Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum wasserdampfunterstützten Spritzen von Beschichtungsmaterial gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Beschichten von Substraten mit einem Beschichtungsmaterial gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.

Die DE 10 2004 012 889 A1 beschreibt allgemein eine Anlage zum Beschichten von Substraten mit einer Düsenanordnung zum Zerstäuben und Spritzen eines Beschichtungsstoffes. Diese Düsenanordnung ist an eine Wasserdampferzeugungseinrichtung angeschlossen. Bei der Ausgestaltung der Spritzdüse wird zwischen einer Innen- und einer Außenmischung unterschieden. Bei der Außenmischung ist die Düsenöffnung der inneren Düsenanordnung auf gleicher Höhe mit der Düsenöffnung der äußeren Düsenanordnung angeordnet, wobei der in der inneren Düsenanordnung befindliche Beschichtungsstoff erst nach dem Verlassen der Düsenanordnung mit dem Wasserdampf, der die äußere Düsenanordnung durch die Düsenöffnung verlassen hat, vermischt wird.

Weitere Angaben zur Ausgestaltung der Spritzvorrichtung sowie zur Dampferzeugung sind dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Vorrichtungen zum wasserdampfunterstützten Spritzen von Beschichtungsmaterial haben den Nachteil, dass der Wasserdampf im Spritzapparat kondensiert und dort zu einer nachteiligen Wasseransammlung führt, wodurch insbesondere das Sprühbild beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum wasserdampfunterstützten Spritzen von Beschichtungsmaterial anzugeben, bei der kein kondensiertes Wasser anfällt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Dampferzeuger ein Dampferhitzer nachgeschaltet ist, der überhitzten Dampf erzeugt. Der Dampferhitzer erhitzt den Dampf vorzugsweise auf eine Temperatur von 200°C bis 260°C, insbesondere auf 220°C bis 250°C. Es hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung von überhitztem Dampf selbst bei dem Temperaturabfall an der oder den Austrittsdüse/n des Spritzapparates kein Kondenswasser anfällt. Dadurch wird gewährleistet, dass das Sprühbild nicht beeinträchtigt wird.

Vorzugsweise weist der Spritzapparat eine Dampfringdüse und mindestens zwei gegenüberliegend angeordnete Dampfflachstrahldüsen auf, wobei die Düsen über Dampfmengenregler an den Dampferhitzer angeschlossen sind.

Die Dampfringdüse umgibt vorzugsweise die Materialaustrittsdüse. Der durch die Dampfringdüse austretende überhitzte Wasserdampf dient der Zerstäubung des Beschichtungsmaterials, wobei ein im wesentlichen kreisförmiger Beschichtungsstrahl (Rundstrahl) erzeugt wird.

Über die Dampfflachstrahldüsen wird ebenfalls überhitzter Wasserdampf seitlich auf den Rundstrahl gerichtet, so dass aus dem Rundstrahl ein Flachstrahl erzeugt werden kann.

Da sowohl die Dampfringdüse als auch die beiden Dampfflachstrahldüsen mit überhitztem Wasserdampf beaufschlagt werden, ist nur ein Dampferzeuger und ein Dampferhitzer erforderlich. Über die Dampfmengenregler kann der Beschichtungsstrahl auf die gewünschte Strahlform eingestellt werden. Je größer die Dampfmenge gewählt wird, die durch die Dampfflachstrahldüsen austritt, desto flacher wird der Beschichtungsstrahl.

Vorzugsweise werden die beiden Dampfflachstrahldüsen über einen gemeinsamen Dampfmengenregler an den Dampferhitzer angeschlossen. Die Versorgung über einen gemeinsamen Dampfmengenregler gewährleistet, dass die Dampfmenge, die aus den beiden Dampfflachstrahldüsen austritt, gleich groß ist, so dass ein symmetrischer Flachstrahl erzeugt werden kann.

Vorzugsweise sind die Dampfflachstrahldüsen in gegenüberliegenden Düsenhörnern angeordnet.

Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung von überhitztem Wasserdampf weder in der Dampfringdüse noch an den Dampfflachstrahldüsen eine Kondensatbildung auftritt, die das gewünschte Sprühbild beeinflussen könnte.

Um eine vorzeitige Abkühlung des Wasserdampfes und somit eine Kondensatbildung innerhalb des Spritzapparates zu verhindern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die materialführenden Bauteile des Spritzapparates aus einem wärmeisolierenden Material bestehen. Hierfür kommen insbesondere Kunststoffe oder Keramiken in Frage.

Vorzugsweise bestehen die dampfführenden Bauteile des Spritzapparates aus einem wärmeleitenden Material, wie z. B. Metall. Hierfür kommen insbesondere Stahl oder Edelstahl in Frage. Die Materialpaarung von Metall und wärmeisolierenden Materialien bewirkt einerseits eine günstige Wärmeisolation innerhalb des Spritzapparates, andererseits wirkt die wärmespeichernde Eigenschaft des Metalls optimal auf die Dampfqualität ein.

Das Verfahren zum Beschichten von Substraten mit einem Beschichtungsmaterial, wobei das Beschichtungsmaterial durch Unterstützung von Wasserdampf aufgespritzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass überhitzter Wasserdampf verwendet wird.

Vorzugsweise wird Wasserdampf mit einer Temperatur von 200°C bis 260°C, insbesondere von 220°C bis 250°C, verwendet.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Spritzvorrichtung,

2 einen Vertikalschnitt durch den Spritzkopf eines Spritzapparates.

In der 1 ist eine Spritzvorrichtung 1 dargestellt, die einen Spritzapparat 2 mit Spritzkopf 20 zum Verspritzen von Beschichtungsmaterial aufweist. Der Spritzapparat 2 wird von einer Materialfördereinrichtung 7 über die Materialleitung 7a mit Beschichtungsmaterial versorgt, das über den Materialanschluss 22 dem Spritzkopf 20 des Spritzapparates 2 zugeführt wird.

Für die Erzeugung des Beschichtungssstrahls ist Dampf bereitzustellen, der in einem Dampferzeuger 3 erzeugt wird, der über eine Dampfleitung 6a an einen Dampferhitzer 4 angeschlossen ist. Der im Dampferzeuger 3 erzeugte Wasserdampf wird im Dampferhitzer 4 auf eine Temperatur > 200°C erhitzt. Dieser überhitzte Wasserdampf wird anschließend über die Dampfleitung 6b den Dampfmengenreglern 5a, 5b zugeführt, die über weitere Dampfleitungen 6c und 6d an den Spritzkopf 20 angeschlossen sind.

Die Aufteilung in zwei Dampfleitungsstränge mit eigenen Dampfmengenreglern dient dazu, zum einen die im Spritzkopf 20 vorhandene Dampfringdüse 35 und zum anderen die zwei Dampfflachstrahldüsen 45, 46 mit überhitztem Wasserdampf zu versorgen.

In der 2 ist ein Vertikalschnitt durch einen Spritzkopf 20 dargestellt. Der vordere Teil des Spritzkopfes 20 weist einen Materialzuführkörper 21, einen Materialdüsenkörper 24, der von einem Dampfzuführkörper 30 umgeben ist, und einen auf den Materialdüsenkörper 24 aufgesetzten Düsenkopf 40 auf.

Der Materialzuführkörper 21 weist den Materialanschluss 22 auf, der in den Materialkanal 26 mündet, in dem die Materialnadel 23 in Längsrichtung beweglich angeordnet ist. Der Materialkanal 26 setzt sich nach vorne im Materialkanal 26b fort, der sich im Materialdüsenkörper 24 befindet. Der Materialdüsenkörper 24 verjüngt sich nach vorne und weist am Ausgang des Materialkanals 26b die Materialdüse 25 auf.

Der Materialzuführkörper 21 und der Materialdüsenkörper 24 bestehen vorzugsweise aus einem wärmeisolierenden Material, wie z. B. Kunststoff oder Keramik.

Der Materialdüsenkörper 24 ist von dem Dampfzuführkörper 30 umgeben, der den ersten Dampfanschluss 31 und den zweiten Dampfanschluss 32 aufweist. Der erste Dampfanschluss 31 mündet in einen ersten Dampfkanal 33a, der in den Dampfringkanal 33b übergeht.

Dieser Dampfringkanal 33b wird zwischen dem auf den Dampfzuführkörper 30 aufgesetzten Düsenkopf 40 und der Außenseite des Materialdüsenkörpers 24 gebildet. Der Düsenkopf 40 besitzt eine Öffnung, die zusammen mit der Spitze des Materialdüsenkörpers 24 die Dampfringdüse 35 bildet.

Der Düsenkopf 40 besitzt zwei gegenüberliegend angeordnete Hörner 41, 42, in denen Dampfkanäle 43, 44 angeordnet sind, die mit dem zweiten Dampfkanal 34 in Verbindung stehen. Über diese Dampfkanäle 43, 44 werden die Dampfflachstrahldüsen 45, 46 mit überhitztem Wasserdampf versorgt. Die Ausrichtung der Dampfflachstrahldüsen 45, 46 ist derart gewählt, dass der die Form eines Rundstrahls aufweisende Beschichtungsstrahl zu einem Flachstrahl verändert werden kann.

1

Spritzvorrichtung

2

Spritzapparat

3

Dampferzeuger

4

Dampferhitzer

5a

Dampfmengenregler

5b

Dampfmengenregler

6a

Dampfleitung

6b

Dampfleitung

6c

Dampfleitung

6d

Dampfleitung

7

Materialfördereinrichtung mit Materialreservoir

7a

Materialleitung

20

Spritzkopf

21

Materialzuführkörper

22

Materialanschluss

23

Materialnadel

24

Materialdüsenkörper

25

Materialdüse

26a

Materialkanal

26b

Materialkanal

28

Dichtung

30

Dampfzuführkörper

31

erster Dampfanschluss

32

zweiter Dampfanschluss

33a

erster Dampfkanal

33b

Dampfringkanal

34

zweiter Dampfkanal

35

Dampfringdüse

40

Düsenkopf

41

Horn

42

Horn

43

Dampfkanal

44

Dampfkanal

45

Dampfflachstrahldüse

46

Dampfflachstrahldüse