EP0054820B1 - 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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EP0054820B1
EP0054820B1 EP81110210A EP81110210A EP0054820B1 EP 0054820 B1 EP0054820 B1 EP 0054820B1 EP 81110210 A EP81110210 A EP 81110210A EP 81110210 A EP81110210 A EP 81110210A EP 0054820 B1 EP0054820 B1 EP 0054820B1
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cone
spray bell
hollow
bell
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Roland Dipl.-Ing. Meisner
Hagen Dr. Dipl.-Ing. Buchholz
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BASF Farben und Fasern AG
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BASF Farben und Fasern AG
BASF Lacke und Farben AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member
    • B05B3/1064—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member the liquid or other fluent material to be sprayed being axially supplied to the rotating member through a hollow rotating shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
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    • B05B5/0407—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with a spraying edge, e.g. like a cup or a bell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B3/1092—Means for supplying shaping gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • the invention relates to a method for feeding a fluid, e.g. B. a liquid coating agent from a fixed feed part in the form of a cone-shaped liquid lamella on the inner contour of a rotating hollow body, for. B. a spray bell, the fluid accelerating there and being led to the edge of the spray bell.
  • a fluid e.g. B. a liquid coating agent from a fixed feed part in the form of a cone-shaped liquid lamella on the inner contour of a rotating hollow body, for. B. a spray bell, the fluid accelerating there and being led to the edge of the spray bell.
  • a device suitable for carrying out the method according to the preamble is described in FR-A-1 300 555.
  • the axis of rotation of the spray bell is designed as a hollow shaft which only partially protrudes into the spray bell and through which the fluid is sprayed centrally through a nozzle onto a baffle plate system, which is intended to bring about the homogeneous distribution of the fluid over the inner contour of the spray bell .
  • the impact body leads to the fact that air laden with fluid can hit the top of the impact body through backflow within the spray bell, here leads to deposits which can then lead to irregularities and air inclusions in the lacquer layer to be applied.
  • the invention has for its object to improve the procedure according to the preamble of the main claim to ensure that the fluid does not fill the cavity of the spray bell, but is homogeneously distributed on the inner surface of the spray bell and that at the transfer point from the fluid to the There are no parts on the inside of the spray bell which are not constantly washed and washed over by the fluid flow, so that when the fluid is changed an automatic cleaning takes place.
  • This object of the invention is achieved in that the fluid in the fixed part is given a swirl flow which creates the cone-shaped liquid lamella in and after leaving the fixed part in the fluid, which is guided into a conical transfer surface of the spray bell.
  • the invention further relates to a device for feeding a fluid with a spray bell, into which a fluid is introduced centrally in the form of a cone-shaped lamella and which is provided at the rear with a cylindrical end part.
  • the device according to the invention is characterized by a fixed hollow cone nozzle for producing the cone-shaped liquid lamella and a truncated cone-shaped transfer surface in the circumferential spray bell, which is located at a distance from the mouth of the hollow cone nozzle, the truncated cone-shaped transfer surface tapering towards the hollow cone nozzle.
  • the solution according to the invention thus consists in that the hollow body, ie. H. the spray bell, the liquid, d. H. the fluid is transferred centrally to the axis of rotation using a hollow cone-shaped lamella.
  • the hollow-cone-shaped lamella is produced by a swirl flow that is suddenly no longer guided, which, before it disintegrates into drops after a determinable distance, from the inner contour of the rotating hollow body, ie. H. the spray bell and the hollow-cone-shaped transfer surface provided therein is detected and taken over.
  • the cone-shaped liquid lamella and thus the transfer point is so stable that all wetted points are constantly overflowed.
  • the cone-shaped liquid lamella 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 lamella, which is 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, this spray bell being driven at a rotational speed of 30,000 to 40,000 rpm.
  • the cylindrical end part 3 of the spray bell 1 is hollow and a hollow cone nozzle 5 is arranged in the cavity thus created, 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 truncated cone-shaped transfer surface 6, in which grooves 9 are arranged, which are distributed uniformly over the jacket in the cone axis direction and diverge uniformly in relation to the growing cone jacket circumference.
  • the mouth of the truncated cone-shaped transfer surface 6 is at a distance from the mouth of the hollow cone nozzle 5.
  • a radially crossing the wall of the cylindrical part bore is designated, which generates a negative pressure in the circulation of the spray bell 1 in the space 4 by connecting the interior with the environment.
  • an air supply opening opening into the room 4 can be seen, which is designed as an annular gap nozzle 8 and is equipped with control devices, not shown in the drawing, by which a regulated supply of air into the room 4 is possible, so that the vacuum in the room is thereby set becomes possible.
  • the frustoconical transfer surface 6 is provided with the grooves 9, into which the liquid lamella is inserted and thus distributed itself into individual current threads.
  • the acceleration force now acts as a normal force on these current threads, so that slip-free acceleration of the liquid is ensured.
  • the individual current threads leave the truncated-cone-shaped transfer surface 6 in order to then be evenly distributed in the inner contour of the hollow body 2 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 detergent.
  • 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 lamella. 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 bore 7.
  • the outside pressure of the cone-shaped liquid lamella can be defined by metering 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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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufgabe eines Fluids, z. B. eines flüssigen Überzugmittels von einem feststehenden Zuführungsteil in Form einer kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle auf die Innenkontur eines sich drehenden Hohlkörpers, z. B. einer Sprühglocke, wobei das Fluid dort beschleunigt und zum Rand der Sprühglocke geführt wird.
  • Eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff geeignete Vorrichtung wird in der FR-A-1 300 555 beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Drehachse der Sprühglocke als Hohlwelle ausgebildet, die nur teilweise in die Sprühglocke hineinragt und durch die zentrisch zur Drallachse das Fluid über eine Düse auf ein Prallplattensystem aufgespritzt wird, das die homogene Verteilung des Fluids auf die Innenkontur der Sprühglocke bewirken soll. Der Prallkörper führt dazu, daß durch Rückströmung innerhalb der Sprühglocke mit Fluid beladene Luft die Oberseite des Prallkörpers treffen kann, hier zu Ablagerungen führt, die dann zu Unregelmäßigkeiten und zu Lufteinschlüssen in der aufzubringenden Lackschicht führen können.
  • . In der Praxis ist es weiterhin bekannt, das Fluid mit Hilfe eines Rohres exzentrisch zur Drehachse der Sprühglocke in die Sprühglocke einzubringen und von dort auf die Innenkontur radial oder tangentia! aufzuspritzen. Bei einer solchen Einrichtung ist nicht sichergestellt, daß alle vom Fluid benetzten Flächen auch permanent vom Fluid überströmt werden und so eine selbsttätige Reinigung erfolgen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfahrensweise gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches dahingehend zu verbessern, daß sichergestellt wird, daß das Fluid den Hohlraum der Sprühglocke nicht ausfüllt, sondern homogen auf der Innenfläche der Sprühglocke verteilt wird und daß an der Übergabestelle vom Fluid auf die Innenseite der Sprühglocke keine Teile vorhanden sind, die durch den Fluidstrom nicht ständig um- und überspült werden, so daß beim Wechsel des Fluids eine selbsttätige Reinigung erfolgt.
  • Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Fluid in dem feststehenden Teil eine Drallströmung erteilt wird, die in dem Fluid bei und nach Verlassen des feststehenden Teiles die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle schafft, die in eine konische Übergabefläche der Sprühglocke geführt wird.
  • Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Aufgabe eines Fluids mit einer Sprühglocke, in die zentrisch ein Fluid in Form einer kegelmantelförmigen Lamelle eingeführt wird und die rückwärtig mit einem zylindrischen Endteil versehen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 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.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.
  • 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 Übergangsstellen 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 rotationssymetrischen Hohlkörper 2 aufweist sowie ein zylindrisches Endteil 3, wobei diese Sprühglocke mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 30000 bis 40000 Upm angetrieben wird.
  • Der zylindrische Endteil 3 der Sprühglocke 1 ist hohl ausgebildet und in dem so geschaffenen, in der Zeichnung mit 4 bezeichneten Hohlraum ist eine Hohlkegeldüse 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 9 angeordnet sind, die über den Mantel gleichmäßig verteilt in Kegelachsrichtung verlaufen und im Verhältnis zum wachsenden Kegelmantelumfang gleichförmig divergieren. Die Mündung der höhlkegelstumpfförmigen Übergabefläche 6 liegt im Abstand von der Mündung der Hohlkegeldüse 5.
  • Bei 7 ist eine die Wandung des zylindrischen Teiles radial durchquerende Bohrung bezeichnet, die bei dem Umlauf der Sprühglocke 1 in dem Raum 4 einen Unterdruck erzeugt, indem sie den Innenraum mit der Umgebung verbindet.
  • Gleichzeitig ist eine in den Raum 4 mündende Luftzuführungsöffnung erkennbar, die als Ringspaltdüse 8 ausgebildet und mit in der Zeichnung nicht dargestellten Regeleinrichtungen ausgerüstet ist, durch die eine regulierte Zuführung von Luft in den Raum 4 möglich wird, so daß dadurch die Einstellung des Unterdruckes in Raum möglich wird.
  • Bei 10 ist eine Abdichtung der Hohlkegeldüse 5 gegenüber dem Zuleitungsrohr erkennbar.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt :
    • In der Hohlkegeldüse 5 wird der Flüssigkeit, beispielsweise einem Lack, ein Drall aufgeprägt, der an der Kante der Hohlkegeldüse 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 nur über ihre Flüssigkeitsreibung auf die Drehzahl beschleunigen zu müssen, ist die hohlkegelstumpfförmige Übergabefläche 6 mit den Rillen 9 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 6, um dann in der Innenkontur des Hohlkörpers 2 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 Bohrung 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 in Form einer kegelmantelförmigen Flüssigkeitslamelle auf die Innenkontur eines sich drehenden Hohlkörpers, z. B. einer Sprühglocke, wobei das Fluid dort beschleunigt und zum Rand der Sprühglocke geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fluid in dem feststehenden Teil eine Drallströmung erteilt wird, die in dem Fluid bei und nach Verlassen des feststehenden Teiles die kegelmantelförmige Flüssigkeitslamelle schafft, die in eine konische Übergabefläche der Sprüh- glocke 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 Aufgabe eines Fluids mit einer Sprühglocke (1), in die zentrisch ein Fluid in Form einer kegelmantelförmigen Lamelle eingeführt wird und die rückwärtig mit einem zylindrischen Endteil (3) versehen ist, 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 Hohlkegeldüse (5) in dem zylindrischen Endteil (3) angeordnet ist, wobei die hohlkegelstumpfförmige Übergabefläche (6) zwischen dem kegelförmigen 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) über den Mantel gleichmäßig verteilt in Kegelachsrichtung verlaufende und im Verhältnis zum wachsenden Kegelmantelumfang gleichförmig divergierende Rillen (9) ausgearbeitet sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere in dem zylindrischen Endteil (3) der Sprühglocke (1) angeordnete, den Innenraum mit der Umgebung verbindende, radial verlaufende Bohrungen (7).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Luftzuführungsöffnungen (Ringspaltdüse (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) bei 15000 Upm und höher liegt.
EP81110210A 1980-12-18 1981-12-07 Vorrichtung zur Aufgabe eines Fluids auf einen sich drehenden Hohlkörper Expired EP0054820B2 (de)

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