[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack
mit einem Gehäuse; mit einem an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten drehbaren
Glockenteller; mit einem in dem Gehäuse untergebrachten Motor, der den Glockenteller
antreibt; mit mindestens einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite
des Gehäuses austretenden Pulverzuführkanal und mit einer zum Glockenteller koaxialen
Lenklufteinrichtung, mit welcher unter Überdruck stehende Lenkluft in Richtung auf
die vom Glockenteller erzeugte Pulverwolke blasbar ist.
[0002] Die von Hochrotationszerstäubern erzeugte Pulverwolke bedarf einer Formung, wozu
bisher Lenklufteinrichtungen in Form von mehreren an der Vorderseite des Gehäuses
angebrachten Bohrungen eingesetzt werden. Über diese Bohrungen tritt die unter Überdruck
stehende Lenkluft gegen die Pulverwolke aus und übt dabei die gewünschte formende
Wirkung aus. Nachteilig bei dieser bekannten Lenklufteinrichtung ist, daß die Lenkluft
beim Durchtreten der verschiedenen Bohrungen Wirbel bilden, welche sich nachteilig
auf die Pulverwolke auswirken. Außerdem ist die Menge an Lenkluft, die auf diese Weise
der Pulverwolke zuführbar ist, begrenzt.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochrotationszerstäuber der eingangs
genannten Art derart auszugestalten, daß die Lenkluft möglichst gleichmäßig und wirbelfrei
in Richtung auf die Pulverwolke fließt.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lenklufteinrichtung einen
rotationssymmetrischen Luftleitkörper umfaßt, der an der Vorderseite des Gehäuses
angebracht ist und eine Mantelfläche aufweist, welcher die Lenkluft derart zuführbar
ist, daß sie entlang der Mantelfläche nach vorne als ein im wesentlichen rotationssymmetrischer
Luftvorhang abströmt,
wobei der Luftleitkörper eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, durch welche das
Lackpulver in Richtung zum Glockenteller strömt.
[0005] Erfindungsgemäß wird also die Lenkluft nicht durch kleine Bohrungen geführt sondern
entlang einer Außenmantelfläche eines mehr oder weniger massiven Körpers, ohne daß
die Lenkluft dabei radial nach außen eine körperliche Begrenzung erfährt. Der Lenkluftvorhang
weist keine Unterbrechungen auf, ist also nicht in einzelne Teilströmungen unterteilt,
die sich nur unter Wirbelbildung wiedervereinigen könnten. Über die verhältnismäßig
große Mantelfläche des Luftleitkörpers lassen sich außerdem verhältnismäßig große
Mengen an Lenkluft bewegen, so daß die Wirkung der Lenkluft auf die Pulverwolke viel
größer als bei bekannten Hochrotationszerstäubern ist.
[0006] Besonders bevorzugt wird diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine
hintere radiale Fläche des Luftleitkörpers und ein dieser benachbartes Teil einen
radialen Spalt begrenzen, über den Lenkluft radial nach außen strömen kann, wobei
die Mantelfläche des Luftleitkörpers eine im vorderen Bereich liegende, sich nach
vorne konisch verjüngende Kegelstumpffläche und einen die hintere radiale Fläche mit
der Kegelstumpf-Mantelfläche verbindenden Übergangsbereich aufweist. Bei dieser Ausführungsform
findet aufgrund der zunächst den Spalt radial durchströmenden, dann jedoch nach vorne
umgelenkten Leitluft eine Verstärkung der Luftströmung dadurch statt, daß Umgebungsluft
von der von innen zugeführten Lenkluft mitgerissen wird. Die an der Mantelfläche des
Luftleitkörpers nach vorne strömende Luft setzt sich also aus der zugeführten Lenkluft
und der mitgerissenen Umgebungsluft zusammen. Auch dies erhöht die Möglichkeit, auf
die Form der Pulverwolke Einfluß zu nehmen.
[0007] Bevorzugt wird dabei, wenn der Übergangsbereich aus mehreren konischen Ringflächen
mit unterschiedlichen Konuswinkeln zusammengesetzt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung
bleibt die Lenkluft bei ihrer Umlenkung von der radialen in die im wesentlichen axiale
Strömungsrichtung besser an der Mantelfläche des Luftleitkörpers "haften", als wenn
diese kontinuierlich gekrümmt wäre.
[0008] Vorteilhaft ist ferner, wenn in dem Gehäuse ein Lenkluft führender Ringraum vorgesehen
ist, der mit dem an den Luftleitkörper angrenzenden Spalt kommuniziert. Innerhalb
dieses Ringraums kann ein Druckausgleich stattfinden, was die Lenkluftströmung weiter
homogenisiert.
[0009] Eine besonders günstige Möglichkeit der Kommunikation zwischen Ringraum und Spalt
ist eine gewindeähnliche Nut, welche in einem axial verlaufenden Flächenbereich eines
den Ringraum begrenzenden Teils eingeschnitten ist.
[0010] Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Luftleitkörpers kann der Fall eintreten, daß
die an der Mantelfläche des Luftleitkörpers entlangströmende Luft an dessen vorderem
Ende, wo die Durchgangsbohrung ausmündet, einen höheren Druck aufweist, als der Pulverstrom,
der die Durchgangsbohrung durchströmt. Dies kann zu unerwünschten Wirbeln führen.
Um dies zu verhindern, kann nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
eine Stützlufteinrichtung vorgesehen sein, mit welcher in den die Durchgangsbohrung
des Luftleitkörpers durchfließenden Pulverstrom unter Überdruck stehende Stützluft
derart zuführbar ist, daß der an der Mündungsstelle der Durchgangsbohrung herrschende
Druck nicht unter den dort an der Mantelfläche herrschenden Druck abfällt. So lassen
sich Wirbel, welche die Ausbildung der Pulverwolke stören könnten, zuverlässig vermeiden.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert; es zeigen
- Figur 1
- einen Axialschnitt durch einen Hochrotationszerstäuber;
- Figur 2
- eine Detailvergrößerung aus Figur 1.
[0012] Der in Figur 1 dargestellte Hochrotationszerstäuber weist ein Gehäuse 1 auf, welches
sich einstückig aus einem hinteren Gehäuseabschnitt 1a, einer radial verlaufenden
Ringschulter 1b und einem vorderen Gehäuseabschnitt 1c zusammensetzt. Der hintere
Gehäuseabschnitt 1a erweitert sich mit kleinem Konuswinkel in Richtung auf die Rückseite
des Hochrotationszerstäubers; auch der vordere Gehäuseabschnitt 1c ist konisch, wobei
der Konuswinkel jedoch größer als derjenige des hinteren Gehäuseabschnitts la ist.
Das Gehäuse 1 besteht vollständig aus Kunststoff.
[0013] Vom radial äußeren Rand der Stufe 1b des Gehäuses 1 verläuft ein ebenfalls konisches
und ebenfalls aus Kunststoff hergestelltes Ringteil 2 zum vorderen Bereich der äußeren
Mantelfläche des vorderen Gehäuseabschnitts 1c. Das Ringteil 2 ist an seinem der Ringschulter
1b des Gehäuses 1 benachbarten kreisförmigen Rand abgedichtet, während in der Innenmantelfläche
seines vorderen Bereichs, die am vorderen Bereich des Gehäuseabschnitts 1b anliegt,
aus später deutlich werdenden Gründen eine Nut 60 in Form eines Trapezgewindes ausgebildet
ist. Diese Nut 60 stellt eine Verbindung zwischen dem Ringraum 3, der zwischen dem
Ringteil 2 und dem Gehäuse 1 liegt, und der vorderen Stirnseite des Ringteils 2 her.
[0014] Koaxial innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Elektrodeneinsatz 4 angeordnet, der einen
in axialer Richtung verhältnismäßig kurzen, kreiszylindrischen rückwärtigen Bereich
4a und einen konischen vorderen Bereich 4b aufweist. Der vordere Bereich 4b des Elektrodeneinsatzes
4 endet in der Nähe des vorderen Endes des vorderen Gehäuseabschnitts 1c.
[0015] In den geeignet abgestuften Innenraum des Elektrodeneinsatzes 4 ist ein luftgetriebener
Motor 13 eingesetzt, dessen Welle 14 koaxial zum Gehäuse 1 und zum Elektrodeneinsatz
4 verläuft und eine Durchgangsbohrung 15 im Elektrodeneinsatz 4 durchsetzt. Auf der
Welle 14 ist die Nabe eines Glockentellers 16 eingerastet, derart, daß sich der Glockenteller
16 gemeinsam mit der Welle 14 verdreht.
[0016] Der Motor 13 ist mittels eines einen größeren Radius aufweisenden Bereichs 13a an
dem Elektrodeneinsatz 4 festgelegt. Dies geschieht dadurch, daß der Motorbereich 13a
zwischen der hinteren Stirnseite des Elektrodeneinsatzes 4 und einem topfförmigen
Halteeinsatz 17 eingeklemmt ist. Dies erfolgt mit nicht dargestellten Schrauben, welche
Durchgangsbohrungen in dem Motorabschnitt 13a durchsetzen und in Gewindebohrungen
des Elektrodeneinsatzes 4 eingedreht sind.
[0017] Das rückwärtige Ende des Gehäuses 1 ist durch eine Anschlußplatte 26 verschlossen,
die an der Rückseite des Halteeinsatzes 17 anliegt, verschiedene, zum Teil in der
Zeichnung nicht dargestellte Luftanschlüsse trägt und außerdem der Befestigung am
Arm eines ebenfalls nicht dargestellten Roboters dient. Die Anschlußplatte 26 wird
mit Hilfe einer Überwurfmutter 34 am Gehäuse 1 festgehalten, die an einer Umfangsstufe
des Gehäuses 1 einen Anschlag findet und auf ein Außengewinde 35 der Anschlußplatte
26 aufgedreht ist.
[0018] Die Anschlußplatte 26 wird von zwei Buchsen 27, 28 durchstoßen, die innen über die
Anschlußplatte 26 überstehen und in eine Stufenbohrung des Halteeinsatzes 17 hineinragen.
An der Außenseite der Anschlußbuchsen 27, 28 ist jeweils ein Anschlußnippel 29 bzw.
30 angebracht, an dem ein Druckluft-Zuführschlauch befestigt werden kann.
[0019] Ein Rohr 31 erstreckt sich von der Anschlußbuchse 27 durch die Stufenbohrung des
Halteeinsatzes 17 hindurch sowie durch eine Bohrung in der Ringschulter 1b des Gehäuses
1 und mündet in den Ringraum 3, der sich zwischen dem Ringteil 2 und dem vorderen
Gehäuseabschnitt 1c befindet. Ein weiteres Rohr 32 führt von der Anschlußbuchse 28
durch die entsprechende Stufenbohrung des Halteeinsatzes 17 durch eine weitere Bohrung
in der Ringschulter 1b des Gehäuses 1 hindurch. An dieses Rohr 32 ist ein weiteres,
gewinkeltes Rohr 33 angesetzt, welches durch den Ringraum 3 hindurchgeführt und in
eine Bohrung 36 des vorderen Gehäuseabschnitts 1c eingesteckt ist. Die Bohrung 36
mündet in eine Nut in der vorderen ringförmigen Stirnfläche des vorderen Gehäuseabschnitts
1c. In dieser Nut liegt ein Ring 70 aus weichem Kunststoff, z.B. PTFE, der mit einer
Dichtkante radial an einer Außenfläche des Gehäuseabschnitts 1c anliegt.
[0020] Der Hochrotationszerstäuber weist außerdem zwei Pulverzuführkanäle auf, die in der
Zeichnung nicht dargestellt sind und von einem an der Anschlußplatte 26 angeordneten
Anschluß für das Lackpulver zu einem Ringspalt zwischen dem Elektrodeneinsatz 4 und
dem vorderen Gehäuseabschnitt 1c führen. Diese beiden Pulverzuführkanäle sind durch
den radial außerhalb des Motors 13 liegenden Raum hindurchgeführt.
[0021] Auf dem vorderen Ende des vorderen Gehäuseabschnitts 1c ist ein Luftleitkörper 37
aufgesetzt. Er weist eine Durchgangsbohrung 38 auf, welche die Nabe des Glockentellers
16 mit Abstand umgibt. An der Vorderseite besitzt der Luftleitkörper 37 eine sich
konisch verjüngende Kegelstunpf-Mantelfläche 39. Die Rückseite des Luftleitkörpers
37 umfaßt zwei über eine Stufe miteinander verbundene radiale Ringflächen 40, 41.
Zwischen der radial weiter außen liegenden Ringfläche 40 und der Stirnfläche des Ringteils
2 verbleibt ein schmaler, radial gerichteter Spalt 42. An der radial weiter innen
liegende Ringfläche 41 des Luftleitkörpers 37 liiegt der Ring 70 an.
[0022] Die radial außen liegende, rückseitige Ringfläche 40 des Luftleitkörpers 37 ist mit
der Kegelfläche 39 über einen Übergangsbereich 43 verbunden, der sich aus aneinander
angesetzten Konusflächen zusammensetzt.
[0023] Der beschriebene Hochrotationszerstäuber funktioniert wie folgt:
[0024] Das über die nicht dargestellten Pulverzuführkanäle herangeführte Lackpulver streicht
entlang metallischer Flächen des Elektrodeneinsatzes 4 und wird dabei direkt ionisiert.
Es tritt in dieser ionisierten Form durch die zwischen dem vorderen Ende des Gehäuses
1 und dem vorderen Ende des Elektrodeneinsatzes 4 liegenden Austrittsspalte der Pulverzuführkanäle
aus, durchsetzt die Durchgangsbohrung 38 des Luftleitkörpers 37 und wird darauf folgend
vom dem sich drehenden Glockenteller 16 verwirbelt.
[0025] Über den Anschlußnippel 29 und das Rohr 31 wird dem Ringraum 3 zwischen Ringteil
2 und vorderem Gehäuseabschnitt 1c Druckluft zugeführt. Diese Druckluft verteilt sich
in dem Ringraum 3. Sie tritt über das Trapezgewinde 60 im vorderen Endbereich des
Ringteils 2 in den Spalt 42 zwischen dem Luftleitkörper 37 und dem Ringteil 2 aus,
strömt entlang dieses Spalts 42 radial nach außen und wird sodann durch den Übergangsbereich
43 des Luftleitkörpers 37 umgelenkt. Mit Hilfe der konischen Ringflächen, die eine
Ablösung und Verwirbelung dieses Luftstroms verhindern, legt sich die Luft an der
konischen Kegelfläche 39 des Luftleitkörpers 37 an und strömt auf die Pulverwolke
zu, die von dem rotierenden Glockenteller 16 erzeugt wird. Die Art der Strömung entlang
des Luftleitkörpers 37 ist so, daß gleichzeitig Umgebungsluft mitgerissen wird, so
daß der Gesamtstrom, der entlang des vorderen Bereichs des Luftleitkörpers 37 strömt,
erheblich verstärkt ist. Diese gemeinsame Strömung von über den Spalt 42 fließender
und aus der Umgebungsluft angesaugter Luft formt nunmehr die Pulverwolke, die von
dem sich drehenden Glockenteller 16 erzeugt wird.
[0026] Über den Anschlußnippel 30, die Rohre 32, 33, die Bohrung 36 im vorderen Gehäuseabschnitt
1c strömt diese Luft in den Ringraum zwischen dem Ring 70 und der vorderen Stirnfläche
des vorderen Gehäuseabschnitts 1c. Bei einem gewissen Mindestdruck hebt die Dichtkante
des Rings 70 von dem Gehäuseabschnitt 1c ab und läßt die Luft passieren. Sie gelangt
so in den vordersten Bereich der Pulverzuführkanäle und erhöht den Druck der die Durchgangsöffnung
38 des Luftleitkörpers 37 durchfließenden Strömung. Auf diese Weise wird verhindert,
daß der Druck in der Durchgangsbohrung 38 des Luftleitkörpers 37 unter den von der
Lenkluft an der Kegelfläche 39 absinkt, was zu Verwirbelungen beim Austritt der Lackpulverströmung
aus dem Luftleitkörper 37 führen könnte. Aus diesem Grunde wird die über den Anschlußnippel
30 zugeführte Druckluft hier auch "Stützluft" genannt.
[0027] Durch Steuerung des Drucks, den die Lenkluft innerhalb des Ringraums 3 aufweist,
sowie durch die Wahl der Geometrie der Nut 60 in dem Ringteil 2, des Spalts 42 zwischen
Luftleitkörper 37 und Ringteil 2 sowie die Wahl der Geometrie des Luftleitkörpers
37 selbst läßt sich die Form der von dem Hochrotationszerstäuber erzeugten Pulverwolke
weitgehend nach Wunsch beeinflussen; insbesondere lassen sich sehr schlanke, einen
geringen Durchmesser aufweisende Pulverwolken erzielen, wie sie für viele Anwendungszwecke
gewünscht werden.
1. Hochrotationszerstäuber zur Aufbringung von Pulverlack mit einem Gehäuse; mit einem
an der Vorderseite des Gehäuses angeordneten drehbaren Glockenteller; mit einem in
dem Gehäuse untergebrachten Motor, der den Glockenteller antreibt; mit mindestens
einem durch das Gehäuse verlaufenden und an der Vorderseite des Gehäuses austretenden
Pulverzuführkanal und mit einer zum Glockenteller koaxialen Lenklufteinrichtung, mit
welcher unter Überdruck stehende Lenkluft in Richtung auf die vom Glockenteller erzeugte
Pulverwolke blasbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lenklufteinrichtung einen rotationssymmetrischen Luftleitkörper (37) umfaßt, der
an der Vorderseite des Gehäuses (1) angebracht ist und eine Mantelfläche (39, 43)
aufweist, welcher die Lenkluft derart zuführbar ist, daß sie entlang der Mantelfläche
(39, 43) nach vorne als im wesentlichen rotationssymmetrischer Luftvorhang abströmt,
wobei der Luftleitkörper (37) eine axiale Durchgangsbohrung (38) aufweist, durch welche
das Lackpulver in Richtung zum Glockenteller (16) strömt.
2. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hintere, radiale Fläche (40) des Luftleitkörpers (37) und ein dieser benachbartes
Teil (2) einen radialen Spalt (42) begrenzen, über den Lenkluft radial nach außen
strömen kann, wobei die Mantelfläche des Luftleitkörpers (37) eine im vorderen Bereich
liegende, sich nach vorne konisch verjüngende Kegelstumpf-Mantelfläche (39) und einen
die hintere radiale Fläche (40) mit der Kegelstumpf-Mantelfläche (39) verbindenden
Übergangsbereich (43) aufweist.
3. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Übergangsbereich (43) aus mehreren konischen Ringflächen mit unterschiedlichen
Konuswinkeln zusammensetzt.
4. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) ein Lenkluft führender Ringraum (3) vorgesehen ist, der mit dem
an den Luftleitkörper (37) angrenzenden Spalt (42) kommuniziert.
5. Hochrotationszerstäuber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikation zwischen Ringraum (3) und Spalt (42) über eine gewindeähnliche
Nut (60) gebildet ist, welche in einem axial verlaufenden Flächenbereich eines den
Ringraum (3) begrenzenden Teils (2) eingeschnitten ist.
6. Hochrotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützlufteinrichtung (28, 30, 32, 33, 36) vorgesehen ist, mit welcher in den
die Durchgangsbohrung (38) des Luftleitkörpers (37) durchfließenden Pulverstrom unter
Überdruck stehende Stützluft derart zuführbar ist, daß der an der Mündungsstelle der
Durchgangsbohrung (38) herrschende Druck nicht unter den dort an der Mantelfläche
(39) herrschenden Druck abfällt.