EP3573763B1

EP3573763B1 - Sprühapplikator

Info

Publication number: EP3573763B1
Application number: EP17804508.4A
Authority: EP
Inventors: Frederik Vandepitte
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2020-12-30
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: CN110198788A; WO2018137810A1; CN110198788B; US11951491B2; US20190344291A1; DE102017101336A1; EP3573763A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sprühapplikator zum Auftragen einer Schicht auf eine Oberfläche, insbesondere zum Auftragen eines Dämmmaterials auf ein Karosserieblech im Kraftfahrzeugbau.
Ein zu diesem Zweck gebräuchlicher Düsenkörper ist in DE 10 2005 013 972 A1 beschrieben. Dieser Düsenkörper weist an einer ersten Stirnseite einen konvex gekrümmten Sprühschlitz auf. Von dem Sprühschlitz aus erstreckt sich ein Hohlraum in Form einer Kreissektorscheibe geringer Dicke in den Düsenkörper hinein. Eine Materialzufuhrbohrung verläuft von der Spitze des Hohlraums zu einer entgegengesetzten Stirnseite des Düsenkörpers. Der langgestreckte Sprühschlitz formt aus dem Strom des zugeführten Materials einen fächerförmigen Sprühstrahl. Wenn der Düsenkörper senkrecht zu der Ebene, in der sich der Sprühstrahl ausbreitet, bewegt wird, lagert sich das gesprühte Material an einer dem Sprühschlitz zugewandten Oberfläche als in Bewegungsrichtung langgestreckter Streifen ab. Indem die Oberfläche mehrmals entlang gegeneinander parallel versetzter Wege abgefahren wird, kann eine in zwei Dimensionen ausgedehnte Beschichtung erzeugt werden.
US 3 885 741 A beschreibt einen Sprühapplikator mit mehreren Düsenkörpern, die quer zu einer gleichen Mittelebene aufgefächerte Sprühstrahlen erzeugen, um eine Kühlrippe von verschiedenen Seiten anszusprühen.
US 2 885 741 A beschreibt eine Sprühdüsenanordnung mit zwei von einem Verteilerrohr abstehenden Düsen, die jeweils quer zu einer Mittelebene asymmetrisch aufgefächerte Sprühstrahlen erzeugen, wobei die Mittelebenen der Sprühdüsen einander im Verteilerrohr kreuzen. EP 1 479 293 A1 offenbart einen Sprühapplikator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das insbesondere zum Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft vorgesehen ist. Die von einem Trägerkörper in verschiedene Richtungen abstehenden Düsenkörper machen dieses herkömmliche sperrig und erschweren seinen Einsatz unter beengten Platzverhältnissen.
Nachteilig ist jedoch, dass die Anordnung aus Trägerkörper und Düsenkörpern zu sperrig ist, um in enge Zwischenräume wie etwa das Innere eines Schwellers einzudringen. Da die Sprühschlitze an den vom Trägerkörper abgewandten Enden der Düsenkörper weit voneinander entfernt sind, ist es nicht möglich, eine kontinuierliche Schicht aus aneinander lückenlos angrenzenden Streifen zu bilden, indem ein gleicher Weg mehrfach abgefahren und dabei jeweils verschiedene Düsenkörper mit Material beaufschlagt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Sprühapplikator zu schaffen, der in der Lage ist, über einen großen Winkelbereich verteilt zu sprühen, und der gleichzeitig kompakt genug gebaut werden kann, um auch in enge Zwischenräume einzudringen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Sprühapplikator mit einem Trägerkörper, der mehrere Kontaktflächen aufweist, und wenigstens zwei Düsenkörpern, wobei jeder Düsenkörper an einer der Kontaktflächen befestigt ist und einen Sprühschlitz zum Erzeugen eines quer zu einer Mittelebene aufgefächerten Sprühstrahls aufweist, und wobei die Mittelebenen einander entlang einer Geraden kreuzen, die Gerade außerhalb des Trägerkörpers verläuft und die Kontaktflächen der Geraden zugewandt sind.
Zwar gibt es auch beim herkömmlichen Aufbau eine Gerade, in der sich die Mittelebenen zweier Düsenkörper kreuzen, doch die die Kontaktflächen sind von der Geraden abgewandt, und die Gerade verläuft durch den Trägerkörper. Daraus resultiert ein Sprühapplikator mit einem sternartigen, sperrigen Aufbau.
Beim erfindungsgemäßen Sprühapplikator hingegen verläuft die Gerade vorzugsweise durch die Düsenkörper.
Um den Aufbau des Sprühapplikators einfach und kompakt zu halten, sollte ferner ein Materialzufuhrkanal, der den Sprühschlitz eines der Düsenkörper versorgt, durch die Kontaktfläche des Düsenkörpers verlaufen.
Um eine rationelle Fertigung und Wartung des Sprühapplikators, z.B. einen schnellen Austausch eines Düsenkörpers im Falle einer Verstopfung, zu ermöglichen, sollten die Düsenkörper untereinander baugleich sein.
Die Düsenkörper können so orientiert sein, dass Strahlebenen, in denen die Sprühstrahlen der Düsenkörper aufgefächert sind, einander kreuzen. Wenn die Gerade, in der sich diese Ebenen kreuzen, entlang einer zu beschichtenden Oberfläche verläuft, dann vereinfacht dies die Erzeugung einer parallel zu dieser Geraden scharf begrenzten Schicht.
Einfacher zu fertigen ist hingegen ein Sprühapplikator, bei dem die Sprühstrahlen in zueinander parallelen Strahlebenen aufgefächert sind.
Gemessen in Richtung der Geraden, in der sich die Mittelebenen der Düsenkörper kreuzen, sollte der Abstand zwischen zwei Düsenkörpern kleiner sein als die entlang der Geraden gemessene Dicke der Düsenkörper. Im Idealfall berühren die Düsenkörper einander, um den Abstand der Strahlebenen voneinander zu minimieren; in der Praxis kann ein nichtverschwindender Abstand erforderlich sein, um trotz Fertigungstoleranzen sicherzustellen, dass nicht ein Düsenkörper Platz belegt, der für die Montage des anderen benötigt wird; dieser Abstand sollte aber nicht mehr als beispielsweise 1 mm betragen.
Um einerseits die Düsenkörper in Richtung der Geraden möglichst dicht gedrängt anordnen zu können, gleichzeitig aber Platz zur Verankerung der Düsenkörper am Trägerkörper zur Verfügung zu haben, sollte die quer zu der Geraden gemessene Länge der Kontaktflächen größer sein als die entlang der Geraden gemessene Dicke der Düsenkörper.
Zu demselben Zweck sollten an der Kontaktfläche anliegende Füße des Düsenkörpers von einem Ende eines Schafts des Düsenkörpers quer zu der Geraden abstehen.
Diese Füße können jeweils ein Schraubloch aufweisen, das mit einem Gewinde des Trägerkörpers korrespondiert.
Der Abstand zwischen einander zugewandten Enden zweier Sprühschlitze kann beim erfindungsgemäßen Applikator kleiner gemacht werden als der Abstand zwischen den Enden eines Sprühschlitzes. Dies gewährleistet zum einen eine kompakte Bauform des Applikators, zum andern ist es dadurch möglich, den Abstand zwischen den mit Hilfe der zwei Sprühschlitze abgeschiedenen Streifen klein zu machen oder - vorzugsweise - die Streifen sogar ohne Abstand, lückenlos ineinander übergehend, abzuscheiden.
Um eine solche lückenlose Abscheidung unabhängig vom Abstand des Sprühapplikators von der zu beschichtenden Oberfläche zu ermöglichen, sollten, entlang der Geraden gesehen, die Sprühstrahlen des ersten und des zweiten Düsenkörpers aneinander angrenzen.
Ein dritter Düsenkörper kann so am Trägerkörper angeordnet sein, dass sein Sprühstrahl mit den Sprühstrahlen des ersten und des zweiten Düsenkörpers überlappt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: eine auseinandergezogene Ansicht eines Düsenkörpers des Sprühapplikators;
Fig. 2: einen Trägerkörper;
Fig. 3: den kompletten Sprühapplikator; und
Fig. 4: ein Beispiel für die Anwendung des Sprühapplikators.

Fig. 1 zeigt einen in dem erfindungsgemäßen Sprühapplikator verwendbaren Düsenkörper 1 in einer auseinandergezogenen Ansicht. Ein Kopfabschnitt 2 des Düsenkörpers 1 umfasst mehrere Platten 3, 4, 3, die im zusammengebauten Zustand zwischen zwei Spannbacken 5, 6 eingeklemmt sind. Die Platten 3, 4,3 und Spannbacken 5, 6 sind mit Hilfe von Schrauben 7 (s. Fig. 3) zusammengehalten, die sich durch die die Köpfe der Schrauben 7 aufnehmende Senkbohrungen 8 des Spannbackens 5 und Aussparungen 9 der Platten 3, 4, 3 in Gewindebohrungen 10 des Spannbackens 6 erstrecken.
Die Platte 4 weist an ihrer oberen Kante eine dreieckige Aussparung 11 auf. Ränder der Aussparung 11 erstrecken sich symmetrisch beiderseits einer Mittelebene 12, die in der Figur durch zwei sie aufspannende strichpunktierte Geraden dargestellt ist.
Die Platten 3, die die Platte 4 beiderseits flankieren, weisen an ihrer oberen Kante jeweils einen kreisbogenförmigen Vorsprung 13 auf. Der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 13 der beiden Platten 3 und die Aussparung 11 bilden im zusammengebauten Zustand eine quer zur Mittelebene 12 langgestreckten Hohlraum, dessen offener Rand einen zwischen zwei Enden 37, 38 langgestreckten, konvex gekrümmten Sprühschlitz 14 bildet.
Die Form des Sprühschlitzes 14 erzwingt eine Ausbreitung des gesprühten Materials in Form eines fächerförmigen Sprühstrahls 19 mit einem Öffnungswinkel 2α von z. B. 60° in einer zur Mittelebene 12 senkrechten, zu den Platten 3, 4, 3 parallelen Strahlebene 18.
Nach unten randoffene Aussparungen 15 der Platten 3 und mit ihnen überlappende Rinnen 16 an den einander zugewandten Flanken der Spannbacken 5, 6 bilden das stromabwärtige Ende eines Materialzufuhrkanals 17, über den der Sprühschlitz 14 mit zu sprühendem Material versorgt wird.
An den Kopfabschnitt 2 schließt nach unten ein Schaft 20 an. Der Materialzufuhrkanal 17 erstreckt sich weiter durch den Schaft 20 entlang von dessen Längsachse 41. Im zusammengebauten Zustand des Düsenkörpers 1 fällt diese Längsachse 41 mit einer Geraden zusammen, in der sich die Mittelebene 12 und die Strahlebene 18 kreuzen.
Füße 21 stehen von einem vom Kopfabschnitt 2 abgewandten Ende des Schafts 20 in entgegengesetzte Richtungen ab.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägerkörpers 22. Von einer rechteckigen oder quadratischen Grundplatte 23 mit Kantenlängen I1, I2 ragen drei Sockel 24, 25, 26 auf. Einer dieser Sockel, hier der mittlere 25, ist quaderförmig mit einer zur Grundplatte 23 parallelen Kontaktfläche 28. Die beiden anderen Sockel 24, 26 sind prismenförmig mit relativ zur Grundplatte 23 bzw. zur Kontaktfläche 28 um α bzw. 2 α geneigten Kontaktflächen 29 bzw. 27. An die Schmalseiten der Sockel 24, 26 angrenzende Bereiche der Grundplatte 23 sind jeweils mit Bohrungen 39 versehen, die zur Befestigung der Grundplatte an einem Schaft 40 (S. Fig. 3) dienen.
Die langestreckt rechteckigen Kontaktflächen 27-29 sind vorgesehen, um darauf wie in Fig. 3 gezeigt jeweils einen von drei untereinander baugleichen Düsenkörpern 1 zu montieren. Eine Durchgangsbohrung 30 in der Mitte jeder Kontaktfläche 27-29 ist Teil des den darauf montierten Düsenkörper 1 versorgenden Materialzufuhrkanals 17. Beiderseits der Durchgangsbohrung 30 befinden sich Gewindebohrungen 31, in denen der Düsenkörper 1 mit Hilfe von sich durch Löcher 33 der Füße 21 erstreckenden Schrauben 32 befestigt ist.
Oberflächennormalen 34, die sich jeweils von der Mitte der Kontaktflächen 27, 28, 29 aus von den Sockeln 24, 25, 26 fort erstrecken, kreuzen eine zu den Kontaktflächen 27, 28, 29 parallele Gerade 35. Die Gerade 35 ist von allen Kontaktflächen 27, 28, 29 gleich weit entfernt.
In der Darstellung der Fig. 3 verläuft die Gerade 35 durch die an den Kontaktflächen 27, 28, 29 befestigten Düsenkörper 1. Die Längsachsen 41 der Düsenkörper 1 fallen mit den Oberflächennormalen 34 der Kontaktflächen 27, 28, 29 zusammen, so dass die (in Fig. 3 nicht dargestellten) Mittelebenen 12 der Düsenkörper 1 einander entlang der Geraden 35 kreuzen und ihre Strahlebenen 18 auf der Geraden 35 senkrecht stehen.
Da die Füße 21 der Düsenkörper 1 jeweils quer zu den Mittelebenen 12 abstehen, ist der Zugang zu den Schrauben 32 zwar durch Kopfabschnitte 2 der Düsenkörper 1 etwas erschwert, dafür ist es jedoch möglich, die Düsenkörper 1 entlang der Geraden 35 sehr eng benachbart, mit einander nahezu oder tatsächlich berührenden Kopfabschnitten 2, anzuordnen und so die zur Geraden 35 parallele Kantenlänge I1 der Grundplatte 23 gering zu halten. Die Breite b der Düsenkörper 1 in Richtung der Geraden 35 beträgt ein Drittel der Kantenlänge I1.
Die Länge I3 der Kontaktflächen 27, 28, 29 ist kleiner als die Kantenlänge I2 der Grundplatte 23. Deshalb erstreckt der Sockel 25 an seiner in Fig. 2 und 3 vom Betrachter abgewandten Schmalseite sich nicht bis zum Rand der Grundplatte 23, so dass dort, zwischen den Sockeln 24, 26, ergänzend zu den Bohrungen 39 Platz für eine dritte der Verankerung am Schaft 40 dienende Bohrung ist.
Fig. 3 zeigt eine die Vorsprünge 13 der Düsenkörper 1 berührende, zur Geraden 35 parallele Gerade 36. Sprühschlitze 14 der an den Kontaktflächen 27, 28 montierten Düsenkörper 1 erstrecken sich an entgegengesetzten Seiten der von den Geraden 35, 36 aufgespannten Ebene. Die einander zugewandten Enden 37 dieser beiden Sprühschlitze 14 berühren die Gerade 36, so dass, in Richtung der Geraden 35, 36 gesehen und wie in Fig. 4 gezeigt, die Sprühstrahlen 19 dieser beiden Düsenkörper 1 unmittelbar aneinandergrenzen.
Wenn der von dem Trägerkörper 22 und den daran montierten Düsenkörpern 1 gebildete Sprühapplikator an einer rinnenförmigen Konkavität 38 wie etwa der Innenseite eines Schwellers entlang bewegt wird, ermöglichen es diese aneinandergrenzenden Sprühstrahlen 19, im Laufe einer Bewegung entlang der Konkavität 38 in Richtung der Geraden 35 den Düsenkörper 1 an der Kontaktfläche 27 mit Material zu beaufschlagen und so an der Innenseite der Konkavität 38 einen Materialstreifen 42 aufzutragen, in einer zweiten Bewegung in derselben Richtung, ohne zwischenzeitliche Querbewegung, über den Düsenkörper 1 an der (in Fig. 4 verborgenen) Kontaktfläche 29 einen zweiten Materialstreifen 43 aufzutragen, der mit dem Streifen 42 zur Hälfte überlappt, und in einer dritten Bewegung mit dem Düsenkörper 1 an der Kontaktfläche 28 einen Streifen 44 aufzutragen, der zur Hälfte mit dem Streifen 43 überlappt, und auf diese Weise eine lückenlose Beschichtung mit von Fertigungstoleranzen abgesehen konstanter Schichtdicke zu bilden.
Um die in der Fig. 4 noch freie linke Seite der Konkavität 38 ebenfalls zu beschichten, genügt es, den Applikator um die Oberflächennormale 34 der Kontaktfläche 28 - die hier gleichzeitig Längsachse des Schafts 40 ist - um 180° zu drehen und dann wiederum im Laufe von drei Bewegungen entlang der Geraden 35 jeden Düsenkörper 1 einmal mit Material zu beaufschlagen.

Bezugszeichenliste

1: Düsenkörper
2: Kopfabschnitt
3: Platte
4: Platte
5: Spannbacken
6: Spannbacken
7: Schraube
8: Senkbohrung
9: Aussparung
10: Gewindebohrung
11: Aussparung
12: Mittelebene
13: Vorsprung
14: Sprühschlitz
15: Aussparung
16: Rinne
17: Materialzufuhrkanal
18: Strahlebene
19: Sprühstrahl
20: Schaft
21: Fuß
22: Trägerkörper
23: Grundplatte
24: Sockel
25: Sockel
26: Sockel
27: Kontaktfläche
28: Kontaktfläche
29: Kontaktfläche
30: Durchgangsbohrung
31: Gewindebohrung
32: Schraube
33: Loch
34: Oberflächennormale
35: Gerade
36: Gerade
37: Ende
38: Ende
39: Bohrung
40: Schaft
41: Längsachse
42: Streifen
43: Streifen
44: Streifen

Claims

Sprühapplikator mit einem Trägerkörper (22), der mehrere Kontaktflächen (27, 28, 29) aufweist, und mit wenigstens zwei Düsenkörpern (1), wobei jeder Düsenkörper (1) an einer der Kontaktflächen (27, 28, 29) befestigt ist und einen Sprühschlitz (14) zum Erzeugen eines quer zu einer Mittelebene (12) aufgefächerten Sprühstrahls (19) aufweist, und wobei die Mittelebenen (12) einander entlang einer Geraden (35) kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerade (35) außerhalb des Trägerkörpers (22) verläuft und die Kontaktflächen (27, 28, 29) der Geraden (35) zugewandt und in Richtung der Geraden (35) gegeneinander versetzt sind.
Sprühapplikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerade (35) durch die Düsenkörper (1) verläuft.
Sprühapplikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialzufuhrkanal (17), der den Sprühschlitz (14) eines der Düsenkörper (1) versorgt, durch die Kontaktfläche (27, 28, 29) des Düsenkörpers (1) verläuft.
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkörper (1) untereinander baugleich sind.
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlen (19) in zueinander parallelen Strahlebenen (18) aufgefächert sind.
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der entlang der Geraden (35) gemessene Abstand zwischen zwei Düsenkörpern (1) kleiner ist als die entlang der Geraden (35) gemessene Dicke der Düsenkörper (1).
Sprühapplikator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zu der Geraden (35) gemessene Länge der Kontaktflächen (26, 27, 28) größer ist als die entlang der Geraden (35) gemessene Dicke der Düsenkörper (1).
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Düsenkörper (1) einen sich senkrecht zu seiner Kontaktfläche (26, 27, 28) erstreckenden Schaft (20) und von einem Ende des Schafts (20) quer zu der Geraden (35) abstehende Füße (21) hat, die an der Kontaktfläche (26, 27, 28) anliegen.
Sprühapplikator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füße (21) jeweils ein Schraubloch (33) aufweisen, das mit einer Gewindebohrung (31) des Trägerkörpers (22) korrespondiert.
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, entlang der Geraden (35) gesehen, der Abstand zwischen einander zugewandten Enden (37) zweier Sprühschlitze (14) kleiner ist als der Abstand zwischen den Enden (37, 38) eines Sprühschlitzes (14).
Sprühapplikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, entlang der Geraden (35) gesehen, die Sprühstrahlen (19) des ersten und des zweiten Düsenkörpers (1) aneinander angrenzen.
Sprühapplikator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühstrahl (19) eines dritten Düsenkörpers (1) mit den Sprühstrahlen (19) des ersten und des zweiten Düsenkörpers (1) überlappt.