EP2953729B1 - Lochplatte für ein applikationsgerät und entsprechendes applikations- und herstellungsverfahren - Google Patents
Lochplatte für ein applikationsgerät und entsprechendes applikations- und herstellungsverfahren Download PDFInfo
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- B05B17/0646—Vibrating plates, i.e. plates being directly subjected to the vibrations, e.g. having a piezoelectric transducer attached thereto
Definitions
- the invention relates to a perforated plate for an application device for applying a coating agent, such as, for example, a lacquer, a sealant, a functional layer or an adhesive or a release agent.
- a coating agent such as, for example, a lacquer, a sealant, a functional layer or an adhesive or a release agent.
- the invention also relates to an application method in which such a perforated plate is used.
- the invention also comprises a novel production method for such a perforated plate.
- rotary atomizers are usually used, which atomize the paint to be applied by means of a rotating bell cup.
- These conventional rotary atomizers are well suited for full-surface painting of components, but the application of stripes or other patterns and also the coating of partial areas with them are problematic.
- drop generators for coating components, for example in DE 10 2010 019 612 A1 is described.
- the coating agent to be applied is passed through a perforated plate with numerous through-holes, whereby a jet of coating agent emerges from the individual through-holes of the perforated plate and breaks up into droplets, which then hit the component surface to be coated and form a coherent film of coating agent there.
- the problem with this known drop generator is the fact that the perforated plate has wetting surfaces at the hole openings which are partially wetted by the emerging coating agent during operation, which prevents the jet of coating agent from separating from the perforated plate.
- JP 2003 165226 A a nozzle plate for an inkjet printer with a thickness of 50 ⁇ m - 90 ⁇ m.
- EP 0 489 246 A2 a perforated plate according to the preamble of claim 1.
- this known perforated plate is designed for an inkjet printer and is therefore not suitable for producing a continuous coating agent film.
- the invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved perforated plate and specifying a corresponding manufacturing method.
- the invention comprises the general technical teaching of providing the perforated plate on the downstream side with a three-dimensional structure which reduces the disruptive tendency to wetting and / or reduces the pressure loss when flowing through the through hole.
- the invention initially comprises a perforated plate which is suitable for an application device for applying a coating agent, as is shown, for example, in FIG DE 10 2010 019 612 A1 is described.
- the invention is not limited to perforated plates for a specific type of application device, but also includes perforated plates which are suitable for other types of application devices.
- the perforated plate according to the invention is preferably suitable for an application device that applies a paint, a sealant, an adhesive or a release agent to a component, for example to a motor vehicle body component.
- the type of coating agent the invention is not restricted to the aforementioned examples of coating agents, but can also be implemented with other types of coating agents.
- the functional layer category includes layers that result in surface functionalization, such as adhesion promoters, primers or layers to reduce transmission.
- coating agent jet used in the context of the invention includes both continuous coating agent jets and droplet jets.
- the perforated plate according to the invention has a plurality of through holes which serve to pass the coating agent through, with a jet of coating agent emerging from the through holes which then strikes the component surface to be coated and there forms a coherent coating agent film.
- the perforated plate according to the invention has a three-dimensional structure on its downstream side which reduces the wetting area at the opening of the hole and preferably reduces the pressure loss of the fluid flowing through.
- the downstream side of the perforated plate at the edge of the through hole forms a wetting surface that is wetted by the coating agent during operation, which makes detachment of the coating agent more difficult.
- the disruptive wetting tendency can also be reduced in that the peripheral edge of the hole opening on the downstream side of the perforated plate has a structure which reduces the wetting tendency.
- Structures of this type are known per se from the prior art under the keyword “lotus effect” and can consist of microstructuring or nanostructuring, for example. Such a structuring can also improve the flushability of the component.
- the pipe stub in order to further reduce the disruptive wetting area, has an outer jacket surface which tapers, in particular conically, towards the free end of the pipe stub.
- the wall thickness of the pipe stub decreases towards the free end of the pipe stub, so that the end face of the pipe stub at the mouth of the pipe stub is extremely small, which leads to a correspondingly small wetting area.
- the wall thickness of the tube stub at its free end can be less than 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, 10 ⁇ m or 5 ⁇ m.
- the tube stub has an orifice at its downstream free end which is inclined with respect to the longitudinal axis of the tube stub.
- the pipe stub has a wall thickness that is smaller than the inner diameter of the through hole.
- the wall thickness of the pipe stub is preferably in the range from 50% to 75% of the inner diameter of the through hole.
- the pipe stub has a wall thickness of at most 100 ⁇ m, 50 ⁇ m or 30 ⁇ m in order to form a correspondingly small wetting surface on the end face of the pipe stub.
- the through hole has a hole opening on the upstream side of the perforated plate which is fluidically optimized.
- this fluidic optimization can consist in a nozzle shape of the opening of the hole.
- the opening of the hole is only rounded in order to offer the lowest possible flow resistance.
- the opening of the through hole on the downstream side of the perforated plate can also be optimized in terms of flow, for example in the form of a nozzle or by rounding to reduce the flow resistance.
- the through hole preferably forms a Laval nozzle, but other nozzle types are also possible.
- the through hole itself preferably has an inner cross section which is constant along the longitudinal axis of the through hole, the inner cross section in the preferred exemplary embodiment of the invention being circular.
- the inner cross-section can, however, also be similar to a rectangle or an oval.
- the inner cross section of the through hole changes along its longitudinal axis in order to form a nozzle shape, for example.
- Such a change in the internal cross-section of the through hole along its longitudinal axis is only possible to a limited extent or with certain restrictions in conventional manufacturing processes (e.g. drilling, milling). If, for example, the through hole between entry and exit is to be larger than the entry and exit itself, the limit of conventional manufacturing processes has been reached.
- the tube stub protrudes only slightly from the downstream surface of the perforated plate, for example with a length in the range of 25% -100%, 50% -100%, 25% -50% or 25% -75% of the Thickness of the perforated plate.
- a protruding length of the pipe stub is sufficient to limit the wetting to the face at the free end of the pipe stub.
- the stub tube thus has a length between the downstream side of the perforated plate and the free end of the stub tube which is preferably greater than 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, 50 ⁇ m or 100 ⁇ m and / or less than 1 mm, 500 ⁇ m, 200 ⁇ m or 100 ⁇ m.
- the perforated plate has a multiplicity of through holes, for example more than, 20, 50 or even more than 500 through holes.
- the surface density of the through-holes, the distance between the immediately adjacent through-holes and the internal cross-section of the through-holes are dimensioned here in such a way that the coating agent jets emerging from the individual through-holes form a coherent coating agent film after striking the component.
- the through holes of the perforated plate have different internal cross sections. The same applies to the diameter of the through hole at the exit.
- the exit cross-section determines the diameter of the coating agent jet (the droplets) and is therefore much more important than the inner diameter.
- the individual through holes are arranged at different distances from one another or are arranged in areas within which the distances between the through holes are the same, but differ from area to area.
- the distance between the immediately adjacent through holes is at least equal to three, four or six times the inner diameter of the through holes.
- the through holes can be arranged, for example, at the corners of a polyhedron, such as, for example, at the corners of a triangle, a trapezoid or a rectangle.
- the inside diameter of the individual through holes is preferably smaller than 0.2 mm, 100 ⁇ m, 50 ⁇ m or even smaller than 20 ⁇ m, which can hardly be achieved with machining processes.
- the problem with the known drop generators is the manufacture of the perforated plate, since, for example, machining processes (e.g. drilling) only allow relatively large through holes with a diameter of at least 50 ⁇ m.
- the aspect ratio of the inside diameter of the through holes on the one hand and the thickness of the perforated plate on the other hand is limited to an aspect ratio of 1:10, so that with a plate thickness of 0.5 mm an inside diameter of only at least 50 ⁇ m can be achieved.
- Through holes with an inside diameter of less than 50 ⁇ m can therefore only be produced with a high expenditure of time by laser processing with ultrashort pulse lasers.
- the invention therefore preferably provides that the perforated plate is produced by etching technology, in particular by dry etching or wet etching.
- the through holes can be produced by an etching attack on the perforated plate, the other areas of the perforated plate between the through holes being protected by an etching stop and therefore not being removed.
- Etching production processes are known per se, for example, from the field of semiconductor technology and therefore do not need to be described in more detail.
- the term used in the context of the invention of an etching-technical production of the perforated plate means that at least the through-holes are made by etching, while the perforated plate itself (i.e. initially without the through-holes) can be provided as a blank.
- One advantage of producing the perforated plate by means of etching is the possibility of economical production of a perforated plate with a large number of through holes, since the production costs are independent of the number of through holes.
- a further advantage of the etching technology production of the perforated plate is that no burrs arise due to the production process, so that there is no need for costly post-processing to remove the burrs.
- Another advantage that should be mentioned is that during the etching process there is no temperature effect on the component that could change the material structure. Furthermore, no mechanical stress is exerted on the component, which could cause stresses in the component.
- an etching technique of the perforated plate enables an exact parallelism of the through-holes, because all through-holes are made simultaneously with the same process and because, in contrast to drilling the through-holes, no drill can run. If, for example, exposure is carried out completely vertically in a first process step of the etching-technical production, then all geometries are etched in the same way, since the etching attack can be controlled extremely evenly with gas, for example.
- the perforated plate consists at least partially of a semiconductor material such as silicon, silicon dioxide, silicon carbide, gallium, gallium arsenide or indium phosphide.
- a semiconductor material such as silicon, silicon dioxide, silicon carbide, gallium, gallium arsenide or indium phosphide.
- the semiconductor material the invention is not restricted to the aforementioned examples of semiconductor materials.
- the perforated plate can also consist of a different material that allows production by etching technology.
- iron metals e.g. steels, stainless steels and other alloys
- non-ferrous metals e.g. aluminum, molybdenum, tungsten, gold, silver, tin, zinc, titanium, copper and copper alloys
- semi-metals e.g. tellurium, boron
- Transition metals e.g. nickel and cobalt materials
- ceramics e.g. zirconium oxide, aluminum oxide
- the etching technology production of the perforated plate offers the advantage that the through-bores can be aligned exactly in parallel.
- the through-bores with their longitudinal axes therefore have an extremely small angular deviation with one another or relative to the surface normal of the perforated plate, this angular deviation preferably being less than 1 °, 0.5 °, 0.01 ° or even less than 0.001 °.
- the invention is not limited to etching production processes, but can also be implemented using conventional production processes.
- machining processes for example drilling, milling
- punching or laser drilling can also be used.
- a blank of the perforated plate can first be machined, whereupon the through holes are made by etching.
- the perforated plate is first produced by etching and then subsequently machined.
- a coating can be applied to one or both sides of the perforated plate, such as a corrosion protection layer or an electrically conductive layer.
- the coating can also be part of a sensor or a logic circuit.
- the perforated plate has an essentially constant thickness over its entire surface.
- the perforated plate has an outer edge with a greater thickness and a central area with the through holes, the thickness of the perforated plate in the area with the through holes being smaller than at the edge.
- This reduction in the thickness in the region of the through holes is advantageous because it reduces the flow resistance of the through holes.
- the thickness of the perforated plate in the area of the through holes is therefore less than 1 mm and preferably even less than 0.5 mm or even less than 0.3 mm.
- the perforated plate has at least one reinforcement strip for mechanical reinforcement, the perforated plate having a smaller thickness in the area of the through holes than in the area of the reinforcement strip.
- the perforated plate on the edge or on the reinforcement strip can have a thickness of less than 2 mm, 1 mm or 0.7 mm.
- the invention also claims protection for a complete application device with such a perforated plate.
- the perforated plate can, for example, be part of a nozzle, a nozzle insert, a guide air ring, a diaphragm, a mixer, a sieve, a valve needle or a needle seat.
- the invention also claims protection for an application method that uses an application device with such a perforated plate.
- the invention also claims protection for a corresponding manufacturing method for manufacturing such a perforated plate.
- the perforated plate can be processed by etching technology on one or both sides here.
- Figure 1 shows a plan view of a perforated plate 1, not according to the invention, which can be used, for example, in a drop generator.
- a perforated plate 1 not according to the invention, which can be used, for example, in a drop generator.
- drop generator With regard to the design details of the drop generator, see also DE 10 2010 019 612 A1 referenced.
- the perforated plate 1 has a multiplicity of through holes 2 which are arranged in the perforated plate 1, the through holes 2 in the perforated plate 1 being arranged equidistantly and in the form of a matrix.
- the perforated plate 1 according to the invention is distinguished by an etching technique.
- Figure 2 shows a cross-sectional view through the perforated plate 1 in the area of one of the through-holes 2, the arrow in the cross-sectional view indicating the direction of flow of the coating agent through the through-hole 2. From the cross-sectional view it can be seen that the through-hole 2 has a flow-optimized hole opening 3, as a result of which the flow resistance of the through-hole 2 is reduced.
- the perforated plate 1 has a structuring which reduces the tendency to wetting.
- the through-hole 2 In addition to the flow-optimized hole opening 3, the through-hole 2 also has a flow-optimized hole opening 4, so that the through-hole 2 forms a Laval nozzle.
- Figures 4A and 4B show an alternative cross-sectional view through the perforated plate 1 in the area of a through hole 2, wherein Figure 4A shows the through hole 2 without a coating agent, whereas in FIG Figure 4B a coating agent 5 is shown.
- the coating agent 5 wets a wetting surface 6 on the downstream surface of the perforated plate 1, which makes a jet-shaped detachment of the coating agent 5 from the perforated plate 1 difficult despite the structuring.
- the Figures 5A and 5B show a preferred embodiment of the invention with a further reduced tendency to wetting.
- the perforated plate 1 has a tubular stub 7 on the circumferential edge of the individual through holes 2, the through hole 2 merging into the tubular stub 7 so that the end face of the tubular stub 7 forms a wetting surface 8 at the free end of the tubular stub 7.
- the wetting surface 8 is therefore limited to the free end face of the pipe stub 7 and is therefore significantly smaller than the wetting surface 6 according to FIG Figure 4A . This facilitates the detachment of the coating agent 5 from the perforated plate 1.
- Figure 6A shows a modification of Figure 5A , wherein the outer jacket surface of the tubular stub 7 tapers conically towards the free end of the tubular stub 7, so that the wetting surface at the free end of the tubular stub 7 is minimal.
- Figure 6B shows a modification of Figure 6A , wherein the mouth opening of the tubular stub 7 is inclined with respect to the longitudinal axis of the through hole 2.
- Figure 6C shows a modification of Figure 5A , wherein the mouth opening of the tubular stub 7 is inclined with respect to the longitudinal axis of the through hole.
- Figure 7A shows a schematic cross-sectional view through a perforated plate 1 not according to the invention, which partially corresponds to the perforated plates described above, so that to avoid repetitions on the above Description is referred to, the same reference numerals being used for corresponding details.
- a special feature of this exemplary embodiment is that the perforated plate 1 has a relatively thick edge 9 on the outside and a thinner area 10 with the through holes 2 in the middle.
- the thick edge 9 of the perforated plate 1 ensures sufficient mechanical stability, while the reduction in thickness in the area 10 with the through holes 2 ensures that the through holes 2 offer only a relatively low flow resistance.
- FIG. 7B shows a modification of FIG. 7A, not according to the invention, so that to avoid repetition, reference is made to the description Figure 7A is referred to, the same reference numerals being used for corresponding details.
- a special feature of this exemplary embodiment is that the area 10 is only reduced in thickness on one side.
- FIGS. 8A and 8B show a perforated plate 1 not according to the invention, which partly coincide with the exemplary embodiments described above, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference symbols being used for corresponding details.
- a special feature of this exemplary embodiment is that, in addition to the edge 9 of the perforated plate 1, thicker reinforcement strips 11 are also provided.
- Figure 9 shows a holder 12 with three perforated plates 13, 14, 15 which directly adjoin one another.
- FIG. 10 In a greatly simplified schematic representation, an application device with a perforated plate 1 according to the invention for coating a component 16 (for example a motor vehicle body component).
- a component 16 for example a motor vehicle body component
- Coating agent jets 17 emerge from the individual through-holes 2 of the perforated plate 1, as they do themselves DE 10 2010 019 612 A1 is known. After striking the surface of the component 16, these coating agent jets 17 form a coherent coating agent film on the surface of the component 16.
- the drawing also shows an applicator 18 connected to the perforated plate 1 and application technology 19 which is connected to the applicator 18 by lines shown schematically.
Landscapes
- Nozzles (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lochplatte für ein Applikationsgerät zur Applikation eines Beschichtungsmittels, wie beispielsweise eines Lacks, eines Dichtstoffs, einer Funktionsschicht oder eines Klebstoffs oder eines Trennmittels. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Applikationsverfahren, bei dem eine solche Lochplatte eingesetzt wird. Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein neuartiges Herstellungsverfahren für eine solche Lochplatte.
- Zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die den zu applizierenden Lack mittels eines rotierenden Glockentellers zerstäuben. Diese herkömmlichen Rotationszerstäuber sind zwar gut zur vollflächigen Bauteillackierung geeignet, jedoch ist die Applikation von Streifen oder sonstigen Mustern und auch die Beschichtung von Teilflächen hiermit problematisch.
- Es ist ebenfalls bekannt, zur Beschichtung von Bauteilen sogenannte Tropfengeneratoren einzusetzen, wie beispielsweise in
DE 10 2010 019 612 A1 beschrieben ist. Dabei wird das zu applizierende Beschichtungsmittel durch eine Lochplatte mit zahlreichen Durchgangslöchern geleitet, wobei aus den einzelnen Durchgangslöchern der Lochplatte jeweils ein Beschichtungsmittelstrahl austritt, der in Tropfen zerfällt, die dann auf die zu beschichtende Bauteiloberfläche auftreffen und dort einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm bilden. Problematisch an diesem bekannten Tropfengenerator ist die Tatsache, dass die Lochplatte an den Lochausmündungen Benetzungsflächen aufweist, die im Betrieb teilweise von dem austretenden Beschichtungsmittel benetzt werden, was eine Ablösung des Beschichtungsmittelstrahls von der Lochplatte behindert. - Weiterhin tritt bei Lochplatten nach dem Stand der Technik das Problem auf, dass der erforderliche Beschichtungsmittel-Volumenstrom nicht erreicht wird, weil die Lochdurchmesser zu klein und die Dicke der Lochplatte zu groß ist, um den bei Beschichtungsmitteln üblichen Viskositäten entstehenden Druckverlust zu überwinden. Verringert man die Dicke der Lochplatte, verliert sie jedoch ihre mechanische Stabilität.
- Aus
DE 691 23 224 T2 ist eine Düsenplatte für einen Tintenstrahldrucker bekannt, wobei diese bekannte Düsenplatte jedoch auf dem Gebiet der Applikationstechnik nicht einsetzbar ist. - Ferner ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf
EP 0 928 637 A2 ,DE 10 2004 030 640 A1 ,DE 20 2011 000 324 U1 undDE 40 21 661 C2 . - Ferner offenbart
JP 2003 165226 A - Schließlich offenbart
EP 0 489 246 A2 eine Lochplatte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Allerdings ist diese bekannte Lochplatte für einen Tintenstrahldrucker ausgelegt und eignet sich deshalb nicht zur Erzeugung eines durchgehenden Beschichtungsmittelfilms. - Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Lochplatte zu schaffen und ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.
- Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Lochplatte bzw. durch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst.
- Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Lochplatte an der stromabwärts gelegenen Seite mit einer dreidimensionalen Strukturierung zu versehen, welche die störende Benetzungsneigung verringert und/oder den Druckverlust beim Durchströmen des Durchgangslochs verringert.
- Die Erfindung umfasst zunächst eine Lochplatte, die für ein Applikationsgerät zur Applikation eines Beschichtungsmittels geeignet ist, wie es beispielsweise in
DE 10 2010 019 612 A1 beschrieben ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Lochplatten für einen bestimmten Typ eines Applikationsgeräts beschränkt, sondern umfasst auch Lochplatten, die für andere Typen von Applikationsgeräten geeignet sind. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Lochplatte jedoch für ein Applikationsgerät geeignet, das einen Lack, einen Dichtstoff, einen Klebstoff oder ein Trennmittel auf ein Bauteil appliziert, beispielsweise auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs des Beschichtungsmittels nicht auf die vorstehend genannten Beispiele von Beschichtungsmitteln beschränkt, sondern auch mit anderen Typen von Beschichtungsmitteln realisierbar. Unter die Kategorie Funktionsschicht fallen Schichten, die eine Oberflächenfunktionalisierung zur Folge haben, wie zum Beispiel Haftvermittler, Primer oder auch Schichten zur Verringerung der Transmission. - Weiterhin ist zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Beschichtungsmittelstrahls sowohl kontinuierliche Beschichtungsmittelstrahlen als auch Tröpfchenstrahlen umfasst.
- Die erfindungsgemäße Lochplatte weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mehrere Durchgangslöcher auf, die zum Durchleiten des Beschichtungsmittels dienen, wobei aus den Durchgangslöchern ein Beschichtungsmittelstrahl austritt, der dann auf die zu beschichtende Bauteiloberfläche auftrifft und dort einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm bildet.
- Die erfindungsgemäße Lochplatte weist auf ihrer stromabwärts gelegenen Seite eine dreidimensionale Struktur auf, die die Benetzungsfläche an der Lochausmündung verringert und vorzugsweise den Druckverlust des durchfließenden Fluids verringert.
- Beim Durchleiten des Beschichtungsmittels durch das Durchgangsloch der Lochplatte ist zu berücksichtigen, dass die stromabwärts gelegene Seite der Lochplatte an der Umrandung des Durchgangsloches eine Benetzungsfläche bildet, die im Betrieb von dem Beschichtungsmittel benetzt wird, was eine Ablösung des Beschichtungsmittels erschwert. Zur Verringerung dieser Benetzungsfläche und damit zur Erleichterung einer Ablösung des Beschichtungsmittels von der Lochplatte ist deshalb vorgesehen, dass das Durchgangsloch auf der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte in einen Rohrstummel übergeht, der von der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte hervorsteht, so dass nur die Stirnfläche dieses Rohrstummels eine störende Benetzungsfläche bildet.
- Darüber hinaus kann die störende Benetzungsneigung auch dadurch verringert werden, dass der Umfangsrand der Lochausmündung auf der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte eine Strukturierung aufweist, welche die Benetzungsneigung verringert. Derartige Strukturierungen sind unter dem Stichwort "Lotus-Effekt" an sich aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise aus einer Mikrostrukturierung oder einer Nanostrukturierung bestehen. Durch eine solche Strukturierung kann auch die Spülbarkeit des Bauteils verbessert werden.
- Bei dem vorstehend erwähnten Rohrstummel kann zur weiteren Verringerung der störenden Benetzungsfläche vorgesehen sein, dass der Rohrstummel eine äußere Mantelfläche aufweist, die sich zum freien Ende des Rohrstummels hin verjüngt, insbesondere konisch. Hierbei nimmt die Wanddicke des Rohrstummels also zum freien Ende des Rohrstummels hin ab, so dass die Stirnfläche des Rohrstummels an der Mündungsöffnung des Rohrstummels äußerst klein ist, was zu einer entsprechend kleinen Benetzungsfläche führt. Beispielsweise kann die Wanddicke des Rohrstummels an seinem freien Ende kleiner sein als 100µm, 50pm, 10µm oder 5µm.
- Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Rohrstummel an seinem stromabwärts gelegenen freien Ende eine Mündungsöffnung aufweist, die gegenüber der Längsachse des Rohrstummels geneigt ist.
- Zur Erreichung einer möglichst geringen Benetzungsfläche des Rohrstummels ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Rohrstummel eine Wanddicke aufweist, die kleiner ist als der Innendurchmesser des Durchgangslochs. Vorzugsweise liegt die Wanddicke des Rohrstummels im Bereich von 50 % bis 75 % des Innendurchmessers des Durchgangslochs. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Rohrstummel eine Wanddicke von höchstens 100 µm, 50 µm oder 30 µm auf, um eine entsprechend kleine Benetzungsfläche an der Stirnfläche des Rohrstummels zu bilden.
- Weiterhin ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass das Durchgangsloch an der stromaufwärts gelegenen Seite der Lochplatte eine Locheinmündung aufweist, die strömungstechnisch optimiert ist. Beispielsweise kann diese strömungstechnische Optimierung in einer Düsenform der Locheinmündung bestehen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Locheinmündung lediglich abgerundet ist, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu bieten.
- In gleicher Weise kann auch die Lochausmündung des Durchgangslochs an der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte strömungstechnisch optimiert sein, beispielsweise in Form einer Düse oder durch Abrundungen zur Verringerung des Strömungswiderstands.
- Bei einer düsenförmigen Gestaltung des Durchgangsloches bildet das Durchgangsloch vorzugsweise eine Lavaldüse, jedoch sind auch andere Düsentypen möglich.
- Das Durchgangsloch selbst weist vorzugsweise einen Innenquerschnitt auf, der entlang der Längsachse des Durchgangslochs konstant ist, wobei der Innenquerschnitt im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kreisförmig ist.
- Der Innenquerschnitt kann aber auch ähnlich einem Rechteck oder einem Oval sein.
- Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass sich der Innenquerschnitt des Durchgangslochs entlang seiner Längsachse ändert, um beispielsweise eine Düsenform zu bilden. Eine solche Änderung des Innenquerschnitts des Durchgangslochs entlang seiner Längsachse ist bei herkömmlichen Herstellungsverfahren (z.B. Bohren, Fräsen) nur begrenzt bzw. mit gewissen Einschränkungen möglich. Soll z.B. das Durchgangsloch zwischen Eintritt und Austritt größer sein als der Eintritt und Austritt selbst, ist die Grenze der herkömmlichen Herstellungsverfahren erreicht.
- Hierbei ist zu erwähnen, dass der Rohrstummel gegenüber der stromabwärts gelegenen Oberfläche der Lochplatte nur geringfügig hervorsteht, beispielsweise mit einer Länge im Bereich von 25%-100%, 50%-100%, 25%-50% oder 25%-75% der Dicke der Lochplatte. Eine solche Überstandslänge des Rohrstummels reicht aus, um die Benetzung auf die Stirnfläche am freien Ende des Rohrstummels zu beschränken.
- Der Rohrstummel weist also zwischen der stromwärts gelegenen Seite der Lochplatte und dem freien Ende des Rohrstummels eine Länge auf, die vorzugsweise größer als 10 µm, 20 µm, 50 µm oder 100 µm und/oder kleiner als 1 mm, 500 µm, 200 µm oder 100 µm ist.
- Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Lochplatte eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, beispielweise mehr als, 20, 50 oder sogar mehr als 500 Durchgangslöcher.
- Die Flächendichte der Durchgangslöcher, der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern und der Innenquerschnitt der Durchgangslöcher sind hierbei so bemessen, dass die aus den einzelnen Durchgangslöchern austretenden Beschichtungsmittelstrahlen nach dem Auftreffen auf das Bauteil einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm bilden.
- Ferner ist zu erwähnen, dass die Durchgangslöcher der Lochplatte unterschiedliche Innenquerschnittee aufweisen. Dasselbe gilt für den Durchmesser des Durchgangslochs am Ausgang. Der Ausgangsquerschnitt (Durchmesser) bestimmt den Durchmesser des Beschichtungsmittelstrahls (der Tropfen) und ist daher viel wichtiger als der Innendurchmesser.
- Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern innerhalb der Lochplatte einheitlich ist.
- Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die einzelnen Durchgangslöcher in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind oder in Bereichen angeordnet sind, innerhalb derer die Abstände zwischen den Durchgangslöchern gleich sind, wobei sie aber von Bereich zu Bereich verschieden sind.
- In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern mindestens gleich dem dreifachen, vierfachen oder sechsfachen des Innendurchmessers der Durchgangslöcher.
- Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Durchgangslöcher beispielsweise an den Ecken einen Polyeders angeordnet sein können, wie beispielsweise an den Ecken eines Dreiecks, eines Trapezes oder eines Rechtecks.
- Der Innendurchmesser der einzelnen Durchgangslöcher ist vorzugsweise kleiner als 0,2 mm, 100 µm, 50 µm oder sogar kleiner als 20 µm, was mit spanenden Herstellungsverfahren kaum erreichbar ist.
- Problematisch an den bekannten Tropfengeneratoren ist die Herstellung der Lochplatte, da beispielsweise spanende Herstellungsverfahren (z.B. Bohren) nur relativ große Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von mindestens 50 µm erlauben.
- Darüber hinaus ist hierbei das Aspektverhältnis von Innendurchmesser der Durchgangslöcher einerseits und Dicke der Lochplatte andererseits auf ein Aspektverhältnis von 1:10 beschränkt, so dass bei einer Plattendicke von 0,5 mm ein Innendurchmesser lediglich von mindestens 50 µm erreicht werden kann.
- Weiterhin ist die Herstellung einer Vielzahl von Durchgangslöchern in der Lochplatte mit spanenden Herstellungsverfahren (z.B. Bohren, Fräsen) zeitaufwändig und wirtschaftlich riskant, da die Gefahr besteht, dass das Werkzeug (z.B. Bohrer, Fräser) beim Einbringen des letzten Durchgangslochs abbricht, wodurch die gesamte Lochplatte wertlos wird.
- Ferner ist zu berücksichtigen, dass spanende Herstellungsverfahren immer Grate erzeugen, welche die Funktion der Lochplatte beeinträchtigen, wenn sie nicht entfernt werden. Insbesondere bei sehr kleinen Durchgangslöchern ist die Entfernung der Grate jedoch herstellungstechnisch schwierig oder sogar unmöglich.
- Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass beim Einbringen der einzelnen Durchgangslöcher durch Stech- und Stanzprozesse eine Materialverdrängung/-Verformung um das jeweilige Durchgangsloch herum stattfindet, was zu einer entsprechenden Verformung der Lochplatte führt.
- Durchgangslöcher mit einem Innendurchmesser von weniger als 50 µm können deshalb bisher nur mit hohem zeitlichem Aufwand durch eine Laserbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern hergestellt werden.
- Nachteilig an den bekannten Lochplatten für Applikationsgeräte (z.B. Tropfengeneratoren) ist also die problematische Herstellung insbesondere von sehr kleinen Durchgangslöchern und sehr kleinen dreidimensionalen Strukturen.
- Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, dass die Lochplatte ätztechnisch herstellt ist, insbesondere durch Trockenätzen oder Nassätzen. Hierbei können die Durchgangslöcher durch einen Ätzangriff auf die Lochplatte hergestellt werden, wobei die anderen Bereiche der Lochplatte zwischen den Durchgangslöchern durch einen Ätzstopp geschützt sind und deshalb nicht abgetragen werden. Ätztechnische Herstellungsverfahren sind beispielsweise aus dem Gebiet der Halbleitertechnik an sich bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer ätztechnischen Herstellung der Lochplatte bedeutet also, dass zumindest die Durchgangslöcher ätztechnisch eingebracht werden, während die Lochplatte selbst (d.h. zunächst ohne die Durchgangslöcher) als Rohling bereitgestellt werden kann.
- Ein Vorteil der ätztechnischen Herstellung der Lochplatte besteht in der Möglichkeit einer wirtschaftlichen Herstellung einer Lochplatte mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, da die Herstellungskosten hierbei unabhängig von der Anzahl der Durchgangslöcher sind.
- Ein weiterer Vorteil der ätztechnischen Herstellung der Lochplatte besteht darin, dass herstellungsbedingt keine Grate entstehen, so dass auf eine aufwendige Nachbearbeitung zur Entfernung der Grate verzichtet werden kann.
- Darüber hinaus entstehen oder verbleiben bei einer ätztechnischen Herstellung keine Späne oder andere Bearbeitungsreste (z.B. Bohremulsionen), welche die Durchgangslöcher verschmutzen könnten.
- Ferner ist als Vorteil zu erwähnen, dass sich bei einer ätztechnischen Herstellung an der Mantelfläche der Bohrungen die gleiche Oberflächenqualität erreichen lässt wie bei leichter zugänglichen Oberflächen.
- Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, dass bei der ätztechnischen Herstellung keine Temperatureinwirkung auf das Bauteil stattfindet, die das Materialgefüge verändern kann. Des Weiteren wird keine mechanische Belastung auf das Bauteil ausgeübt, welche Spannungen im Bauteil verursachen könnte.
- Schließlich ermöglicht eine ätztechnische Herstellung der Lochplatte eine exakte Parallelität der Durchgangslöcher, weil alle Durchgangslöcher gleichzeitig mit dem selben Prozess hergestellt werden und weil im Gegensatz zu einem Bohren der Durchgangslöcher kein Bohrer verlaufen kann. Wenn beispielsweise in einem ersten Prozessschritt der ätztechnischen Herstellung vollständig vertikal belichtet wird, so werden alle Geometrien gleich geätzt, da der Ätzangriff zum Beispiel mit Gas extrem gleichmäßig gesteuert werden kann.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Lochplatte mindestens teilweise aus einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumcarbid, Gallium, Galliumarsenid oder Indiumphosphid. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Halbleitermaterials nicht auf die vorstehend genannten Beispiele von Halbleitermaterialien beschränkt. Darüber hinaus kann die Lochplatte im Rahmen der Erfindung auch aus einem anderen Material bestehen, das eine ätztechnische Herstellung erlaubt. Beispielsweise sind hier Eisen-Metalle (z.B. Stähle, Edelstähle und andere Legierungen), Nicht-Eisenmetalle (z.B. Aluminium, Molybdän, Wolfram, Gold, Silber, Zinn, Zink, Titan, Kupfer und Kupferlegierungen), Halbmetalle (z.B. Tellur, Bor), Übergangsmetalle (z.B. Nickel- und Kobaltwerkstoffe) und Keramiken (z.B. Zirkonoxid, Aluminiumoxid) zu nennen.
- Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die ätztechnische Herstellung der Lochplatte den Vorteil bietet, dass die Durchgangsbohrungen exakt parallel ausgerichtet werden können. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Durchgangsbohrungen mit ihren Längsachsen deshalb eine äußerst geringe Winkelabweichung untereinander bzw. relativ zur Flächennormale der Lochplatte auf, wobei diese Winkelabweichung vorzugsweise kleiner ist als 1°, 0,5°, 0,01° oder sogar kleiner als 0,001°.
- Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Herstellung der Lochplatte nicht auf ätztechnische Herstellungsverfahren beschränkt, sondern auch mit herkömmlichen Herstellungsverfahren realisierbar. Beispielsweise können auch spanende Herstellungsverfahren (z.B. Bohren, Fräsen), Stanzen oder Laserbohren eingesetzt werden.
- Darüber hinaus ist auch eine Kombination von spanenden Herstellungsverfahren und ätztechnischen Herstellungsverfahren möglich.
- Beispielsweise kann ein Rohling der Lochplatte zunächst spanend bearbeitet werden, woraufhin dann die Durchgangslöcher ätztechnisch eingebracht werden.
- Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Lochplatte zunächst ätztechnisch hergestellt und dann anschließend noch spanend bearbeitet wird.
- Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass auf die Lochplatte einseitig oder beidseitig eine Beschichtung aufgebracht werden kann, wie beispielsweise eine Korrosionsschutzschicht oder eine elektrisch leitfähige Schicht. Darüber hinaus kann die Beschichtung auch Bestandteil eines Sensors oder einer logischen Schaltung sein.
- In einer Variante der Erfindung weist die Lochplatte eine im Wesentlichen konstante Dicke über ihre gesamte Fläche auf.
- In einer anderen Variante der Erfindung weist die Lochplatte dagegen einen außen liegenden Rand mit einer größeren Dicke und einen mittigen Bereich mit den Durchgangslöchern auf, wobei die Dicke der Lochplatte in dem Bereich mit den Durchgangslöchern geringer ist als am Rand. Diese Verringerung der Dicke im Bereich der Durchgangslöcher ist vorteilhaft, weil dadurch der Strömungswiderstand der Durchgangslöcher verringert wird. Die Dicke der Lochplatte im Bereich der Durchgangslöcher ist deshalb geringer als 1 mm und vorzugsweise sogar kleiner als 0,5 mm oder sogar geringer als 0,3 mm. Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Lochplatte zur mechanischen Verstärkung mindestens einen Verstärkungsstreifen aufweist, wobei die Lochplatte im Bereich der Durchgangslöcher eine geringere Dicke aufweist als im Bereich des Verstärkungsstreifens. Beispielsweise kann die Lochplatte an dem Rand oder an dem Verstärkungsstreifen eine Dicke von weniger als 2 mm, 1 mm oder 0,7 mm aufweisen.
- Neben der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lochplatte beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein komplettes Applikationsgerät mit einer solchen Lochplatte.
- Die Lochplatte kann hierbei beispielsweise Bestandteil einer Düse, eines Düseneinsatzes, eines Lenkluftrings, einer Blende, eines Mischers, eines Siebs, einer Ventilnadel oder eines Nadelsitzes sein.
- Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein Applikationsverfahren, das ein Applikationsgerät mit einer solchen Lochplatte einsetzt.
- Schließlich beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Herstellungsverfahren zur Herstellung einer solchen Lochplatte.
- Beispielsweise kann die Lochplatte hier einseitig oder beidseitig ätztechnisch bearbeitet werden.
- Weiterhin ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass beispielsweise Trockenätzen oder Nassätzen in Frage kommt.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Aufsicht auf eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte,
- Figur 2
- eine Querschnittsansicht durch ein Durchgangsloch der Lochplatte aus
Figur 1 , - Figur 3
- eine Abwandlung von
Figur 2 , - Figur 4A
- eine Querschnittsansicht durch ein Durchgangsloch der Lochplatte in einer anderen nicht erfindungsgemäßen Variante,
- Figur 4B
- die Querschnittsansicht aus
Figur 4A mit Beschichtungsmittel in dem Durchgangsloch, - Figur 5A
- eine erfindungsgemäße Abwandlung von
Figur 4A mit einem zusätzlichen Rohrstummel zur Verringerung der Benetzungsfläche, - Figur 5B
- die Querschnittsansicht aus
Figur 5A mit Beschichtungsmittel in dem Durchgangsloch, - Figur 6A
- eine erfindungsgemäße Abwandlung von
Figur 5A mit einem konisch zulaufenden Rohrstummel, - Figur 6B
- eine erfindungsgemäße Abwandlung von
Figur 6A mit einer geneigten Mündungsöffnung des Rohrstummels, - Figur 6C
- eine erfindungsgemäße Abwandlung von
Figur 5A mit einer geneigten Mündungsöffnung des Rohrstummels, - Figur 7A
- eine schematische Querschnittsansicht durch eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte mit einem verstärken Rand und einem dünneren mittigen Bereich mit den Durchgangslöchern,
- Figur 7B
- eine Abwandlung von
Figur 7A , - Figur 8A
- eine schematische Querschnittsansicht durch eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte mit Verstärkungsstreifen,
- Figur 8B
- eine Aufsicht auf die Lochplatte aus
Figur 8A , - Figur 9
- einen Einsatz mit mehreren Lochplatten,
- Figur 10
- ein erfindungsgemäßes Applikationsgerät mit einer erfindungsgemäßen Lochplatte,
- Figur 11
- eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung von
Figur 2 . -
Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte 1, die beispielsweise in einem Tropfengenerator eingesetzt werden kann. Hinsichtlich der konstruktiven Einzelheiten des Tropfengenerators wird ergänzend auch aufDE 10 2010 019 612 A1 verwiesen. - Die Lochplatte 1 weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 2 auf, die in der Lochplatte 1 angeordnet sind, wobei die Durchgangslöcher 2 in der Lochplatte 1 äquidistant und matrixförmig angeordnet sind.
- Die erfindungsgemäße Lochplatte 1 zeichnet sich hierbei durch eine ätztechnische Herstellung aus.
-
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Lochplatte 1 im Bereich eines der Durchgangslöcher 2, wobei der Pfeil in der Querschnittsansicht die Strömungsrichtung des Beschichtungsmittels durch das Durchgangsloch 2 angibt. Aus der Querschnittsansicht ist ersichtlich, dass das Durchgangsloch 2 eine strömungstechnisch optimierte Locheinmündung 3 aufweist, wodurch der Strömungswiderstand des Durchgangslochs 2 verringert wird. - Darüber hinaus weist die Lochplatte 1 auf der stromabwärts gelegenen Seite am Umfangsrand der Durchgangslöcher 2 jeweils eine Strukturierung auf, welche die Benetzungsneigung verringert.
- Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 3 weist das Durchgangsloch 2 zusätzlich zu der strömungstechnisch optimierten Locheinmündung 3 auch eine strömungstechnisch optimierte Lochausmündung 4 auf, so dass das Durchgangsloch 2 eine Lavaldüse bildet. - Die
Figuren 4A und 4B zeigen eine alternative Querschnittsansicht durch die Lochplatte 1 im Bereich eines Durchgangslochs 2, wobeiFigur 4A das Durchgangsloch 2 ohne ein Beschichtungsmittel zeigt, wohingegen inFigur 4B ein Beschichtungsmittel 5 dargestellt ist. - Daraus ist ersichtlich, dass das Beschichtungsmittel 5 eine Benetzungsfläche 6 an der stromabwärts gelegenen Oberfläche der Lochplatte 1 benetzt, was eine strahlförmige Ablösung des Beschichtungsmittels 5 von der Lochplatte 1 trotz der Strukturierung erschwert.
- Die
Figuren 5A und 5B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einer weiter verringerten Benetzungsneigung. Hierzu weist die Lochplatte 1 jeweils am Umfangsrand der einzelnen Durchgangslöcher 2 einen Rohrstummel 7 auf, wobei das Durchgangsloch 2 in den Rohrstummel 7 übergeht, so dass die Stirnfläche des Rohrstummels 7 am freien Ende des Rohrstummels 7 eine Benetzungsfläche 8 bildet. Die Benetzungsfläche 8 ist also auf die freie Stirnfläche des Rohrstummels 7 beschränkt und damit wesentlich kleiner als die Benetzungsfläche 6 gemäßFigur 4A . Dadurch wird die Ablösung des Beschichtungsmittels 5 von der Lochplatte 1 erleichtert. - Der Rohrstummel 7 steht hierbei mit einer Länge L=100 µm von der stromabwärts gelegenen Oberfläche der Lochplatte 1 hervor.
-
Figur 6A zeigt eine Abwandlung vonFigur 5A , wobei die äußere Mantelfläche des Rohrstummels 7 zum freien Ende des Rohrstummels 7 konisch zuläuft, so dass die Benetzungsfläche am freien Ende des Rohrstummels 7 minimal ist. -
Figur 6B zeigt eine Abwandlung vonFigur 6A , wobei die Mündungsöffnung des Rohrstummels 7 gegenüber der Längsachse des Durchgangslochs 2 geneigt ist. -
Figur 6C zeigt eine Abwandlung vonFigur 5A , wobei die Mündungsöffnung des Rohrstummels 7 gegenüber der Längsachse des Durchgangslochs geneigt ist. -
Figur 7A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte 1, die teilweise mit den vorstehend beschriebenen Lochplatten übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden. - Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Lochplatte 1 außen einen relativ dicken Rand 9 und in der Mitte einen dünneren Bereich 10 mit den Durchgangslöchern 2 aufweist. Der dicke Rand 9 der Lochplatte 1 sorgt hierbei für eine ausreichende mechanische Stabilität, während die Herabsetzung der Dicke in dem Bereich 10 mit den Durchgangslöchern 2 dafür sorgt, dass die Durchgangslöcher 2 nur einen relativ geringen Strömungswiderstand bieten.
-
Figur 7B zeigt eine nicht erfindungsgemäße Abwandlung von Figur 7A, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung zuFigur 7A verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. - Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Bereich 10 hierbei nur einseitig in seiner Dicke verringert ist.
- Die
Figuren 8A und 8B zeigen eine nicht erfindungsgemäße Lochplatte 1, die teilweise mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden. - Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiel besteht darin, dass neben dem Rand 9 der Lochplatte 1 auch dickere Verstärkungsstreifen 11 vorgesehen sind.
- Die in den Figuren gezeigten scharfen Kanten und Ecken sind nur beispielhaft dargestellt und können vorteilhafterweise auch abgerundet ausgeführt werden, um sie strömungstechnisch optimaler zu gestalten oder um einen bessere Spülbarkeit zu erzielen.
-
Figur 9 zeigt eine Halterung 12 mit drei Lochplatten 13, 14, 15, die unmittelbar aneinander grenzen. - Ferner zeigt
Figur 10 in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein Applikationsgerät mit einer erfindungsgemäßen Lochplatte 1 zur Beschichtung eines Bauteils 16 (z.B. eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils). - Aus den einzelnen Durchgangslöchern 2 der Lochplatte 1 treten hierbei Beschichtungsmittelstrahlen 17 aus, wie an sich aus
DE 10 2010 019 612 A1 bekannt ist. Nach dem Auftreffen auf die Oberfläche des Bauteils 16 bilden diese Beschichtungsmittelstrahlen 17 auf der Oberfläche des Bauteils 16 einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm. - Weiterhin zeigt die Zeichnung noch einen mit der Lochplatte 1 verbundenen Applikator 18 sowie Applikationstechnik 19, die mit dem Applikator 18 durch schematisch dargestellte Leitungen verbunden ist.
-
- 1
- Lochplatte
- 2
- Durchgangslöcher
- 3
- Locheinmündung
- 4
- Lochausmündung
- 5
- Beschichtungsmittel
- 6
- Benetzungsfläche
- 7
- Rohrstummel
- 8
- Benetzungsfläche
- 9
- Rand
- 10
- Bereich mit Durchgangslöchern
- 11
- Verstärkungsstreifen
- 12
- Halterung
- 13
- Lochplatte
- 14
- Lochplatte
- 15
- Lochplatte
- 16
- Bauteil
- 17
- Beschichtungsmittelstrahlen
- 18
- Applikator
- 19
- Applikationstechnik
- 20
- Zylindrischer Bereich des Durchgangslochs
- 21
- Konischer Bereich des Durchgangslochs
- d1
- Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs
- d2
- Innendurchmesser des konischen Bereichs
Claims (14)
- Lochplatte (1) für ein Applikationsgerät (18, 19) zur Applikation eines Fluids, insbesondere eines Beschichtungsmittels, eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Klebstoffs, einer Funktionsschicht oder eines Trennmittels, auf ein Bauteil (16), insbesondere auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mita) einer Vielzahl von Durchgangslöchern (2) zur Durchleitung des Beschichtungsmittels mit jeweilsa1) einer Locheinmündung (3) an der stromaufwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1), unda2) einer Lochausmündung (4) an der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1), unda3) einer dreidimensionalen Strukturierung an der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1),a4) wobei die Strukturierung jeweils einen Rohrstummel (7) umfasst, der von der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1) hervorsteht und in den das jeweilige Durchgangsloch (2) übergeht, um eine Benetzungsfläche (6, 8) an der Lochausmündung (4) zu verringern,b) wobei die Flächendichte der Durchgangslöcher (2), der Abstand zwischen den Durchgangslöchern (2) und der Innenquerschnitt der Durchgangslöcher (2) so bemessen sind, dass die aus den Durchgangslöchern (2) austretenden Beschichtungsmittelstrahlen (17) nach dem Auftreffen auf das Bauteil (16) einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm bilden,
dadurch gekennzeichnet,c) dass die Durchgangslöcher (2) unterschiedliche Innenquerschnitte aufweisen, undd) dass die Lochplatte (1) in dem Bereich mit den Durchgangslöchern eine Dicke von weniger als 1mm aufweist. - Lochplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,a) dass die Locheinmündung (3) jeweils düsenförmig ist, und/oderb) dass das Durchgangsloch (2) jeweils einen entlang seiner Längsachse im Wesentlichen konstanten Innenquerschnitt aufweist, und/oderc) dass die Lochplatte (1) mehr als 10, 20, 50, 100 oder 500 Durchgangslöcher aufweist.
- Lochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,a) dass die Locheinmündung (3) jeweils einen größeren Querschnitt aufweist als die Lochausmündung (4), oderb) dass das Durchgangsloch (2) jeweils an der Locheinmündung (3) einen zylindrischen Abschnitt aufweist und an der Lochausmündung (4) jeweils einen Abschnitt, der sich in Strömungsrichtung konisch verjüngt.
- Lochplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durcha) gleiche Abstände zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern (2) oderb) unterschiedliche Abstände zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern (2).
- Lochplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,a) dass der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Durchgangslöchern (2) mindestens gleich dem 3-fachen, 4-fachen oder 6-fachen des Innendurchmessers der Durchgangslöcher (2) ist, und/oderb) dass die Durchgangslöcher (2) an den Ecken eines Polyeders angeordnet sind, insbesondere an den Ecken eines Dreiecks, eines Trapezes oder eines Rechtecks, und/oderc) dass die Durchgangslöcher (2) einen Innendurchmesser von höchstens 0,2mm, 100µm, 50µm oder 20µm aufweisen, und/oderd) dass die Durchgangslöcher (2) mit ihren Längsachsen parallel angeordnet sind untereinander und/oder relativ zur Flächennormale der Lochplatte (1) eine Winkelabweichung von weniger als 1°, 0,5°, 0,01° oder 0,001° aufweisen, und/odere) dass die Durchgangslöcher (2) in der Lochplatte (1) mindestens teilweise durch eines der folgenden Herstellungsverfahren oder durch eine Kombination von mindestens zwei der folgenden Herstellungsverfahren hergestellt sind:e1) Ätztechnische Herstellungsverfahren, insbesondere Trockenätzen oder Nassätzen,e2) Spanende Herstellungsverfahren, insbesondere Bohren oder Fräsen,e3) Stanzen,e4) Laserbohren.
- Lochplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,a) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus einem Halbleitermaterial besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:a1) Silizium,a2) Siliziumdioxid,a3) Siliziumcarbid,a4) Gallium,a5) Galliumarsenid,a6) Indiumphosphid, oderb) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus einem Eisen-Metall besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:b1) Stahl,b2) Edelstahl,b3) Stahllegierung, oderc) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus einem Nicht-Eisen-Metall besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:c1) Aluminium,c2) Goldc3) Silberc4) Zinn,c5) Zink,c6) Titan,c7) Kupfer,c8) Kupferlegierung, oderd) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus einem Halbmetall besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:d1) Tellur,d2) Bor, odere) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus einem Übergangsmetall besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:e1) Nickel,e2) Kobalt, oderf) dass die Lochplatte (1) mindestens teilweise aus Keramik besteht, insbesondere aus einem der folgenden Materialien:f1) Zirkonoxid,f2) Aluminiumoxid, und/oderg) dass die Lochplatte (1) eine einseitige oder beidseitige Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtungg1) einen Korrosionsschutz bildet, und/oderg2) elektrisch leitfähig ist, und/oderg3) Bestandteil eines Sensors ist, und/oderg4) Bestandteil einer logischen Schaltung ist.
- Lochplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,a) dass die Lochplatte (1) eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist, oderb) dass die Lochplatte (1) am Rand (9) eine größere Dicke aufweist als in einem mittigen Bereich (10) mit den Durchgangslöchern, und/oderc) dass die Lochplatte (1) in dem Bereich (10) mit den Durchgangslöchern eine Dicke von weniger als 1mm, 0,5mm oder 0,3mm aufweist, und/oderd) dass die Lochplatte (1) zur mechanischen Verstärkung mindestens einen Verstärkungsstreifen (11) aufweist, wobei die Lochplatte (1) im Bereich (10) der Durchgangslöcher eine geringere Dicke aufweist als im Bereich des Verstärkungsstreifens, und/odere) dass die Lochplatte (1) an dem Rand (9) und/oder an dem Verstärkungsstreifen (11) eine Dicke von weniger als 2mm, 1mm oder 0,7mm aufweist.
- Applikationsgerät (18, 19) zur Applikation eines Fluides, insbesondere eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Klebstoffs, einer Funktionsschicht oder eines Trennmittels, auf ein Bauteil (16), insbesondere auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mit mindestens einer Lochplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Applikationsgerät (18, 19) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte (1) Bestandteil eines der folgenden Bauteile ist:a) Düse,b) Düseneinsatz,c) Lenkluftring,d) Blende,e) Mischer,f) Sieb,g) Ventilnadel,h) Nadelsitz.
- Applikationsverfahren zur Applikation eines Fluides, insbesondere eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Klebstoffs, einer Funktionsschicht oder eines Trennmittels, auf ein Bauteil (16), wobei das Beschichtungsmittel durch mindestens ein Durchgangsloch (2) einer Lochplatte (1) geleitet wird und nach dem Austreten aus dem Durchgangsloch (2) einen Beschichtungsmittelstrahl (17) bildet, der auf das zu beschichtende Bauteil (16) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
- Applikationsverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,a) dass mit der Lochplatte (1) Streifen und/oder Muster des Beschichtungsmittels auf das Bauteil (16) aufgebracht werden, oderb) dass das Bauteil (16) mit der Lochplatte (1) vollflächig mit dem Beschichtungsmittel beschichtet wird - Herstellungsverfahren für eine Lochplatte (1) für ein Applikationsgerät (18, 19) zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere für eine Lochplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten:a) Einbringen einer Vielzahl von Durchgangslöchern (2) zur Durchleitung des Beschichtungsmittels in die Lochplatte (1), so dass jeweils eine Lochausmündung (4) der Durchgangslöcher (2) an der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1) eine Benetzungsfläche bildet, die im Betrieb von dem Beschichtungsmittel benetzt werden kann,b) Erzeugen einer dreidimensionalen Strukturierung an der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1),c) Erzeugen jeweils eines Rohrstummels (7) auf der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1), um die Benetzungsfläche (6, 8) an der Lochausmündung (4) zu verringern, wobei der Rohrstummel (7) jeweils von der stromabwärts gelegenen Seite der Lochplatte (1) hervorsteht und das jeweilige Durchgangsloch (2) in den Rohrstummel (7) übergeht,
dadurch gekennzeichnet,d) dass die Flächendichte der Durchgangslöcher (2), der Abstand zwischen den Durchgangslöchern (2) und der Innenquerschnitt der Durchgangslöcher (2) so bemessen sind, dass die aus den Durchgangslöchern (2) austretenden Beschichtungsmittelstrahlen (17) nach dem Auftreffen auf das Bauteil (16) einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelfilm bilden,e) dass die Durchgangslöcher (2) unterschiedliche Innenquerschnitte aufweisen, undf) dass die Lochplatte (1) in dem Bereich mit den Durchgangslöchern eine Dicke von weniger als 1mm aufweist. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (2) mindestens teilweise durch eines der folgenden Herstellungsverfahren oder durch eine Kombination der folgenden Herstellungsverfahren hergestellt wird:a) Ätztechnische Herstellungsverfahren, insbesondere durch Trockenätzen oder Nassätzen,b) Spanende Herstellungsverfahren, insbesondere Bohren oder Fräsen,c) Stanzen,d) Laserbohren.
- Herstellungsverfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,a) dass die Lochplatte (1) beidseitig ätztechnisch bearbeitet wird, oderb) dass die Lochplatte (1) nur einseitig ätztechnisch bearbeitet wird.
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