EP3887057A1 - Rotationszerstäuber - Google Patents

Rotationszerstäuber

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Publication number
EP3887057A1
EP3887057A1 EP19800974.8A EP19800974A EP3887057A1 EP 3887057 A1 EP3887057 A1 EP 3887057A1 EP 19800974 A EP19800974 A EP 19800974A EP 3887057 A1 EP3887057 A1 EP 3887057A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bell
gap
bell cup
nozzle
paint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19800974.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Nolte
Andreas Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP3887057A1 publication Critical patent/EP3887057A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B15/55—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids
    • B05B15/555—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids discharged by cleaning nozzles
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    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1035—Driving means; Parts thereof, e.g. turbine, shaft, bearings
    • B05B3/1042—Means for connecting, e.g. reversibly, the rotating spray member to its driving shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1064—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces the liquid or other fluent material to be sprayed being axially supplied to the rotating member through a hollow rotating shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B3/1092—Means for supplying shaping gas
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    • B05B3/1007—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
    • B05B3/1014—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with a spraying edge, e.g. like a cup or a bell

Definitions

  • the invention relates to a rotary atomizer for applying a spray of a coating agent (e.g. paint) to a component (e.g. motor vehicle body component).
  • a coating agent e.g. paint
  • a component e.g. motor vehicle body component
  • Such rotary atomizers are well known from the prior art (e.g. EP 0 715 896 B1) and have, as an application element, a bell cup which is mounted on a bell-type shaft of the rotary atomizer which rotates during operation, the bell-shaped shaft usually being driven by a compressed air turbine.
  • a color tube runs in the rotary atomizer in the rotary bell atomizer for supplying the paint to be applied, a paint nozzle being inserted into the end of the color tube and discharging the paint in the direction of the bell plate.
  • a distributor disc holder is arranged in the center, to which a distributor disc holder arranged on the end face is fastened.
  • the paint that initially emerges axially from the paint nozzle hits the distributor disc and is largely directed radially outward onto the overflow surface of the bell cup, so that the paint then finally reaches the spraying edge of the bell cup and is sprayed off there.
  • the known rotary atomizer also has the possibility of an external rinse in order to rinse the outer surface of the bell cup with a detergent.
  • washing-up liquid can be introduced into the bell cup via the paint nozzle, which then passes through the external flushing channels into an external washing area on the rear of the bell cup, from where the washing-up liquid then flows over the outer surface of the bell cup.
  • the invention is therefore based on the object to improve the known rotary ons atomizer described above.
  • the invention is based on the fluidic knowledge that the disruptive back flow of the lacquer within the bell plate is caused by unsuitable pressure conditions within the bell plate system.
  • the invention therefore encompasses the general technical teaching of designing the rotary atomizer and the bell cup system in such a way that the air pressure at the outlet of the paint nozzle during operation is always lower than the rear air pressure in the nozzle chamber of the bell cup and in the external rinsing channels, in order to be disruptive due to this pressure difference Avoid backflow of the coating agent from the outlet opening of the paint nozzle backwards in the direction of the nozzle chamber.
  • An overpressure in the nozzle chamber of the bell cup and in the outer rinsing channels against the air pressure at the outlet opening of the paint nozzle namely prevents the annoying back flow of the coating agent.
  • Gap width of the gap between the distributor disc and the overflow surface of the bell plate Gap width of the annular gap between the bell cup or the distributor disc holder and the paint nozzle
  • Gap width of the gap between the front of the steering air ring and the rear of the bell plate is Gap width of the gap between the front of the steering air ring and the rear of the bell plate.
  • the invention therefore preferably provides that the above-mentioned design dimensions of the rotary atomizer are matched to one another in such a way that the desired pressure ratios are set in such a way that the air pressure at the outlet opening of the paint nozzle during operation is always lower than the air pressure in the nozzle chamber of the Bell plates and in the outside . Crowziere to avoid the disruptive back flow of the coating agent from the outlet of the paint nozzles towards the rear towards the nozzle chamber.
  • the air pressure at the outlet of the paint nozzle is influenced, among other things, by the following design dimensions of the rotary atomizer:
  • Gap width of the annular gap between the bell cup and the paint nozzle is Gap width of the annular gap between the bell cup and the paint nozzle.
  • the air pressure in the rear area of the bell cup system (for example in the nozzle chamber of the bell cup or in the external rinsing channels), on the other hand, is influenced, among other things, by the following design dimensions of the rotary atomizer:
  • the invention therefore preferably provides that the structural dimensions from the two groups mentioned above are suitably matched to one another in order to achieve the desired pressure ratios.
  • the number of external flushing channels in the bell cup is less than 10, 9, 8, 7, 6 or even less than 5 in order to achieve the pressure ratio in order to avoid the backflow.
  • the outer rinsing channels are usually distributed over the circumference of the bell cup and oppose the disturbing return flow with a flow resistance, so that the reduction in the number of outer rinsing channels increases the flow resistance and thus contributes to achieving the desired pressure conditions. Accordingly, the founded Treasurekanäle can put together a total cross-sectional area, have less reach than 4mm 2, 6mm 2, 10mm 2, 15mm 2, 20mm 2, 25mm 2, 30mm 2 and 35mm 2 to the pressure ratio to avoid backflow.
  • the outer rinsing channels each have an inside diameter of 1 mm-2 mm, in particular essentially 1.5 mm, in order to achieve the pressure ratio to avoid backflow. Too small an inner diameter of the outer rinsing channels is annoying because this will impair the outer rinsing processes. Too large a diameter of the external rinsing channels is, however, annoying, because this facilitates the annoying back flow of paint within the bell cup system.
  • the range according to the invention of the inside diameter of the outside rinsing channels of 1 mm-2 mm therefore represents a good compromise.
  • the outer rinsing channels preferably each have a total length of 5 mm-15 mm, 7 mm-10 mm or 8 mm-8.7 mm.
  • the outer rinsing channels each consist of several (for example two) rectilinear tap holes which merge into one another and are at an angle to one another.
  • this is favorable in terms of production technology, because the tap holes can be produced by drilling operations.
  • this is also favorable in terms of flow, since the kink in the outer rinsing channels counteracts the undesired backflow of the paint.
  • the tap holes opening into the outer rinsing space of the bell cup are shorter than the paint tap holes on the paint nozzle side.
  • the shorter branch bores which open into the outer flushing space of the bell plate then preferably each have a length of 0.5 mm-2 mm or 1.0 mm-1.4 mm.
  • the longer stitch holes on the ink nozzle side on the other hand, preferably have a length of 5mm-10mm or 6mm-8mm.
  • the external flushing space in the bell plate also influences the pressure conditions in the bell plate system. It has been shown here that an increase in the outside diameter of the outside washing space has a positive influence on the pressure conditions.
  • the outer diameter of the rinsing space in the bell plate is therefore preferably larger than 30.5 mm, 31 mm, 31.5 mm, 32 mm or 32.5 mm.
  • gap width of the gap between the overflow surface of the bell cup on the one hand and the distributor disc on the other.
  • this gap width should preferably be in the range 0.1mm-0.25mm, and in particular in the range 0.15mm-0.2mm.
  • the gap between the overflow surface of the bell cup on the one hand and the distributor disk on the other hand is not only important with regard to its gap width, but also with regard to its gap length in the direction of flow.
  • the gap length of the gap between the overflow surfaces of the bell cup on the one hand and the distributor disk on the other hand is therefore preferably in the range of 3 mm-10 mm, 3.5 mm-7.5 mm or 4.5 mm-5.5 mm.
  • the paint nozzle is arranged in the bell plate in a nozzle chamber which is formed by the bell plate. It has proven to be advantageous to enlarge the diameter of the nozzle chamber in order to enlarge the radial gap width between the paint nozzle on the one hand and the inner wall of the nozzle chamber on the other hand, which is also to optimize the pressure ratio and avoid back flow of the paint.
  • the nozzle chamber in the bell plate therefore preferably has a diameter of more than 11 mm, 11.5 mm, 12 mm, 12.5 mm, 13 mm or even more than 13.3 mm. A diameter of the nozzle chamber of 13.4 mm has proven to be particularly advantageous in each case.
  • Another important design dimension of the rotary atomizer is the gap width of the axial gap between the steering air ring of the rotary atomizer on the one hand and the rear of the bell cup on the other. It has proven to be advantageous to enlarge this axial gap width of the gap between the steering air ring and the rear of the bell cup.
  • the axial gap between the steering air ring on the one hand and the rear of the bell cup on the other hand is therefore preferably greater than 3.0 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm or 5.2 mm, a value of 5.3 mm having proven particularly advantageous.
  • the bell-shaped shaft is preferably exposed in the axial gap between the steering air ring and the rear of the bell-shaped plate without an outer cover, in order to advantageously influence the pressure ratio to avoid the backflow.
  • the pressure conditions in the bell cup system are also influenced by the outside diameter of the paint nozzle.
  • the paint nozzle therefore preferably has an outer diameter of less than 4 mm, 3.5 mm, 3 mm or even less than 2.8 mm at its free end, an outer diameter of 2.6 mm or 3.2 mm having proven particularly advantageous.
  • a distributor disk holder is mounted in the center of the bell plate as a separate component, as is also known per se from the prior art.
  • the distributor disc is then mounted on the distributor disc holder.
  • the paint nozzle protrudes through a central bore in the distributor disc receptacle, the central bore preferably having an inner diameter of essentially 3.2 mm or 3.8 mm.
  • the annular gap between the paint nozzle on the one hand and the surrounding distributor plate, on the other hand, preferably has a radial gap width of 0.2mm-0.6mm, where a value of 0.3mm has proven to be particularly advantageous.
  • the axial gap length should also be mentioned, which is preferably in the range of 4.5 mm-8.5 mm or 5.5 mm-7.5 mm, with a value of 6.5 has proven to be advantageous.
  • the axial cross-section of the annular gap should also be mentioned, which preferably has a cross-sectional area of 2 mm 2 -7 mm 2 , 3 mm 2 -6 mm 2 or 4 mm 2 -5 mm 2 .
  • the invention not only claims protection for the rotary atomizer according to the invention described above. Rather, the invention also claims Protection for a corresponding operating method which, in addition to the construction dimensions described above, also provides certain operating parameters, such as, for example, the speed of the bell cup shaft, the flow rate of the coating agent and the flow rate of the steering air.
  • the above-mentioned design dimensions, on the one hand, and the above-mentioned operating parameters are preferably matched to one another in such a way that the desired pressure conditions are established in the bell cup system in order to avoid the undesired backflow of the coating agent in the bell cup system.
  • the air pressure at the outlet of the paint nozzle must be lower than the air pressure in the nozzle chamber of the bell cup and in the outer rinsing channels so that no backflow of the coating agent occurs.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a rotary atomizer according to the invention with a bell cup according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlargement from FIG. 1 in the area of the distributor disc holder
  • FIG. 3 shows an enlargement from FIG. 2 in the region of the gap between the distributor disc and the overflow surface of the bell cup
  • FIG. 4 shows an enlargement from FIG. 1 in the area of the paint nozzle
  • FIG. 5 shows an enlargement from FIG. 4 in the region of the outlet opening of the paint nozzle.
  • FIG. 1 show a preferred embodiment of a rotary atomizer 1 according to the invention, which can be used for paint application in a painting system for painting automotive body components.
  • the rotary atomizer 1 has a bell-type shaft 2 rotating during operation, which is hollow and is usually driven by a compressed air turbine, the compressed air turbine not being shown for simplification.
  • a bell cup 3 is screwed onto the free end of the bell cup shaft 2, which is known per se from the prior art.
  • the paint to be applied is fed from the rotary atomizer 1 via a paint tube 4, which runs coaxially in the hollow bell-shaped shaft 2 of the rotary atomizer.
  • a paint nozzle 5 is inserted into the free end of the paint tube 4, which is shown in detail in FIGS. 4 and 5 and is also described, for example, in a similar form in DE 10 2009 037 604 A1.
  • the paint nozzle 5 thus initially has an axially continuous paint channel 6, which guides the paint to be applied from the paint tube 4 to an outlet opening 7 of the paint nozzle 5.
  • the paint nozzle 5 contains a detergent channel 8 which branches into two detergent channels 9, 10 in the direction of flow.
  • part of the rinsing agent supplied via the rinsing agent channel 8 is therefore discharged axially forward through the rinsing agent channel 9 in order to rinse the bell plate 3.
  • Another part of the washing-up liquid is branched off over the washing-up liquid channel 10 in order to wash a nozzle chamber 11 which surrounds the paint nozzle 5.
  • a distributor plate receptacle 12 is mounted in the center, which carries a distributor plate 13, the distributor plate 13 being fastened to the distributor plate holder 12 by a plurality of bolts 14 distributed over the circumference.
  • a central bore 15 is located in the center of the distributor disk 13, so that part of the paint emerging from the paint nozzle 5 can flow through the central bore 15 in the distributor disk 13 in order to wet the end face of the distributor disk 13 with paint during operation.
  • the rotary atomizer 1 with the bell plate 3 also enables an external flushing of an outer lateral surface 19 of the bell plate 3 in order to clean the outer lateral surface 19 of the bell plate 3.
  • flushing channels 20 are provided in the bell plate 3 distributed over the circumference, each of which consists of two straight and angled stub bores.
  • the outer rinsing channels 20 extend from the nozzle chamber 11 and the outside into an external washing chamber 21, the washing agent then being able to flow outwards onto the outer lateral surface 19 of the bell plate 3 during a washing process from the outside, which is known per se from the prior art.
  • the rotary atomizer 1 has a steering air ring 22 in order to be able to shape the spray jet of the lacquer emitted by the bell cup 3, which is known per se from the prior art.
  • the steering air ring 22 can direct steering air from behind onto the outer circumferential surface 19 of the bell cup 3 via an annularly surrounding ring of steering air nozzles 23. It should be mentioned here that between the rear of the bell cup 3 on the one hand and the steering air ring 22 there is a gap 24 which has a specific axial gap width.
  • Gap width E of an annular gap 27 between the paint tube 4 and the bell cup shaft 2 gap width F of an annular gap 28, which is formed by the outer washing space 21 of the bell cup 3, and
  • Gap width G of the gap between the bell cup 3 and the steering air ring 22 is Gap width G of the gap between the bell cup 3 and the steering air ring 22.
  • the above-mentioned design dimensions of the bell cup 3 or of the rotary atomizer are coordinated with one another in this exemplary embodiment such that the air pressure at the outlet opening of the paint nozzle 5 is always lower in operation than the air pressure in the nozzle chamber 11 and in the outer rinsing channels 20 of the bell cup 3. This prevents the paint from flowing backwards.
  • the following values for the individual construction dimensions have therefore proven to be advantageous:

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber (1) zur Applikation eines Sprühstahls eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil). Die Erfindung sieht vor, dass die Konstruktionsmaße des Rotationszerstäubers (1) so abgestimmt sind, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse (5) im Betrieb kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer (11) des Glockentellers (3) und in den Außenspülkanälen (20), um durch die Druckdifferenz eine Rückströmung des Beschichtungsmittels von der Austrittsöffnung der Farbdüse (5) nach hinten in Richtung der Düsenkammer (11) zu vermeiden.

Description

BESCHREIBUNG
ROTATIONSZERSTÄUBER
Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber zur Applikation eines Sprühstrahls eines Beschich tungsmittels (z.B. Lack) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil).
Derartige Rotationszerstäuber sind aus dem Stand der Technik (z.B. EP 0 715 896 Bl) hinlänglich bekannt und weisen als Applikationselement einen Glockenteller auf, der an einer im Betrieb rotie renden Glockentellerwelle des Rotationszerstäubers montiert ist, wobei die Glockentellerwelle üb licherweise von einer Druckluftturbine angetrieben wird. Innerhalb der hohlen Glockentellerwelle verläuft in dem Rotationszerstäuber ein Farbrohr zur Zuführung des zu applizierenden Lacks, wobei in das Ende des Farbrohrs eine Farbdüse eingesetzt ist, die den Lack in Richtung des Glockentellers abgibt. In dem Glockenteller ist mittig eine Verteilerscheibenaufnahme angeordnet, an der eine stirnseitig angeordnete Verteilerscheibenaufnahme befestigt ist.
Der aus der Farbdüse zunächst axial austretende Lack trifft hierbei auf die Verteilerscheibe und wird zum größten Teil radial nach außen auf die Überströmfläche des Glockentellers geleitet, so dass der Lack dann schließlich zu der Absprühkante des Glockentellers gelangt und dort abgesprüht wird.
Ein Teil des aus der Farbdüse zunächst axial austretenden Lacks tritt dagegen durch eine Mittelboh rung in der Verteilerscheibe durch, um die stirnseitige Farbflussfläche der Verteilerscheibe dauer haft mit Lack zu benetzen.
Darüber hinaus weist der bekannte Rotationszerstäuber auch die Möglichkeit einer Außenspülung auf, um die äußere Mantelfläche des Glockentellers mit einem Spülmittel zu spülen. Hierzu kann über die Farbdüse Spülmittel in den Glockenteller eingeleitet werden, das dann über Außenspülka näle in einen Außenspülraum an der Hinterseite des Glockentellers gelangt, von wo das Spülmittel dann die äußere Mantelfläche des Glockentellers überströmt.
Die vorstehende Beschreibung erläutert den ordnungsgemäßen Betrieb des Rotationszerstäubers, in dem der aus der Farbdüse austretende Lack ausschließlich nach vorne strömt und zwar teilweise durch die Mittelbohrung in der Verteilerscheibe und teilweise radial nach außen auf die Überström- fläche des Glockentellers. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass es unter bestimmten Betriebs bedingungen Vorkommen kann, dass ein Teil des aus der Farbdüse austretenden Lacks in dem Glo ckenteller nach hinten strömt, beispielsweise durch die Außenspülkanäle in den Außenspülraum des Glockentellers oder in den Düsenraum, der die Farbdüse umgibt. Diese Rückströmung des Lacks muss jedoch im Betrieb unbedingt verhindert werden, da sie zu einer Verschmutzung des Glocken tellers und des Rotationszerstäubers und damit zu einem fehlerhaften Lackierergebnis führen kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen bekannten Rotati onszerstäuber entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber gemäß dem Hauptan spruch gelöst.
Die Erfindung beruht auf der strömungstechnischen Erkenntnis, dass die störende Rückströmung des Lacks innerhalb des Glockentellers durch ungeeignete Druckverhältnisse innerhalb des Glo ckentellersystems verursacht wird.
Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, den Rotationszerstäuber und das Glockentellersystem so auszubilden, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse im Betrieb stets kleiner ist als der rückwärtige Luftdruck in der Düsenkammer des Glockentellers und in den Außenspülkanälen, um durch diese Druckdifferenz eine störende Rückströmung des Be schichtungsmittels von der Austrittsöffnung der Farbdüse nach hinten in Richtung der Düsenkam mer zu vermeiden. Ein Überdruck in der Düsenkammer des Glockentellers und in den Außenspül kanälen gegenüber dem Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse verhindert nämlich die stö rende Rückströmung des Beschichtungsmittels.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass verschiedene Konstruktionsmaße des Rotationszer stäubers einen Einfluss auf das Druckverhältnis zwischen dem Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse einerseits und dem Luftdruck in der Düsenkammer des Glockentellers bzw. in den Außen spülkanälen andererseits beeinflussen. Hierzu zählen folgende Konstruktionsmaße:
Querschnitt der Mittelbohrung in der Verteilerscheibe des Glockentellers,
Durchmesser einer Mittelbohrung der Verteilerscheibenaufnahme,
Spaltbreite des Spalts zwischen der Verteilerscheibe und der Überströmfläche des Glocken tellers, Spaltbreite des Ringspalts zwischen dem Glockenteller bzw. der Verteilerscheibenaufnahme und der Farbdüse,
Spaltbreite des Ringspalts zwischen der Farbdüse und der Innenwand der Düsenkammer, Spaltbreite des Ringspalts zwischen der Glockentellerwelle und dem innenliegenden Farbrohr,
Spaltbreite des Ringspalts des Außenspülraums an der Außenseite der Glockentellerwelle, und
Spaltbreite des Spalts zwischen der Stirnseite des Lenkluftrings und der Hinterseite des Glo ckentellers.
Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, dass die vorstehend genannten Konstruktionsmaße des Rotationszerstäubers so aufeinander abgestimmt sind, dass die gewünschten Druckverhält nisse eingestellt werden und zwar so, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse im Betrieb stets kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer des Glockentellers und in den Au ßenspülkanälen, um die störende Rückströmung des Beschichtungsmittels von der Austrittsöffnung der Farbdüsen nach hinten in Richtung der Düsenkammer zu vermeiden.
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse unter anderem durch folgende Konstruktionsmaße des Rotationszerstäubers beeinflusst wird:
Querschnitt der Mittelbohrung in der Verteilerscheibe des Glockentellers,
Spaltbreite des Spalts zwischen der Verteilerscheibe und der Überströmfläche des Glocken tellers,
Spaltbreite des Ringspalts zwischen dem Glockenteller und der Farbdüse.
Der Luftdruck im hinteren Bereich des Glockentellersystems (beispielsweise in der Düsenkammer des Glockentellers oder in den Außenspülkanälen) wird dagegen unter anderem durch folgende Konstruktionsmaße des Rotationszerstäubers beeinflusst:
Spaltbreite des Ringspalts zwischen dem Glockenteller bzw. der Verteilerscheibenaufnahme des Glockentellers und der Farbdüse,
Durchmesser der Mittelbohrung der Verteilerscheibenaufnahme,
Spaltbreite des Ringspalts zwischen der Farbdüse und der Innenwand der Düsenkammer, Spaltbreite des Ringspalts zwischen der Glockentellerwelle und dem innenliegenden Farbrohr,
Spaltbreite des Ringspalts des Außenspülraumes an der Außenseite der Glockentellerwelle, und - Spaltbreite des Spalts zwischen der Stirnseite des Lenkluftrings und der Hinterseite des Glocken tellers.
Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, dass die Konstruktionsmaße aus den beiden vorste hend genannten Gruppen in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt werden, um die gewünsch ten Druckverhältnisse zu erreichen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anzahl der Außenspülkanäle in dem Glockenteller kleiner als 10, 9, 8, 7, 6 oder sogar kleiner als 5, um das Druckverhältnis zur Vermei dung der Rückströmung zu erreichen. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Außenspülkanäle üblicher weise über den Umfang des Glockentellers verteilt angeordnet sind und der störenden Rückströ mung einen Strömungswiderstand entgegen setzen, so dass die Reduzierung der Anzahl der Außen spülkanäle den Strömungswiderstand erhöht und damit zur Erreichung der gewünschten Druckver hältnisse beiträgt. Entsprechend können die Außenspülkanäle zusammen eine Gesamtquer schnittsfläche haben, die kleiner ist als 4mm2, 6mm2, 10mm2, 15mm2, 20mm2, 25mm2, 30mm2 oder 35mm2, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Außenspülkanäle jeweils einen Innendurch messer von lmm-2mm aufweisen, insbesondere im Wesentlichen 1,5mm, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen. Ein zu kleiner Innendurchmesser der Außenspül kanäle ist hierbei störend, weil dadurch Außenspülvorgänge beeinträchtigt werden. Ein zu großer Durchmesser der Außenspülkanäle ist dagegen störend, weil dadurch die störende Rückströmung von Lack innerhalb des Glockentellersystems erleichtert wird. Der erfindungsgemäße Bereich des Innendurchmessers der Außenspülkanäle von lmm-2mm stellt deshalb einen guten Kompromiss dar.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Außenspülkanäle vorzugsweise jeweils eine Gesamtlänge von 5mm-15mm, 7mm-10mm oder 8mm-8,7mm haben.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Außenspülkanäle jeweils aus mehreren (z.B. zwei) geradlinigen Stichbohrungen bestehen, die ineinander übergehen und zueinander angewin kelt sind. Zum einen ist dies herstellungstechnisch günstig, weil die Stichbohrungen durch Bohrvor gänge erzeugt werden können. Zum anderen ist dies aber auch strömungstechnisch günstig, da die Knickstelle in den Außenspülkanälen der unerwünschten Rückströmung des Lacks entgegenwirkt. Vorzugsweise sind die in den Außenspülraum des Glockentellers mündenden Stichbohrungen kür zer als die farbdüsenseitigen Farbstichbohrungen.
Die in den Außenspülraum des Glockentellers mündenden kürzeren Stichbohrungen haben dann vorzugsweise jeweils eine Länge von 0,5mm-2mm oder l,0mm-l,4mm. Die farbdüsenseitigen län geren Stichbohrungen haben dagegen vorzugsweise eine Länge von 5mm-10mm oder 6mm-8mm.
Darüber hinaus beeinflusst auch der Außenspülraum in dem Glockenteller die Druckverhältnisse in dem Glockentellersystem. Hierbei hat es sich gezeigt, dass eine Vergrößerung des Außendurchmes sers des Außenspülraums die Druckverhältnisse positiv beeinflusst. Vorzugsweise ist der Außen durchmesser des Ausspülraums in dem Glockentellers deshalb größer als 30,5mm, 31mm, 31,5mm, 32mm oder 32,5mm.
Ein weiteres wichtiges Konstruktionsmaß ist die Spaltbreite des Spalts zwischen der Überströmflä- che des Glockentellers einerseits und der Verteilerscheibe andererseits. Diese Spaltbreite sollte im Rahmen der Erfindung vorzugsweise im Bereich von 0,lmm-0,25mm liegen, und insbesondere im Bereich von 0,15mm-0,2mm.
Der Spalt zwischen der Überströmfläche des Glockentellers einerseits und der Verteilerscheibe an dererseits ist jedoch nicht nur hinsichtlich seiner Spaltbreite von Bedeutung, sondern auch hinsicht lich seiner Spaltlänge in Strömungsrichtung. Die Spaltlänge des Spalts zwischen den Überströmflä- chen des Glockentellers einerseits und der Verteilerscheibe andererseits liegt deshalb vorzugsweise im Bereich von 3mm-10mm, 3,5mm-7,5mm oder 4,5mm-5,5mm.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Farbdüse in dem Glockenteller in einer Düsenkam mer angeordnet ist, die von dem Glockenteller gebildet wird. Hierbei hat es sich als vorteilhaft er wiesen, den Durchmesser der Düsenkammer zu vergrößern, um die radiale Spaltbreite zwischen der Farbdüse einerseits und der Innenwand der Düsenkammer andererseits zu vergrößern, was ebenfalls zur Optimierung des Druckverhältnisses und zur Vermeidung von Rückströmungen des Lacks beträgt. Die Düsenkammer in dem Glockenteller weist deshalb vorzugsweise einen Durch messer von mehr als 11mm, 11,5mm, 12mm, 12,5mm, 13mm oder sogar mehr als 13,3mm auf. Ein Durchmesser der Düsenkammer von 13,4mm hat sich jeweils besonders vorteilhaft erwiesen. Ein weiteres bedeutsames Konstruktionsmaß des Rotationszerstäubers ist die Spaltbreite des axia len Spalts zwischen dem Lenkluftring des Rotationszerstäubers einerseits und der Hinterseite des Glockentellers andererseits. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese axiale Spaltbreite des Spalts zwischen dem Lenkluftring und der Hinterseite des Glockentellers zu vergrößern. Der axiale Spalt zwischen dem Lenkluftring einerseits und der Hinterseite des Glockentellers andererseits ist deshalb vorzugsweise größer als 3,0mm, 4mm, 4,5mm, 5mm oder 5,2mm, wobei sich ein Wert von 5,3mm als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Glockentellerwelle in dem axialen Spalt zwischen dem Lenkluftring und der Hinterseite des Glockentellers vorzugs weise ohne äußere Abdeckung frei liegt, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung vorteilhaft zu beeinflussen.
Die Druckverhältnisse in dem Glockentellersystem werden ferner auch durch den Außendurchmes ser der Farbdüse beeinflusst. Die Farbdüse weist deshalb an ihrem freien Ende vorzugsweise einen Außendurchmesser von weniger als 4mm, 3,5mm, 3mm oder sogar weniger als 2,8mm auf, wobei sich ein Außendurchmesser von 2,6mm oder 3,2mm als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem Glockenteller mittig eine Vertei lerscheibenaufnahme als separates Bauteil montiert, wie es an sich auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Verteilerscheibe ist dann an der Verteilerscheibenaufnahme montiert. Die Farbdüse ragt dabei durch eine Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme hindurch, wobei die Mittelbohrung vorzugsweise einen Innendurchmesser von im Wesentlichen 3,2mm oder 3,8mm aufweist. Der Ringspalt zwischen der Farbdüse einerseits und der umgebenden Verteilerscheiben aufnahme andererseits hat dagegen vorzugsweise eine radiale Spaltbreite von 0,2mm-0,6mm, wo bei sich ein Wert von 0,3mm als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Zu dem Ringspalt zwischen der Farbdüse einerseits und der Verteilerscheibenaufnahme anderer seits ist auch die axiale Spaltlänge zu erwähnen, die vorzugsweise im Bereich von 4,5mm-8,5mm oder 5,5mm-7,5mm liegt, wobei sich ein Wert von 6,5 als vorteilhaft erwiesen hat.
Weiterhin ist zu dem Ringspalt zwischen der Farbdüse und der umgebenden Verteilerscheibenauf nahme auch der Axialquerschnitt des Ringspalts zu erwähnen, der vorzugsweise eine Querschnitts fläche von 2mm2-7mm2, 3mm2-6mm2 oder 4mm2-5mm2 aufweist.
Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfahren, das zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Konstruktionsmaßen auch bestimmte Betriebsparameter vorsieht, wie beispielsweise die Drehzahl der Glockentellerwelle, den Mengenstrom des Beschichtungsmittels und den Mengenstrom der Lenkluft. Die vorstehend genannten Konstruktionsmaße einerseits und die vorstehend genannten Betriebsparameter sind dabei vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass sich die gewünschten Druckverhältnisse in dem Glockentellersystem einstellen, um die unerwünschte Rückströmung des Beschichtungsmittels in dem Glockentellersystem zu vermeiden. Hierzu muss der Luftdruck an der Austrittsöffnung der Farbdüse kleiner sein als der Luftdruck in der Düsenkammer des Glockentellers und in den Außenspülkanälen, damit keine Rückströmung des Beschichtungsmittels auftritt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers mit einem er findungsgemäßen Glockenteller,
Figur 2 eine Vergrößerung aus Figur 1 im Bereich der Verteilerscheibenaufnahme,
Figur 3 eine Vergrößerung aus Figur 2 im Bereich des Spalts zwischen der Verteilerscheibe und der Überströmfläche des Glockentellers,
Figur 4 eine Vergrößerung aus Figur 1 im Bereich der Farbdüse,
Figur 5 eine Vergrößerung aus Figur 4 im Bereich der Austrittsöffnung der Farbdüse.
Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotations zerstäubers 1, der zur Lackapplikation in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugka rosseriebauteilen eingesetzt werden kann.
Der Rotationszerstäuber 1 weist eine im Betrieb rotierende Glockentellerwelle 2 auf, die hohl ist und üblicherweise von einer Druckluftturbine angetrieben wird, wobei die Druckluftturbine zur Ver einfachung nicht dargestellt ist. Auf das freie Ende der Glockentellerwelle 2 ist ein Glockenteller 3 aufgeschraubt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Der zu applizierende Lack wird von dem Rotationszerstäuber 1 über ein Farbrohr 4 zugeführt, das koaxial in der hohlen Glockentellerwelle 2 des Rotationszerstäubers verläuft.
In das freie Ende des Farbrohrs 4 ist eine Farbdüse 5 eingesetzt, die in den Figuren 4 und 5 detailliert dargestellt und beispielsweise in ähnlicher Form auch in DE 10 2009 037 604 Al beschrieben ist. So weist die Farbdüse 5 zunächst einen axial durchgehenden Farbkanal 6 auf, der den zu applizieren den Lack aus dem Farbrohr 4 zu einer Austrittsöffnung 7 der Farbdüse 5 leitet. Weiterhin enthält die Farbdüse 5 einen Spülmittelkanal 8, der sich in Strömungsrichtung in zwei Spülmittelkanäle 9, 10 verzweigt. Bei einem Spülvorgang wird also ein Teil des über den Spülmittelkanal 8 zugeführten Spülmittels axial nach vorne durch den Spülmittelkanal 9 abgegeben, um den Glockenteller 3 zu spülen. Ein anderer Teil des Spülmittels wird dagegen über dem Spülmittelkanal 10 abgezweigt, um eine Düsenkammer 11 zu spülen, die die Farbdüse 5 umgibt.
In dem Glockenteller 3 ist mittig eine Verteilerscheibenaufnahme 12 montiert, welche eine Vertei lerscheibe 13 trägt, wobei die Verteilerscheibe 13 durch mehrere, über den Umfang verteilt ange ordnete Bolzen 14 an der Verteilerscheibenaufnahme 12 befestigt ist.
In der Verteilerscheibe 13 befindet sich mittig eine Mittelbohrung 15, so dass ein Teil des aus der Farbdüse 5 austretenden Lacks durch die Mittelbohrung 15 in der Verteilerscheibe 13 strömen kann, um die Stirnfläche der Verteilerscheibe 13 in dem Betrieb mit Lack zu benetzen.
Der Großteil des aus der Farbdüse 5 austretenden Lacks wird dagegen von der Verteilerscheibe 13 radial nach außen umgeleitet und gelangt durch einen Spalt 16 zwischen der Verteilerscheibe 13 und einer Überströmfläche 17 nach außen zu einer Absprühkante 18 des Glockentellers 3, wo der Lack schließlich abgesprüht wird.
Darüber hinaus ermöglicht der Rotationszerstäuber 1 mit dem Glockenteller 3 auch eine Außen spülung einer äußeren Mantelfläche 19 des Glockentellers 3, um die äußere Mantelfläche 19 des Glockentellers 3 zu reinigen. Hierzu sind in dem Glockenteller 3 über den Umfang verteilt Außen spülkanäle 20 vorgesehen, die jeweils aus zwei geraden und zueinander angewinkelten Stichboh rungen bestehen. Die Außenspülkanäle 20 gehen hierbei von der Düsenkammer 11 aus und mün- den außen in einen Außenspülraum 21, wobei das Spülmittel bei einem Spülvorgang aus dem Au ßenspülraum 21 dann nach außen auf die äußere Mantelfläche 19 des Glockentellers 3 strömen kann, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Weiterhin ist zu bemerken, dass der Rotationszerstäuber 1 einen Lenkluftring 22 aufweist, um den von dem Glockenteller 3 abgegebenen Sprühstrahl des Lacks formen zu können, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierzu kann der Lenkluftring 22 über einen ringförmig umlau fenden Kranz von Lenkluftdüsen 23 Lenkluft von hinten auf die äußere Mantelfläche 19 des Glo ckentellers 3 richten. Hierbei ist zu erwähnen, dass zwischen der Hinterseite des Glockentellers 3 einerseits und dem Lenkluftring 22 ein Spalt 24 liegt, der eine bestimmte axiale Spaltbreite auf weist.
Im Rahmen der Erfindung sind nun verschiedene Konstruktionsmaße des Rotationszerstäubers 1 und des Glockentellers 3 relevant für die Erreichung des erfindungsgemäßen Ziels einer Verände rung einer Rückströmung von Lack in dem Glockenteller 3. Hierbei sind folgende Konstruktions maße zu nennen:
Durchmesser A der Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme 12 des Glockentel lers 3,
Spaltbreite B des Spalts 16 zwischen der Verteilerscheibe 13 und der Überströmfläche 17 des Glockentellers 3,
Spaltbreite C eines Ringspalts 25 zwischen der Verteilerscheibenaufnahme 12 des Glocken tellers 3 und der Farbdüse 5,
Spaltbreite D eines Ringspalts zwischen der Farbdüse 5 und der Innenwand der Düsenkam mer 11,
Spaltbreite E eines Ringspalts 27 zwischen dem Farbrohr 4 und der Glockentellerwelle 2, Spaltbreite F eines Ringspalts 28, der durch den Außenspülraum 21 des Glockentellers 3 ge bildet wird, und
Spaltbreite G des Spalts zwischen dem Glockenteller 3 und dem Lenkluftring 22.
Die vorstehend genannten Konstruktionsmaße des Glockentellers 3 bzw. des Rotationszerstäubers sind in diesem Ausführungsbeispiel so aufeinander abgestimmt, dass der Luftdruck an der Austritts öffnung der Farbdüse 5 im Betrieb stets kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer 11 und in den Außenspülkanälen 20 des Glockentellers 3. Dadurch wird eine störende Rückströmung des Lacks nach hinten verhindert. Die folgenden Werte für die einzelnen Konstruktionsmaße haben sich deshalb als vorteilhaft erwie sen:
A = 3,2mm oder A = 3,8mm,
B = 0,15mm-0,2mm,
- C = 0,3mm,
D = 1,7mm,
E = 0,75mm,
F = 3,25mm,
G = 5,3mm.
Im Rahmen der Erfindung sind bei den vorstehend genannten Werten Abweichungen von ±30%, ±20%, ±10%, ±5% oder ±2% möglich.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Anzahl der Außenspülkanäle 20 gegenüber dem Stand der Technik auf sechs Außenspülkanäle 6 reduziert wurde, was die Druckverhältnisse ebenfalls positiv beeinflusst.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel be schränkt. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbeson dere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfin dungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste:
1 Rotationszerstäuber
2 Glockentellerwelle des Rotationszerstäubers
3 Glockenteller
4 Farbrohr des Rotationszerstäubers
5 Farbdüse des Rotationszerstäubers
6 Farbkanal in der Farbdüse
7 Austrittsöffnung der Farbdüse
8-10 Spülmittelkanäle in der Farbdüse
11 Düsenkammer an der Flinterseite des Glockentellers
12 Verteilerscheibenaufnahme des Glockentellers
13 Verteilerscheibe des Glockentellers
14 Bolzen zur Verbindung der Verteilerscheibe mit der Verteilerscheibenaufnahme
15 Mittel bohrung in der Verteilerscheibe des Glockentellers
16 Spalt zwischen Verteilerscheibe und Überströmfläche des Glockentellers
17 Überströmfläche des Glockentellers
18 Absprühkante des Glockentellers
19 Äußere Mantelfläche des Glockentellers
20 Außenspülkanäle des Glockentellers
21 Außenspülraum des Glockentellers
22 Lenkluftring des Rotationszerstäubers
23 Lenkluftdüsen
24 Spalt zwischen Glockenteller und Lenkluftring
25 Ringspalt zwischen Verteilerscheibenaufnahme im Glockenteller und Farbdüse
26 Ringspalt zwischen Farbdüse und Düsenkammer
27 Ringspalt zwischen Farbrohr und Glockentellerwelle
28 Ringspalt, der durch den Außenspülraum gebildet wird
A Durchmesser der Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme
B Spaltbreite des Spalts zwischen Verteilerscheibe und Überströmfläche des Glockentellers C Spaltbreite des Ringspalts zwischen Verteilerscheibenaufnahme im Glockenteller und Farbdüse
D Radiale Spaltbreite des Ringspalts zwischen Farbdüse und Düsenkammer
E Spaltbreite des Ringspalts zwischen Farbrohr und Glockentellerwelle
F Radiale Spaltbreite des Ringspalts, der durch den Außenspülraum gebildet wird
G Axiale Spaltbreite des Spalts zwischen Glockenteller und Lenkluftring

Claims

ANSPRÜCHE
1. Rotationszerstäuber (1) zur Applikation eines Sprühstahls eines Beschichtungsmittels, insbe sondere eines Lacks, auf ein Bauteil, insbesondere auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mit a) einem Lenkluftring zur Abgabe von Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls des Beschich tungsmittels,
b) einer im Betrieb rotierenden hohlen Glockentellerwelle (2),
c) einem Farbrohr (4), das im Wesentlichen koaxial in der hohlen Glockentellerwelle (2) ange ordnet ist, wobei die Glockentellerwelle (2) und das innenliegende Farbrohr (4) einen Ring spalt (27) mit einer bestimmten Spaltbreite (E) in radialer Richtung einschließen, d) einer Farbdüse (5), die in dem Farbrohr (4) im Wesentlichen koaxial angeordnet ist und das zu applizierende Beschichtungsmittel im Wesentlichen in axialer Richtung durch eine Aus trittsöffnung (7) abgibt,
e) einem auf der Glockentellerwelle (2) montierten und im Betrieb rotierenden Glockenteller (3) mit
el) einem Spalt (24) zwischen der Stirnseite des Lenkluftrings (22) und der Hinterseite des Glockentellers (3) mit einer bestimmte Spaltbreite (G) in axialer Richtung, e2) einer Mittelbohrung zur axialen Durchführung der Farbdüse (5) mit einem Ringspalt (25) zwischen dem Glockenteller (3) und der Farbdüse (5) mit einer bestimmten Spalt breite (C) in radialer Richtung,
e3) einer ringförmig umlaufenden Absprühkante (18) zum Absprühen des Beschichtungs mittels,
e4) einer äußeren Mantelfläche (19),
e5) einem Außenspülraum (21) an der Hinterseite des Glockentellers (3) zum Spülen der äußeren Mantelfläche (19) mit einem Spülmittel, wobei der Außenspülraum (21) an der Außenseite der Glockentellerwelle (2) einen Ringspalt (28) mit einer bestimmten Spaltbreite (F) in radialer Richtung bildet,
e6) mehreren Außenspülkanälen (20) in dem Glockenteller (3) zwischen der Farbdüse (5) und dem Außenspülraum (21) zur Zuführung von Spülmittel aus der Farbdüse (5) auf die äußere Mantelfläche (19) des Glockentellers (3) für eine Außenspülung des Glo ckentellers (3), e7) einer Düsenkammer (11) an der Hinterseite des Glockentellers (3) zur Aufnahme der Farbdüse (5) mit einem Ringspalt (26) zwischen der Farbdüse (5) und der Innenwand der Düsenkammer (11) mit einer bestimmten Spaltbreite (D) in radialer Richtung, e8) einer stirnseitigen Überströmfläche (17), wobei das zu applizierende Beschichtungs mittel im Betrieb aus der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) kommend über die Überströmfläche (17) nach außen zu der Absprühkante (18) des Glockentellers (3) strömt, und
e9) einer Verteilerscheibe (13) zur Verteilung des aus der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) austretenden Beschichtungsmittels, wobei die Verteilerscheibe (13)
- in dem Glockenteller (3) stirnseitig angeordnet ist,
- das aus der Farbdüse (5) kommende Beschichtungsmittel teilweise radial nach au ßen auf die Überströmfläche (17) des Glockentellers (3) und teilweise axial durch eine Mittel bohrung (15) in der Verteilerscheibe (13) auf die Stirnfläche der Vertei lerscheibe (13) leitet,
- wobei die Verteilerscheibe (13) mit der Überströmfläche (17) des Glockentellers (3) einen Spalt (16) mit einer bestimmten Spaltbreite (B) einschließt, elO) einer Verteilerscheibenaufnahme (12), die in dem Glockenteller (3) angeordnet ist und eine Mittelbohrung mit einem bestimmten Durchmesser (A) aufweist, wobei die Ver teilerscheibe (13) an der Verteilerscheibenaufnahme (12) montiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
f) dass der Rotationszerstäuber (1) so ausgebildet ist, dass der Luftdruck an der Austrittsöff nung (7) der Farbdüse (5) im Betrieb kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer (11) des Glockentellers (3) und in den Außenspülkanälen (20), um durch die Druckdifferenz eine Rückströmung des Beschichtungsmittels von der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) nach hinten in Richtung der Düsenkammer (11) zu vermeiden.
2. Rotationszerstäuber (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Konstruk tionsmaße des Rotationszerstäuber (1) so aufeinander abgestimmt sind, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) im Betrieb kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer (11) des Glockentellers (3) und in den Außenspülkanälen (20):
a) der Durchmesser (A) der Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme (12) des Glocken tellers (3),
b) die Spaltbreite (B) des Spalts (16) zwischen der Verteilerscheibe (13) und der Überströmflä che (17) des Glockentellers (3),
c) die Spaltbreite (C) des Ringspalts (25) zwischen dem Glockenteller (3) und der Farbdüse (5), d) die Spaltbreite (D) des Ringspalts (26) zwischen der Farbdüse (5) und der Innenwand der Dü senkammer (11),
e) die Spaltbreite (E) des Ringspalts (27) zwischen der Glockentellerwelle (2) und dem innenlie genden Farbrohr (4),
f) die Spaltbreite (F) des Ringspalts (28) des Außenspülraums (21) an der Außenseite der Glo ckentellerwelle (2), und
g) die Spaltbreite (G) des Spalts (24) zwischen der Stirnseite des Lenkluftrings (22) und der Hin terseite des Glockentellers (3).
3. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Anzahl der Außenspülkanäle (20) in dem Glockenteller (3) kleiner ist als 10, 9, 8, 7, 6 oder 5, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen, und/oder b) dass die Außenspülkanäle zusammen eine Gesamtquerschnittsfläche haben, die kleiner ist als 4mm2, 6mm2, 10mm2, 15mm2, 20mm2, 25mm2, 30mm2 oder 35mm2, um das Druckver hältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen.
4. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Außenspülkanäle (20) jeweils einen Innendurchmesser von lmm-2mm aufweisen, insbesondere im Wesentlichen 1,5mm, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rück strömung zu erreichen, und/oder
b) dass die Außenspülkanäle (20) jeweils eine Gesamtlänge von 5mm-15mm, 7mm-10mm oder 8mm-8,7mm haben.
5. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Außenspülkanäle (20) jeweils aus mehreren, insbesondere genau zwei, geradlinigen Stichbohrungen bestehen, die ineinander übergehen und zueinander angewinkelt sind, und/oder
b) dass die in den Außenspülraum (21) des Glockentellers (3) mündenden Stichbohrungen kür zer sind als die farbdüsenseitigen Stichbohrungen, und/oder
c) dass die in den Außenspülraum (21) des Glockentellers (3) mündenden kürzeren Stichboh rungen jeweils eine Länge von 0,5mm-2mm oder l,0mm-l,4mm haben, und/oder d) dass die farbdüsenseitigen längeren Stichbohrungen jeweils eine Länge von 5mm-10mm o- der 6mm-8mm haben.
6. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenspülraum (21) in dem Glockenteller (3) einen Außendurchmesser von mehr als 30,5mm, 31mm, 31,5mm, 32mm oder 32,5mm aufweist, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen.
7. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Spaltbreite (B) des Spalts (16) zwischen der Überströmfläche (17) des Glockentellers (3) und der Verteilerscheibe (13) im Bereich von 0,lmm-0,25mm liegt, insbesondere im Be reich von 0,15mm-0,2mm, und/oder
b) dass der Spalt (16) zwischen der Überströmfläche (17) des Glockentellers (3) und der Vertei lerscheibe (13) eine Spaltlänge in Strömungsrichtung aufweist, die im Bereich von 3mm- 10mm, 3,5mm-7,5mm oder 4,5mm-5,5mm liegt.
8. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (11) in dem Glockenteller (3) außen einen Durchmesser von mehr als 11mm, 11,5mm, 12mm, 12,5mm, 13mm oder mehr als 13,3mm aufweist, insbesondere im Wesent lichen 13,4mm, um die radiale Spaltbreite (D) zwischen der Farbdüse (5) und der Innenwand der Düsenkammer (11) zu vergrößern und dadurch das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströ mung zu erreichen.
9. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass der axiale Spalt (24) zwischen dem Lenkluftring (22) und der Hinterseite des Glockentel lers (3) eine axiale Spaltbreite (G) aufweist, die größer ist als 3,0mm, 4mm, 4,5mm, 5mm oder 5,2mm, insbesondere im Wesentlichen 5,3mm, um das Druckverhältnis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen, und/oder
b) dass die Glockentellerwelle (2) in dem axialen Spalt (24) zwischen dem Lenkluftring (22) und der Hinterseite des Glockentellers (3) ohne äußere Abdeckung freiliegt, um das Druckverhält nis zur Vermeidung der Rückströmung zu erreichen.
10. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbdüse (5) an ihrem freien Ende einen Außendurchmesser von weniger als 4mm, 3,5mm, 3mm oder 2,8mm aufweist, insbesondere im Wesentlichen 2,6mm oder 3,2mm.
11. Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme (12) einen Durchmesser (A) von im Wesentlichen 3,2mm oder 3,8mm aufweist, und/oder
b) dass der Ringspalt (25) zwischen der inneren Farbdüse (5) und der äußeren Verteilerschei benaufnahme (12) eine radiale Spaltbreite von 0,2mm-0,6mm aufweist, insbesondere im Wesentlichen 0,3mm, und/oder
c) dass der Ringspalt (25) zwischen der inneren Farbdüse (5) und der äußeren Verteilerschei benaufnahme (12) eine axiale Spaltlänge von 4,5mm-8,5mm oder 5,5mm-7,5mm aufweist, insbesondere im Wesentlichen 6,5mm, und/oder
d) dass der Ringspalt (25) zwischen der inneren Farbdüse (5) und der äußeren Verteilerschei benaufnahme (12) in einem Axialschnitt eine Querschnittsfläche von 2mm2-7mm2, 3mm2- 6mm2 oder 4mm2-5mm2 aufweist.
12. Betriebsverfahren für einen Rotationszerstäuber (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer (11) des Glockentellers (3) und in den Außenspül kanälen (20), um durch die Druckdifferenz eine Rückströmung des Beschichtungsmittels von der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) nach hinten in Richtung der Düsenkammer (11) zu vermeiden.
13. Betriebsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Glockentellerwelle (2) mit einer bestimmten Drehzahl rotiert,
b) dass die Farbdüse (5) das Beschichtungsmittel mit einem bestimmten Mengenstrom abgibt, c) dass der Lenkluftring (22) die Lenkluft mit einem bestimmten Mengenstrom abgibt, und d) dass folgende Konstruktionsmaße und Betriebsparameter so aufeinander abgestimmt sind, dass der Luftdruck an der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) kleiner ist als der Luftdruck in der Düsenkammer (11) des Glockentellers (3) und in den Außenspülkanälen (20), um durch die Druckdifferenz eine Rückströmung des Beschichtungsmittels von der Austrittsöffnung (7) der Farbdüse (5) nach hinten in Richtung der Düsenkammer (11) zu vermeiden:
dl) der Durchmesser (A) der Mittelbohrung in der Verteilerscheibenaufnahme (12) des Glockentellers (3), d2) die Spaltbreite (B) des Spalts (16) zwischen der Verteilerscheibe (13) und der Über- strömfläche (17) des Glockentellers (3),
d3) die Spaltbreite (C) des Ringspalts (25) zwischen dem Glockenteller (3) und der Farbdüse (5),
d4) die Spaltbreite (D) des Ringspalts (26) zwischen der Farbdüse (5) und der Innenwand der Düsenkammer (11),
d5) die Spaltbreite (E) des Ringspalts (27) zwischen der Glockentellerwelle (2) und dem innenliegenden Farbrohr (4),
d6) die Spaltbreite (F) des Ringspalts (28) des Außenspülraums (21) an der Außenseite der Glockentellerwelle (2), und
d7) die Spaltbreite (G) des Spalts (24) zwischen der Stirnseite des Lenkluftrings (22) und der Hinterseite des Glockentellers (3),
d8) die Drehzahl der Glockentellerwelle (2),
d9) der Mengenstrom des Beschichtungsmittels, und
dlO) der Mengenstrom der Lenkluft.
14. Beschichtungsroboter, insbesondere Lackierroboter, mit einer seriellen oder parallelen Ro boterkinematik mit mehreren, insbesondere fünf, sechs oder sieben, beweglichen Achsen und ei nem Rotationszerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
EP19800974.8A 2018-11-27 2019-11-05 Rotationszerstäuber Pending EP3887057A1 (de)

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