Die Erfindung betrifft einen Sprühkopf zur Erzeugung eines Farbflachstrahls an einer Farbspritzpistole bzw. an einer Farbsprühlanze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einen Sprühkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Erfindungsgemäß kann der Sprühkopf auch für anderweitige luftgetriebene Auftragungsverfahren eingesetzt werden, welche von der erfindungsgemäßen Funktion der Flachstrahlerzeugung des Sprühkopfs Gebrauch machen.
Im Bereich der sprühenden Auftrageverfahren, beispielsweise beim Farbsprühen oder Lacksprühen existiert eine Vielzahl von technischen Grundprinzipien. Neben so genannten Airless-Verfahren, welche Farbe unter hohem Druck zerstäuben, und auf eine Oberfläche aufbringen, existieren eine Vielzahl von druckluftbetriebenen Verfahren. Dabei wird ein, aus einer Düse austretender Farbstrahl, mittels vorbeiströmender Luftmassen (Mantelluft) vernebelt, und somit als Farbsprühnebel in Richtung einer Arbeitsebene transportiert. Die Arbeitsebene welche in einem angemessenen Arbeitsabstand für eine Beschichtung angeordnet ist, wird auf diese Weise vom Farbstrahl getroffen und die Farbe dadurch darauf aufgetragen. Aus dem Stand der Technik sind hierbei unter anderem kompressordruckluftbetriebene Geräte sowie so genannte HVLP-Geräte (High Volume Low Pressure) bekannt, welche sich in einigen Betriebsparametern, beispielsweise dem Düsenluftdruck unterscheiden.
Eine Gerätegattung aus dem Stand der Technik ist zur Bereitstellung eines Farb-Flachstrahls geeignet, welcher Vorteile beim Auftragen einer Farbe auf einer Oberfläche bietet. Im Vergleich zu einem radialsymmetrischen runden Farbstrahl bietet ein Flachstrahl eine verbesserte Homogenität bei der Farbauftragung, ähnlich eines Pinselauftrags oder eines Auftrags mittels einer Walze, wodurch das Farbbeschichtungsergebnis deutlich verbessert wird.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
Die erzeugten Flachstrahlprofile nach dem Stand der Technik stellen jedoch oftmals nur eine unzureichende Ausprägung des Strahlprofils zur Verfügung, insbesondere wenn zähflüssige Farbmaterialien wie beispielsweise Wandfarbe oder dickflüssige Lacke benutzt werden sollen. Eine Verbesserung des Flachstrahlprofils ist stets wünschenswert, da das Arbeitsergebnis und die daraus resultierende Güte der Farbbeschichtung erheblich vom Strahlprofil des von einer Farbsprühpistole bereitgestellten Farbstrahls abhängt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Sprühkopf zur Erzeugung eines Farb-Flachstrahls an einer Farbspritzpistole bzw. an einer Farbsprühlanze weiterzubilden, welcher die Nachteile des Standes der Technik verbessert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung wird durch den Oberbegriff des Anspruchs 16 sowie den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 16 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Die Erfindung betrifft einen Sprühkopf zur Erzeugung eines Farb-Flachstrahls an einer Farbspritzpistole bzw. an einer Farbsprühlanze, welcher eine Luftkulisse, eine Farbdüse mit Nadelventil und eine in Luftströmungsrichtung nach der Luftkulisse angeordnete Luftkappe umfasst. Die Luftkulisse weist hierbei eine zentrisch angeordnete Durchtrittsöffnung zum Durchtritt der Farbdüse auf. In der Luftkappe befindet sich ebenfalls eine zentrisch angeordnete Durchtrittsöffnung zum Durchtritt des Farbstrahls oder der Farbdüse und eines, den Farbstrahl bzw. die Farbdüse umgebenden Mantelluftstroms. Je nach dem, ob es sich bei der Farbspritzpistole bzw. Farbsprühlanze um eine Düse innerer oder äußerer Mischung handelt, tritt einmal die Farbdüse oder der bereits aus der Düse ausgetretene Farbstrahl bzw. Baumaterialstrahl durch die zentrische Öffnung in der Luftkappe hindurch.
Des Weiteren umfasst der erfindungsgemäße Sprühkopf mindestens eine in der Luftkulisse radial von der zentrischen Durchtrittsöffnung beabstandete Luftdurchtrittsöffnung sowie mindestens ein Luftablenkungsmittel, welches vorzugsweise als Lufthorn ausgebildet ist und welches auf einer ihm zugeordnete Luftdurchtrittsöffnung in der Luftkappe angeordnet ist. Das Lufthorn lenkt einen durchtretenden Luftstrahl in Richtung des Farbstrahls oder des Farbluftstrahls ab und steht über die Luftdurchtrittsöffnung in der Luftkappe und eine Luftdurchtrittsöffnung in der Luftkulisse, welche einen vergleichbaren radialen Abstand zum Mittelpunkt der Luftkappe bzw. der Luftkulisse aufweisen mit einer Luftquelle im oder am Pistolenkorpus in Kommunikation.
Erfindungsgemäß ist der Sprühkopf dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Durchtrittsöffnung in der Luftkappe als schlitzförmige Luftkappenöffnung mit einer ersten Längsachse dieser Luftkappenöffnung und einer gegenüber dieser kürzer ausfallenden ersten Querachse dieser Luftkappenöffnung ausgebildet ist.
Der erfindungsgemäße Sprühkopf mit schlitzförmiger Luftkappenöffnung erzeugt durch seine Form einen Flachstrahl, welcher eine Aufweitung auf seinem Weg zwischen dem Sprühkopf und einer Arbeitsebene erfährt.
In einer Weiterbildung des Sprühkopfs nach Anspruch 1 ist dieser dadurch gekennzeichnet, dass das Luftablenkungsmittel an einer Schmalseite der zentrischen Luftkappenöffnung entlang der Längsachse dieser schlitzförmigen Öffnung angeordnet ist, und ein aus dem Sprühkopf austretender Farbstrahl entlang der Querachse der schlitzförmigen Luftkappenöffnung aufgeweitet wird.
Der erfindungsgemäße Sprühkopf erzeugt aufgrund seiner schlitzförmigen Luftkappenöffnung einen aufgeweiteten Flachstrahl, dessen Aufweitung in Richtung der Querachse der schlitzförmigen Luftkappenöffnung erfolgt, sodass ein horizontal verlaufender Schlitz in der Luftkappe einen vertikal verlaufenden Flachstrahl zur Folge hat.
In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Sprühkopfs ist die Farbdüse ebenfalls als schlitzförmige Farbdüse ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Flachstrahlbildung weiter verstärkt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass zwei Luftablenkungsmittel, vorzugsweise zwei Lufthörner symmetrisch zum Mittelpunkt der Luftkappe vorgesehen sind.
Die beiden Luftablenkungsmittel, welche an den jeweiligen schmalen Enden der schlitzförmigen Öffnung in der Luftkappe angeordnet sind, wirken durch den, durch sie hindurchtretenden Luftstrom von beiden Seiten verstärkend auf die Flachstrahlbildung ein, sodass ein überdies verbesserter Flachstrahl zur Beschichtung einer Oberfläche bereitgestellt wird.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstands sind Entlastungsöffnungen vorgesehen, welche einen zusätzlichen Luftaustritt aus dem Farbspritzpistolenkorpus erlauben, ohne dass die austretende Luft auf den erzeugten Farbstrahl, insbesondere auf den Flachstrahl einwirkt.
Über derartige Entlastungsöffnungen kann erreicht werden, dass stets ein ausreichender Luftvolumenstrom gefördert werden kann, um beispielsweise ein luftlieferndes Gebläse mit ausreichender Kühlung zu versehen. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn der Förderluftstrom beispielsweise als Kühlluftstrom eingesetzt wird, wie es bei einer Vielzahl der verwendeten Radialgebläse im HVLP-Bereich der Fall.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sprühkopfs sind darüber hinaus Mittel vorgesehen, welche alternativ entweder die Entlastungsöffnungen oder die Luftablenkungsmittel mit Luft versorgen. Auf diese Weise kann ein maximal zur Verfügung stehender Luftstrom ausgenutzt werden, obwohl die Luftablenkungsmittel eventuell für besondere Verwendungszwecke abgeschaltet werden können. Eine entsprechende Grundidee für eine Rundstrahlfarbdüse ist aus dem genannten Stand der Technik der
Die vorteilhaften Ausbildungen der Mittel zum alternativen Schalten der Entlastungsöffnungen oder der Luftablenkungsmittel sollen im Verlauf dieser Beschreibung durch die Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Auf die Ausführungen im Rahmen der Ausführungsbeispiele wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Sprühkopf zur Erzeugung eines Farbflachstrahls an einer Farbspritzpistole bzw. an einer Farbsprühlanze, welcher eine Luftführung, insbesondere eine Luftkulisse umfasst. Es ist auch denkbar, dass eine Farbspritzpistole bzw. Farbsprühlanze mit einem erfindungsgemäßen Sprühkopf ohne Luftkulisse auskommt, beispielsweise wenn die Farbdüse entsprechend zentrisch in der Luftführung des Farbpistolenkorpus aufgehängt ist, und keine Luftablenkungsmittel im Bereich der Luftkappe vorhanden sind. Die Notwendigkeit einer Luftkulisse ist nur gegeben, wenn unterschiedliche Luftdurchtrittsöffnungen zu unterschiedlichen Luftaustrittsöffnungen korrespondierend in Deckung gebracht werden sollen, um auf diese Weise sonstige notwendige Funktionen neben der reinen Flachstrahlerzeugung bereitzustellen.
Der weitere erfindungsgemäße Sprühkopf für eine Farbspritzpistole umfasst überdies eine Farbdüse mit Nadelventil sowie eine in Strömungsrichtung der Luft nach der Luftführung angeordnete Luftkappe, welche eine zentrisch angeordnete Durchtrittsöffnung zum Durchtritt eines Farbstrahls oder einer Farbdüse und eines den Farbstrahl bzw. die Farbdüse umgebenden Mantelluftstroms aufweist. Der Sprühkopf einer Farbsprühlanze zum Versprühen von dickflüssigem Baumaterial verzichtet vorzugsweise auf ein Nadelventil. Der Sprühkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Durchtrittsöffnung in der Luftkappe als schlitzförmige Öffnung ausgebildet ist, wobei die schlitzförmige Öffnung eine erste Längsachse der Luftkappenöffnung und eine gegenüber dieser kürzer ausfallende erste Querachse der Luftkappenöffnung aufweist.
Auf diese Weise wird ein Sprühkopf bereitgestellt, welcher einfach und kostengünstig herzustellen ist, einen Flachstrahl erzeugt und keine zusätzlichen Luftablenkungsmittel benötigt. Ebenfalls kann auf eine Luftkulisse eventuell verzichtet werden, insbesondere bei Nutzung des Pistolenkorpus als Luftführung.
Dieser weitere erfindungsgemäße Sprühkopf kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, welche unterschiedlichste Beschichtungsmaterialien umfassen können.
In einer Weiterbildung des weiteren erfindungsgemäßen Sprühkopfs ohne Luftablenkungsmittel ist vorgesehen, dass die Farbdüse ebenfalls als schlitzförmige Düse ausgebildet wird. Eine überdies bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sprühkopfs erzeugt einen Farb-Flachstrahl, welcher auf einer in einem Arbeitsabstand vom Sprühkopf entfernten, zur Sprührichtung senkrecht angeordneten Arbeitsebene auftrifft, wobei die Längsachse des Flachstrahls und eine kürzer als die Längsachse des Flachstrahls ausfallende Querachse des Flachstrahls gegenüber einer Längsachse der schlitzförmigen Luftkappenöffnung und der Querachse der schlitzförmigen Luftkappenöffnung um 90° um die Sprührichtung verdreht ist.
Auf diese Weise wird ebenfalls ein Flachstrahl erzeugt, welcher beispielsweise bei horizontal angeordneter schlitzförmiger Öffnung der Luftkappe einen vertikal verlaufenden Flachstrahl auf einer Arbeitsebene erzeugt.
Im Folgenden sollen die erfindungsgemäßen Prinzipien eines Sprühkopfs zur Erzeugung eines Farb-Flachstrahls an einer Farbspritzpistole weiter erläutert werden. Hierbei werden die Begriffe eines Durchtritts für durchströmte Durchbrechungen innen liegender Bauteile benutzt. Die Begriffe der Öffnungen werden für Durchbrechungen an Bauteilen benutzt, welche Luft vom innen liegenden Bereich in den außen liegenden Bereich münden lassen. Eine Hintereinanderschaltung mehrerer Durchtritte bzw. deren Ende in einer Öffnung wird im Folgenden als Kanal, insbesondere als Luftkanal bezeichnet.
Im Rahmen der Ausführungsbeispiele zeigen
Im Einzelnen zeigt
Die Farbdüse 5 ist vorliegend als Nadelventil ausgebildet, und weist einen schlitzförmigen Düsenaustritt auf. Die Nadel 7, welche von rückseitiger Richtung in die Farbdüse 5 eingebracht wird, weist an ihrer Spitze eine Keilform 8 auf, welche der schlitzförmigen Düsenöffnung angepasst ist. Im Anschluss an die Keilform ist ein Ventilsitz 9 ausgebildet, an welchen sich nach einer Verjüngung 10 eine Führung 11 sowie ein Dichtungslauf 12 anschließen.
Die Farbdüse 5 ist vorliegend in der Luftkulisse 4 über Verbindungsstege 13 zentrisch aufgehängt und kann auf diese Weise als ein Bauteil in eine erfindungsgemäße Farbspritzpistole eingesetzt werden. Die schlitzförmige Öffnung der Farbdüse 5 ragt hierbei in Sprührichtung gesehen über die Luftkulisse 4 hinaus, sodass ein Eingriff in bzw. Durchgriff durch nachfolgende Bauteile erreicht werden kann.
Die Luftkulisse 4 weist auf ihrer Oberseite Fixiernasen 20 sowie 21 auf, welche in zusammengefügtem Zustand (
Die Luftsteuerscheibe 6 umfasst weiterhin einen Betätigungspin 31 sowie eine zentrisch angeordnete Öffnung, welche einen Durchtritt der Farbdüse sowie eines umgebenden Mantelluftstroms ermöglicht.
In Farb- bzw. Luftströmungsrichtung nachfolgend ist am erfindungsgemäßen Sprühkopf 1 die Luftkappe 3 angeordnet. Die Luftkappe 3 umfasst auf ihrer Rückseite entsprechende Fixiernuten 22, welche eine drehfeste Verbindung mit der Luftkulisse 4 herstellen. Auf ihrer Vorderseite umfasst die Luftkappe zwei Luftablenkungsmittel in Form von Lufthörnern 40, welche an den jeweils schmalseitigen Enden entlang einer Längsachse einer schlitzförmigen zentrischen Öffnung 41 in der Luftkappe angeordnet sind. Die Lufthörner 40 weisen Formluftaustritte 42 auf, welche einen austretenden Luftstrahl in Richtung eines durch die Zentralöffnung 41 austretenden Farb-Luftstrahls richten. Überdies weist die Luftkappe 3 Entlastungsöffnungen 43 auf, welche in einem radialen Abstand zur Zentralöffnung 41 angeordnet sind, und deren austretender Luftstrom keine Einwirkung auf einen aus der Zentralöffnung austretenden Farb-Luftstrahl vornimmt.
Erfindungsgemäß können die benannten Bauteile beispielsweise sowohl als Metallteil oder als Kunststoff-Spritzgießteile hergestellt sein, je nach dem welche Güteanforderung bzw. Materialbeschaffenheit an die einzelnen Komponenten gestellt wird. Es ist auch denkbar, beispielsweise die Farbdüse aus Metall, die Luftkulisse aus Kunststoff, die Luftkappe ebenfalls aus Kunststoff sowie weitere Variationen von Materialkombinationen im Rahmen der Herstellung der Bestandteil zu nutzen.
Der erfindungsgemäße Sprühkopf eignet sich für Anwendungen für luftgetriebene Auftragungsverfahren, welche insbesondere mit Druckluft mit einem Luftdruck von maximal 10 bar die Farbe zerstäuben, oder im HVLP-Verfahren einen Düsendruck von unter 0,7 bar (auf 10,0 psi) nutzen, um der HVLP-Konvention zu entsprechen.
In
Der Betätigungspin 31 an der Luftsteuerscheibe 6 greift in zusammengebautem Zustand durch ein Langloch 63 hindurch.
Vor der Überwurfmutter 61 ist ein Drehbetätiger 64 angeordnet, welcher mit Klemmflügeln 65 an der Überwurfmutter 61 aufgeclipst ist. Der Drehbetätiger 64 weist einen Mitnehmer 66 auf, welcher mit einer vorderen Ausbuchtung den Betätigungspin 31 in montiertem Zustand greift, und diesen mitnimmt. Auf diese Weise kann die Drehbewegung 62 über den Drehbetätiger 64 auf den Betätigungspin 31 übertragen werden, und somit ein vereinfachtes Schalten zwischen einer Luftführung durch einen Formluftkanal und einer Luftführung durch die Entlastungskanäle erreicht werden.
Auf der Rückseite der Luftkappe 3 sind Formlufteingänge 70 angeordnet, durch welchen ein Formluftstrom in ein Lufthorn 40 eintritt, und durch die Formluftaustrittsöffnung 42 auf einen Farb-Luftstrahl einwirken kann.
Die Luftkappe 3 weist auf ihrer Rückseite eine Vertiefung 71 auf, welche in ihrer Dimension zur Aufnahme der Luftsteuerscheibe 6 ausgebildet ist, damit die Luftsteuerscheibe 6 in zusammengefügtem Zustand des Sprühkopfs zwischen der Luftkappe 3 und der Luftkulisse 4 angeordnet werden kann, jedoch nicht durch den Anpressdruck der Überwurfmutter 61 festgehalten wird, sondern in der Vertiefung 71 verdrehbar bleibt.
Je nach Anwendungsfall und genutztem Material wird die schlitzförmige Farbdüse 5, die schlitzförmige Zentralöffnung 41 und damit der Ringspalt 80 in seinen Dimensionen angepasst, um ein optimales Verneblungsergebnis des aufzutragenden Materials zu erreichen.
Die Ringspaltkappe 102 weist in ihrem zentrischen Bereich eine schlitzförmige Zentralöffnung 106 auf, wobei diese seitlich durch entsprechende Vorsprünge und Ausformungen zur Verbesserung der Passform beim Zusammenfügen der Hornkappe 101 und der Ringspaltkappe 102 umgeben ist. Des Weiteren weist die Ringspaltkappe Luftdurchtritte 107 auf, welche an den Schmalseiten der schlitzförmigen Zentralöffnung 106 in einem radialen Abstand symmetrisch gegenüberliegend angeordnet sind. Die Oberfläche der Ringspaltkappe 102 ist weiterhin durch Löcher 108 durchbrochen, welche nicht als Luftdurchtritte genutzt werden.
Luftstromaufwärts hinter der Hornkappe und der Ringspaltkappe ist eine Luftkulisse 110 angeordnet, in deren Zentrum an Verbindungsstegen 111 eine Farbdüse 112 mit schlitzförmiger Düsenöffnung angeordnet ist. Die Luftkulisse 110 weist Luftdurchtritte 113 auf, deren radialer Abstand von einem Mittelpunkt entsprechend dem radialen Abstand der Luftdurchtritte 107 in der Ringspaltkappe 102 und den Entlastungsöffnungen 105 in der Hornkappe 101 sowie den Formluftaustrittskanälen 104 im Lufthorn 103 der Hornkappe 101 gewählt ist.
Auf der Rückseite der Luftkulisse 110 sind Fixiernuten 114 vorgesehen, welche eine Fixierung der Anordnung in einem Pistolenkorpus erlauben.
Auf der Oberfläche der Luftkulisse 110 sind weiterhin Zapfen 115 angeordnet, auf welche die Ringspaltkappe aufgesteckt wird, und welche die Löcher 108 durchdringen. Auf diese Weise wird die Ringspaltkappe 102 drehfest mit der Luftkulisse 110 verbunden, wodurch analog zur Beschreibung in
Der Drehbetätiger 122 wird über Klemmflügel 123 an der Überwurfmutter 121 eingeclipst und weist Mitnehmer 124 auf, welche bei einer Drehbewegung 125 die Lufthörner 103 der Hornkappe 101 mitnehmen. In zusammengebautem Zustand ist die Luftkappe 103 drehbar auf der Ringspaltkappe 102 aufliegend angeordnet, sodass ein Verschwenken der Luftdurchtritte auf der Rückseite der Hornkappe 101, welche in die Entlastungsöffnungen 105 oder die Formluftaustritte 104 münden, über die Luftdurchtritte 107 möglich ist. Dadurch wird erreicht, dass alternativ ein Luftkanal durch die Luftdurchtritte 113 in der Luftkulisse 110, die Luftdurchtritte 107 in der Ringspaltkappe 102 und alternativ die Entlastungsöffnungen 105 in der Hornkappe 101 oder die Formluftaustritte 104 in der Hornkappe 101 gebildet werden kann.
Auf der Rückseite der Hornkappe 101 sind Formlufteingänge 130 vorgesehen, welche in die Formluftaustritte 104 der Lufthörner 103 münden. Radial umlaufend dazu versetzt sind die Entlastungsöffnungen 105 ausgebildet, welche durch verdrehen der Hornkappe 101 mit den Luftdurchtritten 107 in der Ringspaltkappe 102 entsprechend zu den Formlufteingängen 130 in Deckung gebracht werden können, und somit Entlastungsluftkanäle ausbilden, deren Luftstrom nicht auf einen zentrisch austretenden Farb-Luftstrahl einwirkt.
Auf der Rückseite der Hornkappe 101 sind weiterhin zwei Langlochausnehmungen 131 vorgesehen, in welche die, durch die Löcher 108 in der Ringspaltkappe 2 hindurch greifenden Zapfen 115 der Luftkulisse 110 eingreifen, und in Zusammenwirkung mit dem Langloch 131 einen Drehanschlag ausbilden, der einerseits die korrekte deckungsgleiche Positionierung der Entlastungsöffnungen und andererseits die korrekte deckungsgleiche Positionierung der Formlufteingänge 130 über den Luftdurchtritten 107 gewährleistet.
In
Ein auf einer Arbeitsfläche auftreffendes Sprühmuster 201, wobei die Arbeitsfläche wohl in einem normalen Bearbeitungsabstand zu wählen ist, welcher beispielsweise einem Abstand eines Lackierers vor einer Wand oder einem zu lackierenden Werkstück entspricht, weist eine Querausdehnung 202 auf. Der projizierte Farbstrahlverlauf ist anhand einer schematisch dargestellten Sprühgrenze 203 verdeutlicht. Die Querausdehnung 202 erfolgt im Wesentlichen parallel zur Schlitzlängsausdehnung 204, welche der Schlitzbreite der Farbdüse bzw. der Schlitzbreite der schlitzförmigen Zentralöffnung 41 entspricht. Formluftöffnungen 42 stellen, je nach Stellung der Luftsteuerscheibe 6 einen Formluftstrom zur Verfügung, welcher seitlich auf den austretenden Farb-Luftstrahl einwirkt, und die Sprühgrenze 203 weiter zu einer zentrischen Sprühachse hin deformiert.
Das Sprühmuster 201 ist in dieser Position in seiner Längsausdehnung 210 deutlich vergrößert ausgebildet, wobei der Abstand der Arbeitsebene entsprechend dem Abstand der
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