DE1218322B - Spritzkopf fuer eine Spritzpistole zum Zerstaeuben fluessiger Farbe ohne Pressluft - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B44d

Deutsche Kl.: 75 c-22/01

Nummer: 1218 322

Aktenzeichen:' S 72740 VI b/75 c

Anmeldetag: 27. Februar 1961

Auslegetag: 2. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf für eine Spritzpistole zum Zerstäuben flüssiger Farbe ohne Preßluft, bei dem sich an eine verengte Farbeintrittsöffnung ein erweiterter Teil anschließt, der durch eine längliche, mit der Farbeintrittsöffnung fluchtende Düsenöffnung abgeschlossen wird.

Es sind bereits Spritzpistolen oder dergleichen Einrichtungen bekannt, bei denen die bekannten Nachteile von mit Preßluft arbeitenden Spritzpistolen dadurch vermieden werden sollen, daß Farbe unter vertiältnismäßig großem Druck mit hoher Geschwindigkeit durch speziell ausgebildete Zerstäubungsdüsen gedrückt wird. Dabei verwandte Spritzköpfe haben gewöhnlich eine kleine Düsenöffnung mit elliptischem oder länglichem Querschnitt, die scharfe Kanten aufweist. Damit wird die bei mit Preßluft arbeitenden Spritzpistolen erzielbare Ausbildung eines zerstäubten Farbstrahls mit einem etwa elliptischen Querschnitt und Randzonen mit geringerer Farbmenge pro Flächeneinheit erstrebt, damit durch Überlappung bei aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen eine gleichmäßige Auftragdicke der Farbe erzielt werden kann. Ein zufriedenstellendes Ergebnis durch Ausbildung gleichmäßiger und hochwertiger Überzüge oder Lakkierungen kann jedoch mit den üblichen Spritzköpfen in der Praxis in vielen Fällen nicht erreicht werden, weil wegen Abweichungen von der erwähnten Querschnittsverteilung der Farbe in dem zerstäubten Farbstrahl linienförmige Verdickungen in der aufgetragenen Farbschicht auftreten. Bekannte Versuche, die bestehenden Schwierigkeiten bei ohne Preßluft arbeitenden Spritzpistolen zu verhindern, schließen eine Verringerung der Viskosität und Oberflächenspannung der Farbe durch Verdünnung oder Erwärmung, sowie eine weitere Erhöhung des Druckes ein, konnten jedoch die bestehenden Schwierigkeiten nicht in entscheidender Weise vermeiden.

Es sind auch Spritzköpfe bekannt, bei denen die Farbe aus einer verengten Farbaustrittsöffmmg in einen erweiterten Raum eintaucht und von hier durch eine enge Düsenöffnung ausgespritzt wird.

Durch eine solche Anordnung wird jedoch eine Kontraktion des Farbstrahls in der Düsenöffnung nicht vermieden und eine Querschnittsverteilung des zerstäubten Farbstrahls auf der zu überziehenden Oberfläche nicht erzielt, so daß bei einer Überlappung bei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke des aufgetragenen Überzugs erreicht werden könnte, um hohen Anforderungen genügende Überzüge in Form von Lackierungen od. dgl. herstellen zu können.

Spritzkopf für eine Spritzpistole zum Zerstäuben
flüssiger Farbe ohne Preßluft

Anmelder:

The Spee-Flo Manufacturing Corporation,

Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. F. Endlich, Patentanwalt,

Unterpfaffenhof en, Blumenstr. 5

Als Erfinder benannt:

Gustave Stanley Levey,

Stanton Fitzhugh Harvey, Houston, Tex.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. März 1960 (12 092)

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Spritzkopf so auszubilden, daß die vorstehend genannten Vorteile erzielt werden können.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß der Querschnitt der Farbeintrittsöffnung zwischen dem ¹U- und dem 2fachen des Querschnitts der länglichen Düsenöffnung beträgt. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß mit einer derartigen Ausbildung eines Spritzkopfs die erstrebte Querschnittsverteilung des zerstäubten Farbstrahls auf der zu überziehenden Oberfläche erzielt werden kann, so daß auf diese Weise Überzüge in Form von Lackierungen od. dgl. mit überraschend verbesserter Qualität hergestellt werden können. Zweckmäßigerweise wird die Farbeintrittsöffnung in einer auswechselbaren Scheibe vorgesehen, welche koaxial zu der Düsenbohrung angeordnet ist.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Spritzpistole mit einem Spritzkopf gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den in F i g. 1 dargestellten Spritzkopf,

F i g. 3 eine Ansicht entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2,

F i g. 4 eine Schnittansicht entsprechend der Linie 4-4 in Fig. 3,

609 577/378

3 4

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 Düsenöffnung 61. Die Bohrung50 wird bei der Herin Fig. 4, stellung des Spritzkopfs zunächst als Blindbohrung

F i g. 5 a eine vergrößerte Teildarstellung entspre- ausgebildet, wonach der Schlitz 59 eingeschnitten

chend F i g. 5, wird. Die längliche Düsenöffnung 61 hat dann eine

F i g. 6 und 7 Querschnitte durch weitere Aus- 5 Länge, die gleich dem Durchmesser der Bohrung 50

führungsbeispiele und ist, und eine Breite, die gleich der geringsten Breite

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine bespritzte Fläche, des sich verjüngenden Schlitzes 59 ist.

welche Darstellung zur Erläuterung der Ausbildung Vorzugsweise hat die Farbeintrittsöffnung 43

des zerstäubten Farbstrahls dient. " einen solchen Durchmesser, daß deren Querschnitt

Die in Fig. 1 dargestellte.Spritzpistole hat einen io gleich dem Querschnitt der länglichen Düsenöffnung

Handgriff 10, an dem der Spritzteil 12 durch eine 61 ist. Die Bohrung 50 hat dann einen größeren

Schraube 13 befestigt ist. Querschnitt als die Farbeintrittsöffnung 43. Wenn das

Der Spritzteil 12 weist eine axiale Bohrung 14 auf, Ventil 26 geöffnet ist, fließt die unter hohem Druck

welche über ein mit einem Filter 19 versehenes An- stehende Farbe durch den Ventilkanal 25 und wird

schlußstück 18 mit einer Schlauchkupplung 21 und 15 dann mit einem entsprechenden Druckabfall beim

einem daran befestigten Schlauch mit der Pumpein- Durchtritt durch die verengte Farbeintrittsöffnung 43

richtung für die Farbe in Verbindung steht. beschleunigt. Die Bohrungen 49 und 52 sind beim

Eine Mutter 23 ist in das Gewindeende 15 der Boh- Betrieb mit Farbe gefüllt. Ein Farbstrahl mit hoher

rung 14 eingeschraubt, welche den Ventilkörper 24 Strömungsgeschwindigkeit tritt deshalb aus der Farb-

abstützt. Durch den Ventilkörper 24 geht ein axialer 20 austrittsöffnung 43 aus, verläuft in axialer Richtung

Ventilkanal 25 hindurch. Das innere Ende davon durch die mit Farbe gefüllten Bohrungen 49 und 52,

kann durch ein Kugelventil 26 mit einer Ventilstange welche den sich erweiternden Teil des Spritzkopfs

27 verschlossen werden. Die Ventilstange 27 ist in ge- bilden, und tritt dann in die Bohrung 50 ein, nach-

eigneter Weise vorgespannt, um den Ventilkanal 25 dem er sich bei dem Durchgang durch Bohrungen 49

abzuschließen. Wenn der Abzug 35 gegen den Hand- 25 und 52 genügend ausgebreitet hat, um die Bohrung 50

griff 10 gedrückt wird, zieht er die Ventilstange 27 völlig auszufüllen,

zurück und öffnet den Ventilkanal 25. Bei einer derartigen Ausbildung des Spritzkopfs

Der Spritzteil 12 am vorderen Ende der Bohrung wird die Farbe beim Vorbeiströmen an den scharfen 14 hat ein Außengewinde, um eine Überwurfmutter äußeren Kanten der Düsenöffnung 61 vollständig und 36 aufzunehmen, welche einen Spritzkopf 37 gemäß 3° gleichmäßig zu einem Sprühstrahl mit einem Endquerdem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung am schnitt entsprechend F i g. 8 zerstäubt. Wie aus F i g. 8 vorderen Ende der Spritzpistole trägt. Wie man am ersichtlich ist, weist der Querschnitt des Sprühstrahls besten aus der F i g. 2 erkennt, hat der Ventilkörper eine Randzone 63 auf, so daß im Bereich dieser Rand-24 einen Abschnitt 40 geringeren Durchmessers an zone eine geringere Farbmenge pro Flächeneinheit seinem vorderen Ende, der in eine Bohrung 41 in der 35 aufgetragen wird, als dies im zentralen Bereich 62 Mutter 23 hineinpaßt. Der Ventilkörper 24 sitzt fest der Fall ist. Wenn die Spritzpistole beim Spritzen entin der Mutter 23, so daß er in seiner Lage gehalten sprechend der Richtung der Nebenachse des elliptiwird und gegen Flüssigkeit abgedichtet ist. Der Ven- sehen Querschnitts des Sprühstrahls geführt wird, tilkörper selbst besteht aus einem harten korrosions- kann deshalb ein Streifen 64 mit einem angrenzenden festen Material, wie Wolframkarbid. Der Ventilkör- 40 Streifen so überlappt werden, daß die Dicke der Farbper 24 hat eine konische Sitzfläche 42, gegen die sich schicht im Überlappungsbereich 65 praktisch die ein Kugelventil 26 legt. Das Austrittsende des Ventil- gleiche wie in den übrigen Bereichen der bespritzten körpers ist als verengte Farbeintrittsöffnung 43 ausge- Oberfläche ist.

bildet. Die Farbeintrittsöffnung 43 ist vorzugsweise Die absolute Größe und Form des Querschnitts der

eine zylindrische Bohrung, deren Länge etwa das 45 Düsenöffnung 61 hängt von dem Farbvolumen ab, das

Doppelte bis Zehnfache ihres Durchmessers beträgt. pro Flächeneinheit aufgespritzt werden soll. Bei-

Der Spritzkopf 37 besteht aus einem Haltestück 44 spielsweise bei der Verwendung einer langsam trockmit einem nach außen gehenden Flanschstück 45, das nenden Emaillefarbe, die als dünner Überzug aufgegegen den inneren Flansch der Überwurfmutter 36 bracht werden soll, ist eine Querschnittsfläche der anliegt. Der Kopfteil 46, 47 des Spritzkopfs sitzt mit 50 Düsenöffnung geeignet, welche gleich einer Kreiseiner entsprechenden axialen Öffnung 48 in dem fläche mit dem Durchmesser von etwa 0,3 mm ist.
Haltestück 44 und bestellt aus einem harten korro- Der Spritzkopf kann in an sich bekannter Weise sionsbeständigen Material, wie Wolframkarbid. An durch Abschrauben der Überwurfmutter 36 durch eine Bohrung 49 mit einem verhältnismäßig großen einen anderen Spritzkopf ersetzt werden. Praktische Durchmesser schließt sich eine Bohrung 50 mit einem 55 Erfahrungen haben gezeigt, daß es ausreichend ist, kleinen Durchmesser an, an deren Ende die Düsen- wenn drei verschiedene Größen der Farbeintrittsöfföffnung ausgebildet ist. nung 43 verwendet werden. So wurde gefunden, daß

Eine Abstandshülse 51 sitzt in dem Haltestück 44 mit einer Farbehitrittsöffnung 43 mit einem Durch- und stößt gegen das rückwärtige Ende des Kopfteils messer von etwa 0,3 mm zufriedenstellende Ergeb-46, 47 und gegen das vordere Ende der Gewindehülse 60 nisse mit Düsenöffnungen 61 erzielt werden, deren 23 an, die flüssigkeitsdicht gegen die Überwurfmutter Querschnitt der Fläche eines Kreises mit einem 36 anliegt. Die Abstandshülse 51 hat eine innere Boh- Durchmesser zwischen etwa 0,28 bis 0,38 mm entrang 52, deren Durchmesser vorzugsweise mindestens spricht. Für größere Düsenöffnungen 61 entsprechend so groß wie der Durchmesser der Bohrung 49 ist. einem Kreisdurchmesser von etwa 0,38 bis 0,5 mm

Die Ausbildung der Düsenöffnung 61 ist aus den 65 wurde gefunden, daß zufriedenstellende Ergebnisse

F i g. 3 bis 5 ersichtlich. Ein sich nach außen erwei- erzielt werden können, wenn die Farbeintrittsöffnung

ternder Schlitz 59 verläuft quer durch das Kopfende 43 einen Durchmesser von etwa 0,46 mm hat. Für Dü-

55 und verengt sich nach innen zu der länglichen senöffnungen entsprechend etwa 0,5 bis 0,79 mm Kreis-

durchmesser werden zufriedenstellende Ergebnisse mit einem Durchmesser der Farbeintrittsöffnung von etwa 0,63 mm erzielt. Diese drei Größen der Farbeintrittsöffnung genügen für praktisch alle beim derzeitigen Farbspritzen auftretenden Anwendungsfälle.

Wenn der Querschnitt der Farbeintrittsöffnung 43 größer als derjenige der Düsenöffnung 61 ist, ist die Geschwindigkeit des von der Farbeintrittsöffnung 43 austretenden Farbstrahls geringer als die Geschwindigkeit in der Düsenöffnung 61. Wenn diese Geschwindigkeitsdifferenz zu groß wird, ergibt sich jedoch eine Kontraktion des Sprühstrahls und eine Beeinträchtigung der gleichmäßigen Zerstäubung und Farbverteilung. Es wurde gefunden, daß die kritische Grenze erreicht wird, wenn die Querschnittsfläche der Farbeintrittsöffnung 43 etwa zweimal so groß wie diejenige der Düsenöffnung 61 ist. Wenn die Querschnittsflärihe der Farbeintrittsöffnung 43 kleiner ist als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 61, wird zwar noch eine gleichmäßige Zerstäubung und Verteilung erzielt, jedoch wird eine geringere Farbmenge zugeführt, als sonst von der betreffenden Düsenöffnung bei einem gegebenen Druck abgegeben werden könnte. Wenn der aus der Farbeintrittsöffnung austretende Farbstrahl einen zu kleinen Durchmesser hat, füllt er die Bohrung 50 nicht aus, weshalb die erstrebte Zerstäubung nicht erzielt werden kann. Es wurde gefunden, daß die kritische untere Grenze erreicht wird, wenn die Querschnittsfläche der Farbeintrittsöffnung 43 etwa ¹U derjenigen der Düsenöffnung 61 beträgt.

Die Länge des Kanals der Farbeintrittsöffnung 43 sollte ferner so groß sein, daß der Farbstrahl den mit Farbe gefüllten, sich erweiternden Teil durchdringt und die Bohrung 50 ausfüllt, die zu der Düsenöffnung 61 führt. Andererseits ist es jedoch wünschenswert, die Länge des Kanals der Farbeintrittsöffnung 43 so kurz wie möglich zu halten, damit die Farbmenge nicht wesentlich reduziert wird, die von der Düsenöffnung bei einem gegebenen Druck abgegeben werden kann. Es wurde gefunden, daß die Länge des Kanals der Farbeintrittsöffnung 43 zwei- bis zehnmal so groß, vorzugsweise ungefähr dreimal so groß sein sollte wie deren Durchmesser.

Es ist vorteilhaft, daß die Farbeintrittsöffnung 43 koaxial mit der Bohrung 50 und mit der Mittelachse der Düsenöffnung liegt, so daß der Farbstrahl die Düsenöffnung 61 gleichmäßig ausfüllt. Es wurde weiter festgestellt, daß der sich erweiternde Teil, der durch die Bohrungen 49 und 52 zwischen der Farbeintrittsöffnung 43 und der Bohrung 50 gebildet ist, ebenfalls für optimale Ergebnisse von Bedeutung ist. Die axiale Länge dieses sich erweiternden Teils soll etwa 6 mm bei üblichen Farben betragen. Zum Versprühen von Material mit hoher Dichte und/oder Oberflächenspannung ist diese Länge vorzugsweise größer, damit der Farbstrahl sich genügend ausbreiten kann, um die Düsenöffnung geeignet auszufüllen. Für Materialien mit geringerer Dichte und/oder Oberflächenspannung gibt eine kürzere axiale Länge des sich erweiternden Teils optimale Resultate. Eine zu große Länge führt dagegen zu einem zu starken Ausbreiten des Farbstrahles, und bedingt eine Druckerhöhung und eine Verringerung der Geschwindigkeit. Eine zu geringe axiale Länge ermöglicht dagegen keine vollständige Ausfüllung der Düsenöffnung 61, insbesondere an den Enden der Längsabmessung der Düsenöffnung.

ίο In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei ist die verengte Farbeintrittsöffnung 143 in einer auswechselbaren Scheibe 170 ausgebildet, also nicht am Ende des Ventilkörpers. Der Ventilkörper 124 hat eine Bohrung 125, die durch das Kugelventil 126 abgeschlossen ist. Die Gewindehülse 123 bildet eine Schulter 141, gegen welche das vordere Ende des Ventilkörpers 124 anstößt. Die Gewindehülse 123 hat an ihrer Vorderfläche einen Einschnitt, der die Scheibe 170 aufnimmt. Die Scheibe

ao 170 besteht aus einem harten Material, wie Wolframkarbid, und liegt auf der anderen Seite an der Abstandshülse 151 an.

Durch Auswechseln von Scheiben 170 mit unterschiedlicher Dicke und/oder Größe der Farbeintrittsöffnung 143 kann die oben beschriebene Anpassung an einen speziellen Verwendungszweck erfolgen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 7 dargestellt. Die verengte Farbeintrittsöffnung 243 ist dabei in einer Scheibe 270 mit einem zentralen Ansatz 271 vorgesehen, der in den erweiterten Teil 249 eingesetzt ist. Der zentrale Ansatz 271 ist so ausgebildet, daß er genau in den erweiterten Teil 249 paßt, so daß sichergestellt ist, daß die Farbeintrittsöffnung 243 genau mit der Düsenöffnung fluchtet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Spritzkopf für eine Spritzpistole zum Zerstäuben flüssiger Farbe ohne Preßluft, bei dem sich an eine verengte Farbeintrittsöffnung ein erweiterter Teil anschließt, der durch eine längliche, mit der Farbeintrittsöffnung fluchtende Düsenöffnung abgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Farbeintrittsöffnung (43, 143, 243) zwischen dem ¹U- und dem 2fachen des Querschnitts der länglichen Düsenöffnung (61) beträgt.

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbeintrittsöffnung in einer auswechselbaren Scheibe vorgesehen ist, welche koaxial zu der Düsenbohrung (50) zentriert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 682 511;
schweizerische Patentschrift Nr. 300 674;
USA.-Patentschriften Nr. 2 629 632, 2 745 701.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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