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Spritzpistole mit angetriebener Kolbenpumpe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Spritzpistole zur Zerstäubung von Flüssigkeiten wie Farbe mit einer
angetriebenen Kolbenpumpe, deren Kolben die in einer Kammer der Pistole unter Druck
stehende Flüssigkeit nach überwinden der Schließkraft der Feder eines die Pistolendüsen
verschließenden Rückschlagventils durch die Düse zerstäubt und mit einem druckluftbeaufschlagten
Arbeitskolben in Verbindung steht.
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Sprühpistolen zum Zerstäuben von Auftragsmaterial ohne Luft sind an
sich bekannt. Derartige Sprühpistolen ermöglichen eine einwandfreie Steuerung des
Auftragsmaterials und vermindern wesentlich die Gefahr einer übervernebelung, die
beim Vernebeln unter Verwendung von Luft besteht. Bei den bisher bekanntgewordenen
luftfreien Sprühpistolen steht das Auftragsmaterial unter hohem Druck durch eine
Pumpe oder eine andere in einer gewissen Entfernung von der Sprühpistole aufgestellten
Vorrichtung. Folglich führen die den Druck erzeugende Vorrichtung, die Schlauch-
und übrigen Teile der Vorrichtung unter hohem Druck stehendes Material und derartige
Anlagen sind wegen der schweren, hochfesten Schläuche, Pumpen, Behälter und anderen
zur Erzeugung und zur Aufrechterhaltung des hohen Drucks im Auftragsmaterial notwendigen
Teile kostspielig.
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Darüber hinaus sind Spritzpistolen der eingangs genannten Art bekanntgeworden,
bei der allerdings ein Arbeiten nur stoßweise bei jeweiliger Betätigung eines Abzuges
möglich ist, wodurch die Druckmittelleitung zum Zylinder freigegeben wird. Der Kolben
überfährt hierbei nirgends eine entsprechende öffnung, so daß man erst den Abzug
wieder loslassen muß, worauf der Kolben unter der Wirkung einer Feder in seine Ausgangsstellung
zurückfährt und nunmehr der Sprühvorgang durch erneutes Drücken des Abzuges wieder
eingeleitet werden kann. Gerade solche einfach wirkenden Sprühpistolen sollen nun
aber verbessert werden.
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Als Antrieb für die Kolbenpumpe sind bei einer anderen bekannten Bauart
bereits Wechselstromschwingmagneten bekanntgeworden.
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Erfindungsgemäß soll nun eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der
nicht nur auf eine eigene Stromzuführung für die Pumpe verzichtet werden soll sondern
auch ein kontinuierliches Arbeiten ermöglicht werden soll, um auch höhere Leistungen
zu erzielen.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß der Arbeitskolben
Teil einer sich selbst steuernden Druckluftkolbenpumpe ist und im Düsenteil der
Spritzpistole eine regelbare Umwälzleitung vorgesehen ist.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform arbeitet der Arbeitskolben
in einem Zylinder, dessen einer vom Kolben abgetrennter Teil über vom Kolben verschließbare
Öffnungen in die Atmosphäre mündet, während der andere Teil von der Druckluft beaufschlagt
ist.
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Vorzugsweise ist dem Arbeitskolben ein in seiner Kolbenfläche kleinerer
Kolben zugeordnet, der sich bei Bewegung des Arbeitskolbens in einem Raum bewegt,
welcher in einem besonderen Druckluftkreis liegt, der auf ein den druckluftbeaufschlagten
Zylinderteil des Arbeitszylinders verschließendes Ventil wirkt.
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Zweckmäßig kann hierbei in der regelbaren Umwälzleitung eine einstellbare
Ventilnadel angeordnet sein.
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Durch die erfindungsgemäße Pumpe kann bei einer Düsenöffnung zwischen
0,06 und 0,115 cm2 ein
Druck von 65 bis 210 kg/cm' eine Fördermenge
von 0,7 bis 1,15 kg/min entwickelt werden. Solche Werte sind mit Spritzpistolen
der bekannten Bauarten nicht möglich.
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Durch den kontinuierlich arbeitenden Luftmotor kann dieser einfach
an- und abgeschaltet werden, und zwar durch einfachen Druck am Abzugshahn.
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Weiterhin ist nur ein geringer Druck notwendig, der auf das Auftragsmaterial
aufgebracht zu werden braucht, so daß die bisher notwendige Hochdruckquelle und
auch die ihr zugeordneten schweren Schläuche und die übrige Ausrüstung in Fortfall
kommen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an Hand
der Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigt F i g. 1 eine schematische
Seitenansicht einer Sprühpistole und einer Zuleitungsausrüstung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht im senkrechten Längsschnitt durch einen Teil der
in F i g. 1 dargestellten Sprühpistole und F i g. 3 einen Querschnitt längs der
Linie 3-3 nach Fig.2.
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In den Figuren und insbesondere in F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße
Sprühpistole mit 10 bezeichnet und weist einen Hauptkörper 12, einen Handgriff 14
und einen Abzugshahn 16 auf. Die gesamte Auftragsvorrichtung hat außerdem eine Hauptluftzuführungsleitung18,
eine Auftragsmaterial führende Leitung 20 und eine Quelle 22 für Auftragsmaterial
oder Farbe, welche unter vergleichsweise niedrigem Druck von über eine Leitung 24
aus einem Vorratskessel 26 und einem Kompressor 28 zugeführter Luft steht.
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Das Auftragsmaterial aus der Quelle 22 wird über die Leitung 20 einem
Einlaßkanal 30 (F i g. 2) im Sprühpistolenkörper 12 zugeleitet. Der Einlaßkanal
30 mündet in eine große Ringkammer 31, die als Druckkammer dient und einen ringförmigen
Verteiler 32. Dieser weist eine Zuführungsöffnung oder Bohrungen 34 auf, die mittels
eines in seine geschlossene Stellung mit einer geeigneten Feder 38 getriebenen Absperrventilringe
36 verschlossen sind. Die Öffnung 34, der Ring 36 und die Feder 38 stellen ein Rückschlagventil
dar, über welches das Auftragsmaterial in eine Auftragsmaterialkammer oder Zylinderverlängerung
40 sowie in einen Auftragsmaterialzylinder 42 von der Quelle 22 aus jedoch
nicht in entgegengesetzter Richtung gelangen kann.
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Das Auftragsmaterial wird in die Kammer und den Zylinder eingezogen,
sobald der Auftragsmaterialkolben 44 zurückgezogen oder nach rückwärts bewegt wird
und der Druck in der Kammer und im Zylinder unter den des Auftragsmaterials im Einlaß
30 absinkt. Diese Druckdifferenz überwindet die Kraft der Feder 38 und hebt den
Ring 36 von den Bohrungen 34 ab, so daß sich die Kammer 40 und der Zylinder 42 mit
Auftragsmaterial füllen. Sobald der Kolben 44 sich wiederum nach vorn bewegt, geraten
das Auftragsmaterial in der Kammer 40 und im Zylinder 42 unter sich steigernden
hohen Druck, bis der Druck groß genug geworden ist, um die Kraft der Feder 46 zu
überwinden und ein Ventildruckelement 48 von seinem Sitz 49 (wie dargestellt) im
Bereich der Gruppe von mit der Kammer 40 verbundenen Auslaßkanälen 50 abzuheben.
Dies erfolgt bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens sehr schnell, und das Auftragsmaterial
fließt durch die Auslaßkanäle 50, einen mittleren Auslaßkana152 im Teil 48 und hiernach
durch eine Düsenkappe 54. Die Düse entspricht den an sich bekannten Hochdruckdüsen.
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Die auf das Ventilelement 48 wirkende Kraft der Feder 46 bestimmt
nicht nur den Druck, den das Auftragsmaterial in der Kammer 40 und im Zylinder
42 erreichen kann, bevor es aus der Sprühpistole austritt, sondern bestimmt
auch den Schließdruck, unterhalb dessen keine Farbe aus der Pistole austritt. Dadurch
wird ein Heraussprudeln oder ein zufälliger Austritt von nur geringfügig zerstäubten
Auftragsmaterialteilchen unterbunden. Die Feder 46 sitzt in einer geeigneten Aufnahmekammer
56, welche mit einer Leitung 58 an dem Auftragsmaterialvorrat angeschlossen ist,
so daß ein Lecken im Bereich um das Ventilelement 48 zu keinen Schwierigkeiten führen
kann.
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Daraus ergibt sich, daß das Auftragsmaterial durch den Auslaßkanal
52 pulsierend mit einem Puls je Arbeitshub des Auftragsmaterialkolbens 44 abgegeben
wird, wobei die Pulse häufig genug eintreten, um einem im wesentlichen fortlaufenden
Sprühnebel zu erzeugen, sobald der Abzug betätigt wird. Die »Verschlußperiode«,
während der keine Farbe abgegeben wird, bestimmt die Lücken eines Sprühmusters und
sollte daher so klein wie möglich gehalten werden. Das macht eine schnelle Umkehr
des Kolbens 44 erforderlich. Die Geschwindigkeit, mit der das Auftragsmaterial zerstäubt
wird, läßt sich mit Hilfe eines Steuerventils 60 einstellen, das sich außerdem abschrauben
läßt, um vor Beginn der Farbauftragung die Kammer 40 zu entlüften oder zu
entleeren. Das Ventil 60 besitzt eine regulierbare Nadel 62, die sich gegenüber
einem Ventilsitz 64 einstellen läßt, um eine Öffnung eines Umführungskanals
66 zu regeln, der in die Auftragsmaterialkammer 40 mündet. Das hinter der Nadel
62 fließende Auftragsmaterial wird sodann über eine Rücklaufleitung 68 in den Farbvorrat
zurückgeleitet, wobei es wiederum durch den ringförmigen Zuführungsverteiler 32
fließt. Durch öffnen des Ventils 60 kann eine größere Auftragsmaterialmenge
aus der Kammer 40 ausfließen, von der ein Teil zurück durch den Kanal
66 und die Rückführungsleitung 68 zum Zuführungsverteiler 32 fließt. Dies
vergrößert im Ergebnis den verfügbaren Abflußbereich, den die Farbe durchfließen
kann, was zu einer größeren Arbeitsgeschwindigkeit des Kolbens führt und die Frequenz
seiner Arbeitsfolge steigert sowie die »Einschaltperiode« der Vorrichtung kürzt.
Sämtliches hinter dem Ventilteil 48 fließendes Auftragsmaterial steht jedoch unter
dem gleichen Druck, unabhängig von dem Öffnungsgrad, mit dem das Steuerventil
60 jeweils geöffnet ist.
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Der Auftragsmaterialkolben 44 ist über eine Stange 70 mit einem mittleren
oder einem Rücklaufkolben 72 verbunden, der funktionell mit einem einen geeigneten
Kolbenring 76 tragenden Antriebskolben 74 zusammengeschlossen ist. Der Antriebskolben
74 sitzt in einem Antriebszylinder 78 mit einer Endwandung 79, durch die ein Teil
des Mittelkolbens 72 geführt ist. Der Antriebskolben 74 treibt den Auftragsmaterialkolben
44 nach vorn, sobald Luft oder ein anderes geeignetes Antriebsmedium dem
rückwärtigen Ende des Antriebszylinders 78 aufgegeben wird. Die Luftversorgung für
den Antriebszylinder erfolgt über einen gesteuerten Luftzuführungskana180, den der
Abzugshahn 16 steuert und der an die Luftleitung 18 angeschlossen ist. Der Kanal
80 mündet in
einen Luftverteiler 82 mit einer Vielzahl von Bohrungen
84, die den Verteiler 82 mit einer kleinen Ringventilkammer 86 neben der Ventilplatte
88 verbinden. Die Ventilplatte 88 kann zwei Stellungen einnehmen, nämlich eine rückwärtige,
in der sie einem Auspuffventilsitz 90, wie dargestellt, aufliegt und eine vorwärtige,
in der sie einen Antriebsmediumventilsitz 92 berührt.
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In rückwärtiger Stellung der Ventilplatte 88 kann Luft in die kleine
Ventilkammer 86 zwischen die Ventilplatte 88 und den zweiten Ventilsitz 92 und hiernach
in das rückwärtige Ende des Zylinders 78 eindringen. Der Kolben 74 bewegt sich dann
im Zylinder nach vorn, bis der Kolbenring 76 über die um die Wandung des Zylinders
78 angeordneten Auspuffbohrungen 94 hinausläuft, die mit einem Auspuffverteiler
96 und Zylinderauspuffkanälen 98 verbunden sind und Medium aus dem Zylinder 78 auspuffen,
sobald der Kolben 74 nach vorn längs eines vorgegebenen Weges gelaufen ist. Wenn
der Kolbenring 76 über die Kanäle 94 hinausläuft, wird die im Ende des Zylinders
78 verbleibende Luft komprimiert und wirkt als Dämpfer für den Kolben 74, um diesen
zurückzustoßen und derart den Rücklaufhub der gesamten Kolbenanordnung zu erzeugen.
Der größere Energieanteil des Rücklaufhubes des Hauptantriebskolbens 74 liefert
jedoch die Luft in einer Mittelkammer 100, in der der Mittelkolben 72 hin und her
geht, und diese Luft wirkt auf das ringförmige Ende des Kolbens 72 und treibt ihn
zusammen mit dem Kolben 74 nach hinten. Die Kammer 100 erhält ihre Luft über einen
Kanal 102 und eine Leitung 104 aus einer Zuführungsleitung 106, die unmittelbar
in die Leitung 18 mündet. Die Zuführungsleitung 106 steht nicht unter der Regelung
durch den Abzugshahn 16, so daß Luftdruck dauernd in der Kammer 100 besteht
und ständig den Mittelkolben 72 und die gesamte Kolbenanordnung nach hinten preßt,
selbst wenn der Abzugshahn 16 in seiner Absperrstellung steht. Die Entlüftungskanäle
107 sind ebenfalls im Pistolenkörper ausgebildet, um die Pumpwirkung des Kolbens
44 zu ermöglichen und jeden Leckverlust an Luft oder an Auftragsmaterial aus den
Zylindern 42 und 100 abzuführen.
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Eine Luftkammer 108 ist hinter der Ventilplatte 88 angeordnet
und erhält Leitungsluft aus einer Zuführungsleitung 106 über ein geeignetes Rohr
110. Der Luftdruck in der Kammer 108 treibt die Kolbenplatte 88 nach vorn
und bewegt sie auf den Sitz 92, sobald der Zylinder 78 entlüftet ist, wenn die Kante
des Kolbens 74 sich nach vorn zur Öffnung der Auspuffbohrungen 94 bewegt hat. Die
durch den Abzugshahn geregelte und über die Leitung 84 zugeführte Luft wird sodann
gehindert zwischen den Ventilsitz 92 und die Ventilplatte 88 zu strömen. Bei der
Bewegung der Ventilplatte 88 auf den Ventilsitz 92 hebt sie sich außerdem vom Ventilsitz
90 ab, so daß Luft im rückwärtigen Teil des Zylinders 78 über die rückwärtigen Auspuffkanäle
112, die Kanäle 114 und die Auspufföffnungen 115 ausgestoßen werden kann, wenn sich
der Kolben 74 nach hinten bewegt. Diese Luftabführung bleibt aufrechterhalten, bis
die Kante des Kolbens 74 hinter den rückwärtigen Satz von Auspuffkanälen 112 läuft,
worauf die zwischen der Ventilplatte 88 und dem Antriebskolben 74 verbleibende Luft
eingeschlossen wird. Eine weitere Bewegung des Kolbens 74 erzeugt den Druck im Arbeitszylinder
78 und veranlaßt die Ventilplatte 88, sich wiederum in ihre rückwärtige Stellung
auf den Ventilsitz 90 zu bewegen.
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Sobald die Ventilplatte 88 in ihre rückwärtige Stellung gepreßt worden
ist, gelangt wiederum Antriebsmedium aus der Leitung 84 in das rückwärtige Ende
des Zylinders 78, um den Kolben 74 erneut nach vorn zu treiben, wobei die Auspuffkanäle
112 nunmehr durch die Ventilplatte 88 und dem Ventilsitz 90 blockiert sind. Erneut
bewegt sich der Kolben 74 nach vorn, bis die Kante des Kolbens 74 über die vorwärtigen
Auspuffkanäle 94 hinausgelaufen ist, worauf durch den Druckabfall im Zylinder 78
der Luftdruck in der Luftkammer 108 die Ventilplatte 88 nach vorn bewegt und derart
den Zustrom an Antriebsluft aus den Kanälen 84 unterbricht. Der Zylinder 78 verbleibt
hierauf im entlüfteten Zustand mit Hilfe der rückwärtigen Auspuffkanäle 112, die
mit den Auspuffkanälen 114 und den Auspuffkanälen 115 verbunden sind, bis der Kolben
74 wiederum eine rückwärtige Stellung erreicht, in der der Kolben 74 die Kanäle
112 abdeckt oder über sie hinausgelaufen ist.
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Im Betrieb der Sprühpistole 10 wird bei Einleitung des Spritzvorganges
Luft aus dem Vorratsbehälter 26 an die Quelle 22 abgegeben, um das darin befindliche
Auftragsmaterial unter Druck zu setzen. Das Material das beispielsweise unter einem
Druck von etwa 7 kg/cm2 steht, wird dann über die Leitung 20 dem Einlaßkanal 30
und der Druckkammer 31 aufgegeben. Gleichzeitig gelangt Leitungsluft über die Leitung
18 und die Zuführungsleitung 106 in die Leitungen 102 und 104 und
in die Zwischenkammer 100. Der Luftdruck in der Kammer 100 wirkt sodann auf den
Mittelkolben 72 und bewegt den Hauptkolben 74 in seine rückwärtige Stellung, falls
er sich nicht bereits dort befindet. Die Luft aus der Zuführungsleitung 106 wird
außerdem über das Rohr 110 in die Luftkammer 108 geführt, welche die Platte
88 in ihre vorwärtige Stellung auf den Ventilsitz 92 preßt.
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Angenommen, der Farbzylinder 42 sei in dieser Weise vorbereitet worden,
so befindet sich nunmehr die Sprühpistole 10 in ihrem Ausgangsstand, um Sprühmaterial
zu vernebeln, sobald der Abzugshahn 16 gezogen wird. Ist das geschehen, so gelangt
Luft durch den Kanal 80, den Verteiler 82 und die Kanäle 84 zur Ringkammer
86 an der äußeren Kante der Platte 88, wobei diese Luf außerdem das Bestreben hat,
die Platte 88 in ihre rückwärtige Stellung zu bewegen. Eine Abführungsbohrung 116
ermöglicht es, genügend Luft in den Antriebszylinder 78 einzuführen, um mit Sicherheit
die Ventilplatte 88 in ihre rückwärtige Stellung zu pressen, indem Luft aus dem
Kanal 84 in den Antriebszylinder eindringen kann. Die Abführungsbohrung 116 ist
so klein, daß sie die normale Arbeitsweise nicht beeinträchtigt und lediglich zum
Zeitpunkt der Arbeitsaufnahme anspricht. Die Luft gelangt zwischen den Ventilsitz
92 und die Platte 88 im rückwärtigen Ende des Antriebszylinders 78. Diese Luft kann
nicht durch die Austrittskanäle 112 abfließen, da der mit diesen in Verbindung stehende
Auslaßkanal 114 infolge der durch die Berührung der Ventilplatte 88 mit dem Ventilsitz
90 entstehende Dichtung blockiert ist. Dadurch preßt die dem rückwärtigen Ende des
Zylinders 78 aufgegebene Luft den Antriebskolben 74 nach vor, bis die Kante des
Kolbenrings 76 die Auspuffkanäle 94 freigibt, worauf die Antriebsluft durch die
Auspuffkanäle
98 abgeführt wird. Das Ventil 88 bewegt
sich sofort in seine vorwärtige Stellung auf den Sitz 92 infolge des Druckes in
der Kammer 108.
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Im praktischen Betrieb arbeiten die Kolben mit einer Geschwindigkeit
von 2000 bis 6000 Arbeitszyklen je Minute.