EP2099570B1 - Lenkluftring mit einer ringmulde und entsprechender glockenteller - Google Patents

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EP2099570B1
EP2099570B1 EP07846998.8A EP07846998A EP2099570B1 EP 2099570 B1 EP2099570 B1 EP 2099570B1 EP 07846998 A EP07846998 A EP 07846998A EP 2099570 B1 EP2099570 B1 EP 2099570B1
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EP
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shaping air
ring
air nozzle
nozzle
rotary atomizer
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EP07846998.8A
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Hans-Jürgen Nolte
Andreas Fischer
Peter Marquardt
Jürgen BERKOWITSCH
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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    • B05D5/04—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a surface receptive to ink or other liquid
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    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter

Definitions

  • the invention relates to a shaping air ring for a rotary atomizer according to the main claim.
  • rotary atomizers which emit a spray of a coating agent (for example wet paint) onto the components to be coated by means of a rotating bell cup.
  • a coating agent for example wet paint
  • the bell cup is partially housed, i. the shaping air ring surrounds the outer surface of the bell cup in the rear region of the bell cup, so that the shaping air ring has an axial overlap with the bell cup.
  • a disadvantage of this design is the fact that mandatory a so-called free-hold air is required to prevent contamination of the bell-shaped back.
  • JP 9 085 134 A a shaping ring according to the preamble of claim 1.
  • no annular recess is arranged in the end face of the shaping air ring.
  • the shaping air nozzles of the two shaping air nozzle rings do not alternate over the circumference.
  • a disadvantage of this known shaping air ring is therefore the fact that the various shaping air flows do not combine to form a single shaping air flow.
  • the invention is therefore based on the object to improve the known rotary atomizer described above accordingly.
  • the invention comprises the general technical teaching to provide a ring trough in the shaping air ring on the front side, into which a correspondingly adapted bell cup trailing edge of the bell cup protrudes in the axial direction during operation of the rotary atomizer.
  • the annular recess is therefore preferably circular and arranged coaxially with the axis of rotation of the bell cup, wherein the diameter of the annular recess the Diameter of the bell cup trailing edge of the associated bell cup corresponds, so that the bell cup trailing edge can protrude axially into the annular recess in the shaping air ring.
  • the above design rule here preferably refers to the center of the annular recess, since the annular recess has a certain radial extent.
  • the bell cup trailing edge can in this case be flush with the end face of the shaping air ring or sunk in the axial direction in the annular recess of the shaping air ring.
  • the axial overlap between the shaping air ring and the bell cup can be, for example, in the range of 1-3 mm or larger.
  • the annular recess therefore has a depth in the axial direction of at least 1 mm or at least 3 mm in order to allow the above-mentioned axial overlap between the shaping air ring and the bell cup.
  • the shaping air ring has a plurality of shaping air nozzle rings, each having a plurality of annularly distributed shaping air nozzles, wherein the individual shaping air nozzle rings each deliver a shaping air flow to the spray jet in order to form the spray jet.
  • the delivery of several shaping air streams from different shaping air nozzle rings advantageously enables a more flexible shaping of the spray jet, since the individual shaping air streams can be adjusted separately from one another.
  • the individual steering air nozzle rings are arranged coaxially with the bellcylinder shaft.
  • the two shaping air nozzle rings have essentially the same diameter.
  • About the scope of Lenklufttrings distributed is then alternately arranged a Lenkluftdüse one Lenkluftdüsenkranzes and a Lenkluftdüse the other Lenkluftdüsenkranzes.
  • nozzle groups are distributed over the circumference of the shaping air ring with at least one shaping air nozzle of the one shaping air nozzle ring and in each case at least one shaping air nozzle of the other shaping air nozzle ring.
  • the distance between the circumferentially adjacent nozzle groups is greater than the distance between the shaping air nozzles within the individual nozzle groups. This is advantageous because the Lenkluftströme exiting from the nozzles belonging to a group of nozzles then unite due to the small distance of these shaping air nozzles to a resulting Lenkluftstrom.
  • each of the individual nozzle groups is a nozzle pair, each containing exactly one shaping air nozzle of the one shaping air nozzle ring and in each case exactly one shaping air nozzle of the other shaping air nozzle ring.
  • the individual nozzle groups of the shaping air nozzle rings may also contain a different number of shaping air nozzles, such as three or more shaping nozzles per nozzle group.
  • the shaping air nozzles of the various shaping air nozzle rings are oriented differently and therefore deliver the respective shaping air flow in different directions.
  • the shaping air nozzles of the one shaping air nozzle ring each have an air outlet, which is aligned substantially parallel to the axis of rotation of the bell cup.
  • the shaping air nozzles of the other shaping air nozzle ring on the other hand can have an air outlet which has a swirl in the circumferential direction, so that the steering air flow from these shaping air nozzles has a predetermined swirl angle with respect to the axis of rotation of the bell cup.
  • the helix angle can be, for example, in a range of 50 ° to 60 °, wherein a helix angle in the range of 30 ° to 45 ° has proven to be particularly advantageous.
  • An advantage of such an orientation of the shaping air nozzles is the fact that the shaping air streams can combine and then form a resulting shaping air flow with a certain orientation. In this way, three different geometries of the resulting shaping air flow can then be achieved with two shaping air flows, in which the two shaping air flows are switched on or off.
  • the invention includes not only the above-described invention Lenkluftring, but also a complete rotary atomizer with the invention Lenkluftring.
  • the shaping air ring can in this case be designed as a separate component and fastened to the rotary atomizer.
  • the shaping air ring according to the invention is an integral part of the rotary atomizer or the rotary atomizer housing.
  • the shaping air ring can in this case be designed such that the shaping air flow passes with its central axis at a certain radial distance outside on the spray-off edge of the bell cup. This means that the shaping air jet is not directed to the outer surface of the bell cup, but to the spray jet delivered to the sprayer edge outside of the bell cup.
  • the radial distance between the spray-off edge of the bell cup and the central axis of the steering air flow can be in the range of 0-6 mm.
  • the steering air flow impinges with its central axis with a certain radial overlap on the outer surface of the bell cup.
  • the directing air flow is not directed to the spray jet discharged at the spray-off edge, but onto the outer surface of the bell-shaped plate.
  • the radial overlap between the central axis of the steering air flow and the outer surface of the bell cup may for example be in the range of 0-5 mm.
  • the configuration of the shaping air ring according to the invention advantageously allows relatively low speeds of the bell cup of less than 20,000 min -1, 15,000 min -1, or even less than 12,000 min -1.
  • the low speed of the bell cup allows in turn for a drive with a compressed air turbine, a reduction in the required air pressure to less than 8 bar.
  • the inventive design of the shaping air ring allows a limitation of the shaping air flow to a maximum of 600 Nl / min or even to less than 500 Nl / min.
  • the design of the shaping air ring according to the invention a lowering of the charging voltage to less than 70 kV, less than 50 kV or even less than 30 kV allowed.
  • Another advantage of the rotary atomizer according to the invention is the fact that the coating medium flow can be limited to less than 600 ml / min, 500 ml / min or even less than 400 ml / min.
  • the droplet size in the spray jet can have a particularly good statistical distribution.
  • the median value and / or the mean value of the droplet size are preferably in the range between 20-800 ⁇ m, whereby a range of 300-500 ⁇ m has proven to be particularly advantageous.
  • the standard deviation of the droplet size is preferably less than 500 microns, with a value of less than 400 microns or even less than 300 microns has been found to be advantageous. In the case of the rotary atomizer according to the invention, therefore, a large part of the sprayed-on coating agent droplets has a droplet size in the range of 20-800 ⁇ m.
  • the rotary atomizer according to the invention Optionally suitable for application of wet paint (eg solvent-based paint, water-based paint) or powder paint.
  • wet paint eg solvent-based paint, water-based paint
  • powder paint eg powder paint
  • the rotary atomizer according to the invention is suitable both for interior finishes and for exterior finishes.
  • FIG. 1 shows a largely conventional rotary atomizer 1 with a pneumatic turbine 2, which is arranged in a sprayer housing 3 and a hollow bell-plate shaft 4 drives, wherein at the end of the bell-plate shaft 4, a bell cup 5 is mounted.
  • a shaping air ring 6 On the front side of the rotary atomizer 1, a shaping air ring 6 is further attached, which has a Lenkluftdüsenkranz with numerous Lenkluftdüsen 7, wherein the shaping air nozzles 7 are aligned coaxially to the Glockentellerwelle 4 and deliver a Lenkluftstrom coaxially to the Glockentellerwelle 4 forward to one of the bell cup 5 formed spray to form.
  • the bell cup 5 is largely conventional and has on its outer side a conical lateral surface 8 and on its inside a likewise conical overflow surface 9.
  • a deflection plate 10 is mounted, the coating agent, which enters axially from the hollow bell cup shaft 4 in the bell cup 5, deflects radially outwardly onto the overflow surface 9, so that the coating agent finally at an annular peripheral spray-off 11 of the bell cup 5 is sprayed.
  • the shaping air nozzles 7 are in the Steering air ring 6 aligned so that the central axis of the steering air flow passes radially outward on the spray edge 11 of the bell cup 5, wherein the radial distance between the central axis of the shaping air flow and the spray-off edge 11 is about 3 mm.
  • the bell cup 5 has a relatively short axial length in this embodiment.
  • the ratio between the radius of the spray edge 11 and the axial length of the shell surface 8 in this embodiment is about 1.6, i. the radius of the bell cup 5 is greater than its axial length.
  • the shaping air ring 6 has at its front end a circular annular recess 12 which is coaxial with the Glockentellerwelle 4 and has an axial depth of about 2 mm. Furthermore, the bell cup 5 at the rear end of the lateral surface 8 on a Bell plate trailing edge 13 which projects in the axial direction to the rear into the annular recess 12 in the shaping air ring 6, wherein the axial overlap between the shaping air ring 6 and the bell cup 5 is about 1 mm.
  • the bell cup 5 has an outer rinsing channel, which opens into the bell cup 5 in an annular space 14.
  • the rinsing agent thus passes through the outer rinsing channel in the annular space 14 and then over the gap between the bell cup trailing edge 13 and the bottom of the annular recess 12 to the outside on the outer surface 8 of the bell cup fifth
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an alternative Embodiment of a rotary atomizer 1 according to the invention, which largely with the rotary atomizer 1 according to FIG. 1
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an alternative Embodiment of a rotary atomizer 1 according to the invention, which largely with the rotary atomizer 1 according to FIG. 1
  • the same reference numerals being used for corresponding details below.
  • a special feature of this embodiment is the arrangement of the shaping air nozzles 7 in the shaping air ring 6.
  • the shaping air nozzles 7 are arranged so that the center axis of the shaping air jet 7 impinges with a radial coverage of 2 mm outside on the outer surface 8 of the rotary atomizer 5.
  • the lenkluftstrahl is in this case directed directly to the outer surface 8 of the bell cup 5.
  • Another special feature of this embodiment is the relatively large axial length of the bell cup 5.
  • the axial extent of the outer circumferential surface 8 in this embodiment is greater than the radius of the spray edge 11 of the bell cup fifth
  • FIGS. 3A to 3C show various embodiments of bell plates 5, these embodiments are largely with the bell cup 5 according to the FIGS. 1 and 2 to avoid repetition, reference is made largely to the above description, wherein the same reference numerals are used below for corresponding details.
  • the outer lateral surface 8 is exactly conical, as is the case with the FIGS. 1 and 2 the case is.
  • the outer surface 8 of the bell cup 5 finally has a wave structure in the axial direction, which also improves the boundary layer behavior.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a shaping air ring 16 according to the invention in a front view.
  • the shaping air ring 16 has a circular bore 18 in the middle, through which a bell-shaped plate shaft protrudes in the assembled state.
  • two Lenkluftdüsenkränze are arranged, both of which have the same diameter, so that distributed over the circumference nozzle pairs 19 are arranged with a shaping air nozzle 20 of a Lenkluftdüsenkranzes and a shaping air nozzle 21 of the other shaping air nozzle ring, wherein the shaping air nozzles 20, 21 in the individual nozzle pairs 19 are arranged ⁇ at a certain angular distance.
  • a guide air flow can be delivered via the two guide air nozzle rings, which allows flexible shaping of the spray jet.
  • the adjacent nozzle pairs 19 are in this case arranged in the circumferential direction at an angular distance ⁇ , wherein the angular distance ⁇ between the adjacent nozzle pairs 19 is greater than the angular distance ⁇ between the two Lenklsupporteddüsen 20, 21st
  • the shaping air nozzle 20 is in this case aligned in the individual nozzle pairs 19 in each case coaxially to the axis of rotation of the bell cup and therefore outputs the associated shaping air jet coaxially to the front.
  • the other shaping air nozzle 21 in the individual nozzle pairs 19 in each case has a twist in the circumferential direction and therefore delivers the associated shaping air jet with a corresponding twist.
  • the two shaping air streams overlap to form a resulting shaping air flow with a specific direction and a certain opening angle.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Lenkluftring für einen Rotationszerstäuber gemäß dem Hauptanspruch.
  • In modernen Lackieranlagen zur Serienbeschichtung von Bauteilen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserieteilen, werden üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die mittels eines rotierenden Glockentellers einen Sprühstrahl eines Beschichtungsmittels (z.B. Nasslack) auf die zu beschichtenden Bauteile abgeben. Es ist.weiterhin bekannt, an der Stirnseite eines derartigen Rotationszerstäubers einen Lenkluftring anzuordnen, der die Glockentellerwelle ringförmig umgibt und an seiner Stirnseite einen Lenkluftdüsenkranz mit zahlreichen ringförmig über den Umfang verteilten Lenkluftdüsen aufweist, aus denen ein Lenkluftstrom von hinten gegen den Sprühstrahl abgegeben werden kann, um den Sprühstrahl zu formen.
  • In einer bekannten Bauweise eines derartigen Rotationszerstäubers ist der Glockenteller teilweise eingehaust, d.h. der Lenkluftring umgibt die äußere Mantelfläche des Glockentellers im hinteren Bereich des Glockentellers, so dass der Lenkluftring eine axiale Überlappung mit dem Glockenteller aufweist. Nachteilig an dieser Bauweise ist jedoch die Tatsache, dass zwingend eine sogenannte Freihalteluft erforderlich ist, um eine Verschmutzung der Glockentellerrückseite zu verhindern.
  • Bei einer anderen Bauweise eines derartigen Rotationszerstäubers befindet sich dagegen in axialer Richtung zwischen dem Lenkluftring und dem Glockenteller ein ringförmig umlaufender Spalt, in dessen Bereich die Glockentellerwelle frei liegt und deshalb verschmutzen kann. Bei dieser Bauweise können auch Probleme auftreten, wenn der Rotationszerstäuber in einem automatischen Reinigungsgerät gereinigt wird, da dann Reinigungsflüssigkeit in den Ringspalt zwischen dem Lenkluftring und dem Glockenteller eindringen kann.
  • Zum technischen Hintergrund der Erfindung ist hinzuweisen auf US 2004/069877 A1 , JP 8 099052 A und EP 1 331 037 A .
  • Schließlich offenbart JP 9 085 134 A einen Lenkluftring gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Hierbei ist jedoch in der Stirnfläche des Lenkluftrings keine Ringmulde angeordnet. Darüber hinaus wechseln sich die Lenkluftdüsen der beiden Lenkluftdüsenkränze hierbei nicht über den Umfang ab. Nachteilig an diesem bekannten Lenkluftring ist deshalb die Tatsache, dass sich die verschiedenen Lenkluftströme nicht zu einem einzigen Lenkluftstrom vereinigen.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den vorstehend beschriebenen bekannten Rotationszerstäuber entsprechend zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Lenkluftring gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
  • Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, in dem Lenkluftring an der Stirnseite eine Ringmulde vorzusehen, in die im Betrieb des Rotationszerstäubers eine entsprechend angepasste Glockentellerhinterkante des Glockentellers in axialer Richtung hineinragt. Die Ringmulde ist also vorzugsweise kreisförmig und koaxial zu der Rotationsachse des Glockentellers angeordnet, wobei der Durchmesser der Ringmulde dem Durchmesser der Glockentellerhinterkante des zugehörigen Glockentellers entspricht, damit die Glockentellerhinterkante axial in die Ringmulde in dem Lenkluftring hineinragen kann. Die vorstehende Bemessungsregel bezieht sich hierbei vorzugsweise auf die Mitte der Ringmulde, da die Ringmulde eine bestimmte radiale Erstreckung aufweist.
  • Die Glockentellerhinterkante kann hierbei bündig an die Stirnseite des Lenkluftrings anschließen oder in axialer Richtung versenkt in der Ringmulde des Lenkluftrings angeordnet sein. Hierbei kann die axiale Überlappung zwischen dem Lenkluftring und dem Glockenteller beispielsweise im Bereich von 1-3 mm oder größer liegen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Ringmulde deshalb in axialer Richtung eine Tiefe von mindestens 1 mm oder mindestens 3 mm auf, um die vorstehend erwähnte axiale Überdeckung zwischen dem Lenkluftring und dem Glockenteller zu ermöglichen.
  • Gemäß der Erfindung weist der Lenkluftring mehrere Lenkluftdüsenkränze mit jeweils mehreren ringförmig verteilt angeordneten Lenkluftdüsen auf, wobei die einzelnen Lenkluftdüsenkränze jeweils einen Lenkluftstrom auf den Sprühstrahl abgeben, um den Sprühstrahl zu formen. Die Abgabe mehrerer Lenkluftströme aus verschiedenen Lenkluftdüsenkränzen ermöglicht vorteilhaft eine flexiblere Formung des Sprühstrahls, da die einzelnen Lenkluftströme getrennt voneinander eingestellt werden können. Vorzugsweise sind die einzelnen Lenkluftdüsenkränze hierbei koaxial zu der Glockentellerwelle angeordnet.
  • Erfindungsgemäß weisen die beiden Lenkluftdüsenkränze im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Über den Umfang des Lenkluftrings verteilt ist dann jeweils abwechselnd eine Lenkluftdüse des einen Lenkluftdüsenkranzes und eine Lenkluftdüse des anderen Lenkluftdüsenkranzes angeordnet.
  • Darüber hinaus sind über den Umfang des Lenkluftrings verteilt Düsengruppen mit jeweils mindestens einer Lenkluftdüse des einen Lenkluftdüsenkranzes und jeweils mindestens einer Lenkluftdüse des anderen Lenkluftdüsenkranzes angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist der Abstand zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Düsengruppen hierbei größer als der Abstand zwischen den Lenkluftdüsen innerhalb der einzelnen Düsengruppen. Dies ist vorteilhaft, weil sich die aus den zu einer Düsengruppe gehörenden Düsen austretenden Lenkluftströme dann aufgrund des geringen Abstands dieser Lenkluftdüsen zu einem resultierenden Lenkluftstrom vereinigen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei den einzelnen Düsengruppen jeweils um Düsenpaare, die jeweils genau eine Lenkluftdüse des einen Lenkluftdüsenkranzes und jeweils genau eine Lenkluftdüse des anderen Lenkluftdüsenkranzes enthalten.
  • Die einzelnen Düsengruppen der Lenkluftdüsenkränze können jedoch auch eine andere Anzahl von Lenkluftdüsen enthalten, wie beispielsweise drei oder mehr Lenkluftdüsen pro Düsengruppe.
  • Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Lenkluftdüsen der verschiedenen Lenkluftdüsenkränze unterschiedlich ausgerichtet sind und den jeweiligen Lenkluftstrom deshalb in unterschiedliche Richtungen abgeben. Beispielsweise können die Lenkluftdüsen des einen Lenkluftdüsenkranzes jeweils einen Luftaustritt aufweisen, der im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Glockentellers ausgerichtet ist. Die Lenkluftdüsen des anderen Lenkluftdüsenkranzes können dagegen einen Luftaustritt aufweisen, der einen Drall in Umfangsrichtung aufweist, so dass der Lenkluftstrom aus diesen Lenkluftdüsen einen vorgegebenen Drallwinkel in Bezug auf die Rotationsachse des Glockentellers aufweist. Der Drallwinkel kann beispielsweise in einem Bereich von 50° bis 60° liegen, wobei sich ein Drallwinkel im Bereich von 30° bis 45° als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Vorteilhaft an einer solchen Ausrichtung der Lenkluftdüsen ist die Tatsache, dass sich die Lenkluftströme vereinigen können und dann einen resultierenden Lenkluftstrom mit einer bestimmten Ausrichtung bilden. Auf diese Weise können dann mit zwei Lenkluftströmen drei verschiedene Geometrien der resultierenden Lenkluftströmung erreicht werden, in dem die beiden Lenkluftströme ein- bzw. ausgeschaltet werden.
  • Die Erfindung umfasst jedoch nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lenkluftring, sondern auch einen kompletten Rotationszerstäuber mit dem erfindungsgemäßen Lenkluftring.
  • Der Lenkluftring kann hierbei als separates Bauteil ausgebildet und an dem Rotationszerstäuber befestigt sein. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der erfindungsgemäße Lenkluftring ein integraler Bestandteil des Rotationszerstäubers oder des Rotationszerstäubergehäuses ist.
  • Der Lenkluftring kann hierbei so ausgebildet sein, dass der Lenkluftstrom mit seiner Mittelachse mit einem bestimmten radialen Abstand außen an der Absprühkante des Glockentellers vorbeigeht. Dies bedeutet, dass der Lenkluftstrahl nicht auf die äußere Mantelfläche des Glockentellers gerichtet ist, sondern auf den an der Absprühkante abgegebenen Sprühstrahl außerhalb des Glockentellers. Der radiale Abstand zwischen der Absprühkante des Glockentellers und der Mittelachse des Lenkluftstroms kann hierbei im Bereich von 0-6 mm liegen.
  • Hierbei besteht sogar die Möglichkeit, dass der Lenkluftstrom die Mantelfläche des Glockentellers überhaupt nicht trifft, sondern vollständig radial außen an der Mantelfläche des Glockentellers vorbei geht.
  • Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Lenkluftstrom mit seiner Mittelachse mit einer bestimmten radialen Überdeckung auf die äußere Mantelfläche des Glockentellers auftrifft. Dies bedeutet, dass der Lenkluftstrom nicht auf den an der Absprühkante abgegebenen Sprühstrahl gerichtet ist, sondern auf die äußere Mantelfläche des Glockentellers. Die radiale Überdeckung zwischen der Mittelachse des Lenkluftstroms und der äußeren Mantelfläche des Glockentellers kann beispielsweise im Bereich von 0-5 mm liegen.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lenkluftrings ermöglicht vorteilhaft relativ geringe Drehzahlen des Glockentellers von weniger als 20.000 min-1, 15.000 min-1 oder sogar weniger als 12.000 min-1.
  • Die geringe Drehzahl des Glockentellers ermöglicht bei einem Antrieb mit einer Druckluftturbine wiederum eine Absenkung des benötigten Luftdrucks auf weniger als 8 bar.
  • Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung des Lenkluftrings eine Begrenzung des Lenkluftstroms auf maximal 600 Nl/min oder sogar auf weniger als 500 Nl/min.
  • Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Glockenteller von einem Elektromotor angetrieben wird, wie es beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 10 2006 045 631 beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
  • Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass das mit dem Sprühstrahl applizierte Beschichtungsmittel mit einer bestimmten Aufladespannung elektrostatisch aufgeladen wird, wobei die erfindungsgemäße Gestaltung des Lenkluftrings eine Absenkung der Aufladespannung auf weniger als 70 kV, weniger als 50 kV oder sogar auf weniger als 30 kV erlaubt.
  • Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber ist weiterhin die Tatsache, dass der Beschichtungsmittelstrom auf weniger als 600 ml/min, 500 ml/min oder sogar weniger als 400 ml/min begrenzt werden kann.
  • Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber ist weiterhin, dass die Tröpfchengröße in dem Sprühstrahl eine besonders gute statistische Verteilung aufweisen kann. Vorzugsweise liegen der Medianwert und/oder der Mittelwert der Tröpfchengröße im Bereich zwischen 20-800 µm, wobei sich ein Bereich von 300-500 µm als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Darüber hinaus ist die Standardabweichung der Tröpfchengröße vorzugsweise kleiner als 500 µm, wobei sich ein Wert von weniger als 400 µm oder sogar weniger als 300 µm als vorteilhaft erwiesen hat. Bei dem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber weist also ein Großteil der abgesprühten Beschichtungsmitteltröpfchen eine Tröpfchengröße im Bereich von 20-800 µm auf.
  • Ferner ist zu erwähnen, dass sich der erfindungsgemäße Rotationszerstäuber wahlweise zur Applikation von Nasslack (z.B. Lösemittellack, Wasserlack) oder Pulverlack eignet.
  • Schließlich ist noch zu erwähnen, dass sich der erfindungsgemäße Rotationszerstäuber sowohl für Innenlackierungen als auch für Außenlackierungen eignet.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers mit einem Lenkluftring und einem Glockenteller, wobei der Glockenteller eine relativ kurze Bauform in axialer Richtung aufweist,
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers mit einem Lenkluftring und einem Glockenteller, wobei der Glockenteller eine relativ große axiale Baulänge aufweist,
    Figur 3A
    eine Querschnittsansicht eines Glockentellers mit einer konischen Mantelfläche,
    Figur 3B
    eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Glockentellers mit einer konischen Mantelfläche und kreisförmigen Rillen in der Mantelfläche,
    Figur 3C
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Glockentellers mit einer im Wesentlichen konischen Mantelfläche und einer Wellenstruktur in der Mantelfläche, sowie
    Figur 4
    eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Lenkluftrings mit zwei Lenkluftdüsenkränzen mit dem gleichen Durchmesser.
  • Die Querschnittsansicht in Figur 1 zeigt einen weitgehend herkömmlichen Rotationszerstäuber 1 mit einer Druckluftturbine 2, die in einem Zerstäubergehäuse 3 angeordnet ist und eine hohle Glockentellerwelle 4 antreibt, wobei am Ende der Glockentellerwelle 4 ein Glockenteller 5 montiert ist.
  • An der Stirnseite des Rotationszerstäubers 1 ist weiterhin ein Lenkluftring 6 angebracht, der einen Lenkluftdüsenkranz mit zahlreichen Lenkluftdüsen 7 aufweist, wobei die Lenkluftdüsen 7 koaxial zu der Glockentellerwelle 4 ausgerichtet sind und einen Lenkluftstrom koaxial zu der Glockentellerwelle 4 nach vorne abgeben, um einen von dem Glockenteller 5 abgegebenen Sprühstrahl zu formen.
  • Der Glockenteller 5 ist weitgehend herkömmlich aufgebaut und weist an seiner Außenseite eine konische Mantelfläche 8 und an seiner Innenseite eine ebenfalls konische Überströmfläche 9 auf. Darüber hinaus ist an der Innenseite des Glockentellers 5 vorne eine Umlenkscheibe 10 angebracht, die Beschichtungsmittel, das axial aus der hohlen Glockentellerwelle 4 in den Glockenteller 5 eintritt, radial nach außen auf die Überströmfläche 9 umlenkt, so dass das Beschichtungsmittel schließlich an einer ringförmig umlaufenden Absprühkante 11 des Glockentellers 5 abgesprüht wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lenkluftdüsen 7 in dem Lenkluftring 6 so ausgerichtet, dass die Mittelachse des Lenkluftstroms radial außen an der Absprühkante 11 des Glockentellers 5 vorbeigeht, wobei der radiale Abstand zwischen der Mittelachse des Lenkluftstroms und der Absprühkante 11 ungefähr 3 mm beträgt.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Glockenteller 5 in diesem Ausführungsbeispiel eine relativ kurze axiale Baulänge aufweist. So ist das Verhältnis zwischen dem Radius der Absprühkante 11 und der axialen Länge der Mantelfläche 8 in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 1,6, d.h. der Radius des Glockentellers 5 ist größer als dessen axiale Baulänge.
  • Von besonderer Bedeutung ist in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin, dass der Lenkluftring 6 an seiner Stirnseite vorne eine kreisförmige Ringmulde 12 aufweist, die koaxial zu der Glockentellerwelle 4 verläuft und eine axiale Tiefe von ungefähr 2 mm aufweist. Weiterhin weist der Glockenteller 5 am hinteren Ende der Mantelfläche 8 eine Glockentellerhinterkante 13 auf, die in axialer Richtung nach hinten in die Ringmulde 12 in dem Lenkluftring 6 hineinragt, wobei die axiale Überdeckung zwischen dem Lenkluftring 6 und dem Glockenteller 5 ungefähr 1 mm beträgt.
  • Ferner weist der Glockenteller 5 einen Außenspülkanal auf, der in dem Glockenteller 5 in einen Ringraum 14 mündet. Bei einer Außenspülung des Glockentellers 5 gelangt das Spülmittel also über den Außenspülkanal in den Ringraum 14 und anschließend über den Spalt zwischen der Glockentellerhinterkante 13 und dem Boden der Ringmulde 12 nach außen auf die äußere Mantelfläche 8 des Glockentellers 5.
  • Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers 1, der weitgehend mit dem Rotationszerstäuber 1 gemäß Figur 1 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in der Anordnung der Lenkluftdüsen 7 in dem Lenkluftring 6. So sind die Lenkluftdüsen 7 hierbei so angeordnet, dass die Mittelachse des Lenkluftstrahls 7 mit einer radialen Überdeckung von 2 mm außen auf die äußere Mantelfläche 8 des Rotationszerstäubers 5 auftrifft. Der Lenkluftstrahl ist hierbei also direkt auf die äußere Mantelfläche 8 des Glockentellers 5 gerichtet.
  • Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in der relativ großen axialen Baulänge des Glockentellers 5. So ist die axiale Erstreckung der äußeren Mantelfläche 8 in diesem Ausführungsbeispiel größer als der Radius der Absprühkante 11 des Glockentellers 5.
  • Die Figuren 3A bis 3C zeigen verschiedenen Ausführungsformen von Glockentellern 5, wobei diese Ausführungsbeispiele weitgehend mit dem Glockenteller 5 gemäß den Figuren 1 und 2 übereinstimmen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei im Folgenden für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Bei dem Glockenteller 5 gemäß Figur 3A ist die äußere Mantelfläche 8 exakt konisch, wie es auch bei den Figuren 1 und 2 der Fall ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3B sind in der konischen Mantelfläche 8 des Glockentellers 5 außen kreisförmig umlaufende Rillen 15 angeordnet, die das Grenzschichtverhalten an der Mantelfläche 8 des Glockentellers 5 verbessern.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3C weist die äußere Mantelfläche 8 des Glockentellers 5 schließlich eine Wellenstruktur in Axialrichtung auf, was ebenfalls das Grenzschichtverhalten verbessert.
  • Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkluftrings 16 in einer Frontansicht.
  • In der Stirnfläche des Lenkluftrings 16 befindet sich eine Ringmulde 17, in die im montierten Zustand eine Glockentellerhinterkante eines Glockentellers hinein ragt, wie bereits vorstehend beschrieben wurde.
  • Weiterhin weist der Lenkluftring 16 mittig eine kreisrunde Bohrung 18 auf, durch die im montierten Zustand eine Glockentellerwelle hindurch ragt.
  • Außerhalb der Ringmulde 17 sind zwei Lenkluftdüsenkränze angeordnet, die beide den gleichen Durchmesser aufweisen, so dass über den Umfang verteilt jeweils Düsenpaare 19 mit einer Lenkluftdüse 20 des einen Lenkluftdüsenkranzes und einer Lenkluftdüse 21 des anderen Lenkluftdüsenkranzes angeordnet sind, wobei die Lenkluftdüsen 20, 21 in den einzelnen Düsenpaaren 19 in einem bestimmten Winkelabstand α angeordnet sind. Über die beiden Lenkluftdüsenkränze kann jeweils ein Lenkluftstrom abgegeben werden, was eine flexible Formung des Sprühstrahls ermöglicht.
  • Die benachbarten Düsenpaare 19 sind hierbei in Umfangsrichtung in einem Winkelabstand β angeordnet, wobei der Winkelabstand β zwischen den benachbarten Düsenpaaren 19 größer ist als der Winkelabstand α zwischen den beiden Lenklüftdüsen 20, 21.
  • Die Lenkluftdüse 20 ist hierbei in den einzelnen Düsenpaaren 19 jeweils koaxial zur Rotationsachse des Glockentellers ausgerichtet und gibt den zugehörigen Lenkluftstrahl deshalb koaxial nach vorne ab.
  • Die andere Lenkluftdüse 21 weist dagegen in den einzelnen Düsenpaaren 19 jeweils einen Drall in Umfangsrichtung auf und gibt den zugehörigen Lenkluftstrahl deshalb mit einem entsprechenden Drall ab.
  • Bei einer Abgabe der beiden Lenkluftströme aus den beiden Lenkluftdüsen 20, 21 überlagern sich die beiden Lenkluftströme zu einem resultierenden Lenkluftstrom mit einer bestimmten Richtung und einem bestimmten Öffnungswinkel.

Claims (12)

  1. Lenkluftring (16) für einen Rotationszerstäuber (1) zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserieteilen, mit
    a) einer Stirnseite, die im Betriebszustand einem Glockenteller (5) des Rotationszerstäubers (1) zugewandt ist, und
    b) einem ersten Lenkluftdüsenkranz mit mehreren ringförmig verteilt angeordneten Lenkluftdüsen (20) zur Abgabe eines ersten Lenkluftstroms zur Formung eines von dem Glockenteller (5) abgegebenen Sprühstrahls,
    c) einem zweiten Lenkluftdüsenkranz mit mehreren ringförmig verteilt angeordneten Lenkluftdüsen (21) zur Abgabe eines zweiten Lenkluftstroms,
    d) wobei die beiden Lenkluftströme getrennt einstellbar sind,
    e) die beiden Lenkluftdüsenkränze im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen,
    f) über den Umfang verteilt Düsengruppen (19) mit jeweils mindestens einer Lenkluftdüse (20) des ersten Lenkluftdüsenkranzes und jeweils mindestens einer Lenkluftdüse (21) des zweiten Lenkluftdüsenkranzes angeordnet sind, und
    g) der Abstand (β) zwischen den benachbarten Düsengruppen (19) größer ist als der Abstand (α) zwischen den Lenkluftdüsen (20, 21) der einzelnen Düsengruppen (19), dadurch gekennzeichnet,
    h) dass über den Umfang des Lenkluftrings (16) verteilt jeweils abwechselnd eine Lenkluftdüse (20) des ersten Lenkluftdüsenkranzes und eine Lenkluftdüse (21) des zweiten Lenkluftdüsenkranzes angeordnet ist, und
    i) dass in der Stirnseite des Lenkluftrings (16) eine ringförmig umlaufende Ringmulde (17) angeordnet ist.
  2. Lenkluftring (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringmulde (17) in axialer Richtung eine Tiefe von mindestens 1mm oder mindestens 2mm, insbesondere 2,2mm, aufweist.
  3. Lenkluftring (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Düsengruppen (19) jeweils genau eine Lenkluftdüse (20) des ersten Lenkluftdüsenkranzes und jeweils genau eine Lenkluftdüse (21) des zweiten Lenkluftdüsenkranzes enthalten.
  4. Lenkluftring (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Lenkluftdüsen (20) des ersten Lenkluftdüsenkranzes jeweils einen Luftaustritt aufweisen, der im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Glockentellers (5) ausgerichtet ist, und/oder
    b) dass die Lenkluftdüsen (21) des zweiten Lenkluftdüsenkranzes jeweils einen Luftaustritt mit einem Drall in Umfangsrichtung aufweisen, wobei der Drall wahlweise in Drehrichtung des Glockentellers (5) oder entgegen der Drehrichtung des Glockentellers (5) ausgerichtet ist.
  5. Lenkluftring (16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluftdüsen (21) mit einem Drall einen Drallwinkel aufweisen, der in einem Bereich von 15° bis 60°, insbesondere in einem Bereich von 30° bis 45°, liegt.
  6. Lenkluftring (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass zur Abgabe mehrerer getrennt einstellbarer Lenkluftströme auf den Sprühstrahl mehrere Lenkluftdüsenanordnungen vorgesehen sind,
    b) dass die einzelnen Lenkluftdüsenanordnungen jeweils genau einen der Lenkluftströme abgeben,
    c) dass die einzelnen Lenkluftdüsenanordnungen jeweils mehrere Lenkluftdüsen aufweisen, und
    d) dass die einzelnen Lenkluftdüsenanordnungen jeweils in Form eines Kreises, einer Ellipse oder eines Teilkreises angeordnet sind.
  7. Rotationszerstäuber (1) mit einem Lenkluftring (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Rotationszerstäuber (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkluftring (6; 16; 22)
    a) als separates Bauteil ausgebildet und an dem Rotationszerstäuber (1) befestigt ist, oder
    b) ein integraler Bestandteil des Rotationszerstäubers (1) oder eines Gehäuses des Rotationszerstäubers (1) ist.
  9. Rotationszerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkluftstrom mit seiner Mittelachse mit einem bestimmten radialen Abstand außen an der Absprühkante (11) des Glockentellers (5) vorbei geht.
  10. Rotationszerstäuber (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand kleiner als 5mm oder kleiner als 2mm ist.
  11. Rotationszerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkluftstrom mit seiner Mittelachse mit einer bestimmten radialen Überdeckung auf die äußere Mantelfläche (8) des Glockentellers (5) auftrifft.
  12. Rotationszerstäuber (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Überdeckung kleiner als 5mm oder kleiner als 2mm ist.
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