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Elektrostatische Handspritzpistole
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Die Erfindung betrifft eine Handspritzpistole mit einer im Bereich
der Sprühdüse angeordneten Ladeelektrode für das Sprühmaterial, welche über eine
Hochspannungsleitung und einen in dem aus isolierendem Material ausgebildeten Pistolenvorderteil
liegenden Schutzwiderstand an Hochspannung anschließbar ist, mit durch das Pistolenvorderteil
zur Düse geführten Leitungen für das Sprühmaterial und Zerstäubungsluft, und mit
einem Betätigungsabzug zum wahlweisen, gemeinsamen Betätigen von in den Leitungen
für das Sprühmaterial und die Zerstäubungsluft liegenden Absperrventilen.
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Derartige EIandspritzpistolen sind z.B. aus der Dt. GbmS 1840 336
bekannt. Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung ist der Schutzwiderstand vorzugsweise
konzentrisch im Pistolenvorderteil angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich ebenfalls
konzentrisch durch die Farbaustrittsleitung die Ladeelektrode bis vor die Austrittsöffnung,
so daß die Spitze der Elektrode als Sprühelektrode wirkt und eine sehr hohe Aufladung
bewirkt. Die bekannten Pistolen dienen in erster Linie zum Aufbringen von Uberzügen
wie z.B. von Lacken.
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Ferner ist es bekannt, Mehrkomponenten-Uberzugsmaterialien oder -Baustoffe
ebenfalls im elektrostatischen Spritzverfahren auf den zu überziehenden Gegenstand
oder entsprechende Formkörper aufzutragen. Das aufzubringende Sprühmaterial besteht
in derartigen Fällen normalerweise aus Komponenten, die kurz nach der Mischung aushärten.
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Zu diesem Zweck erfolgt bei bekannten Spritzvorrichtungen für derartige
Zwecke das Mischen in einer rotierenden Spritzkammer innerhalb der Spritzvorrichtung.
Alsbald nach dem Spritzen wird mittels eines Preßluftstrahles der Rest der gemischten
Komponenten aus der Mischkammer des Gerätes ausgespült, um ein Zusetzen des Gerätes
zu verhindern. Derartige Geräte sind in der US-PS 3 873 023 beschrieben. Mit ihnen
können ebenso wie mit der Erfindung beispielsweise Zweikomponenten Polyurethan-Harz-Systeme
oder
Polyesterharze mit einem entsprechenden Katalysator oder auch Epoxyharze mit einem
Katalysator versprüht werden, wie dies auch mit der Pistole nach der Erfindung möglich
ist. Ebenso wie das vorbekannte Gerät ist die Pistole gemäß der Erfindung vorzugsweise
eine solche zum Versprühen eines Zweikomponenten-Materials.
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Die vorbekannten Geräte sind schon im Hinblick auf die rotierende
Mischvorrichtung baulich aufwendig. Sie bedürfen auch einer sehr sorgfältigen Wartung
in bezug auf die einwandfreie Reinigung, da hierfür lediglich Preßluft zur Verfügung
steht. Dementsprechend sind diese vorbekannten Geräte bei elektrostatischer Ausführung
stationäre Geräte. Bei Ausführung als Handspritzpistolen ist eine elektrostatische
Aufladung nicht vorgesehen.
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Ausgehend von dem eingangs umrissenen Stand der Technik wie er z.B.
in der Dt GbmS 1 840 336 beschrieben ist, schafft die Erfindung eine Handspritzpistole,
welche sich durch einfachen Aufbau, die Möglichkeit des Versprühens eines Mehrkomponenten-Sprühmaterials
ohne eine bewegliche Mischvorrichtung, die Möglichkeit der einfachen und zuverlässigen
Reinigung sowie einfache Handhabbarkeit auszeichnet.
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Die Handspritzpistole nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß im Pistolenvorderteil ein auswechselbarer,
der Sprühdüse vorgeschalteter
Mischer für die Komponenten eines Mehrkomponentensprühmaterials vorgesehen ist,
daß mehrere Leitungen für Sprühmaterialkomponenten - vorzugsweise zwei derartige
Leitungen - gemeinsam in den Mischer münden, daß eine zusätzliche Leitung für ein
Reinigungsmittel in wenigstens alle Sprühmaterialleitungen bis auf eine - vorzugsweise
in alle Sprühmaterialleitungen - vor der Vereinigungsstelle der Sprühmaterialleitungen
und nach den in diesen Leitungen liegenden Absperrventilen mündet, und daß eine
Absperreinrichtung in der Reinigungsmittelleitung liegt, welche unabhängig von dem
Absperrventil in den Sprühmaterialleitungen betätigbar ist. Die Leitungen für die
Komponenten des Sprühmaterials können bereits in kurzem Abstand vor dem Mischer
zusammengeführt werden und in einer gemeinsamen Leitung in den Mischer münden, wie
dies auch bevorzugt wird. Sie können jedoch auch in gesonderten Leitungen bis in
den Mischer geführt sein.
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Der Mischer ist ein solcher ohne bewegliche Teile. Vorzugsweise besteht
er im wesentlichen aus einem in das Pistolenvorderteil einsetzbaren Röhrchen, welches
im Inneren Umlenkelemente trägt, welche die den Mischer in Axialrichtung durchströmenden
Komponenten des Sprühmaterials intensiv miteinander vermischen.
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Der Mischer ist zweckmässig in einer entsprechenden Aussparung
oder
Halterung des Pistolenvorderteils vorgesehen, in deren Eintrittsende die Leitungen
für die Sprühmaterialkomponenten gemeinsam münden und aus deren Austrittsende eine
Leitung für die fertiggemischten Komponenten in die vorzugsweise koaxial mit der
Sprühelektrodennadel verlaufende Farbaustrittsleitung führt. Die Auswechselbarkeit
ist am einfachsten dadurch gewährleistet, daß man eine abschraubbare Kappe am Vorderende
des Pistolenvorderteils vorsieht, mit deren Hilfe ein Endstück des Pistolenvorderteils
gegen das Pistolenvorderteil gespannt ist, wobei nach Abnahme des Endstücks der
Mischer nach vorne herausgenommen werden kann.
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Mischer der vorzugsweise hier verwendeten Art sind als sogenannte
statische Mischer bekannt.
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Der Mischer erstreckt sich vorteilhaft parallel zu dem vorzugsweise
sich über den Großteil der Länge des Pistolenvorderteils erstreckenden Schutzwiderstand
und ist aus nicht leitendem Material.
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Für die Erfindung genügt es in manchen Fällen, wenn die Spülmittelleitungnicht
in alle Sprühmaterialleitungen mündet, sondern lediglich in eine Leitung weniger
als die Gesamtzahl der Sprühmaterialleitungen ist. Bei einem Zweikomponentenmaterial
wie dies in aller Regel vorliegt, genügt es in derartigen Fällen also, daß die Spülmittelleitung
nur in eine Leitung mündet, da dann von dieser Leitung
aus auch
die gemeinsame Leitung einschließlich des Mischers mit Spülmittel beaufschlagt werden
kann. Das gilt insbesondere für solche Fälle, bei denen die sogenannte Topfzeit
der Komponenten lang und das Spülmittel billig ist. In der Regel wird es bevorzugt,
daß die Spülmittelleitung mit entsprechenden Zweigleitungen in alle Sprühmaterialleitungen
mündet, so daß die Vereinigungsstelle der Sprühmaterialleitungen aus allen Sprühmaterialleitungen
zugleich mit Spülmittel beaufschlagt wird. Wenn das zu verwendende Material nicht
aufwendig ist, kann unter Umständen eine der Komponenten desselben als Spülmittel
verwendet werden, so daß dann eine gesonderte Spülmittelleitung entfällt. Bevorzugt
ist sie jedoch vorhanden.
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Da das Spülmittel meistens verhältnismässig teuer ist, und eine Umweltbelastung
darstellt, erfolgt die Reinigung bei der Erfindung nicht ausschließlich mittels
Spülmittel, sondern abwechselnd mittels Spülmittel und Preßluft.
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Zu diesem Zweck ist vorteilhaft eine Preßluftleitung an die Pistole
angeschlossen, die beispielsweise mit einem Druck von etwa 6 bar beaufschlagbar
ist. Diese Preßluftleitung ist dann über eine Ventilanordnung an die Sprühmaterialleitungen
anschließbar. Auf diese Weise kann abwechselnd Spülmittel und Preßluft eingebracht
werden, was eine optimale Reinigung ergibt.
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Zur leichten und einfachen Betätigung ist vorteilhaft
die
Ventilanordnung für die Preßluftleitung und die Absperreinrichtung der Reinigungsmittelleitung
von einem Wechselventil gebildet, das entweder beide Leitungen sperrt oder wahlweise
die eine derselben offen und die andere geschlossen hält oder aber die eine derselben
geschlossen und die andere offen hält. Auf diese Weise kann durch entsprechende
Betätigung mittels eines einfachen Handgriffes jeweils vom Spülen mit Preßluft auf
Spülen mit Lösungs- oder Spülmittel umgestellt werden und umgekehrt.
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Um die Zahl der zur Pistole gemäß der Erfindung führenden Leitungsschläuche
so gering wie möglich zu halten, ist vorteilhaft von der Preßluftleitung über eine
Drosseleinrichtung die Zerstäubungsluftleitung abgezweigt, so daß eine gesonderte
Zerstäubungsluftzuführung nicht erforderlich ist. Die Drosseleinrichtung kann beispielsweise
von einer Schraube gebildet sein, die in die Preßluftleitung mehr oder weniger hineinschraubbar
ist.
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Wenn auch, wie vielfach üblich, die Leitungen am rückwärtigen Ende
des Pistolenvorderteils bereits austreten können, wird es bei der Erfindung bevorzugt,
daß die Leitungen wie bekannt am unteren Ende des Pistolengriffs austreten. Das
hat unter anderem auch den Vorteil, daß man am rückwärtigen Ende des Pistolenvorderteils
die Betätigungsmittel
für die Ventilanordnung der P.einigungsmittel
und Preßluftleitung vorsehen kann. Auch lassen sich dort in üblicher Weise dann
Reguliermittel für die Zerstäubungsluft und eine gegebenenfalls zusätzlich vorgesehene
Luftleitung anordnen, welche der Erzeugung zusätzlicher Luftstrahlen zur Verformung
des Sprühstrahls dienen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung nur schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei konstruktive Einzelheiten
wie Befestigungsmittel und dgl. in der Zeichnung nicht dargestellt oder nur angedeutet
sind.
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Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Spritzpistole nach der
Erfindung, welcher im wesentlichen in der Mittelebene der Pistole liegt, im Bereich
der Ventilanordnung für die Sprühmaterialleitungen jedoch der in Fig. 2 weiter rechts
liegenden Sprühmaterialleitung folgt; Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II aus Fig. 1,
Fig. 3 zeigt den Schnitt III-III aus Fig. 1 und 2.
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Die dargestellte Spritzpistole besitzt ein Pistolenvorderteil 1 aus
nichtleitendem Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid, das in der Zeichnung der
Einfachheit halber
einstöckig mit dem Pistolengriff 2 dargestellt
ist.
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In der Praxis wird man den Pistolengriff mit den Ventilanordnungen
und Betätigungseinrichtungen als gesondertes Bauteil fertigen, das zumeist auch
aus Metall besteht, und an welchem das Pistolenvorderteil ersetzhar hefestigt ist.
Ferner erkennt man eine UberwurfRappe 3 am Vorderende des Pistolenvorderteils, die
auf das Pistolenvorderteil 1 aufgeschraubt ist und damit das aus dem gleichen Werkstoff
wie das Pistolenvorderteil 1 bestehende Endstück 4 des Pistolenvorderteils gegen
letzteres spannt.
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Zwischen der UbervTurfkappe 3 und dem Endstück 4 ist in der aus der
Zeichnung ersichtlichen Weise ein Ringraum 5 freigehalten, aus welchem durch Luftaustrittsdüsen
6 Zerstäubungsluft zur Farbaustrittsdüse 7 ausströmt. Die Farbaustrittsdüse 7 verlängert
sich in einen verbreiterten Kanal 8 im Endstück 4. Durch den Kanal 8 und die Austrittsdüse
7 ragt konzentrisch die als Sprühelektrode wirkende Ladeelektrode 9 etwa 10 mm vor
die Austrittsöffnung des Austrittskanals 7. An ihrem rückwärtigen Ende ist die Ladeelektrode
9 an einen hochohmigen Schutzwiderstand 10 angeschlossen, dessen der Pistolenmündung
ahgelegenes Ende wiederum an die Hochspannungszuführleitung 11 angeschlossen ist.
In der Zeichnung beispielsweise oberhalb des Schutzwiderstandes 10 verläuft eine
Zerstäubungsluftleitung 12, die im Ringraum 5 mündet und an die
Preßluftzuführleitung
13 im Pistolengriff angeschlossen ist. Die Preßluftzuführleitung 13 ist in Fig.
2 und 3 erkennbar. Die Zerstäubungsluftleitung bildet eine in Richtung des Pistolengriffs
verlauEende Verltingerung des ebenfalls in dieser Richtung verlaufenden Teils der
Preßluftleitung 13. Die Zerstäubungsluftleitung 12 ist durch das beispielsweise
als Madenschraube dargestellte Drosselglied 15 mit einem erheblich niedrigeren Luftdruck
beaufschlagt, als die Preßluftleitung 13 in der normalerweise etwa 6 bar herrschen.
Durch mehr oder weniger starkes Einschrauben der Madenschraube 15 kann der Drosseleffekt
entsprechend reguliert werden. In der Praxis wird man eine derartige Drosselanordnung
allerdings nicht senkrecht zur Richtung des Kanals 12 laufen lassen, sondern beispielsweise
unter einem Winkel von 450, da hierdurch eine feinere Einstellung möglich wird.
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Wie man aus der Zeichnung weiter erkennt, verläuft im Endstück eine
Leitung 20, durch welche aus dem Mischer 21 das gemischte Mehrkomponenten-Sprühmaterial
der axialen Leitung 8 zugeführt wird. Der Mischer 21 besteht im wesentlichen aus
einem in eine entsprechende Bohrung des Pistolenvordeteils 1 eingesetzten Röhrchen
22, in welchem eine Vielzahl von entsprechend ausgebildeten Mischflügeln 23 vorgesehen
ist, die eine einwandfreie Durchmischung des hindurchströmenden Materials bewirken.
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Derartige Mischer aus Kunststoff sind im Handel erhältlich. Am rückwärtigen
Ende des axial durchströmten irischers ist die den Mischer 22 aufnehmende Bohrung
grösseren Durchmessers durch eine Leitung 24 verlängert, die sich im Bereich des
Pistolengriffs 2 in zwei Leitungen 25 und 26 gabelt, durch welche die beiden Komponenten
eines zu versprühenden Materials mittels entsprechender Dosierpumpen im gewünschten
Verhältnis zugeführt werden, das normalerweise vom Verhältnis 1 : 1 abweicht.
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Im Ruhezustand sind die Zerstäubungsluftleitung 12 und die Sprühmaterialkomponenten-Leitungen
25 und 26 durch hier nur schematisch angedeutete Ventile 27, 28 und 29 verschlossen.
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Zur Betätigung dieser drei nur gemeinsam betätigbaren Ventile dient
der Betätigungsbügel 30, welcher mittels einer Betätigungsplatte 31 gegen die Ventilstifte
drücken kann. Wie in Fig. 1 angedeutet, verschließt jeder Ventilstift im Ruhezustand
die ihm zugeordnete Leitung. Wird er eingedrückt, so gelangt jedoch die in ihm vorgesehene
Einschnürung in den Bereich der Leitung, so daß nun Sprühmaterial oder Luft durch
die Leitung hindurchströmen kann.
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Wird der Abzug 30 losgelassen, so werden alle drei Ventilstifte durch
entsprechende Rückstellfedern wieder in die in Fig. 1 angedeutete Lage gebracht.
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Die Ventile sind zwar synchronisiert; ihr öffnen und
Schließen
muß jedoch nicht gleichzeitig erfolgen. So wird beispielsweise zweckmässig der Zerstäubungsluftweg
etwas früher freigegeben, als die Wege für das Spriihmaterial.
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Ausser den bisher beschriebenen Leitungen für Preßluft und zwei Sprühmaterial-Komponenten,
ist im Pistolengriff ferner eine Zuführleitung 40 fiir Reinigungsflüssigkeit vorgesehen.
Die Leitung 40 mündet innerhalb des Pistolengriffes stromabwärts kurz nach den Ventilen
27 und 23 in die Sprühmaterialleitungen 26 und 25, wie dies in Fig. 2 schematisch
angedeutet ist. Im Ruhezustand ist der Zustrom von Reinigungsmittel durch die Leitung
40 mittels eines Ventilstiftes 41 gesperrt, welcher den in Fig. 2 horizontal verlaufenden
Teil der Reinigungsmittelleitung 40 unterbricht.
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Die Preßluftleitung 13 ist über die Leitung 44, 45 an den stromabwärts
des Ventils 41 gelegenen Teil der Reinigungsmittelleitung 40 angeschlossen, so daß
Preßluft durch die Leitungen 13, 44 und 45 sowie den letzten Teil der Leitung 40
in die beiden Sprühmaterialleitungen 25 und 26 eintreten kann, wenn der Ventilstift
41, der im Ruhezustand auch die Leitung 44 blockiert, letztere frei gibt. Der Ventilstift
41 steht ebenfalls unter der Wirkung einer Rückstellfeder 46, die ihn in der in
den Zeichnungen gezeigten Ruhestellung hält. Der Ventilstift 41 besitzt eine Einschnürung
47, welche, wenn sie in die Leitung 40 tritt, diese frei
gibt.
Eine weitere Einschnürung 48 des Ventilstifts 41 gibt die Leitung 44 frei, wenn
sie in diese eintritt. Die Abstände der beiden Einschnürungen 47 und 48 voneinander
sind nun so bemessen, daß beim Eindrücken des Ventilstifts 41 als erstes die Einschnürung
47 in die Reinigungsmittelleitung 40 tritt und den Reinigungsmittelstrom in die
Leitungen 25 und 26 frei gibt. Wird dann der Ventilstift weitergedrückt, so gelangt
die Einschnürung 47 aus der Leitung 40 heraus, so daß diese wieder vom Stift 41
blockiert wird. Ferner gelangt hierbei die Einschnürung 48 in die Preßluftleitung
44 und gibt nun diese frei, so daß Preßluft durch die Leitung 44, 45 in die beiden
Sprühmaterialleitungen 25 und 26 eintreten kann. Auf diese Weise kann durch entsprechendes
Drücken auf das obere Ende des Ventilstiftes 41 abwechselnd mit Preßluft und Reinigungsmittel
gespült werden.
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Es sind hier natürlich im Prinzip auch viele Varianten möglich. So
kann es in vielen Fällen vorteilhaft sein, daß man die Einschnürungen 47 und 48
des Ventilstiftes 41 so anordnet, daß als erstes die Preßluftleitung freigegeben
wird, um eine Grobreinigung zu bewirken, und daß danach erst die Lösungsmittelleitung
freigegeben wird.
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Das hat unter anderem den Vorteil, daß der letzte Reinigungsvorgang
mittels Preßluft durchgeführt wird, so daß beim Spritzen praktisch von Anfang an
kein Reinigungsmittel mit dem Sprühmaterial gemischt wird.