EP3641947B1 - Sprühdüse für ein sprühwerkzeug - Google Patents

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EP3641947B1
EP3641947B1 EP18773337.3A EP18773337A EP3641947B1 EP 3641947 B1 EP3641947 B1 EP 3641947B1 EP 18773337 A EP18773337 A EP 18773337A EP 3641947 B1 EP3641947 B1 EP 3641947B1
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EP
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spray nozzle
dosing
venting
piston
deaeration
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Wollin GmbH
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    • B05B15/534—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles using backflow by reversing the nozzle relative to the supply conduit

Definitions

  • the invention relates to a spray nozzle for a spray tool for spraying a release agent into a casting mold according to the preamble of claim 1.
  • Such a spray nozzle is in the DE 10 2008 035 632 B4 described.
  • the spray nozzle has a dosing chamber in a nozzle housing, into which a separating agent can be introduced, wherein the volume of the dosing chamber can be changed via an ejector piston.
  • the ejector piston When the ejector piston is actuated, the separating agent is displaced from the metering chamber and guided via a discharge channel to a nozzle body which is provided with an outwardly open cup in which spray air is fed to the separating agent before it is discharged.
  • a venting channel opens into the dosing space, which is used to vent a volume of gas in the dosing space.
  • the DE 23 18 713 A1 discloses a metering pump with automatic venting.
  • the metering pump consists of a pump housing with a bellows displacement body, the volume of which changes periodically, a suction valve, an adjustable outlet valve and a vent valve.
  • a suction valve to vent the metering pump, when the vent valve is open, the liquid to be metered is sucked in from a storage container via the suction valve. Air bubbles that are carried along are discharged into the environment through the vent valve.
  • a pump with a pump piston is known, during the movement of which fluid is conveyed between an inlet and an outlet.
  • a vent valve is also located between the inlet and the outlet, the opening state of which depends on the direction of movement of the pump piston.
  • a further pump with a ventilation unit is known.
  • the pump has a pump piston, during the movement of which fluid is conveyed.
  • the ventilation unit comprises a spring-loaded ventilation piston, which is opened by the pressure of the pump piston against the force of the spring element.
  • the invention is based on the object of effectively venting a spray nozzle for a spray tool with simple measures.
  • the spray nozzle according to the invention which is used in a spray tool for applying a release agent into a cavity or a surface of a casting mold, has a dosing chamber in a nozzle housing into which a release agent, for example oil, can be introduced.
  • the volume of the dosing space can be changed via a dosing member of the spray nozzle, a reduction in volume of the dosing space causing a displacement of the separating agent, in particular the same volume, from the dosing space.
  • the metering member is designed as a metering or ejector piston which can perform an adjusting movement in the direction of its piston longitudinal axis.
  • the separating agent displaced from the metering chamber by the adjusting movement of the metering member is guided in regular, orderly operation via a discharge channel to a nozzle body, via which the separating agent is discharged from the nozzle housing.
  • a spray agent is supplied to the separating agent, in particular spray air, in order to apply the separating agent from the nozzle body in a spray mist.
  • An active ventilation unit is integrated into the spray nozzle, which is used to vent the metering space and, if necessary, the discharge channel connected to the metering space.
  • the Ventilation is required if there is accumulation of air in the metering room or in the discharge channel, which prevents or at least makes it difficult for the release agent to be expelled. Due to the compressibility of the air in the dosing chamber, the adjusting movement of the dosing member is not or only partially converted into a displacement movement of the separating agent. For proper functioning, ventilation is therefore required in the event that air has accumulated in the dosing chamber.
  • the ventilation takes place via the active ventilation unit by applying an actuation variable to the ventilation unit, whereupon the ventilation unit is automatically adjusted from an inoperative position into a ventilation and opening position.
  • the venting unit or a component actuated by the venting unit is moved into the venting and opening position by the separating agent when the spray nozzle is working properly without air accumulation in the dosing chamber, so that the separating agent can pass through the deaerating unit.
  • the venting unit or a component actuated by the venting unit can be automatically adjusted to the venting and opening position in which the dosing space is vented by applying the actuation variable.
  • the venting unit is moved back from the venting and opening position to the non-functional position, whereupon the correct functionality of the spray nozzle is restored and regular operation of the spray nozzle can be resumed.
  • the ventilation unit is acted upon by the actuation variable, the carrier of the Adjustment energy for transferring the ventilation unit from the non-functional position to the ventilation and opening position and controls the movement of the ventilation unit.
  • the transfer in the opposite direction - from the venting to the inoperative position - takes place either in an active manner by applying the actuation variable to the venting unit or in a passive manner by using a force that acts permanently on the venting unit and acts on it in the direction of the inoperative position, for example the spring force of a spring element or the weight of the ventilation unit or some other component that acts on the ventilation unit.
  • the adjustment of the ventilation unit from the non-functional position to the ventilation and opening position is carried out by the actuation variable opposite to the restoring force acting in the direction of the non-functional position.
  • the venting of the spray nozzle is either triggered manually by manually adjusting the actuation quantity so that the venting unit moves from the inoperative to the venting and opening position.
  • an automatic adjustment movement of the venting unit from the non-functional position to the venting and opening position can also be considered, in that a system variable is monitored by sensors, for example the pressure of the separating agent in the area of the nozzle body or in the discharge channel, and the venting unit, depending on the size of the system is adjusted automatically by applying the actuation variable.
  • a possible system variable is, for example, optical monitoring of the spraying of the release agent from the nozzle body, the venting unit being actuated if it is determined optically that the release agent is not sprayed out or not sprayed in the desired manner.
  • the actuation variable of the venting unit is identical to the actuation variable of the dosing member that is used to change the volume of the dosing chamber and to expel the separating agent from the dosing chamber.
  • the actuation variable is, for example, pressurized control air with which both the metering member and the venting unit are acted upon. It is possible to supply the control air for the metering element and the ventilation unit to the spray nozzle via a common control air line. Alternatively, it is also possible to supply control air for the metering element and control air for the ventilation unit via separate control air lines.
  • the control air is under pressure, with only the metering member being adjusted below a compressed air threshold value and both the metering member and the venting unit being adjusted above a compressed air threshold value.
  • a lower compressed air threshold value and a higher, upper compressed air threshold value which are, for example, 6 bar and 8 bar, with only the metering member below the lower compressed air threshold value and both the metering member and the metering member above the upper compressed air threshold value Venting unit can be adjusted.
  • This procedure has the advantage that in regular operation with the venting unit in the non-functional position, the metering element is actuated via the application of compressed air with a control pressure that corresponds to the lower compressed air threshold, whereas for venting only the pressure of the control air on the upper compressed air Threshold must be increased in order to move the ventilation unit to the venting and opening position adjust. Due to the pressure difference between the lower and upper compressed air threshold value, a safety margin is guaranteed and accidental, unintended activation of the ventilation unit is excluded.
  • actuation variables for the ventilation unit are also possible.
  • the actuation variable can, for example, also be an electrical current with which an electrical ventilation unit, for example designed as an electromagnetic actuator, is applied.
  • the dosing member can optionally also be designed to be electrically actuatable.
  • hydraulic actuation of the venting unit and / or the dosing element can be considered.
  • the same actuation variable is advantageously used for the dosing member and the venting unit.
  • a non-return valve is arranged in the discharge channel, which is a component that can be actuated by the venting unit for venting and can be adjusted by the venting unit from a blocking position into an open position.
  • the check valve thus remains in the open position for the duration of the venting, in which the air in the metering chamber and any separating agent that may have remained are expelled from the metering chamber via the discharge channel and the nozzle body. Even during regular operation of the spray nozzle, in which the ventilation unit is in the non-functional position, the check valve is moved into the open position when the release agent is expelled. After completion of the ejection process - both in regular operation and during venting - the non-return valve returns to the blocking position in which the discharge channel is blocked.
  • the non-return valve comprises a non-return ball which is arranged in the discharge channel and can be adjusted in the discharge channel between the blocking and opening positions.
  • the ventilation unit is designed as a ventilation piston which is axially adjustable along its longitudinal axis between the non-functional position and the ventilation and opening position.
  • the vent piston is in the axially retracted inoperative position.
  • the vent piston With the actuation of the vent piston, in particular by control air, the pressure of which is above an upper compressed air threshold value, the vent piston is moved axially from the inoperative position into the venting and opening position and pushes the check valve, in particular the check ball, from the blocking position into the opening position that the check valve maintains for the duration of the venting.
  • the actuation of the venting piston is advantageously stopped, whereupon the venting piston returns to the inoperative position, for example due to its own weight. It it is also possible to move the bleeding piston into the non-functional position by spring force. Furthermore, it is possible to carry out the actuation in such a way that the ventilation piston returns to the inoperative position in order to end the ventilation.
  • a bypass is opened manually in order to ventilate the dosing chamber.
  • the dosing volume of the dosing space can be adjusted with the aid of an adjusting element which is designed, for example, as an adjusting screw that is screwed into the housing and can be adjusted from the outside.
  • the end face of the adjusting screw forms a contact and support surface for the metering member, the starting position of which depends on the position of the adjusting screw.
  • the volume of the dosing chamber is changed when the adjusting element is actuated.
  • FIGs. 1 and 2 is a perspective view of a spray nozzle for spraying a release agent, such as oil, in the Cavity or on the surface of a mold.
  • the spray nozzle 1 which can be part of a spray tool, has a nozzle housing 2 from which a nozzle body 3 protrudes, which is designed as a ball nozzle body and is mounted in a corresponding ball joint in the nozzle housing 2, whereby the ball nozzle body 3 rotates around up to three axes of rotation can perform.
  • the release agent is sprayed out via the nozzle body 3 in the form of a spray mist in the exit direction 4.
  • spray air is introduced via an inlet opening 5, which air is mixed with the separating agent to generate a spray mist which exits via the nozzle body 3.
  • the mixing of the spray air and the separating agent takes place either in an outwardly open cup 18 in the nozzle body 3 or already upstream of the nozzle body 3 in a line 19 via which the separating agent is fed to the nozzle body 3.
  • Separating agent is introduced into the interior of the nozzle housing 2 via a further inlet opening 6.
  • two further inlet openings 7 and 8 are arranged, via which control air is introduced into the spray nozzle 1, which is under pressure and is used to control the movement of a dosing element for changing the volume of the release agent to be ejected and to control the movement of a ventilation unit in the spray nozzle.
  • FIGS. 4 and 5 are a sectional view along the line AA from FIG Fig. 3 and show a longitudinal section through the nozzle housing 2 of the spray nozzle 1.
  • a dosing member 9 is shown in the nozzle housing 2, which is shown in FIG Fig. 4 in the Starting position and in Fig. 5 is shown in the displacement position and is used to displace the release agent from a metering chamber 10 via a discharge channel 11 to the nozzle body 3.
  • the dosing member 9 is designed as a dosing piston 9, the piston tip of which delimits the dosing chamber 10, so that an axial displacement - based on the piston longitudinal axis - of the dosing piston 9 to reduce the volume of the dosing chamber 10 and correspondingly to a release agent displacement of the same volume from the dosing chamber 10 in the direction of the nozzle body 3 leads.
  • the metering piston 9 is mounted in an axially displaceable manner in a working space 12 in the nozzle housing 2. In the area above the dosing piston 9, control air, which is under a working or control pressure of 6 bar, for example, is passed into the working chamber 12, whereupon the dosing piston 9 executes a working movement from the starting position Fig.
  • the volume of the dosing chamber 10 can be adjusted using an adjusting screw 21 ( Fig. 4 ), which forms an actuator.
  • the adjusting screw 21 can be adjusted from the outside, so that the position of the adjusting screw 21 in the housing changes.
  • the end face of the adjusting screw 21 forms a contact and support surface for the metering piston 9, the starting position of which depends on the position of the adjusting screw 21.
  • FIGS 7 and 8 show a further section through the spray nozzle 1 along the section line BB Fig. 6 .
  • the section is opposite to the sectional view of Figs. 3 to 5 offset at an angle.
  • a ventilation unit 14 is shown, which is used to vent the metering chamber 10 and possibly also the discharge channel 11 in the event that air has accumulated in the metering chamber 10 or in the discharge channel 11.
  • regular operation of the spray nozzle with spraying of release agent is not possible, since due to the high compressibility of the air in the dosing chamber, the movement of the dosing piston 9 does not lead to an ejection of the release agent, but essentially only to a compression of the gas volume.
  • the ventilation unit 14 is designed as a ventilation piston which is arranged in the nozzle housing 2 offset from the metering piston, the longitudinal axes of the metering piston and the ventilation piston 14 running parallel to one another.
  • the vent piston 14 is between the in Fig. 7 inoperative position shown and the in Fig. 8 shown venting and opening position axially adjustable.
  • the tip of the venting piston 14 faces a check valve 15 in the form of a check ball, which is arranged in a section 11a of the discharge channel 11 in the flow path of the separating agent from the dosing chamber 10 to the nozzle body 3.
  • the non-return ball 15 is adjustable between a blocking position and an opening position, whereby in the blocking position ( Fig. 7 ) prevents the release agent or air from flowing out through the discharge duct 11 and is in the open position ( Fig. 8 ) is enabled.
  • the working movement of the dosing piston 9 causes the separating agent to flow via the discharge channel 11 and the nozzle body 3 pushed out.
  • the non-return ball 15 is out of the blocking position according to Fig. 7 in the opening position according to Fig. 8 raised.
  • the open position is above the locked position.
  • the non-return ball 15 is spring-actuated and returns from the open position to the locked position.
  • the ventilation piston 14 In the regular operating mode, the ventilation piston 14 is in the retracted starting position according to FIG Fig. 7 , in which the ventilation piston 14 has no influence on the movement of the check ball 15.
  • the vent piston is raised, as a result of which the tip of the vent piston presses the check ball 15 from the blocking position into the opening position in which the flow path through the discharge channel 11 is released.
  • the free volume of the metering chamber 10 is reduced and the air contained in the metering chamber 10 and possibly in the discharge channel 11 is expelled via the now open discharge channel 11 and the nozzle body 3.
  • the venting process is ended when the dosing piston 9 returns to its starting position and the venting piston 14 returns to its inoperative position.
  • the lifting of the vent piston 14 from the inoperative position according to FIG Fig. 7 into the venting and opening position according to Fig. 8 takes place with the help of the control air.
  • the venting piston 14 is displaceably mounted in a working space 16 in the nozzle housing 2.
  • Control air can be introduced into the area of the working space 16 on the underside of the venting piston 14, which causes the Breather piston 14 caused from the inoperative position in the vent and open position.
  • the increase in the ventilation piston 14 depends on the level of the pressure of the control air on the underside of the ventilation piston.
  • the control air must advantageously reach or exceed an upper compressed air threshold value of 8 bar, for example, so that the venting piston 14 is raised.
  • This compressed air threshold value lies in particular above the regular pressure of 6 bar, for example, with which the metering piston 9 is acted upon against the force of the spring element 13 in regular operation.
  • the pressure difference between the regular control pressure for normal operation of the spray nozzle (lower compressed air threshold value) and the increased, upper compressed air threshold value for lifting the vent piston 14 into the venting and opening position ensures that the vent piston 14 in its inoperative position below remains.
  • venting piston 14 Even in regular operation, the underside of the venting piston 14 is acted upon with a control pressure which, however, is not high enough to lift the venting piston and move it into the venting and opening position. Only when the upper compressed air threshold value is exceeded is the venting piston 14 moved into the venting and opening position.
  • FIG. 3 is a section through the spray nozzle 1 along the section line MM from FIG Fig. 9 and in Fig. 11 a section through the spray nozzle 1 according to section line NN Fig. 9 shown.
  • the cuts are through the inlet opening 6 for the release agent ( Fig. 10 ) or the inlet opening 7 for the control air ( Fig. 11 ) placed.
  • the separating agent is passed into the metering chamber 10 via the inlet opening 6 via a check valve 17.
  • the control air is passed via the inlet opening 7 - and via the further inlet opening 8 - into the working space 12 above the metering piston 9 and into the working space 16 below the venting piston 14.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprühdüse für ein Sprühwerkzeug zum Sprühen eines Trennmittels in eine Gussform nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Sprühdüse wird in der DE 10 2008 035 632 B4 beschrieben. Die Sprühdüse weist in einem Düsengehäuse einen Dosierraum auf, in den ein Trennmittel einführbar ist, wobei das Volumen des Dosierraums über einen Ausstoßkolbenverändert werden kann. Bei einer Betätigung des Ausstoßkolbens wird das Trennmittel aus dem Dosierraum verdrängt und über einen Ableitungskanal zu einem Düsenkörper geführt, der mit einem nach außen offenen Napf versehen ist, in welchen dem Trennmittel vor dem Ausleiten Sprühluft zugeführt wird.
  • In den Dosierraum mündet ein Entlüftungskanal, der zur Entlüftung eines Gasvolumens im Dosierraum dient.
  • Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 0 724 486 B1 , DE 196 14 957 A1 , DE 22 04 942 B und DE 10 2004 020 205 A1 verwiesen.
  • Die DE 23 18 713 A1 offenbart eine Dosierpumpe mit selbsttätiger Entlüftung. Die Dosierpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse mit einem Faltenbalg-Verdrängerkörper, dessen Volumen sich periodisch ändert, einem Ansaugventil, einem einstellbaren Austrittsventil und einem Entlüftungsventil. Zum Entlüften der Dosierpumpe wird bei geöffnetem Entlüftungsventil die zu dosierende Flüssigkeit über das Ansaugventil aus einem Vorratsbehälter angesaugt. Mitgeführte Luftblasen werden durch das Entlüftungsventil in die Umgebung abgeleitet.
  • Aus der US 6,299,413 B1 ist eine Pumpe mit einem Pumpenkolben bekannt, bei dessen Bewegung Fluid zwischen einem Einlass und einem Auslass gefördert wird. Zwischen dem Einlass und dem Auslass befindet sich außerdem ein Entlüftungsventil, dessen Öffnungszustand von der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens abhängt.
  • Aus der US 4,410,302 A ist eine weitere Pumpe mit einer Entlüftungseinheit bekannt. Die Pumpe weist in an sich bekannter Weise einen Pumpenkolben auf, bei dessen Bewegung Fluid gefördert wird. Die Entlüftungseinheit umfasst einen federbelasteten Entlüftungskolben, der von dem Druck des Pumpenkolbens gegen die Kraft des Federelementes geöffnet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse für ein Sprühwerkzeug mit einfachen Maßnahmen wirkungsvoll zu entlüften.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Die erfindungsgemäße Sprühdüse, die in einem Sprühwerkzeug zum Aufbringen eines Trennmittels in einen Hohlraum oder einer Oberfläche einer Gussform eingesetzt wird, weist in einem Düsengehäuse einen Dosierraum auf, in den ein Trennmittel, beispielsweise Öl, einführbar ist. Das Volumen des Dosierraums kann über ein Dosierglied der Sprühdüse verändert werden, wobei eine Volumenreduzierung des Dosierraums eine Verdrängung des Trennmittels, insbesondere gleichen Volumens, aus dem Dosierraum bewirkt.
  • Das Dosierglied ist als ein Dosier- oder Ausstoßkolben ausgebildet, der in Richtung seiner Kolbenlängsachse eine Stellbewegung ausführen kann.
  • Das aus dem Dosierraum durch die Stellbewegung des Dosierglieds verdrängte Trennmittel wird im regulären, ordnungsgemäßen Betrieb über einen Ableitungskanal zu einem Düsenkörper geführt, über den das Trennmittel aus dem Düsengehäuse ausgeleitet wird. Gegebenenfalls wird dem Trennmittel ein Sprühmittel zugeführt, insbesondere Sprühluft, um das Trennmittel in einem Sprühnebel aus dem Düsenkörper auszubringen.
  • In die Sprühdüse ist eine aktive Entlüftungseinheit integriert, die zur Entlüftung des Dosierraums sowie gegebenenfalls des mit dem Dosierraum verbundenen Ableitungskanals dient. Die Entlüftung ist bei Luftansammlungen im Dosierraum bzw. im Ableitungskanal erforderlich, die ein Ausstoßen des Trennmittels verhindern oder zumindest erschweren. Aufgrund der Kompressibilität der Luft im Dosierraum wird die Stellbewegung des Dosierglieds nicht oder nur teilweise in eine Verdrängungsbewegung des Trennmittels umgesetzt. Für eine ordnungsgemäße Funktion ist daher eine Entlüftung für den Fall erforderlich, dass sich Luft im Dosierraum angesammelt hat.
  • Die Entlüftung erfolgt über die aktive Entlüftungseinheit, indem die Entlüftungseinheit mit einer Aktuierungsgröße beaufschlagt wird, woraufhin die Entlüftungseinheit selbsttätig von einer Außerfunktionsposition in eine Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellt wird. Die Entlüftungseinheit oder ein von der Entlüftungseinheit betätigtes Bauteil wird bei ordnungsgemäßer Funktionstüchtigkeit der Sprühdüse ohne Luftansammlung im Dosierraum von dem Trennmittel in die Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellt, so dass das Trennmittel die Entlüftungseinheit passieren kann. Wenn sich Luft im Dosierraum angesammelt hat, kann die Entlüftungseinheit oder ein von der Entlüftungseinheit betätigtes Bauteil durch Beaufschlagung mit der Aktuierungsgröße selbsttätig in die Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellt werden, in der der Dosierraum entlüftet wird. Nach Beendigung der Entlüftung wird die Entlüftungseinheit wieder von der Entlüftungs- und Öffnungsposition in die Außerfunktionsposition zurückverstellt, woraufhin die ordnungsgemäße Funktionstüchtigkeit der Sprühdüse wiederhergestellt ist und der reguläre Betrieb der Sprühdüse wieder aufgenommen werden kann.
  • Aufgrund der aktiven Ausführung der Entlüftungseinheit ist ein manuelles Öffnen und Schließen zum Durchführen des Entlüftungsvorganges nicht erforderlich. Die Entlüftungseinheit wird mit der Aktuierungsgröße beaufschlagt, die Träger der Verstellenergie zum Überführen der Entlüftungseinheit von der Außerfunktions- in die Entlüftungs- und Öffnungsposition ist und die Bewegung der Entlüftungseinheit steuert. Die Überführung in Gegenrichtung - von der Entlüftungs- in die Außerfunktionsposition - erfolgt entweder ebenfalls in aktiver Weise durch Beaufschlagung der Entlüftungseinheit mit der Aktuierungsgröße oder in passiver Weise, indem eine permanent auf die Entlüftungseinheit wirkende und diese in Richtung der Außerfunktionsposition beaufschlagende Kraft genutzt wird, beispielsweise die Federkraft eines Federelementes oder die Gewichtskraft der Entlüftungseinheit oder eines sonstigen Bauteils, das auf die Entlüftungseinheit wirkt. Die Verstellung der Entlüftungseinheit von der Außerfunktions- in die Entlüftungs- und Öffnungsposition erfolgt durch die Aktuierungsgröße entgegengesetzt zu der in Richtung der Außerfunktionsposition wirkenden Rückstellkraft.
  • Die Entlüftung der Sprühdüse wird entweder manuell ausgelöst, indem die Aktuierungsgröße auf manuelle Weise so eingestellt wird, dass sich die Entlüftungseinheit von der Außerfunktionsin die Entlüftungs- und Öffnungsposition bewegt. Alternativ kommt auch eine selbsttätige Verstellbewegung der Entlüftungseinheit von der Außerfunktions- in die Entlüftungs- und Öffnungsposition in Betracht, indem sensorisch eine Systemgröße überwacht wird, beispielsweise der Druck des Trennmittels im Bereich des Düsenkörpers oder im Ableitungskanal, und in Abhängigkeit der Höhe der Systemgröße die Entlüftungseinheit durch Beaufschlagung mit der Aktuierungsgröße selbsttätig verstellt wird. Als Systemgröße kommt beispielsweise auch eine optische Überwachung des Aussprühens des Trennmittels aus dem Düsenkörper in Betracht, wobei die Entlüftungseinheit betätigt wird, falls auf optische Weise festgestellt wird, dass das Trennmittel nicht oder nicht in gewünschter Weise ausgesprüht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Aktuierungsgröße der Entlüftungseinheit mit der Aktuierungsgröße des Dosierglieds identisch, das zur Volumenänderung des Dosierraums und des Ausstoßens des Trennmittels aus dem Dosierraum eingesetzt wird. Bei der Aktuierungsgröße handelt es sich beispielsweise um unter Druck stehende Steuerluft, mit der sowohl das Dosierglied als auch die Entlüftungseinheit beaufschlagt werden. Es ist möglich, die Steuerluft für das Dosierglied und die Entlüftungseinheit über eine gemeinsame Steuerluftleitung der Sprühdüse zuzuführen. Alternativ ist es auch möglich, Steuerluft für das Dosierglied und Steuerluft für die Entlüftungseinheit über separate Steuerluftleitungen zuzuführen.
  • Die Steuerluft steht unter Druck, wobei unterhalb eines Druckluft-Schwellenwerts nur das Dosierglied und oberhalb eines Druckluft-Schwellenwerts sowohl das Dosierglied als auch die Entlüftungseinheit verstellt werden.
  • Vorteilhafterweise gibt es einen unteren Druckluft-Schwellenwert und einen höheren, oberen Druckluft-Schwellenwert, die beispielsweise bei 6 bar und 8 bar liegen, wobei unterhalb des unteren Druckluft-Schwellenwerts nur das Dosierglied und oberhalb des oberen Druckluft-Schwellenwerts sowohl das Dosierglied als auch die Entlüftungseinheit verstellt werden. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass im regulären Betrieb mit der Entlüftungseinheit in der Außerfunktionsposition die Betätigung des Dosierglieds über die Druckluftbeaufschlagung mit einem Steuerdruck erfolgt, der dem unteren Druckluft-Schwellenwert entspricht, wohingegen für die Entlüftung lediglich der Druck der Steuerluft auf den oberen Druckluft-Schwellenwert erhöht werden muss, um die Entlüftungseinheit in die Entlüftungs- und Öffnungsposition zu verstellen. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen unterem und oberem Druckluft-Schwellenwert ist ein Sicherheitsabstand gewährleistet und ein versehentliches, ungewolltes Aktivieren der Entlüftungseinheit ausgeschlossen.
  • Indem zur Durchführung der Entlüftung sowohl das Dosierglied als auch die Entlüftungseinheit verstellt werden, ist gewährleistet, dass durch die Betätigung des Dosierglieds das Luftvolumen aus dem Dosierraum auf dem Weg über den Düsenkörper trotz der hohen Kompressibilität der Luft im Dosierraum ausgestoßen wird.
  • Es kommen auch sonstige Aktuierungsgrößen für die Entlüftungseinheit in Betracht. Die Aktuierungsgröße kann beispielsweise auch ein elektrischer Strom sein, mit der eine elektrische Entlüftungseinheit, beispielsweise ausgeführt als elektromagnetischer Aktuator, beaufschlagt wird. Auch das Dosierglied kann gegebenenfalls elektrisch betätigbar ausgebildet sein. Alternativ kommt eine hydraulische Aktuierung der Entlüftungseinheit und/oder des Dosierglieds in Betracht. Vorteilhafterweise werden für das Dosierglied und die Entlüftungseinheit die gleiche Aktuierungsgröße verwendet. In alternativer Ausführung ist es auch möglich, unterschiedliche Aktuierungsgrößen für das Dosierglied und die Entlüftungseinheit einzusetzen, beispielsweise Steuerluft für das Dosierglied und elektrischer Strom oder Hydraulikdruck für die Entlüftungseinheit.
  • In dem Ableitungskanal ist ein Rückschlagventil angeordnet, das ein von der Entlüftungseinheit zur Entlüftung betätigbares Bauteil darstellt und von der Entlüftungseinheit von einer Sperrposition in eine Öffnungsposition verstellt werden kann.
  • Das Rückschlagventil bleibt somit für die Dauer der Entlüftung in der Öffnungsposition, in der die Luft im Dosierraum und gegebenenfalls verbliebenes Trennmittel aus dem Dosierraum über den Ableitungskanal und den Düsenkörper ausgestoßen werden. Auch im regulären Betrieb der Sprühdüse, in welchem die Entlüftungseinheit in der Außerfunktionsposition steht, wird das Rückschlagventil mit dem Ausstoßen des Trennmittels in die Öffnungsposition verstellt. Nach Beendigung des Ausstoßvorgangs - sowohl im regulären Betrieb als auch während des Entlüftens - kehrt das Rückschlagventil wieder in die Sperrposition zurück, in der der Ableitungskanal gesperrt ist.
  • Das Rückschlagventil umfasst, gemäß einer vorteilhaften Ausführung, eine Rückschlagkugel, die in dem Ableitungskanal angeordnet und im Ableitungskanal zwischen Sperr- und Öffnungsposition verstellbar ist.
  • Die Entlüftungseinheit ist, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, als ein Entlüftungskolben ausgebildet, der entlang seiner Längsachse zwischen der Außerfunktionsposition und der Entlüftungs- und Öffnungsposition axial verstellbar ist. Bei regulärem Betrieb ohne Luft im Dosierraum steht der Entlüftungskolben in der axial zurückgezogenen Außerfunktionsposition. Mit der Aktuierung des Entlüftungskolbens, insbesondere durch Steuerluft, deren Druck oberhalb eines oberen Druckluft-Schwellenwerts liegt, wird der Entlüftungskolben axial aus der Außerfunktionsposition in die Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellt und drückt das Rückschlagventil, insbesondere die Rückschlagkugel, aus der Sperr- in die Öffnungsposition, die das Rückschlagventil für die Dauer der Entlüftung beibehält. Zum Beenden der Entlüftung wird die Aktuierung des Entlüftungskolbens vorteilhafterweise gestoppt, woraufhin der Entlüftungskolben beispielsweise durch sein Eigengewicht in die Außerfunktionsposition zurückkehrt. Es ist auch möglich, den Entlüftungskolben durch Federkraft in die Außerfunktionsposition zu verstellen. Des Weiteren ist es möglich, die Aktuierung in der Weise auszuführen, dass der Entlüftungskolben zum Beenden der Entlüftung in die Außerfunktionsposition zurückkehrt.
  • Es kann zweckmäßig sein, zusätzlich eine manuelle Entlüftungsmöglichkeit für die Sprühdüse vorzusehen. Hierbei wird ein Bypass manuell geöffnet, um den Dosierraum zu entlüften.
  • Das Dosiervolumen des Dosierraums kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, mithilfe eines Stellelements eingestellt werden, das beispielsweise als eine Stellschraube ausgebildet ist, die in das Gehäuse eingeschraubt ist und von außen verstellt werden kann. Die Stirnseite der Stellschraube bildet eine Anlage- und Abstützfläche für das Dosierglied, dessen Ausgangsposition von der Position der Stellschraube abhängt. Bei einer Stellbewegung des Stellelements wird das Volumen des Dosierraums verändert.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in perspektivischer Ansicht eine Sprühdüse für ein Sprühwerkzeug zum Aussprühen eines Trennmittels über einen Düsenkörper,
    Fig. 2
    die Sprühdüse gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von unten,
    Fig. 3
    die Sprühdüse in Draufsicht,
    Fig. 4
    einen Schnitt durch die Sprühdüse gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 3, mit einem Dosierglied in der Sprühdüse, mit dem das Trennmittel ausgestoßen wird, dargestellt in der Ausgangsposition des Dosierglieds,
    Fig. 5
    eine Fig. 4 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Dosierglied in der ausgelenkten Verdrängungsposition,
    Fig. 6
    eine weitere Draufsicht auf die Sprühdüse mit eingetragener Schnittlinie,
    Fig. 7
    einen Schnitt gemäß Schnittlinie B-B aus Fig. 6, mit einer Entlüftungseinheit in Außerfunktionsposition,
    Fig. 8
    eine Darstellung gemäß Fig. 7 mit der Entlüftungseinheit in Entlüftungs- und Öffnungsposition,
    Fig. 9
    eine Ansicht der Sprühdüse von unten mit eingetragenen Schnittlinien,
    Fig. 10
    einen Schnitt gemäß Schnittlinie M-M aus Fig. 9 mit einer Darstellung des Dosierglieds und mit einem Rückschlagventil im Eingangsbereich des Trennmittels,
    Fig. 11
    einen Schnitt gemäß Schnittlinie N-N aus Fig. 9 mit einer Darstellung des Arbeitsraumes und der Eintrittsöffnung für die Steuerluft.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den Fig. 1 und 2 ist perspektivisch eine Sprühdüse zum Aussprühen eines Trennmittels, beispielsweise Öl, in den Hohlraum oder auf die Oberfläche einer Gussform dargestellt. Die Sprühdüse 1, die Bestandteil eines Sprühwerkzeugs sein kann, weist ein Düsengehäuse 2 auf, aus dem ein Düsenkörper 3 hinausragt, der als Kugeldüsenkörper ausgeführt und in einem entsprechenden Kugelgelenk im Düsengehäuse 2 gelagert ist, wodurch der Kugeldüsenkörper 3 eine Rotationsbewegung um bis zu drei Rotationsachsen ausführen kann. Über den Düsenkörper 3 erfolgt das Aussprühen des Trennmittels in Form eines Sprühnebels in Austrittsrichtung 4.
  • Wie der perspektivischen Ansicht der Sprühdüse 1 gemäß Fig. 2 zu entnehmen, befinden sich an der Unterseite mehrere Eintrittsöffnungen 5 bis 8, über die verschiedene Medien in die Sprühdüse 1 eingeleitet werden. Über eine Eintrittsöffnung 5 wird Sprühluft eingeführt, die mit dem Trennmittel zum Erzeugen eines Sprühnebels vermischt wird, der über den Düsenkörper 3 austritt. Die Vermischung von Sprühluft und Trennmittel erfolgt entweder in einem nach außen offenen Napf 18 im Düsenkörper 3 oder bereits stromauf des Düsenkörpers 3 in einer Leitung 19, über die das Trennmittel dem Düsenkörper 3 zugeführt wird.
  • Über eine weitere Eintrittsöffnung 6 wird Trennmittel in das Innere des Düsengehäuses 2 eingeleitet. Des Weiteren sind zwei weitere Eintrittsöffnungen 7 und 8 angeordnet, über die Steuerluft in die Sprühdüse 1 eingeführt wird, die unter Druck steht und zur Bewegungssteuerung sowohl eines Dosierglieds für dieÄnderung des Volumens des auszustoßenden Trennmittels als auch zur Bewegungssteuerung einer Entlüftungseinheit in der Sprühdüse verwendet wird.
  • Die Fig. 4 und 5 sind eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A aus Fig. 3 und zeigen einen Längsschnitt durch das Düsengehäuse 2 der Sprühdüse 1. Dargestellt ist ein Dosierglied 9 im Düsengehäuse 2, das in Fig. 4 in der Ausgangsposition und in Fig. 5 in der Verdrängungsposition dargestellt ist und zur Verdrängung des Trennmittels aus einem Dosierraum 10 über einen Ableitungskanal 11 zum Düsenkörper 3 eingesetzt wird. Das Dosierglied 9 ist als ein Dosierkolben 9 ausgebildet, dessen Kolbenspitze den Dosierraum 10 begrenzt, so dass eine axiale Verschiebung - bezogen auf die Kolbenlängsachse - des Dosierkolbens 9 zu einer Volumenreduzierung des Dosierraums 10 und entsprechend zu einer Trennmittelverdrängung gleichen Volumens aus dem Dosierraum 10 in Richtung des Düsenkörpers 3 führt. Der Dosierkolben 9 ist in einem Arbeitsraum 12 im Düsengehäuse 2 axial verschieblich gelagert. In den Bereich oberhalb des Dosierkolbens 9 wird Steuerluft, die unter einem Arbeits- bzw. Steuerdruck von beispielsweise 6 bar steht, in den Arbeitsraum 12 geleitet, woraufhin der Dosierkolben 9 eine Arbeitsbewegung aus der Ausgangsposition gemäß Fig. 4 in die Verdrängungsposition gemäß Fig. 5 ausführt. Diese Arbeitsbewegung erfolgt entgegen der Federkraft eines Federelementes 13 (Fig. 4), das sich im Düsengehäuse 2 abstützt und den Dosierkolben 9 in die Ausgangsposition kraftbeaufschlagt. Nach Beendigung des Aussprühvorganges wird der Druck der Steuerluft im oberen Abschnitt des Arbeitsraums 12 oberhalb des Dosierkolbens 9 reduziert, woraufhin der Dosierkolben 9 durch die Kraft des Federelementes 13 wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt.
  • Das Volumen des Dosierraums 10 kann mithilfe einer Stellschraube 21 (Fig. 4) eingestellt werden, die ein Stellelement bildet. Die Stellschraube 21 kann von außen verstellt werden, so dass sich die Position der Stellschraube 21 im Gehäuse verändert. Die Stirnseite der Stellschraube 21 bildet eine Anlage- und Abstützfläche für den Dosierkolben 9, dessen Ausgangsposition von der Position der Stellschraube 21 abhängt.
  • Die Fig. 7 und 8 zeigen einen weiteren Schnitt durch die Sprühdüse 1 entlang der Schnittlinie B-B aus Fig. 6. Der Schnitt ist gegenüber der Schnittdarstellung der Fig. 3 bis 5 winkelversetzt. In Fig. 7 und 8 ist eine Entlüftungseinheit 14 dargestellt, die dazu dient, den Dosierraum 10 und gegebenenfalls auch den Ableitungskanal 11 für den Fall zu entlüften, dass sich Luft im Dosierraum 10 bzw. im Ableitungskanal 11 angesammelt hat. In diesem Fall ist ein regulärer Betrieb der Sprühdüse mit Aussprühen von Trennmittel nicht möglich, da aufgrund der hohen Kompressibilität der Luft im Dosierraum die Bewegung des Dosierkolbens 9 nicht zu einem Ausstoß des Trennmittels führt, sonder im Wesentlichen nur zu einer Kompression des Gasvolumens.
  • Die Entlüftungseinheit 14 ist als ein Entlüftungskolben ausgebildet, der im Düsengehäuse 2 versetzt zu dem Dosierkolben angeordnet ist, wobei die Längsachsen von Dosierkolben und Entlüftungskolben 14 parallel zueinander verlaufen. Der Entlüftungskolben 14 ist zwischen der in Fig. 7 dargestellten Außerfunktionsposition und der in Fig. 8 gezeigten Entlüftungs- und Öffnungsposition axial verstellbar. Die Spitze des Entlüftungskolbens 14 ist einem Rückschlagventil 15 in Form einer Rückschlagkugel zugewandt, die im Strömungsweg des Trennmittels vom Dosierraum 10 zum Düsenkörper 3 in einem Abschnitt 11a des Ableitungskanals 11 angeordnet ist. Die Rückschlagkugel 15 ist zwischen einer Sperrposition und einer Öffnungsposition verstellbar, wobei in der Sperrposition (Fig. 7) ein Abströmen von Trennmittel oder Luft durch den Ableitungskanal 11 verhindert und in der Öffnungsposition (Fig. 8) ermöglicht ist.
  • In der regulären Betriebsweise - ohne Luft im Dosierraum 10 - wird durch die Arbeitsbewegung des Dosierkolbens 9 das Trennmittel über den Ableitungskanal 11 und den Düsenkörper 3 ausgestoßen. Hierbei wird die Rückschlagkugel 15 aus der Sperrposition gemäß Fig. 7 in die Öffnungsposition gemäß Fig. 8 angehoben. Die Öffnungsposition liegt oberhalb der Sperrposition. Nach Beendigung des Ausstoßvorgangs kehrt die Rückschlagkugel 15 federbetätigt von der Öffnungsposition wieder in die Sperrposition zurück.
  • In der regulären Betriebsweise befindet sich der Entlüftungskolben 14 in der zurückgezogenen Ausgangsposition gemäß Fig. 7, in der der Entlüftungskolben 14 keinen Einfluss auf die Bewegung der Rückschlagkugel 15 hat. Bei der Überführung des Entlüftungskolbens 14 aus der Außerfunktionsposition gemäß Fig. 7 in die Entlüftungs- und Öffnungsposition gemäß Fig. 8 wird der Entlüftungskolben angehoben, wodurch die Spitze des Entlüftungskolbens die Rückschlagkugel 15 von der Sperrposition in die Öffnungsposition drückt, in der der Strömungsweg durch den Ableitungskanal 11 freigegeben ist. Bei einer Arbeitsbewegung des Dosierkolbens 9 wird das freie Volumen des Dosierraums 10 verringert und die im Dosierraum 10 und gegebenenfalls im Ableitungskanal 11 enthaltene Luft über den nun offenen Ableitungskanal 11 und den Düsenkörper 3 ausgestoßen. Der Entlüftungsvorgang ist beendet, wenn der Dosierkolben 9 wieder in seine Ausgangsposition und der Entlüftungskolben 14 wieder in seine Außerfunktionsposition zurückkehrt.
  • Das Anheben des Entlüftungskolbens 14 von der Außerfunktionsposition gemäß Fig. 7 in die Entlüftungs- und Öffnungsposition gemäß Fig. 8 erfolgt mithilfe der Steuerluft. Der Entlüftungskolben 14 ist in einem Arbeitsraum 16 im Düsengehäuse 2 verschieblich gelagert. In den Bereich des Arbeitsraums 16 an der Unterseite des Entlüftungskolbens 14 kann Steuerluft eingeleitet werden, die ein Anheben des Entlüftungskolbens 14 aus der Außerfunktionsposition in die Entlüftungs- und Öffnungsposition bewirkt.
  • Die Anhebung des Entlüftungskolbens 14 hängt von der Höhe des Drucks der Steuerluft an der Unterseite des Entlüftungskolbens ab. Vorteilhafterweise muss die Steuerluft einen oberen Druckluft-Schwellenwert von beispielsweise 8 bar erreichen oder überschreiten, damit der Entlüftungskolben 14 angehoben wird. Dieser Druckluft-Schwellenwert liegt insbesondere oberhalb des regulären Drucks von beispielsweise 6 bar, mit dem der Dosierkolben 9 im regulären Betrieb gegen die Kraft des Federelementes 13 beaufschlagt wird. Die Druckdifferenz zwischen dem regulären Steuerdruck für die normale Betriebstätigkeit der Sprühdüse (unterer Druckluft-Schwellenwert) und dem erhöhten, oberen Druckluft-Schwellenwert für das Anheben des Entlüftungskolbens 14 in die Entlüftungs- und Öffnungsposition stellt sicher, dass während des regulären Betriebs der Entlüftungskolben 14 in seiner untenliegenden Außerfunktionsposition verbleibt. Auch im regulären Betrieb wird die Unterseite des Entlüftungskolbens 14 mit einem Steuerdruck beaufschlagt, der jedoch nicht hoch genug ist, um den Entlüftungskolben anzuheben und in die Entlüftungs- und Öffnungsposition zu verstellen. Erst mit dem Überschreiten des oberen Druckluft-Schwellenwertes wird der Entlüftungskolben 14 in die Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellt.
  • Nach Beendigung des Entlüftungsvorgangs wird der Druck der Steuerluft wieder reduziert, woraufhin der Entlüftungskolben 14 durch die Kraft eines Federelements 20 aus der angehobenen Entlüftungs- und Öffnungsposition in die untenliegende Außerfunktionsposition verstellt wird. Daraufhin kann die reguläre Betriebsweise der Sprühdüse wieder aufgenommen werden. In Fig. 10 ist ein Schnitt durch die Sprühdüse 1 gemäß Schnittlinie M-M aus Fig. 9 und in Fig. 11 ein Schnitt durch die Sprühdüse 1 gemäß Schnittlinie N-N aus Fig. 9 gezeigt. Die Schnitte sind durch die Eintrittsöffnung 6 für das Trennmittel (Fig. 10) bzw. die Eintrittsöffnung 7 für die Steuerluft (Fig. 11) gelegt. Das Trennmittel wird über die Eintrittsöffnung 6 über ein Rückschlagventil 17 in den Dosierraum 10 geleitet. Die Steuerluft wird über die Eintrittsöffnung 7 - sowie über die weitere Eintrittsöffnung 8 - in den Arbeitsraum 12 oberhalb des Dosierkolbens 9 sowie in den Arbeitsraum 16 unterhalb des Entlüftungskolbens 14 geleitet.

Claims (10)

  1. Sprühdüse für ein Sprühwerkzeug zum Sprühen eines Trennmittels in eine Gussform, wobei in ein Düsengehäuse (2) der Sprühdüse (1) ein Dosierraum (10) eingebracht ist, in den das Trennmittel einführbar ist, und das Volumen des Dosierraums (10) über ein Dosierglied (9) veränderbar ist, wobei eine Volumenreduzierung des Dosierraums (10) eine Verdrängung des Trennmittels gleichen Volumens aus dem Dosierraum (10) bewirkt und das aus dem Dosierraum (10) durch die Stellbewegung des Dosierglieds (9) verdrängte Trennmittel über einen Ableitungskanal (11) zu einem Düsenkörper (3) geführt ist, über den das Trennmittel aus dem Düsengehäuse (2) auszuleiten ist, wobei in die Sprühdüse (1) eine aktive Entlüftungseinheit (14) zur Entlüftung des Dosierraums (10) integriert ist, wobei die Entlüftungseinheit (14) durch Beaufschlagen mit einer Aktuierungsgröße selbsttätig von einer Außerfunktionsposition in eine Entlüftungs- und Öffnungsposition verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ableitungskanal (11) ein Rückschlagventil (15) angeordnet ist und die Entlüftungseinheit (14) in der Entlüftungs- und Öffnungsposition das Rückschlagventil (15) öffnet.
  2. Sprühdüse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Aktuierungsgröße der Entlüftungseinheit (14) mit einer Aktuierungsgröße des Dosierglieds (9) zur Volumenänderung des Dosierraums (10) identisch ist.
  3. Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entlüftungseinheit (14) mit dem Überschreiten eines Schwellenwerts der Aktuierungsgröße aktivierbar ist.
  4. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Aktuierungsgröße der Entlüftungseinheit (14) unter Druck stehende Steuerluft ist.
  5. Sprühdüse nach Anspruch 2, 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuerluft für das Dosierglied (9) und die Entlüftungseinheit (14) über eine gemeinsame Steuerluftleitung zugeführt ist.
  6. Sprühdüse nach Anspruch 2, 3 und 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass unterhalb eines Druckluft-Schwellenwerts nur das Dosierglied (9) und oberhalb eines Druckluft-Schwellenwerts sowohl das Dosierglied (9) als auch die Entlüftungseinheit (14) verstellbar ist.
  7. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rückschlagventil (15) eine Rückschlagkugel in dem Ableitungskanal (11) umfasst.
  8. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entlüftungseinheit (14) als Entlüftungskolben ausgebildet ist, der entlang seiner Längsachse zwischen der Außerfunktionsposition und der Entlüftungs- und Öffnungsposition axial verstellbar ist.
  9. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entlüftungseinheit (14) durch die Kraft eines Federelements (20) in die Außerfunktionsposition beaufschlagt ist.
  10. Sprühwerkzeug mit einer Sprühdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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