d-_as Rückschlagventil 27 im Emulsionseinlaßhahn 28 ein Zurückströmen und die zunächst als Schließventil wirkende Ventilnadel 13» weil sie durch die Rückstellfederr: 17 gegen die Lochscheibe 26 gedrängt ist, auch ein Ausströmen der Emulsion verhindert wird. Erst bei Erreichen des gewünschten Überdruckes in der Emulsion wird der Ausspritzkanal kurzzeitig freigegeben. Inzwischen entlüftet das Dreiwegemagnetventil den Luftzylinderraum und wird durch den Luftverdrängungskolben 5 unter der Wirkung der Druckfeder 32 entleert, wobei gleichzeitig über das Rückschlagventil die nächste Emulsionsvorratsladung in den Hubraum des Materialverdrängungskolbens 9 eingelassen wird. Die Menge des eingelassenen Emulsionsladungsvorrates bemiß'tsich nach der Hubhöhe des Luftverdrängungskolbens 5, welche durch die einstellbare Anschlagschraube 1o begrenzt wird. Damit ist die Pistole für den nächsten Arbeitszyklus wieder bereit.

Es ist ersichtlich, daß die geschilderte Hochdruckspritzpistole sehr einfach in ihrer Betriebsweise ist. Auch der Aufbau ist äußerst einfach und alle diejenigen Bauteile, welche dem Verschleiß unterliegen, nämlich Ventilnadel 13 und Düse 25 mit der Lochscheibe 26 können nach Lösen der Aufschraubkappe 12 gefahrlos und leicht ausgetauscht werden.

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Claims

I NACHQE. --KiChT I Chemische Fabrik Ravensberg GiubH Zeichen "f Ra-7-Ί? Datum : 14. September 1973 Patentansprüche Z O H O 4 0 /

1. Hochdruckspritzpistole zum trägerluftfreiem Ausspritzen von Schleif- und Polieremulsionen, ausgestattet; mit einer ein Rückschlagventil aufweisenden Emulsionsdruckzuführungsleitung, einer an die Druckzuführungsleitung angeschlossenen Emulsionsvorratsladungskammer, einem ein· Überdruckventil aufweisenden Emulsionsausspritzdüsenkanal und einem in die Emulsionsladungsvorratskammer eindringenden, den Emulsionsladungsvorrat stoßweise in zeitgesteuerter Impulsfolge unter Hochdruck setzenden Druckkolben, dadurch gekennzeichnet , daß das Überdruckventil als ein in Emulsionsströmungsrichtung schließendes federbelastetes Nadelventil (13, 26)

und der hochdruckerzeugende Druckkolben als ein in eine zylindrisch geformte Emulsionsvorratsladungskammer eingepaßter, von einem durch Preßluft beaufschlagten und über ein Dreiwegemagnetventil gesteuerten Luftverdrängungskolben (5) gegen JPederrückstellkraft verschiebbarer druckübersetzter Materialverdrängungskolben (9) kleineren Durchmessers als der Luftverdrängungskolben (5) ausgebildet ist.

2. Hochdruckspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannung der Rückstellfedern (17) der Ventilnadel (13) durch Abstandsänderung zwischen Uadelhalterungszylinderhülsenanschlag (16) und Ventilsitzlochscheibe (26) einstellbar ist.

3. Hochdruckspritzpistole nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hubhöhe des Materialverdrängungskolbens (9) durch Abstandsänderung zwischen einem schraubverstellbaren Einstellschraubanschlag (io) gegen die Oberfläche des Luftverdrängungskolbens (5) und der Luftzylinderdecke des hinteren Pistolenkörpers (2) einstellbar ist.

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