DE3417229A1 - Zerstaeuberkopf fuer spritzpistolen zum pneumatischen zerstaeuben von fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Zerstäuberkopf für Spritzpistolen zum pneumatischen Zerstäuben
• von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft einen Zerstäuberkopf zum pneumatischen Zerstäuben von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Bei den herkömmlichen luftzerstäubenden Spritzpistolen tritt die zu zerstäubende Flüssigkeit aus einer kreisförmigen Düse aus (Figur 1). Die zur Flüssigkeitszerstäubung erforderliche Druckluft strömt aus einem Ringspalt, der die Flüssigkeitsdüse konzentrisch umgibt. Bei Flüssigkeitszufuhr aus einem Becher saugt dieser Luftstrom durch Verlängerung des Düsenzapfens gleichzeitig die Flüssigkeit aus der Düsenmündung. In der Regel werden Luftdrücke zwischen ca. 2 bar und 6 bar verwendet. Durch das überkritische Druckverhältnis zur Umgebungsluft wird die ausströmende Luft auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Der sich mit der zunächst ringförmigen Luftströmung vermischende Flüssigkeitsstrom wird durch die hohen Luftgeschwindigkeiten bereits nach wenigen Millimetern zerstäubt.
• Das entstehende feine Flüssigkeitspartikelspektrum bildet gemeinsam mit der Luftströmung einen kegelförmigen Spritzstrahl mit Kreisquerschnitt.
• Zum Erzeugen der in der Spritzpraxis übcswieyerld vcrwendeten länglichen Querschnittsform des Spritzstrahls (Flachstrahl) werden zusätzliche Luftstrahlen auf den Spritzstrahl gerichtet mit dem Ziel, dessen kreisförmigen Querschnitt entsprechend zu deformieren. Die aus den gegenüberliegenden Hörnern der Luftkappe unter Winkeln zwischen ca. 500 und 700 auf den Spritzstrahl treffenden Luftstrahlen formen durch den Zusammenprall einen flachen Strahl. Weitere Luftstrahlen aus den sogenannten Steuerbohrungen, die weitgehend parallel zur Spritzstrahlachse aus der Luftkappe austreten, dienen gegebenenfalls zur Regulierung des unregelmäßig deformierten Spritzstrahls.
• Die Zerstäubungsvorgänge und die Ausbildung des Spritzstrahls bei herkömmlichen luftzerstäubenden Spritzpistolen sind u.a.
• in folgenden Arbeiten ausführlich beschrieben: Thomer, K.W. und Mitarbeiter: Optimale Anwendungsbedingungen beim Spritzlackieren: Einflüsse und Möglichkeiten.
• Maschinenmarkt 84 (1978) 26, Seite 443-446.
• N.N.: Farbspritz- und Beschichtungstechnik.
• Firmenschrift der De Vilbiss GmbH, Dietzenbach, Seite 3-6.
• Schene, H.: Der Zerstäubungsvorgang beim Lackspritzen.
• Industrie-Lackier-Betrieb 28 (1960) 7, Seite 207-216.
• Ausströmende Freistrahlen, wie z.B. der Spritzstrahl von luftzerstäubenden Spritzpistolen, erzeugen Geräusche, die insbesondere bei Uberschallgeschwindigkeit der austretenden Luftstrahlen auf die Turbulenzen der Strahl strömung zurückzuführen sind. Bei herkömmlichen luftzerstäubenden Spritzpistolen entstehen dabei durch die Luftstrahlen aus dem Ringspalt und den Steuerbohrungen Geräuschpegel bis ca. 5 dB(A), gemessen in 1 m Abstand zur Spritzstrahlachse auf der Höhe des Zerstäuberkopfes.
• Dieses Spritzstrahlgeräusch wird durch das Zusammentreffen der Luftstrahlen aus dem Ringspalt und den Steuerbohrungen mit denjenigen aus den Hornbohrungen erheblich verstärkt. Durch die Ausbildung einer ausgeprägten turbulenten Vermischungszone steigern sich die Geräuschemissionen um ca. 10 dB(A) bis ca. 95 dB(A).
• Die Vermeidung der geräuschintensiven Pralleffekte zwischen den Spritzluftstrahlen führt somit zu erheblichen Verminderungen der Geräuschemissionen. Konstruktive Maßnahmen müssen dahingehend ausgelegt sein, daß durch entsprechende Führung der austretenden Luft- und Flüssigkeitsströme derartig intensive Vermischungszonen vermieden werden bei gleichzeitiger Berücksichtigung des anwendungstechnisch erforderlichen Luftvolumenstroms und -drucks sowie des Flachstrahlbildes.
• Ein derartiger Zerstäuberkopf ist Gegenstand der DEOS 28i1436.
• Bei diesem Zerstäuberkopf muß die Flüssigkeit mit einem Druck von 1 bar bis 3 bar aus der Düsenmündung gepreßt werden. Dazu wird eine separate Zerstäuberdüse von hydrostatisch zerstäubenden Spritzpistolen mit größerem. Düsenmündungsquerschnitt verwendet. Zur Zerstäubung der Flüssigkeit und zur Formung eines flachen Spritzstrahls werden zwei funktionell differenzierte Druckluftstrahlsysteme verwendet. Die zur Flüssigkeitszerstäubung erforderlichen Luftvölumenströme betragen 3 hm bis 9 bei Luftdrücken zwischen 1 bax und 4 bar. Auf eine Sauyh wirkung der Luftstrahlen zur Förderung der Flüssigkeit aus Fließ- oder Saugbechern wird nicht verwiesen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zerstäuberkopf zum pneumatischen Zerstäuben von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart konzeptionell weiterzuentwickeln, daß herkömmliche luftzerstäubende Spritzpistolen durch Auswechseln der Luftkappe gegen ein Vorsatzteil nach der Erfindung mit einfachen Maßnahmen umrüstbar sind, daß in diesem einteiligen Vorsatzteil die Flüssigkeitsdüse und ein Druckluftstrahlsystem integriert sind, daß die Flüssigkeitsförderung auch drucklos aus einem Becher erfolgen kann, daß nur ein gemeinsames Druckluftstrahlsystem zur Flüssigkeitszerstäubung, Strahlformung und Flüssigkeitsansaugung erforderlich ist und daß unter Beibehaltuflg der für die herkömmliche pneumatische Zerstäubung erforderlichen Betriebsbedingungen bezüglich Luftvolumenstrom und -druck sowie Flachstrahlbild wesentlich geringere Geräuschemissionen entstehen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den folgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schnitt durch den Zerstäuberkopf einer herkömmlichen luftzerstäubenden Spritzpistole Fig. 2 Draufsichten bzw. Schnitte durch das Vorsatzteil nach der Erfindung in Verbindung mit der Flüssigkeitsdüse vpn herkömmlichen luftzerstäubenden Spritzpistolen In Figur 1 ist ein Schnitt durch den Zerstäuberkopf einer hexkömmlichen, luftzerstäubenden Spritzpistole dargestellt. Er besteht aus einer Luftkappe 1, die mit einem nicht dargestellten Haltering, der am Absatz 2 der Luftkappe luftdicht aufsitzt, auf den nicht dargestellten Spritzpistolenkörper aufschraubbar ist. Die Düse 3 besteht für die meisten zu vexspritzenden Flüssigkeiten aus einem Zuführungskanal 10 für die Flüssigkeit mit einem Durchmesser von ca. 7 mm ...10 mm, der in eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser zwischen ca. 0,5 mm und 2,5 mm im Zapfen 4 übergeht. Der Zapfen 4 hat einen Außendurchmesser von ca. 2 mm bis 4 mm. Die konstruktiven Details im Bereich des Zapfens 4 sind im Ausschnitt A der Figur 1 vergrößert dargestellt. Die Verschlußnadel, die zum Verschließen des Zuführungskanals der Flüssigkeit im Zapfen 4 dient, ist nicht dargestellt.
• Durch die Außenwand des Zapfens 4 und eine Bohrung in der Luftkappe 1 wird ein Ringspalt 6 gebildet, durch den Druckluft austritt, die die Flüssigkeit aus der Düse 3 zerstäubt und im Bedarfsfall durch Saugwirkung fördert. Zur Erhöhung der Saugwirkung für die Flüssigkeit ragt der Zapfen 4 ca. 1 mm aus der Luftkappe 1 heraus. Bei Zufuhr der Flüssigkeit unter Druck kann die Stirnfläche des Zapfens 4 auch bündig mit der Luftkappenoberfläche abschließen. An der Peripherie der Düse 3 wird die Druckluft über einen Stauraum 5 zum Ringspalt 6 und zu eventuell vorhandenen Steuerbohrungen 7 bzw. 7' geführt.
• Durch die Hornbohrungen 8 bzw. 8' tritt zusätzlich Druckluft aus zum Breitdrücken des Spritzstrahls. Diese Druckluft wird durch zwei getrennte Stauräume 9 und 9' zugeführt und ist unabhängig von der Druckluft im Stauraum 5 regelbar. Der entstehende flache Spritzstrahl wird durch die ausströmende Druckluft aus dem Ringspalt, den Hornbohrungen und Steuerbohrungen sowie durch die zerstäubte Flüssigkeit gebildet.
• In Figur 2 ist im Schnitt A - B eine Ausführungsform des Vorsatzteils 11 dargestellt, die auf die Düse 3 einer herkömmlichen, lufüzerstäubenden Spritzpistole, wie sie z.B. in Figur 1 dargestellt ist, aufsetzbar ist. Die Form der Außenkontur des Vorsatzteils 11 ist mit Ausnahme des Absatzes 17 nicht Gegenstand der Beschreibung und kann entsprechend den strömungsdynamischen Anforderungen für eine störungsfreie Ansaugung von Umgebungsluft für den Spritzstrahl geformt werden.
• Dieses Vorsatzteil 11 enthält ein Kupplungsteil 12, in dessen Bohrung 13 der Zapfen 4 der Düse 3 einer herkömmlichen, luftzerstäubenden Spritzpistole flüssigkeitsdicht hineinragt. Die Bohrung 13 geht in eine spaltförmige Düsenöffnung 14 nach Alternative 1 und Schnitt C - F bzw. in linear angeordnete Bohrungen 14' nach Alternative 2 und Schnitt G - J über. Die spaltförmige Düsenöffnung 14 kann z.B. mittels eines Scheibenfräsers hergestellt werden. Die Spaltlänge der Düsenöffnung 14 ist auf der Innenseite kleiner als auf der Außenseite. Die linear angeordneten Düsenöffnungen 14' werden unter den Winkeln bO ... n von 0° oder größer 0° von der Richtung der Spritzstrahlachse weg mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern in der Größenordnung von ca. 0,5 mm gebohrt. Wie in Figur 2 dargestellt, können z.B. 5 Bohrungen 14' linear nebeneinander angeordnet sein.
• Die Düsenöffnungen 15 für die Druckluft sind nahe den Längsseiten der spaltförmigen Öffnung 14 bzw. der linearen Anordnung der Bohrungen 14' angebracht. Der Bohrungswinkel a beträgt 0° oder größer 0° zur Richtung der Spritzstrahlachse hin, der Winkel p 0° oder größer 0° von der Richtung der Spritzstrahlachse weg.
• Wie in Figur 2 dargestellt, können z.B. je 3 Bohrungen 15 von ca. 1,5 mm Durchmesser beidseitig symmetrisch zu den Längsseiten der spaltförmigen Öffnung 14 bzw. der linearen Anordnung der Bohrungen 14' angebracht sein. Die Düsenöffnungen 16 für die Druckluft sind im Bereich der Schmalseiten der Öffnungen 14 bzw. 14' unter dem Winkelyvon 0° oder größer 0° von der Richtung der Spritzstrahlachse weg angeordnet. Wie in Figur 2 dargestellt, kann z.B. je 1 Bohrung 16 von ca. 0,8 mm Durchmesser beidseitig symmetrisch zu den Schmalseiten der spaltförmigen Öffnung 14 bzw. der linearen Anordnung der Bohrungen 14' angebracht sein. Zur Saugförderung und Zerstäubung der Flüssigkeit sowie zur Formung des flachen Spritzstrahls ist somit nur ein Druckluftstrahlsystem erforderlich.
• Das Vorsatzteil 11 kann gemäß Anspruch 5 bis 7 so ausgebildet sein, daß es anstelle der Luftkappe 1 auf herkömmliche Spritzpistolen aufsetzbar ist. Es ist dazu mit einem umlaufenden Absatz 17 versehen, der an den nicht dargestellten Haltering für die Luftkappe 1 angepaßt wird.
• Bei Berücksichtigung der Merkmale nach der Erfindung sind gegenüber herkömmlichen, luftzerstäubenden Spritzpistolen bei entsprechenden Luft- und Flüssigkeitsvolumenströmen, Spritzluftdrücken und Flachstrahlausprägungen Geräuschminderungen in der Größenordnung von ca. 5 dB(A) ...10 dB(A) erreichbar (Mikrophonabstand 1 m zum Zerstäuberkopf, Ausrichtung senkrecht zur Spritzstrahlachse auf Höhe des Zerstäuberkopfes).
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Claims (7)

1. Patentansprüche 4;) Zerstäuberkopf für Spritzpistolen zum pneumatischen Zerstäuben von Flüssigkeiten, wie z.B. Farbe, Lack und degleichen und zum Erzeugen eines fächerförmigen Spritzstrahls (Flachstrahl), bestehend aus einer zentrisch angeordneten, schlitzförmigen Düse für die austretende Flüssigkeit und einer Luftkappe, durch die Druckluft zum Zerstäuben und Ansaugen der Flüssigkeit und zur Formung des Spritzstrahls abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsatzteil (11) vorgesehen ist, das anstelle der Luftkappe (1) auf herkömmliche, luftzerstäubende Spritzpistol,en aufsetzbar ist, das Düsenöffnungen (14, 14', 15, 16) für die Flüssigkeit und die Druckluft enthält, derart, daß die Düsenöffnung (14) bzw. die Düsenöffnungen (14') für die Flüssigkeit so geformt sind, daß sich ein flacher Flüssigkeitsstrahl vor dem Vorsatzteil (11) ausbildet, daß die Düsenöffnungen (15) für die Druckluft beidseitig der Düsenöffnung (14) bzw. Düsenöffnungen (14') sehr nahe angeordnet sind, derart, daß die Druckluft die Flüssigkeit im ausströmenden Flüssigkeitsstrahl zerstäubt und die zerstäubte Flüssigkeit gleichzeitig zu einem fächerförmigen Spritzstrahl (Flachstrahl) formt und aufweitet und daß weitere Düsenöffnungen (16) für die Druckluft derart an der Düsenöffnung (14) bzw. der Düsenöffnungen (14') angeordnet sind, daß dadurch das Ansauyen der Flüssigkeit aus der Düsenöffnung (14) bzw. den Düsenöffnungen (14') durch die Düsenöffnungen (15) unterstützt wird.
2. 2. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (15) mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern im Winkel (a) von 0° oder größer 0° zur Richtung der Spritzstrahlachse hin und im Winkel (p) von'00 oder größer 0° von der Richtung der Spritzstrahlachse weg aus dem Vorsatzteil 11 austreten und daß die Düsenöffnungen (16) im Winkel (y) von 0° oder größer 0" von der Richtung der Spritzstrahlachse weg aus dem Vorsatzteil austreten.
3. 3. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Vorsatzteil 11 integrierte Kupplungsteil (12) eine Bohrung (13) aufweist, die in eine spaltförmige Düsenöffnung (14) übergeht.
4. 4. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Düsenöffnung (14) linear angeordnete Bohrungen (14') mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern in die Bohrung (13) des Kupplungsteils (12) münden, wobei die Bohrungen (14') unter Winkeln ( 60 6 n von Oe oder größer 0° von der Richtung der Spritzstrahlachse weg aus dem Vorsatzteil (11) austreten.
5. 5. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsatzteil (11) so ausgebildet ist, daß es anstelle einer Luftkappe (1) auf herkömmliche, luftzerstäubende Spritzpistolen aufsetzbar ist, wobei der Zapfen (4) der herkömmlichen Düse (3) in der Bohrung (13) des 1 im Vorsatzteil (11) integrierten Kupplungsteils (12) flüssigkeitsdicht mit dem Vorsatzteil verbindbar ist.
6. 6. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der herkömmlichen Düse (3) für die Flüssigkeit ein vereinfachtes Adapterteil mit entsprechender Verschlußnadel zum flüssigkeitsdichten Verbinden des Vorsatzteils (11) mit herkömmlichen, luftzerstäubenden Spritzpistolen verwendet wird.
7. 7. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsatzteil (11) auf herkömmlichen, luftzestäubenden Spritzpistolen mittels eines Halterings, der an einem umlaufenden Absatz (17) des Vorsatztelis luftdicht aufsitzt, festschraubbar ist.