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Umlaufender Zerstäuberkopf
Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Zerstäuberkopf für Vorrichtungen zum Zerstäuben flüssiger
Stoffe, das an einer umlaufenden scharfen Absprühkante eines drehbaren äusseren hohlzylindrischen Kopfstückes durch Fliehkraftwirkung erfolgt und durch die Wirkung eines zum Niederschlagen der zerstäubten Stoffe zwischen letzterem und dem mit der Sprühflüssigkeit Z. 1 überziehenden Gegenstand anzulegenden elektrostatischen Feldes noch verbessert wird, wobei die zu zerstäubende Flüssigkeit der nach aussen geneigten Aussenfläche einer mit dem hohlzylindrischen Kopfstück umlaufenden Innennabe zugeführt und über die Innenfläche des äusseren Kopfstückes zu dessen Absprühkante hingeleitet wird.
Unter den Faktoren, die für die technischen und ästhetischen Eigenschaften der mittels eines drehbaren Zerstäuberkopfes dieser Art aufgetragenen Überzüge, insbesondere Farbüberzüge bestimmend sind, ist von Wichtigkeit vor allem das regelmässige und gleichförmige Zuströmen des noch in flüssigem Zustand befindlichen Zerstäubergutes, z. B. der Farbstofflösung, nach der scharfen Kante am Zerstäuberkopf.
Um diesen gleichbleibenden und kontinuierlichen Zulauf von Farbflüssigkeit zur Absprühkante am Zerstäuberkopf und damit ein Zerstäuber des flüssiger, Gutes in gleichmässiger Verteilung seiner Flüssigkeitteilchen nach der zu überziehenden Fläche hin zu erreichen, muss die Farbstofflösung auf ihrem Wege zur scharfen Kante am Zerstäuberkopf an plötzlichen Änderungen der Strömungsrichtung sowie an Stauungen und am Zurückfliessen auf der Zerstäuberkopfwandung verhindert werden.
Plötzliche Änderungen der Strömungsrichtung des der scharfen Kante zulaufenden flüssigen Zerstäubungsgutes stellen sich als störende und dabei veränderliche Widerstände dem gleichförmigen regelmässigen Zuströmen der Farbstofflösung zur Zerstäuberkopfkante entgegen. Stauungen und Rückströmungen des flüssigen Zerstäubungsgutes müssen deshalb sorgfältig vermieden werden, weil sie in dem Zerstäubunggut vor der Zerstäuberkopfkante zur Bildung von Wirbeln Veranlassung geben, die sich sehr ungünstig insbesondere dann auswirken, wenn stark viskose Farbstoffe, z.
B. wie Mennige, Ölfarben oder Zinkoxydfarben, zerstäubt werden sollen, da diese Wirbel bei Farbstoffen dieser Art Zonen entstehen lassen, in denen kein Zuströmen von Farblösung nach der Zerstäuberkopfkante mehr stattfindet und eine dieses Zuströmen zur Zerstäuberkante beeinträchtigende oder sogar verhindernde Ablagerung von Farbstoff auftritt.
Nach der Erfindung wird bei einem umlaufenden Zerstäuberkopf der eingangs genannten Art, der zur Erzeugung von Überzügen, insbesondere von Farbüberzügen auf Körpern verwendbar ist, ein regelmässiges und gleichförmiges sowie beständig fortschreitendes Zuströmen des flüssigen Zerstäubungsgutes nach der scharfen Kante am Zerstäuberkopf unter Vermeidung einer plötzlichen Strömungsrichtungsänderung und von Stauungen und Rückströmungen dadurch erreicht, dass die Aussenfläche der Innennabe des Zerstäuberkopfes in mehrere kegelstumpfmantelförmige Teilflächen aufgeteilt ist, deren Kegelscheitelwinkel sich in der Zuführungsrichtung der zu zerstäubenden Flüssigkeit in dem Masse fortschreitend vergrössern, dass die Teilflächen ieweils untereinander einen stumpfen Winkel einschliessen,
und von denen eine Teilfläche von der Flüssigkeit in einem zu ihr unter stumpfem Winkel geneigten Strahl beaufschlagt wird.
Auf Grund dieser erfindungsgemäss vorgeschlagenen Ausbildung eines solchen Fliehkraftzerstäubers tritt bei Aufsetzen des Flüssigkeitsstrahls auf eine z. B. erste Teilfläche der Aussenseite der Innennabe auf Grund des von ihnen eingeschlossenen stumpfen Winkels keinerlei Flüssigkeitsstauung oder gar Rückstrom
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auf. Da die einzelnen Teilflächen der Aussenseite der Innennabe jeweils untereinander einen stumpfen Winkel einschliessen, sind auf ihnen solche störende Erscheinungen nicht möglich und es wird die Flüssigkeit in ihrer Gesamtheit in kontinuierlichem Strom entlang der sich so ausweitenden Aussenfläche der Innennabe der Absprühkante zugeführt.
Die genannten stumpfen Winkel werden hiebei möglichst gross, bis nahezu einem gestreckten Winkel gewählt, da durch eine solche Winkelwahl die mit der Erfindung gestellte Aufgabe optimal gelöst wird. Hiebei bietet die Aussenfläche der lnnennabe dem sie beaufschlagenden Flüssigkeitsstrahl ein Mindestmass von Strömungswiderstand dar und gewährleistet ein regelmässiges und gleichförmiges Zuströmen der Flüssigkeit zur Absprühkante hin ohne Stauungen und Rückströmungen sowie ohne Abprallen von Flüssigkeitsteilchen und auch ohne Bildung von unbeweglich bleibenden Ablagerungen von Zerstäubungsgut.
Infolge des stumpfen Winkels zwischen dem beaufschlagenden Flüssig-
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zylindrischen Kopfstücks hin und daher auch irgendein Verlust von Flüssigkeitsüberschuss vermieden und mithin die zu zerstäubende Flüssigkeit voll ausgenutzt.
Die in gleichmässiger Verteilung auf einem zur Drehachse des Zerstäuberkopfes konzentrischen Kreis jeweils längs eines Kreisbogens für die Flüssigkeitszufuhr zwischen der Innennabe und dem äusseren Kopf- stück vorgesehenen, durchletztere beide miteinander verbindendestege voneinander getrennten Öffnungen können sich zu ihrem Flüssigkeitsaustritt hin erweitern und von diesem aus unter überstumpfem Winkel auf die Innenfläche des äusseren Kopfstückes übergehen. Um eine zusätzliche Sicherheit gegen ein Zurückströmen von Flüssigkeit im Zerstäuberkopf zu schaffen, kann am Austrittsende eines die zu zerstäubende Flüssigkeit als Strahl der Aussenseite der Innennabe zuführenden Rohrstutzens ein auf den Flüssigkeitsstrahl lenkend einwirkender, ein Rückströmen von Flüssigkeit verhindernder Ejektor vorgesehen sein.
Die Zeichnung veranschaulicht den drehbaren Zerstäuberkopf nach der Erfindung beispielsweise in mehreren Ausführungsformen. Fig. l und 2 zeigen in Draufsicht bzw. im Achsschnitt nach der Linie XY eine erste und Fig. 3 und 4 im Achsschnitt je eine weitere Bauart eines erfindungsgemäss ausgebildeten Zerstäuberkopfes.
Der aus Fig. l und 2 ersichtliche Zerstäuberkopf besteht aus einem Hohlzylinder 1 und einer mit diesem durch eine Querwand verbundenen gleichachsigen Nabe 2. Diese weist eine mittlere Bohrung 2' für das Aufsetzen des Zerstäuberkopfes auf eine ihn in Umdrehung versetzende Antriebswelle auf. Die Aussenseite der Nabe 2 ist in mehrere, z. B. zwei kegelstumpfmantelförmige Teilflächen aufgeteilt, die von dem auf die Antriebswelle aufzuschiebenden Ende der Nabe aus nach dem andern Nabenende hin schräg nach aussen geneigt sind sowie an diesem Nabenende in breite, in der Querwand des Zerstäuberkopfes ausgesparte Öffnungen 3-6 übergehen und durch diese und über die von der Nabenbohrung abgewendete Seitenfläche der Querwand mit einer diese überragenden scharfen Ringkante des Zylinders 1 in Verbindung stehen.
Die Öffnungen 3-6 sind vorzugsweise nach je einem Kreisbogen geformt und in gleichmässiger Verteilung auf einem zur Drehachse des Zerstäuberkopfes konzentrischen Kreis angeordnet. Von ihrem Flüssigkeitseintritt nach ihrem Flüssigkeitsaustritt hin erweitern sich diese Öffnungen, wodurch die durch Fliehkraft erfolgende Zuführung der Flüssigkeit nach der scharfen Ringkante des Zylinders 1 hin auf der Querwand begünstigt wird. Die zu zerstäubende Flüssigkeit, z.
B. eine Farbstofflösung, wird, beispielsweise durch einen Rohrstutzen, der einen Teilfläche der Nabe 2 in der Pfeilrichtung 7 zugeleitet, die mit
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so dass die Seitenfläche dem sie beaufschlagenden Flüssigkeitsstrahl ein Mindestmass von Strömungswiderstand darbietet und an den Seitenflächen der Nabe 2 ein regelmässiges und gleichförmiges Zuströmen der Flüssigkeit nach den verschiedenen Öffnungen 3 - 6 der Zylinderquerwand hin ohne Stauungen und Rück- strömungen sowie auch ohne Abprallen von Flüssigkeitsteilen und auch ohne Bildung von unbeweglich bleibenden Ablagerungen von Zerstäubungsgut gewährleistet ist.
Der ganze erfindungsgemäss ausgestaltete Zerstäuberkopf kann aus Metall oder aus einem HalbleiterWerkstoff geformt sein. Beispielsweise hat sich ein Halbleiter-Zerstäuberkopf, der aus 100 Gew. Teilen eines Epoxyharzes und aus drei Gewichtsteilen Russschwarz besteht, sehr vorteilhaft bei Ausbildung nach Fig. l und 2 hinsichtlich der Erzielung und Aufrechterhaltung einer vollkommen störungsfreien und dadurch den Wirkungsgrad der Zerstäubung wesentlich steigenden Zuführung vonFarblösung oder ähnlichen Flüssigkeiten zur scharfen Zerstäubungskante erwiesen.
Die Zahl der geneigten Seitenflächen der Nabe und der sich an diese anschliessenden Aussparungen der Zylinderquerwand kann Je nach dem Durchmesser des umlaufenden Zerstäuberkopfes grösser oder kleiner gewählt werden.
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Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform eines Zerstäuberkopfes nach der Erfindung ist in einen praktisch zylindrischen Hohlkörper 11 eine Nabe 12 fest eingebaut, die mit der zum Zylinder 11 gleichachsigen Antriebswelle 13 für den ganzen Zerstäuberkopf 11, 12 verbunden ist und an ihrer Aussenseite mehrere, z. B. zwei, von der Welle 13 aus in der Strömungsrichtung der zu zerstäubenden Flüssigkeit aufeinanderfolgende und schrittweise nach aussen sich ausweitende Flächen sowie an diese sich anschliessende Aussparungen 15 aufweist.
Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird durch den Rohrstutzen 14 der einen Seitenfläche der Nabe 12 in einem Strahl zugeführt, dessen Richtung mit der Neigung der Seitenfläche von der Stelle des Auftreffens der Flüssigkeit an dieser einen sehr stumpfen Winkel einschliesst, so dass die Flüssigkeit sich bei der Berührung mit der Seitenfläche an deren Schräge praktisch sofort mit ihrer Strömungsrichtung anpasst sowie jede störende Fehllenkung von Flüssigkeit nach der Innenwand ung des Hohlzylinders 11 hin vermieden und ein regelmässiges und gleichförmiges Hinströmen der Flüssigkeit nach den Aussparungen 15 der Nabenwandung und weiter hin nach der Zerstäubungskante des Zylinders 11 gewährleistet ist.
Um am Rohrstutzen 14 ein Zurückströmen der durch diesen zugeführtenFlüssigkeit längs der Stutzenaussenseite zu verhindern, kann am Stutzen 14 ein Ejektor 16 vorgesehen sein, der den aus dem Stutzen austretenden Flüssigkeitsstrahl in einer nach der Schräge der zu beaufschlagenden Nabenseitenfläche sich bestimmenden Richtung lenkt und ausserdem die Benetzung der Stutzenaussenfläche mit Flüssigkeit und deren Rückströmen am Stutzen verhindert.
Der Stutzen 14 kann je nach der Schräge der Seitenfläche der Nabe 12, welcher der Flüssigkeitsstrahl zugeleitet wird, praktisch parallel zur Drehachse des Zerstäuberkopfes 11, 12 oder auch mit geringer Neigung zu dieser ausgerichtet sein, um eine ohne plötzliche Richtungs- änderung und ohne Flüssigkeitsabprall nach dem Zylinder 11 vor sich gehende Führung der Flüssigkeit längs der Nabenaussenseite bis nach den Aussparungen 15 hin zu erreichen.
Die der Bauart nach Fig. 3 ähnliche, in Fig. 4 veranschaulichte Ausführungsform eines Zerstäuber- kopfes nach der Erfindung, die insbesondere für die Zerstäubung mit grossen Flüssigkeitsmengen bei Hoch- leistungszerstäubungsvorrichtungen bestimmt ist, unterscheidet sich von dem Zerstäuberkopf nach Fig.
3 dadurch, dass die mit Aussparungen 15 versehene, auf die Antriebswelle 13 aufgesetzte Nabe 12 nicht in einen Hohlzylinder, sondern in einen schwach kegelstumpfförmigen Hohlkörper 17 eingebaut ist, in welchem über seine Bodenwandung der durch einen Ejektor 16 verlängerte Flüssigkeitszufuhrstutzen 14 einmündet und der die Erzielung eines dünneren Flüssigkeitsströmungsfilms als bei einem zylindrischen Zerstäuberkopf ermöglicht sowie auch die Anhäufung von Flüssigkeit im Zerstäuberkopf vermeidet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umlaufender Zerstäuberkopf für Vorrichtungen zum Zerstäuben flüssiger Stoffe, das an einer umlaufenden scharfen Absprühkante eines drehbaren äusseren hohlzylindrischen Kopfstückes durch Fliehkraft-
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verbessert wird, wobei die zu zerstäubende Flüssigkeit der nach aussen geneigten Aussenfläche einer mit dem hohlzylindrischen Kopfstück umlaufenden Innennabe zugefÜhrt und über die Innenfläche des äusseren Kopfstückes zu dessen Absprühkante hingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche der Innennabe (2, 12) in mehrere kegelstumpfmantelformige Teilflachen aufgeteilt ist, deren Kegelscheitelwinkel sich in der Zuführungsrichtung (7) der zu zerstäubenden Flüssigkeit in dem Masse fortschreitend vergrössern,
dass die Teilflächen jeweils untereinander einen stumpfen Winkel einschliessen, und von denen eine Teilfläche von der Flüssigkeit in einem zu ihr unter stumpfen Winkel geneigten Strahl beaufschlagt wird.