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EP2460591B1 - Düsenkopf und Rotationszerstäuber mit einem solchen - Google Patents

Düsenkopf und Rotationszerstäuber mit einem solchen Download PDF

Info

Publication number
EP2460591B1
EP2460591B1 EP11009306.9A EP11009306A EP2460591B1 EP 2460591 B1 EP2460591 B1 EP 2460591B1 EP 11009306 A EP11009306 A EP 11009306A EP 2460591 B1 EP2460591 B1 EP 2460591B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bell cup
circumferential surface
nozzle head
nozzle
outer circumferential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP11009306.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2460591A1 (de
Inventor
Markus Albrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
Publication of EP2460591A1 publication Critical patent/EP2460591A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2460591B1 publication Critical patent/EP2460591B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member
    • B05B3/1092—Means for supplying shaping gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • the invention relates to a nozzle head for a rotary atomizer for applying a coating material to an object with a rotatable about an axis of rotation bell cup having an outflow surface, which coating material can be supplied in such a way that coating material is thrown away from the bell cup.
  • the invention relates to a rotary atomizer for applying a coating material to an article with a nozzle head.
  • Rotary atomizers equipped with a nozzle head of the type mentioned above are used, for example, in the automotive industry to paint objects such as parts of vehicle bodies, or to coat with a protective material.
  • the bell cup serves to atomize the coating material, for which it is rotated about its axis of rotation in operation with very high rotational speeds of 10,000 to 100,000 U min -1.
  • the rotating bell cup is supplied with the selected coating material. Due to centrifugal forces, which act on the coating material, it is driven on the bell cup as a film to the outside, until it reaches a radially outer spoiler lip of the bell cup. There, such high centrifugal forces act on the coating material that it is thrown tangentially in the form of fine coating material droplets.
  • known rotary atomizers operate, for example, electrostatically.
  • the coating material to be applied is charged, whereas the object to be coated is grounded.
  • an electric field is formed between the rotary atomizer and the object, through which the charged coating material is applied to the object in a directionally directed manner.
  • electrostatic operation steering air devices have established in known rotary atomizers. With these, a usually annular shaping air flow is directed onto the spray jet in such a way that it is bundled and the droplets of different sizes are directed directed onto the object to be coated. In some cases, however, strong steering air flows are necessary for this purpose, the generation of which is relatively complicated.
  • Such rotary atomizers are for example off WO 2005/110611 A1 and US 5 984 993 A known.
  • WO 2005/110611 A1 discloses a rotary atomizer with a nozzle head comprising a bell cup.
  • a guide vane means in the form of a circumferential ring is provided, which forms an annular gap surrounding the bell cup, via which a working fluid in the form of compressed air can be blown onto the coating material.
  • US 5 984 993 A discloses a nozzle head for a rotary atomizer, wherein between a bell cup and a guide ring partially surrounding this, a chamber is formed, via which a cleaning agent on the Bell plate can be dispensed.
  • a chamber is formed, via which a cleaning agent on the Bell plate can be dispensed.
  • the coating material thrown away from the bell cup is in the form of droplets of different sizes. If the working fluid, usually air, now exits the dispensing annular gap at a greatly accelerated rate and strikes the larger droplets, these are broken up by the air blast into a plurality of smaller droplets and the spray jet homogenized thereby based on the droplet size. Since smaller droplets are not thrown so far radially outward as on the other hand larger droplets, the resulting spray is compared to the spray, which is generated without the Laval ring nozzle, focused and thereby focused on the object to be coated.
  • the working fluid usually air
  • the outer circumferential surface of the bell cup is surrounded by a rotationally symmetrical to the axis of rotation lateral surface of a guide body, which forms the Laval ring nozzle with the outer circumferential surface of the bell cup.
  • the outer circumferential surface of the Bell plates are used as the flow surface of the Laval ring nozzle.
  • a Laval ring nozzle can be formed particularly well if the outer surface of the bell cup forms a frustoconical surface.
  • a conical annular channel is formed, wherein the lateral surface has a pointing in the direction of the outer surface of the bell cup rotationally symmetrical elevation, which dictates the narrowest point of the annular channel.
  • vanes which are arranged so that upon rotation of the bell cup working fluid, which is located between the outer surface of the bell cup and the lateral surface of the guide body, is conveyed to the dispensing annular gap of the Laval ring nozzle , This can be sucked working fluid from a reservoir to the Laval ring nozzle. An additional conveyor for the working fluid can then be dispensed with.
  • the guide body has at least one through-channel, via which fluid can flow from the environment into the annular channel.
  • no external source for the working fluid longer necessary, but rather serves the ambient atmosphere of the rotary atomizer or the nozzle head.
  • the passage cross section of the Laval annular nozzle is adjustable at least at its narrowest point. As a result, the final speed of the working fluid can be adjusted which flows out of the Laval ring nozzle.
  • the relative position of the bell cup and the guide body relative to each other based on the axis thereof is adjustable.
  • the guide body can be moved relative to the bell cup in the axial direction and fixed in different axial positions.
  • the above-mentioned object is achieved accordingly that the nozzle head is designed according to one of claims 1 to 7.
  • FIG. 1 2 is a total of a rotary atomizer, of which only a head section 4 with a nozzle head 6 is shown.
  • paint can be applied to a not specifically shown item.
  • the nozzle head 6 comprises a rotationally symmetrical bell cup 8.
  • This is formed in the presently described embodiment in total as a hollow truncated cone 10 with a circumferential wall 12 and has a frusto-conical inner surface 14 and a frusto-conical outer surface 16.
  • the bell cup 8 may also have deviating geometries, as they are known per se in bell plates from the prior art.
  • the bell cup 8 is rotatable at high speed about its axis of rotation 18, to which the rotary atomizer 2 comprises a drive means 20 which in the FIGS. 1 and 3 is illustrated only schematically.
  • the bell cup 8 can be driven for example by means of an electric motor or pneumatically.
  • the bell cup 8 rotates in operation at a rotational speed of 10,000 to 100,000 min -1 about its axis of rotation 18th
  • the bell cup 8 is supported by the free end of a bell 8 to the coaxial hollow shaft 22 which is coupled to the drive means 20 and which defines a LackzuGermankanal 24 in the longitudinal direction, which can be fed from a paint reservoir, not shown.
  • the hollow shaft 22 terminates in a perpendicular to the axis of rotation 18 extending mounting flange 26, via which it is connected to the bell cup 8.
  • the bell cup 8 comprises a mounting plate 26 of the hollow shaft 22 complementary annular plate 28 having a central discharge opening 30, in which the Lackzu semiconductorkanal 24 opens into the hollow shaft 22.
  • the bell cup 8 further comprises, in a manner known per se, a baffle plate 32 extending from the ring plate 28 is worn.
  • the baffle plate 32 extends perpendicular to the axis of rotation 18 of the bell cup 8 and is arranged at a small distance from the annular plate 28 in the interior of the bell cup 8.
  • the baffle plate 32 extends radially outward until just before the inner circumferential surface 14 of the bell cup 8, which serves as a frustoconical outflow surface 34.
  • the outer diameter of this outflow surface 34 increases accordingly in the direction of the hollow shaft 22 away.
  • the outflow surface 34 terminates in a peripheral tear-off edge 36.
  • the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8 is surrounded by an inner circumferential surface 38, which is rotationally symmetrical to the outer lateral surface 16, of a guide body designed as a conical guide sleeve 40, which is arranged coaxially with the bell cup 8.
  • the guide sleeve 40 has a free end edge 42, which is arranged radially adjacent to the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8, so that there is a dispensing annular gap 44 is formed.
  • the inner circumferential surface 38 of the guide sleeve 40 has a collection forming, in the direction of the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8 to arched portion 46, which merges into a conical portion 48 which, while maintaining a distance runs parallel to the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8.
  • the conical section 48 then opens into a hollow cylindrical support 50 with a constant cross section, which surrounds the hollow shaft 22 and serves to fix the guide sleeve 40 on the rotary atomizer 2.
  • the guide sleeve 40 is mounted stationary relative to the rotatable bell cup 8 with respect to a rotation, but can be displaced in the axial direction and fixed in relation to the bell cup 8 different axial positions become.
  • annular channel 52 is formed between the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8 and the inner circumferential surface 38 of the guide sleeve 40, the narrowest point 54 is predetermined by the survey 46.
  • the inner circumferential surface 38 of the guide sleeve 40 coaxial with the bell cup 8 form in this way with the outer lateral surface 16 of the bell cup 8 a Laval annular nozzle 56 which comprises the dispensing annular gap 44, from which a working fluid is blown onto the coating material thrown away from the bell cup 8.
  • the inner lateral surface 38 of the guide sleeve 40 is a first flow surface and the outer lateral surface 16 of the bell cup 8 has a second flow surface of the Laval annular nozzle 56 which lie opposite one another.
  • a rotationally symmetrical Laval annular nozzle 56 is thus formed on the bell cup 8, which comprises the dispensing annular gap 44, from which a working fluid can be blown onto the coating material thrown away from the bell cup 8.
  • the bell cup 8 carries on its outer circumferential surface 16 in the circumferential direction uniformly distributed vanes 60. These have such a geometry and are arranged so that air sucked from the annular channel 52 and in Direction to the discharge gap 44 is promoted when the bell cup 8 rotates in the operation of the rotary atomizer 2. In the annular channel 52, a negative pressure is formed, whereby the air surrounding the nozzle head 6, is sucked through the passageways 58 into the annular channel 52 and thus serves as a working fluid.
  • the rotary atomizer 2 described above now works as follows: During operation of the rotary atomizer 10, the bell cup 8 is rotated about its axis of rotation 18 by means of the drive device 20 and the paint feed channel 24 in the hollow shaft 22 is fed with lacquer.
  • lacquer first emerges from the dispensing opening 30 in the annular plate 28 of the rotating bell cup 8 and strikes its impact plate 32.
  • This lacquer due to the rotation of the bell cup 8, arrives as a lacquer film to its inside outflow surface 34 and further forward to its tear-off edge 36 where the paint film is thrown in the form of paint droplets.
  • This droplet formation is in FIG. 3 illustrated with larger droplets 62 and smaller droplets 64 shown.
  • the diameter of the paint mist generated by the nozzle head 6 is smaller than without the Laval ring nozzle 56 and the paint mist is focused on the object to be painted.
  • the guide sleeve 40 can be axially displaced relative to the bell cup 8 and fixed relative to the bell cup 8 and its outer circumferential surface 16 in different axial positions. In this way, the passage cross section of the narrowest point 54 of the annular channel 52 of the Laval ring nozzle 56 can be adjusted.
  • the passage cross section decreases at the narrowest point 54 of the annular channel 52 of the Laval ring nozzle 56.
  • the passage cross section of the annular channel 52 in the region of the conical portion 48 of the guide sleeve 40 decreases accordingly , The velocity of the air exiting the discharge slot 44 of the Laval annular nozzle 56 and the pressure surge thereon on the droplets 64 is then increased.
  • the guide vanes 60 may also be provided on the inner circumferential surface 38 of the guide sleeve 40 instead of on the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8. Although the vanes 60 are then stationary, the desired effect is achieved due to the high rotational speed of the bell cup 8.
  • annular channel 52 of the Laval ring nozzle 56 can also be supplied with compressed air from a compressed air source via a compressed air line, which then serves as working fluid.
  • the guide vanes 60 can be dispensed with in this case.
  • the Laval ring nozzle 56 may also be provided as a separate component, which surrounds the bell cup 8 accordingly.
  • the outer circumferential surface 16 of the bell cup 8 does not form the second flow surface of the Laval annular nozzle; rather, this is then provided by the separate component.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf für einen Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand mit
    einem um eine Rotationsachse drehbaren Glockenteller mit einer Abströmfläche, welcher Beschichtungsmaterial derart zuführbar ist, dass Beschichtungsmaterial von dem Glockenteller weggeschleudert wird.
  • Außerdem betrifft die Erfindung einen Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand mit einem Düsenkopf.
  • Rotationszerstäuber, die mit einem Düsenkopf der eingangs genannten Art ausgestattet sind, werden zum Beispiel in der Automobilindustrie verwendet, um Gegenstände, wie Teile von Fahrzeugkarosserien, zu lackieren oder mit einem Schutzmaterial zu beschichten.
  • Der Glockenteller dient dabei zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials, wozu er im Betrieb mit sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten von 10.000 bis 100.000 U min-1 um seine Rotationsachse gedreht wird.
  • Dem rotierenden Glockenteller wird das ausgewählte Beschichtungsmaterial zugeführt. Auf Grund von Zentrifugalkräften, die auf das Beschichtungsmaterial wirken, wird es auf dem Glockenteller als Film nach außen getrieben, bis es zu einer radial außen liegenden Abrisskante des Glockentellers gelangt. Dort wirken derart hohe Zentrifugalkräfte auf das Beschichtungsmaterial, dass es in Form von feinen Beschichtungsmaterial-Tröpfchen tangential weggeschleudert wird.
  • Hierbei entstehen Tröpfchen mit unterschiedlichen Größen, die sich über einen verhältnismäßig großen Größenbereich erstrecken. Größere Tröpfchen werden dabei radial weiter nach außen geschleudert als kleinere Tröpfchen. Mit Düsenköpfen und Rotationszerstäubern der eingangs genannten Art wird so ein relativ breiter Sprühstrahl erzeugt, der im Idealfall kegelförmig ist und einen verhältnismäßig großen Konuswinkel aufweist.
  • Um diesen Sprühstrahl auf einen zu beschichtenden Gegenstand zu fokussieren, arbeiten bekannte Rotationszerstäuber beispielsweise elektrostatisch. Hierbei wird das zu applizierende Beschichtungsmaterial aufgeladen, wogegen der zu beschichtende Gegenstand geerdet ist. Dabei bildet sich ein elektrisches Feld zwischen dem Rotationszerstäuber und dem Gegenstand aus, durch welches das aufgeladene Beschichtungsmaterial gerichtet auf den Gegenstand appliziert wird. Dies funktioniert jedoch nur bei elektrisch leitfähigen Gegenständen.
    Alternativ oder auch ergänzend zum elektrostatischen Betrieb haben sich bei bekannten Rotationszerstäubern Lenklufteinrichtungen etabliert. Mit diesen wird ein meist ringförmiger Lenkluftstrom so auf den Sprühstrahl geleitet, dass dieser gebündelt wird und die Tröpfchen unterschiedlicher Größe gerichtet auf den zu beschichtenden Gegenstand gelenkt werden. Teilweise sind hierzu jedoch starke Lenkluftströme notwendig, deren Erzeugung relativ aufwendig ist.
  • Solche Rotationszerstäuber sind beispielsweise aus WO 2005/110611 A1 und US 5 984 993 A bekannt.
  • WO 2005/110611 A1 offenbart einen Rotationszerstäuber mit einem Düsenkopf der einen Glockenteller umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Leit-Flügeleinrichtung in Form eines umlaufenden Ringes vorhanden, welche einen, den Glockenteller umgebenden Ringspalt ausbildet, über welchen ein Arbeitsfluid in Form von Druckluft auf das Beschichtungsmaterial blasbar ist.
  • US 5 984 993 A offenbart einen Düsenkopf für einen Rotationszerstäuber, bei dem zwischen einem Glockenteller und einem diesen teilweise umgebenden Führungsring eine Kammer ausgebildet ist, über welche ein Reinigungsmittel auf den Glockenteller abgegeben werden kann. In dieser Kammer befindet sich bei einem Ausführungsbeispiel ein Vorsprung, der zu einer Verjüngung des Strömungsweges führt, um die Reinigungmittelzufuhr zu drosseln. Danach folgt wieder eine Querschnittserweiterung des Strömungsweges.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Düsenkopf und einem Rotationszerstäuber der eingangs genannten Art mit möglichst geringem baulichem Aufwand zu erreichen, dass der erzeugte Sprühstrahl auf einen Gegenstand fokussiert wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Düsenkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
    am Glockenteller eine zur Rotationsachse rotationssymmetrische Laval-Ringdüse mit einem Abgabe-Ringspalt ausgebildet ist, aus welchem ein Arbeitsfluid auf das von dem Glockenteller weggeschleuderte Beschichtungsmaterial blasbar ist.
  • Bei einer Lavaldüse verengt sich der Durchgangsquerschnitt für ein durchströmendes Arbeitsfluid zunächst und weitet sich dann in Richtung auf eine Austrittsöffnung wieder auf. Hierdurch kann das durchströmende Arbeitsfluid stark beschleunigt werden, ohne dass dazu weitere Maßnahmen erforderlich sind.
  • Wie oben erläutert, liegt das von dem Glockenteller weggeschleuderte Beschichtungsmaterial in Form von verschieden großen Tröpfchen vor. Wenn das Arbeitsfluid, in der Regel Luft, nun stark beschleunigt aus dem Abgabe-Ringspalt austritt und auf die größeren Tröpfchen trifft, werden diese durch den Luftstoß in mehrere kleinere Tröpfchen zerteilt und der Sprühstrahl dadurch bezogen auf die Tröpfchengröße homogenisiert. Da kleinere Tröpfchen nicht so weit nach radial außen geschleudert werden wie demgegenüber größere Tröpfchen, ist der erhaltene Sprühstrahl im Vergleich zu dem Sprühstrahl, der ohne die Laval-Ringdüse erzeugt wird, gebündelt und dadurch auf den zu beschichtenden Gegenstand fokussiert.
  • Es ist besonders günstig, wenn die Außenmantelfläche des Glockentellers von einer zur Rotationsachse rotationssymmetrischen Mantelfläche eines Leitkörpers umgeben ist, die mit der Außenmantelfläche des Glockentellers die Laval-Ringdüse ausbildet. Auf diese Weise kann die Außenmantelfläche des Glockentellers als Strömungsfläche der Laval-Ringdüse genutzt werden.
  • Eine Laval-Ringdüse kann besonders gut ausgebildet werden, wenn die Außenmantelfläche des Glockentellers eine Kegelstumpffläche bildet.
  • Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Außenmantelfläche des Glockentellers und der Mantelfläche des Leitkörpers ein konischer Ringkanal ausgebildet ist, wobei die Mantelfläche eine in Richtung auf die Außenmantelfläche des Glockentellers weisende rotationssymmetrische Erhebung aufweist, welche die engste Stelle des Ringkanals vorgibt.
  • Wenn die Außenmantelfläche des Glockentellers oder die Mantelfläche des Leitkörpers Leitschaufeln trägt, die so eingerichtet sind, dass bei der Drehung des Glockentellers Arbeitsfluid, welches sich zwischen der Außenmantelfläche des Glockentellers und der Mantelfläche des Leitkörpers befindet, zum Abgabe-Ringspalt der Laval-Ringdüse gefördert wird, kann hierdurch Arbeitsfluid aus einem Reservoir zur Laval-Ringdüse angesaugt werden. Auf eine zusätzliche Fördereinrichtung für das Arbeitsfluid kann dann verzichtet werden.
  • Besonders effektiv ist es dabei, wenn der Leitkörper wenigstens einen Durchgangskanal aufweist, über welche Fluid aus der Umgebung in den Ringkanal strömen kann. In diesem Fall ist keine externe Quelle für das Arbeitsfluid mehr notwendig, vielmehr dient hierzu die Umgebungsatmosphäre des Rotationszerstäubers bzw. des Düsenkopfs.
  • Es ist günstig, wenn der Durchgangsquerschnitt der Laval-Ringdüse zumindest an deren engster Stelle einstellbar ist. Hierdurch kann die Endgeschwindigkeit des Arbeitsfluids eingestellt werden, welches aus der Laval-Ringdüse ausströmt.
  • Dies kann auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht werden, dass die Relativlage des Glockentellers und des Leitkörpers zueinander bezogen auf deren Achse einstellbar ist. Vorzugsweise kann der Leitkörper gegenüber dem Glockenteller in axialer Richtung verschoben und in verschiedenen axialen Positionen fixiert werden.
  • Im Hinblick auf den Rotationszerstäuber der eingangs genannten Art wird die oben angegebene Aufgabe entsprechend dadurch gelöst, dass der Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
    • Figur 1
    einen Axialschnitt eines Düsenkopfes eines Rotationszerstäubers, bei dem eine Laval-Ringdüse ausgebildet ist, entlang der Schnittlinie I-I in Figur 2;
    Figur 2
    einen Schnitt des Düsenkopfes von Figur 1 entlang der dortigen Schnittlinie II-II;
    Figur 3
    einen der Figur 1 entsprechenden Schnitt, bei dem die Wirkung eines durch die Laval-Ringdüse erzeugten Luftstroms veranschaulicht ist.
  • In Figur 1 ist mit 2 insgesamt ein Rotationszerstäuber bezeichnet, von dem lediglich ein Kopfabschnitt 4 mit einem Düsenkopf 6 gezeigt ist. Mittels des Rotationszerstäubers 2 kann Lack auf einen nicht eigens gezeigten Gegenstand appliziert werden.
  • Der Düsenkopf 6 umfasst einen rotationssymmetrischen Glockenteller 8. Dieser ist beim vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel insgesamt als hohler Kegelstumpf 10 mit einer umlaufenden Wand 12 ausgebildet und hat eine kegelstumpfförmige Innenmantelfläche 14 und eine kegelstumpfförmige Außenmantelfläche 16. Der Glockenteller 8 kann auch hiervon abweichende Geometrien haben, wie sie an und für sich bei Glockentellern aus dem Stand der Technik bekannt sind.
  • Der Glockenteller 8 ist mit hoher Geschwindigkeit um seine Rotationsachse 18 drehbar, wozu der Rotationszerstäuber 2 eine Antriebseinrichtung 20 umfasst, die in den Figuren 1 und 3 lediglich schematisch veranschaulicht ist. Der Glockenteller 8 kann beispielsweise mittels eines Elektromotors oder pneumatisch angetrieben werden. Der Glockenteller 8 rotiert im Betrieb mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 10.000 bis 100.000 min-1 um seine Rotationsachse 18.
  • Der Glockenteller 8 ist von dem freien Ende einer zum Glockenteller 8 koaxialen Hohlwelle 22 getragen, die mit der Antriebseinrichtung 20 gekoppelt ist und die in Längsrichtung einen Lackzuführkanal 24 begrenzt, der aus einem nicht gezeigten Lackreservoir gespeist werden kann.
  • Die Hohlwelle 22 endet in einem senkrecht zur Rotationsachse 18 verlaufenden Befestigungsflansch 26, über den sie mit dem Glockenteller 8 verbunden ist. Hierzu umfasst der Glockenteller 8 eine zum Befestigungsflansch 26 der Hohlwelle 22 komplementäre Ringplatte 28 mit einer zentralen Abgabeöffnung 30, in welche der Lackzuführkanal 24 in der Hohlwelle 22 mündet.
  • Der Glockenteller 8 umfasst ferner in an und für sich bekannter Art und Weise eine Prallplatte 32, die von der Ringplatte 28 getragen ist. Die Prallplatte 32 verläuft senkrecht zur Rotationsachse 18 des Glockentellers 8 und ist in geringem Abstand von der Ringplatte 28 im Inneren des Glockentellers 8 angeordnet. Die Prallplatte 32 verläuft radial nach außen bis kurz vor die Innenmantelfläche 14 des Glockentellers 8, welche als kegelstumpfförmige Abströmfläche 34 dient. Der Außendurchmesser dieser Abströmfläche 34 vergrößert sich entsprechend in Richtung von der Hohlwelle 22 weg. Am von der Hohlwelle 22 abliegenden Ende endet die Abströmfläche 34 in einer umlaufenden Abrisskante 36.
  • Die Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 ist von einer zur Außenmantelfläche 16 rotationssymmetrischen Innenmantelfläche 38 eines als konische Leithülse 40 ausgebildeten Leitkörpers umgeben, der koaxial zum Glockenteller 8 angeordnet ist. Die Leithülse 40 hat einen freien Endrand 42, der radial neben der Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 angeordnet ist, so dass dort ein Abgabe-Ringspalt 44 ausgebildet ist.
  • In Richtung von dem freien Endrand 42 nach Innen gesehen weist die Innenmantelfläche 38 der Leithülse 40 einen eine Erhebung bildenden, in Richtung auf die Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 zu gewölbten Abschnitt 46 auf, der in einen konischen Abschnitt 48 übergeht, welcher unter Einhaltung eines Abstandes parallel zur Außenmantelfläche 16 des Glockenteller 8 verläuft. Der konische Abschnitt 48 mündet dann in einem Hohlzylinderträger 50 mit konstantem Querschnitt, welcher die Hohlwelle 22 umgibt und zur Fixierung der Leithülse 40 am Rotationszerstäuber 2 dient.
  • Die Leithülse 40 ist gegenüber dem verdrehbaren Glockenteller 8 bezogen auf eine Rotation stationär gelagert, kann jedoch in axialer Richtung verschoben und in gegenüber dem Glockenteller 8 verschiedenen axialen Positionen fixiert werden.
  • Insgesamt ist zwischen der Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 und der Innenmantelfläche 38 der Leithülse 40 ein Ringkanal 52 ausgebildet, dessen engste Stelle 54 durch die Erhebung 46 vorgegeben ist.
  • Die Innenmantelfläche 38 der zum Glockenteller 8 koaxialen Leithülse 40 bilden auf diese Weise mit der Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 eine Laval-Ringdüse 56, welche den Abgabe-Ringspalt 44 umfasst, aus dem ein Arbeitsfluid auf das von dem Glockenteller 8 weggeschleuderte Beschichtungsmaterial geblasen wird. Dabei ist die Innenmantelfläche 38 der Leithülse 40 eine erste Strömungsfläche und die Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 eine zweite Strömungsfläche der Laval-Ringdüse 56, die sich gegenüber liegen.
  • Allgemein ausgedrückt, ist also am Glockenteller 8 eine zur Rotationsachse 18 rotationssymmetrische Laval-Ringdüse 56 ausgebildet, welche den Abgabe-Ringspalt 44 umfasst, aus dem ein Arbeitsfluid auf das von dem Glockenteller 8 weggeschleuderte Beschichtungsmaterial blasbar ist.
  • Als Arbeitsfluid wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Luft verwendet. Hierzu sind in den konischen Abschnitt 48 der Leithülse 40 in einen dem Zylinderabschnitt 50 benachbarten Bereich in Umfangsrichtung mehrere Durchgangskanäle 58 eingearbeitet, über welche der Ringkanal 52 mit der den Düsenkopf 6 umgebenden Atmosphäre kommunizieren kann.
  • Außerdem trägt der Glockenteller 8 auf seiner Außenmantelfläche 16 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Leitschaufeln 60. Diese haben eine solche Geometrie und sind so angeordnet, dass Luft aus dem Ringkanal 52 angesaugt und in Richtung auf den Abgabespalt 44 gefördert wird, wenn sich der Glockenteller 8 im Betrieb des Rotationszerstäubers 2 dreht. In dem Ringkanal 52 bildet sich dabei ein Unterdruck, wodurch die Luft, die den Düsenkopf 6 umgibt, über die Durchgangskanäle 58 in den Ringkanal 52 angesaugt wird und damit als Arbeitsfluid dient.
  • Der oben beschrieben Rotationszerstäuber 2 funktioniert nun wie folgt:
    Im Betrieb des Rotationszerstäubers 10 wird der Glockenteller 8 mittels der Antriebseinrichtung 20 um seine Rotationsachse 18 verdreht und der Lack-Zuführkanal 24 in der Hohlwelle 22 mit Lack gespeist.
  • Dabei tritt Lack zunächst aus der Abgabeöffnung 30 in der Ringplatte 28 des rotierenden Glockentellers 8 aus und trifft auf dessen Prallplatte 32. Dieser Lack gelangt auf Grund der Drehung des Glockentellers 8 als Lackfilm zu dessen innen liegender Abströmfläche 34 und weiter nach vorne zu deren Abrisskante 36, wo der Lackfilm in Form von Lacktröpfchen weggeschleudert wird. Hierbei entstehen Tröpfchen mit unterschiedlichen Größen, die sich über einen verhältnismäßig großen Bereich erstrecken. Diese Tröpfchenbildung ist in Figur 3 veranschaulicht, wobei größere Tröpfchen 62 und kleinere Tröpfchen 64 gezeigt sind.
  • Durch die Leitschaufeln 60 an der Außenmantelfläche 16 des rotierenden Glockentellers 8 wird Luft aus dem Abgabe-Ringspalt 44 gleichzeitig auf die von der Abrisskante 36 weggeschleuderten Tröpfchen 62, 64 geblasen. Diese Luft hat auf Grund der ausgebildeten Laval-Ringdüse 56 eine so hohe Austrittsgeschwindigkeit, dass am Abgabespalt 44 ein Druckstoß auf die Lacktröpfchen 62 und 64 ausgeübt wird, der in Figur 3 bei dem Bezugzeichen 66 angedeutet ist. Dieser Druckstoß 66 bewirkt, dass die größeren Tröpfchen 62 sich in mehrere kleinere Tröpfchen 64 aufspalten. Dies ist in Figur 3 durch die kleinen Pfeile 68 angedeutet.
  • Bei den kleineren Tröpfchen 64 an sich ist kein nennenswerter Einfluss des Druckstoßes zu verzeichnen. Insgesamt wird somit die mittlere Größe der von der Abrisskante 36 des Glockentellers 8 weggeschleuderten Lacktröpfchen vereinheitlicht.
  • Es sind somit zumindest weniger größere und damit schwerere Tröpfchen 64 vorhanden, die durch Zentrifugalkräfte weiter nach radial außen getragen werden als kleinere und damit leichtere Lacktröpfchen 62.
  • Auf diese Weise wird der Durchmesser des von dem Düsenkopf 6 erzeugten Lacknebels kleiner als ohne die Laval-Ringdüse 56 und der Lacknebel wird auf den zu lackierenden Gegenstand fokussiert.
  • Wie oben erwähnt, kann die Leithülse 40 gegenüber dem Glockenteller 8 axial verschoben und gegenüber dem Glockenteller 8 und dessen Außenmantelfläche 16 in verschiedenen axialen Positionen fixiert werden. Hierdurch kann der Durchgangsquerschnitt der engsten Stelle 54 des Ringkanals 52 der Laval-Ringdüse 56 eingestellt werden.
  • Wenn die Leithülse 40 gegenüber dem Glockenteller 8 nach hinten verschoben wird, vergrößert sich der Durchgangsquerschnitt an der engsten Stelle 54 des Ringkanals 52 der Laval-Ringdüse 56. Auch der Durchgangsquerschnitt des Ringkanals 52 im Bereich des konischen Abschnitts 48 der Leithülse 40 vergrößert sich entsprechend. Die Geschwindigkeit der aus dem Abgabespalt 44 der Laval-Ringdüse 56 austretenden Luft und der damit erzeugte Druckstoß auf die Tröpfchen 64 ist dann verringert.
  • Wenn die Leithülse 40 dagegen gegenüber dem Glockenteller 8 nach vorne verschoben wird, verkleinert sich der Durchgangsquerschnitt an der engsten Stelle 54 des Ringkanals 52 der Laval-Ringdüse 56. Auch der Durchgangsquerschnitt des Ringkanals 52 im Bereich des konischen Abschnitts 48 der Leithülse 40 verkleinert sich entsprechend. Die Geschwindigkeit der aus dem Abgabespalt 44 der Laval-Ringdüse 56 austretenden Luft und der damit erzeugte Druckstoß auf die Tröpfchen 64 ist dann vergrößert.
  • Es ist somit immer zumindest ein Abschnitt der Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 von wenigstens einem Abschnitt der Innenmantelfläche 38 der Leithülse 40 umgeben.
  • Bei einer Abwandlung können die Leitschaufeln 60 anstatt an der Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 auch an der Innenmantelfläche 38 der Leithülse 40 vorgesehen sein. Obwohl die Leitschaufeln 60 dann stationär sind, wird auf Grund der hohen Rotationsgeschwindigkeit des Glockentellers 8 die gewünschte Wirkung erzielt.
  • Bei einer weiteren Abwandlung kann dem Ringkanal 52 der Laval-Ringdüse 56 auch Druckluft aus einer Druckluftquelle über eine Druckluftleitung zugeführt werden, welche dann als Arbeitsfluid dient. Gegebenenfalls kann in diesem Fall auf die Leitschaufeln 60 verzichtet werden.
  • In einer weiteren Abwandlung kann die Laval-Ringdüse 56 auch als separates Bauteil vorgesehen sein, welches den Glockenteller 8 entsprechend umgibt. In diesem Fall bildet die Außenmantelfläche 16 des Glockentellers 8 nicht die zweite Strömungsfläche der Laval-Ringdüse; vielmehr wird diese dann durch das separate Bauteil bereitgestellt.

Claims (9)

  1. Düsenkopf für einen Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand mit
    einem um eine Rotationsachse (18) drehbaren Glockenteller (8) mit einer Abströmfläche (34), welcher Beschichtungsmaterial derart zuführbar ist, dass Beschichtungsmaterial von dem Glockenteller (8) weggeschleudert wird;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am Glockenteller (8) eine zur Rotationsachse (18) rotationssymmetrische Laval-Ringdüse (56) mit einem Abgabe-Ringspalt (44) ausgebildet ist, aus welchem ein Arbeitsfluid auf das von dem Glockenteller (8) weggeschleuderte Beschichtungsmaterial blasbar ist.
  2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) von einer zur Rotationsachse (18) rotationssymmetrischen Mantelfläche (38) eines Leitkörpers (40) umgeben ist, die mit der Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) die Laval-Ringdüse (56) ausbildet.
  3. Düsenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) eine Kegelstumpffläche bildet.
  4. Düsenkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) und der Mantelfläche (38) des Leitkörpers (40) ein Ringkanal (52) ausgebildet ist, wobei die Mantelfläche (38) eine in Richtung auf die Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) weisende rotationssymmetrische Erhebung (46) aufweist, welche die engste Stelle (54) des Ringkanals (52) vorgibt.
  5. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) oder die Mantelfläche (38) des Leitkörpers (40) Leitschaufeln (60) trägt, die so eingerichtet sind, dass bei der Drehung des Glockentellers (8) Arbeitsfluid, welches sich zwischen der Außenmantelfläche (16) des Glockentellers (8) und der Mantelfläche (38) des Leitkörpers (40) befindet, zum Abgabe-Ringspalt (44) der Laval-Ringdüse (56) gefördert wird.
  6. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (40) wenigstens einen Durchgangskanal (58) aufweist, über welche Fluid aus der Umgebung in den Ringkanal (52) strömen kann.
  7. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsquerschnitt der Laval-Ringdüse (56) zumindest an deren engster Stelle (54) einstellbar ist.
  8. Düsenkopf nach Anspruch 7 unter Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativlage des Glockentellers (8) und des Leitkörpers (40) zueinander bezogen auf deren Achse (18) einstellbar ist.
  9. Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand mit einem Düsenkopf (6),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Düsenkopf (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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