DE3501446A1

DE3501446A1 - Verfahren zum auftragen von spritz- oder spruehgut und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3501446A1
Application number: DE19853501446
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Kopperschmidt-Muller GmbH and Co KG
Current assignee: Kopperschmidt-Muller GmbH and Co KG
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3661301D1; BR8600170A; EP0192028B1; EP0192028A1; DE3501446C2; ATE38948T1

Description

Kopperschmidt-Mueller GmbH & Co. KG, 4800 Bielefeld

Verfahren zum Auftragen von Spritz- oder Sprühgut und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auftragen von Spritz- oder Sprühgut (ausgenommen Trennmittel für die Herstellung von Gegenständen aus Polyurethanschaum), bei dem das Spritz- oder Sprühgut zerstäubt und gleichzeitig Gas zugeführt wird, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Kopf, der eine mit einer Gut-Zuleitung verbundene Zerstäuberdüse und mindestens eine mit einer Gas-Zuleitung verbundene Gasaustrittsöffnung aufweist, mit Gas- und Gutventilen und zugehöriger Betätigungsvorrichtung sowie gegebenenfalls mit einer Handhabe, wie Pistolengriff.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art wird das Spritz- oder Sprühgut pneumatisch oder hydrostatisch zerstäubt. Das zugeführte Gas, normalerweise Luft, dient entweder dem Zerstäuben selbst oder der Formung des Sprühstrahls, Dieses Gas hat Raumtemperatur.

Als Spritz- oder Sprühgut kommen die verschiedensten Materialien in Betracht, insbesondere Flüssigkeiten, Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen, Lösungen oder Pasten. Sie dienen der Beschichtung von Gegenständen, sei es als Farbe oder Lack, als Bindemittel, als Kleber

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u.dgl. Es hat sich gezeigt, daß zahlreiche Materialien an der zu beschichtenden Unterlage schlecht oder erst nach längerer Wartezeit haften und eine unregelmäßige Oberflächenstruktur ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dessen Hilfe die Haft- und/oder Oberflächen-Eigenschaften der Beschichtung und gegebenenfalls die Abdunsteigenschäften des Spritz- oder Sprühguts verbessert werden könnten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß Gas mit höherer Temperatur als das Spritz- oder ^:

Sprühgut zugeführt wird und Wärme an das Spritz- bzw. _:

Sprühgut abgibt. ;

Bei diesem Vorgehen wird das Spritz- oder Sprühgut ^! während des Auftragvorgangs durch das heiße Gas erwärmt.

Dies hat bei zahlreichen Materialien eine Herabsetzung der Viskosität zur Folge. Die Tröpfchen sind "flüssiger" wenn sie auf die zu beschichtende Oberfläche auftreffen und passen sich daher dieser Oberfläche besser an. Bei anderen Materialien, die einen höheren Anteil eines , Zusatzmittels, wie Lösungsmittel oder Trägerflüssigkeit, j haben, wird ein größerer Teil dieses Zusatzmittels schon vor dem Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche durch Verdunstung entfernt. Die Beschichtung trocknet daher rascher, so daß sie schon kurze Zeit nach dem Spritzvorgang fest am Gegenstand haftet, und dieser ohne Verzögerung weiterverarbeitet werden kann. Häufig kann man auch aufgrund der Viskositätsherabsetzung die Menge des sonst erforderlichen Zusatzmittels reduzieren oder sogar auf ein Zusatzmittel ganz verzich-

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GUnsLLg Ist CH, daß das Gas höherer TempernLur das j

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BAD OFHGINAL

Spritz- oder Sprühgut im Zerstäubungsbereich oder unmittelbar im Anschluß daran beaufschlagt. Da das Gas das Spritz- oder Sprühgut an einer Stelle beeinflußt, wo der Spritz- oder Sprühstrahl noch sehr kompakt ist, genügt eine vergleichsweise geringe Gasmenge, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Wenn das Spritz- oder Sprühgut infolge einer beim Austreten aus der Zerstäuberdüse auftretenden Entspannung eine Abkühlung erfährt, ergibt sich eine die Wärmeübertragung begünstigende "LQ große Temperaturdifferenz. Die Erwärmung kann auch zu einer besseren Zerstäubung führen.

Insbesondere kann die Gastemperatur höher sein als die zulässige obere Grenztemperatur des unzerstäubten

"L5 Spritz- oder Sprühgutes. Je höher die Temperatur des Gases ist, umso stärker ist die Erwärmung der Tröpfchen und umso größer der erstrebte Effekt. Überraschenderweise kann das Spritz- oder Sprühgut hierbei mit einer höheren Temperatur beaufschlagt werden als es seiner in der Spezifikation angegebenen zulässigen obereren Grenztemperatur entspricht, weil ein Überschreiten der Grenztemperatur in den Sprühtröpfchen höchstens sehr kurzzeitig erfolgt und daher keine Schäden (Zersetzung des Spritz- oder Sprühgutes, Explosionen u.dgl.) zu befürchten sind, wie es bei einer Übertemperatur des unzerstäubten Gutes der Fall wäre. Je größer die Abkühlung infolge einer Austritts-Entspannung, umso höher darf die Gastemperatur sein.

Insbesondere kann eine Heißluft mit einer Temperatur von mindestens 80⁰C verwendet werden. Es sind sogar Temperaturen von über 100⁰C möglich.

Mit besonderem Vorteil wird zusätzlich das Spritz- oder Sprühgut vor der Zerstäubung auf eine Temperatur unterhalb seiner zulässigen oberen Grenztemperatur erwärmt. Eine solche Erwärmung des Gutes allein reicht

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in den meisten Fällen nicht aus, um Haft- und Oberflächeneigenschaften der Beschichtung zu beeinflussen. In Verbindung mit dem erwärmten Gas trägt diese Maßnahme aber dazu bei, die erstrebten Effekte mit geringeren Gasmengen, mit geringerer Gastemperatur oder mit höherer Sicherheit zu erhalten.

Bei pneumatischer Zerstäubung sollte die Zerstäubungsluft mit der höhereren Temperatur zugeführt werden.

Stattdessen oder zusätzlich kann die mit höherer Temperatur zugeführte Luft gleichzeitig auch der Formung des Zerstäubungsstrahls dienen. Für die Zufuhr der erwärmten Luft benötigt man daher keine zusätzlichen Luftkanäle.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Kopf, und der eine mit einer Gut-Zuleitung verbundene Zerstäuberdüse und mindestens eine mit einer Gas-Zuleitung verbundene Gasaustrittsöffnung aufweist, mit Gas- und Gutventilen und zugehöriger Betätigungsvorrichtung sowie gegebenenfalls mit einer Handhabe, wie Pistolengriff, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Zuleitung mit einer Heizvorrichtung für das Gas versehen ist.

Beispielsweise kann die Gas-Zuleitung von einem beheizten Gasspeicher ausgehen. Dies empfiehlt sich, wenn mit Inertgas gearbeitet werden soll. Günstiger ist jedoch eine Durchlauf-Heizvorrichtung, weil diese einen geringeren Aufwand erfordert. Insbesondere kann Luft der Umgebung entnommen und während der Zufuhr zur Gasaustrittsöffnung auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden.

Mit Vorzug weist die Heizvorrichtung elektrische Heizwiderstände in der Form von PTC-Widerständen auf. Diese können bei Bedarf verhältnismäßig große Wärmemengen erzeugen, reduzieren aber bei fehlendem Bedarf den

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hindurchfließenden Strom so sehr, daß eine vorgegebene obere Grenztemperatur nicht überschritten wird.

Insbesondere sollte die Heizvorrichtung mit Abstand vom Kopf angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine zu hohe Temperatur des Kopfes verhindert, da keine direkte Beheizung des Kopfes durch die Heizvorrichtung erfolgen kann. Eine zu hohe Temperatur des Kopfs könnte dazu führen, daß das Spritz- oder Sprühgut vor der Zerstäubung temperaturgeschädigt wird.

Mit Vorzug mündet die von der Heizvorrichtung kommende äußere Gas-Zuleitung am Umfang des Kopfes ein. Die Gas-Zuleitung zwischen dieser Einmündung und der Gas— Austrittsöffnung ist kurz. Entsprechend gering ist die Wärmeübertragung von dem heißen Gas auf die übrigen Teile des Kopfes.

Hierbei sollte die Einmündung der äußeren Gas-Zuleitung dichter an der Stirnseite des Kopfes angeordnet sein als die Einmündung der äußeren Gut-Zuleitung. Dies ergibt die kürzeste Länge der Gas-Zuleitung innerhalb des Kopfes.

Auch die Gut-Zuleitung kann mit einer Heizvorrichtung für das Spritz- oder Sprühgut versehen sein. Auf diese Weise kann das unzerstäubte Gut innerhalb seines Zulässigkeitsbereichs erwärmt werden.

Besonders zweckmäßig ist, wenn zum Zweck der Gutzirkulation im Kopf außer der Gut-Zuleitung auch eine Gut-Rückleitung vorgesehen ist. Infolge der Zirkulation besteht keine Gefahr, daß das Spritz- oder Sprühgut im Kopf ! für längere Zeit verbleibt und dabei durch höhere Tempe- | raturen Schaden nimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen

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Kopf und Handhabe ein Wärmeisolationselement angeordnet. Auch wenn der Kopf infolge des heißen Gases höhere Temperaturen annimmt, kann trotzdem die Spritz- oder Sprühvorrichtung ohne Schwierigkeiten an der Handhabe gehalten werden.

Des weiteren kann ein Handbetätigungselement der Betätigungsvorrichtung durch ein Wärmeisolationselement, das lediglich von Ventilbetätigungsstangen überbrückt ist, vom Kopf getrennt sein. Auch dieses Handbetätigungselement nimmt dann keine unzulässig hohen Temperaturen an.

Des weiteren empfiehlt sich ein Schutzschild zwischen der äußeren Gas-Zuleitung und der Handhabe. Es wird verhindert, daß die Hände des Benutzers versehentlich mit der heißen äußeren Gas-Zuleitung in Berührung kommen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spritz- oder Sprühvorrichtung, teilweise im Längs- schnitt, teilweise in Seitenansicht, teilweise schematisch sowie

Fig. 2 eine Frontansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Spritz- oder Sprühvorrichtung weist eine Pistole 1 mit einem Kopf 2 auf, der über ein Wärmeisolations- ; element 3 mit einem Gehäuse 4 verbunden ist. Dieses ' weist oben einen Haken 5 zum Anhängen der Pistole und unten eine Handhabe 6 in der Form eines Pistolengriffes

auf, um die Pistole von Hand halten zu können. Im Kopf 2 befindet sich eine zentrische Zerstäuberdüse

7, über die hydrostatisch ein Sprühstrahl 8 abgegeben werden kann. Oberhalb und unterhalb davon sind je zwei schlitzartige Gasaustrittsöffnungen 9, 10 bzw. 11, 12 in vorstehenden Hörnern 13 und 14 vorgesehen, aus denen Gasschleier 15, 16, 17 bzw. 18 austreten, welche auf den Sprühstrahl 8 unmittelbar im Anschluß an den Zerstäubungsbereich auftreffen. Hierdurch wird der Sprühstrahl geformt.

Im Kopf befindet sich eine innere Gut-Zuleitung 19, die zu der Zerstäuberdüse 7 führt und mittels eines Ventils 20 absperrbar ist. Diese innere Gut-Zuleitung steht über eine am Umfang einmündende äußere Gut-Zuleitung 21 mit einer Pumpe 22 und einer nachgeschalteten Gut-Heizvorrichtung 23 in Verbindung. Nahe der Düse 7 zweigt von der inneren Zuleitung 19 eine nicht veranschaulichte innere Rückleitung ab, die mit einer ebenfalls am Umfang einmündenden äußeren Rückleitung 24 verbunden ist. Diese führt zu einem Behälter 25, aus dem die Pumpe 22 das Spritz- oder Sprühgut ansaugt.

Die Gasaustrittsöffnungen 9 bis 12 stehen über eine innere Gas-Zuleitung 26 und ein Ventil 27 mit einer am äußeren Umfang des Kopfes 2 einmündenden äußeren Gas-Zuleitung 28 in Verbindung. Dieser wird das Gas durch einen Kompressor 29 über eine Gas-Heizvorrichtung 30 zugeführt. Normalerweise wird als Gas aus der Umgebung angesaugte und dann beheizte Luft verwendet. Die Einmündungsstelle der äußeren Gas-Zuleitung 28 befindet sich zwischen der äußeren Gut-Zuleitung 21 und der Stirnseite des Kopfes 2.

Die beiden Ventile 20 und 27 werden je über eine Ventilbetätigungsstange 31 bzw. 32, die je eine Dichtung bzw. 34 durchsetzt, durch den Innenraum 35 des Wärmeisolationselements 3 hindurchgeht und am hinteren Ende in

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Buchsen 36 bzw. 37 geführt sind, betätigt. An den Ventilbetätigungsstangen befestigte Anschläge 38 bzw. 39 werden mit Hilfe von Federn 40 bzw. 41 gegen Nocken 42 und 43 eines Handbetätigungshebels 44 gehalten, ; der um eine im Gehäuse 4 gehaltene Schwenkachse 45 drehbar und von einer Feder 46 in seiner linken Endlage gehalten ist. Mittels eines Sperrelements 47 kann die Gut-Ventilbetätigungsstange 31 arretiert und damit die Pistole gesichert werden. Zwischen dem Handbetätigungselement 44 und den äußeren Zuleitungen 21 und

28 und der Rückleitung 24 befindet sich ein Schutzschild 48. i

Die beiden Heizvorrichtungen 23 und 30 arbeiten vor- i zugsweise elektrisch und besitzen Einstell- oder Regel- ^! mittel, um dem hindurchtretenden Gut bzw. Gas eine vorgegebene Temperatur zu verleihen. Insbesondere kommt hierfür eine elektrische Beheizung mittels PTC-Widerständen in Betracht. Es können jedoch auch Heizvorrichtungen beliebiger anderer Art, beispielsweise Gasoder Ölheizungen verwendet werden. Die Gut-Heizvorrichtung 23 ist fakultativ. Sie dient dazu, das Spritzoder Sprühgut geringfügig und höchstens auf eine Tempe- : ratur zu erwärmen, die im zulässigen Temperaturbereich liegt. Die Gastemperatur kann demgegenüber erheblich j höher sein. Beispielsweise kann bei einer zulässigen ; oberen Grenztemperatür des Spritzgutes von etwa 30° die Gastemperatur bei 100° oder HO⁰C liegen. !

Wenn das Handbetätigungselement 44 nach rechts gezogen ^! wird, öffnen das Gas-Ventil 27 und kurz darauf das

Gut-Ventil 20. Der Sprühstrahl 8 wird dann von dem ; heißen Gas aus den Schleiern 15 bis 18 beaufschlagt, so daß ein Teil der Gaswärme auf die Sprühtröpfchen

übergeht. Die dabei auftretende Übertemperatur ist _;

nur ganz kurzzeitig vorhanden, weil die Zerstäubungs- ;

tröpfchen sich nur für Bruchteile einer Sekunde in |

dem Bereich des erwärmten Gases befinden und dessen Temperatur, sei es durch die Austritts-Entspannung, sei es durch das Einbeziehen von Raumluft, rasch absinkt. Auf jeden Fall haben aber die Zerstäubungströpfchen eine Wärmebehandlung erfahren, die im Vergleich zum Stand der Technik dazu führt, daß die Tröpfchen mit höherer Temperatur und damit geringerer Viskosität auf der zu beschichtenden Fläche auftreffen bzw. daß ein größerer Teil des im Spritzgut enthaltenen Lösungsmittels o.dgl. beim Auftreffen bereits verdampftist.

Die Anordnung der äußeren Gas-Zuleitung 28 nahe der Frontseite des Kopfes 2 sorgt dafür, daß die von heißem Gas durchströmten Teile der inneren Gas-Zuleitung 26 verhältnismäßig kurz sind, so daß der Kopf 2 durch das Gas möglichst wenig erwärmt wird und daher auch keine hohen Temperaturen auf das zu zerstäubende Spritzoder Sprühgut im Innern des Kopfes übertragen kann.

Außerdem ist das Gut dauernd über die Zuleitung 21 j und die Rückleitung 24 in Zirkulation, so daß auch mangels Stagnation keine Überhitzung erfolgen kann.

Damit der heiße Kopf 2 das Anfassen und Betätigen der Pistole 1 nicht beeinträchtigt, ist das Wärmeisolationselement 3 vorgesehen. Das Schutzschild 48 schirmt die Hand vor Wärmestrahlung der Zuleitungen 21 und 28 ab.

Als Beispiel für ein Spritz- oder Sprühgut, das auf diese Weise verbessert aufgetragen werden kann, sei ein Gummi/Metall-Bindemittel genannt, bei dem gelöste, organische Polymere und dispergierte Feststoffe in organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Hierbei : muß zum Zerstäuben soviel Lösungsmittel verwendet werden, daß die Beschichtung relativ lange zum Trocknen ; braucht, sofern nicht in der vorstehend beschriebenen ' Weise warmes Gas, insbesondere Luft, benutzt wird.

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Auch bei Verwendung einer wässrigen Trägerflüssigkeit ergibt sich eine kürzere Abdunstzeit und eine verbesserte Trocknung. Weitere Ausführungsbeispiele betreffen übliche Farben und Lacke, die man mit höherer Viskosität als bisher zerstäuben kann und trotzdem eine gut haftende Beschichtung mit glatter Oberfläche erhält.

Die veranschaulichte Vorrichtung kann auch mit pneumatischer Zerstäubung arbeiten, so daß als Gasaustrittsöffnung ein Ringspalt um die Spritzgutdüse 7 zusätzlich oder anstelle der Gasaustrittsöffnungen 9 bis 12 vorgesehen ist. Die Gas- und Spritzgutdrücke liegen in der für die jeweilige Betriebsart üblichen Größenordnung. Bei reiner Luftzerstäubung wird das Material lediglich angesaugt oder mit ganz geringem Überdruck zugeführt, während die Luft einen Überdruck von beispielsweise 2 bis 8 bar hat. Beim sogenannten "airless plus"-Verfahren, bei dem die Zerstäubung in erster Linie hydrostatisch erfolgt, liegen die Materialdrücke zwischen 30 und 300 bar, während Luft mit einem Überdruck von beispielsweise 0,3 bis 8 bar zugeführt wird. Insbesondere kann die Vorrichtung auch mit elektrostatischer Aufladung arbeiten.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Auftragen von Spritz- oder Sprühgut (ausgenommen Trennmittel für die Herstellung von Gegenständen aus Polyurethanschaum), bei dem das Spritz- oder Sprühgut zerstäubt und gleichzeitig Gas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit höherer Temperatur als das Spritz- oder Sprühgut zugeführt wird und Wärme an das Spritzoder Sprühgut abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas höherer Temperatur das Spritz- oder Sprühgut im Zerstäubungsbereich oder unmittelbar im Anschluß daran beaufschlagt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastemperatur höher ist als die zulässige obere Grenztemperatur des unzerstäubten Spritz- oder Sprühgutes.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Heißluft mit einer Temperatur von mindestens 80⁰C verwendet wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Spritz- oder

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Sprühgut vor der Zerstäubung auf eine Temperatur unterhalb seiner zulässigen oberen Grenztemperatur erwärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei pneumatischer Zerstäubung die Zerstäubungsluft mit der höheren Temperatur zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit höherer Temperatur zugeführte Luft gleichzeitig der Formung des Zerstäubungsstrahls dient.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Kopf, der eine mit einer Gut-Zuleitung verbundene Zerstäuberdüse und mindestens eine mit einer Gas-Zuleitung verbundene Gasaustrittsöffnung aufweist, mit Gas- und Gutventilen und zugehöriger Betätigungsvorrichtung sowie gegebenenfalls mit einer Handhabe, wie i Pistolengriff, dadurch gekennzeichnet, daß die · Gas-Zuleitung (26, 28) mit einer Heizvorrichtung ^! (30) für das Gas versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchlauf-Heizvorrichtung (30) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (30) elektrische Heizwiderstände in der Form von PTC-Widerständen aufweist. j

li. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ! dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (30) mit Abstand vom Kopf (2) angeordnet ist. :

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Heizvorrichtung (30) kommende äußere Gas-Zuleitung (28) am Umfang des Kopfes (2) einmündet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung der äußeren Gas-Zuleitung (28) dichter an der Stirnseite des Kopfes (2) angeordnet ist als die Einmündung der äußeren Gut-Zuleitung (21).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gut-Zuleitung (19,

21) mit einer Heizvorrichtung (23) für das Spritz- ^[ oder Sprühgut versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Gutzirkulation im Kopf (3) außer der Gut-Zuleitung (19,

21) auch eine Gut-Rückleitung (24) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kopf (2) und Handhabe (6) ein Wärmeisolationselement (3) angeord- |

net ist. .

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, ] dadurch gekennzeichnet, daß ein Handbetätigungselement (44) der Betätigungsvorrichtung durch ein ' Wärmeisolationselement (3), das lediglich von Ventilbetätigungsstangen (31, 32) überbrückt ist, vom Kopf (2) getrennt ist. ;

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, '

dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzschild (48) zwischen der äußeren Gas-Zuleitung (28) und der Handhabe (6) angeordnet ist. :