DE2553664A1

DE2553664A1 - Spruehgeraet

Info

Publication number: DE2553664A1
Application number: DE19752553664
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Airprint Systems Inc
Current assignee: Airprint Systems Inc
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2293987A1; JPS5183646A; CA1039334A; US3923252A; GB1524539A; IT1049993B

Description

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U.S.Ser.No. 530,615

Airprint Systems Inc. .1660 Carmen Drive
Elk Grove Village, Illinois 60007, USA

Sprühgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sprühgerät zum Atomisieren und Versprühen von Flüssigkeit mit einem Körper, der eine Längsbohrung aufweist, deren Vorderteil eine Ventilspitze mit einem konischen Ventilsitz hat, mit dem eine entsprechend konische Vorderfläche einer hin- und herbewegbaren Ventilnadel zusammenwirkt, die in der Längsbohrung durch eine Abdichtung unter Bilden einer vorderen Ventilkammer abgedichtet angeordnet ist, an die ein mit einer Flüssigkeitsquelle verbindbarer Kanal des Körpers angeschlossen ist.

Die Verwendung von Sprühgeräten für die Markierung und zum Aufbringen von Klebstoff ergab einige Schwierigkeiten, wodurch die Verwendung dieser Geräte für spezielle Anwendungen begrenzt ist. Gleichgültig ob das Gerät zum Aufbringen von flüssiger Farbe oder flüssigem Klebstoff verwendet wurde, war es üblicherweise wichtig, daß das Sprühmuster genau in seiner Form für eine längere Zeitdauer verblieb, so daß das Gerät nun ohne Bedienung arbeiten kann. Besonders im Falle von Klebstoff ist es äußerst wichtig, daß der Klebstoff an dem für den flüssi-

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gen Sprühstoff dienenden Auslaß sich nicht ansammelt, da eine dort angesammelte Flüssigkeit nicht nur das Sprühmuster andert, sondern in manchen Fällen auch das Arbeiten des Gerätes verhindert, nachdem es eine Zeitlang stillgesetzt war, wobei diese Zeit länger war als die für das Härten von Klebstoff erforderliche Zeit, beispielsweise über Nacht.

Es wurde festgestellt, daß es gerade diese beiden Schwierigkeiten bei den bekannten Sprühköpfen waren, die eine weitverbreitete Verwendung von Sprühgeräten zum Markieren und zum Klebstoffaufbringen verhindert hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde> ein Sprühgerät zu schaffen, mit dem auch klebrige Stoffe ohne Behinderung durch Sprühstoffansammlung über eine längere Zeitdauer gleichmäßig versprüht werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ventilnadel ein kegelstumpfförmiges Nadelvorderteil und daran anschließend ein konisches Nadelendteil mit einem Spitzenwinkel zwischen 94 und 116 aufweist. Insbesondere kann dieses Gerät nun als Klebstoff versprühendes Gerät bei sich mit hdasr Geschwindigkeit bewegenden Verpackungsbändern benutzt werden. Bei dieser Verwendung wird der Sprühkopf nacheinander mit hoher Wiederholungszahl während einer längeren ,Zeitdauer in Tätigkeit gesetzt und hält dann die Dichte des Klebstoffes in der

dauer

Versprühung und das Muster selbst während dieser Zeitf konstant.

Das Sprühgerät gemäß der Erfindung verwendet eine hin- und hergehende Ventilnadel mit einer konischen Spitze neben einem kegelstumpfförmigen Ventilteil, der mit einem komplementär geformten Ventilsitz zusammenwirkt, wenn die Ventilnadel in vorderer Abdichtstellung ist. Wenn die Ventilnadel zurückgezogen wird, so tritt Klebstoff aus dem Sprühkopf durch den

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Ringspalt aus, der das vordere Ende der Ventilnadel tungibt. Der Winkel der konischen Spitze am Ende der Ventilnadel ist kritisch, wenn die zu versprühende Flüssigkeit sich dort nicht ansammeln soll. Es v?urde festgestellt, daß beispielsweise dann, wenn die Konizität der Spitze die gleiche ist wie die des anschließenden kegelstumpfförmigen Ventilteils oder wenn die Spitze flach oder halbkugelig ist, sich Flüssigkeit dort ansammelt und das Arbeiten des Gerätes drastisch behindert. Ferner wurde festgestellt, daß der kegelstumpfförmige Ventilteil der Nadel und der zugehörige Ventilsitz innerhalb extrem enger Toleranzen sein müssen, da sich sonst unregelmäßige Muster und unregelmäßige Flüssigkeitsdichten beim Aufsprühen ergeben. Ein einfaches überprüfen dieser Toleranzen hat das Problem jedoch nicht gelöst, und es wurde ferner festgestellt, daß nur durch ein genaues zentrales Führen der Nadel entlang der Achse des Vensilsitzes mit Hilfe von im Abstand angeordneten Führungsgliedern sich ein genaues, wiederholbares Sprühmuster ergibt und dann auch die Spitze frei von Flussigkeitsansammlung verbleibt.

Die Führung geschieht dabei durch eine Vielzahl von Führungsscheiben, die durch eine Vielzahl von Abdichtscheiben im Abstand gehalten sind, wodurch ein genaues Fluchten der Ventilnadel mit dem zugehörigen Ventilsitz erzielt wird, wobei die Ventilnadel ein konisches Stirnende hat, um so dort eine Ansammlung von Flüssigkeit zu verhindern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Flüssigkeitsprühgeräts gemäß der Erfindung,

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Fig. 2 eine Vorderansicht von links gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch den Vorderteil des Gerätes nach Fig. 1 in größerem Maßstab als diese zur Erläuterung der eine doppelte Konizität aufweisenden Spitze des Nadelventils.

In der Zeichnung und insbesondere in Fig. 1 ist ein Sprühgerät zum Atomisieren und Versprühen von Flüssigkeit als Ganzes mit 10 bezeichnet und hat einen Sprühkopf 12, ein Anschlußstück 14 für den Flüssigkeitseinlaß, einen ersten Fluidumanschluß 16, beispielsweise für Luft, und einen zweiten Luftanschluß 18. Ferner ist ein elektrisch betätigtes Magnetventil 20 an eine Druckluftquelle oder eine andere, nicht dargestellte Fluidumquelle angeschlossen. Ferner ist ein von Hand einstellbares Nadelventil 22 zwischen dieser Fluidumquelle und den Anschluß 16 angeordnet.

Wie in Fig. 3 dargestellt, hat der Sprühkopf 12 einen einstückigen Körper 24, durch den hindurch sich eine Längsbohrung erstreckt. Diese Bohrung hat ein mit Gewinde versehenes vorderes Teilstück 26, ein zylindrisches Zwischenstück 28, das von einem vergrößerten hinteren Teilstück 30 durch ein kurzes, mit Gewinde versehenes Teilstück 32 getrennt ist. Eine Ventilspitze 34 ist in das vordere Teilstück 26 eingeschraubt und hat einen ringförmigen Zwischenflansch 36, der gegen das Stirnende des Körpers 24 anschlägt. Die Ventilspitze 34 hat eine Längsbohrung 38 mit einem kegelstumpfförmigen Vorderstück, das einen Ventilsitz 40 und einen Flüssigkeitsauslaß bildet.

Ferner ist eine Ventilnadel 42 fluchtend mit der Längsachse des Ventilsitzes 40 angeordnet und hat einen kegelstumpfförmigen Nadelvorderteil 44 in der Nähe des vorderen Endes und

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ferner anschliessend ein konisches Nadelendteil 46. Das konische Nadelvorderteil 44 ist komplementär zum Ventilsitz 40 und die Teile 40 und 44 weisen sehr enge Masstoleranzen auf. Ferner ist ein Kolben 48 am hinteren Ende der Ventilnadel 42 befestigt und ist pneumatisch im Teilstück 30 der Bohrungen abgedichtet, der als Zylinder dient und in dem sich der Kolben hin- und herbewegen kann. Die Ventilnadel 42 wird in ihre vordere Abdichtstellung unter Schliessen des Austritts am Vorderteil von einer Schraubenfeder 50 gedrückt, die zwischen dem hinteren Ende des Kolbens 48 und einer Kappe 52 zusammengepresst ist, die auf das hintere Ende des Körpers 24 aufgeschraubt ist. Die Kappe 52 hat ein oder mehrere Luftaustrittslöcher 54 und einen nach hinten vorstehenden Gewindestutzen 56, in dessen Innengewinde eine von Hand verstellbare Anschlagschraube 58 eingeschraubt ist, deren Vorderende 60 die Rückwärtsbewegung der Ventilnadel 42 begrenzt und damit die Grosse der Austrittsöffnung am Vorderteil bestimmt, wenn der Kolben zur Öffnung des Ventils zurückgezogen wird. Am hinteren Ende der Anschlagschraube 58 ist ein Einstellknopf 62 befestigt, und eine Schraubenfeder 64 verhindert eine unbeabsichtigte Verdrehung.

Um nun die Kolbenkammer gegenüber dem vorderen Teil des Geräts abzudichten, ist eine Vielzahl von Lederabdichtscheiben 66 auf dem Zwischenteil der Ventilnadel 42 aufgesteckt, die abgedichtet sowohl gegen die Ventilnadel als auch das Zwischenstück 28 der Bohrung anliegen. Eine Führungsscheibe 68, die zwischen den Abdichtscheiben 66 angeordnet ist, besteht aus einem entsprechenden Metall, beispielsweise Messing, und ergibt eine Schiebepassung sowohl mit der Ventilnadel 42 als auch mit dem Zwischenstück 28 der Bohrung. Ferner ist eine

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zweite Führungsscheibe 70, ebenfalls aus Metall, beispielsweise Messing, im Schiebesitz sowohl zur Ventilnadel 42 als auch zum Zwischenstück 28 angeordnet. Die Führungsscheibe 70 weist einen sich nach rückwärts erstreckenden Ringflansch 72 auf. Ferner ist eine Abstützschraube 74 in das Gewindeteilstück 32 eingeschraubt, gegen die sich eine Schraubenfeder 76 abstützt, welche die Abdichtscheiben in zusammengedrücktem Abdichtzustand durch Andrücken gegen eine Schulter des Teilstückes 28 hält. Wie dargestellt, sind die Führungsscheiben 68 und 70 im Abstand voneinander entsprechend einer Vielzahl von federnden Abdichtscheiben 66 angeordnet und halten dabei die Ventilnadel fluchtend mit der Ventilspitze 34, so dass bei öffnen des Ventils die Austrittsöffnung um das Nadelvorderteil genau kreisringförmig ist. Die Führungsscheibe 70 hält ferner die Schraubenfeder 76 zentriert auf der Achse der Ventilnadel und hat eine flache, vordere Ringfläche, wodurch ein gleichmässiges Zusammenpressen der Abdichtscheiben erreicht wird.

Eine Luftkappe 77 ist über der Ventilspitze 34 angebracht und wird dort gegen das Stirnende des Körpers 24 durch einen Haltering 78 gehalten, der auf dem Vorderende des Körpers 24 aufgeschraubt ist. Ferner ist eine Luftkammer 80 in der Kappe vorgesehen, die die Ventilspitze 34 umgibt und Luft über den Einlass 90 erhält. Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 82 in der Kappe 76 bestimmt die Form des Sprühmusters in bekannter Waise. Ferner umg/.bt eine ringförmige Austrittsöffnung 84 das vordere Ende der Ventilspitze 34, um von dort Flüssigkeit herauszuziehen,wenn das Nadelventil offen ist.

Der Körper 24 hat einen Einlass und im Zusammenhang damit einen Kanal 86, mit dem der Luftanschluss 18 zum Betätigen des Kolbens 48 und damit zum Steuern des Nadelventils verbunden ist. Ein Einlass 88 und ein zugehöriger Kanal liefern Flüssigkeit

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vom Anschlusstück 14 zur Vorderseite der Abdichtung und damit zu dem die Ventilspitze 34 durchdringenden Durchgang. Ein Einlass 90 und der zugehörige Kanal erhalten Luft oder ein anueres Fliessmedium über das Anschlusstück 16 und sind mit der Luftkammer 80 am vorderen Ende des Geräts verbunden.

Beim Arbeiten wird die zu versprühende Flüssigkeit über Schwerkraft oder irgendeine Druckquelle dem Anschlusstück 14 zuge-

2 führt. Ferner wird mit einem Druck von ungefähr 3,52 kg/cm Luft den Ventilen 20 und 22 zugeführt. Damit fliesst Luft ständig aus den Austrittsöffnungen 82 und 84 quer über das Stirnteil der Ventilspitze. Wenn das Magnetventil betätigt werden soll, um das Ventil 20 zu öffnen, wird Luft der Vorderseite des Kolbens 48 zugeführt, so dass dieser nun nach rückwärts gegen die Anschlagschraube 58 gedrückt wird, um so die Flüssigkeitsaustrittsöffnung am Vorderende auf einen voreingestellten Betrag zu öffnen. Damit tritt Flüssigkeit aus dem Vorderende aus und wird nun in einem Muster aufgesprüht, das durch den Winkel und die Art der Austrittsöffnungen 82 bestimmt ist. Die Dichte des Musters ist mit Hilfe des Knopfes 62 und ferner auch über das Nadelventil 22 einstellbar. Die Grosse des Musters hängt von dem Abstand zwischen dem Gerät und der zu besprühenden Oberfläche ab.

Ein Problem, das bisher bei Sprühgeräten nicht gelöst werden konnte, bestand im Ansammeln von Flüssigkeit am Vorderende des Sprühgerätes und im besonderen am Vorderende der Ventilnadel. Es wurde nun festgestellt, dass durch Wahl des richtigen Winkels der Konizität am Nadelendteil 46 dieses Problem gelöst wird, auch wenn eine hochviskose und zähe Flüssigkeit, wie beispielseise Klebstoff _f versprüht wird. In Fig.4 ist

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der Konuswinkel des Nadelvorderteils 44 rait b angegeben und der Konuswinkel des Nadelendteils 46 mit a. Der Winkel b beträgt ungefähr 10 , um so eine Nadelbaugruppe von langer Lebensdauer zu schaffen. Der Winkel a ist äusserst kritisch und muss zwischen 47 und 58 liegen, um ein Anhaften von Flüssigkeit zu verhindern. Es wurde festgestellt, dass eine bevorzugte Winkelgrösse 54 beträgt. Der eingeschlossene Konuswinkel an der Spitze muss daher im Bereich zwischen 94 und 116 liegen. Ferner muss das Nadelendteil 46 am Vorderende des Ventilsitzes 40 gemäss Fig.4 angeordnet sein, so dass der Vorderteil der Ventilnadel, wenn die Ventilnadel in zurückgezogener Lage ist, sich innerhalb der Ventilspitze befindet.

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Claims

Patentansprüche

Sprühgerät zum Versprühen von Flüssigkeit, insbesondere Klebstoff, mit einem Körper, der eine Längsbohrung aufweist, deren Vorderteil eine Ventilspitze mit einem konischen Ventilsitz hat, mit dem eine entsprechend konische Vorderfläche einer hin- und herbewegbaren Ventilnadel zusammenwirkt, die in der Läi.gsbohrung durch eine Abdichtung unter Bilden einer vorderen Ventilkammer abgedichtet angeordnet ist, an die ein mit einer Flüssigkeitsquelle verbindbarer Kanal des Körpers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilnadel (42) ein kegelstumpfförmiges Nadelvorderteil (44) und daran anschließend ein konisches Nadelendteil (46) mit einem Spitzenwinkel zwischen 94 und 116 aufweist.
2. Sprühgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelendteil (46) bei geschlossenem Nadelventil (22) sich außerhalb, jedoch unmittelbar anschließend an die Vorderkante des Ventilsitzes (40) befindet.
3. Sprühgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwinkel ungefähr 108° ist.
4. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart ist, daß ein ringförmiger Strom eines Fließmediums, insbesondere Luft, quer über das Vorderteil des Nadelventils (22) beim Versprühen fließt.
5. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorne am Körper (24) ein kappenartiges Endstück (77) angebracht ist, dem ein Fließmedium zuführbar ist und das eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (82) hat, derart, daß Flüssigkeit aus dem Nadelventil (22) heraμsgesaugt und Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Muster versprühbar ist.

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6. Sprühgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, um den Zufluß von Fließmedium zum Endstück (77) zu steuern.
7. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel des kegelstumpfförmigen Nadelvorderteils (44) ungefähr 10 beträgt.
8. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Vorderteil der Längsbohrung (38) eine Ventilspitze (34) befindet, die den Ventilsitz (40) aufweist.
9. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speichermittel (50) vorgesehen ist, das die Ventilnadel (42) in die geschlossene Stellung zu bewegen versucht.
10. Sprühgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine druckmediumbetätigte Vorrichtung (4 8) vorgesehen ist, um die Ventilnadel (42) von ihrem Ventilsitz (40) wegzubewegen.
11. Sprühgerät, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mittleren Teilstück der Ventilnadel (42) eine Mehrzahl von Äbdichtscheiben (66) angeordnet ist, die eine Abdichtung an der Ventilnadel (42) und der Längsbohrung (38) ergeben.
12. Sprühgerät, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ventilnadel (42) mindestens zwei Führungsglieder (68, 70) angeordnet sind, die zur mittigen Führung der Ventilnadel (42) in der Längsbohrung (38) dienen und die durch Abdichtscheibeη (66) voneinander getrennt sind.

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13. Sprühgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder Führungsscheiben (68, 70),vorzugsweise aus Metall, sind.
14. Sprühgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Führungsglied (70) am hinteren Ende der Abdichtscheiben (66) angebracht ist.
15. Sprühgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherglied (76) vorgesehen ist, das auf das hintere Führungsglied (70) wirkt und die Abdichtscheiben

(66) zusammendrückt.

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