EP0054820A1 - Vorrichtung zur Aufgabe eines Fluids auf einen sich drehenden Hohlkörper - Google Patents

Vorrichtung zur Aufgabe eines Fluids auf einen sich drehenden Hohlkörper Download PDF

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EP0054820A1
EP0054820A1 EP81110210A EP81110210A EP0054820A1 EP 0054820 A1 EP0054820 A1 EP 0054820A1 EP 81110210 A EP81110210 A EP 81110210A EP 81110210 A EP81110210 A EP 81110210A EP 0054820 A1 EP0054820 A1 EP 0054820A1
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Hagen Dr. Dipl.-Ing. Buchholz
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BASF Farben und Fasern AG
BASF Lacke und Farben AG
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    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a fluid, e.g. of a liquid coating agent from a stationary feed part to the inner contour of a rotating hollow body, e.g. a spray bell.
  • the invention further relates to an apparatus for performing such a method.
  • the axis of rotation is performed as a hollow shaft, which only partially fits into the hollow body, i.e. the spray bell protrudes and through which the fluid is sprayed centrically to the swirl axis through a nozzle onto a pre-filling plate system, which should result in the homogeneous distribution of the fluid on the inner contour of the hollow cone.
  • the moving body moves at a high angular speed, so that sliding seals cannot be used.
  • the fluid must not fill the cavity of the rotating body, but must be distributed homogeneously on the inner surface of the cavity and that there are no parts at the transfer point that are not constantly washed and washed over by the fluid flow, so that an automatic cleaning takes place when changing the fluid.
  • the object of the invention is to meet these practical requirements.
  • the procedure is preferably such that a vacuum of its size can be set on the outside of the cone-shaped liquid lamella, while about atmospheric pressure is brought into effect on the inside of the cone-shaped liquid lamella.
  • the fluid producing the cone-shaped liquid lamella be guided into the hollow cone nozzle with a controllable pressure, this pressure being adjustable according to the viscosity of the fluid - also as a function of the throughput.
  • the device for carrying out the method according to the invention is characterized by a fixed hollow cone nozzle for producing the cone-shaped liquid lamella and a hollow truncated cone-shaped transfer surface at a distance from the mouth of the hollow cone nozzle in the circumferential spray bell, the hollow truncated cone-shaped transfer surface becoming the hollow cone.
  • the solution according to the invention thus consists in that the liquid, ie the fluid, is transferred to the hollow body, ie, the spray bell, with the help of a hollow cone-shaped lamella centrally to the axis of rotation.
  • the hollow cone-shaped lamella is generated by a suddenly no longer directed DraLL flow, which before it breaks down into drops after a determinable distance, from the inside contour of the rotating hollow body, that is, the spray bell and the hollow cone-shaped transfer surface provided therein is detected and accepted.
  • the cone-shaped liquid layer and thus the transfer point is so stable that all wetted points are constantly overflowed.
  • the cone-shaped liquid layer which is transferred uniformly and rotationally symmetrically to the hollow cone inner contour, is accelerated by the latter and is conveyed away from the feed point by the centrifugal forces that arise.
  • the acceleration can be achieved by friction or by normal forces that act on the lamellas broken down into liquid threads.
  • the drawing shows at 1 a spray bell, which has a bell-shaped, rotationally symmetrical hollow body 2 and a cylindrical end part 3, wherein this spray bell is driven at a speed of 30,000 to 4,000,000 rpm.
  • the cylindrical end part of the spray bell 1 is hollow and a drain nozzle 5 is arranged in the cavity created in this way, designated 4 in the drawing, which is designed to be stationary and serves to supply the fluid to be sprayed.
  • the transition from bell-shaped part 2 to cavity 4 through the wall of the spray bell takes place via a hollow cone-shaped transfer surface 6, in which grooves are arranged which run parallel to the generator.
  • the mouth of the frustoconical transfer surface 6 lies at a distance from the mouth of the swirl nozzle 5.
  • a radially crossing the wall of the cylindrical part is designated bore, which generates a negative pressure when the spray bell 1 rotates in the space 4.
  • an air supply nozzle opening into the room 4 can be seen at 8, which is equipped with control devices (not shown in the drawing), by means of which a regulated supply of air into the room 4 is possible, so that the vacuum can be set in the room becomes.
  • a seal of the swirl nozzle 5 with respect to the feed pipe can be seen at 1o.
  • the operation of the device according to the invention and the operation of the method according to the invention is as follows:
  • the liquid for example a paint
  • the liquid is imprinted with a DraLL, which is suddenly no longer guided at the edge of the swirl nozzle 5, so that the fluid is split into a cone-shaped lamella.
  • This cone-shaped liquid lamella has a speed component in the axial direction, in such a way that it moves into the rotating hollow body, ie the frustoconical transfer surface 6.
  • the transfer surface of the rotating hollow body is designed so that it takes over the cone-shaped liquid lamella without any significant discontinuity.
  • the hollow-cone-shaped transfer surface is provided with grooves 6 into which the liquid lamella is inserted and thus itself divided into individual current threads.
  • the acceleration force acts as a normal force on these current threads, so that a slip-free acceleration of the liquid is ensured.
  • the individual current threads leave the truncated cone-shaped transfer surface, in order then to be evenly distributed in the inner contour of the hollow body and to load this inner surface.
  • the transfer point of the fluid in the frustoconical transfer surface 6 is determined by the line L.
  • This line L is spatially lower in the transfer area than the line S, which represents the transfer point of the flushing agent.
  • the angles of the cone-shaped liquid lamella are determined by the special fluid parameters.
  • the cone angle can also be changed by controlling the pressure on the back of the cone-shaped lamp. This is achieved in that air is continuously pumped out of the half space 4 surrounding the outside of the cone-shaped liquid lamella formed via the fan bore 7.
  • the outside pressure of the cone-shaped liquid lamella can be defined by dosing the supply air via the annular gap nozzle 8.
  • the internal pressure of this cone-shaped liquid lamella has atmospheric pressure, and this makes it possible to regulate the cone angle.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übergabe eines Fluids von einem feststehenden Zuführungsteil auf ein umlaufend angetriebenes Arbeitsteil, beispielsweise eine Sprühglocke (1), durch Erzeugung einer über eine bestimmbare Wegstreckenlänge stabile, kegelmantelförmige Flüßigkeitslamelle, deren Kegelwinkel in Abhängigkeit spezieller Fluidparameter bestimmbar ist, so daß unterschiedliche Auftreffstellen der Flüssigkeitslamelle an dem Übergabeteil der Sprühglocke (1) in Abhängigkeit des jeweiligen Fluids wählbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufgabe eines FLuids, z.B. eines flüssigen überzugmittels von einem feststehenden Zuführungsteil auf die Innenkontur eines sich drehenden HohLkörpers, z.B. einer Sprühglocke. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • In der Praxis ist es bekannt, ein FLuid mit HiLfe eines Rohres exzentrisch zur Drehachse des HohLkörpers in diesen HohLkörper einzubringen und von dort auf die Innenkontur radial oder tangential aufzuspritzen.
  • Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird die Drehachse aLs HohLweLLe ausgeführt, die nur teilweise in den HohLkörper, d.h. die Sprühglocke, hineinragt und durch die zentrisch zur Drallachse das FLuid über eine Düse auf ein PraLLpLettensystem aufgespritzt wird, das die homogene VerteiLung des FLuids auf die Innenkontur des HohLkegeLs bewirken soLL.
  • SchLießLich ist es bekannt, eine HohLweLLe einzusetzen, die direkt die übergabe des FLuids auf die Innenkontur durch einfaches AusLaufen bewirkt.
  • ALLen diesen bekannten Ausführungsformen und Verfahrensweisen haftet der NachteiL an, daß sie unter anderen NachteiLen nicht die Sicherheit besitzen, daß aLLe vom FLuid benetzten FLächen auch permanent vom FLuid überströmt werden und so eine selbsttätige Reinigung gegeben ist.
  • Vielmehr wird in der Praxis gefordert, daß sich der bewegte Körper mit einer hohen WinkeLgeschwindigkeit bewegt, so daß schleifende Dichtungen nicht eingesetzt werden können. Weiterhin wird gefordert, daß das FLuid den HohLraum des sich drehenden Körpers nicht ausfüLLen darf, sondern homogen auf der InnenfLäche des HohLraumes verteilt werden muß und daß an der übergabestelle keine TeiLe vorhanden sind, die durch den FLuidstrom nicht ständig um- und überspült werden, so daß beim Wechsel des FLuids eine selbsttätige Reinigung erfolgt.
  • Der Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anforderungen der Praxis zu erfüLLen.
  • GeLöst wird diese Aufgabe dadurch, daß ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff ein Verfahren vorgeschlagen wird, das sich dadurch kennzeichnet, daß dem FLuid in dem feststehenden TeiL eine DraLLströmung erteilt wird, die in dem FLuid bei und nach VerLassen des feststehenden TeiLes eine kegeLmanteLförmige Flüssigkeitslamelle schafft, die in eine konische Übergabefläche der SprühgLocke geführt, dort beschleunigt und dann zum Rand der Sprühglocke geführt wird.
  • Hierbei wird vorzugsweise so vorgegangen, daß an der Außenseite der kegelmantelförmigen FLüssigkeitsLameLLe ein Unterdruck in seiner Größe einstellbar ist, während auf der Innenseite der kegeLmanteLförmigen Flüssigkeitslamelle etwa Atmosphärendruck zur Einwirkung gebracht wird.
  • SchLießLich wird vorgeschlagen, daß das die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle erzeugende FLuid in die HohLkegeLdüse mit einem regelbaren Druck geführt wird, wobei dieser Druck entsprechend der Viskosität des FLuids - auch in Abhängigkeit des Durchsatzes - einsteLLbar ist.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich durch eine feststehende HohLkegeLdüse zur Erzeugung der kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle und eine der Mündung der HohLkegeldüse im Abstand gegenüberliegende hohlkegelstumpfförmige übergabefläche in der umlaufenden Sprühglocke, wobei sich die hohlkegelstumpfförmige übergabefläche zur HohLkegeLdüse hin verjüngt.
  • Weitere vorteilhafte AusgestaLtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen erLäutert.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht somit darin, daß dem Hohlkörper, d.h. also der Sprühglocke, die Flüssigkeit, d.h. das FLuid, mit HiLfe einer hohlkegeLmanteLförmigen LameLLe zentrisch zur Drehachse übergeben wird. Die hohLkegeLmanteLförmige LameLLe wird durch eine pLötzLich nicht mehr geführte DraLLströmung erzeugt, die, bevor sie nach einer bestimmbaren Wegstrecke in Tropfen zerfäLLt, von der Innenkontur des sich drehenden Hohlkörpers, d.h. der Sprühglocke und der darin vorgesehenen hohLkegeLstumpfförmigen Übergabefläche erfaßt und übernommen wird. Die kegeLmanteLförmige FLüssigkeitsLameLLe und damit die übergabestelle ist so stabil, daß alle benetzten SteLLen ständig überströmt werden. Beim Wechsel von einer FLüssigkeit auf eine andere, die, da sie aus vorbestimmten Gründen unverträglich miteinander sind, sich nicht vermischen dürfen, wird eine spezielle und spezifisch Leichtere ReinigungsfLüssigkeit eingesetzt oder der Druckgradient an der LameLLe geändert, so daß dadurch die AuftreffsteLLe der kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle geändert wird. Die dabei entstehende kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle hat einen größeren öffnungswinkel und überstreicht somit dann auch Zonen, die von der vorhergehenden Flüssigkeitslamelle nicht benetzt wurden, so daß immer sichergestellt wird, daß auch die Übergangsstetlen einwandfrei z.B. gereinigt werden können.
  • Die gleichmäßig und rotationssymmetrisch der HohLkegelinnenkontur übergebene kegelmantelförmige FLüssigkeitsLameLLe wird von dieser beschleunigt und über die dabei entstehenden FLiehkräfte von der Aufgabestelle weggefördert. Die BeschLeunigung kann dabei durch Reibung oder durch Normalkräfte, die auf die in FLüssigkeitsfäden zerlegte LameLLe wirken, erreicht werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt bei 1 eine Sprühglocke, die einen glockenförmigen rotationssymmetrischen HohLkörper 2 aufweist sowie ein zylindrisches Endteil 3, wobei diese SprühgLocke mit einer UmLaufgeschwindigkeit von 30.000 bis 4o.ooo Upm angetrieben wird.
  • Der zylindrische EndteiL der Sprühglocke 1 ist hohl ausgebildet und in dem so geschaffenen, in der Zeichnung mit 4 bezeichneten HohLraum ist eine DraLLdüse 5 angeordnet, die feststehend ausgebildet ist und der Zuführung des zu versprühenden FLuids dient. Der übergang vom glockenförmigen TeiL 2 zum HohLraum 4 durch die Wandung der Sprühglocke erfolgt über eine hohLkegeLstumpfförmige übergabefläche 6, in der RiLLen angeordnet sind, die parallel zur Erzeugenden verLaufen. Die Mündung der hohlkegelstumpfförmigen übergabefläche 6 Liegt im Abstand von der Mündung der Dralldüse 5.
  • Bei 7 ist eine die Wandung des zylindrisches TeiLes radial durchquerende Bohrung bezeichnet, die bei dem UmLauf der Sprühglocke 1 in dem Raum 4 einen Unterdruck erzeugt.
  • Gleichzeitig ist bei 8 eine in den Raum 4 mündende Luftzuführungsdüse erkennbar, die mit RegeLeinrichtungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgerüstet ist, durch die eine reguLierte Zuführung von Luft in den Raum 4 möglich wird, so daß dadurch die EinsteLLung des Unterdruckes im Raum möglich wird.
  • Bei 1o ist eine Abdichtung der Dralldüse 5 gegenüber dem Zuleitungsrohr erkennbar.
  • Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung und die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie folgt: In der Dralldüse wird der Flüssigkeit, beispielsweise einem Lack, ein DraLL aufgeprägt, der an der Kante der Dralldüse 5 plötzlich nicht mehr geführt wird, so daß das FLuid in eine kegelmantelförmige LameLLe aufgespalten wird. Diese kegelmantelförmige FLüssigkeitslamelle besitzt eine Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung, und zwar derart, daß sie sich in den drehenden Hohlkörper, d.h. die hohlkegelstumpfförmige übergabefläche 6, hineinbewegt. Die übergabefläche des rotierenden HohLkörpers ist so gestaltet, daß sie die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle ohne wesentliche Unstetigkeitstelle übernimmt.
  • Um die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle nun nicht über ihre FLüssigkeitsreibung auf die Drehzahl beschleunigen zu müssen, ist die hohlkegelstumpfförmige Übergabefläche mit den RiLLen 6 versehen, in die die Flüssigkeitslamelle eingelegt wird und damit sich seLbst in einzelne Stromfäden verteilt. Auf diese Stromfäden wirkt nun die Beschleunigungskraft als Normalkraft, so daß eine schlupffreie BeschLeunigung der FLüssigkeit sichergestellt ist. An der Kante 11 verlassen die einzelnen Stromfäden die hohlkegelstumpfförmige übergabefläche, um dann in der Innenkontur des HohLkörpers gleichmäßig verteilt zu werden und diese InnenfLäche zu beladen.
  • Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß die übergabestelle des Fluids in der hohlkegelstumpfförmigen übergabefläche 6 durch die Linie L bestimmt wird. Diese Linie L Liegt räumlich tiefer in der übergabefläche als die Linie S, die die übergabestelle des SpüLmittels darstellt. Die WinkeL der kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle werden durch die speziellen FLuidparameter bestimmt.
  • Wenn diese MögLichkeit jedoch zu einer sicheren Trennung der beiden Auftreffstellen nicht ausreicht, so Läßt sich der KegeLwinkeL auch durch die Steuerung des Druckes auf der Rückseite der kegeLmanteLförmigen LameLLe verändern. Dies wird dadurch erreicht, daß über die Ventilatorbohrung 7 ständig aus dem die Außenseite der gebildeten kegeLmanteLförmigen FLüssigkeitslamelle umgebenden Halbraum 4 Luft abgepumpt wird. über eine Dosierung der ZuLuft über die Ringspaltdüse 8 Läßt sich der Außendruck der kegeLmanteLförmigen Flüssigkeitslamelle definieren. Der Innendruck dieser kegeLmanteLförmigen Flüssigkeitslamelle besitzt Atmosphärendruck, und hierdurch ist die Einregelung des Kegelwinkels möglich.

Claims (9)

1. Verfahren zur Aufgabe eines FLuids, z.B. eines flüssigen Überzugmittels von einem feststehenden Zuführungsteil auf die Innenkontur eines sich drehenden HohLkörpers, z.B. einer Sprühglocke, dadurch gekennzeichnet, daß dem FLuid in dem feststehenden TeiL eine Drallströmung erteilt wird, die in dem FLuid bei und nach VerLassen des feststehenden TeiLes eine kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle schafft, die in eine konische Übergabefläche der SprühgLocke geführt, dort beschleunigt und zum Rand der SprühgLocke geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der kegelmantelförmigen FLüssigkeitsLameLLe ein Unterdruck in seiner Größe einstellbar ist, während auf der Innenseite der kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle etwa Atmosphärendruck zur Einwirkung gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle erzeugende FLuid mit einem regelbaren Druck in die HohLkegeLdüse geführt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine feststehende HohLkegeLdüse (5) zur Erzeugung der kegeLmanteLförmigen FLüssigkeitslamelle und eine der Mündung der HohLkegeldüse (5) im Abstand gegenüberliegende, hohlkegelstumpfförmige Übergabefläche (6) in der umlaufenden Sprühglocke (1), wobei sich die hohlkegelstumpfförmige Übergabefläche (6) zur HohLkegeLdüse (5) hin verjüngt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die SprühgLocke (1) als glockenförmiger rotationssymmetrischer HohLkörper (2) ausgebildet ist mit einem zylindrischen EndteiL (3), in dem die Hohlkegeldüse (5) angeordnet ist, wobei die hohlkegelstumpfförmige übergabefläche (6) zwischen dem glockenförmigen Sprühglockenteil (2) und dem zylindrischen TeiL (3) ausgeformt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der hohlkegelstumpfförmigen Übergabefläche (6) paraLLeL zur Erzeugenden verlaufende RiLLen (9) ausgearbeitet sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere in dem zylindrischen Teil (3) der SprühgLocke (1) angeordnete, die Wandung durchquerende, radial verlaufende Bohrungen (7).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Luftzuführungsöffnungen (8) zum Innenraum (4) des zylindrischen TeiLes (3) der Sprühglocke (1) und MitteL zur RegeLung des Druckes der zugeführten Luft durch diese Luftzuführungsöffnungen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die UmLaufgeschwindigkeit der Sprühglocke (1) etwa bei 15.ooo Upm und höher Liegt.
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