DE4320541A1 - Vorrichtung zum Verspritzen von Spritzgut unter hohem Druck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Verspritzen von Spritzgut unter hohem Druck, vorzugsweise das Applizie­ ren von Farbe auf Objekten, insbesondere großflächigen Objekten wie Fassadenwänden, mit Hilfe einer Farbspritz­ pistole oder dergleichen.

Um eine gleichmäßige Deckung des zu beschichtenden Objektes zu erzielen, betätigt der Maler oder Werker bei manuellem Betrieb einen auf ein Schließventil wirkenden Hebel der Farbspritzpistole intervallartig, um den Farbausstoß und damit die Beschichtung in Intervallen freizugeben und zu sperren. Ein solcher Intervallbetrieb setzt voraus, daß zum Zeitpunkt der Betätigung der Farbspritzpistole der unter Druck stehende Farbvolumenstrom unverzüglich zur Verfügung steht. Wäre dies nicht der Fall, so würde zu Beginn der Betätigung keine oder nur eine ungenügende Zerstäubung der Farbe mit dem Ergebnis erfolgen, daß nicht genügend Farbe zum Erzielen einer gleichmäßigen Beschichtung ausgetrieben wird. Dies erfordert eine auch bei Abschalten der Farb­ spritzpistole weiterlaufenden Antriebseinrichtung zur andau­ ernden Erzeugung eines hohen Druckes in der Farbe.

Andererseits ist bei abgestellter Farbspritzpistole dafür zu sorgen, daß die im Stand der Technik üblicherweise hy­ draulisch ausgebildete Antriebseinrichtung keinen zu hohen Druckanstieg erfährt, weil sonst mechanische Bauteile zer­ stört werden könnten. Der Einsatz eines Bypass-Ventiles zum Zurückführen der Hydraulikflüssigkeit der hydraulischen Antriebseinrichtung in den Tank bei abgestellter Farb­ spritzpistole würde schnell zu einer unzulässig hohen Erwär­ mung und damit Schädigung der Hydraulikflüssigkeit, zu schnellem Verschleiß insbesondere des Bypass-Ventiles und zu unnötigem Energieverbrauch führen.

Ein mit dem Betätigen und Abschalten der Farbspritzpistole synchrones Ein- und Ausschalten eines elektrischen Antriebes zum Unterdrucksetzen der Hydraulikflüssigkeit in einer hydraulischen Antriebseinrichtung scheidet ebenfalls aus, weil sich sowohl Druckabfälle und solch lange Wartezeiten bis zum Wiederaufbau des Druckes in der Farbe ergeben wür­ den, daß ein rationelles Arbeiten unmöglich wird.

Es ist ein Gerät auf dem Markt (Graco Typ EH 433) mit dem die gestellten Anforderungen wie folgt gelöst werden sollen:

Eine Elektro- oder Verbrennungsmotor treibt eine herkömm­ liche Hydraulikpumpe an. Diese Hydraulikpumpe entnimmt während ihres Saughubes Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank, verdichtet sie und führt sie über eine Druckleitung dem Motorkolben eines hydraulischen Linearmotors über eine Steuereinrichtung zu, welche die beiden Seiten des Motor­ kolbens abwechselnd mit der von der Hydraulikpumpe ge­ speisten Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Über eine Rück­ führleitung wird die Hydraulikflüssigkeit wieder in den Tank zurückgeführt.

Der Motorkolben ist - unter Trennung des Hydraulikflüssig­ keits-Kreislaufes von der Farbseite - über eine Kolbenstange mit dem Pumpenkolben verbunden, welcher bei Betätigung der Spritzpistole das Spritzgut zu deren Ausstoßventil fördert.

Bei Sperren der Spritzpistole im intervallartigen Arbeits­ betrieb wird der Farbausstoß gesperrt und die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit über ein Bypass-Ventil in den Tank zurückgeleitet, was zu dem erwähnten unnützen Energie­ verbrauch und zu der unerwünschten Erwärmung der Hydraulik­ flüssigkeit und zu Verschleiß führt. Um die Erwärmung nicht unzulässig hoch werden zu lassen, sind ein Wärmetauscher und eine Belüftungseinrichtung vorgesehen, so daß die Tempe­ raturerhöhung der Hydraulikflüssigkeit auf zulässige Werte begrenzt wird. Die überschüssige Wärme wird an die Atmosphä­ re abgegeben. Das Problem der Erwärmung wird jedoch dann kritisch, wenn der Maler oder Werker die Spritzpistole für längere Zeit abschaltet, um abzukleben oder sonstige Zwi­ schenarbeiten zu erledigen. In solchen Fällen ist bei dem bekannten Gerät der Antriebsmotor abzuschalten, was lästig ist, wenn beispielsweise Fassaden mehrgeschossiger Gebäude zu beschichten sind und der Maler oder Werker vom Gerüst zur Hydraulikpumpe gehen muß, um den Antrieb ab- oder einzu­ schalten.

Abgesehen von den erwähnten Energie-, Temperatur- und Ver­ schleißproblemen ist das Bauvolumen des bekannten Gerätes groß, und das Gerät ist teuer und unhandlich.

Es ist daher eine energiesparendere Lösung vorgeschlagen worden, die folgendermaßen aufgebaut ist und arbeitet:

Ein Antriebsmotor treibt über eine Magnet-Kupplung, ein Getriebe und einen Kurbeltrieb eine Kolbenpumpe zum Pumpen des Spritzgutes an. Ein Drucksensor mit Verstärkungs- und Steuerungselektronik schaltet nunmehr je nach Betriebs­ zustand "Applizieren" oder "nicht Applizieren" die Elektro­ magnetkupplung derart, daß sie beim Betriebszustand "nicht Applizieren" gelöst ist und beim Betriebszustand "Appli­ zieren" eingerückt ist. Der Kurbeltrieb steht einerseits mit dem Getriebeausgang und andererseits mit dem freien Kolbenstangenende der Kolbenpumpe in Verbindung, wodurch die Drehbewegung des Getriebsausganges in eine Linearbewe­ gung der Kolbenpumpe umgewandelt wird.

Der Drucksensor befindet sich dabei in farbführender Verbin­ dung mit dem Druckkanal der Kolbenpumpe und ist somit stän­ dig der Farbe ausgesetzt. Ein solcher Drucksensor kann als eine Membran oder ein Bourdonrohr mit nachgeschalteter Elek­ tronik ausgeführt sein. In der Praxis ergeben sich bei Einsatz eines Bourdonrohres in dem sich die Farbe zwecks Druckerfassung befinden muß, erhebliche Probleme. Das Bour­ donrohr ist beim Reinigen der Anlage von Farben ebenfalls zu reinigen, was schwierig ist, weil das Bourdonrohr am einen Ende geschlossen ist, also nicht durchflossen wird. Probleme bestehen auch bei Einsatz einer Membran, deren Druckwerte verfälscht werden können, wenn die der Farbe zugewandte Membranseite nicht einwandfrei gereinigt ist, sondern Farbreste daran angetrocknet sind, was zu einer Änderung des Schwingungsverhaltens und infolgedessen zu abweichenden Drucksignalen führen kann. Hinzu kommt bei beiden bekannten Drucksensoren, daß sie eine sogenannte Druckhysterese aufweisen "dead band", wobei zwischen einem maximal zulässigen Druckwert und einem minimalen, applika­ tionsbedingten Druckwert ständig neu geschaltet werden muß, weil nur auf diese Weise der gewünschte Volumenstrom an der Zerstäuberdüse der Farbspritzpistole gesteuert werden kann. Dies führt zu ständigen Druckschwankungen, beispielsweise in einem Bereich zwischen 210 und 180 bar oder weniger, was sich bei besonders anspruchsvollen Forderungen an die Ober­ flächen des zu beschichtenden Objektes nachteilig auswirken kann.

Eine solche vorbekannte Anlage für das Applizieren von Spritzgut, insbesondere Farbe, vermeidet gegenüber der ein­ gangs beschriebenen elektro-hydraulischen Anlage zwar unzu­ lässige Erwärmung und damit unnötig hohe Energieverluste. Das Verschleißproblem ist jedoch lediglich von der hydrauli­ schen Seite auf die Kupplungsseite verlagert, weil die Kupplung durch das ständige Zu- und Abschalten hohem Ver­ schleiß unterliegt.

Die Kosten der zuletzt beschriebenen Anlage sind wegen des Erfordernisses einer elektro-magnetischen Kupplung, des Getriebes, des Kurbeltriebes und des Drucksensors mit nach­ geschalteter Elektronik zur automatischen Steuerung der Kupplung hoch, und die Anlage ist schwer.

Es ist schließlich bekannt, daß man bei Antrieb mit Gleich­ strommotoren auf die Elektromagnetkupplung verzichten und das Drucksignal zum ständigen Ein- und Ausschalten direkt auf den Gleichstrommotor geben kann. Eine solche Regelung hat die oben beschriebenen Nachteile und ist eben nur bei Gleichstrommotoren anwendbar, weil nur diese ein genügend hohes Anlaufmoment aufweisen, um gegen den herrschenden Druck wieder anlaufen zu können.

Eine elektro-hydraulische Membranpumpe, bei der in die Hydraulikflüssigkeit Luftblasen eingewirbelt werden und bei der zwischen Druckraum und Tank ein federbelastetes, manuell einstellbares Ventil vorgesehen ist, ist in der US-PS 29,055 (Re-issue) beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die ein gleichmäßiges Applizieren von Farbe im Intervallbetrieb unter hohem Druck ohne Druckschwankungen als Folge einer Druckhysterese bei minimalem Energieverbrauch und bei Vermeidung unzulässiger Erwärmung ermöglicht.

Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung läuft bei Abstellen der Farbspritzpistole der Antriebsmotor weiter. Bei Über­ schreiten eines bestimmten Druckes in der Druckleitung für die Hydraulikflüssigkeit drosselt die Drosseleinrichtung den Ansaugstrom der Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank. Da jedoch das gleiche Volumen wie im Betrieb der Spritzpistole angesaugt wird, geht bei im wesentlichen gefülltem Tank gelöste Luft aus der Hydraulikflüssigkeit aus der Lösung oder es wird bei nur teilweise gefülltem Tank über dem Füllspiegel im Tank befindliche Luft in die Hydraulikflüs­ sigkeit eingemischt. Wegen des über den normalen Betriebs­ druck erhöhten Druckes der Druckleitung sperrt das Auslaß­ ventil, während das normalerweise geschlossene Ventil in der Rückströmleitung nun öffnet, so daß von der weiterlau­ fenden Druckerzeugungsvorrichtung geförderte Hydraulikflüs­ sigkeit, deren Volumen durch aus der Lösung in der Hydrau­ likflüssigkeit gegangene Luft oder mit eingemischter Luft angereichert ist, über die Rückströmleitung in den Tank zurückströmen kann, ohne daß es zu unzulässiger Erwärmung, erhöhtem Energieverbrauch oder Verschleißproblemen kommt, und zwar auch bei längeren Betriebsunterbrechungen der Farbspritzpistole, während welcher der Antriebsmotor weiter­ läuft. Maßnahmen zum Abführen überschüssiger Wärme sind dabei überflüssig. Auf ein Getriebe mit Kupplung und Kurbel­ trieb ist dabei verzichtet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläu­ tert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Schnittdarstellungen zweier unterschiedlicher Vorrichtungen gemäß der Erfindung.

Ein elektrischer Induktionsmotor 2 ist an ein Gehäuse 4 einer hydraulischen Antriebseinrichtung 1 angeflanscht. Auf dem Wellenende der Abtriebswelle 8 des Antriebsmotors 2, die in einen mit dem Gehäuse 4 integrierten Tank 6 für Hydraulikflüssigkeit hineinragt, sitzt ein Exzenter 10 oder ein Exzenterlager. Der Tank 6 ist mit einer verschließbaren Füllöffnung und einem Überdruckventil versehen, mit dessen Hilfe bei nahezu vollgefülltem Tank 6 die durch Wärmedehnung verdrängte Hydraulikflüssigkeit nach außen hin abgeführt wird und sich dadurch auch bei Überfüllung des Tanks 6 ein maximal zulässiger Füllstand von selbst einpendelt. Dabei ist von besonderer Bedeutung, den Tank 6 von Anfang an nur so weit zu befüllen, daß sich oberhalb des Füllspiegels 12 im Öltank ein verhältnismäßig großer, mit Luft gefüllter Raum 14 ausbildet. Dies hat den Vorteil, daß der Exzenter 10 oder ein zusätzliches, damit umlaufendes Bauteil, wie ein Flügel, Luft aus dem Raum 14 oberhalb des Füllspiegels 12 in die Hydraulikflüssigkeit einplanscht.

Der Exzenter 10 wirkt auf einen oszillierenden Kolben 16, der in einer Kolbenbuchse 18 in einer Wandung zwischen dem Tank 6 und einer Druckkammer 22 gleitet, die einen vor dem Kolben 16 befindliche Kolbenverdrängerraum bildet. Dieser ist seitlich mit einem Einlaßschlitz oder einem Einlaßventil 24 versehen, über welches eine Ansaugleitung 26 mit dem Tank 6 in Verbindung steht. Über die Ansaugleitung 26 und das Einlaßventil wird im Betrieb des Motors 2 mit Luftblasen angereicherte Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenverdränger­ raum 22 ansaugt, wobei der Anteil der freien Luftblasen in der Hydraulikflüssigkeit auf etwa 2,5 bis 5 Vol.-%, vor­ zugsweise auf 4 Vol.-% begrenzt ist.

Der Kolbenverdrängerraum 22 ist zu der zu einem hydrau­ lischen Linearmotor 3 hinführenden Druckleitung 32 mit einem Auslaßventil in Form eines Rückschlagventils 28 ver­ sehen, über welches die unter Druck gesetzte Hydraulikflüs­ sigkeit zum Antrieb des hydraulischen Linearmotors 3 geför­ dert wird.

Die Druckkammer 22 ist zusätzlich mit einem federbelasteten, einstellbaren Ventil 27 bestückt, das zumindest bei Über­ schreiten des für den hydraulischen Linearmotor 3 erforder­ lichen Betriebsdruckes öffnet und überschüssige, nicht benötigte Hydraulikflüssigkeit am oder nahe dem Abschalt­ punkt des hydraulischen Linearmotors über eine Rückströmlei­ tung 29 in den Behälter für die Hydraulikflüssigkeit abläßt.

Eine vom hydraulischen Linearmotor 3 bzw. von dessen Steuereinrichtung 34 führende Rücklaufleitung 36 für die Hydraulikflüssigkeit mündet in den Tank 6 für die Hydrau­ likflüssigkeit und stellt somit während des Betriebes des hydraulischen Linearmotors 3 die Ölzirkulation sicher. Die Einmündung der Rücklaufleitung 36 in den Tank 6 ist dabei so angeordnet, daß die Durchmischung von Hydraulikflüssig­ keit mit Luftblasen nicht gestört oder sogar gefördert wird, indem die rückströmende Hydraulikflüssigkeit einen Einmisch-Effekt von Luftblasen in die Antriebsflüssigkeit beisteuert, ohne den Luftanteil zwischen 2,5 und 5 Vol % nach unten oder oben zu verändern.

Unmittelbar hinter dem Auslaßventil 28 der hydraulischen Antriebseinrichtung 1 ist von der Druckleitung 32 ein Zweigkanal 31 abgezweigt, dessen Druck auf einen in der Nähe des Kolbenverdrängerraumes 22 spielenden, mittels einer Steuerfeder 35 belasteten Steuerkolben 33 wirkt. Der den Steuerkolben 33 aufnehmende Zweigkanal 31 durchschneidet die Ansaugleitung 28 für die Hydraulikflüssigkeit zwischen Tank 6 und Druckkammer 22 und stützt mit seinem toten Ende die Feder 35 ab. Abhängig von dem in der Druckleitung 32 herrschenden Druck wird der Steuerkolben 33 gegen die Feder 35 verschoben und drosselt so die in die Druckkammer 22 angesaugte Hydraulikflüssigkeit je nach Betriebszustand der Kolbenpumpe und damit des hydraulischen Linearmotors 30, mehr oder weniger ab. Dies geschieht einerseits während der normalen Arbeitsphase in Abhängigkeit von dem erforder­ lichen Zerstäuberdruck, der durch die Zerstäuberdüse her­ vorgerufen wird und führt andererseits zu einer vollständi­ gen oder zumindest nahezu vollständigen Abdrosselung, wenn die Spritzpistole gesperrt ist und deren Zerstäuberdüse entweder in Abhängigkeit des Arbeitsintervalles oder bei einer längeren Betriebspause abgesperrt ist.

Die Steuereinrichtung 34 des hydraulischen Linearantriebs­ motors umfaßt in bekannter Weise ein vorzugsweise integrier­ tes 4/2-Hauptsteuerventil 34 a und je eine der jeweiligen Arbeitskammer 40,42 des hydraulischen Linearmotors 3 zuge­ ordnete mechanische oder hydraulische Vorsteuereinrichtung 34b zur Steuerung des Motorkolbens 38.

Mit dem Motorkolben 38 ist über eine Kolbenstange 44 der Pumpenkolben 50 der die Farbe fördernden Kolbenpumpe 5 verbunden.

Die Arbeitsweise der Kolbenpumpe 5 ist wie folgt über einen Farbansaugstutzen 52 wird das zu applizierende Spritzgut, vorzugsweise Farbe, beim Aufwärtshub des Pumpen­ kolbens 50 der Kolbenpumpe 5 angesaugt und beim Abwärtshub über ein Ventil 54 und Förderkanäle 52 in dem Pumpenkolben 50 in eine oberhalb des Pumpkolbens angeordnete Pumpenkammer 56 und von dort über einen Hochdruckschlauch 46 oder eine analoge Verbindungsleitung der nicht gezeigten Applikations­ einrichtung, vorzugsweise einer Farbspritzpistole, mit manu­ ell oder automatisch betätigtem Absperrventil und Zerstäu­ berdüse zugeführt. Vorzugsweise können sowohl der hydrauli­ sche Linearmotor 3 als auch die Kolbenpumpe 5 doppeltwirkend ausgebildet sein, so daß bei jeder Bewegungsrichtung des Motorkolbens 38 und des Pumpenkolbens 50 ein Teilstrom der angesaugten Farbe zur Spritzpistole geführt wird.

Die hydraulische Antriebseinrichtung 1 wirkt wie folgt:

Der Antriebsmotor 2 versetzt den Exzenter 10 oder das Ex­ zenterlager 16 in rotierende Bewegung und damit den Kolben 16 in oszillierende Bewegung, wobei die Aufwärtsbewegung des Kolbens 16 durch den kraftschlüssigen Kontakt zwischen Exzenter 10 oder Exzenterlager und Kolben 16 geschieht und die Rückstellung durch eine in der Druckkammer 22 gegen den Kolben wirkende Rückstellfeder 17 erfolgt. Natürlich kann der Exzenter 10 mit dem Kolben 16 auch mechanisch so ver­ bunden sein, daß er durch den Exzenter 10 sowohl vorwärts als auch rückwärts bewegt wird. Der gezeigten Lösung mit Rückstellfeder 17 wird allerdings der Vorzug gegeben. Der Kolben 16 saugt nun, solange das System drucklos ist und die Ansaugleitung 26 nicht gedrosselt ist, Hydraulikflüssig­ keit aus dem Tank 6 in die Druckkammer 22 (das System wurde vorher sorgfältig entlüftet) und fördert bei seinem Kolben­ druckhub die Hydraulikflüssigkeit entsprechend dem durch die Zerstäuberdüse der Spritzpistole bestimmten Gegendruck zu dem Linearmotor 30 und versetzt damit dessen Motorkolben 38 in Bewegung.

Zunächst sei angenommen, daß das Absperrventil an der Spritzpistole geöffnet ist und ein Farbaustritt durch die Düse erfolgen kann. Das vom Kolben des Linearmotors 30 verdrängte Volumen der Hydraulikflüssigkeit fließt in den Tank 6 für die Hydraulikflüssigkeit in der Antriebseinrich­ tung 1 zurück.

Wird nun die Zerstäubung unterbrochen, weil das Farbausstoß­ ventil der Spritzpistole intervallartig oder für eine länge­ re Unterbrechung geschlossen wird, dann steigt der Druck in der Druckleitung 32 mit dem Ergebnis an, daß die die Ansaug­ leitung 26 gänzlich oder nahezu gänzlich gedrosselt wird und gleichzeitig vom Kolben verdrängtes überschüssiges Volumen der Hydraulikflüssigkeit über das federbelastete Ventil 27, welches in seinem Druckwert mittels Stellschraube 25 manuell eingestellt werden kann, in den Tank 6 abgelassen wird.

Wird die Antriebsflüssigkeit im Behälter im wesentlichen nicht mit freien Luftblasen angereichert, was überwiegend dann geschehen wird, wenn der Tank 6 nahezu vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und sich ein Luftpolster lediglich aufgrund thermisch bedingter Luft über der Flüs­ sigkeitssäule ausbildet, dann geht beim Rückhub des Kolbens 16 der Antriebseinrichtung 1 in der Antriebsflüssigkeit enthaltene Luft aus der Lösung. Unter Umständen bilden sich sogar Dampfblasen, die das fehlende Volumen der Hydraulik­ flüssigkeit bei vollständiger Drosselung des Ansaugkanales 26 ersetzen oder bei teilweise gedrosselter Ansaugleitung 26 die nachströmende Menge an Hydraulikflüssigkeit sehr gering halten. Beim nächsten Kolbenaufwärtshub gehen nun die Luftblasen teilweise wieder in Lösung in die Hydraulik­ flüssigkeit, eventuell vorhandene Dampfblasen brechen zusam­ men und verbleibende Luftblasen der freien Luft werden komprimiert. Dabei ist es durchaus möglich, daß einige Kolbenhübe erforderlich sind, um diesen Zustand zu stabili­ sieren.

Im Betrieb der Antriebseinrichtung bei teilweise gefülltem Tank 6 arbeitet das erfindungsgemäße Regelsystem im wesent­ lichen in gleicher Weise mit dem Unterschied, daß die be­ reits in dem Behälter in die Hydraulikflüssigkeit eingewir­ belte oder eingeplanschte freie Luft beim Kolbenrückhub expandiert und somit den auftretenden Unterdruck auf etwa 0,5 bar absolut hält und die Bildung von Dampfblasen zur Gänze und das Aus-der-Lösung-Gehen der darin gelösten Luft weitgehend verhindert. Da auch in diesem Fall die expandie­ rende Luft einen Unterdruck in der Druckkammer 2 nicht verhindern kann, dieser Unterdruck aber weit höher liegt als bei einem nahezu gefüllten Tank 6, wird ein weit gerin­ gerer Volumenstrom von Antriebsflüssigkeit in die Druckkam­ mer 22 gesaugt. Es sind weniger Kolbenhübe erforderlich, um diesen Zustand zu stabilisieren. Insbesondere in den Fällen, bei denen eine vollständige Drosselung der Ansaugleitung 26 erfolgt, stellt sich eine Kombination aus expandierenden, komprimierenden freien Luftblasen und einem Aus-der-Lösung- Gehen/In-die-Lösung-Gehen von Luftblasen in die Hydraulik­ flüssigkeit ein, weil eine Nachförderung von Hydraulikflüs­ sigkeit in die Druckkammer 22 hinein durch die Drosselung völlig unterbunden ist. Der sich für diesen Betriebszustand einstellende Unterdruck liegt zwangsläufig unterhalb von etwa 0,5 bar Absolutdruck, aber oberhalb des sich einstel­ lenden Druckes, wenn allein nach dem Prinzip des Aus-der- Lösung-/In-die-Lösung-Gehen von Luftblasen aus und in die Hydraulikflüssigkeit bei gleichzeitiger Bildung eines mini­ malen Anteils von Dampfblasen gearbeitet wird. Deshalb ist bei der Erfindung zugrundegelegt, daß eine vollständige Drosselung zwischen Tank 6 und Druckkammer 22 verhindert wird.

Betrachtet man nun die Wirkungsweise bei Betrieb einer solchen hydraulischen Kolbenpumpe mit unterschiedlichen Düsengrößen der Spritzpistole und damit unterschiedlichen Volumenströmen und Drücken für das luftlose oder luftunter­ stützte Verfahren, dann ist zunächst einmal festzustellen, daß mit zunehmendem Düsenquerschnitt das abgegebene Volumen zunimmt und dabei der Druck absinkt, und umgekehrt, daß mit abnehmendem Düsenquerschnitt das abzugebende Volumen redu­ ziert und der Druck erhöht werden. Unterschreitet nun das aus der Düse zu zerstäubende Spritz-Volumen dasjenige Volu­ men, welches die hydraulische Kolbenpumpe 5 aufgrund ihrer Bemessung abgeben kann, sinkt der Druck unter den erforder­ lichen Druck für eine einwandfreie Zerstäubung ab und das Zerstäubungsergebnis wird ungenügend. Herrscht Gleichge­ wicht, dann kann davon ausgegangen werden, daß die hydrau­ lische Antriebseinheit bei Vernachlässigung der Wirkungs­ grade der einzelnen Baukomponenten gerade soviel Spritzgut (Farbe) verdrängt, wie die Düse zum Zerstäuben erfordert. Der Druck ist hier auf den kleinstmöglichen Betriebsdruck abgesunken und der Steuerkolben 33 in der hydraulischen Antriebseinheit 1 hat den Ansaugquerschnitt der Ansauglei­ tung 26 voll geöffnet. Wird der Düsenquerschnitt nun klei­ ner, nimmt das zu zerstäubende Volumen bei gleichzeitigem Druckanstieg ab und die hydraulische Antriebseinrichtung fördert ein zu großes Volumen, dessen Differenz bei nach wie vor voll geöffnetem Querschnitt der Ansaugleitung 26 für die Hydraulikflüssigkeit über das federbelastete, manu­ ell einstellbare Ventil 27 in den Tank 6 abgelassen wird, wobei die Fehlmenge im wesentlichen durch aus der Lösung gegangene oder freie Luftblasen ergänzt wird und lediglich das sich nun einstellende Differenzvolumen über das feder­ belastete Ventil 27 in den Tank 6 abgegeben wird. Ist der Kolben 16 als Hydraulikkolben ausgeführt, der ungedichtet in der Kolbenbuchse 18 läuft, wird bis zu einem bestimmten Differenzvolumen zumindest ein Teil dieses Differenzvolumens über den Kolbenspalt in den Tank 6 abgeführt. Mit abnehmen­ dem Düsenquerschnitt und dadurch bedingter weiterer Reduzie­ rung des zu zerstäubenden Volumens bei noch weiterem Druck­ anstieg beginnt der Steuerkolben 33 in der Antriebsein­ richtung 1 einen Teil der anzusaugenden Hydraulikflüssigkeit abzudrosseln, so daß ein Fehlvolumen in der Druckkammer 22 entsteht. Dieses Fehlvolumen wird durch die Expansion und Kompression der freien Luftblasen bzw. durch das Aus-der- Lösung-Gehen von in der Hydraulikflüssigkeit gelöster Luft ausgeglichen. Diesem Vorgang kann sich überlagern, daß ein Teil des Differenzvolumens zusätzlich über das federbe­ lastete Ventil 27 in den Tank 6 abgegeben wird. Unabhängig davon, wie die beiden Kolben 16, 33 und das federbelastete Ventil 27 zueinander reagieren, wird das Fehlvolumen in der Druckkammer 22 entweder durch freie Luftblasen oder durch aus der Lösung gegangene Luftblasen im wesentlichen ersetzt, so daß der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung erheb­ lich reduziert werden.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet im wesentlichen bei Staudrücken (bei geschlossener Spritzpistole) bis um 400 bar, wobei die düsenabhängigen Drücke zum Zerstäuben bei luftlosem Betrieb ab 120 bar und höher bis annähernd an den Staudruck heranreichen. Bei luftunterstützten Systemen werden die Staudrücke niederer eingestellt, so daß beim Zerstäubungsvorgang durch die Düse bedingt Drücke um etwa 80 bar erreicht werden.

In Fig. 2 sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit glei­ chen Bezugszahlen bezeichnet und weder nach Aufbau noch Wirkung erneut beschrieben. Unterschiede weist lediglich die hydraulische Antriebseinrichtung 1 in folgender Hinsicht auf: die Druckkammer 22 ist hinter bzw. oberhalb des Ein­ laßventiles 24 in der Ansaugleitung 26 erweitert und von einer Membran 70 nach oben begrenzt, welche die Druckkammer 22 von einem Pumpraum 71 trennt. Die Druckleitung 32 mündet über das als Rückschlagventil 28 ausgebildete Auslaßventil in die Pumpkammer 71. Ferner mündet in die Pumpkammer 71 eine von der Ansaugleitung 26 abgezweigte Zweigleitung 75 über ein Einlaßventil 72. Weder die Ansaugleitung 26 noch Zweigleitung 75 sind gedrosselt. Mit anderen Worten ist die Drosseleinrichtung 33, 35 der Ausführung nach Fig. 1 hier ganz weggelassen.

Die Ausführung nach Fig. 2 hat den Vorteil, daß eine markt­ gängige hydraulische Antriebseinrichtung 1 in praktisch unveränderter Form eingesetzt werden kann.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Verspritzen von Spritzgut unter hohem Druck, insbesondere das Applizieren von Farbe, umfassend einen Antriebsmotor (2);
eine vom Antriebsmotor (2) getriebene Druckerzeugungs­ vorrichtung (16) zum Unterdrucksetzen einer aus einem Tank (6) entnehmbaren Hydraulikflüssigkeit in einer Druckkammer (22) und Fördern der Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer (22) in eine Druckleitung (32) über ein Auslaßventil (28);
eine aus der Druckkammer (22) in den Tank (6) zurückfüh­ rende Rückströmleitung (29) enthaltend ein Ventil (27) einstellbarer Vorspannkraft, die gleich oder annähernd gleich dem unter normalem Betriebsdruck in der Druck­ leitung (32) auf das Auslaßventil (28) in Schließrich­ tung ausgeübten Schließkraft ist;
eine einstellbare Drosseleinrichtung (31, 33, 35) zum Drosseln einer aus dem Tank (6) in die Druckkammer (22) über ein Einlaßventil (24) führenden Ansaugleitung (26) und damit des Zustroms von Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer (22) abhängig vom in der Druckleitung (32) herrschenden Betriebsdruck;
einen hydraulischen Linearmotor (3) mit einem Motor­ kolben (38), der über die Druckleitung (32) und eine Steuereinrichtung (34) mit von der Druckerzeugungsvor­ richtung (10, 16) gespeister Hydraulikflüssigkeit beauf­ schlagbar ist;
eine von der Steuereinrichtung (34) in den Tank (6) zurückgeführte Rücklaufleitung (36); und
eine Kolbenpumpe (5) zum Fördern des einem Gebinde (60) entnommenen Spritzgutes zu einer Spritzpistole oder der­ gleichen, wobei ein Förderkolben (50) der Kolbenpumpe (5) über eine Kolbenstange (44) mit dem Motorkolben (38) des Linearmotors (3) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tank (6) im wesentlichen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigkeitspegel (12) im Tank (6) so gewählt ist, daß einerseits eine ausreichende Schmierung der bewegten Teile der Druckerzeugungsvor­ richtung (10, 16) und des Antriebsmotors und anderer­ seits ein Einmischen von Luftblasen in die Hydraulik­ flüssigkeit aus dem Luftraum (14) oberhalb des Flüssig­ keitspegels (12) gewährleistet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (31, 33, 35) in eine von der Druckleitung (32) abge­ zweigte Zweigleitung (31) eingeschaltet ist, welche die Ansaugleitung (26) anschneidet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung einen gegen eine Steuerfeder (35) wirkenden Steuerkolben (33) aufweist, welcher vom Betriebsdruck in der Druck­ leitung (32) beaufschlagt und so angeordnet ist, daß er die Strömung durch die Ansaugleitung (26) bei Über­ schreiten eines vorgegebenen Wertes des Betriebsdruckes drosselt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungs­ vorrichtung einen Kolben (16) umfaßt, der von einem Exzenter (8) auf der Abtriebswelle (10) des Antriebs­ motors (2) getrieben ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (2) ein elektrischer Induktionsmotor ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (27) in der Rückströmleitung (29) von einer Druckfeder (25) belastet ist, deren Vorspannung mittels einer Stellschraube (23) manuell einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rücklaufleitung (36) oberhalb des Flüssigkeitspegels (12) in den Tank (6) mündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigkeitspegel (12) in dem Tank (6) unterhalb der Kontaktstelle zwischen Exzenter (8) und Kolben (16) bei dessen oberer Totpunktstellung liegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (22) hinter der Einmündung des Einlaßventi­ les durch eine Membrane (70) begrenzt ist, welche die Druckkammer (22) von einer Pumpkammer (71) trennt, und daß ein zusätzliches Einlaßventil (72) in der Wandung der Pumpkammer (71) zum Einströmenlassen von Hydraulik­ flüssigkeit über die Ansaugleitung (26) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansaugleitung (26) ungedrosselt ist.