DE60012680T2

DE60012680T2 - Düseneinrichtung

Info

Publication number: DE60012680T2
Application number: DE2000612680
Authority: DE
Inventors: Lakhi Nandlal Ann Arbor Goenka; Malgorzata M. Birmingham Skender
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: EP1118387B1; EP1118387A2; US6318642B1; EP1118387A3; CA2329403A1; DE60012680D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Düseneinheit und insbesondere auf eine Düseneinheit, welche selektiv einen Stoff ausspritzt und die Turbulenzen, die in bestimmten Bereichen des austretenden Stoffes auftreten, im wesentlichen verhindert und/oder im wesentlichen verringert so daß der gespritzte Stoff selektiv in einer gewünschten Weise auf eine Oberfläche und/oder einen Zielbereich aufgetragen werden kann.
Düseneinheiten senden selektiv verschiedene Arten von Stoffen aus, wie z.B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Farbe, so daß das selektiv abgegebene Material auf verschiedenen Objekten plaziert bzw. aufgetragen werden kann, und oder auf einem oder mehreren "Zielbereichen" in einer gewünschten Strahlform und/oder einer gewünschten Konzentration aufgetragen werden kann.
Oft ist es wünschenswert, daß der Stoffauftrag im wesentlichen "gut definierte", im wesentlichen gerade, "scharfe" und/oder "saubere" Kanten bzw. Ränder hat, damit der aufgetragene Stoff ein insgesamt ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild bietet und/oder um sicherzustellen, daß im wesentlichen nur der (die) Zielbereich e) oder das (die) Zielobjekt e) auch tatsächlich den abgegebenen Stoff empfängt (empfangen). Farbstreifen auf Fahrzeugen z.B. sollten normalerweise relativ gut abgegrenzte und relativ gerade Ränder haben, um dadurch das Gesamterscheinungsbild des Fahrzeuges in sauberer Weise zu verbessern.
Zwar senden bzw. spritzen bisherige Düseneinheiten Material selektiv aus und ermöglichen den Auftrag des selektiv ausgetragenen Stoffes auf verschiedene Objekte und/oder Zielbereiche, aber sie tun sich schwer damit, solche genau abgegrenzten oder im wesentlichen geraden Ränder zu liefern, weil eine relativ turbulente "Scherschicht" von Stoff erzeugt wird und/oder besteht, die im typischen Falle an und/oder entlang den Rändern auftritt, und/oder an und/oder entlang den Enden des Stoffstrahls, und die im typischen Falle dadurch entsteht, daß Umgebungsluft in den Rand- und/oder Grenzbereichen/Endbereichen des Stoffstrahls mitgerissen wird.
Es gibt gegenwärtig Spritzdüsen, die eine Hüllmantelschicht liefern und wie sie z.B. in der US-A-2 410 532 offenbart ist. Die Abschirm- oder Hüllmantelschicht ist ein Druckgaskegel, der über die Spritzstrahlform der aus der Düse ausgetragenen Farbe hinausreicht, so daß unkontrollierte Farbspritzer vermieden werden. Diese Anordnung kann die durch die Gegenwart einer Scherschicht erzeugten Symptome aber noch verschlimmern, weil verstreute Farbspritzer an der Hüllmantelschicht abprallen können und bis in einen Bereich außerhalb der durch die zu erwartende Spritzstrahlform definierten Zone fliegen können.
Diesen Effekt greift die US-A-2 029 337 an, die dafür sorgt, daß die Hüllmantelschicht und das Farbgemisch im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit aus der Düse austreten und so die Bildung einer Scherschicht verringert wird. Diese Patentschrift lehrt eine einteilige Konstruktion, was aber bei der Umstellung auf andere Spritzfarben unerwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Spritzdüse zum Spritzen eines ersten Stoffes gestellt, bestehend aus einem Mischdüsenabschnitt zur Bildung einer den ersten Stoff enthaltenden Spritzstrahlform und einem Hüllmanteldüsenabschnitt zur Ausbildung einer einen zweiten Stoff enthaltenden Hüllmantelstrahlform, welche wenigstens einen Teil der Gemischspritzstrahlform abschirmt, wobei der Hüllmanteldüsenabschnitt derart relativ zum Mischdüsenabschnitt angeordnet ist, daß die Hüllmantelspritzstrahlform die Gemischspritzstrahlform begrenzt und entlang dieser strömt, so daß die Bildung einer Scherschicht am Außenrand der Gemischspritzstrahlform vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Gemischdüsenabschnitt erste und zweite Nuten beinhaltet, und worin besagter Hüllmanteldüsenabschnitt im wesentlichen "C"-förmig ausgebildet ist und einen ersten Flanschabschnitt beinhaltet, der lösbar in besagter erster Nut gelagert ist, und einen zweiten Flanschabschnitt, der lösbar in besagter zweiter Nut gelagert ist.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden. Dabei zeigt:
1: eine Seitenansicht eines Stoffabgabegerätes mit einer Düseneinheit, wie es im Einklang mit der vorliegenden Erfindung gelehrt wird;
2: eine geschnittene Seitenansicht des Stoffabgabegerätes nach 1 entlang der Linie 2–2;
3: eine perspektivische Teilansicht des Stoffabgabegerätes aus 1, welche die selektive Anbringung des Hüllmantelteiles der Düseneinheit am und/oder im Stoffabgabegerät gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt;
4: eine perspektivische Teilansicht des in der Figur dargestellten Stoffabgabegerätes;
5: eine perspektivische Teilansicht des in der Figur dargestellten Stoffabgabegerätes;
6: eine perspektivische Ansicht des abgegebenen Stoffes und des selektiv geformten Hüllmantels, der von einer Düseneinheit abgegeben wird, welche in den 4 und 5 dargestellt ist; und
7: eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Stoffabgabegerätes, das den selektiven Auftrag von Farbe auf bestimmte Zielbereiche eines Fahrzeuges darstellt.
Es sei nun Bezug genommen auf die 1–3 und 7, die ein Stoffabgabegerät 10 mit einer Düseneinheit 12 darstellen, welche im Einklang mit den Lehren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Darstellungsgemäß beinhaltet das Stoffabgabegerät 10 einen allgemein hohlen Stoffaufnahmeteil 11, der über eine Leitung und/oder ein hohles Stück 13 physisch und kommunizierend mit einer unter Druck stehenden Quelle 16 für Material bzw. den Stoff 17 gekuppelt ist, z.B. für Farbe oder eine andere Art von selektiv abgegebenem Stoff. Teil 11 ist des weiteren über eine Leitung und/oder einen hohlen Teil 29 physisch und kommunizierend mit einer unter Druck stehenden Quelle 19 für Gas 21 gekuppelt.
Im besonderen stehen das Gas 21 und der Stoff 17 mit dem Innenraum 22 in Verbindung, der im Teil 11 ausgebildet ist, und werden in dem Hohlraum 22 so miteinander vermischt, daß sie ein Stoffgemisch 25 bilden (z.B. wird in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Stoff 17 durch das Gas oder den Stoff 21 zerstäubt, und der zerstäubte Stoff 17 und das Zerstäubungsgas bzw. der Zerstäubungsstoff 21 treten in den allgemein hohlen Düsenteil 23 ein und werden selektiv über die Düseneinheit 12 abgegeben). Insbesondere wird das selektiv erzeugte Stoffgemisch 25 von der Öffnung 61 aus abgegeben, die in dem Stoffabgabeteil bzw. Düsenteil 23 der Düseneinheit 12 eingeformt ist, und zwar als eine im wesentlichen kegelig geformte Spritz- bzw. Gemischspritzstrahlform 24. Insbesondere wird im einzelnen der Stoff 17, der in der Gemischspritzstrahlform 24 enthalten ist, selek tiv auf einer Zielstelle 18 aufgetragen, die in einer nicht einschränkenden Ausführungsform einen Teil oder Abschnitt eines Fahrzeuges bzw. Kraftfahrzeuges 20 bilden kann.
Es ist zu vermerken, daß andere Arten von Gemischspritzstrahlformen 24 (d.h. andere Formen und/oder andere Größen von Spritzstrahlformen) auftreten können, und/oder selektiv von dem Stoffabgabegerät 10 gebildet werden können, je nach der Art der Düseneinheit 12, die von dem Stoffabgabegerät 10 benutzt wird, und/oder je nach der Art des Gases 21 und/oder des Stoffes 17, das/der von dem Stoffabgabegerät 10 benutzt wird. Zusätzlich dazu ist festzustellen, daß die Grundsätze dieser Erfindung ebenso auf den Einsatz und/oder die selektive Bildung dieser anderen Arten von Spritzstrahlformen anwendbar sind, sowie auf ein Stoffabgabegerät 10, das den Stoff 17 nicht mit dem Stoff 21 vermischt, sondern selektiv abwechselnd nur Stoff 17 innerhalb der erzeugten und/oder geformten Spritzstrahlform 24 verwendet und abgibt.
Zwar ist hier eine Handfarbspritzpistole bzw. ein Hand-Stoffabgabegerät 10 dargestellt, es ist aber festzuhalten, daß das Stoffabgabegerät 10 praktisch jede andere Art von Stoffauftragsgerät beinhalten kann, und daß der Stoff 17 Farbe oder auch praktisch jede andere Art von Stoff beinhalten kann, der selektiv auf einem Zielbereich 18 und/oder Objekt 20 aufgetragen werden soll. Des weiteren ist festzuhalten, daß in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Abschnitt 23 der Düseneinheit 12 lösbar innerhalb des Abschnittes 11 befestigt werden kann. Alternativ dazu kann die Düseneinheit 12 und/oder der Düsenabschnitt 23 auch einteilig mit dem Abschnitt 11 ausgebildet sein.
Um die Sicherheit, daß der ausgetragene Stoff 25 tatsächlich nur auf dem Zielbereich 18 und/oder dem Zielobjekt 20 aufgetragen wird, wesentlich zu erhöhen, bzw. daß der ausgetragene Stoff 25 (nämlich in einer nicht einschränkenden Ausführungsform, der verflüssigte Teil 17 des Stoffgemisches 25) in einer ästhetisch insgesamt ansprechenden Weise aufgetragen wird, und daß der aufgetragene Stoffteil 17 im wesentlichen "saubere", "scharfe" und "gerade" Ränder bildet, ist es wünschenswert, die relativ turbulente Scherschicht bzw. den Turbulenzbereich wesentlich zu reduzieren und/oder auszuschalten, die/der um den Kegelrand 30 der Gemischspritzstrahlform 24 herum gebildet wird und/oder im typischen Fall innerhalb und/oder entlang dieses Randes existiert, und die/der wegen des unerwünschten Mitreißeffektes von Umgebungsluft oder -Stoff 33 mit dem austretenden Stoffgemisch 25 auftritt.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein zweiter Stoff, wie es weiter unten noch weiter im einzelnen dargelegt wird, funktionell so eingesetzt, daß er die turbulente Scherschicht und/oder einen Teil der turbulenten Scherschicht innerhalb der Gemischspritzstrahlform 24 wesentlich reduziert und/oder ausschaltet.
Wie am besten in den 1 und 3 zu erkennen ist, sind zwei im wesentlichen gleichartig geformte und allgemein "C"-förmig gestaltete Kanal- oder "Hüllmantelbildungsteile" 26, 28 lösbar an dem Stoffabgabeteil 23 der Düseneinheit 12 angebracht. Insbesondere weist wie dargestellt in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Stoffabgabeteil zwei gegenüberliegende Nuten 32, 34 sowie 36, 38 auf, die jeweils an den gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten 63, 65 des Abschnittes 23 liegen. Jede Oberfläche 63, 65 liegt jeweils gänzlich in einer Ebene und/oder bildet eine Ebene, die im wesentlichen parallel zur Symmetrielängsachse 40 der Düseneinheit 12 verläuft. Jede der Nuten 32, 34, 36 und 38 hat im wesentlichen dieselbe Länge und Breite wie die anderen.
Darstellungsgemäß hat jedes Teil 26, 28 zwei im wesentlichen identische Flansch- oder "Fußabschnitte" 41, 42, die allgemein der Form der Nuten 32–38 angepaßt sind, und die ausgelegt sind, reibschlüssig und lösbar in jeweils einer einzigen dieser Nuten 32–38 angeordnet zu werden. Die Nuten 32–38 und die Flanschteile 41, 42 jedes entsprechenden Teiles 26, 28 wirken daher so zusammen, daß diese lösbar am Düsenteil 23 befestigt werden können, und daß sie so mit dem Düsenteil 23 zusammenwirken, daß sie "hüllmantelerzeugende" Hohlräume und/oder Kanäle 50, 52 bilden. Es sei dabei angemerkt, daß andere Teile, die im wesentlichen ähnlich den Teilen 26, 28 sind, gleichlaufend oder alternativ dazu an den Oberflächen 54, 56 des Teiles oder Abschnittes 23 angebracht werden können und in einer im wesentlichen ähnlichen Art und Weise wie die Teile 26, 28 arbeiten. Des weiteren sollte angemerkt werden, daß in einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform nur ein einziges Teil 26 oder 28 eingesetzt werden kann.
Wie am besten aus 1 zu erkennen ist, ist jedes Teil 26, 28 über das Stoffabgabegerät 11 kommunizierend mit einer unter Druck stehenden Quelle eines zweiten Stoffes gekoppelt, z.B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, mit einer Gasquelle 21. In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann jeder Kanal 50, 52 über (nicht dargestellte) Röhren oder Leitungen mit einer Quelle eines zweiten Stoffes gekoppelt sein. Jedes Teil 26, 28 wird im Betrieb und durch die kommunizierende Verbindung mit dem zweiten Stoff in den jeweiligen Hohlräumen 50, 52 versorgt, so daß der zweite Stoff, also z.B. das Druckgas 21, entlang bestimmter Bereiche des kegelig ausgebildeten Randbereiches 30 ausgestoßen wird, so daß die Bildung der relativ turbulenten Scherschicht entlang dieser bestimmten Randbereiche im wesentlichen verhindert und/oder ausgeschaltet wird, indem eine laminare Strömungsschicht oder "Hülle" entlang und/oder über diese Randbereiche gebildet wird. Wird je ein Teil wie die Teile 26, 28 an jeder der Oberflächen 54, 56, 63, 65 eingesetzt, kann selektiv eine laminare Hüllmantelströmung geformt werden, die im wesentlichen die ganze austretende Gemischspritzstrahlform 24 umgibt. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Geschwindigkeit des aus den Kanälen 50, 52 austretenden Stoffstromes im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des austretenden Stoffgemisches 25. Des weiteren ist die Höhe 58 jedes Kanals 50, 52 in etwa die Hälfte der Höhe 59 der Auslaßöffnung 61, durch welche das Stoffgemisch 25 selektiv ausge tragen wird.
Bei Spritzdüsen nach dem bisherigen Stand der Technik, wie sie die 4–5 zeigen, sind die Teile 26, 28 durch ein einzelnes Hüllmantelteil 60 ersetzt. Insbesondere hat das Hüllmantelteil 60 im wesentlichen dieselbe Form wie der Abschnitt 23, ist jedoch von den Abmessungen her etwas größer. Im Betrieb wird das Teil 60 über das Teil 23 gesteckt (d.h. das Teil 60 nimmt das Teil 23 selektiv aufnehmend für den Betrieb auf), und bildet zwischen dem Teil 60 und den Oberflächen 54, 56, 63 und 65 des Teils 23 einen Spalt 70. Der zweite Stoff, z.B. der Stoff 21, steht kommunizierend in Verbindung mit diesem Spalt 70 und/oder liegt innerhalb dieses Spaltes an, und bildet, wie am besten in 6 zu erkennen ist, eine kegelig ausgebildete Hüllmantelspritzstrahlform 64, die die austretende Stoffgemischspritzstrahlform 24 im wesentlichen vollständig umgibt (d.h. die Hüllmantelstrahlform 64 wird entlang und/oder um den gesamten kegeligen Randbereich 30 gebildet), so daß die turbulente Scherschicht an jedem Bereich der kegeligen Spritzstrahloberfläche weitergehend im wesentlichen ausgeschaltet und/oder reduziert wird.

Claims

Spritzdüse zum Aufspritzen eines ersten Stoffes, mit einem Gemischdüsenabschnitt (23) zur Bildung einer den ersten Stoff (17) enthaltenden Spritzstrahlform (24) und einem Hüllmanteldüsenabschnitt (26, 28) zur Bildung einer einen zweiten Stoff (19) enthaltenden Hüllmantelstrahlform (64), die wenigstens einen Teil der Gemischspritzstrahlform (24) abdeckt, wobei der Hüllmanteldüsenabschnitt (26, 28) derart relativ zum Gemischdüsenabschnitt (23) angeordnet ist, daß die Hüllmantelstrahlform (64) die Gemischspritzstrahlform (24) begrenzt und entlang der Gemischspritzstrahlform (24) strömt, so daß die Bildung einer Scherschicht am Außenrand (30) der Gemischspritzstrahlform (24) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Gemischdüsenabschnitt (23) erste und zweite Nuten (32, 34) aufweist, und worin besagter Hüllmanteldüsenabschnitt (26) im wesentlichen "C"-förmig gestaltet ist und einen ersten Flanschabschnitt (41) aufweist, der lösbar in besagter erster Nut (32) liegt, sowie einen zweiten Flanschabschnitt (42), der lösbar in besagter zweiter Nut (34) liegt.
Spritzdüse nach Anspruch 1, worin die Geschwindigkeiten der beiden Spritzstrahlformen im wesentlichen gleichgroß sind.
Spritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, worin der besagte erste Stoff Farbe beinhaltet, und worin der besagte zweite Stoff Gas beinhaltet.
Spritzdüse nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter erster Stoff ein Gas enthaltendes Gemisch ist.
Spritzdüse nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte Gemischspritzform (24) im wesentlichen kegelförmig ist.
Spritzdüse nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter zweiter Stoff (19) besagte Gemischspritzstrahlform (24) im wesentlichen umgibt.
Spritzdüse nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter Hüllmanteldüsenabschnitt (60) besagten Gemischdüsenabschnitt (23) im wesentlichen einfügbar enthält.
Spritzdüse nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter Hüllmanteldüsenabschnitt (26) lösbar an einer Oberfläche des besagten Gemischdüsenabschnittes (23) angebracht ist.
Düseneinheit nach Anspruch 8, worin besagte eine Oberfläche von einer Oberseite gebildet wird.